[發(fā)明專利]電池的制造方法、電池、車輛以及電子設備

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110147245.3
• 申請日: 2011-05-27
• 公開（公告）號: CN102332560A
• 公開（公告）日: 2012-01-25
• 發(fā)明（設計）人: 松田健;真田雅和;平松賢太
• 申請（專利權）人: 大日本網(wǎng)屏制造株式會社
• 主分類號: H01M4/139
• 分類號: H01M4/139;H01M10/0525;B60L11/18
• 代理公司: 隆天國際知識產(chǎn)權代理有限公司 72003
• 代理人: 宋曉寶;郭曉東

技術領域

本發(fā)明涉及具有在活性物質層之間存在固體電解質層的結構的電池的制造方法、具有該結構的電池以及具有該電池的設備。

背景技術

以往，作為制造例如鋰離子二次電池那樣的化學電池的方法，公開有如下技術，即，使分別帶有正極活性物質以及負極活性物質的作為集電體的金屬箔隔著隔膜(separator)重疊并使隔膜浸漬在電解液中的技術。但是，對于含有高揮發(fā)性的有機溶劑作為電解液的電池，在處理時需要小心，另外，還追求進一步的小型化及大輸出化，因此，近年來提出如下技術，即，使用固體電解質來代替電解液，通過微細加工來制造全固體電池。

例如，在專利文獻1中公開有如下技術，即，通過噴墨法(inkjet?method)，在成為集電體的金屬箔上，形成表面具有凹凸的活性物質層，然后為了填埋該凹凸，通過噴墨法立體地依次層疊固體電解質層、另一個活性物質層。在該技術中，通過重疊涂敷，使不同的功能層所混在一起的層層疊為多層，由此得到上述的立體的結構，其中，不同的功能層包括在1次印刷工序中形成的正負的活性物質層以及固體電解質層等。

專利文獻1：日本特開2005-116248號公報。

由于活性物質和電解質等材料的使用量和尺寸對電池容量和充放電特性有很大影響，所以為了得到薄且特性優(yōu)良的電池，需要適當?shù)鼐獾貙λ鼈冞M行設定來制造電池。但是，在以往的技術中，沒有對這一點進行足夠地研究。而且，在上述專利文獻1中記載的現(xiàn)有技術中，為了得到所希望的立體結構需要很多工序，因此在實用性上來說，對于制造具有這樣的立體結構的電池，還存在進一步進行改善的余地。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是鑒于上述問題而提出的，其目的在于提供使用固體電解質、薄且電化學特性優(yōu)良的電池以及具有該電池的設備。

為了達到上述目的，本發(fā)明的電池的制造方法，其特征在于，包括：活性物質涂敷工序，在大致平坦的基材的表面上涂敷包含第一活性物質材料的第一涂敷液，由所述第一活性物質材料形成從所述基材的表面突出的凸部；電解質層形成工序，在形成有所述凸部的所述基材的表面上涂敷包含固體電解質材料的第二涂敷液，由所述固體電解質材料形成將所述凸部的表面和所述基材的未形成所述凸部的露出表面一起覆蓋的電解質層；在所述電解質層形成工序中，使覆蓋所述基材的所述露出表面的電解質層的厚度小于從所述基材表面突出的所述凸部的高度。

通過在基材表面形成由第一活性物質材料形成的凸部，能夠相對于第一活性物質材料的使用量(體積)增大其表面積，因此，能夠提高作為電池的充放電特性。另一方面，在使用離子電導率比電解液低的固體電解質的情況下，需要使兩極的活性物質層之間的電解質層薄。但是，如果相比由第一活性物質材料形成的凸部的高度，其周圍的電解質層的厚度大，則失去在活性物質上設置凹凸的意義，成為兩極的活性物質隔著厚的電解質層相向的狀態(tài)。尤其是對于在基材表面上設置由第一活性物質材料形成的凸部的結構，在通過涂敷電解質用涂敷液形成電解質層的情況下，此問題顯著。這是因為，涂敷在凸部上的電解質用涂敷液流入比其低的基材的露出表面，在這部分上電解質層的厚度增大。因此，為了得到特性良好的電池，重要地是適當?shù)毓芾砀采w基材的露出表面的電解質層的厚度。

因此，在本發(fā)明的電池的制造方法中，著眼于電解質層中的覆蓋基材的露出表面的部分進行管理，使該部分的電解質層的厚度小于凸部的高度。因此，能夠可靠地得到能夠以大的相向面積使活性物質相向的薄的電解質層。由此，根據(jù)本發(fā)明，能夠制造薄且電化學特性優(yōu)良的電池。另外，由于不需要使整個固體電解質層的厚度均勻，所以不限定于特殊的涂敷方法，只要能夠控制基材的露出表面上的膜厚，能夠應用各種涂敷方法。

根據(jù)本申請發(fā)明人的研究，如果使覆蓋基材的露出表面的電解質層的厚度為凸部的高度的二分之一以下，則能夠進一步提高電池的特性。另外，如果基材表面中的由第一活性物質材料形成的凸部所覆蓋的部分的面積在整個面積的二分之一以下，則能夠有效地抑制由于從凸部流入涂敷液而引起電解質層的厚度增加的情況。

具體地說，例如，在活性物質涂敷工序中，可以形成多個沿著基材的表面的線條狀的凸部，使各凸部的寬度在相鄰的凸部之間的間隔以下。這樣的立體結構稱為所謂的線與間距結構，適于通過涂敷以短時間形成立體的結構的情況。另外，通過使凸部的寬度在相鄰的凸部之間的間隔以下，能夠將基材表面中的被凸部覆蓋的部分的面積抑制為全體面積的二分之一以下，能夠抑制上述的電解質層的厚度增加。