[發明專利]雙極全固體電池

有效

• 申請號: 201180070981.1
• 申請日: 2011-05-27
• 公開（公告）號: CN103548196A
• 公開（公告）日: 2014-01-29
• 發明（設計）人: 田中拓海
• 申請（專利權）人: 豐田自動車株式會社
• 主分類號: H01M10/0585
• 分類號: H01M10/0585;H01M4/13;H01M10/0562
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 金世煜;苗堃

技術領域

本發明涉及能夠很好地防止由于雙極電極的集電體的破損而產生的短路的雙極全固體電池及其制造方法。

背景技術

伴隨著近年來個人電腦、攝像機和移動電話等信息相關設備、通信設備等的急速普及，作為其電源而利用的電池的開發受到重視。另外，在汽車產業界等，也在進行用于電動汽車的或用于混合動力汽車的高輸出功率且高容量的電池的開發。現在，在各種電池中，從能量密度高的觀點考慮，鋰電池受到關注。

現在市售的鋰電池由于使用含有可燃性有機溶劑的電解液，所以需要安裝抑制短路時的溫度上升的安全裝置、需要用于防止短路的結構和材料方面的改善。與此相對，將電解液變成固體電解質層而將電池全固體化的鋰電池由于在電池內不使用可燃性的有機溶劑，因此認為實現了安全裝置的簡化，在制造成本、生產率方面優異。

另外，作為上述用于電動汽車的鋰電池，能夠實現高能量密度、高輸出功率密度的層疊型的雙極電池備受關注。雙極電池是將雙極電極和電解質交替層疊而成的，所述雙極電極是在集電體的一面形成正極活性物質層并在另一面形成負極活性物質層而成的。

在此，在雙極電池中，由于具有層疊了多個雙極電極的構成，所以有如下問題：存在由于集電體彼此的接觸、雙極電極的端部的不整齊部分的電極活性物質層與集電體的接觸等而發生短路的可能性。因此，在專利文獻1中，公開了在未形成電極活性物質層的雙極電極的周邊部的集電體上設置由絕緣材料構成的絕緣部。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2004-253155號公報

發明內容

然而，在雙極電極中，存在如下問題：難以高精度地使在1個集電體的各個表面形成的正極活性物質層的端部與負極活性物質層的端部的位置對準。因此，具有正極活性物質層的端部與負極活性物質層的端部的位置偏移的情況下，存在如下問題：向集電體施加位置偏移帶來的剪切力（以下，有時稱為偏移剪切力而進行說明），集電體破損而產生貫通孔，發生短路。并且，作為雙極全固體電池的集電體，為了使電池的體積變小，優選使用更薄膜的金屬箔，因此存在容易發生因上述集電體的破損而導致的短路的問題。應予說明，對于這樣的以偏移剪切力為原因的集電體的破損而導致的短路的問題，是專利文獻1中沒有言及的問題。

本發明是鑒于上述問題而進行的，其主要目的是提供能夠防止雙極電極的集電體的破損、能夠很好地防止短路的發生的雙極全固體電池、以及上述雙極全固體電池的制造方法。

為了解決上述課題，在本發明中提供雙極全固體電池，其特征在于，具有雙極電極和固體電解質層，多個所述雙極電極介由所述固體電解質層而層疊，所述雙極電極具有集電體以及電極活性物質層，所述電極活性物質層由形成于所述集電體的一個表面且含有正極活性物質的正極活性物質層和形成于所述集電體的另一個表面且含有負極活性物質的負極活性物質層構成，所述固體電解質層含有固體電解質；所述電極活性物質層形成于所述集電體的端部的內側，所述電極活性物質層的端部與所述集電體表面之間配置有形成于所述集電體表面上的增強層。

根據本發明，能夠在電極活性物質層的端部與集電體表面之間配置增強層，因此能夠增強電極活性物質層的端部附近的集電體。因此，能夠對集電體賦予對上述偏移剪切力的耐久性，能夠很好地防止因集電體破損而導致的短路的發生。因此，能夠形成難以發生因集電體破損而導致的短路的雙極全固體電池。

在上述發明中，優選上述增強層為絕緣體。能夠很好地防止形成有增強層的部分的短路的發生。

在上述發明中，優選上述集電體的端部被絕緣體覆蓋。可以形成難以發生因在層疊方向鄰接的集電體彼此的接觸而導致的短路的雙極全固體電池。

另外，在本發明中提供雙極全固體電池的制造方法，其特征在于，是上述雙極全固體電池的制造方法，具有如下工序：雙極電極形成工序，以在位于集電體的端部的內側且形成有電極活性物質層的電極活性物質層形成區域的端部與所述集電體表面之間配置增強層的方式，在所述集電體表面上形成所述增強層后，在所述電極活性物質層形成區域形成所述電極活性物質層，由此形成雙極電極；固體電解質層形成工序，形成固體電解質層；和裝配工序，使多個所述雙極電極介由所述固體電解質層而層疊，由此裝配雙極全固體電池。

根據本發明，通過具有雙極電極形成工序，能夠在電極活性物質層的端部與集電體表面之間配置增強層，因此能夠增強電極活性物質層的端部附近的集電體，能夠對集電體賦予對上述偏移剪切力的耐久性。因此，能夠制造難以發生因集電體破損而導致的短路的雙極全固體電池。