[发明专利]电池的制造方法、电池、车辆以及电子设备

说明书

技术领域

本发明涉及具有在活性物质层之间存在固体电解质层的结构的电池的制造方法、具有该结构的电池以及具有该电池的设备。

背景技术

以往，作为制造例如锂离子二次电池那样的化学电池的方法，公开有如下技术，即，使分别带有正极活性物质以及负极活性物质的作为集电体的金属箔隔着隔膜(separator)重叠并使隔膜浸渍在电解液中的技术。但是，对于含有高挥发性的有机溶剂作为电解液的电池，在处理时需要小心，另外，还追求进一步的小型化及大输出化，因此，近年来提出如下技术，即，使用固体电解质来代替电解液，通过微细加工来制造全固体电池。

例如，在专利文献1中公开有如下技术，即，通过喷墨法(inkjet method)，在成为集电体的金属箔上，形成表面具有凹凸的活性物质层，然后为了填埋该凹凸，通过喷墨法立体地依次层叠固体电解质层、另一个活性物质层。在该技术中，通过重叠涂敷，使不同的功能层所混在一起的层层叠为多层，由此得到上述的立体的结构，其中，不同的功能层包括在1次印刷工序中形成的正负的活性物质层以及固体电解质层等。

专利文献1：日本特开2005-116248号公报。

由于活性物质和电解质等材料的使用量和尺寸对电池容量和充放电特性有很大影响，所以为了得到薄且特性优良的电池，需要适当地均衡地对它们进行设定来制造电池。但是，在以往的技术中，没有对这一点进行足够地研究。而且，在上述专利文献1中记载的现有技术中，为了得到所希望的立体结构需要很多工序，因此在实用性上来说，对于制造具有这样的立体结构的电池，还存在进一步进行改善的余地。

发明内容

本发明是鉴于上述问题而提出的，其目的在于提供使用固体电解质、薄且电化学特性优良的电池以及具有该电池的设备。

为了达到上述目的，本发明的电池的制造方法，其特征在于，包括：活性物质涂敷工序，在大致平坦的基材的表面上涂敷包含第一活性物质材料的第一涂敷液，由所述第一活性物质材料形成从所述基材的表面突出的凸部；电解质层形成工序，在形成有所述凸部的所述基材的表面上涂敷包含固体电解质材料的第二涂敷液，由所述固体电解质材料形成将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盖的电解质层；在所述电解质层形成工序中，使覆盖所述基材的所述露出表面的电解质层的厚度小于从所述基材表面突出的所述凸部的高度。

通过在基材表面形成由第一活性物质材料形成的凸部，能够相对于第一活性物质材料的使用量(体积)增大其表面积，因此，能够提高作为电池的充放电特性。另一方面，在使用离子电导率比电解液低的固体电解质的情况下，需要使两极的活性物质层之间的电解质层薄。但是，如果相比由第一活性物质材料形成的凸部的高度，其周围的电解质层的厚度大，则失去在活性物质上设置凹凸的意义，成为两极的活性物质隔着厚的电解质层相向的状态。尤其是对于在基材表面上设置由第一活性物质材料形成的凸部的结构，在通过涂敷电解质用涂敷液形成电解质层的情况下，此问题显著。这是因为，涂敷在凸部上的电解质用涂敷液流入比其低的基材的露出表面，在这部分上电解质层的厚度增大。因此，为了得到特性良好的电池，重要地是适当地管理覆盖基材的露出表面的电解质层的厚度。

因此，在本发明的电池的制造方法中，着眼于电解质层中的覆盖基材的露出表面的部分进行管理，使该部分的电解质层的厚度小于凸部的高度。因此，能够可靠地得到能够以大的相向面积使活性物质相向的薄的电解质层。由此，根据本发明，能够制造薄且电化学特性优良的电池。另外，由于不需要使整个固体电解质层的厚度均匀，所以不限定于特殊的涂敷方法，只要能够控制基材的露出表面上的膜厚，能够应用各种涂敷方法。

根据本申请发明人的研究，如果使覆盖基材的露出表面的电解质层的厚度为凸部的高度的二分之一以下，则能够进一步提高电池的特性。另外，如果基材表面中的由第一活性物质材料形成的凸部所覆盖的部分的面积在整个面积的二分之一以下，则能够有效地抑制由于从凸部流入涂敷液而引起电解质层的厚度增加的情况。

具体地说，例如，在活性物质涂敷工序中，可以形成多个沿着基材的表面的线条状的凸部，使各凸部的宽度在相邻的凸部之间的间隔以下。这样的立体结构称为所谓的线与间距结构，适于通过涂敷以短时间形成立体的结构的情况。另外，通过使凸部的宽度在相邻的凸部之间的间隔以下，能够将基材表面中的被凸部覆盖的部分的面积抑制为全体面积的二分之一以下，能够抑制上述的电解质层的厚度增加。