[发明专利]具有高能量密度的全固态电池及其制造方法

说明书

本发明涉及具有高能量密度的全固态电池及其制造方法。在制造全固态电池中，对电池组件加压而不是对每个电池单元加压，并且通过使用减少第一电极集电器和第二电极集电器的数量来简化电池的结构。特别地，全固态电池包括：第一单元，每个单元包括第一电极集电器和设置在第一电极集电器的每个相对表面上的第一电极活性材料层；第二单元，每个单元包括第二电极集电器和设置在第二电极集电器的每个相对表面上的第二电极活性材料层；以及固体电解质层，设置在对应第一单元和对应第二单元之间。

技术领域

本公开涉及具有高能量密度的全固态电池及其制造方法。

背景技术

该部分中的陈述仅提供与本公开有关的背景信息，并且可能不构成现有技术。

可再充电二次电池不仅用于诸如移动电话和膝上型计算机的小型电子设备，而且还用于诸如混合动力车辆和电动车辆的大型机动车辆。因此，期望开发具有高稳定性和高能量密度的二次电池。

现有技术中的二次电池主要基于有机溶剂(有机液体电解质)构成电池，因此二次电池在提高稳定性和能量密度方面具有局限性。

使用无机固体电解质的全固态电池是基于排除有机溶剂的技术，因此，近年来，由于可以安全地以简单形式制造电池，因此全固态电池已引起关注。

然而，我们发现全固态电池具有局限性，即其实际能量密度和输出可能无法达到使用液体电解质的锂离子电池的能量密度和输出。全固态电池在正极和负极之间具有包括固体电解质的电解质膜，因此与现有技术中的锂离子电池相比，其体积大且笨重。因此，全固态电池的单位体积能量低，单位重量能量密度低。当使电解质膜变薄以防止这种情况时，在正电极和负电极之间可能发生短路。

因此，期望简化制造全固态电池的过程并开发具有高稳定性和能量密度的全固态电池。

发明内容

本公开提供了在具有高稳定性和高能量密度同时展现出可再充电二次电池的原始功能的全固态电池。

本公开的另一个目的是提供一种有效地制造全固态电池的方法，其是通过诸如调整固体电解质层的尺寸的简单过程来抑制或防止电极边缘短路的方法。

本公开的目的不限于上述目的。从下面的详细描述中可以理解本公开的这些和其他目的，并且从本公开的形式将变得更加显而易见。而且，本公开的目的可以通过所附权利要求中示出的手段及其组合来实现。

在本公开的一种形式中，全固态电池包括：多个第一单元，每个第一单元包括第一电极集电器和设置在第一电极集电器的每个相对表面上的第一电极活性材料层；以及多个第二单元，每个第二单元包括第二电极集电器和设置在第二电极集电器的每个相对表面上的第二电极活性材料层。多个第一单元的第一单元和多个第二单元的第二单元彼此交替地堆叠。多个固体电解质层中的一个固体电解质层设置在多个第一单元之中的对应第一单元与多个第二单元之中的对应第二单元之间。多个固体电解质层中的每个固体电解质层具有大于第一单元中的每个的面积并且等于或大于第二单元中的每个的面积。

对应第一单元可以具有等于或大于对应第二单元的面积。

对应第一单元和第二单元中的一个可以位于固体电解质层的一个表面上，并且对应第一单元和第二单元中的与位于一个表面上的单元不同的其余一个单元位于固体电解质层的相对表面上，使得第一电极活性材料层和第二电极活性材料层堆叠以与固体电解质层接触。

固体电解质层的中央部分可具有等于或大于对应第一单元或对应第二单元的面积。

全固态电池可以满足下面的等式1或等式2：

等式1：

2log(x₁y)6，

等式2：

2log(x₂y)6，