[发明专利]全固体电池

说明书

全固体电池具备：具有正极集电体和正极合剂层的正极层、具有负极集电体和负极合剂层的负极层、以及固体电解质层。固体电解质层配置在正极合剂层与负极合剂层之间。在与层叠轴正交的平面中，负极合剂层的面积大于正极合剂层的面积。在层叠轴上，正极合剂层的整体与负极合剂层的一部分重合。

技术领域

本申请涉及使用了正极层、负极层和固体电解质层的全固体电池。

背景技术

近年来，由于个人电脑和移动电话等电子设备的轻量化和无绳化等而要求开发出能够反复使用的二次电池。作为二次电池，有镍镉电池、镍氢电池、铅蓄电池和锂离子电池等。这些之中，锂离子电池因具有轻量、高电压和高能量密度这样的特征而备受关注。

锂离子电池由正极层、负极层和配置在它们之间的电解质构成。电解质使用例如使六氟磷酸锂等支持电解质溶解于有机溶剂而成的电解液或固体电解质。当今，广泛普及的锂离子电池因使用包含有机溶剂的电解液而呈现可燃性。因此，需要用于确保锂离子电池安全性的材料、结构和系统。对此可以认为：通过使用不燃性的固体电解质作为电解质，可期待能够简化上述材料、结构和系统，能够实现增加能量密度、降低制造成本和提高生产率。以下，将使用了固体电解质的锂离子电池称为“全固体电池”。

固体电解质可大致分为有机固体电解质和无机固体电解质。有机固体电解质在25℃下的离子电导率为10^-6S/cm左右，与电解液的离子电导率10^-3S/cm左右相比极低。因此，使用了有机固体电解质的全固体电池难以在25℃的环境中工作。作为无机固体电解质，有氧化物系固体电解质和硫化物系固体电解质。它们的离子电导率为10^-4～10^-3S/cm左右，离子电导率较高。氧化物系固体电解质的晶界电阻大。因而，作为降低晶界电阻的手段，研究了粉体的烧结和薄膜化，但在进行了烧结的情况下，因高温下的处理而导致正极或负极的构成元素与固体电解质的构成元素相互扩散，因此难以获得充分的特性。因此，对于使用有氧化物系固体电解质的全固体电池而言，薄膜化研究成为主流。另一方面，与氧化物系固体电解质相比，硫化物系固体电解质的晶界电阻小，因此，仅通过粉体的压缩成型即可获得良好的特性，因此在近年积极地进行了研究。

在全固体电池中，随着充放电的反复进行，金属锂生长于负极层，有时所生长的金属锂延伸至正极合剂层为止。专利文献1公开了一种全固体电池，其为了提高全固体电池的可靠性而在固体电解质层的表面制作致密的膜，由此能够抑制所生长的金属锂与正极侧接触。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特许5348607号公报

发明内容

本申请的一个方式所述的全固体电池具备正极层、负极层和固体电解质层。正极层具有正极集电体和正极合剂层。上述正极合剂层包含正极活性物质和固体电解质，且沿着层叠轴而层叠在上述正极集电体上。上述负极层具有负极集电体和负极合剂层。上述负极合剂层包含负极活性物质和固体电解质，且沿着上述层叠轴而层叠在上述负极集电体上。上述固体电解质层包含具有离子传导性的固体电解质，且配置在上述正极合剂层与上述负极合剂层之间。在与上述层叠轴正交的平面中，上述负极合剂层的面积大于上述正极合剂层的面积。在上述层叠轴上，上述正极合剂层的整体与上述负极合剂层的一部分重合。

附图说明

图1为现有的全固体电池的截面图。

图2为本申请中的全固体电池的立体图。

图3为本申请中的包含凸结构的正极合剂层的正极层的立体图。

图4为示出本申请中的全固体电池的压制工序前和压制工序后的状态的截面图。

具体实施方式