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公開番号2022140017
公報種別公開特許公報(A)
公開日2022-09-26
出願番号2021040642
出願日2021-03-12
発明の名称全固体電池
出願人マクセル株式会社
代理人個人,個人
主分類H01M 10/058 20100101AFI20220915BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】 厚い電極体を有する場合であっても、優れた負荷特性を発揮し得る全固体電池を提供する。本発明は持続可能な開発目標(SDGs)の目標12、3、7、11に関連する。
【解決手段】 本発明の全固体電池は、固体電解質を含有する正極合剤を含む正極と、負極とが、固体電解質を含有する固体電解質層を介して積層されてなる電極体を有し、前記正極および前記負極のうちの少なくとも一方は、前記電極体の厚み方向に延びる凸部を、対極側の表面に有する凹凸形状電極であり、前記凸部は、対極側に向けて幅が狭くなる勾配を有しており、前記電極体の厚み方向に平行な方向との間の勾配角θが、5~45°であることを特徴とするものである。
【選択図】 図2
特許請求の範囲【請求項1】
固体電解質を含有する正極合剤を含む正極と、負極とが、固体電解質を含有する固体電解質層を介して積層されてなる電極体を有する全固体電池であって、
前記正極および前記負極のうちの少なくとも一方は、前記電極体の厚み方向に延びる凸部を、対極側の表面に有する凹凸形状電極であり、
前記凸部は、対極側に向けて幅が狭くなる勾配を有しており、前記電極体の厚み方向に平行な方向との間の勾配角θが、5~45°であることを特徴とする全固体電池。
続きを表示(約 540 文字)【請求項2】
前記電極体の全厚み:hが0.7mm以上であり、かつ前記凹凸形状電極における前記凸部の高さがh/3(mm)以上である請求項1に記載の全固体電池。
【請求項3】
前記凹凸形状電極の平面視で、前記凸部が、連続して形成されているか、または不連続に形成されている請求項1または2に記載の全固体電池。
【請求項4】
前記凹凸形状電極の平面視で、複数の前記凸部が、同心円状または平行に形成されている請求項3に記載の全固体電池。
【請求項5】
前記正極および前記固体電解質層は、硫化物系固体電解質を含有している請求項1~4のいずれかに記載の全固体電池。
【請求項6】
前記正極が正極合剤の成形体を有し、前記負極が負極活物質および固体電解質を含有する負極合剤の成形体を有し、前記固体電解質層が固体電解質を含む成形体を有する請求項1~5のいずれかに記載の全固体電池。
【請求項7】
前記負極は、硫化物系固体電解質を含有する請求項6に記載の全固体電池。
【請求項8】
外装缶と封口缶とを有する扁平形の電池容器からなる外装体を備えた扁平形電池である請求項1~7のいずれかに記載の全固体電池。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、厚い電極体を有する場合であっても、優れた負荷特性を発揮し得る全固体電池に関するものである。
続きを表示(約 1,400 文字)【背景技術】
【0002】
近年、携帯電話、ノート型パーソナルコンピュータなどのポータブル電子機器の発達や、電気自動車の実用化などに伴い、小型・軽量で、かつ高容量・高エネルギー密度の電池が必要とされるようになってきている。
【0003】
現在、この要求に応え得るリチウム電池、特にリチウムイオン電池では、非水電解質として有機溶媒とリチウム塩とを含む有機電解液が用いられている。
【0004】
そして、リチウムイオン電池の適用機器のさらなる発達に伴って、リチウムイオン電池のさらなる長寿命化・高容量化・高エネルギー密度化が求められていると共に、長寿命化・高容量化・高エネルギー密度化したリチウムイオン電池の信頼性も高く求められている。
【0005】
しかし、リチウムイオン電池に用いられている有機電解液は、可燃性物質である有機溶媒を含んでいるため、電池に短絡などの異常事態が発生した際に、有機電解液が異常発熱する可能性がある。また、近年のリチウムイオン電池の高エネルギー密度化および有機電解液中の有機溶媒量の増加傾向に伴い、より一層リチウムイオン電池の信頼性が求められている。
【0006】
以上のような状況において、有機溶媒を用いない全固体型のリチウム電池(全固体電池)が注目されている。全固体電池は、従来の有機溶媒系電解質に代えて、有機溶媒を用いない固体電解質の成形体を用いるものであり、固体電解質の異常発熱の虞がなく、高い安全性を備えている。
【0007】
また、全固体電池は、高い安全性だけではなく、高い信頼性および高い耐環境性を有し、かつ長寿命であるため、社会の発展に寄与すると同時に安心、安全にも貢献し続けることができるメンテナンスフリーの電池として期待されている。全固体電池の社会への提供により、国際連合が制定する持続可能な開発目標(SDGs)の17の目標のうち、目標12(持続可能な生産消費形態を確保する)、目標3(あらゆる年齢のすべての人々の健康的な生活を確保し、福祉を促進する)、目標7(すべての人々の、安価かつ信頼できる持続可能な近代的エネルギーへのアクセスを確保する)、および目標11〔包摂的で安全かつ強靭(レジリエント)で持続可能な都市および人間居住を実現する〕の達成に貢献することができる。
【0008】
ところで、現在、全固体電池においては、その適用分野が急速に拡大しており、例えば大きな電流値での放電が求められる用途への適用も考えられることから、これに応え得るように、例えば電池の内部抵抗を下げて負荷特性を高めることが求められている。
【0009】
例えば、特許文献1~4には、固体電解質を用いた電池の内部抵抗を低減したり、負荷特性(出力特性)を高めたりするために、電極や固体電解質層の表面を凹凸形状とする技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0010】
特開2013-201145号公報
特開2014-32893号公報
特開2014-187030号公報
特開2017-103253号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
(【0011】以降は省略されています)

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