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公開番号2023077228
公報種別公開特許公報(A)
公開日2023-06-05
出願番号2021190450
出願日2021-11-24
発明の名称構成単位セル、全固体電池積層体、及び全固体電池積層体の製造方法
出願人トヨタ自動車株式会社,東レ株式会社
代理人個人,個人,個人,個人,個人,個人,個人
主分類H01M 10/0585 20100101AFI20230529BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】本開示は、積層時の位置ずれ及び全固体電池積層体の短絡を抑制することができる、構成単位セル、及び同構成単位セルが積層されている全固体電池積層体、並びに全固体電池積層体の製造方法を提供する。
【解決手段】本開示の構成単位セルは、第1の集電体層、第1の活物質層、固体電解質層、第2の活物質層、及び第2の集電体層が、この順に積層されている、構成単位セルであって、前記第1の活物質層の外周を取り囲むようにして配置されており、かつ前記第1の集電体層及び/又は前記第2の集電体層に接着されている、絶縁性枠を有しており、積層方向から見たときに、前記第1の活物質層は、前記第2の活物質層の外周の内側に配置されており、前記絶縁性枠は、内周が前記第2の活物質層の外周の内側にある。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
第１の集電体層、第１の活物質層、固体電解質層、第２の活物質層、及び第２の集電体層が、この順に積層されている、構成単位セルであって、
前記第１の活物質層の外周を取り囲むようにして配置されており、かつ
前記第１の集電体層及び／又は前記第２の集電体層に接着されている、
絶縁性枠を有しており、
積層方向から見たときに、
前記第１の活物質層は、前記第２の活物質層の外周の内側に配置されており、
前記絶縁性枠は、内周が前記第２の活物質層の外周の内側にある、
構成単位セル。
続きを表示（約 750 文字）【請求項２】
前記絶縁性枠は、
前記第１の活物質層の外周を取り囲むようにして配置されており、かつ
前記第１の集電体層に接着されている、
第１の絶縁性枠部材、及び
前記第２の活物質層の外周を取り囲むようにして配置されており、かつ
前記第２の集電体層に接着されている、
第２の絶縁性枠部材、
を有しており、
前記第１の絶縁性枠部材及び前記第２の絶縁性枠部材は、互いに接着されている、
請求項１に記載の構成単位セル。
【請求項３】
前記第１の集電体層と前記第１の活物質層との間に第１の導電性支持層が配置されており、
前記第１の絶縁性枠部材の厚さは、前記第１の活物質層と前記第１の導電性支持層との厚さの合計以下である、請求項２に記載の構成単位セル。
【請求項４】
前記第２の集電体層と前記第２の活物質層との間に第２の導電性支持層が配置されており、
前記第２の絶縁性枠部材の厚さは、前記第２の活物質層と前記第２の導電性支持層との厚さの合計以下である、請求項２又は３に記載の構成単位セル。
【請求項５】
請求項１～４のいずれか一項に記載の構成単位セルが複数個積層されている、全固体電池積層体であって、
積層方向から見たときに、前記構成単位セルは、それぞれが有している前記絶縁性枠の外周が一致するようにして配置されている、
全固体電池積層体。
【請求項６】
前記絶縁性枠の外周と相補的な中空部分を有している位置決め治具の前記中空部分に、請求項１～４のいずれか一項に記載の構成単位セルを複数個積層することを含む、全固体電池積層体の製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、構成単位セル、全固体電池積層体、及び全固体電池積層体の製造方法に関する。
続きを表示（約 3,100 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、正極活物質層と、正極活物質層よりも大きい面積を有する負極活物質層とが固体電解質層を介して積層されてなる全固体電池の製造方法であって、正極活物質層の外周部における負極活物質層との間に形成される空隙部の一部に、正極活物質層の厚み以下の厚みを有する絶縁体を、正極活物質層と絶縁体との間に隙間を設けて配置し、絶縁体を含む正極活物質層と負極活物質層との間に固体電解質層を介在させて両面から加圧する、前記製造方法を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１５－１６２３５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明者は、第１の集電体層、第１の活物質層、固体電解質層、第２の活物質層、及び第２の集電体層が、この順に積層されており、かつ積層方向から見たときに、第１の活物質層が、第２の活物質層の外周の内側に配置されている構成を有する構成単位セルを複数個積層した、全固体電池積層体を製造することを検討した。
【０００５】
このような全固体電池積層体の製造において、特許文献１が開示する製造方法を適用することが考えられる。
【０００６】
しかしながら、特許文献１が開示する製造方法は、加圧工程において正極活物質層と絶縁体の加圧による変形を前提としている。そのため、絶縁体と負極活物質層との間はプレス前に接着しておらず、構成単位セルの作製時に位置ずれが生じるおそれがある。また、絶縁体を加えることで部品点数が増えるため、構成単位セルを積層する際にも位置ずれが生じるおそれがある。また、絶縁体が無い場合には、拘束圧によって正極活物質層の端部に接する負極活物質層の端部が曲がることで、正極活物質層端部と負極活物質層とが接する付近の固体電解質層が破損するおそれがある。
【０００７】
本開示は、積層時の位置ずれ及び全固体電池積層体の短絡を抑制することができる、構成単位セル、及び同構成単位セルが積層されている全固体電池積層体、並びに全固体電池積層体の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示者は、以下の手段により上記課題を達成することができることを見出した：
《態様１》
第１の集電体層、第１の活物質層、固体電解質層、第２の活物質層、及び第２の集電体層が、この順に積層されている、構成単位セルであって、
前記第１の活物質層の外周を取り囲むようにして配置されており、かつ
前記第１の集電体層及び／又は前記第２の集電体層に接着されている、
絶縁性枠を有しており、
積層方向から見たときに、
前記第１の活物質層は、前記第２の活物質層の外周の内側に配置されており、
前記絶縁性枠は、内周が前記第２の活物質層の外周の内側にある、
構成単位セル。
《態様２》
前記絶縁性枠は、
前記第１の活物質層の外周を取り囲むようにして配置されており、かつ
前記第１の集電体層に接着されている、
第１の絶縁性枠部材、及び
前記第２の活物質層の外周を取り囲むようにして配置されており、かつ
前記第２の集電体層に接着されている、
第２の絶縁性枠部材、
を有しており、
前記第１の絶縁性枠部材及び前記第２の絶縁性枠部材は、互いに接着されている、
態様１に記載の構成単位セル。
《態様３》
前記第１の集電体層と前記第１の活物質層との間に第１の導電性支持層が配置されており、
前記第１の絶縁性枠部材の厚さは、前記第１の活物質層と前記第１の導電性支持層との厚さの合計以下である、態様２に記載の構成単位セル。
《態様４》
前記第２の集電体層と前記第２の活物質層との間に第２の導電性支持層が配置されており、
前記第２の絶縁性枠部材の厚さは、前記第２の活物質層と前記第２の導電性支持層との厚さの合計以下である、態様２又は３に記載の構成単位セル。
《態様５》
態様１～４のいずれか一つに記載の構成単位セルが複数個積層されている、全固体電池積層体であって、
積層方向から見たときに、前記構成単位セルは、それぞれが有している前記絶縁性枠の外周が一致するようにして配置されている、
全固体電池積層体。
《態様６》
前記絶縁性枠の外周と相補的な中空部分を有している位置決め治具の前記中空部分に、態様１～４のいずれか一つに記載の構成単位セルを複数個積層することを含む、全固体電池積層体の製造方法。
【発明の効果】
【０００９】
本開示によれば、積層時の位置ずれ及び全固体電池積層体の短絡を抑制することができる、構成単位セル、及び同構成単位セルが積層されている全固体電池積層体、並びに全固体電池積層体の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
図１は、本開示の第１の実施形態に従う構成単位セル１０を、積層方向に垂直な方向から見た模式図である。
図２は、本開示の第１の実施形態に従う構成単位セル１０の分解斜視図である。
図３は、本開示の第２の実施形態に従う構成単位セル２０を、積層方向に垂直な方向から見た模式図である。
図４は、本開示の第３の実施形態に従う構成単位セル３０を、積層方向に垂直な方向から見た模式図である。
図５Ａは、本開示の第１の実施形態に従う全固体電池積層体１００を、積層方向に垂直な方向から見た模式図である。
図５Ｂは、本開示の第２の実施形態に従う全固体電池積層体１００’を、積層方向に垂直な方向から見た模式図である。
図６は、本開示の第１の実施形態に従う構成単位セル１０を、積層方向から見た模式図である。
図７は、本開示の第１の製造方法に用いる位置決め治具２００を、製造される全固体電池積層体１００の積層方向から見た模式図である。
図８は、実施例における全固体電池積層体１００を製造する工程の一部を示す模式図である。
図９は、実施例における全固体電池積層体１００を製造する工程の一部を示す模式図である。
図１０は、実施例における全固体電池積層体１００を製造する工程の一部を示す模式図である。
図１１は、実施例における全固体電池積層体１００を製造する工程の一部を示す模式図である。
図１２は、実施例における全固体電池積層体１００を製造する工程の一部を示す模式図である。
図１３は、実施例における全固体電池積層体１００を製造する工程の一部を示す模式図である。
図１４は、実施例における全固体電池積層体１００を製造する工程の一部を示す模式図である。
図１５は、実施例における全固体電池積層体１００を製造する工程の一部を示す模式図である。
図１６は、実施例における全固体電池積層体１００を製造する工程の一部を示す模式図である。
図１７は、実施例における全固体電池積層体１００を製造する工程の一部を示す模式図である。
図１８は、実施例における全固体電池積層体１００を製造する工程の一部を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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