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公開番号2024052484
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-04-11
出願番号2023044622
出願日2023-03-20
発明の名称電極積層体、電気化学素子、電極積層体の製造方法、電極積層体の製造装置、電気化学素子の製造方法、及び電気化学素子の製造装置
出願人株式会社リコー
代理人個人,個人,個人
主分類H01M 10/0585 20100101AFI20240404BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】クラックなどの破損の発生を抑制し、正極と負極との短絡を防止するとともに、電池特性に優れる固体電気化学素子を製造可能な電極積層体の提供。
【解決手段】電極基体と、前記電極基体上に設けられた電極合材層と、前記電極合材層の周縁部に設けられた樹脂構造体と、前記電極合材層及び前記樹脂構造体上に設けられた固体電解質層と、を有し、前記樹脂構造体が、樹脂を骨格とした共連続構造を有する電極積層体。
【選択図】図2A

特許請求の範囲【請求項１】
電極基体と、
前記電極基体上に設けられた電極合材層と、
前記電極合材層の周縁部に設けられた樹脂構造体と、
前記電極合材層及び前記樹脂構造体上に設けられた固体電解質層と、を有し、
前記樹脂構造体が、樹脂を骨格とした共連続構造を有することを特徴とする電極積層体。
続きを表示（約 550 文字）【請求項２】
前記電極合材層の平均厚みＡに対する、前記樹脂構造体の平均厚みＢの比（Ｂ／Ａ）が、０．９７以上１．０３以下である請求項１に記載の電極積層体。
【請求項３】
前記樹脂構造体が、多孔質である請求項１に記載の電極積層体。
【請求項４】
前記樹脂構造体の空隙率が、３０％以上である請求項１に記載の電極積層体。
【請求項５】
樹脂構造体の透気度が、１，０００秒／１００ｍＬ以下である請求項１に記載の電極積層体。
【請求項６】
前記樹脂構造体が、接着性樹脂構造体である請求項１に記載の電極積層体。
【請求項７】
前記接着性樹脂構造体のピール強度が、２Ｎ／ｍ以上である請求項６に記載の電極積層体。
【請求項８】
前記樹脂構造体における５００ＭＰａ、５分間の押圧後の圧縮率が、１％以上５０％以下である請求項１に記載の電極積層体。
【請求項９】
前記樹脂構造体が、前記電極合材層と隣接する請求項１に記載の電極積層体。
【請求項１０】
前記樹脂構造体の少なくとも一部が、他の基材の表面と接着される請求項１に記載の電極積層体。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、電極積層体、電気化学素子、電極積層体の製造方法、電極積層体の製造装置、電気化学素子の製造方法、及び電気化学素子の製造装置に関する。
続きを表示（約 2,600 文字）【背景技術】
【０００２】
全固体二次電池は、電気自動車等へ搭載など、需要が拡大している。また、各種ウェアラブル機器や医療用パッチに搭載する薄型電池に対するニーズが高まってきており、全固体二次電池に対する要求が多様化している。
【０００３】
正極と負極と固体電解質層で構成される全固体電池では、全固体電池の性能向上のために高い密度を狙って、正極、固体電解質層、及び負極を含む積層体を非常に高い圧力でプレスする場合があるが、このプレスの際に、固体電解質においてクラックなどの破損が生じ、その結果、全固体電池の使用時に、正極と負極との間で短絡が発生してしまう懸念があった。
【０００４】
このような全固体電池における固体電解質のクラックなどの破損を防止するために、これまでに、正極集電体と、前記正極集電体上に形成された正極活物質を含む正極活物質層と、を含む固体電池用正極であって、前記正極活物質層を有する面の前記正極活物質層の周縁部の隣接する少なくとも２辺に、正極ガイドが配置されている、固体電池用正極が報告されている（例えば、特許文献１参照）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、クラックなどの破損の発生を抑制し、正極と負極との短絡を防止するとともに、電池特性に優れる固体電気化学素子を製造可能な電極積層体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】
【０００６】
前記課題を解決するための手段としての本発明の電極積層体は、電極基体と、前記電極基体上に設けられた電極合材層と、前記電極合材層の周縁部に設けられた樹脂構造体と、前記電極合材層及び前記樹脂構造体上に設けられた固体電解質層と、を有し、前記樹脂構造体が、樹脂を骨格とした共連続構造を有する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、クラックなどの破損の発生を抑制し、正極と負極との短絡を防止するとともに、電池特性に優れる固体電気化学素子を製造可能な電極積層体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
図１は、本実施形態の電極積層体の一部構成の一例を示す断面図である。
図２Ａは、本実施形態の電極積層体の一例を示す断面図である。
図２Ｂは、本実施形態の電極積層体の他の例を示す断面図である。
図２Ｃは、本実施形態の電極積層体の他の例を示す断面図である。
図２Ｄは、本実施形態の電極積層体の他の例を示す断面図である。
図３は、本実施形態の電気化学素子の一部構成の一例を示す断面図である。
図４は、本実施形態の電極積層体の一部構成の一例を示す上面図である。
図５は、本実施形態の電極積層体の一部構成の他の例を示す上面図である。
図６Ａは、本実施形態の電極積層体の一部構成の他の例を示す上面図である。
図６Ｂは、本実施形態の電極積層体の一部構成の他の例を示す上面図である。
図６Ｃは、本実施形態の電極積層体の一部構成の他の例を示す上面図である。
図６Ｄは、本実施形態の電極積層体の一部構成の他の例を示す上面図である。
図６Ｅは、本実施形態の電極積層体の一部構成の他の例を示す上面図である。
図６Ｆは、本実施形態の電極積層体の一部構成の他の例を示す上面図である。
図６Ｇは、本実施形態の電極積層体の一部構成の他の例を示す上面図である。
図７は、本実施形態の樹脂構造体の製造装置である液体吐出装置の一例を示す模式図である。
図８は、本実施形態の樹脂構造体の製造装置である液体吐出装置の他の例を示す模式図である。
図９は、本実施形態の樹脂構造体の製造装置である液体吐出装置の他の例を示す模式図である。
図１０は、図９の液体吐出装置の変形例を示す模式図である。
図１１は、本実施形態の樹脂構造体の製造装置としてのドラム状の中間転写体を用いた印刷部の一例を示す構成図である。
図１２は、本実施形態の樹脂構造体の製造装置としての無端ベルト状の中間転写体を用いた印刷部の一例を示す構成図である。
図１３は、樹脂構造体と電極合材層の位置関係を模式的に示す図である。
図１４は、樹脂構造体と電極合材層の厚み関係を模式的に示す図である。
図１５は、本実施形態の電気化学素子である全固体電池の一例を示す断面図である。
図１６は、樹脂構造体と電極合材層の距離を模式的に示す図である。
図１７は、樹脂構造体と電極合材層の距離を模式的に示す図である。
図１８は、本実施形態の電気化学素子である全固体電池を搭載した移動体の一例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（電極積層体）
本発明の電極積層体は、電極基体と、前記電極基体上に設けられた電極合材層と、前記電極合材層の周縁部に設けられた樹脂構造体と、前記電極合材層及び前記樹脂構造体上に設けられた固体電解質層と、を有し、前記樹脂構造体が、樹脂を骨格とした共連続構造を有する。
【００１０】
本発明の電極積層体は、本発明者らが、以下の従来技術における問題点を見出したことに基づく発明である。
すなわち、従来の固体電池用正極を用いた全固体電池の製造方法では、全固体電池における正極と負極との短絡を防止するために、正極活物質層における固体電解質層と対向する面の周縁部に正極ガイドを配置して、積層、及びプレスを実施しているが、全固体電池作製の際には非常に高い圧力がかかるため、正極ガイドのクラックや電極への圧力負荷がかかり、依然として電極、及び固体電解質層への圧力負荷によるダメージが生じるという問題がある。
本発明者らは、前記目的を解決すべく、鋭意検討した結果、本発明の電極積層体が、クラックなどの破損の発生を抑制し、正極と負極との短絡を防止するとともに、電池特性に優れる固体電気化学素子を製造可能であることを見出し、本発明の完成に至った。
（【００１１】以降は省略されています）

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