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公開番号2024131954
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-09-30
出願番号2023042540
出願日2023-03-17
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 10/0585 20100101AFI20240920BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】耐短絡性に優れ、良好な特性を有する全固体電池を提供する。本発明の全固体電池は、SDGsの目標3、7、11、および12に関係する。
【解決手段】本発明の全固体電池は、1枚の固体電解質膜と、複数個の正極と、複数個の負極とを有し、前記複数個の正極のそれぞれが前記固体電解質膜を介して前記複数個の負極のいずれかと対向するように、前記複数個の正極と前記複数個の負極とが配置されており、前記複数個の正極は、正極活物質を含む正極合剤の加圧成形体を有し、前記正極合剤の加圧成形体の厚みが0.2～3mmであり、前記複数個の負極は、負極活物質を含む負極合剤の加圧成形体を有し、前記負極合剤の加圧成形体の厚みが0.2～4mm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】
１枚の固体電解質膜と、複数個の正極と、複数個の負極とを有し、前記複数個の正極のそれぞれが前記固体電解質膜を介して前記複数個の負極のいずれかと対向するように、前記複数個の正極と前記複数個の負極とが配置されており、
前記複数個の正極は、正極活物質を含む正極合剤の加圧成形体を有し、前記正極合剤の加圧成形体の厚みが０．２～３ｍｍであり、
前記複数個の負極は、負極活物質を含む負極合剤の加圧成形体を有し、前記負極合剤の加圧成形体の厚みが０．２～４ｍｍであることを特徴とする全固体電池。
続きを表示（約 690 文字）【請求項２】
前記固体電解質膜は、絶縁性多孔質基材を支持体とし、前記支持体の内部に固体電解質が充填されてなるものである請求項１に記載の全固体電池。
【請求項３】
前記複数個の正極のそれぞれが集電体によって直接接続され、前記複数個の負極のそれぞれが集電体によって直接接続されている請求項１に記載の全固体電池。
【請求項４】
前記正極は、前記正極合剤の加圧成形体とシート状の多孔質金属基材とを有し、
前記正極の多孔質金属基材は、前記正極合剤の加圧成形体側の端部を含む少なくとも一部が前記正極合剤の加圧成形体に埋設されて前記正極合剤の加圧成形体と一体化しており、前記正極の多孔質金属基材の他方の端部は、前記正極の表面に露出しており、
前記負極は、前記負極合剤の加圧成形体とシート状の多孔質金属基材とを有し、
前記負極の多孔質金属基材は、前記負極合剤の加圧成形体側の端部を含む少なくとも一部が前記負極合剤の加圧成形体に埋設されて前記負極合剤の加圧成形体と一体化しており、前記負極の多孔質金属基材の他方の端部は、前記負極の表面に露出している請求項１に記載の全固体電池。
【請求項５】
前記複数個の正極のそれぞれが集電体によって直接接続され、前記複数個の負極のそれぞれが集電体によって直接接続されており、
前記複数個の正極のそれぞれの多孔質金属基材が、正極同士を接続する前記集電体と溶接され、前記複数個の負極のそれぞれの多孔質金属基材が、負極同士を接続する前記集電体と溶接されている請求項４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、耐短絡性に優れ、良好な特性を有する全固体電池に関するものである。
続きを表示（約 1,600 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、正極活物質にコバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ
２
）、ニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ
２
）などのリチウム含有複合酸化物が用いられ、負極活物質に黒鉛などが用いられ、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も検討されている。全固体型のリチウム電池は、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、高い信頼性を備えている。そのため、特に高容量の二次電池を必要とする製品分野での期待は大きい。
【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）、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〕、および目標１２（持続可能な生産消費形態を確保する）の達成に貢献することができる。
【０００８】
ところで、全固体電池の高容量化を図るにあたっては、例えば電極（正極および負極）の平面視での面積を大きくして、電極に含有させる活物質の量を多くすることが考えられる。しかしながら、固体電解質を含有する電極においては、良好な特性を確保しつつ、その面積を大きくすることが容易ではない。
【０００９】
このようなことから、全固体電池において、高容量化を図りつつ、良好な電池特性を確保する試みがなされている。例えば、特許文献１には、正極、固体電解質および負極を順次積層して設けた、比較的面積の小さな薄型シート状の電池要素を、集電体上に特定範囲の間隔をもって複数配設することで、個々の電極の面積は小さくして良好な特性の確保を可能としつつ、電池全体の容量を高める技術が提案されている。
【００１０】
ところで、電池要素を複数配列して構成した電池の場合、例えば落下するなどして衝撃を受けた際に、隣接する電池要素間で位置ずれが生じる虞があるが、その位置ずれが極めて大きくなった場合には、一方の電池要素の正極と他方の電池要素の負極とが接触して短絡が生じる可能性もある。よって、こうした位置ずれの発生は可及的に抑制することが望ましい。
（【００１１】以降は省略されています）

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