特許ウォッチ

公開番号2024159026
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-11-08
出願番号2023074749
出願日2023-04-28
発明の名称全固体電池
出願人太陽誘電株式会社
代理人個人
主分類H01M 10/0585 20100101AFI20241031BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】長期充放電サイクル特性の低下を抑制することができる全固体電池を提供する。
【解決手段】固体電解質層と、固体電解質層の第1主面上に設けられ、電極活物質および固体電解質を含む第1内部電極層と、第1主面上において第1内部電極層の周囲に設けられた第1余白部と、固体電解質層の第2主面上に設けられ、電極活物質および固体電解質を含む第2内部電極層と、第2主面上において第2内部電極層の周囲に設けられた第2余白部と、を備え、第1余白部および第2余白部のビッカース硬度Hvが3GPa以上であり、第1内部電極層のビッカース硬度Hvに対する第1余白部のビッカース硬度Hvの比が1よりも大きい。
【選択図】図1

特許請求の範囲【請求項１】
固体電解質層と、
前記固体電解質層の第１主面上に設けられ、電極活物質および固体電解質を含む第１内部電極層と、
前記第１主面上において前記第１内部電極層の周囲に設けられた第１余白部と、
前記固体電解質層の第２主面上に設けられ、電極活物質および固体電解質を含む第２内部電極層と、
前記第２主面上において前記第２内部電極層の周囲に設けられた第２余白部と、を備え、
前記第１余白部および前記第２余白部のビッカース硬度Ｈｖが３ＧＰａ以上であり、前記第１内部電極層のビッカース硬度Ｈｖに対する前記第１余白部のビッカース硬度Ｈｖの比が１よりも大きく、前記第２内部電極層のビッカース硬度Ｈｖに対する前記第２余白部のビッカース硬度Ｈｖの比が１よりも大きく、
前記ビッカース硬度Ｈｖは、荷重３ｇｆ（＝０．０２９Ｎ）下において対象箇所に圧子を１５秒間押し込んだ後の圧痕の対角線の長さを読み取ることで算出される硬度である、全固体電池。
続きを表示（約 890 文字）【請求項２】
前記固体電解質層、前記第１内部電極層、前記固体電解質層、および前記第２内部電極層が交互に複数回積層され、略直方体形状を有し、前記略直方体形状の第１端面に前記第１内部電極層が引き出され、前記略直方体形状の前記第１端面と対向する第２端面に前記第２内部電極層が引き出された積層チップが備わり、
前記第２余白部は、前記第１端面近傍において前記第１内部電極層同士が前記第２内部電極層を介さずに対向する領域に設けられ、
前記第１余白部は、前記第２端面近傍において前記第２内部電極層同士が前記第１内部電極層を介さずに対向する領域に設けられている、請求項１に記載の全固体電池。
【請求項３】
前記固体電解質層、前記第１内部電極層、前記固体電解質層、および前記第２内部電極層が交互に複数回積層され、略直方体形状を有し、前記略直方体形状の第１端面に前記第１内部電極層が引き出され、前記略直方体形状の前記第１端面と対向する第２端面に前記第２内部電極層が引き出された積層チップが備わり、
前記第１余白部は、前記積層チップにおいて、積層方向の上面、下面、前記第１端面、および前記第２端面以外の２側面から前記第１内部電極層に至るまでの領域に設けられ、
前記第２余白部は、前記積層チップにおいて、前記２側面から前記第２内部電極層に至るまでの領域に設けられている、請求項１に記載の全固体電池。
【請求項４】
前記固体電解質層、前記第１余白部、および前記第２余白部は、ＮＡＳＩＣＯＮ型の結晶構造を含むリン酸塩系固体電解質を含む、請求項１に記載の全固体電池。
【請求項５】
前記第１余白部および前記第２余白部の前記リン酸塩系固体電解質は、ガラスである、請求項４に記載の全固体電池。
【請求項６】
前記第１余白部および前記第２余白部は、Ｌｉ－Ｂ－Ｏ系化合物、Ｌｉ－Ｓｉ－Ｏ系化合物、Ｌｉ－Ｃ－Ｏ系化合物、Ｌｉ－Ｓ－Ｏ系化合物、およびＬｉ－Ｐ－Ｏ系化合物少なくともいずれかを含む、請求項１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、全固体電池に関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
現在、リチウムイオン二次電池は、民生機器、産業機械、自動車など様々な分野にて利用されている。しかしながら、既存のリチウムイオン二次電池は、電解液を含んでいるため、電解液の漏液・発煙・発火等のおそれがある。そのため、特に、大気中で安定な固体電解質を採用した全固体リチウムイオン二次電池の開発が盛んに行われている。代表的な固体電解質として、ＮＡＳＩＣＯＮ型の結晶構造を含むリン酸塩系固体電解質を適用した全固体電池が知られている（例えば、特許文献１～３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２１－１０８２５８号公報
特開２０２１－１４０８９９号公報
特開２０２２－６３２７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
全固体電池のサイクル特性の劣化要因の一つに、充放電に伴う活物質の体積膨張収縮によって電極層内部のイオン伝導パスおよび電子伝導パスの接続が切れ易いことが考えられる。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、長期充放電サイクル特性の低下を抑制することができる全固体電池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】
本発明に係る全固体電池は、固体電解質層と、前記固体電解質層の第１主面上に設けられ、電極活物質および固体電解質を含む第１内部電極層と、前記第１主面上において前記第１内部電極層の周囲に設けられた第１余白部と、前記固体電解質層の第２主面上に設けられ、電極活物質および固体電解質を含む第２内部電極層と、前記第２主面上において前記第２内部電極層の周囲に設けられた第２余白部と、を備え、前記第１余白部および前記第２余白部のビッカース硬度Ｈｖが３ＧＰａ以上であり、前記第１内部電極層のビッカース硬度Ｈｖに対する前記第１余白部のビッカース硬度Ｈｖの比が１よりも大きく、前記第２内部電極層のビッカース硬度Ｈｖに対する前記第２余白部のビッカース硬度Ｈｖの比が１よりも大きく、前記ビッカース硬度Ｈｖは、荷重３ｇｆ（＝０．０２９Ｎ）下において対象箇所に圧子を１５秒間押し込んだ後の圧痕の対角線の長さを読み取ることで算出される硬度である。
【０００７】
上記全固体電池において、前記固体電解質層、前記第１内部電極層、前記固体電解質層、および前記第２内部電極層が交互に複数回積層され、略直方体形状を有し、前記略直方体形状の第１端面に前記第１内部電極層が引き出され、前記略直方体形状の前記第１端面と対向する第２端面に前記第２内部電極層が引き出された積層チップが備わり、前記第２余白部は、前記第１端面近傍において前記第１内部電極層同士が前記第２内部電極層を介さずに対向する領域に設けられ、前記第１余白部は、前記第２端面近傍において前記第２内部電極層同士が前記第１内部電極層を介さずに対向する領域に設けられていてもよい。
【０００８】
上記全固体電池において、前記固体電解質層、前記第１内部電極層、前記固体電解質層、および前記第２内部電極層が交互に複数回積層され、略直方体形状を有し、前記略直方体形状の第１端面に前記第１内部電極層が引き出され、前記略直方体形状の前記第１端面と対向する第２端面に前記第２内部電極層が引き出された積層チップが備わり、前記第１余白部は、前記積層チップにおいて、積層方向の上面、下面、前記第１端面、および前記第２端面以外の２側面から前記第１内部電極層に至るまでの領域に設けられ、前記第２余白部は、前記積層チップにおいて、前記２側面から前記第２内部電極層に至るまでの領域に設けられていてもよい。
【０００９】
上記全固体電池において、前記固体電解質層、前記第１余白部、および前記第２余白部は、ＮＡＳＩＣＯＮ型の結晶構造を含むリン酸塩系固体電解質を含んでいてもよい。
【００１０】
上記全固体電池において、前記第１余白部および前記第２余白部の前記リン酸塩系固体電解質は、ガラスであってもよい。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許