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公開番号2025026144
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-21
出願番号2023131538
出願日2023-08-10
発明の名称全固体電池および全固体電池の製造方法
出願人トヨタ自動車株式会社,本田技研工業株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類H01M 10/0585 20100101AFI20250214BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】本開示は、充放電による電極層の外周近傍の破損を抑制可能な全固体電池を提供することを主目的とする。
【解決手段】本開示においては、第1集電体、第1電極層、固体電解質層、第2電極層および第2集電体を、この順に有する全固体電池であって、上記第1電極層は、第1活物質を含み、上記第2電極層は、充放電中に体積変化する第2活物質を含み、上記全固体電池を厚さ方向から平面視した場合に、上記第2電極層の面積は、上記第1電極層の面積より大きく、上記第1電極層の上記固体電解質層側の第1面は、内側領域と、上記内側領域の外側に配置され、かつ、端部を含む外側領域と、を有し、上記厚さ方向において、上記外側領域と、上記第2電極層との間に、上記固体電解質層と、(i)空間、または、(ii)上記第2電極層および上記固体電解質層よりも弾性率が低い低弾性率部材と、を有する、全固体電池を提供することにより、上記課題を解決する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
第１集電体、第１電極層、固体電解質層、第２電極層および第２集電体を、この順に有する全固体電池であって、
前記第１電極層は、第１活物質を含み、
前記第２電極層は、充放電中に体積変化する第２活物質を含み、
前記全固体電池を厚さ方向から平面視した場合に、前記第２電極層の面積は、前記第１電極層の面積より大きく、
前記第１電極層の前記固体電解質層側の第１面は、内側領域と、前記内側領域の外側に配置され、かつ、端部を含む外側領域と、を有し、
前記厚さ方向において、前記外側領域と、前記第２電極層との間に、前記固体電解質層と、（i）空間、または、（ii）前記第２電極層および前記固体電解質層よりも弾性率が低い低弾性率部材と、を有する、全固体電池。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
前記内側領域および前記外側領域の境界から、前記端部に向けて、前記第１電極層の厚さが減少している、請求項１に記載の全固体電池。
【請求項３】
前記厚さ方向において、前記外側領域および前記固体電解質層の間に、前記空間が配置されている、請求項１に記載の全固体電池。
【請求項４】
前記厚さ方向において、前記外側領域および前記固体電解質層の間に、前記低弾性率部材が配置されている、請求項１に記載の全固体電池。
【請求項５】
前記固体電解質層は、前記内側領域および前記外側領域を覆うように配置され、
前記厚さ方向において、前記外側領域を覆う前記固体電解質層と、前記第２電極層との間に、前記空間が配置されている、請求項１に記載の全固体電池。
【請求項６】
前記固体電解質層は、前記内側領域および前記外側領域を覆うように配置され、
前記厚さ方向において、前記外側領域を覆う前記固体電解質層と、前記第２電極層との間に、前記低弾性率部材が配置されている、請求項１に記載の全固体電池。
【請求項７】
前記固体電解質層が、前記第１電極層側から、第１固体電解質層および第２固体電解質層を有し、
前記第１固体電解質層は、前記内側領域および前記外側領域を覆うように配置され、
前記第２固体電解質層は前記第２電極層に接して配置されており、
前記厚さ方向において、前記外側領域を覆う第１固体電解質層と、前記第２固体電解質層との間に、前記空間が配置されている、請求項１に記載の全固体電池。
【請求項８】
前記固体電解質層が、前記第１電極層側から、第１固体電解質層および第２固体電解質層を有し、
前記第１固体電解質層は、前記内側領域および前記外側領域を覆うように配置され、
前記第２固体電解質層は前記第２電極層に接して配置されており、
前記厚さ方向において、前記外側領域を覆う第１固体電解質層と、前記第２固体電解質層との間に、前記低弾性率部材が配置されている、請求項１に記載の全固体電池。
【請求項９】
前記第２電極層が、負極活物質層であり、かつ、前記第２活物質として合金系活物質を含む、請求項１に記載の全固体電池。
【請求項１０】
請求項１から請求項９までのいずれかの請求項に記載の全固体電池の製造方法であって、
前記第１集電体および前記第１電極層を有する第１積層体を準備する第１積層体準備工程と、
前記第２集電体および前記第２電極層を有する第２積層体を準備する第２積層体準備工程と、
前記第１積層体に対して加圧成形を行う第１積層体加圧成形工程と、
前記第１積層体加圧成形工程後に、前記第１積層体および前記第２積層体を、前記固体電解質層を介して積層させる積層工程と、を有し、
前記第１積層体加圧成形工程において、等方圧プレスを行うことにより、前記内側領域および前記外側領域の境界から、前記端部に向けて、前記第１電極層の厚さを減少させる、全固体電池の製造方法。
（【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】
本開示は、全固体電池および全固体電池の製造方法に関する。
続きを表示（約 1,400 文字）【背景技術】
【０００２】
全固体電池は、正極層および負極層の間に固体電解質層を有する電池であり、可燃性の有機溶媒を含む電解液を有する液系電池に比べて、安全装置の簡素化が図りやすいという利点を有する。
【０００３】
全固体電池は、正極および負極により固体電解質層を挟み込み、厚さ方向に加圧接合することで製造される。特許文献１には、固体電解質層と、前記固体電解質層を挟み込む一方の電極及び他方の電極と、前記固体電解質層とともに前記一方の電極を挟み込む第１集電体と、を含み、前記一方の電極の端部は、前記第１集電体側に傾斜し、前記他方の電極の端部の前記固体電解質層側の縁辺は、平面視で前記一方の電極の端部の前記固体電解質層側の縁辺と前記一方の電極の端部の前記第１集電体側の縁辺との間に配置されている全固体電池が開示されている。特許文献１においては、一方の電極を第１集電体側に傾斜することで、第１集電体側から押圧しても圧力が直接掛からないようにすることで、加圧接合時の固体電解質層への応力集中を低減している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０２２－０６２５７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
全固体電池の電極層において、充放電中に体積変化する活物質が使用される場合がある。本願の発明者等は、充放電中に一方の電極層に含まれる活物質の膨張が生じると、対向する他方の電極層の外周近傍に応力が集中し、破損する場合があることを新たな課題として見出した。
【０００６】
本開示は、上記問題に鑑みてなされたものであり、充放電によって生じる電極層の外周近傍の破損を抑制可能な全固体電池を提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
［１］
第１集電体、第１電極層、固体電解質層、第２電極層および第２集電体を、この順に有する全固体電池であって、
上記第１電極層は、第１活物質を含み、
上記第２電極層は、充放電中に体積変化する第２活物質を含み、
上記全固体電池を厚さ方向から平面視した場合に、上記第２電極層の面積は、上記第１電極層の面積より大きく、
上記第１電極層の上記固体電解質層側の第１面は、内側領域と、上記内側領域の外側に配置され、かつ、端部を含む外側領域と、を有し、
上記厚さ方向において、上記外側領域と、上記第２電極層との間に、上記固体電解質層と、（i）空間、または、（ii）上記第２電極層および上記固体電解質層よりも弾性率が低い低弾性率部材と、を有する、全固体電池。
【０００８】
［２］
上記内側領域および上記外側領域の境界から、上記端部に向けて、上記第１電極層の厚さが減少している、［１］に記載の全固体電池。
【０００９】
［３］
上記厚さ方向において、上記外側領域および上記固体電解質層の間に、上記空間が配置されている、［１］または［２］に記載の全固体電池。
【００１０】
［４］
上記厚さ方向において、上記外側領域および上記固体電解質層の間に、上記低弾性率部材が配置されている、［１］または［２］に記載の全固体電池。
（【００１１】以降は省略されています）

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