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公開番号2025064458
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-17
出願番号2023174242
出願日2023-10-06
発明の名称全固体電池
出願人日産自動車株式会社,ルノーエス.ア.エス.,RENAULT S.A.S.
代理人IBC一番町弁理士法人
主分類H01M 10/0585 20100101AFI20250410BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】全固体電池の端部における電流密度の偏りやそれに起因するデンドライトの発生を抑制しうる手段を提供する。
【解決手段】シート状の正極集電体と、前記正極集電体の2つの主面の双方に配置された正極活物質層と、前記正極集電体と前記正極活物質層との積層体の全周を覆うように配置された固体電解質層と、前記固体電解質層の2つの主面の双方に配置された負極活物質層と、前記負極活物質層に電気的に接続された負極集電体とを有する発電要素を備えた全固体電池である。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
シート状の正極集電体と、
前記正極集電体の２つの主面の双方に配置された正極活物質層と、
前記正極集電体と前記正極活物質層との積層体の全周を覆うように配置された固体電解質層と、
前記固体電解質層の２つの主面の双方に配置された負極活物質層と、
前記負極活物質層に電気的に接続された負極集電体と、
を有する発電要素を備えた、全固体電池。
続きを表示（約 910 文字）【請求項２】
前記正極活物質層が、前記正極集電体の側面の少なくとも一部を覆うように配置されている、請求項１に記載の全固体電池。
【請求項３】
前記固体電解質層を平面視した際の、前記正極活物質層と重複していない部位の少なくとも一部の前記固体電解質層の幅が、前記正極活物質層と前記負極活物質層との間の前記固体電解質層の厚さよりも大きい、請求項２に記載の全固体電池。
【請求項４】
前記負極活物質層が、前記正極集電体、前記正極活物質層および前記固体電解質層の積層体の側面の少なくとも一部を覆うように配置されている、請求項２または３に記載の全固体電池。
【請求項５】
前記負極集電体が、前記負極活物質層の側面に電気的に接続されるように、前記発電要素の厚さ方向に略平行に配置されている、請求項４に記載の全固体電池。
【請求項６】
前記正極集電体が、導電性多孔体から構成されている、請求項１または２に記載の全固体電池。
【請求項７】
充電過程において前記負極集電体上に負極活物質としてのリチウム金属またはリチウム含有合金を析出させるリチウム析出型のものである、請求項１または２に記載の全固体電池。
【請求項８】
前記発電要素が、前記固体電解質層と前記負極活物質層との間に介在する、リチウム反応性材料を含有する負極中間層をさらに有する、請求項７に記載の全固体電池。
【請求項９】
前記正極集電体と、前記正極活物質層と、前記固体電解質層と、前記負極中間層との積層体が複数積層されてなり、
前記負極中間層が、前記正極集電体、前記正極活物質層および前記固体電解質層の積層体の側面の少なくとも一部を覆うように配置されており、
前記負極集電体が、前記負極活物質層の側面に電気的に接続されるように、前記発電要素の厚さ方向に略平行に配置されており、
完全放電時において、充電時に前記負極活物質が析出するための空間が、隣接する積層体における前記負極中間層の間に設けられている、請求項８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 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、電解質に酸化物系や硫化物系の固体電解質を用いた全固体リチウム二次電池のような全固体電池に関する研究開発が盛んに行われている。固体電解質は、固体中でリチウムイオン伝導が可能なイオン伝導体を主体として構成される材料である。このため、全固体電池においては、従来の液系リチウム二次電池のように可燃性の有機電解液に起因する各種問題が原理的に発生しないという利点がある。
【０００３】
ここで、全固体電池において、電池の端部において活物質層等が露出していると、電池の端部において短絡や滑落が生じる虞がある。このような課題を解決することを目的として、例えば特許文献１には、電極を作製した後に紫外線硬化性樹脂を転写し、これに紫外線を照射して硬化させることによって、電池の端部に位置する活物質層等を覆うように枠状の絶縁樹脂層を設ける技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０２０－４６９７号公報
【発明の概要】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示された技術では、枠状の絶縁樹脂層を設ける際に厳密な位置合わせが必要である。例えば、絶縁樹脂層の面方向の長さが大きすぎると活物質層に乗り上げてしまう。一方、絶縁樹脂層の面方向の長さが小さすぎると活物質層との間に隙間が生じてしまう。これらの結果、充放電時において電流密度の偏りが発生して特に端部に電流が集中しやすくなり、端部においてリチウム金属がデンドライトとして析出して短絡を生じさせる虞がある。
【０００６】
そこで本発明は、全固体電池の端部における電流密度の偏りやそれに起因するデンドライトの発生を抑制しうる手段を提供することを目的とする。
【０００７】
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討を行った。その結果、全固体電池を構成する正極集電体および正極活物質層の積層体の全周を覆うように固体電解質層を配置することにより、上記課題が解決されうることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【０００８】
すなわち、本発明の一形態は、シート状の正極集電体と、前記正極集電体の２つの主面の双方に配置された正極活物質層と、前記正極集電体と前記正極活物質層との積層体の全周を覆うように配置された固体電解質層と、前記固体電解質層の２つの主面の双方に配置された負極活物質層と、前記負極活物質層に電気的に接続された負極集電体とを有する発電要素を備えた、全固体電池である。
【発明の効果】
【０００９】
本形態に係る全固体電池によれば、電池の端部における電流密度の偏りやそれに起因するデンドライトの発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
図１は、本発明の一実施形態（第１実施形態）に係る積層型の全固体リチウム二次電池（積層型二次電池）の外観を表した斜視図である。
図２は、図１に示す２－２線に沿う断面図である。
図３は、図２に示す単電池層の平面図である。
図４は、本発明の第１実施形態の変形例１に係る積層型二次電池の断面図である。
図５は、本発明の第１実施形態の変形例２に係る積層型二次電池の断面図である。
図６は、本発明の他の実施形態（第２実施形態）に係る積層型二次電池の断面図である。
図７Ａは、本発明の第２実施形態の変形例に係る積層型二次電池の完全放電時における断面図である。
図７Ｂは、本発明の第２実施形態の変形例に係る積層型二次電池の完全充電時における断面図である。
【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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