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公開番号2025067204
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-24
出願番号2023176979
出願日2023-10-12
発明の名称全固体電池及び全固体電池の製造方法
出願人日産自動車株式会社,ルノーエス.ア.エス.,RENAULT S.A.S.
代理人弁理士法人後藤特許事務所
主分類H01M 10/0585 20100101AFI20250417BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】不可逆容量となるリチウム金属の析出を防ぐことができる技術を提供すること。
【解決手段】全固体電池1は、電池ユニット2を備える。電池ユニット2は、正極集電箔3、正極層4、固体電解質層5、負極層6、及び負極集電箔7が積層方向に沿ってこの順で積層された構成を有する。固体電解質層5は、平面状に配置されている。正極集電箔3は、その外周部において、正極層4の側面及び固体電解質層5の表面に追従するように、折れ曲がっている。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
少なくとも１つの電池ユニットを備え、
前記電池ユニットは、正極集電箔、正極層、固体電解質層、負極層、及び負極集電箔が積層方向に沿ってこの順で積層された構成を有し、
前記電池ユニットは、充電時に前記固体電解質層と前記負極集電箔との間にリチウム金属が前記負極層として析出するように構成されており、
前記固体電解質層は、平面状に配置されており、
前記積層方向に沿って見た場合に、前記固体電解質層の外周端は、前記正極層の外周端よりも外側に位置しており、
前記積層方向に沿って見た場合に、前記正極集電箔の外周端は、前記正極層の外周端よりも外側に位置しており、
前記正極集電箔は、その外周部において、前記正極層の側面及び前記固体電解質層の表面に追従するように、折れ曲がっている、
全固体電池。
続きを表示（約 1,500 文字）【請求項２】
請求項１に記載された全固体電池であって、
前記少なくとも１つの電池ユニットは、前記積層方向において隣接する第１電池ユニット及び第２電池ユニットを有し、
前記第１電池ユニットと前記第２電池ユニットとは、前記正極集電箔同士が向き合うように、積層されている、
全固体電池。
【請求項３】
請求項２に記載された全固体電池であって、
前記正極集電箔において、前記固体電解質層の表面に追従するように延びる部分が、固体電解質層追従部分として定義され、
前記全固体電池は、更に、前記第１電池ユニットの前記固体電解質層追従部分と、前記第２電池ユニットの前記固体電解質層追従部分とを接続する、集電箔接続部を備える、
全固体電池。
【請求項４】
請求項３に記載された全固体電池であって、
更に、
前記集電箔接続部の外面上に設けられ、前記正極集電箔と前記負極集電箔との間の短絡を防止する、集電箔絶縁体、
を備える、
全固体電池。
【請求項５】
請求項１又は２に記載された全固体電池であって、
前記電池ユニットは、更に、前記固体電解質層と前記負極層との間に配置された中間層を有する、
全固体電池。
【請求項６】
請求項１又は２に記載された全固体電池であって、
前記正極集電箔において前記固体電解質層の表面に追従する部分が固体電解質層追従部分と定義され、
前記電池ユニットは、更に、前記固体電解質層追従部分と前記固体電解質層との間に配置された絶縁層を有している、
全固体電池。
【請求項７】
請求項１又は２に記載された全固体電池であって、
更に、
前記積層方向に沿って見た場合に前記正極層の外側に配置され、前記正極集電箔を支持する、支持体、
を備える、
全固体電池。
【請求項８】
請求項１又は２に記載された全固体電池であって、
前記正極層の側面は、外側に向かうほど前記正極層が薄くなるように傾斜している、
全固体電池。
【請求項９】
請求項１又は２に記載された全固体電池であって、
前記正極集電箔において、前記固体電解質層の表面に追従する部分が固体電解質層追従部分と定義され、
前記正極集電箔において、前記正極層の上面に接する部分が正極層追従部分と定義され、
前記正極層追従部分は、前記固体電解質層追従部分よりも薄い、
全固体電池。
【請求項１０】
固体電解質層と、前記固体電解質層上に配置された正極層と、前記正極層上に配置された正極集電箔とを有する初期積層体を作製する工程と、
前記初期積層体をプレスし、プレス積層体を作製する工程と、
前記プレス積層体を少なくとも負極集電箔と組み合わせて全固体電池を作製する工程と、
を備え、
積層方向に沿って見た場合に、前記正極集電箔の外周端は、前記正極層よりも外側に位置しており、
前記初期積層体において、前記固体電解質層及び前記正極集電箔は、それぞれ、平面状に配置されており、
前記プレス積層体を作製する工程は、前記正極集電箔が前記正極層の側面及び前記固体電解質層の表面に追従するように、前記正極層の外周部において前記正極集電箔を折り曲げる工程を含んでいる、
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】
本発明は、全固体電池及び全固体電池の製造方法に関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
全固体電池は、固体電解質が用いられた二次電池である。全固体電池として、正極集電箔、正極層、固体電解質層、負極層、及び負極集電体箔がこの順で積層されたものが知られている。
【０００３】
このような全固体電池として、固体電解質層の端部が正極層の端部よりも外側に位置し、正極層の側面が固体電解質層により覆われた構成を有するものが知られている（例えば、特許文献１（特許第６２０６２３７号））。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特許第６２０６２３７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明者らは、全固体電池として、充電時に固体電解質層と負極集電箔との間にリチウム金属が負極層として析出し、放電時には負極層から正極層にリチウムが移動するように構成されたものについて検討している。このような全固体電池において、正極層の側面が固体電解質層により覆われた構成を採用すると、充電時に、正極層の側面上にも固体電解質層を介してリチウム金属が析出することがある。このような部分に析出したリチウム金属は、放電時に正極層側に移動せず、不可逆容量となる場合がある。不可逆容量となるリチウム金属の析出は、充放電特性（サイクル特性）を低下させるから、避けることが望ましい。
【０００６】
従って、本発明の目的は、不可逆容量となるリチウム金属の析出を防ぐことができる技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
一態様において、本発明に係る全固体電池は、少なくとも１つの電池ユニットを備える。電池ユニットは、正極集電箔、正極層、固体電解質層、負極層、及び負極集電箔が積層方向に沿ってこの順で積層された構成を有する。固体電解質層は、平面状に配置されている。積層方向に沿って見た場合に、固体電解質層の外周端は、前記正極層の外周端よりも外側に位置している。積層方向に沿って見た場合に、正極集電箔の外周端は、正極層の外周端よりも外側に位置している。正極集電箔は、その外周部において、正極層の側面及び固体電解質層の表面に追従するように、折れ曲がっている。
【０００８】
他の一態様において、本発明に係る全固体電池は、固体電解質層と、固体電解質層上に配置された正極層と、正極層上に配置された正極集電箔とを有する初期積層体を作製する工程と、初期積層体をプレスし、プレス積層体を作製する工程と、プレス積層体を少なくとも負極集電箔と組み合わせて全固体電池を作製する工程と、を備える。積層方向に沿って見た場合に、正極集電箔の外周端は、正極層よりも外側に位置している。初期積層体において、固体電解質層及び正極集電箔は、それぞれ、平面状に配置されている。プレス積層体を作製する工程は、正極集電箔が正極層の側面及び固体電解質層の表面に追従するように、正極層の端部において正極集電箔を折り曲げる工程を含んでいる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、不可逆容量となるリチウム金属の析出を防ぐことができる技術が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
図１は、第１の実施形態に係る全固体電池を示す概略断面図である。
図２は、参考例に係る全固体電池を示す概略図である。
図３は、第２の実施形態に係る全固体電池を示す概略断面図である。
図４は、第３の実施形態に係る全固体電池を示す概略断面図である。
図５は、第４の実施形態に係る全固体電池を示す概略断面図である。
図６は、第５の実施形態に係る全固体電池を示す概略断面図である。
図７は、第６の実施形態に係る全固体電池を示す概略断面図である。
図８Ａは、第７の実施形態に係る全固体電池を示す概略断面図である。
図８Ｂは、第７の実施形態の変形例を示す概略断面図である。
図９Ａは、第８の実施形態に係る全固体電池を示す概略断面図である。
図９Ｂは、第８の実施形態の参考例に係る全固体電池を示す概略断面図である。
図１０は、第９の実施形態に係る全固体電池を示す概略断面図である。
図１１は、第１０の実施形態に係る全固体電池の製造方法を示す概略断面図である。
図１２は、初期積層体の作製方法の一例を示す概略断面図である。
【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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