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公開番号2025131267
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-09
出願番号2024028898
出願日2024-02-28
発明の名称固体電池及びその製造方法、並びに電池モジュール
出願人トヨタ自動車株式会社
代理人個人,個人,個人,個人,個人,個人,個人
主分類H01M 10/0585 20100101AFI20250902BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】本開示は、絶縁部材による絶縁の信頼性が高い固体電池を提供する。
【解決手段】本開示の固体電池10は、電極積層体110を有する。電極積層体は、第1の集電体層111、第1の電極活物質層112、固体電解質層113、第2の電極活物質層114、及び第2の集電体層115をこの順で有する。電極積層体の端面の少なくとも一部には、絶縁部材120が配置されている。絶縁部材が配置されている電極積層体の端面から、第2の集電体層が延出しており、かつ絶縁部材が、電極積層体と第2の集電体層とに接合している。絶縁部材は、電極積層体の端面から第2の集電体層に沿って延出している。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
電極積層体を有する固体電池であって、
前記電極積層体は、第１の集電体層、第１の電極活物質層、固体電解質層、第２の電極活物質層、及び第２の集電体層をこの順で有し、
前記電極積層体の端面の少なくとも一部に、絶縁部材が配置されており、
前記絶縁部材が配置されている前記電極積層体の端面から、前記第２の集電体層が延出しており、
前記絶縁部材が、前記電極積層体と前記第２の集電体層とに接合しており、かつ
前記絶縁部材が、前記電極積層体の端面から前記第２の集電体層に沿って延出している、
固体電池。
続きを表示（約 1,500 文字）【請求項２】
前記電極積層体は、前記第１の集電体層の両側に、前記第１の電極活物質層、前記固体電解質層、前記第２の電極活物質層、及び前記第２の集電体層をこの順で有し、かつ
前記絶縁部材が、前記電極積層体と２つの前記第２の集電体層とに接合している、
請求項１に記載の固体電池。
【請求項３】
前記絶縁部材が、前記電極積層体に向かって凹んだ形状を有している、請求項２に記載の固体電池。
【請求項４】
前記第１の集電体層が負極集電体層であり、前記第１の電極活物質層が負極活物質層であり、前記第２の電極活物質層が正極活物質層であり、かつ前記第２の集電体層が正極集電体層である、請求項１～３のいずれか一項に記載の固体電池。
【請求項５】
請求項４に記載の固体電池を有する、電池モジュール。
【請求項６】
下記の工程を含む、請求項１～３のいずれか一項に記載の固体電池の製造方法：
（ａ）前記第１の集電体層、前記第１の電極活物質層、前記固体電解質層、及び前記第２の電極活物質層をこの順で積層して、予備積層体を形成すること、
（ｂ）前記第２の集電体層の一部に、前記絶縁部材を適用すること、
（ｃ）前記予備積層体の端面と前記絶縁部材とが、前記予備積層体の面方向において一致するように、前記予備積層体の主面に前記第２の集電体層を積層すること、
（ｄ）前記第２の集電体層を押圧して、前記予備積層体の端面に、前記絶縁部材を流動させて、端面の少なくとも一部に前記絶縁部材が配置された前記電極積層体を形成すること、及び
（ｅ）前記絶縁部材を固化させること。
【請求項７】
前記絶縁部材が、熱可塑性樹脂を含み、
前記工程（ｄ）において、前記熱可塑性樹脂を溶融させることを更に含み、前記予備積層体の端面に、溶融させた前記熱可塑性樹脂を含む前記絶縁部材を流動させて、そして
前記工程（ｅ）において、溶融させた前記熱可塑性樹脂を含む前記絶縁部材を固化させる、
請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記絶縁部材が、硬化性樹脂であり、そして
前記工程（ｅ）において、前記硬化性樹脂を含む前記絶縁部材を硬化させることによって固化させる、
請求項６に記載の方法。
【請求項９】
下記の工程を含む、請求項３に記載の固体電池の製造方法：
（ａ）前記第１の集電体層の両側に、前記第１の電極活物質層、前記固体電解質層、及び前記第２の電極活物質層をこの順で積層して、予備積層体を形成すること、
（ｂ）前記予備積層体の一方の主面に、１つ目の前記第２の集電体層を積層すること、
（ｃ）前記予備積層体の端面、及び１つ目の前記第２の集電体層のうちの前記予備積層体から延出している部分の少なくとも一部に、前記絶縁部材を適用すること、
（ｄ）前記予備積層体のうちの他方の主面に、２つ目の前記第２の集電体層を積層すること、
（ｅ）２つ目の前記第２の集電体層を押圧して、端面に前記絶縁部材が配置された前記電極積層体を形成すること、及び
（ｆ）前記絶縁部材を固化させること。
【請求項１０】
前記絶縁部材が、熱可塑性樹脂を含み、
前記工程（ｃ）において、前記熱可塑性樹脂を含む前記絶縁部材を溶融させることを更に含み、そして
前記工程（ｆ）において、溶融させた前記熱可塑性樹脂を含む前記絶縁部材を固化させる、
請求項９に記載の方法。
（【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、固体電池及びその製造方法、並びに電池モジュールに関する。
続きを表示（約 3,300 文字）【背景技術】
【０００２】
自動車業界において、環境に対する問題意識の高まりから、電気自動車、ハイブリッド自動車等の開発が行われており、高電圧の二次電池に対する要求が強くなってきている。一方、携帯用電子機器の分野では、その普及・発展に伴って、小型、軽量であって、かつ長時間の連続稼働が可能な高容量の二次電池が求められている。
【０００３】
高電圧・高容量の電池として、例えば、負極集電体層、負極活物質層、固体電解質層、正極活物質層、及び正極集電体層をこの順で有する電極積層体を備える電池が知られている。
【０００４】
このような電池において、例えば、一方の電極の集電体層が電極積層体から延出している場合、他方の電極の集電体層及び／又は活物質層と接触して短絡を生じることがある。なお、集電体層のうちの電極積層体から延出している部分は、集電タブとも呼ばれる。この短絡は、一方の電極の集電体層の面積が、他方の電極の集電体層の面積よりも大きく形成されているときに、特に生じやすい。そのため、このような短絡を防止する技術が開発されている。
【０００５】
例えば、特許文献１は、積層型全固体電池の製造方法であって、固体電解質層、第１の活物質層（電極活物質層）、前記積層型全固体電池の側方に伸びる第１の第１の集電タブを有する第１の集電体層、第１の活物質層、及び固体電解質層がこの順で積層された第１の積層体を準備すること、前記第１の積層体の端部に絶縁体塗工液を塗布して絶縁部（絶縁部材）を形成すること、前記絶縁部を形成した第１の積層体と、第２の活物質層と、前記積層型全固体電池の側方に延出する第２の集電タブを有する第２の集電体層と、を積層して、第２の集電タブを有する第２の集電体層、第２の活物質層、固体電解質層、第１の活物質層、第１の集電タブを有する第１の集電体層、第１の活物質層、固体電解質層、及び第２の活物質層がこの順で積層された第２の積層体を複数有する電池構造体（電極積層体）を準備すること、及び前記電池構造体における複数の第２の集電体からそれぞれ延出する複数の第２の集電タブを接合することを含む、前記積層型全固体電池の製造方法を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開２０１８－０４９６９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本件開示者等は、電極積層体のうちの第２の集電体層以外の層から構成される予備積層体の端面に絶縁部材を適用し、そして予備積層体に第２の集電体層を積層して電極積層体を製造する場合において、第２の集電体層と絶縁部材とが干渉することがあり、その結果、絶縁部材が電極積層体から剥がれるなど、絶縁部材による絶縁の信頼性が低くなることがあることを見出した。
【０００８】
本開示は、絶縁部材による絶縁の信頼性が高い固体電池及びその製造方法、並びにそのような固体電池を有する電池モジュール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】
【０００９】
本件開示者等は、以下の手段により上記課題を解決することができることを見出した。
〈態様１〉
電極積層体を有する固体電池であって、
前記電極積層体は、第１の集電体層、第１の電極活物質層、固体電解質層、第２の電極活物質層、及び第２の集電体層をこの順で有し、
前記電極積層体の端面の少なくとも一部に、絶縁部材が配置されており、
前記絶縁部材が配置されている前記電極積層体の端面から、前記第２の集電体層が延出しており、
前記絶縁部材が、前記電極積層体と前記第２の集電体層とに接合しており、かつ
前記絶縁部材が、前記電極積層体の端面から前記第２の集電体層に沿って延出している、
固体電池。
〈態様２〉
前記電極積層体は、前記第１の集電体層の両側に、前記第１の電極活物質層、前記固体電解質層、前記第２の電極活物質層、及び前記第２の集電体層をこの順で有し、かつ
前記絶縁部材が、前記電極積層体と２つの前記第２の集電体層とに接合している、
態様１に記載の固体電池。
〈態様３〉
前記絶縁部材が、前記電極積層体に向かって凹んだ形状を有している、態様１又は２に記載の固体電池。
〈態様４〉
前記第１の集電体層が負極集電体層であり、前記第１の電極活物質層が負極活物質層であり、前記第２の電極活物質層が正極活物質層であり、かつ前記第２の集電体層が正極集電体層である、態様１～３のいずれか一項に記載の固体電池。
〈態様５〉
態様４に記載の固体電池を有する、電池モジュール。
〈態様６〉
下記の工程を含む、態様１～３のいずれか一項に記載の固体電池の製造方法：
（ａ）前記第１の集電体層、前記第１の電極活物質層、前記固体電解質層、及び前記第２の電極活物質層をこの順で積層して、予備積層体を形成すること、
（ｂ）前記第２の集電体層の一部に、前記絶縁部材を適用すること、
（ｃ）前記予備積層体の端面と前記絶縁部材とが、前記予備積層体の面方向において一致するように、前記予備積層体の主面に、前記第２の集電体層を積層すること、
（ｄ）前記第２の集電体層を押圧して、前記予備積層体の端面に、前記絶縁部材を流動させて、端面の少なくとも一部に前記絶縁部材が配置された前記電極積層体を形成すること、及び
（ｅ）前記絶縁部材を固化させること。
〈態様７〉
前記絶縁部材が、熱可塑性樹脂を含み、
前記工程（ｄ）において、前記熱可塑性樹脂を溶融させることを更に含み、前記予備積層体の端面に、溶融させた前記熱可塑性樹脂を含む前記絶縁部材を流動させて、そして
前記工程（ｅ）において、溶融させた前記熱可塑性樹脂を含む前記絶縁部材を固化させる、
態様６に記載の方法。
〈態様８〉
前記絶縁部材が、硬化性樹脂であり、そして
前記工程（ｅ）において、前記硬化性樹脂を含む前記絶縁部材を硬化させることによって固化させる、
態様６に記載の方法。
〈態様９〉
下記の工程を含む、態様１～３のいずれか一項に記載の固体電池の製造方法：
（ａ）前記第１の集電体層の両側に、前記第１の電極活物質層、前記固体電解質層、及び前記第２の電極活物質層をこの順で積層して、予備積層体を形成すること、
（ｂ）前記予備積層体の一方の主面に、１つ目の前記第２の集電体層を積層すること、
（ｃ）前記予備積層体の端面、及び１つ目の前記第２の集電体層における前記予備積層体から延出している部分の少なくとも一部に、前記絶縁部材を適用すること、
（ｄ）前記予備積層体のうちの他方の主面に、２つ目の前記第２の集電体層を積層すること、
（ｅ）２つ目の前記第２の集電体層を押圧して、端面に前記絶縁部材が配置された前記電極積層体を形成すること、及び
（ｆ）前記絶縁部材を固化させること。
〈態様１０〉
前記絶縁部材が、熱可塑性樹脂を含み、
前記工程（ｃ）において、前記熱可塑性樹脂を含む前記絶縁部材を溶融させることを更に含み、そして
前記工程（ｆ）において、溶融させた前記熱可塑性樹脂を含む前記絶縁部材を固化させる、
態様９に記載の方法。
〈態様１１〉
前記絶縁部材が、硬化性樹脂を含み、そして
【発明の効果】
【００１０】
本開示によれば、絶縁部材による絶縁の信頼性が高い固体電池及びその製造方法、並びにそのような固体電池を有する電池モジュールを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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