2019全固态电池实用里程碑之年

全固态电池的实用化已近在眼前。全固态电池具有良好安全性及易于大容量化等特点。日本电子元件生产商TDK公司计划近期内批量生产小容量小型产品,同时预计到2020年前期将在汽车上配置大容量产品,有望取代锂离子二次电池。虽然完全普及还需要一段时间,但纵观全局今年将是全固态电池实用的里程碑之年。

目前的锂离子电池机理上是通过锂离子来回于充满液体电解质的正极和负极之间的“水槽”进行充放电。与此相对,全固态电池的电解质为固体,突出的优势主要有:

目前,最接近实用的是一种在电解质中使用了陶瓷材料的小型电池。这种电池由电子零部件企业利用层合陶瓷电容器等技术进行开发。TDK公司已开发贴装在基板上的芯片型固态充电电池,名为“CeraCharge”,官方表示“如果置换为纽扣电池,可使搭载设备小型化,也可进行充电”, 目前这款电池每月生产3万件样品,计划今年内正式批量生产。同一领域,富士通旗下电子零部件制造商FDK公司也从去年12月开始了样品供货,村田制作所也预计在2019年度投产。虽然各厂商电池在容量上多少有些差异,但在产品方向上都主要瞄准了小型IoT(物联网)及可穿戴设备。

TDK公司芯片型固态充电电池

另一方面,使用含有硫化物的无机电解质材料的电池也已开始实用,首当其冲的厂商是日立造船。该公司开发了厚度仅为0.3毫米的薄片电池,目标2019年度内实现商品化并已启动样品供货。该公司利用子公司的压力机技术,确立了粉末电解质压固技术。与现有将液体多次干燥形成固体的方法相比可省略工程、降低成本。官方表示“将首先向特殊用途方向出售产品,例如在宇宙空间使用的电子设备等。”预计将来还将向大需求市场的汽车行业提供产品。

日立造船生产的薄片电池

丰田汽车于2017年10月在东京车展上就已宣布将在2020年前期完成全固态电池的商品化。计划到2030年为止将在车载电池开发及生产上投资1.5万亿日元,目前正与东京工业大学等开展相关研发项目,在去年12月宣布的与松下的合作内容中也包括了全固态电池的开发及生产。

目前,美国在电池领域的风险投资发展显著,中国势头也很猛进,时下世界范围内的开发竞争十分激烈,日本虽在材料等方面拥有最尖端的技术,但能否继续由日本掌握主导权目前还是个未知数。据富士经济表示,全固态电池市场在2017年仅为21亿日元,到2035年预计将扩大到2兆7877亿日元。能否在这个极具潜力的市场中生存下去,关键在于今后几年的不断努力。

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参考日本报道原文:http://suo.im/5iSQwX

 

 

突破全固态电池实现的瓶颈--确立减小界面电阻的指导方针为实用化开辟道路

本篇内容为AIpatent通过t.aipatent.com机器翻译以及人工润色根据日本相关报道编辑而成,如果您对论文具体内容有兴趣,请联络support@aipatent.com。

 

要点

  • 发现在固体电解质和电极形成的界面中,规则的原子排列是低电阻界面形成的关键
  • 通过表面X射线衍射(术语1)来精确地分析界面结构
  • 是为全固态电池的开发提供指导方针,并迈向实用化的重要一步

 

概要

由东京工业大学物质理工学院的一杉太郎教授、日本工业大学的白木将教授、日本产业技术综合研究所物质计量标准研究部门的首席研究员白泽彻郎等人组成的研究小组在全固态电池中实现了极低的界面电阻,并发现其关键在于电极表面规则的原子排列。这一成果为全固态电池的开发提供了指导方针,是迈向实用化的重要一步。

全固态电池的开发正在迅速发展。固体电解质及电极材料的开发正在积极进行,但固体电解质和电极形成的界面处的锂离子的低传导性(高界面电阻)却成为实用化中面临的重大问题。即使开发出锂离子传导性较高的固体电解质和电极材料,如果这两种固体材料相接触的界面处的电阻较高,也无法开发出可快速充放电的良好电池。因此,减小界面电阻是非常重要的。然而,界面电阻变大的原因尚不清楚,且没有用于减小电阻的明确的指导方针。

在本研究中,通过利用薄膜制作和真空技术,来制作正极材料的钴酸锂(LiCoO2)和固体电解质磷酸锂(Li3PO4)之间的界面,并使用能够非破坏地测量的X射线衍射精确地研究了界面结构。结果发现,在显示高电阻的界面处,晶体的周期性受到干扰,而显示低电阻的界面处,原子则有规律地排列。

研究成果于11月22日(美国时间)登载于美国化学协会的在线学术杂志《ACS Applied Materials and Interfaces》。

 

背景

作为具有高能量密度(术语2)和循环特性IgA(术语3)的二次电池,锂离子电池正在被广泛地使用。但是,由于以LiCoO2为电极的现有锂离子电池的理论容量(357Wh/kg=重量能量密度)未达到下一代电动汽车行驶500km所需的容量,因此期待开发出具有更高性能的创新性的二次电池。

其候选便是全固态电池。电池主要由正极、负极和电解质这三部分构成。由于锂离子电池的电解质中使用了可燃性液体(电解液),如果是用于电动汽车的大型蓄电池的话,则更加期待使用了具有高安全性的固体电解质的全固态电池的早期实用化。

但是,全固态电池存在这样的问题:固体电解质和电极形成的界面的电阻(界面电阻)变高。若界面电阻较高,则在大电流下使用时能量损失较大,并且难以快速充放电。因此,明确全固态电池中高界面电阻的原因,并获得减小界面电阻的指导方针是当务之急。

 

研究成果

研究小组利用薄膜制作和真空技术,制作了使用LiCoO2外延薄膜(术语4)的理想的全固态电池(图1)。而且,评估了固体电解质和正极间的界面的离子传导性,结果发现,界面电阻根据界面的制作条件而发生变化,良好界面处的电阻极低为5.5Ωcm2。这一电阻值是全固态电池的以往报告的1/40,是使用液体电解质时的1/6。这种低电阻的界面可以实现快速充电。

图1

图1是本研究中制作的全固态电池的示意图(a)和照片(b)。集电体使用金(Au),正极使用LiCoO2,固体电解质使用Li3PO4,以及负极使用Li。衬底使用Al2O3单晶衬底。

 

为了研究获得的低电阻界面的状态,通过使用了放射光的表面X射线衍射精确地研究了固体电解质和正极之间的界面的结构(图2)。结果发现,低电阻界面(5.5Ωcm2)具有即使在界面附近也与薄膜内部相同的、原子规则地排列的结晶性。另一方面,发现在高电阻界面(180Ωcm2)中,尽管最初原子规则地排列,但在形成界面时,电极表面的原子排列被打乱。

在本研究制作的LiCoO2外延薄膜的晶体取向中,锂离子只能在平行于薄膜的面内方向上移动,垂直于薄膜形成的晶粒间界成为锂离子进入薄膜内部的通道(图3)。这表明可以在高电阻界面中,通过打乱电极表面的原子排列,来抑制锂离子在电极表面的扩散和向晶粒间界的扩散。

图2

图2是通过表面X射线衍射求得的电极和电解质间的界面的电子密度。电子密度的峰值清晰则表示原子排列是规则的。距离界面深度0Å处是固体电解质/电极界面。由图可知,在低电阻界面(红色)中,即使在界面附近原子也周期性地排列,而在高电阻界面(蓝色)中,界面附近的原子排列被打乱。

图3

图3是锂离子在低电阻界面(a)和高电阻界面(b)下的行为差异。示意性地示出了Li离子(Li+)在固体电解质中扩散并进入LiCoO2的情况。Li离子到达LiCoO2的CoO2层,然后横向扩散,通过晶粒间界进入晶体内部。这次的结果可以理解为,与固体电解质接触的CoO2层的原子排列的紊乱抑制Li离子的扩散,结果界面电阻增加。

 

未来发展

通过这次的成果,找到了全固态电池实用化的途径。通过优化固体电解质和电极的形成过程,能够获得极低的界面电阻。实现极低界面电阻的关键在于,通过精密的结构控制来抑制界面形成时产生的结构紊乱,并保持界面处规则的原子排列。

期待将这次研究获得的发现用于改进全固态电池的制作过程,从而开发出高性能的全固态电池。

另外,本研究是在国立研究开发法人新能源·产业技术综合开发机构(NEDO)锂离子电池应用·实用化先进技术开发事业、丰田汽车公司、国立研究开发法人日本科学技术振兴机构(JST)战略性创新研究推进事业团队型研究(CREST)“具有基于超空间控制的先进特性的创新性功能材料等的创造”、日本文部科学省私立大学研究品牌建设事业“作为下一代动力源的全固态电池技术的开发与应用”、JST战略性创新研究推进事业个人研究(秋田魁)“能源高效使用与相界面”、科学研究补助金(26105008、25390072、26106502、26108702、26246022、26610092、16H03864)的支持下进行的。

 

论文信息

发表杂志:ACS Applied Materials and Interfaces

论文题目:Atomically Well-Ordered Structure at Solid Electrolyte and Electrode Interface Reduces the Interfacial Resistance

作者:Susumu Shiraki, Tetsuroh Shirasawa, Tohru Suzuki, Hideyuki Kawasoko, Ryota Shimizu, and Taro Hitosugi
DOI:10.1021/acsami.8b08926

 

术语解释

(1)表面X射线衍射

通过测量用X射线照射表面或界面而散射的X射线的强度分布来确定表面或界面处的原子排列的方法。其特征在于能够非破坏性地测量样品。

(2)能量密度

能够从电池中取出的能量的值。其按单位体积或单位质量等标准化。

(3)循环特性

可存储在重复充电和放电时的电池中的电容的变化。其表现为电容劣化程度越小,循环特性越好。

(4)外延薄膜

在作为衬底的晶体上生长的薄膜中,底层衬底和薄膜的晶体取向对齐的薄膜。

层叠型全固体电池的制造方法-丰田相关专利2018年最新公开系列中文参考版本之五

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積層型全固体電池の製造方法 层叠型全固体电池的制造方法
公開番号: JP2018049696A 公开(公告)号: JP2018049696A
出願番号: JP2016182980 申请号: JP2016182980
出願人: トヨタ自動車株式会社 申请(专利权)人: トヨタ自動車株式会社
発明者: 三宅  秀明,西野  宏昭 发明(设计)人: 三宅  秀明,西野  宏昭
代理人: 青木  篤,鶴田  準一,古賀  哲次,関根  宣夫,河野上  正晴 代理人: 青木  篤,鶴田  準一,古賀  哲次,関根  宣夫,河野上  正晴
代理店: 代理机构:
国際特許分類: H01M 10/0585,H01M 2/34,H01M 10/0562,H01M 2/26 国际分类号: H01M 10/0585,H01M 2/34,H01M 10/0562,H01M 2/26
公開日: 2018-03-29 公开日: 2018-03-29
出願日: 2016-09-20 申请日: 2016-09-20
出願人住所: 愛知県豊田市トヨタ町1番地 申请人地址: 愛知県豊田市トヨタ町1番地
発明者地址: 愛知県豊田市トヨタ町1番地  トヨタ自動車株式会社内,愛知県豊田市トヨタ町1番地  トヨタ自動車株式会社内 发明人地址: 愛知県豊田市トヨタ町1番地  トヨタ自動車株式会社内,愛知県豊田市トヨタ町1番地  トヨタ自動車株式会社内
摘要: 要約:
【課題】絶縁部を簡易な方法によって必要な部分のみに形成することのできる絶縁部の形成工程を含む、積層型全固体電池の製造方法を提供すること。【解決手段】第1の積層体10を準備すること、及び前記第1の積層体10の端部に絶縁体塗工液60を塗布して絶縁部を形成することを含み、前記絶縁体塗工液60の塗布を、前記塗工液60が収納された容器本体51中に、近接して対向配置された2枚の板状部材52を有し、前記2枚の板状部材52に挟まれた部分の塗工液60の液面が、毛細管現象によって容器本体51中の他の部分の塗工液60の液面よりも高くなるように構成された塗工装置50を用いて、前記液面が高くなった絶縁体塗工液部分61に、前記第1の積層体10の絶縁部を形成する端部を浸漬することによって行う、積層型全固体電池の製造方法。【選択図】図7 [课题] 本发明提供一种层叠型全固体电池的制造方法,其包括能够通过简易的方法仅在必要的部分形成绝缘部的绝缘部的形成工序。 [解决方案] 准备第一层叠体10 、以及在上述第一层叠体10的端部涂敷绝缘体涂敷液60而形成绝缘部, 将上述绝缘体涂敷液60的涂敷在收纳了上述涂敷液60的容器主体51中, 具有接近地相对配置的2块板状部件52 , 使用构成为被上述两张板状部件52夹着的部分的涂敷液60的液面因毛细管现象而比容器主体51中的其他部分的涂敷液60的液面高的涂敷装置50 ,在上述液面升高的绝缘体涂敷液部分61 , 一种层叠型全固体电池的制造方法,其中,通过浸渍形成所述第1层叠体10的绝缘部的端部而进行。 [选择图] 图7
発明の詳細な説明: 说明书:
本発明は、積層型全固体電池の製造方法に関する。 本发明涉及层叠型全固体电池的制造方法。
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、且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。 在汽车业界,由于对环境的问题意识的提高,正在进行电动汽车、混合动力汽车等的开发,对高电压的二次电池的要求变强。 另一方面,在便携用电子设备的领域中,伴随着其普及、发展,要求小型、轻量、且能够长时间连续运转的高容量的二次电池。
高電圧・高容量の電池を得るためには、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、及び正極集電体層から成る単位電池の多数を積層して積層型の電池とする技術が知られている。 为了得到高电压、高容量的电池,例如已知有层叠多个由负极集电体层、负极活性物质层、固体电解质层、正极活性物质层和正极集电体层构成的单位电池而制成层叠型电池的技术。
このような積層型電池においては、積層された各単位電池の集電タブを、正極タブ、負極タブごとに集束することにより、集電タブの占有スペースを縮小し、電池全体の体積エネルギー密度を高める工夫がなされている。 在这样的层叠型电池中,设法通过将层叠的各单位电池的集电极耳分别聚集于正极片、负极片,缩小集电片的占有空间,提高电池整体的体积能量密度。
しかしながらここで、例えば正極集電体層の集電タブを集束するために折り曲げたときに、負極集電体層又は負極活物質層と接触して短絡を生じることがある。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顕著である。 但是,在此,例如在为了使正极集电体层的集电接线片集束而折弯时,有时与负极集电体层或负极活性物质层接触而产生短路。 该短路在一方的电极的集电体层的面积形成得比另一方的电极的集电体层的面积大时显著。
図1に、上記の短絡を視覚的に理解するための概略図を示した。図1(a)は、積層型全固定電池を該電池の積層方向から見た上面図であり、図1(b)及び(c)は、それぞれ、図1(a)のA−A線断面図である。 图1是用于视觉理解上述短路的示意图。 图1 ( a )是从该电池的层叠方向观察层叠型全固定电池的俯视图,图1 ( b )及( c )分别是图1 ( a )的A – A线剖视图。
以下、各層が積層されている方向、つまり、図1(a)における紙面に垂直な方向、図1(b)及び(c)における紙面の上下方向を電池の積層方向と定義し、この方向からの観察を平面視とし、該平面視方向と直行する方向からの観察を側面視として参照する場合がある。 以下,将层叠各层的方向、即图1 ( a )中的与纸面垂直的方向、图1 ( b )以及( c )中的纸面的上下方向定义为电池的层叠方向,将从该方向的观察设为俯视,有时将从与该平面观察方向正交的方向观察作为侧视来参照。
図1(b)には、第1の集電体層11、第1の活物質層13、固体電解質層30、第2の活物質層23、及び第2の集電体層21(積層型全固体電池の側方に延出する第2の集電タブ21aを有する)をこの順に有する単位電池1、並びに該単位電池1の積層体である全固体電池100の積層構造が示されている。図1(b)の全固体電池100は、単位電池1が、表裏を入れ替えながら積層され、隣接する2つの単位電池1の間で第1の集電体層11又は第2の集電体層21を共有している。 图1 ( b )中示出了依次具有第1集电体层11 、第1活性物质层13 、固体电解质层30 、第2活性物质层23及第2集电体层21 (具有向层叠型全固体电池的侧方延伸的第2集电极耳21a )的单位电池1 、以及作为该单位电池1的层叠体的全固体电池100的层叠构造。 图1 ( b )的全固体电池100中,单位电池1一边调换正反面一边层叠,在相邻的2个单位电池1之间共有第1集电体层11或第2集电体层21 。
上記図1(b)における第1の集電体層11は、図1(a)に示すように積層型全固体電池の側方に延出する第1の集電タブ11aを有するが、該第1の集電タブ11aは図示されていない(図1(c)においても同様)。 上述图1 ( b )中的第1集电体层11如图1 ( a )所示,具有向层叠型全固体电池的侧方延伸的第1集电极耳11a ,但未图示该第1集电极耳11a (在图1 ( c )中也同样) 。
図1の積層型全固体電池100は、積層方向に垂直な方向から見た平面視(図1(a))において、第1の集電体層11の面積の方が、第2の集電体層21の面積よりも大きい。ただし図1(a)において、第1の集電タブ11a及び第2の集電タブ21a以外の領域では、第1の集電体層11上に第1の活物質層13を介して形成された固体電解質層30と、第2の集電体層21上に形成された第2の活物質層23と、が見えている。 图1的层叠型全固体电池100在从与层叠方向垂直的方向观察的俯视(图1 ( a ) )中,第一集电体层11的面积大于第二集电体层21的面积。 但是,在图1 ( a )中,在第1集电极耳11a以及第2集电极耳21a以外的区域,能够看到在第1集电体层11上隔着第1活性物质层13形成的固体电解质层30和在第2集电体层21上形成的第2活性物质层23 。
図1(b)は、集束のために第2の集電タブ21aを折り曲げた状態を示す。 图1 ( b )表示为了聚焦而将第二集电极耳21a折弯的状态。
この積層型全固体電池において、収束のために折り曲げられた第2の集電タブ21aが、面積がより大きい第1の集電体層11、及びこの上に形成された第1の活物質層13のうちの少なくとも一部と接触して短絡を起こす危険がある(図1(b))。第1の集電体層11及び第1の活物質層13は、固体電解質層30によって被覆され、短絡の回避が図られているが、固体電解質層30の一部が欠落した場合には、その欠落箇所において短絡の危険を生じ得る。 在该层叠型全固体电池中,为了收敛而弯折的第2集电极耳21a有与面积更大的第1集电体层11 、以及形成于其上的第1活性物质层13中的至少一部分接触而引起短路的危险(图1 ( b ) ) 。 第一集电体层11以及第一活性物质层13被固体电解质层30覆盖,实现了短路的避免,但在固体电解质层30的一部分缺失的情况下,在该欠缺部位可能产生短路的危险。
しかしながら上記の短絡は、例えば、図1(c)に示すように絶縁部120を形成することによって防ぐことができる。 但是,例如,如图1 ( c )所示,能够通过形成绝缘部120来防止上述短路。
この点、特許文献1には、正極集電リード(正極集電タブ)及び負極集電リード(負極集電タブ)の少なくとも一方における折り曲げ部の内側に絶縁層を形成する技術が開示されている(請求項5)。特許文献1には、上記絶縁層を、例えば、絶縁性樹脂の塗工、絶縁性樹脂から成るテープの貼付等によって形成できると説明されている。 关于这一点,在专利文献1中公开了在正极集电引线(正极集电极耳)及负极集电引线(负极集电极耳)的至少一方的折弯部的内侧形成绝缘层的技术(技术方案5 ) 。 在专利文献1中,对能够通过例如绝缘性树脂的涂敷、由绝缘性树脂构成的胶带的粘贴等形成上述绝缘层的情况进行了说明。
特開2012−164470号公報 日本特开2012 – 164470号公报
上記特許文献1において絶縁層を形成すべき箇所は比較的狭い領域であり、電池の内部抵抗をできるだけ低くするとの観点からは、当該領域を越えて絶縁層を形成しないことが好ましい。 在上述专利文献1中,应该形成绝缘层的部位是比较窄的区域,从尽可能降低电池的内部电阻的观点出发,优选不超过该区域而形成绝缘层。
上記の絶縁層の形成を、集電タブに絶縁性樹脂又はこれを含有する塗工液を塗ること(塗工法)によって行う場合、該絶縁層を狭い領域に正確に形成するためには、例えば、間欠塗工等の技術の適用を要し、大型の塗工装置が必要となり、製造工程の複雑化を招く。 在通过在集电片上涂敷绝缘性树脂或含有该绝缘性树脂的涂敷液(涂敷法)进行上述绝缘层的形成的情况下,为了将该绝缘层准确地形成在狭小的区域,例如需要应用间歇涂敷等技术,需要大型的涂敷装置,导致制造工序的复杂化。
一方、絶縁層の形成をテープの貼付による場合には、狭い領域に正確なテープ貼付を高速で行うことが困難であるため、製造に要する時間が長くなるとの問題を招く。 另一方面,在利用胶带的粘贴进行绝缘层的形成的情况下,难以在狭窄的区域高速地进行正确的胶带粘贴,因此导致制造所需的时间变长的问题。
そこで本発明は、一方の集電体層の集電タブと、他方の集電体層又は活物質層との間の短絡を防止するための絶縁部を、簡易な方法によって必要な部分のみに形成することのできる、積層型全固体電池の製造方法を提供することを目的とする。 因此,本发明的目的在于提供一种层叠型全固体电池的制造方法,其能够通过简易的方法仅在必要的部分形成用于防止一方的集电体层的集电极耳与另一方的集电体层或活性物质层之间的短路的绝缘部。
本発明は、以下のとおりに要約される。 本发明概括如下。
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、前記積層型全固体電池の側方に延出する第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み、前記第1の積層体における前記絶縁部を形成する端部が、前記全固体電池における積層方向から見たときに、前記第2の集電タブに相当する位置に存在し、前記絶縁体塗工液の塗布を、前記絶縁体塗工液が収納された容器本体中に、近接して対向配置された2枚の板状部材を有し、前記2枚の板状部材に挟まれた部分の塗工液の液面が、毛細管現象によって容器本体中の他の部分の絶縁体塗工液の液面よりも高くなるように構成された塗工装置を用いて、前記液面が高くなった絶縁体塗工液部分に、前記第1の積層体の絶縁部を形成する端部を浸漬することによって行う、前記積層型全固体電池の製造方法。 层叠型全固体电池的制造方法, 第1集电体层,其具有固体电解质层、第1活性物质层、向上述层叠型全固体电池的侧方延伸的第1集电极耳, 通过准备依次层叠有第一活性物质层和固体电解质层的第一层叠体,在上述第一层叠体的端部涂敷绝缘体涂敷液来形成绝缘部, 第二集电体层,其具有:形成有所述绝缘部的第一层叠体、第二活性物质层、以及向所述层叠型全固体电池的侧方延伸的第二集电极耳, 层叠具有第2集电极耳的第2集电体层、第2活性物质层、固体电解质层、第1活性物质层, 准备具有多个具有第1集电极耳的第1集电体层、第1活性物质层、固体电解质层以及第2活性物质层依次层叠而成的第2层叠体的电池构造体, 以及将从所述电池结构体中的多个第2集电体分别延伸出的多个第2集电极耳接合,  从所述全固体电池的层叠方向观察时,形成所述第1层叠体中的所述绝缘部的端部在从所述全固体电池的层叠方向观察时, 存在于相当于上述第2集电极耳的位置, 在收纳有上述绝缘体涂敷液的容器主体中涂敷上述绝缘体涂敷液的涂敷, 具有接近地相对配置的2块板状部件, 使用构成为夹在上述两个板状部件之间的部分的涂敷液的液面因毛细管现象而比容器主体中的其他部分的绝缘体涂敷液的液面高的涂敷装置,在上述液面升高的绝缘体涂敷液部分, 所述层叠型全固体电池的制造方法,其中,通过浸渍形成所述第1层叠体的绝缘部的端部而进行。
本発明によれば、一方の電極の集電タブと他方の電極との短絡を防止するための絶縁部を、簡易な方法によって必要な部分のみに形成することのできる積層型全固体電池の製造方法が提供される。 根据本发明,提供一种层叠型全固体电池的制造方法,其能够通过简易的方法仅在必要的部分形成用于防止一方的电极的集电极耳与另一方的电极的短路的绝缘部。
図1は、従来技術を説明するための概略図である。図2は、第1の積層体に絶縁部が形成された状態を示す概念図である。図3は、第1の積層体が有する絶縁部の長さl及び幅w、並びに第2の集電タブの長さmの測定方向を示す説明図である。図4は、本発明における第1の積層体の一例を説明するための概念図である。図5は、本発明における塗工装置の一例を説明するための概念図である。図6は、本発明における塗工装置の別の一例を説明するための概念図である。図7は、第1の積層体を塗工液に浸漬した状態を示す概念図である。図8は、積層体クランプ機構及び昇降機構を備える塗工装置の一例を示す概念図である。図9は、第2の積層体の層構成を説明するための概略断面図である。 图1是用于说明现有技术的概略图。 图2是表示在第1层叠体上形成有绝缘部的状态的概念图。 图3是表示第1层叠体所具有的绝缘部的长度l以及宽度w以及第2集电极耳的长度m的测定方向的说明图。 图4是用于说明本发明中的第1层叠体的一例的概念图。 图5是用于说明本发明的涂敷装置的一例的概念图。 图6是用于说明本发明的涂敷装置的另一例的概念图。 图7是表示将第1层叠体浸渍在涂布液中的状态的概念图。 图8是表示具备层叠体夹紧机构及升降机构的涂敷装置的一例的概念图。 图9是用于说明第2层叠体的层构成的概略剖面图。
以下、本発明の積層型全固体電池の製造方法について、その好ましい実施形態(以下、「本実施形態」という。)を例として詳説する。 以下,对于本发明的层叠型全固体电池的制造方法,其优选的实施方式(以下,称为“本实施方式” 。 )为例进行详细说明。
<積層型全固体電池の製造方法>本実施形態における積層型全固体電池の製造方法は、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、前記積層型全固体電池の側方に伸びる第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(第1の積層体準備工程)、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を形成すること(絶縁部形成工程)、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を準備すること(電池構造体準備工程)、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(集電タブ接合工程)を含み、前記第1の積層体における前記絶縁部を形成する端部が、前記全固体電池における積層方向から見たときに、前記第2の集電タブに相当する位置に存在し、前記絶縁体塗工液の塗布を、前記絶縁体塗工液が収納された容器本体中に、近接して対向配置された2枚の板状部材を有し、前記2枚の板状部材に挟まれた部分の塗工液の液面が、毛細管現象によって容器本体中の絶縁体塗工液の液面よりも高くなるように構成された塗工装置を用いて、前記液面が高くなった塗工液部分に、前記第1の積層体の絶縁部を形成する端部を浸漬することによって行うことを特徴とする。 <层叠型全固体电池的制造方法>本实施方式中的层叠型全固体电池的制造方法是层叠型全固体电池的制造方法, 第一集电体层,其具有固体电解质层、第一活性物质层、向所述层叠型全固体电池的侧方延伸的第一集电极耳, 准备第1层叠体,该第1层叠体依次层叠有第1活性物质层和固体电解质层(第1层叠体准备工序) , 在上述第一层叠体的端部涂敷绝缘体涂敷液来形成绝缘部(绝缘部形成工序) , 第二集电体层,其具有:形成有所述绝缘部的第一层叠体、第二活性物质层、以及向所述层叠型全固体电池的侧方延伸的第二集电极耳, 层叠具有第2集电极耳的第2集电体层、第2活性物质层、固体电解质层、第1活性物质层, 准备具有多个具有第1集电极耳的第1集电体层、第1活性物质层、固体电解质层、以及第2活性物质层依次层叠而成的第2层叠体的电池构造体(电池构造体准备工序) , 以及将从所述电池结构体中的多个第2集电体分别延伸出的多个第2集电极耳接合(集电极耳接合工序) ,  从所述全固体电池的层叠方向观察时,形成所述第1层叠体中的所述绝缘部的端部在从所述全固体电池的层叠方向观察时, 存在于相当于上述第2集电极耳的位置, 在收纳有上述绝缘体涂敷液的容器主体中涂敷上述绝缘体涂敷液的涂敷, 具有接近地相对配置的2块板状部件, 使用构成为夹在上述两个板状部件之间的部分的涂敷液的液面因毛细管现象而比容器主体中的绝缘体涂敷液的液面高的涂敷装置,在上述液面升高的涂敷液部分涂敷涂敷液的液面, 其特征在于,通过浸渍形成上述第1层叠体的绝缘部的端部而进行。
本実施形態の方法によって製造される積層型全固体電池は、複数の単位電地の積層体であってよい。単位電池は、負極集電体層、負極活物質層、固体電解質層、正極活物質層、及び正極集電体層が、この順で積層された積層体である。積層型全固体電池において、隣接する単位電池は、負極集電体層若しくは正極集電体層又はこれらの双方を共有する構成であってよい。積層型全固体電池は、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、正極集電体層、正極活物質層、固体電解質層、負極活物質層、及び負極集電体層の積層順で、正極集電体層を共有して表裏が逆転する2種類の単位電池を有していてもよい。該積層型全固体電池は、ラミネート、缶等の外装体内に収納されていてもよい。 通过本实施方式的方法制造的层叠型全固体电池可以是多个单位导电地的层叠体。 单位电池是依次层叠有负极集电体层、负极活性物质层、固体电解质层、正极活性物质层以及正极集电体层的层叠体。 在层叠型全固体电池中,相邻的单位电池可以是共用负极集电体层或正极集电体层或它们双方的结构。 层叠型全固体电池例如为负极集电体层、负极活性物质层、固体电解质层、正极活性物质层, 按正极集电体层、正极活性物质层、固体电解质层、负极活性物质层、以及负极集电体层的层叠顺序进行说明, 也可以具有共用正极集电体层而使表面和背面反转的两种单位电池。 该层叠型全固体电池也可以收纳于层压、罐等外装体内。
上記の第1の集電体層及び第2の集電体層は、それぞれ、集電タブを有する。この集電タブは、集電体層と好ましくは一体の材料から形成されており、該集電体層から面方向(積層型全固体電池の側方)に伸び、該電池から発する電流を外部へ取り出すための端子として働く。 上述第1集电体层和第2集电体层分别具有集电极耳。 该集电接头由集电体层和优选一体的材料形成,从该集电体层面向面方向(层叠型全固体电池的侧方)延伸,作为用于将从该电池发出的电流向外部取出的端子起作用。
上記第1の集電体層が有する第1の集電タブと、第2の集電体層が有する第2の集電タブとは、積層型全固体電池における積層方向から見た平面視において、互いに重なり合わない位置及び大きさで存在することが好ましい。 在从层叠型全固体电池的层叠方向观察的俯视观察中,上述第1集电体层所具有的第1集电极耳和第2集电体层所具有的第2集电极耳优选以相互不重合的位置以及大小存在。
本実施形態の積層型全固体電池の製造方法において、絶縁部が形成される第1の積層体は、固体電解質層、第1の活物質層、第1の集電体層、第1の活物質層、及び固体電解質層を、この順に有する。該第1の積層体における第1の活物質層は、正極活物質層であっても負極活物質層であってもよい。積層型全固体電池においては、負極活物質層の方のサイズが大きいことが多いため、第1の積層体に含まれる第1の活物質層を負極活物質層として、該負極活物質層を有する第1の積層体に絶縁部を形成することが、実際の実施態様に適う点で好ましい。同様に、正極活物質層の方が大きい場合には、第1の積層体に含まれる第1の活物質層を正極活物質層として、該正極活物質層を有する第1の積層体に絶縁部を形成することが好ましい。第1の活物質層と第2の活物質層とが同じ大きさなら、両方に絶縁部を成形してよい。 在本实施方式的层叠型全固体电池的制造方法中,形成有绝缘部的第1层叠体依次具有固体电解质层、第1活性物质层、第1集电体层、第1活性物质层以及固体电解质层。 该第1层叠体中的第1活性物质层可以是正极活性物质层,也可以是负极活性物质层。 在层叠型全固体电池中,由于负极活性物质层的尺寸多,因此将第1层叠体中含有的第1活性物质层作为负极活性物质层,在具有该负极活性物质层的第1层叠体上形成绝缘部,从适合实际的实施方式的观点出发是优选的。 同样地,在正极活性物质层较大的情况下,优选将第1层叠体中所含的第1活性物质层作为正极活性物质层,在具有该正极活性物质层的第1层叠体上形成绝缘部。 如果第一活性物质层和第二活性物质层的大小相同,则可以在双方成形绝缘部。
図2に第1の積層体における絶縁部の形状を示す。図2(a)は積層方向から見た平面図であり、図2(b)は図2(a)を紙面の右側から見たときの側面図である。 图2表示第1层叠体中的绝缘部的形状。 图2 ( a )是从层叠方向观察的俯视图,图2 ( b )是从纸面的右侧观察图2 ( a )时的侧视图。
図2の第1の積層体10は、図2(a)の右下の領域に絶縁部120を有する。この絶縁部120の形成位置は、全固体電池となったときの積層方向から見たときに第2の集電体層が有する第2の集電タブに相当する位置である。 图2的第一层叠体10在图2 ( a )的右下的区域具有绝缘部120 。 该绝缘部120的形成位置是相当于从成为全固体电池时的层叠方向观察时第2集电体层所具有的第2集电极耳的位置。
図2(b)を見ると、絶縁部120は、「コ」の字状を形成している。図2(b)においては、絶縁部120の形成された部分の積層方向の合計厚さが、絶縁部120を形成されていない領域の積層方向の厚さよりも厚くなっている。これを避けるために、第1の集電体層のうちの絶縁部を形成する部分に、第1の活物質層を形成しない態様も、好ましい。この場合の側面図を図2(c)に示した。 观察图2 ( b ) ,绝缘部120形成为“ コ ”字状。 在图2 ( b )中,形成有绝缘部120的部分的层叠方向的合计厚度比没有形成绝缘部120的区域的层叠方向的厚度厚。 为了避免这种情况,也优选在第1集电体层中的形成绝缘部的部分不形成第1活性物质层的方式。 此时的侧视图如图2 ( c )所示。
図3(a)に第1の積層体10が有する絶縁部120の長さl及び幅wの測定方向を示した。図3(b)に、第2の集電体層21から伸びる第2の集電タブ21aの長さmの測定方向を示した。 图3 ( a )表示第1层叠体10所具有的绝缘部120的长度l以及宽度w的测定方向。 图3 ( b )表示从第2集电体层21延伸的第2集电极耳21a的长度m的测定方向。
第1の積層体10が有する絶縁部120の長さlは、第2の集電タブ21aの長さmを基準として、例えば、m+1mm以上m+2mm以下とすることができる。絶縁部の幅wは、例えば0.2mm以上1.5mm以下とすることができる。絶縁部の塗布厚さは、例えば0.05mm以上0.1mm以下とすることができる。 第1层叠体10所具有的绝缘部120的长度l以第2集电极耳21a的长度m为基准,例如能够设为m + 1mm以上且m + 2mm以下。 绝缘部的宽度w例如可以为0.2 mm以上1.5 mm以下。 绝缘部的涂布厚度例如可以为0.05 mm以上0.1 mm以下。
以下、本実施形態の積層型全固体電池の製造方法について工程ごとに詳説する。 以下,对本实施方式的层叠型全固体电池的制造方法按工序进行详细说明。
[第1の積層体準備工程]本実施形態の積層型全固体電池の製造方法における第1の積層体準備工程では、第1の積層体を準備する。 [第一层叠体准备工序]在本实施方式的层叠型全固体电池的制造方法中的第1层叠体准备工序中,准备第1层叠体。
図4に、第1の積層体の構成を示した。図4(a)は該積層体を積層方向から見た平面図であり、図4(b)は図4(a)のA−A線断面図である。 图4示出了第一层叠体的结构。 图4 ( a )是从层叠方向观察该层叠体的俯视图,图4 ( b )是图4 ( a )的A – A线剖视图。
図4に示した第1の積層体10は、固体電解質層30、第1の活物質層13、第1の集電体層11、第1の活物質層13、及び固体電解質層30をこの順に有する積層体である(図4(b))。 图4所示的第1层叠体10是依次具有固体电解质层30 、第1活性物质层13 、第1集电体层11 、第1活性物质层13以及固体电解质层30的层叠体(图4 ( b ) ) 。
図4の第1の積層体10における第1の集電体層11は、該積層体10の平面視において、該第1の集電体層11から面方向に伸びる第1の集電タブ11aを有する。ただし図4(a)においては、平面視における最外層である固体電解質層30と、突出した第1の集電タブ11aのみが見えている。 图4的第1层叠体10中的第1集电体层11在该层叠体10的俯视时,具有从该第1集电体层11在面方向上延伸的第1集电极耳11a 。 但是,在图4 ( a )中,仅观察到作为俯视时的最外层的固体电解质层30和突出的第1集电极耳11a 。
図4の第1の積層体10の第1の集電タブ11aは、図4(a)の平面図において、下方の左側によった位置に形成されている。該図の右側下方の領域は空いている。この空いた領域には第2の集電体層が有する第2の集電タブが位置することとなり、この位置に、短絡を回避するための絶縁部を形成するのである。 图4的第1层叠体10的第1集电极耳11a在图4 ( a )的俯视图中形成于靠下方的左侧的位置。 该图的右侧下方的区域是空的。 第2集电体层所具有的第2集电极耳位于该空出的区域,在该位置形成用于避免短路的绝缘部。
第1の積層体は、例えば、下記の方法のいずれかによって形成することができる:(1)第1の集電体層の上に第1の活物質を含有するスラリー(第1の活物質スラリー)を塗工した後に、これを乾燥又は仮焼成して第1の活物質層を得て、次に、該第1の活物質層の上に固体電解質(及び好ましくはバインダー)を含有するスラリー(固体電解質スラリー)を塗工し、これを乾燥又は焼成することにより固体電解質層を得る、ウェット・オン・ドライ方式の製造方法;(2)第1の集電体層の上に第1の活物質スラリーを塗工して活物質スラリー層を形成し、この上に固体電解質スラリーを塗工して固体電解質スラリー層を形成し、これらを乾燥又は焼成することにより第1の活物質層及び固体電解質層を得る、ウェット・オン・ウェット方式の製造方法;並びに(3)第1の集電体層の上に、個別に乾燥又は焼成した第1の活物質層及び固体電解質層を積層した後に、この積層体をプレスする、積層プレス方式の製造方法。 第1层叠体例如可以通过下述方法中的任一种形成: ( 1 )在第1集电体层上涂布含有第1活性物质的浆料(第1活性物质浆料)后进行, 将其干燥或临时烧成而得到第1活性物质层,接着,接着进行说明, 在该第1活性物质层上涂布含有固体电解质(及优选粘合剂)的浆料(固体电解质浆料) , 通过对其进行干燥或烧成而得到固体电解质层的湿式/导通/干燥方式的制造方法; ( 2 )在第1集电体层上涂布第1活性物质浆料而形成活性物质浆料层,在其上涂布固体电解质浆料而形成固体电解质浆料层,并对它们进行干燥或烧成,由此得到第1活性物质层和固体电解质层的湿式/导通/湿式方式的制造方法; 以及( 3 )在第1集电体层上分别层叠干燥或烧成的第1活性物质层和固体电解质层之后,对该层叠体进行压制的层叠压制方式的制造方法。
[絶縁部形成工程]次いで、上記第1の積層体の端部に絶縁体塗工液を塗布して絶縁部を形成する。 [绝缘部形成工序]接着,在上述第一层叠体的端部涂敷绝缘体涂敷液来形成绝缘部。
本工程における絶縁体塗工液の塗布は、絶縁体塗工液が収納された容器本体中に、近接して対向配置された2枚の板状部材を有し、前記2枚の板状部材に挟まれた部分の塗工液の液面が、毛細管現象によって容器本体中の他の部分の絶縁体塗工液の液面よりも高くなるように構成された塗工装置を用いて、前記液面が高くなった絶縁体塗工液部分に、前記第1の積層体の絶縁部を形成する端部を浸漬することによって、行うことができる。 本工序中的绝缘体涂敷液的涂敷,具有在收纳有绝缘体涂敷液的容器主体中具有接近地相对配置的两张板状部件,由上述两张板状部件夹着的部分的涂敷液的液面通过毛细管现象在容器主体中的其他部分的绝缘体涂敷液的液面上浸渍形成上述第一层叠体的绝缘部的端部,由此能够进行涂敷液的涂敷。
(塗工装置)絶縁部形成工程で用いられる塗工装置は、絶縁体塗工液が収納された容器本体中に、近接して対向配置された2枚の板状部材を有し、前記2枚の板状部材に挟まれた部分の絶縁体塗工液の液面が、毛細管現象によって容器本体中の他の部分の絶縁体塗工液の液面よりも高くなるように構成される。 (涂敷装置)在绝缘部形成工序中使用的涂敷装置具有在收纳有绝缘体涂敷液的容器主体中具有接近地相对配置的两张板状部件,被上述两张板状部件夹着的部分的绝缘体涂敷液的液面由于毛细管现象而比容器主体中的其他部分的绝缘体涂敷液的液面高。
容器本体は、上記2枚の板状部材、及び絶縁体塗工液を収納することができ、第1の積層体の所定の箇所に、浸漬法によって塗工液を塗布することができる大きさ及び形状を有することが好ましい。 容器主体可以收纳上述两张板状部件和绝缘体涂敷液,优选在第一层叠体的规定部位具有能够通过浸渍法涂敷涂敷液的大小和形状。
上記塗工装置において、2枚の板状部材に挟まれた部分の絶縁体塗工液は、容器本体中の塗工液の液面よりも高くするのは毛細管現象による。従って、塗工装置におけるこれら2枚の板状部材の間の距離は、毛細管現象が発現し得る距離に設定される。 在上述涂敷装置中,夹在两个板状部件之间的部分的绝缘体涂敷液,比容器主体中的涂敷液的液面高是因为毛细管现象。 因此,涂敷装置中的这两个板状部件之间的距离被设定为能够体现毛细管现象的距离。
この距離は、使用する絶縁体塗工液の表面張力、絶縁体塗工液の密度、塗工装置材料に対する濡れ性等に応じて適宜に設定されるべきである。例えば、0.1mm以上3mm以下の距離を例示することができる。 该距离应根据所使用的绝缘体涂布液的表面张力、绝缘体涂布液的密度、对涂布装置材料的润湿性等适当设定。 例如,能够例示0.1 mm以上3mm以下的距离。
塗工装置において、容器本体中に収納された絶縁体塗工液の液面の高さと、2枚の板状部材に挟まれた部分の絶縁体塗工液の液面の高さと、の差は、例えば、0.5mm以上5mm以下に設定することが適切である。第1の積層体に形成される絶縁部の幅wは、2枚の板状部材に挟まれた部分の絶縁体塗工液の高さと、第1の積層体の相対距離と、更に第1の積層体が挿入されたことによって生ずる第1の積層体と2枚の板状部材との間の表面張力によって決まる。 在涂敷装置中,收纳于容器主体中的绝缘体涂敷液的液面的高度与夹在两个板状部件之间的部分的绝缘体涂敷液的液面的高度之差例如设定为0.5 mm以上5mm以下是适当的。 形成于第1层叠体的绝缘部的宽度w由夹在2张板状部件之间的部分的绝缘体涂布液的高度、第1层叠体的相对距离、以及由于第1层叠体插入而产生的第1层叠体与2张板状部件之间的表面张力决定。
2枚の板状部材は、毛細管現象による絶縁体塗工液面の上昇を起こし得る限り、その余の構成は任意である。2枚の独立した板から構成されていてもよいし、底部が他の部材によって連結された、例えば「コ」の字状に一体化された部材であってもよい。 2只要能够引起由毛细管现象引起的绝缘体涂敷液面的上升,则片的板状部件的其余的结构是任意的。 2既可以由单片独立的板构成,也可以是底部由其他部件连结而成的例如被一体化为“ コ ”字状的部件。
板状部材の最上部の高さは、毛細管現象によって上昇した絶縁体塗工液を挟持することができる限り制限されない。板状部材の最上部の高さは、容器本体の最上部と同じであってもよいし、これよりも高くても低くてもよい。板状部材の幅(奥行)は、容器本体に収納できる程度には小さく、且つ、形成すべき絶縁部の長さと同じであるかこれよりも大きいことが好ましい。板状部材の厚さは任意である。 板状部件的最上部的高度只要能够夹持因毛细管现象而上升的绝缘体涂敷液,就没有限制。 板状构件的最上部的高度可以与容器主体的最上部相同,也可以比其高也可以较低。 优选板状部件的宽度(进深)小到能够收纳于容器主体的程度,且与应形成的绝缘部的长度相同或比其大。 板状部件的厚度是任意的。
塗工装置の容器本体及び板状部材の材料は、絶縁体塗工液に耐え得る限り任意である。例えば、金属、樹脂等であることができる。 涂敷装置的容器主体和板状部件的材料只要能够耐受绝缘体涂敷液就可以是任意的。 例如,可以是金属、树脂等。
図5に、本実施形態における塗工装置の一例を示した。図5(a)は該塗工装置の正面図であり、図5(b)は図5(a)のA−A線断面図である。 图5表示本实施方式中的涂敷装置的一例。 图5 ( a )是该涂布装置的主视图,图5 ( b )是图5 ( a )的A – A线剖视图。
図5の塗工装置50は、箱状の容器本体51中に、2枚の板状部材52が近接して対向配置した状態で挿入されている。これらの板状部材52は、それぞれ独立した別個の2部材から構成されている。これら板状部材52は、容器本体51中に挿入配置された状態で容器本体51の底部と接触している。板状部材52と容器本体51とは、接着されていてもいなくてもよい。 图5的涂敷装置50以两张板状部件52接近并对置配置的状态插入箱状的容器主体51中。 这些板状部件52分别由独立的单独的两个部件构成。 这些板状部件52在插入配置于容器主体51中的状态下与容器主体51的底部接触。 板状部件52和容器主体51也可以不粘接。
このような図5の塗工装置50に絶縁体塗工液60を注入すると、2枚の板状部材52間の絶縁体塗工液の液面61が、毛細管現象によって他の部分の液面よりも高くなる(図5(b))。 当向这样的图5的涂敷装置50注入绝缘体涂敷液60时,两张板状部件52之间的绝缘体涂敷液的液面61由于毛细管现象而比其他部分的液面高(图5 ( b ) ) 。
図6に、本実施形態における塗工装置の別の一例を示した。図6(a)は該塗工装置の正面図であり、図6(b)は図6(a)のA−A線断面図である。 图6表示本实施方式中的涂敷装置的另一例。 图6 ( a )是该涂布装置的主视图,图6 ( b )是图6 ( a )的A – A线剖视图。
図6の塗工装置50における2枚の板状部材52は、近接して対向配置した状態で底部が他の部材によって連結され、「コ」の字状に一体化した部材として構成されている(図6(b))。この「コ」の字状の部材が、容器本体51の底部に至らない状態で該容器本体51中に挿入されている。この「コ」の字状の部材は、適当な支持部材によって容器本体51に固定されていてもよいし、固定されていなくてもよい。 图6的涂敷装置50中的两张板状部件52在接近地对置配置的状态下,底部由其他部件连结,构成为“ コ ”字状地一体化的部件(图6 ( b ) ) 。 该“ コ ”字状的部件以未到达容器主体51的底部的状态插入该容器主体51中。 该“ コ ”字状的部件可以通过适当的支承部件固定于容器主体51 ,也可以不固定。
図6の塗工装置50に絶縁体塗工液60を注入すると、「コ」の字状部材における2枚の板状部材52間の絶縁体塗工液の液面61が、毛細管現象によって他の部分の液面よりも高くなる(図6(b))。 当向图6的涂敷装置50注入绝缘体涂敷液60时, “ コ ”字状部件中的两张板状部件52之间的绝缘体涂敷液的液面61由于毛细管现象而比其他部分的液面高(图6 ( b ) ) 。
(絶縁体塗工液)絶縁部形成工程で用いられる絶縁体塗工液は、これを第1の積層体の端部に塗布することにより、該端部に絶縁部を形成する機能を有する。従ってこの絶縁体塗工液は、塗布された後に絶縁部となる材料を含有することができる。 (绝缘体涂敷液)在绝缘部形成工序中使用的绝缘体涂敷液具有通过将其涂敷在第一层叠体的端部而在该端部形成绝缘部的功能。 因此,该绝缘体涂敷液可以含有在涂敷后成为绝缘部的材料。
本工程で形成される絶縁部の材料としては、例えば、UV硬化樹脂、エポキシ樹脂等の絶縁性樹脂を挙げることができる。本工程で使用される絶縁体塗工液は、絶縁性樹脂、及び該樹脂を溶解する溶媒を含有することが好ましい。絶縁体塗工液における樹脂濃度は、例えばUV硬化樹脂の場合には70質量%〜100質量%、エポキシ樹脂の場合には30質量%〜70質量%とすることが、絶縁体塗工液の表面張力等が調節されて毛細管現象による液面の上昇が適切な程度となる観点から好ましい。 作为在本工序中形成的绝缘部的材料,例如可以举出UV固化树脂、环氧树脂等绝缘性树脂。 本工序中使用的绝缘体涂布液优选含有绝缘性树脂和溶解该树脂的溶剂。 绝缘体涂布液中的树脂浓度例如在UV固化树脂的情况下为70质量% ~ 100质量% ,在环氧树脂的情况下为30质量% ~ 70质量% ,从调节绝缘体涂布液的表面张力等而使基于毛细管现象的液面上升为适当的程度的观点出发是优选的。
(絶縁体塗工液への浸漬)絶縁部形成工程において、上記の絶縁体塗工液を第1の積層体の端部に塗布するには、上述したような塗工装置を用いて、上記液面が高くなった絶縁体塗工液の部分に、前記第1の積層体の絶縁部を形成する端部を浸漬することによって、行うことができる。 (向绝缘体涂敷液的浸渍)在绝缘部形成工序中,为了将上述的绝缘体涂敷液涂敷在第一层叠体的端部,能够通过在上述液面变高的绝缘体涂敷液的部分浸渍形成上述第一层叠体的绝缘部的端部而进行。
本工程においては、上記の方法により、上記第1の積層体のうちの、全固体電池における各層の積層方向から見たときに第2の集電タブに相当する位置に絶縁部を形成する。 在本工序中,通过上述方法,在从上述第1层叠体中的、全固体电池中的各层的层叠方向观察时,在相当于第2集电极耳的位置形成绝缘部。
絶縁部は、第1の積層体の所定箇所を塗工装置中の絶縁体塗工液に浸漬し、必要に応じて乾燥工程を行うことにより、形成することができる。 绝缘部可以通过将第1层叠体的规定部位浸渍在涂布装置中的绝缘体涂布液中,根据需要进行干燥工序来形成。
第1の積層体の絶縁体塗工液への浸漬の態様の一例を図7に示した。図7(a)は浸漬時の状態の正面図であり、図7(b)は図7(a)のA−A線断面を紙面右方向から見た図である。図7において、第1の積層体10は、全固体電池となったときの積層方向から見たときに第2の集電体層の集電タブに相当する位置が、2枚の板状部材52に挟まれる状態にある。 将第1层叠体在绝缘体涂布液中浸渍的方式的一个例子示于图7 。 图7 ( a )是浸渍时的状态的主视图,图7 ( b )是从纸面右方向观察图7 ( a )的A – A线截面的图。 在图7中,第1层叠体10处于从成为全固体电池时的层叠方向观察时相当于第2集电体层的集电接线片的位置被2张板状部件52夹持的状态。
図7の浸漬状態において、第1の積層体10は、第1の集電タブ11a以外の部分が容器本体51の最上部に近接する位置まで下降している。容器本体51の最上部を、第1の積層体10の下降を所定位置で停止するストッパーとして適用してもよい。この状態で、第1の積層体10の多くの部分は絶縁体塗工液60と接触しない(図7(a))。しかしながら、2枚の板状部材52に挟まれた部分は、毛細管現象によって液面61が上昇した部分で絶縁体塗工液と接触しているから、この部分に絶縁体塗工液が塗布される(図7(b))。 在图7的浸渍状态下,第1层叠体10下降至第1集电片11a以外的部分接近容器主体51的最上部的位置。 也可以将容器主体51的最上部作为在规定位置停止第1层叠体10的下降的止挡件而应用。 在该状态下,第一层叠体10的大部分不与绝缘体涂敷液60接触(图7 ( a ) ) 。 但是,夹在两个板状部件52之间的部分在液面61因毛细管现象而上升的部分与绝缘体涂敷液接触,因此在该部分涂敷绝缘体涂敷液(图7 ( b ) ) 。
この塗布により、2枚の板状部材52に挟まれた液面61の部分の絶縁体塗工液は、第1の積層体10に塗布された分だけ減少する。しかし、減少分は容器本体51から直ちに補充され、毛細管現象によって液面の上昇が起こるから、再び本工程に供することができる。塗布液補充機構により、一定時間ごとに塗工液を補充することとしてもよい。 通过该涂敷,夹在两个板状部件52之间的液面61的部分的绝缘体涂敷液减少涂敷在第一层叠体10上的量。 但是,减少部分从容器主体51立即补充,由于毛细管现象而引起液面的上升,因此能够再次供于本工序。 也可以通过涂布液补充机构每隔一定时间补充涂布液。
以上の方法により、第1の積層体の所定の位置に絶縁部を形成することができる。 通过以上的方法,能够在第1层叠体的规定位置形成绝缘部。
(塗工装置の任意的構成要素)本工程において使用される塗工装置は、上記のような容器本体及び板状部材の他に、塗工時に積層体を保持するための積層体クランプ機構、該積層体クランプ機構を上下して積層体の所定箇所を絶縁体塗工液中に浸漬するための昇降機構、塗工液乾燥機構、塗工液補充機構等を、更に備えていてもよい。 (涂敷装置的任意的构成要素)本工序中使用的涂敷装置除了上述那样的容器主体以及板状部件以外,还可以具备用于在涂敷时保持层叠体的层叠体夹紧机构、用于上下将层叠体的规定部位浸渍在绝缘体涂敷液中的升降机构、涂敷液干燥机构、涂敷液补充机构等。
図8に、積層体クランプ機構70及び昇降機構71を備える塗工装置50の一例を示した。図8の塗工装置50は、該塗工装置50の積層体クランプ機構70に第1の積層体10を装着したときの側面図である。 图8表示具备层叠体夹紧机构70及升降机构71的涂敷装置50的一例。 图8的涂敷装置50是在该涂敷装置50的层叠体夹紧机构70上安装了第一层叠体10时的侧视图。
[電池構造体準備工程]次いで、上記のように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の積層体を複数有する電気構造体を準備する。 [电池结构体准备工序]接着,将如上述那样形成有绝缘部的第1层叠体、第2活性物质层、以及具有向上述层叠型全固体电池的侧方延伸的第2集电极耳的第2集电体层层叠,准备具有多个第2层叠体的电构造体。
本工程における第2の積層体の層構成を、図9に示した。図9は、本実施形態における積層型全固体電池100における第2の積層体20の層構成を、上述の第1の積層体10の層構成とともに示した概略断面図である。 本工序中的第2层叠体的层构成如图9所示。 图9是将本实施方式中的层叠型全固体电池100中的第2层叠体20的层构成与上述第1层叠体10的层构成一起表示的概略剖面图。
図9の積層型全固体電池100における第2の積層体20は、第2の集電タブ21aを有する第2の集電体層21、第2の活物質層23、固体電解質層30、第1の活物質層13、第1の集電タブ11a(図示せず)を有する第1の集電体層11、第1の活物質層13、固体電解質層30、及び第2の活物質層23が、この順で積層された積層体である。図9から明らかなように、この第2の積層体20は、第1の積層体10を包含する。 图9的层叠型全固体电池100中的第2层叠体20是具有第2集电接线片21a的第2集电体层21 、第2活性物质层23 、固体电解质层30 、第1活性物质层13 、固体电解质层30 、以及第2活性物质层23按该顺序层叠而成的层叠体。 由图9可知,该第2层叠体20包含第1层叠体10 。
本工程で準備される電池構造体は、上記のような積層構造の第2の積層体を複数有する。電池構造体は、第2の積層体を複数準備したうえでこれらを積層する方法によって形成してもよいし、第1の積層体と、第2の活物質層と、第2の集電体層と、を順次に積層した結果として、第2の積層体を複数有する電気構造体を得てもよい。 本工序中准备的电池结构体具有多个上述层叠结构的第2层叠体。 电池结构体既可以通过准备多个第2层叠体之后将它们层叠的方法形成,也可以作为将第1层叠体、第2活性物质层和第2集电体层依次层叠而成的结果,得到具有多个第2层叠体的电结构体。
上記のように電気構造体を得た後、該電気構造体を加熱しながら加圧してもよい。電池構造体を加圧するときの圧力は例えば10MPaとすることができ、加熱温度は例えば100℃〜140℃とすることができる。 也可以在如上述那样得到了电结构体后,一边对该电气结构体进行加热一边进行加压。 对电池结构体加压时的压力例如可以为10MPa ,加热温度可以为例如100 ℃ ~ 140 ℃ 。
[集電タブ接合工程]最後に、上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伸びる複数の第2の集電タブを接合することにより、積層型全固体電池を得ることができる。 [集电极耳接合工序]最后,通过将从上述电池结构体中的多个第2集电体分别延伸的多个第2集电极耳接合,能够得到层叠型全固体电池。
第2の集電タブの接合は、該集電タブを収束したうえで、例えば、レーザー溶接、MIG溶接、TIG溶接、電子ビーム溶接、超音波接合等の適宜の接合方法によって行うことができる。複数の第2の集電タブをまとめるとき、そのうちの少なくも一部必要に応じて折り曲げてもよい。 第二集电接头的接合在使该集电接头收敛后,例如能够通过激光焊接、 MIG焊接、 TIG焊接、电子束焊接、超声波接合等适当的接合方法来进行。 在将多个第2集电极耳集中时,也可以根据其中的至少一部分需要进行弯折。
以上の方法により、本実施形態における積層型全固体電池を得ることができる。 通过以上的方法,能够得到本实施方式的层叠型全固体电池。
<各層の構成成分>以下、本実施形態の方法によって製造される積層型固体電池の各層の具体的な構成成分につき、順に説明する。 以下,对通过本实施方式的方法制造的层叠型固体电池的各层的具体的构成成分依次进行说明。
[集電体層]正極集電体層を構成する材料としては、例えば、ステンレス(SUS),Ni、Cr、Au、Pt、Al、Fe、Ti、Zn等を;負極集電体層を構成する材料としては、例えば、SUS、Cu、Ni、Fe、Ti、Co、Zn等を;それぞれ使用することができる。 [集电体层]作为构成正极集电体层的材料,例如可举出不锈钢( SUS ) 、 Ni 、 Cr 、 Au 、 Pt 、 Al 、 Fe 、 Ti 、 Zn等; 作为构成负极集电体层的材料,例如可举出SUS 、 Cu 、 Ni 、 Fe 、 Ti 、 Co 、 Zn等; 可以分别使用。
[活物質層]第1の活物質層及び第2の活物質層は、それぞれ、正極活物質層及び負極活物質層であることができる。第1の活物質層が正極活物質層であるとき第2の活物質層は負極活物質層であり、第1の活物質層が負極活物質層であるとき第2の活物質層は正極活物質層である。正極活物質層及び負極活物質層は、それぞれ、各極用の活物質を含み、好ましくは更に、固体電解質、バインダー、及び導電材を含有する。 [活性物质层]第一活性物质层和第二活性物质层可以分别为正极活性物质层和负极活性物质层。 第一活性物质层为正极活性物质层时,第二活性物质层为负极活性物质层,在第一活性物质层为负极活性物质层时,第二活性物质层为正极活性物质层。 正极活性物质层和负极活性物质层分别含有各极用的活性物质,优选还含有固体电解质、粘合剂和导电材料。
(正極活物質層)本実施形態における単位電池における正極活物質層には、例えば、コバルト酸リチウムに代表される公知の正極活物質を適宜用いることができる。固体電解質としては、硫化物系固体電解質を好適に使用することができる。バインダーとしては、例えば、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)に代表されるフッ素原子含有樹脂等を使用することができる。導電材としては、カーボンナノファイバー(例えば昭和電工(株)製のVGCF等)、アセチレンブラック等の公知の導電材を挙げることができる。 (正极活性物质层)在本实施方式中的单位电池中的正极活性物质层中,例如可以适当使用以钴酸锂为代表的公知的正极活性物质。 作为固体电解质,可以优选使用硫化物系固体电解质。 作为粘合剂,例如可以使用聚偏氟乙烯( PVDF )所代表的含氟原子的树脂等。 作为导电材料,可以列举碳纳米纤维(例如昭和电工(株)制的VGCF等) 、乙炔黑等公知的导电材料。
(負極活物質層)負極活物質層には、例えば、グラファイトに代表される公知の負極活物質を適宜用いることができる。負極活物質層における固体電解質及びバインダーとしては、それぞれ、正極活物質層に使用できるものとして上述した材料を適宜用いることができる。負極活物質層における導電材としては、アセチレンブラック等の公知の導電材を挙げることができる。 (负极活性物质层)负极活性物质层中可以适当使用例如以石墨为代表的公知的负极活性物质。 作为负极活性物质层中的固体电解质和粘合剂,可以分别作为能够用于正极活性物质层的物质而适当使用上述材料。 作为负极活性物质层中的导电材料,可以列举乙炔黑等公知的导电材料。
[固体電解質]本実施形態における固体電解質層は、固体電解質を含み、好ましくは更にバインダーを含有する。固体電解質層における固体電解質としては、正極活物質層に使用できるものとして上述した材料を用いることができる。バインダーとしてはブタジエンゴム(BR)が好適である。 [固体电解质]本实施方式中的固体电解质层含有固体电解质,优选还含有粘合剂。 作为固体电解质层中的固体电解质,可以使用上述材料作为可用于正极活性物质层的固体电解质。 作为粘合剂,丁二烯橡胶( BR )是合适的。
1    単位電池10    第1の積層体11    第1の集電体層11a    第1の集電タブ13    第1の活物質層20    第2の積層体21    第2の集電体層21a    第2の集電タブ23    第2の活物質層30    固体電解質層50    塗工装置51    容器本体52    板状部材60    絶縁体塗工液61    上昇した絶縁体塗工液の液面70    積層体クランプ機構71    昇降機構100    積層型全固体電池120    絶縁部w    絶縁部の幅l    絶縁部の長さm    第2積層体の集電タブの長さ 1    单位电池10第1叠层体11第1集电体层11a第1集电体层11a第1活性物质层20第2叠层体21第2集电体层30固体电解质层50涂布装置51容器主体52板状部件60绝缘体涂布液61上升后的绝缘体涂布液61上升的第2叠层体的宽度l绝缘部的长度m第2叠层体的集电极耳的长度
特許請求の範囲: 权利要求:
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、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み、前記第1の積層体における前記絶縁部を形成する端部が、前記全固体電池における積層方向から見たときに、前記第2の集電タブに相当する位置に存在し、前記絶縁体塗工液の塗布を、前記絶縁体塗工液が収納された容器本体中に、近接して対向配置された2枚の板状部材を有し、前記2枚の板状部材に挟まれた部分の絶縁体塗工液の液面が、毛細管現象によって容器本体中の他の部分の絶縁体塗工液の液面よりも高くなるように構成された塗工装置を用いて、前記液面が高くなった絶縁体塗工液部分に、前記第1の積層体の絶縁部を形成する端部を浸漬することによって行う、前記積層型全固体電池の製造方法。 层叠型全固体电池的制造方法, 第一集电体层,其具有固体电解质层、第一活性物质层、向所述层叠型全固体电池的侧方延伸的第一第一集电接头, 通过准备依次层叠有第一活性物质层和固体电解质层的第一层叠体,在上述第一层叠体的端部涂敷绝缘体涂敷液来形成绝缘部, 第二集电体层,其具有:形成有所述绝缘部的第一层叠体、第二活性物质层、以及向所述层叠型全固体电池的侧方延伸的第二集电极耳, 层叠具有第2集电极耳的第2集电体层、第2活性物质层、固体电解质层、第1活性物质层, 准备具有多个具有第1集电极耳的第1集电体层、第1活性物质层、固体电解质层以及第2活性物质层依次层叠而成的第2层叠体的电池构造体, 以及将从所述电池结构体中的多个第2集电体分别延伸出的多个第2集电极耳接合,  从所述全固体电池的层叠方向观察时,形成所述第1层叠体中的所述绝缘部的端部在从所述全固体电池的层叠方向观察时, 存在于相当于上述第2集电极耳的位置, 在收纳有上述绝缘体涂敷液的容器主体中涂敷上述绝缘体涂敷液的涂敷, 具有接近地相对配置的2块板状部件, 使用构成为夹在上述两个板状部件之间的部分的绝缘体涂敷液的液面因毛细管现象而比容器主体中的其他部分的绝缘体涂敷液的液面高的涂敷装置,在上述液面升高的绝缘体涂敷液部分, 所述层叠型全固体电池的制造方法,其中,通过浸渍形成所述第1层叠体的绝缘部的端部而进行。

 

 

丰田以先进的机动性和丰田生产方式支持东京2020大会

丰田汽车公司于7月23日宣布,作为奥运会和残奥会的全球合作商,将以最先进的机动性和丰田生产方式支持2020年东京奥运会和残奥会。

丰田提出了一个任何人都能自由出行、充满活力的未来社会,这一未来社会有三个主题,分别是“全民自由出行(Mobility for All)”,“以实现氢能社会为核心的可持续发展(环境与安全)”,“利用丰田生产方法支持奥运赛参与者的运输”。

关于“全民自由出行(Mobility for All)”,丰田致力于为包括行动不变的人在内的所有人提供”自由出行”。

丰田在沿海子中心和羽田特定区域进行了自动操作的演示实验和演示,展示了任何人都可以自由出行的未来。此外,丰田通过配备AI的概念车“TOYOTA Concept – love i”的演示运行提出了一种新的出行体验形式。此外,丰田提供移动服务(MaaS)专用下一代电动汽车(EV) “e-Palette”以及福利车“Welcab”。丰田还计划将“JAPAN TAXI”作为出租车专用车迎接来自世界各地的游客,并计划为比赛工作人员提供骑乘型机动性或TOYOTA i-ROAD等迷你机动性车辆。

关于“以实现氢能社会为核心的可持续发展(环境与安全)”,丰田计划通过向2020年东京奥运华提供奥运会官方车辆(3000量以上),减轻环境压力,减少交通事故的发生。

关于“利用丰田生产方法支持奥运赛参与者的运输”,丰田希望通过在官方比赛车辆上安装车载通信设备DCM并在移动服务平台(MSPF)分析收集的行驶数据,来了解交通状况并促进场馆之间安全顺畅的运输管理。

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蓄电模块的制造方法及蓄电模块 特开2018-120818

镍氢蓄电池用双极电极及镍氢蓄电池 特开2018-092915

电池串并联切换结构 特开2018-098903

锂二次电池 特开2018-113174

充电装置 特开2018-093668

 

雷克萨斯的三款旗舰车型“LS”:插电式混合动力车,电动车,燃料电池车的探讨

据传雷克萨斯“LS”在四年前引入氢燃料电池汽车(FCV),这里正在考虑进一步的选择。 同型号开发总工程师Toshio Asahi表示三种动力传动系统,插电式混合动力,完整电动机和氢燃料电池正在探讨中,在接受澳大利亚汽车媒体“GoAuto”的采访中, Asah先生没有就公告时间发表声明,但如果这些结果一致,LS的阵容将对德国的竞争对手有很大的优势。

在近几年的LS相关新闻中,有许多人预计目前的第5代将是氢燃料汽车。在2014年的澳大利亚汽车信息网站“Motoring”中,预计LS FCV将于2017年上市。在此后的东京车展上,雷克萨斯宣布了“LF-FC概念”,次年英国的“AUTOCAR”报道称,直到2020年“LF-FC”为LS的后继型号将被量产,雷克萨斯去年把“LF-FC概念”注册商标。

公司正在开发一种强大的混合动力系统。传言它使用了双涡轮增压发动机,电源规格Arasoeru与奔驰和宝马的插件旗舰车型的混合动力至少持平。如果具有燃料电池动力传动系的LF-FC在2020年出现,那么传统的混合动力车将退出历史舞台,这将是引入复杂的插电式混合动力车的完美时机。

完全电动LS的出现可能会延迟。 因为丰田去年宣布了一项名为全固态电池的突破性技术,目标在2022年推向市场,由于它不是廉价的技术,作为第一次商业化最好搭配上Flagship的LS,它也可以与梅赛德斯 – 奔驰EV轿车“EQS”竞争,将在2020年正式推出。

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相关专利下载链接:

用于燃料电池的一个或多个电极的离聚物和离子传导性组合物-特表2014-507753

充电式金属一氧化氮气电池系统-特表2017-504163

用于燃料电池的一种以上的电极的高分子量离聚物和离子传导性组合物-特表2014-502776

燃料电池汽车用氢供给装置-特開2010-246178

燃料电池系统-特開2009-176425

 

 

与NEDO·丰田等社合作,在全日本开发全固态电池

新能源·产业技术综合开发机构(NEDO)在15日宣布,对因有望成为次世代电池而被广泛期待的“全固体电池”,为将其早期实用化,展开了其产学合作的研发项目。在全固态电池愈演愈烈的发展竞争中集合全日本的力量,以求加强其领域的竞争力。

本次会中,NEDO的佐藤义昭理事的脸上渗出了危机感。“在日本的全固态电池开发领域中,我认为我们仍然是遥遥领先,但与此同时其他国家也在进行大力研究和开发,可以预计到竞争将变得更加激烈”。

在该项目中,丰田汽车公司<7203.T>和松下<6752.T>,旭化成<3407.T>等等汽车·电池·材料制造商的23家企业和大学、以及公共研究机构的15个法人亦参会。整个项目以建立超越行业种类范畴的研究和开发体系,日本主导其国际标准化为目标。

松下资源·能源研究所的藤井映志所长对项目表达了期待。“我们绝对不能输给海外厂商”

因为全固体电池不使用液体,不仅安全性高并且容量打,可以缩短充电时间,因此有望用作电动车辆(EV)的电池。

然而,为了达到期待值的性能所要解决的课题很多,电池的结构以及材料组成、制造过程等基本概念也还未固着,“研究开发正处于低效率状态”(NEDO)。

丰田汽车电池材料技术·研究部的射场英纪担当部长说明:“如果全球中有更适合的合作伙伴的话我们会合作,但是在全固体电池领域中日本明显处于优势,因此全日本的合作是最佳的”。他说:“我们希望能分享所需专利”。

想了解丰田,NEDO,松下,旭化成等公司关于全固体电池方面的专利,请点击下方按钮下载相关文档,我们整理了大概5件相关专利,希望能够帮到您。如果需要对工作中遇到的专利技术文字进行翻译,请使用我司的在线机器翻译平台t.aipatent.com。如果您还想跟日本电产公司洽谈进行深入合作或是有其他需求,请直接邮件联络我司support@aipatent.com。

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松下的电动车电池工厂成为“世界第一”,但不安挥之不去

比起计划落后大约1年,特斯拉的营运资金有耗尽的风险

松下在2018年年底,在与美国特斯拉共同运营的、处于美国内华达州的电池工厂“Giga Factory”中,松下所负责的电池单元的生产能力比起现在提高了超过30%。年生产能力为35千兆瓦时(Giga为10亿),供应商为特斯拉的电动汽车(EV)“Model 3”。特斯拉的生产问题从2017年秋季开始持续,但其正在慢慢消失。因此,松下扩展了电池生产设施。比计划落后约一年后,将实现全球最大的电池厂。

松下为了应对特斯拉每周生产超过5000辆Model 3的目标,添加了3条面向锂离子电池的电池生产线,总计13条。采用最新设备的新生产线,与现有生产线相比,采用最新设备的新生产线可将生产率提高20~30%。Giga Factory的总投资额为50亿美元(约合5500亿日元)。估算松下约占其30%。该公司负责电池上游过程中的电池生产,特斯拉则负责下游组装。

Model 3是一种流行的车型,其截止2017年夏季的预约量达到5000量。然而,特斯拉努力达成以完全自动化为目标的生产过程,其截止5月18日的产量为每周不到3000个。与此同时,联动的电池生产线的运行速度也很低迷,成为松下经营的重担。

特斯拉在6月底迅速增加了Model 3的产量,暂时达到每周5000个。松下被迫做出回应,将面向家用蓄电池等的电池急速转换为面向Model 3的电池。

因此,为了应对Model 3每周稳定地超额产出5000辆的情况,与初始计划相比,电池生产能力提高到每年35千兆瓦。

特斯拉的预期是每周生产10,000辆。Giga Factory也随之进一步扩大,需要将年生产能力提高至50千兆瓦时。目前特斯拉的营运资金已经即将枯竭,尚不清楚是否能够实现。

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古河电池与东京首都大学建立次世代锂离子电池开发公司

古河电池和首都东京大学宣布,已在南大泽校园项目研究大楼内建立了次世代锂离子电池的开发公司“ABRI(Advanced Battery Research Institute)”。此为以大学科研成果发起的风险企业。

近年来,气候变化抑制问题越来越紧迫,以EV(电动汽车)为首的环保交通工具急速普及,可再生能源的扩大利用也飞速进展。为了有效利用环境友好型汽车和可再生能源,蓄电池是必不可少的。其中,锂离子电池由于能量密度高,未来有望增加需求,并且进一步地高性能化。

在此背景下,古河电池和首都大学东京的金村教授所领导的实验室,从2012年起便开始共同推进高性能、高安全性锂离子电池的开发。双方融合了至今为止的成果,以及由使用同实验室开发的一种新型Pareta的高安全化技术,以ABRI的设立为契机,致力于锂离子电池的进一步高性能化和实用化。

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古河电池发售了采用EN标准“Ekuno EN LN2”,为丰田专门设计的电池

古河电池发布了专门为丰田设计的电池,它采用了EN标准“Ekuno EN LN2”。

新产品采用了可以安装于机舱、也可以安装于室内的一体排气结构,可以防止排气扩散到室内、也可以补水的液口栓,可以确认液面的液面线和白电槽等等,最适合丰田车的设计。该产品被安装于“诺亚混合动力车”“Voxy混合动力车”,“Esquire混合动力车”“Alphard混合动力车”“VELLFIRE混合动力车”,“C-HR(汽油车)”,都采用UE地区的统一标准“EN”标准。

与纯正产品的性能等级(355LN2)相比,除了进一步提高了容量以外,还通过优化(硬膏化)了正极活性物质,采用具有优异耐久性和耐腐蚀性的合金,添加了抑制硫酸铅的添加剂的电解液,实现提高使用寿命。

对于负极活性材料,采用具有优异导电性的添加剂。另外,通过优化书模制造方法的格子设计(径向格子),改善了发动机的启动性和充电恢复速度。此外,通过增加上层和下层之间的间隔,确保了足够量的液体,降低了液体流失造成的短路爆炸风险。

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