注：下方内容为AIpatent机器翻译结果，左侧为日本专利原文，右侧为机器翻译译文，如果您有兴趣了解人工翻译版本或想调查海外专利，均请您联络support@aipatent.com。
下方服务，您亦值得拥有！
高精度在线专利机器翻译平台：t.aipatent.com；
高精度在线专利词典检索平台：d.aipatent.com;
傻瓜式专利撰写辅助平台：a.aipatent.com.
| 全固体電池 | 全固体电池 | |
| 公開番号: JP2018014286A | 公开（公告）号: JP2018014286A | |
| 出願番号: JP2016144256 | 申请号: JP2016144256 | |
| 出願人:トヨタ自動車株式会社 | 申请（专利权）人: 丰田汽车株式会社 | |
| 発明者: 戎崎 英世,西村 英晃 | 发明（设计）人: 戎崎 英世,西村 英晃 | |
| 代理人: 山下 昭彦,岸本 達人,山本 典輝 | 代理人: 山下 昭彦,岸本 達人,山本 典輝 | |
| 代理店: | 代理机构: | |
| 国際特許分類: H01M 4/66,H01M 10/0562,H01M 4/13 | 国际分类号: H01M 4/66,H01M 10/0562,H01M 4/13 | |
| 公開日: 2018-01-25 | 公开日: 2018-01-25 | |
| 出願日: 2016-07-22 | 申请日: 2016-07-22 | |
| 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】本発明は、拘束圧力の影響による電子抵抗の低下を抑制した全固体電池を提供することを課題とする。【解決手段】本発明においては、正極活物質層、固体電解質層、負極活物質層をこの順で備えた積層体と、上記積層体の積層方向に拘束圧力を与える拘束部材とを有する全固体電池であって、上記正極活物質層と上記正極活物質層の電子を集電する正極集電体層との間、および、上記負極活物質層と上記負極活物質層の電子を集電する負極集電体層との間の少なくともどちらか一方に、導電材と絶縁性無機物とポリマーとを含有するＰＴＣ膜を備え、上記ＰＴＣ膜における上記絶縁性無機物の含有量が５０体積％以上であることを特徴と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 | [课题] 本发明的课题在于提供一种抑制由约束压力的影响引起的电子阻力的降低的全固体电池。 [解决方案] 本发明中,是具有依次具备正极活性物质层、固体电解质层、负极活性物质层的层叠体、和向上述层叠体的层叠方向施加约束压力的约束部件的全固体电池， 上述正极活性物质层与对上述正极活性物质层的电子进行集电的正极集电体层之间、以及上述负极活性物质层与对上述负极活性物质层的电子进行集电的负极集电体层之间的至少任一方， 具备含有导电材料、绝缘性无机物和聚合物的PTC膜， 通过提供一种全固体电池,其特征在于,上述PTC膜中的上述绝缘性无机物的含量为50体积%以上,由此解决上述课题。 [选择图] 图1 | |
| 発明の詳細な説明: | 说明书: | |
| 本発明は、全固体電池に関する。 | 本发明涉及全固体电池。 | |
| 近年におけるパソコン、ビデオカメラおよび携帯電話等の情報関連機器や通信機器等の急速な普及に伴い、その電源として利用される電池の開発が重要視されている。また、自動車産業界等においても、電気自動車用あるいはハイブリッド自動車用の高出力かつ高容量の電池の開発が進められている。 | 随着近年来个人电脑、摄像机以及便携电话等信息关联设备和通信设备等的快速普及,作为其电源而利用的电池的开发受到重视。 另外,在汽车产业界等中,电动汽车用或混合动力汽车用的高输出且高容量的电池的开发也在进行。 | |
| 従来、開発されている電池においては、短絡時や誤用時の温度上昇を抑える技術や短絡防止のための技術等、さまざまな安全性向上のための技術が検討されている。 | 以往,在开发的电池中,研究了用于抑制短路时或误用时的温度上升的技术、用于防止短路的技术等用于提高各种安全性的技术。 | |
| 例えば、特許文献１には、正極と負極と非水電解液とを備えた非水二次電池であって、正極および負極の少なくとも一方は、集電体と、電極合材と、集電体と電極合材との間に形成された導電層とを有し、導電層は導電材とＰＶＤＦとを含有する非水二次電池が開示されている。ここでは、温度が上昇した場合に、ＰＶＤＦが体積膨張し、導電層内の導電パスが切れることで抵抗を上昇させる技術が開示されている。 | 例如,在专利文献1中公开了具备正极、负极和非水电解液的非水二次电池,正极和负极中的至少一方具有集电体、电极复合材料、以及在集电体与电极复合材料之间形成的导电层,导电层含有导电材料和PVDF 。 在此,公开了如下技术:在温度上升的情况下, PVDF体积膨胀,导电层内的导电路径断开,从而使电阻上升。 | |
| 特開２０１２−１０４４２２号公報 | 日本特开2012 - 104422号公报 | |
| 積層方向に拘束圧力が与えられている全固体電池では、温度上昇によって一旦増加した導電層の電子抵抗が低下してしまう場合がある。本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、拘束圧力の影響による電子抵抗の低下を抑制した全固体電池を提供することを主目的とする。 | 在对层叠方向施加了约束压力的全固体电池中,存在由于温度上升而暂时增加的导电层的电子电阻降低的情况。 本发明是鉴于上述实际情况而完成的,其主要目的在于提供一种抑制由约束压力的影响引起的电子阻力的降低的全固体电池。 | |
| 上記課題を達成するために、正極活物質層、固体電解質層、負極活物質層をこの順で備えた積層体と、上記積層体の積層方向に拘束圧力を与える拘束部材とを有する全固体電池であって、上記正極活物質層と上記正極活物質層の電子を集電する正極集電体層との間、および、上記負極活物質層と上記負極活物質層の電子を集電する負極集電体層との間の少なくともどちらか一方に、導電材と絶縁性無機物とポリマーとを含有するＰＴＣ膜を備え、上記ＰＴＣ膜における上記絶縁性無機物の含有量が５０体積％以上であることを特徴とする全固体電池を提供する。 | 用于解决课题的手段为了实现上述课题， 本发明提供一种全固体电池,其具有依次具备正极活性物质层、固体电解质层、负极活性物质层的层叠体、和向上述层叠体的层叠方向施加约束压力的约束部件， 上述正极活性物质层与对上述正极活性物质层的电子进行集电的正极集电体层之间、以及上述负极活性物质层与对上述负极活性物质层的电子进行集电的负极集电体层之间的至少任一方， 具备含有导电材料、绝缘性无机物和聚合物的PTC膜， 本发明提供一种全固体电池,其特征在于,上述PTC膜中的上述绝缘性无机物的含量为50体积%以上。 | |
| 本発明によれば、ＰＴＣ膜における絶縁性無機物の含有量を５０体積％以上とすることで、拘束圧力の影響による電子抵抗の低下を抑制した全固体電池とすることができる。 | 根据本发明,通过使PTC膜中的绝缘性无机物的含量为50体积%以上,能够制成抑制由约束压力的影响引起的电子阻力的降低的全固体电池。 | |
| 上記発明においては、上記ＰＴＣ膜における絶縁性無機物の含有量が８５体積％以下であっても良い。 | 在上述发明中,上述PTC膜中的绝缘性无机物的含量也可以为85体积%以下。 | |
| 上記発明においては、上記絶縁性無機物が、金属酸化物であっても良い。 | 在上述发明中,上述绝缘性无机物也可以是金属氧化物。 | |
| 上記発明においては、上記導電材が、カーボンブラックであっても良い。 | 在上述发明中,上述导电材料也可以是炭黑。 | |
| 本発明においては、拘束圧力の影響による電子抵抗の低下を抑制した全固体電池を提供することができるという効果を奏する。 | 在本发明中,起到能够提供抑制由约束压力的影响引起的电子阻力的降低的全固体电池的效果。 | |
| 本発明の全固体電池の一例を示す概略断面図である。 | 是表示本发明的全固体电池的一例的概略剖面图。 | |
| 以下、本発明における全固体電池について、詳細に説明する。 | 以下,对本发明中的全固体电池进行详细说明。 | |
| 図１は、本発明における全固体電池の一例を示す概略断面図である。図１に示す全固体電池１００は、正極活物質層１と、負極活物質層２と、正極活物質層１および負極活物質層２の間に形成された固体電解質層３と、正極活物質層１の電子を集電する正極集電体層４と、負極活物質層２の電子を集電する負極集電体層５とを積層した積層体１０と、積層体１０に拘束圧力を与える拘束部材２０とを有し、正極活物質層１と正極集電体層４との間にＰＴＣ膜３０を有する。拘束部材２０は、積層体１０の両表面を挟む板状部２１と、２つの板状部２１を連結する棒状部２２と、棒状部２２に連結され、ねじ構造等により拘束圧力を調整する調整部２３とを有する。 | 图1是表示本发明中的全固体电池的一例的概略剖面图。 图1所示的全固体电池100具有正极活性物质层1 、负极活性物质层2 、在正极活性物质层1和负极活性物质层2之间形成的固体电解质层4 、和对负极活性物质层2的电子进行集电的负极集电体层4 ,在正极活性物质层1与正极集电体层4之间具有PTC膜30 。 约束部件20具有夹着层叠体10的两表面的板状部21 、连结两个板状部21的棒状部22 、以及与棒状部22连结且通过螺纹结构等调整约束压力的调整部23 。 | |
| 本発明によれば、ＰＴＣ膜における絶縁性無機物の含有量を５０体積％以上とすることで、拘束圧力の影響による電子抵抗の低下を抑制した全固体電池とすることができる。ここで、ＰＴＣとは、「Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ（正温度係数）」であって、ＰＴＣ膜は、温度上昇に伴って、電子抵抗が正の係数を持って変化する性質であるＰＴＣ特性を備える膜のことを言う。従来の導電材とポリマーとを含有した層の場合、ポリマーが、電池の温度上昇によって体積膨張した後、上昇した温度によって溶融し、拘束圧力の影響を受けて変形および流動することで、ポリマーの体積膨張によって長くなった導電材間の距離が短くなり、切れた導電パスが再形成し、結果として一旦増加した電子抵抗が低下してしまうと推測される。それに対して、本発明では、ＰＴＣ膜において、含有している絶縁性無機物が、温度上昇によって溶融したポリマーの拘束圧力による変形および流動を抑制し、ポリマーの体積膨張によって長くなった導電材間の距離を保つことで、切断された導電パスが再形成されることを抑制し、電子抵抗の低下を抑制していると推測される。従来、ＰＴＣ膜は、液系電池のような拘束圧力が与えられていない構成に用いられており、ＰＴＣ特性発現前におけるＰＴＣ膜の電子抵抗が増加する絶縁性無機物をあえて多く含有するような思想はなかった。しかしながら、本発明においては、ＰＴＣ膜を全固体電池のような拘束圧力が与えられる構成に用いることで初めて生じる、電子抵抗が低下するという課題に着目し、絶縁性無機物の含有によってＰＴＣ特性発現前におけるＰＴＣ膜の電子抵抗が多少増加しても、得られる効果のほうが大きいと判断し、上記のような構成を採用している。以下、全固体電池について、構成ごとに説明する。 | 根据本发明,通过使PTC膜中的绝缘性无机物的含量为50体积%以上,能够制成抑制由约束压力的影响引起的电子阻力的降低的全固体电池。 在此, PTC是指具备PTC特性的膜,该PTC特性是“ Positive Temperature Coefficient (正温度系数) ” , PTC膜具有随着温度上升电子电阻具有正系数而变化的性质。 推测在含有以往的导电材料和聚合物的层的情况下,聚合物由于电池的温度上升而体积膨胀后,受到上升的温度而熔融,受到约束压力的影响而变形和流动,由此,由于聚合物的体积膨胀而变长的导电材料间的距离变短,切断的导电路径再次形成,结果暂时增加的电子阻力降低。 与此相对,在本发明中,推测在PTC膜中,含有的绝缘性无机物通过抑制因温度上升而熔融的聚合物的约束压力引起的变形及流动,抑制因聚合物的体积膨胀而变长的导电材料间的距离,从而抑制被切断的导电通路的再形成,抑制了电子电阻的降低。 以往, PTC膜被用于不施加液体系电池那样的约束压力的结构,没有包含大量含有PTC特性显现前的PTC膜的电子阻力增加的绝缘性无机物的思想。 但是,在本发明中,着眼于通过将PTC膜用于赋予全固体电池那样的约束压力的结构而首次产生的电子阻力降低的课题,即使由于绝缘性无机物的含有而PTC特性显现前的PTC膜的电子阻力稍微增加,所得到的效果也较大,采用上述那样的结构。 以下,对于全固体电池,按每个构成进行说明。 | |
| １．ＰＴＣ膜ＰＴＣ膜は、後述する正極活物質層と後述する正極集電体層との間、および、後述する負極活物質層と後述する負極集電体層との間の少なくともどちらか一方に形成される層である。また、ＰＴＣ膜は、導電材と絶縁性無機物とポリマーとを含有し、ＰＴＣ膜における絶縁性無機物の含有量が５０体積％以上である。 | 1.PTC膜PTC膜是形成于后述的正极活性物质层与后述的正极集电体层之间、以及后述的负极活性物质层与后述的负极集电体层之间的至少任一方的层。 另外, PTC膜含有导电材料、绝缘性无机物和聚合物, PTC膜中的绝缘性无机物的含量为50体积%以上。 | |
| 導電材としては、所望の電子伝導性を有するものであれば特に限定されるものではないが、例えば、炭素材料を挙げることができる。炭素材料としては、例えば、ファーネスブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、サーマルブラック等のカーボンブラックや、カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバー等の炭素繊維や、活性炭、カーボン、グラファイト、グラフェン、フラーレン等を挙げることができ、中でも上記カーボンブラックを用いることが好ましい。上記カーボンブラックは、添加量に対する電子伝導度が高いという利点を有するからである。導電材の形状は、特に限定されるものではないが、例えば、粒子状を挙げることができる。導電材の平均一次粒子径は、例えば、１０ｎｍ以上２００ｎｍ以下であることが好ましく、１５ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることがより好ましい。ここで、導電材の平均一次粒子径は、例えば、ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）等の電子顕微鏡を用いた画像解析に基づいて３０個以上の一次粒子径を測定し、それらの算術平均として得られる値を採用することができる。 | 作为导电材料,只要具有所期望的电子传导性就没有特别限定,例如可举出碳材料。 作为碳材料,例如可以列举出炉黑、乙炔黑、科琴黑( Ketjenblack ) ， 热裂法炭黑等炭黑、碳纳米管、碳纳米纤维等碳纤维或碳纳米纤维等碳纤维， 表情 Ctrl + Enter |