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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 表情 Ctrl + Enter |