全固体电池及其制造方法与流程

文档序号:21403280发布日期:2020-07-07 14:35阅读:192来源:国知局
全固体电池及其制造方法与流程

本发明涉及全固体电池及其制造方法,特别涉及使用了正极层、负极层、以及固体电解质层的全固体电池及其制造方法。



背景技术:

近年来,基于个人电脑及便携电话等电子设备的轻量化以及无绳化等,要求开发出能够重复使用的二次电池。作为二次电池,有镍镉电池、镍氢电池、铅蓄电池及锂离子电池等。它们当中,锂离子电池有轻量、高电压及高能量密度的特征,因此备受关注。在电动汽车或混合动力汽车之类的汽车领域中,也重视高容量的二次电池的开发,锂离子电池的需求处于增加的趋势。

锂离子电池由正极层、负极层及配置于它们之间的电解质构成。作为电解质,例如可以使用在有机溶剂中溶解六氟化磷酸锂等支持电解质而得的电解液、或固体电解质。目前,广泛地普及了的锂离子电池由于使用了包含有机溶剂的电解液,因此属于可燃性。为此,需要用于确保锂离子电池的安全性的材料、结构及系统。与之相反,若使用属于不燃性的固体电解质作为电解质,则有望能够简化上述材料、结构及系统,认为可以实现能量密度的增加、制造成本的降低、以及生产率的提高。以下,将使用了固体电解质的电池称作“全固体电池”。

固体电解质大致上可以分为有机固体电解质和无机固体电解质。有机固体电解质在25℃时离子传导率为10-6s/cm左右,与电解液的离子传导率为10-3s/cm左右相比,离子传导率极低。因此,很难使得使用了有机固体电解质的全固体电池在25℃的环境中工作。作为无机固体电解质,有氧化物系固体电解质和硫化物系固体电解质。它们的离子传导率为10-4以上且10-3s/cm以下左右,离子传导率较高。氧化物系固体电解质的晶界电阻大。因而,作为降低晶界电阻的方法,研究过粉体的烧结、薄膜化。但是,在进行了烧结的情况下,因高温下的处理,正极或负极的构成元素与固体电解质的构成元素相互扩散,因此难以获得足够的特性。由此,对于使用了氧化物系固体电解质的全固体电池而言,薄膜的研究是主流。另一方面,由于硫化物系固体电解质与氧化物系固体电解质相比晶界电阻小,因此仅利用粉体的压缩成型,就可以获得良好的特性,所以近年来正在积极地推进研究。

涂布型全固体电池由正极层、负极层、和固体电解质层构成。正极层包含正极活性物质、固体电解质、以及粘结剂,形成于由金属箔构成的集电体上。负极层包含负极活性物质、固体电解质及粘结剂,形成于由金属箔构成的集电体上。固体电解质层包含固体电解质及粘结剂,配置于正极层与负极层之间。涂布型全固体电池如下所示地制作,即,将正极层、负极层、以及固体电解质层的各自的材料使用有机溶剂进行浆料化,在金属箔上成膜而制作。在全固体电池的制作中,从提高电池的可靠性的观点出发,还期望抑制正极层、负极层及集电体的各自之间的短路。

另外,全固体电池等二次电池中,期望有轻且容量大的电池,将体积能量密度[wh/l]作为评价指标使用。全固体电池的形状及尺寸对于体积能量密度有影响。

如图9所示,专利文献1中公开有具有如下形状的二次电池用电极结构,即,芯体601的端部603相对于第一及第二活性物质层602a、602b的端部604a、604b为内侧的位置,并公开有使用了该极板的二次电池、以及极板的制造方法。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2018-37309号公报



技术实现要素:

本发明的全固体电池具有:

第一集电体、

包含正极活性物质的正极层、

包含固体电解质的固体电解质层、

包含负极活性物质的负极层、

第二集电体、

正极微粒层、以及

负极微粒层。

第一集电体、正极层、固体电解质层、负极层、以及第二集电体依次层叠。

正极微粒层包含具有小于正极活性物质的粒径的正极活性物质微粒,形成于正极层的侧面。

负极微粒层包含具有小于负极活性物质的粒径的负极活性物质微粒,形成于负极层的侧面。

本发明的全固体电池的制造方法具有:

层叠结构体形成工序,形成依次层叠第一集电体、正极层、固体电解质层、负极层及第二集电体而成的层叠结构体;以及

激光切割工序,利用激光切割层叠结构体,使切割时产生的来自层叠结构体的蒸气凝固,并将凝固了的材料堆积于正极层的侧面及负极层的侧面。

附图说明

图1是本发明的实施方式1的全固体电池截面的示意图。

图2是本发明的实施方式1的全固体电池侧面部的示意图。

图3是本发明的实施方式1的激光切割工序前的全固体电池的示意图。

图4是本发明的实施方式1的激光加工装置的示意图。

图5是本发明的实施方式1的全固体电池的切割方法的示意图。

图6是本发明的实施方式2的全固体电池的示意图。

图7是本发明的实施方式2的激光加工装置的示意图。

图8是本发明的实施方式2的全固体电池的切割方法的示意图。

图9是以往的全固体电池的示意图。

附图标记说明:

1正极集电体,2正极层,3负极集电体,4负极层,5固体电解质层,6正极微粒层,7固体电解质微粒层,8负极微粒层,9正极活性物质粒子,10、12侧面,11a、11b电子传导路径,16固定工作台,17驱动载台,18激光振荡器,19、31激光,20反射镜,21透镜,22鼓风装置,22a喷吹部,23集尘装置,24a、24b、24c、24d、24e除去部,25a、25b、25c、25d、25e蒸气成分,29半透反射镜,30折叠反射镜,32加工部,51、52、54、55端部,100、120、200全固体电池,400、410激光加工装置。

具体实施方式

专利文献1中所示的二次电池用电极中,由于芯体在端部露出,因此活性物质层所占的比例减少,体积能量密度降低。此外专利文献1中所示的二次电池用电极中,由于芯体端部与活性物质层的端部邻近,因此在存在异物等的情况下易于短路。

(促成本发明的见解)

对于全固体电池而言,从正极层或负极层的侧面至集电体的侧面为止存在2mm以上且3mm以下左右不作为电池发挥作用的区域(以下称作非功能区域)。这是为了防止正极层、负极层及集电体的各自之间的短路。另外,是为了在全固体电池当中的涂布型全固体电池的制造时确保浆料涂布时的尺寸精度。此种非功能区域是体积能量密度降低的要因,期望尽可能小,理想的情况是不存在。

因而,本发明中,提供体积能量密度高的全固体电池及其制造方法。特别是,本发明中,通过减少非功能区域,而提供体积能量密度高的全固体电池及其制造方法。

本发明的一个方式的全固体电池是依次层叠第一集电体、包含正极活性物质的正极层、包含固体电解质的固体电解质层、包含负极活性物质的负极层及第二集电体而成的全固体电池。全固体电池中形成有正极微粒层,其为与所述正极层的侧面相接的状态且包含具有小于所述正极活性物质的粒径的正极活性物质微粒。此外,形成有负极微粒层,其为与所述负极层的侧面相接的状态且包含具有小于所述负极活性物质的粒径的负极活性物质微粒。

由此,在与正极层的侧面相接地形成的正极微粒层中包含正极活性物质的微粒。另外,在与负极层的侧面相接地形成的负极微粒层中包含负极活性物质的微粒。在为了削减非功能区域而对正极层及负极层的侧面部进行激光切割的情况下,如果在正极层及负极层形成切割面,则在被切割的侧面电子传导路径被中断。但是,通过在正极层及负极层形成包含能够进行电子传导的微粒的正极微粒层及负极微粒层,可以形成新的电子传导路径。因而,在非功能区域削减的同时,在正极层及负极层中电子传导效率提高。由此可以提供提高了全固体电池的电池容量的、体积能量密度高的全固体电池。

另外,例如,所述全固体电池可以在俯视时的所述正极微粒层及所述负极微粒层的至少任意一个的外侧,形成包含具有比所述固体电解质小的粒径的固体电解质微粒的固体电解质微粒层。

由此,固体电解质微粒层形成于正极微粒层及负极微粒层中的至少任意一个的外侧。因而,即使在通过对正极层及负极层的侧面部进行激光切割等而减少非功能区域的情况下,也在正极微粒层及负极微粒层中的至少任意一个的外侧存在固体电解质微粒层。因此,由正极微粒层与负极层或负极集电体的接触、以及负极微粒层与正极层或正极集电体的接触中的至少任意一个造成的短路得到抑制。因而,在抑制短路的同时非功能区域的被削减,可以提供体积能量密度高的全固体电池。

另外,例如,所述全固体电池可以以覆盖所述正极微粒层的俯视时的外侧的方式形成所述固体电解质微粒层。

由此,由于正极微粒层由所述固体电解质微粒层覆盖了外侧,因此正极微粒层不易与负极层或负极集电体接触,可以进一步抑制短路。

另外,例如,所述全固体电池中可以以覆盖所述正极微粒层及所述负极微粒层的俯视时的外侧的方式形成有所述固体电解质微粒层。

由此,由于正极微粒层及负极微粒层由所述固体电解质微粒层覆盖了外侧,因此可以进一步抑制由正极微粒层与负极层或负极集电体的接触及负极微粒层与正极层或正极集电体的接触造成的短路。

另外,例如,所述全固体电池的所述正极微粒层与所述正极层相接的面的层叠方向的长度可以为所述正极活性物质的粒径的至少2倍以上。此外,所述负极微粒层与所述负极层相接的面的层叠方向的长度可以为所述负极活性物质的粒径的至少2倍以上。

由此,可以确保正极微粒层与正极层相接的面的层叠方向的长度、以及负极微粒层与负极层各层的相接的面的层叠方向的长度。因此,在正极层的侧面中正极微粒层易于形成正极活性物质间的电子传导路径,在负极层的侧面中负极微粒层易于形成负极活性物质间的电子导电路径。因而,全固体电池的电池容量进一步提高。

另外,本发明的一个方式的全固体电池的制造方法具有层叠结构体形成工序和激光切割工序。层叠结构体形成工序中,形成依次层叠第一集电体、正极层、固体电解质层、负极层及第二集电体而成的层叠结构体。激光切割工序中,利用激光切割所述层叠结构体,使切割时产生的来自层叠结构体的蒸气(材料蒸气)凝固,并将凝固了的材料堆积于所述正极层侧面及所述负极层侧面。

由此,可以利用激光加工削减全固体电池的非功能区域。此外,通过使切割时产生的材料蒸气凝固,并将凝固了的材料堆积于正极层的侧面及负极层的侧面,可以形成包含各个层中所含的材料的微粒的正极微粒层及负极微粒层。因而,虽然在正极层及负极层被切割了的侧面电子传导路径中断,然而通过形成包含能够进行电子传导的微粒的正极微粒层及负极微粒层,可以形成新的电子传导路径。因此,通过在削减非功能区域的同时,在正极层及负极层中提高电子传导效率,可以提高全固体电池的电池容量,制造体积能量密度高的全固体电池。

另外,例如,在所述全固体电池的制造方法中,可以在所述激光切割工序中,通过从所述层叠结构体的上侧或下侧照射所述激光来切割所述层叠结构体。

由此,可以切割正极层或负极层,在形成正极微粒层或负极微粒层后加工固体电解质层。因此,在固体电解质层的切割时,可以使固体电解质的材料蒸气凝固,在正极微粒层或负极微粒层的外侧,形成包含固体电解质的微粒的固体电解质微粒层。因而,由于在正极微粒层或负极微粒层的外侧存在固体电解质微粒层,因此可以抑制由正极微粒层与负极层或负极集电体的接触、或负极微粒层与正极层或正极集电体的接触造成的短路。因而,可以在抑制短路的同时,削减非功能区域,制造体积能量密度高的全固体电池。

另外,例如,在所述全固体电池的制造方法中,可以在所述激光切割工序中,通过从所述层叠结构体的上侧及下侧照射所述激光来切割所述层叠结构体。

由此,可以切割正极层及负极层,在形成正极微粒层及负极微粒层后加工固体电解质层。因此,在固体电解质层的切割时,可以使固体电解质的材料蒸气凝固,在正极微粒层及负极微粒层的外侧,形成包含固体电解质的微粒的固体电解质微粒层。因而,由于在正极微粒层及负极微粒层的外侧存在固体电解质微粒层,因此可以抑制由正极微粒层与负极层或负极集电体的接触、以及负极微粒层与正极层或正极集电体的接触造成的短路。因而,可以在进一步抑制短路的同时,削减非功能区域,制造体积能量密度高的全固体电池。

另外,例如,在所述全固体电池的制造方法中,可以在所述激光切割工序中,通过喷吹气体而使所述材料蒸气凝固,并堆积凝固了的材料。

由此,可以利用气体的喷吹位置及强度等来调整材料蒸气发生凝固的位置等。因此,可以有效地形成使材料蒸气凝固了的层。

另外,例如,在所述全固体电池的制造方法中,所述激光的脉冲宽度可以为50ps以下。

由此,由于使用了脉冲宽度为50ps以下的超短脉冲激光,因此在利用激光的切割时正极材料及负极材料被升华除去,通过冷却,可以得到非常微小的粒子。因而,所形成的正极微粒层及负极微粒层更易于形成电子传导路径。

以下,在参照附图的同时,对本实施方式进行说明。

对全固体电池及构成全固体电池的固体电解质层、正极层、负极层进行详细说明。需要说明的是,以下说明的实施方式均为表示包括性的或具体的例子的实施方式。以下的实施方式中给出的数值、形状、材料、构成要素、构成要素的配置位置及连接方式、以及工序等仅为一例,并非限定本发明的意思。另外,对于以下的实施方式的构成要素当中的、没有记载于表示最上位概念的独立权利要求中的构成要素,是作为任意的构成要素被加以说明。

另外,各图是为了表示本发明而适当地进行了强调、省略、或比率的调整的示意图,不一定是严格地进行了图示的图,有时与实际的形状、位置关系、以及比率不同。各图中,对实质上相同的构成使用相同的符号,有时省略或简化重复的说明。

另外,本说明书中,平行等表示要素间的关系性的术语、以及矩形等表示要素的形状的术语、以及数值范围并非仅表示严格的含义的表达,而是指也包括实质上同等的范围、例如百分之几左右的差异的表达,所谓“相同面积”,是指处于±5%的范围内的表达。

另外,本说明书中“内侧”及“外侧”等中的所谓“内”及“外”,是从图1~图8的y轴方向观察全固体电池时的内及外。即,表示x-z平面中的内及外。

另外,本说明书中所谓“侧面”,是从图1~图8的y轴方向观察全固体电池时的侧面。

另外,本说明书中,全固体电池的构成中的“上”及“下”这样的术语并非是指绝对的空间认识中的上方向(垂直上方)及下方向(垂直下方),而是作为由基于层叠构成中的层叠顺序的相对的位置关系规定的术语使用。另外,“上方”及“下方”这样的术语不仅适用于2个构成要素被相互隔开间隔地配置而在2个构成要素之间存在其他构成要素的情况,还适用于2个构成要素被相互密合地配置而使2个构成要素相接的情况。

另外,本说明书中所谓“俯视”,是指从图1~图8的y轴方向观察全固体电池的情况。即,“俯视”中的平面是图1~图8中的x-z平面。

(实施方式1)

[a.全固体电池]

对本实施方式的全固体电池进行说明。图1是表示本实施方式的全固体电池100的截面的示意图。如图1所示,本实施方式的全固体电池100是依次层叠正极集电体1、包含正极活性物质的正极层2、包含固体电解质的固体电解质层5、包含负极活性物质的负极层4、以及负极集电体3而成。此外,以与正极层2的侧面相接的状态,形成有包含具有比正极活性物质小的粒径的正极活性物质微粒的正极微粒层6。另外,以与负极层4的侧面相接的状态,形成有包含具有比负极活性物质小的粒径的负极活性物质微粒的负极微粒层8。此外,也可以在正极微粒层6、固体电解质层5、正极层2的外侧形成有固体电解质微粒层7。

换言之,本实施方式的全固体电池100具有正极集电体1、正极层2、负极集电体3、负极层4、固体电解质层5、正极微粒层6、固体电解质微粒层7、和负极微粒层8。正极集电体1包含金属箔等。正极层2包含正极活性物质,形成于正极集电体1上。负极集电体3包含金属箔等。负极层4包含负极活性物质,形成于负极集电体3上。固体电解质层5至少包含具有离子传导性的固体电解质,配置于正极层2与负极层4之间。正极微粒层6包含正极层2中所含的材料的微粒。固体电解质微粒层7包含固体电解质层5中所含的材料的微粒。负极微粒层8包含负极层4中所含的材料的微粒。本实施方式中,正极集电体1为第一集电体的一例,负极集电体3为第二集电体的一例。

需要说明的是,本说明书中的“粒径”是利用激光分析及散射式粒度分布测定装置测定的体积基准的平均粒径。

在全固体电池100中,可以包含使正极活性物质与正极集电体1、正极活性物质与固体电解质层5、正极活性物质之间(构成正极活性物质的粒子之间)、负极活性物质与负极集电体3、负极活性物质与固体电解质层5、负极活性物质之间(构成负极活性物质的粒子之间)、以及固体电解质层5之间(构成固体电解质的粒子之间)中的至少任意一个密合的微量的粘结剂。

正极微粒层6可以与正极层2的侧面相接地形成,且正极微粒层6的一部分可以覆盖正极集电体1的侧面。在正极微粒层6中包含与正极层2相同成分的材料。正极微粒层6中所含的多个材料的微粒的粒径分别小于正极层2中所含的相同成分的材料的粒子的粒径。例如,正极微粒层6中所含的正极活性物质微粒的粒径小于正极层2中所含的正极活性物质的粒子的粒径。

固体电解质微粒层7可以以覆盖固体电解质层5、正极层2及正极微粒层6的俯视时的外侧的方式形成,且固体电解质微粒层7的一部分可以覆盖正极集电体1的侧面。在固体电解质微粒层7中包含与固体电解质层5相同成分的材料。固体电解质微粒层7中所含的多个材料的微粒的粒径分别小于固体电解质层5中所含的相同成分的材料的粒子的粒径。例如,固体电解质微粒层7中所含的固体电解质微粒的粒径小于固体电解质层5中所含的固体电解质的粒子的粒径。

负极微粒层8可以与负极层4的侧面相接地形成,且负极微粒层8的一部分可以覆盖负极集电体3的侧面。在负极微粒层8中包含与负极层4相同成分的材料。负极微粒层8中所含的多个材料的微粒的粒径分别小于负极层4中所含的相同成分的材料的粒子的粒径。例如,负极微粒层8中所含的负极微粒的粒径小于负极层4中所含的负极活性物质的粒子的粒径。

图2是表示全固体电池100的正极层2的侧面附近的示意图。图2是用于说明正极微粒层6及固体电解质微粒层7的详情的示意图,因此各构成要素有时与实际的形状、位置关系、以及尺寸比率不同。另外,图2中省略了正极层2中所含的正极活性物质粒子以外的正极合剂材料。

图2的(a)是在正极层2的侧面10没有形成正极微粒层6及固体电解质微粒层7的情况下的图。电子传导路径11a以箭头表示电流的流动(即与电子的流动相反的方向)。电子流过正极活性物质粒子9之间接触的点。需要说明的是,虽然未图示,在包含导电助剂的情况下,电子会经过正极活性物质粒子9与导电助剂的接触点、以及导电助剂之间的接触点。但是,在正极层2的侧面10中,由于正极活性物质粒子9是被切割了的状态,因此电子传导路径中断,可以形成电子传导路径11a的数目减少。

图2的(b)是表示在正极层2的侧面10形成有正极微粒层6的情况的图。由于在正极微粒层6中包含成为电子导电路径的正极活性物质,因此通过形成正极微粒层6,可以形成新的经由正极微粒层6的电子传导路径11b。其结果是,正极层2中的电子传导效率提高,全固体电池100的电池容量提高。另外,虽然未图示,在正极层2中包含固体电解质的情况下,在正极微粒层6中包含固体电解质的微粒。其结果是,通过形成正极微粒层6,与电子传导路径11b相同,离子传导路径也借助正极微粒层6中所含的固体电解质的微粒增加。由此,正极层2中的锂离子的离子传导率提高,全固体电池100的电池容量提高。

作为形成正极微粒层6的范围,期望至少在正极活性物质粒子9间的距离、或固体电解质粒子间的距离以上的区域中形成。此外,更期望正极微粒层6与正极层2相接的面的层叠方向的长度为正极活性物质的粒径的至少2倍以上。例如,在正极活性物质的粒子的粒径为10μm的情况下,期望在正极微粒层6与正极层2接触的面的层叠方向的长度为20μm以上的区域中形成。

虽然未图示,对于负极微粒层8,也与正极微粒层6相同,可以获得相同的效果。

图2的(c)是表示在正极层2的侧面10形成有正极微粒层6且在正极微粒层6的外侧形成有固体电解质微粒层7的情况的图。通过在正极微粒层6的外侧形成包含具有绝缘性能的固体电解质微粒的薄的固体电解质微粒层7,可以抑制正极微粒层6与负极层4或负极集电体3的接触,减轻短路的风险。

作为形成固体电解质微粒层7的范围,只要覆盖正极微粒层6的一部分即可。此外,如图2的(c)所示,可以以覆盖正极微粒层6的外侧的全面的方式形成固体电解质微粒层7。需要说明的是,在图2的(c)中,以将正极层2的侧面10全部覆盖的方式形成有正极微粒层6,然而在正极层2的侧面10存在没有形成正极微粒层6的区域的情况下,也可以在正极层2的侧面10形成固体电解质微粒层7。

图3的(a)是表示后述的激光切割工序前、即压制工序后的全固体电池200的俯视图。另外,图3的(b)是表示图3的(a)中所示的d-d线处的全固体电池200的截面的剖视图。

如图3的(a)所示,激光切割工序前的构成全固体电池200的各层的俯视的面积及集电体的面积为:

正极集电体1=负极集电体3≥固体电解质层5>负极层4>正极层2。此处,俯视中的平面为图3的x-y平面。

构成全固体电池200的各层的俯视的面积期望为如下的关系:

正极集电体1=负极集电体3≥固体电解质层5>负极层4>正极层2、或

固体电解质层5≥正极集电体1=负极集电体3>负极层4>正极层2。

在俯视中,与负极层4及正极层2的面积相比,正极集电体1、负极集电体3及固体电解质层5的面积越大,则正极集电体1、负极集电体3及固体电解质层5的侧面越是突出的形态,正极层2与负极层4的短路越得到抑制。

如图3所示,在激光切割工序前的全固体电池200中,在正极层的端部52、负极层的端部54、固体电解质层的端部55、以及正极集电体和负极集电体的端部51的关系中,在成为正极集电体1及负极集电体3的最外部的端部51与成为正极层2的最外部的端部52之间,产生不作为电池发挥作用的区域w。

在以往的利用机械切割得到的全固体电池中,以图3所示的形态安装端子,收纳于盒中,因此在盒内具有不作为电池发挥作用的区域w。另一方面,根据本实施方式,通过预先将激光切割工序前的全固体电池200制成略大于收纳于盒中的尺寸,并对区域w进行激光切割,而使图1所示的本实施方式的全固体电池100成为削减了区域w的形状。在将全固体电池200的尺寸设为200×100mm、将区域w从2.5mm削减为0.1mm的情况下,可以使作为电池发挥作用的体积、即电池的容量增加约7.6%。

[b.固体电解质层]

首先,对本实施方式的固体电解质层5进行说明。虽然未图示,本实施方式的固体电解质层5包含固体电解质及粘结剂。作为粘结剂,例如可以使用导入了提高密合强度的官能团的热塑性弹性体、聚偏二氟乙烯等粘结用粘结剂。粘结剂可以为具有通过与固体电解质反应及结合而提高密合强度的官能团、实现固体电解质之间的高密合强度的粘结剂。需要说明的是,固体电解质层5也可以不包含粘结剂。

[b-1.固体电解质]

对本实施方式的固体电解质进行说明。固体电解质大致上可以分为硫化物系固体电解质和氧化物系固体电解质,可以使用硫化物系固体电解质,也可以使用氧化物系固体电解质。

作为本实施方式的硫化物系固体电解质的种类,没有特别限定,例如可以举出li2s-sis2、lii-li2s-sis2、lii-li2s-p2s5、lii-li2s-p2o5、lii-li3po4-p2s5、li2s-p2s5等。特别是,由于锂的离子传导性优异,因此硫化物系固体电解质优选包含li、p及s。硫化物系固体电解质可以使用1种,也可以组合使用2种以上。另外,对于包含p2s5的硫化物系固体电解质而言,由于p2s5与粘结剂的反应性高,与粘结剂的结合性高,因此优选使用。需要说明的是,上述“li2s-p2s5”的记载是指使用包含li2s及p2s5的原料组成形成的硫化物系固体电解质,对于其他的记载也相同。

本实施方式中,上述硫化物系固体电解质材料例如为包含li2s及p2s5的硫化物系玻璃陶瓷,li2s及p2s5的比例以摩尔换算计优选li2s∶p2s5为70∶30以上且80∶20以下的范围内,更优选为75∶25以上且80∶20以下的范围内。作为优选该范围内的li2s与p2s5的比例的理由,是为了在保持对电池特性有影响的li浓度的同时,成为离子传导性高的晶体结构,另外,作为其他的理由,是为了确保用于与粘结剂反应、结合的p2s5的量。

对本实施方式的氧化物系固体电解质进行说明。作为氧化物系固体电解质的种类,没有特别限定,可以举出lipon、li3po4、li2sio2、li2sio4、li0.5la0.5tio3、li1.3al0.3ti0.7(po4)3、la0.51li0.34tio0.74、li1.5al0.5ge1.5(po4)3等。氧化物系固体电解质可以使用1种,也可以组合使用2种以上。

作为正极活性物质的形状,例如可以举出正球形、椭圆球形、立方形、方柱形、圆柱形、针形、鳞片形及将这些形状不规则组合而得的形状等。固体电解质的平均粒径(d50)没有特别限定,然而由于易于实现层内的密度提高,因此优选为10μm以下。

[b-2.粘结剂]

对本实施方式的粘结剂进行说明。本实施方式的粘结剂中例如导入有提高密合强度的官能团,官能团与固体电解质反应,借助粘结剂将固体电解质之间结合,形成在固体电解质与固体电解质之间配置有粘结剂的结构,其结果是,固体电解质之间的密合强度提高。

本实施方式的粘结剂的添加量例如优选为0.001质量%以上且5质量%以下,更优选为0.01质量%以上且3质量%以下,进一步优选为0.01质量%以上且1质量%以下的范围内。通过使粘结剂的添加量为0.001质量%以上,易于产生借助粘结剂的结合,易于获得足够的密合强度。另外,通过使粘结剂的添加量为5质量%以下,难以产生充放电特性等电池特性的降低,此外,例如在低温区域中,即使粘结剂的硬度、拉伸强度、拉伸伸长率等物性值发生变化,充放电特性也难以大幅度降低。

[c.正极层]

对本实施方式的正极层2进行说明。本实施方式的正极层2包含固体电解质、正极活性物质、以及粘结剂。需要说明的是,正极层2也可以不包含粘结剂。在正极层2包含粘结剂的情况下,例如将正极活性物质与固体电解质、正极活性物质与正极集电体1、固体电解质与正极集电体1、正极活性物质之间、以及固体电解质之间借助导入了提高密合强度的官能团的粘结剂密合。

固体电解质与正极活性物质的比例以重量换算计优选固体电解质∶正极活性物质为50∶50以上且5∶95以下的范围内,更优选为30∶70以上且10∶90以下的范围内。作为优选为该范围内的理由,是为了易于确保正极层2中的锂离子传导路径和电子传导路径两者。需要说明的是,在正极层2中,也可以加入乙炔黑、科琴黑等导电助剂。

正极集电体1包含金属箔等,作为金属箔的金属,例如可以使用sus、铝、镍、钛、铜等。

[c-1.固体电解质]

由于与上述的固体电解质相同,因此省略说明。

[c-2.粘结剂]

由于与上述的粘结剂相同,因此省略说明。

[c-3.正极活性物质]

对本实施方式的正极活性物质进行说明。本实施方式的正极活性物质例如可以使用含锂过渡金属氧化物。作为含锂过渡金属氧化物,例如可以举出licoo2、linio2、limn2o4、licopo4、linipo4、lifepo4、limnpo4、通过将这些化合物的过渡金属用1种或2种的异种元素置换而得的化合物等。作为通过将上述化合物的过渡金属用1种或2种的异种元素置换而得的化合物,可以使用lini1/3co1/3mn1/3o2、lini0.8co0.15al0.05o2、lini0.5mn1.5o2等公知的材料。正极活性物质可以使用1种,也可以组合使用2种以上。

作为正极活性物质的形状,例如可以举出正球形、椭圆球形、立方形、方柱形、圆柱形、针形、鳞片形及将这些形状不规则地组合而得的形状等。正极活性物质的平均粒径(d50)例如优选为50nm以上且50μm以下的范围,更优选为1μm以上且15μm以下的范围内。通过将正极活性物质的平均粒径设为50nm以上,操作性易于变得良好,另一方面,通过将平均粒径设为50μm以下,易于获得平坦的正极层,因此优选为该范围。

[d.负极层]

对本实施方式的负极层4进行说明。本实施方式的负极层4包含固体电解质和负极活性物质、以及粘结剂。需要说明的是,负极层4也可以不包含粘结剂。在负极层4包含粘结剂的情况下,例如将负极活性物质与固体电解质、负极活性物质与负极集电体3、固体电解质与负极集电体3、负极活性物质之间、以及固体电解质之间借助导入了提高密合强度的官能团的粘结剂密合。

固体电解质与负极活性物质的比例以重量换算计优选固体电解质∶负极活性物质为5∶95以上且60∶40以下的范围内,更优选为30∶70以上且50∶50以下的范围内。作为优选为该范围内的理由,是为了易于确保负极层4内的锂离子传导路径和电子传导路径两者。需要说明的是,在负极层4中,也可以加入乙炔黑及科琴黑等导电助剂。

负极集电体3包含金属箔等,作为金属箔的金属,例如可以使用sus、铜、镍等。

[d-1.固体电解质]

由于与上述的固体电解质相同,因此省略说明。

[d-2.粘结剂]

由于与上述的粘结剂相同,因此省略说明。

[d-3.负极活性物质]

对本实施方式的负极活性物质进行说明。作为本实施方式的负极活性物质,例如可以使用包含锂、铟、锡、硅等与锂形成合金的金属的金属箔、硬碳、石墨等碳材料、或li4ti5o12、siox等公知的材料。

作为负极活性物质的形状,例如可以举出正球形、椭圆球形、立方形、方柱形、圆柱形、针形、鳞片形及将这些形状不规则地组合而得的形状等。负极活性物质的平均粒径(d50)例如优选为50nm以上且50μm以下的范围,更优选为1μm以上且15μm以下的范围内。通过将负极活性物质的平均粒径设为50nm以上,操作性易于变得良好,另一方面,通过将平均粒径设为50μm以下,易于获得平坦的负极层,因此优选为该范围。

[e全固体电池的制造装置及制造方法]

下面,对本实施方式的全固体电池的制造方法进行说明。作为图1所示的全固体电池100的制造方法,具有层叠体形成工序(未图示)和激光切割工序。层叠体形成工序是形成依次层叠正极集电体1、正极层2、固体电解质层5、负极层4及负极集电体3而成的层叠结构体的工序。激光切割工序是如下的工序,即,利用激光切割上述层叠结构体,使切割时产生的来自层叠结构体的蒸气(材料蒸气)凝固,并将凝固了的材料堆积于正极层2侧面及负极层4侧面。

另外,全固体电池100的制造方法也可以具有层叠体形成工序(未图示)、压制工序(未图示)和激光切割工序。层叠体形成工序是利用涂布工序等成膜形成从上方起依次层叠正极集电体1、正极层2、固体电解质层5、负极层4及负极集电体3而成的层叠结构体的工序。压制工序是为了对层叠体形成工序中形成的固体电解质层5、正极层2及负极层4将各层的填充率调整为给定的填充率而压缩该层叠结构体的工序。激光切割工序是如下的工序,即,利用激光切割上述层叠结构体,使切割时产生的材料蒸气凝固,使凝固了的材料堆积于正极层2侧面及负极层4侧面。

层叠体形成工序中,通过分别形成在包含金属箔等的正极集电体1上形成的包含正极活性物质的正极层2、在包含金属箔等的负极集电体3上形成的包含负极活性物质的负极层4、配置于正极层2与负极层4之间的具有离子传导性的包含固体电解质的固体电解质层5并层叠,可以获得层叠结构体。作为获得层叠结构体的方法,可以使用如下的方法等公知的方法,即,通过将浆料化了的材料涂布于基材等而成膜,形成各层,并将成膜了的各层层叠。特别是在利用涂布形成各层的情况下,由于涂布时的尺寸精度低,因此易于形成上述的非功能区域。

压制工序中,将层叠体形成工序中形成的层叠体从正极集电体1及负极集电体3的外侧加压,得到作为经过压缩的层叠结构体的激光切割工序前的全固体电池200。由此,固体电解质层5、正极层2及负极层4中的至少一层的填充率为60%以上且小于100%,在固体电解质层5内、正极层2内、以及负极层4内的至少一层内,空隙变少。其结果是,锂离子传导性及电子传导性提高,可以获得良好的充放电特性。需要说明的是,所谓填充率,是各层的总体积当中的、除去空隙以外的材料所占的体积的比例。

激光切割工序中,利用激光切割上述层叠结构体,使切割时产生的来自层叠结构体的蒸气凝固,并使凝固了的材料堆积于正极层2的侧面及负极层4的侧面。使凝固了的材料接触正极层2的侧面,形成包含具有小于正极活性物质的粒径的粒径的正极活性物质微粒的正极微粒层6。另外,使凝固了的材料接触负极层4的侧面,形成包含具有小于负极活性物质的粒径的粒径的负极活性物质微粒的负极微粒层8。另外,激光切割工序中,也可以通过喷吹气体,而使材料蒸气凝固,并堆积凝固了的材料。

图4是本实施方式的制造方法的激光加工装置400的示意图。图4中,表示出在激光加工装置400固定有激光切割工序前的全固体电池200的状态。图4的(a)是激光加工装置400及全固体电池200的俯视图,图4的(b)是激光加工装置400及全固体电池200的剖视图。

激光加工装置400具备固定工作台16、驱动载台17、射出激光19的激光振荡器18、反射镜20、透镜21、鼓风装置22及集尘装置23。需要说明的是,图4的(a)中,省略了固定工作台16、驱动载台17、集尘装置23及全固体电池200以外的部分。

对于固定工作台16而言,例如利用真空吸附将全固体电池200固定于固定工作台16上。作为固定工作台16,可以使用不产生由后述的驱动载台17的驱动造成的全固体电池200的位置偏移的固定工作台。

驱动载台17能够将设置于驱动载台17上的固定工作台16向xyz的3个轴向驱动,控制激光相对于固定于固定工作台16的全固体电池200的相对位置。

激光振荡器18是全固体电池200具有10%以上的吸收率的波长、例如波长1064nm、脉冲宽度50ps以下、最大输出功率100w的皮秒激光器,能够射出最大重复频率1mhz的激光19。在正极集电体1、负极集电体3、正极层2、负极层4及固体电解质层5的切割中,为了抑制由切割时的热造成的变质及加工形状的恶化,激光振荡器18期望使用脉冲宽度为50ps以下的超短脉冲激光器。另外,激光振荡器18可以通过与驱动载台17交换控制信号,来进行激光的on/off控制。

激光19是从激光振荡器18射出的激光,是直线偏振光的激光。

反射镜20是可以将从激光振荡器18射出的激光19反射90%以上并传送至加工部位的反射镜,可以调整激光19相对于全固体电池200的照射角θ。作为本实施方式的反射镜20,例如可以使用对波长1064nm进行反射的电介质多层膜反射镜。

透镜21将平行的激光19聚光,以使激光19在全固体电池200的加工部位集中的方式聚光,因此作为本实施方式的透镜11,可以使用对波长1064nm透射50%以上的焦距40mm的透镜。

鼓风装置22用于将从喷吹部22a喷出的气体向在加工点f产生的材料蒸气喷吹,并可以移动喷吹部22a。作为用鼓风装置22喷吹的气体,只要是不使全固体电池中所用的材料劣化的气体,就没有特别限制,例如为氩气等非活性气体。另外,所喷吹的气体也可以在不使正极活性物质、负极活性物质及固体电解质劣化的范围中使用氮气、干燥空气、空气。

集尘装置23是用于抽吸在加工点f产生的粉尘的抽吸机。集尘装置23可以被固定,也可以是可动式。

下面使用图5对本实施方式的激光加工装置400的动作进行说明。图5是表示激光切割工序前的全固体电池200的利用激光加工的切割方法的示意图,以下对本实施方式的全固体电池的制造方法的激光切割工序进行说明。图5仅表示出全固体电池200的截面及激光19,省略了激光加工装置400的其他构成要素。另外,在图5的(a)~图5(e)中,箭头的左侧的图是正在向全固体电池200照射激光19时的图。箭头的右侧的图是表示照射激光19后的全固体电池200的状态的图。

最先,使激光19的焦点对准正极集电体1的最上面,沿垂直于纸面的方向(y轴方向)扫描激光19,由此形成y轴方向的直线状的槽。然后,沿x轴方向移动激光19的焦点,通过反复进行沿垂直于纸面的方向(y轴方向)扫描激光19的操作,在使y轴方向的直线状的槽沿x轴方向连结的同时进行除去加工。由此,在正极集电体1形成面状的除去部24a,正极层2变为露出的状态。此时,使集尘装置23(参照图4(a))工作,由此将因除去正极集电体1时的材料的升华而产生的蒸气成分25a除去(图5的(a))。

然后,使激光19的焦点对准露出了的正极层2,沿垂直于纸面的方向(y轴方向)扫描激光19,由此形成y轴方向的直线状的槽。此后,沿x轴方向移动激光19的焦点,通过反复进行沿垂直于纸面的方向(y轴方向)扫描激光19的操作,而在使y轴方向的直线状的槽沿x轴方向连结的同时进行除去加工,在正极层2及固体电解质层5形成在y轴方向上细长的面状的除去部。此外,在沿深度方向移动激光19的焦点位置的同时进行除去加工,使在y轴方向上细长的面状的除去部重叠。由此,形成遍及正极层2的厚度方向全部区域(正极层2的下面)的除去部24b。此时,使鼓风装置22(参照图4(b))工作,使鼓风装置22的喷吹部22a朝向正极层2的侧面10喷吹气体,将因除去正极层2时的材料的升华而产生的正极合剂材料的蒸气成分25b冷却。由此,在正极层2的侧面10,使蒸气成分25b作为微粒析出,形成正极微粒层6(图5的(b))。蒸气成分25b是由短脉冲激光升华除去的正极合剂材料,通过被冷却而变为非常微小的粒子。

在除去固体电解质层5、负极层4及负极集电体3的情况下,也可以利用与除去正极集电体1及正极层2的方法相同的方法除去。

如图5的(c)所示,在形成固体电解质层5的除去部24c时,使鼓风装置22的喷吹部22a朝向正极层2的侧面10喷吹气体。由此,将固体电解质的蒸气成分25c冷却,使之作为微粒析出,在俯视时在正极微粒层6的外侧形成固体电解质微粒层7。如图5的(d)所示,在形成负极层4的除去部24d时,使鼓风装置22的喷吹部22a朝向负极层4的侧面12喷吹气体。由此,将负极合剂材料的蒸气成分25d冷却,使之作为微粒析出,在俯视时在负极层4的外侧形成负极微粒层8。如图5的(e)所示,在形成负极集电体3的除去部24e时,利用集尘装置23除去负极集电体3的蒸气成分25e。由此,负极集电体材料的微粒至少在俯视时不会在正极微粒层6的外侧形成层。即使在正极微粒层6的外侧存在有负极集电体材料的微粒的情况下,也只是负极集电体材料的微粒离散地残存。利用图5的(e)表示的状态是各层的厚度方向的切割结束了的状态。

另外,对于析出于正极层2及负极层4的侧面的正极微粒层6及负极微粒层8,例如在像正极层2的除去部24b那样重叠多个除去部的情况下,在正极微粒层6的下侧一方微粒的析出量更多。即,有正极微粒层6的形成量变多的趋势。对此可以认为是因为,在对正极层2的下侧进行除去加工时,对于蒸气成分的密度而言,加工点附近更高,易于析出,此外,激光19的外周部会达到在正极层2的侧面10上部析出的微粒,使一部分的微粒蒸发。

在上述说明中,在将正极层2、固体电解质层5及负极层4分别除去时,可以以加工下侧的层时激光19不被遮挡的方式除去,确保了激光被照射的空间,从而可以有效地切割各层。即,可以在确保激光19不被遮挡的宽度的同时进行除去,以便在1次就完成所有层的除去加工。

图5中,表示出使用激光19进行除去加工的例子。但是,作为除去加工中所用的激光,也可以还使用不同于激光19的另外的激光。例如,可以使用从波长355nm、脉冲宽度40ns、频率500khz的固体激光器射出、并由焦距100mm的透镜聚光的激光作为另外的激光。此种激光由于脉冲宽度长,因此与激光19相比除去量大,然而具有尺寸精度低、热影响也大的特征。为此,将远离作为电池发挥作用的部分、除去加工的热等难以影响电池特性的区域使用上述的另外的激光除去,其后,利用激光19除去靠近作为电池发挥作用的部分的区域,由此能够实现有效的加工。

另外,也可以层叠多个全固体电池200,使用激光器同时切割被层叠了的多个全固体电池200。另外,在利用激光19进行加工时,可以以使利用激光19除去了的除去部连续的方式,使用利用衍射光学元件等沿xyz轴方向分成多束的激光。通过使用分成多束的激光进行一次加工,能够实现更加有效的加工。

需要说明的是,图5中,从正极集电体1侧照射激光19,然而也可以从负极集电体3侧照射激光19。在从负极集电体3侧照射激光19的情况下,由于在除去固体电解质层5前除去负极层4,因此固体电解质微粒层7形成于负极微粒层8的外侧。

另外,上述的激光切割工序中,作为使蒸发了的材料的蒸气成分析出并堆积的方法,使用了鼓风装置22。但是,也可以通过调整集尘装置23的条件,而使蒸发了的材料的一部分在正极层2及负极层4的侧面析出。

此外,本实施方式中,采用了在正极集电体1、负极集电体3之间夹持有正极层2、负极层4及固体电解质层5的结构。但是,本发明并不限于本结构。也可以采用在集电体上面侧(下面侧)形成正极层2及固体电解质层5、夹持着集电体在与形成正极层2的面相反一侧的下面侧(上面侧)形成负极层4及固体电解质层5的结构等。

通过利用上述的激光切割工序加工层叠结构体,例如可以得到图1所示的全固体电池100。所得的全固体电池100被装上端子,收纳于盒中。作为全固体电池100的盒,例如可以使用铝层压袋、sus、铁、铝、或树脂制的盒等。

(实施方式2)

以下,对实施方式2进行说明。需要说明的是,在以下的说明中,以与上述的实施方式1的不同点为中心进行说明,适当地省略或简化共同点的说明。

[a.全固体电池]

图6是表示实施方式2的全固体电池120的截面的示意图。如图6所示,本实施方式的全固体电池120是依次层叠正极集电体1、包含正极活性物质的正极层2、包含固体电解质的固体电解质层5、包含负极活性物质的负极层4及负极集电体3而成。此外,正极微粒层6可以与正极层2的侧面相接地形成,正极微粒层6的一部分可以覆盖正极集电体1的侧面。正极微粒层6中所含的多个材料的微粒的粒径分别小于正极层2中所含的相同成分的材料的粒子的粒径。

负极微粒层8可以形成于负极层4的侧面,负极微粒层8的一部分可以覆盖负极集电体3的侧面。负极微粒层8中所含的多个材料的微粒的粒径分别小于负极层4中所含的相同成分的材料的粒子的粒径。

固体电解质微粒层7以覆盖正极层2、正极微粒层6、固体电解质层5、负极层4及负极微粒层8的俯视时的外侧的方式形成。固体电解质微粒层7的一部分可以覆盖正极集电体1的侧面及负极集电体3的侧面。固体电解质微粒层7中所含的多个材料的微粒的粒径分别小于固体电解质层5中所含的相同成分的材料的粒子的粒径。

[b.固体电解质层]

由于与实施方式1相同,因此省略说明。

[c.正极层]

由于与实施方式1相同,因此省略说明。

[d.负极层]

由于与实施方式1相同,因此省略说明。

[e.全固体电池的制造装置及制造方法]

下面,对实施方式2的全固体电池的制造方法进行说明。实施方式2的全固体电池的制造方法除了激光切割工序中的加工方法以外,与实施方式1相同,因此以激光切割工序为中心进行说明。

图7是表示实施方式2的全固体电池的制造方法中所用的激光加工装置410的示意图。图7中,表示出在激光加工装置410固定有激光切割工序前的全固体电池200的状态。图7的(a)是激光加工装置410及全固体电池200的俯视图。图7的(b)是激光加工装置410及全固体电池200的剖视图。

激光加工装置410具备固定工作台16、驱动载台17、射出激光19的激光振荡器18、反射镜20、透镜21、鼓风装置22、集尘装置23、半透反射镜29、折叠反射镜30及加工部32。需要说明的是,图7的(a)中,省略了固定工作台16、驱动载台17、集尘装置23、加工部32及全固体电池200以外的部分。

半透反射镜29将激光以1∶1的功率分配分割为向正极层2侧照射的激光19、和向负极层4侧照射的激光31。

折叠反射镜30是具有90%以上的反射率、能够决定激光31的传播路径的反射镜。激光19由折叠反射镜30及反射镜20反射,向全固体电池200的负极层4侧的加工部位传送。

加工部32是根据全固体电池的加工预定形状设于固定工作台16及驱动载台17的孔,以不遮挡激光31的形状形成。利用加工部32,激光31可以通过固定工作台16及驱动载台17,另外,从鼓风装置22喷出的气体可以基本上没有损失地到达加工点f。

激光加工装置410中,由于将激光19及激光31向全固体电池200照射,因此在激光加工装置410中,分别具备2个反射镜20、2个透镜21及2个鼓风装置22。

下面,使用图8对实施方式2的激光加工装置410的动作进行说明。图8仅表示出全固体电池200的截面、激光19及激光31,省略了激光加工装置410的其他构成要素。另外,在图8的(a)~图8(c)中,箭头的左侧的图是将激光19及激光31向全固体电池200照射时的图。箭头的右侧的图是表示被照射激光19及激光31后的全固体电池200的状态的图。

首先,如图8的(a)所示,使激光19的焦点对准正极集电体1的最上面,沿垂直于纸面的方向(y轴方向)扫描激光19,由此形成y轴方向的直线状的槽。此后,使激光19的焦点沿x轴方向移动,反复进行沿垂直于纸面的方向(y轴方向)扫描激光19的操作,由此在使y轴方向的直线状的槽沿x轴方向连结的同时进行除去加工。其结果是,在正极集电体1形成在y轴方向上细长的面状的除去部24a,正极层2成为露出的状态。此时,通过使集尘装置23工作,将因除去正极集电体1时的材料的升华而产生的蒸气成分25a除去。

对于负极集电体3的除去,是与正极集电体1相同的动作,从与正极集电体1相反的一侧照射激光31,使激光31的焦点对准负极集电体3的最上面,在负极集电体3形成在y轴方向上细长的面状的除去部24e。在形成除去部24e时利用集尘装置23除去负极集电体的蒸气成分25e。

然后,如图8的(b)所示,使激光19的焦点对准露出了的正极层2,沿垂直于纸面的方向(y轴方向)扫描激光19,由此形成y轴方向的直线状的槽。此后,使激光19的焦点沿x轴方向移动,反复进行沿垂直于纸面的方向(y轴方向)扫描激光19的操作,由此在使y轴方向的直线状的槽沿x轴方向连结的同时进行除去加工。其结果是,在正极层2及固体电解质层5形成在y轴方向上细长的面状的除去部。此外,在沿深度方向移动激光19的焦点位置的同时进行上述除去加工,使在y轴方向上细长的面状的除去部重叠,由此形成遍及正极层2的厚度方向全部区域(正极层2的下面)的除去部24b。此时,使鼓风装置22工作,使鼓风装置22的喷吹部22a朝向正极层2端部喷吹气体,将因除去正极层2时的材料的升华而产生的正极合剂材料的蒸气成分25b冷却。由此,在正极层2的侧面10使蒸气成分25b作为微粒析出,形成正极微粒层6。蒸气成分25b是由短脉冲激光升华除去的正极合剂材料,通过冷却而变为非常微小的粒子。

对于负极层4,也是与正极层2相同的动作,从与正极层2相反的一侧照射激光31,使激光31的焦点对准露出了的负极层4。此后,使在y轴方向上细长的面状的除去部重叠,由此形成遍及负极层4的厚度方向全部区域(负极层4的上面)的除去部24d。在形成除去部24d时,使鼓风装置22的喷吹部22a朝向负极层4的侧面12喷吹气体,通过喷吹气体而将负极合剂材料的蒸气成分25d冷却。由此,在负极层4的侧面12使蒸气成分25d作为微粒析出,在负极层4的侧面12的外侧形成负极微粒层8。

如图8的(c)所示,对于固体电解质层5,以从正极层2侧、负极层4侧双方直至固体电解质层5的厚度方向的中央为目标利用与上述相同的方法进行除去,形成除去部24c。在形成除去部24c时,使鼓风装置22的喷吹部22a朝向正极层2的侧面10及负极层4的侧面12喷吹气体。此后,使固体电解质层材料的蒸气成分25c在正极微粒层6及负极微粒层8的外侧析出,由此形成固体电解质微粒层7。

如图8的(a)所示,可以同时地除去正极集电体1和负极集电体3,其后,如图8的(b)所示,可以同时地除去正极层2和负极层4,其后,如图8的(c)所示,可以从上侧和下侧同时地除去固体电解质层5。或者,虽然未图示,也可以在除去正极层2侧后,除去负极层4侧。或者也可以在除去负极层4侧后,除去正极层2侧。

本实施方式中,虽然未图示,也可以组合不同于激光19及激光31的另外的激光,也可以使用利用衍射光学元件等分成多束的激光进行一次除去加工。另外,作为使蒸发了的材料的蒸气成分析出并堆积的方法,使用了鼓风装置22,然而也可以通过调整集尘装置23的条件而使蒸发了的材料的一部分在正极层2及负极层4的侧面析出。

(其他实施方式)

以上,对于本发明的全固体电池,基于多个实施方式进行了说明,然而本发明并不限定于这些实施方式。只要不脱离本发明的主旨,则将本领域人员想出的各种变形施加于实施方式而得的方式、将实施方式的一部分的构成要素组合而构建的另外的方式也包含于本发明的范围中。

例如,本实施方式1以及实施方式2中使用了波长1064nm、脉冲宽度50ps以下的激光振荡器,然而并不限定于此,激光振荡器也可以根据材料、加工形状而变更。另外,实施方式1以及实施方式2中,使用了焦距40mm的透镜,然而透镜也可以根据加工精度、焦点深度而变更,另外,与振镜扫描系统组合而使用fθ透镜也可以获得相同的效果。

另外,实施方式1及实施方式2中,在正极层及负极层的1个侧面形成正极微粒层及负极微粒层,然而也可以在2个以上的侧面形成正极微粒层及负极微粒层。

另外,实施方式1及实施方式2中,将激光切割工序前的全固体电池固定于激光加工装置,利用激光进行了加工。但是,在激光切割工序中进行加工的方法并不限定于此。例如,也可以利用卷对卷(rolltoroll)方式进行加工。在利用卷对卷方式的加工中,可以一边转动卷筒一边连续地利用激光进行加工,也可以以一定的间隔停止卷筒,利用激光进行加工。

如上所示,根据本发明,可以提供体积能量密度高的全固体电池及其制造方法。

产业上的可利用性

本发明的全固体电池有望应用于便携电子设备等的电源、车载用电池等各种各样的电池中。

当前第1页1 2 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1