固体电池的制作方法

文档序号:31053436发布日期:2022-08-06 09:19阅读:107来源:国知局
固体电池的制作方法

1.本发明涉及一种固体电池。


背景技术:

2.近年来,作为移动电话、便携式个人计算机等便携式电子设备的电源,电池的需求在不断增加。在用于这样的用途中的电池中,一直以来使用有机溶剂等电解质(电解液)作为用于使离子移动的介质。然而,上述结构的电池中存在电解液泄漏的危险。此外,电解液中使用的有机溶剂等是可燃性物质。因此,要求提高电池的安全性。
3.在此,为了提高电池的安全性,对作为电解质使用固体电解质代替电解液的固体电池的研究正在推进中。
4.作为固体电池已知有一种固体电池500,例如如图8所示,固体电池500包含:固体电池主体部510,是正极层501和负极层502隔着固体电解质层503交替层叠而成;以及端面电极511(和512),分别配置在该固体电池主体部510所具有的两个相对的侧面(例如,专利文献1)。在这样的固体电池500中,具体而言,固体电池主体部510及端面电极511、512的表面由防水层521及弹性层522覆盖,并且通过与端面电极511、512电连接的直线状的取出用布线531、532将电力取出到外部。
5.现有技术文献
6.专利文献
7.专利文献1:日本特开2015-220099号公报


技术实现要素:

8.然而,本发明的发明人发现当将以往的固体电池安装到电路和元件等基板上时,会出现安装性差的新问题。
9.详细而言可知,如图8所示,在以往的固体电池中使用直线状的取出用布线531、532,在安装时,由于应力集中在取出用布线531、532与端面电极511、512的连接部,容易引起取出用布线与端面电极的连接不良。
10.此外,如图8所示,在以往的固体电池中沿大致水平方向(图中大致左右方向)导出取出用布线531、532。因此,在安装时,需要暂时将沿大致水平方向h导出的取出用布线531、532朝向配置于固体电池底面(图中,下方)的基板(未图示)的方向(即大致下方方向)d进行连接。由此可知,取出用布线的形成方向(即大致水平方向)h与固体电池在基板上的安装方向(即大致下方方向)d不同,因此容易引起固体电池与基板的连接不良。
11.进而,本发明的发明人还发现,从阻气性的观点出发,即使在固体电池设置有防水层的情况下,也会出现以往的固体电池的阻气性差的新问题。
12.详细而言可知,如图8所示,取出用布线531、532在较近于正极层和负极层的位置处穿透防水层,因此不能充分地防止水蒸气等气体的浸入。
13.本发明是鉴于上述问题而完成的,其目的在于提供一种安装性更优异的固体电
池。
14.本发明的另一目的在于提供一种安装性及阻气性更优异的固体电池。
15.本技术的发明人尝试通过以新方向应对来解决上述问题,而不是将其作为现有技术的延伸来处理。其结果是,完成了实现上述目的固态电池的发明。
16.本发明涉及一种固体电池,包含:
17.固体电池主体部,隔着固体电解质层交替层叠正极层和负极层而成;
18.端面电极,与所述正极层和所述负极层分别电连接,且分别配置在所述固体电池主体部所具有的有两个侧面;以及
19.下表面电极,与该端面电极电连接,且配置在所述固体电池主体部的下表面侧。
20.本发明的固体电池既能够更充分地防止下表面电极与端面电极的连接不良,也能够更充分地防止固体电池与基板的连接不良,因此安装性更优异。
附图说明
21.图1a是示意性地示出本发明的第一实施方式涉及的固体电池结构的剖视图。
22.图1b是示意性地示出在图1a的固体电池具有覆盖层的情况下固体电池结构的剖视图。
23.图1c是图1b的固体电池的仰视图。
24.图1d是图1b的固体电池的正视图。
25.图1e是下表面电极的侧面的局部放大剖视图,其示出在图1b的固体电池中,在剖视观察下,构成覆盖层的所有层在下表面电极的侧面具有露出端面的状态。
26.图1f示意性地示出用于说明图1b的固体电池的制造方法的固体电池前体结构的剖视图。
27.图2a是包含提供下表面电极的多个引线框的引线框片材的示意图(俯视图)。
28.图2b是将引线框用作下表面电极的本发明的第二实施方式涉及的固体电池的仰视图。
29.图2c是图2b的固体电池的正视图。
30.图3a是示意性地示出本发明的第三实施方式涉及的固体电池结构的剖视图。
31.图3b是示意性地示出在图3a的固体电池具有覆盖层的情况下固体电池结构的剖视图。
32.图3c是图3b的固体电池的仰视图。
33.图3d是图3b的固体电池的正视图。
34.图4a是示意性地示出本发明的第四实施方式涉及的固体电池结构的剖视图。
35.图4b是图4a的固体电池的仰视图。
36.图4c是图4a的固体电池的正视图。
37.图5a是示意性地示出本发明的第五实施方式涉及的固体电池结构的剖视图。
38.图5b是图5a的固体电池的仰视图。
39.图5c是图5a的固体电池的正视图。
40.图6是示意性地示出本发明的第六实施方式涉及的固体电池结构

剖视图。
41.图7a是下表面电极的侧面的局部放大剖视图,其示出本发明的第七实施方案涉及
的固体电池在剖视观察下,构成覆盖层的各层(特别是缓冲层)的厚度朝向下表面电极的侧面的下端部逐渐减少的状态。
42.图7b是下表面电极的侧面的局部放大剖视图,其示出在本发明的第七实施方案的优选方式涉及的固体电池具有夹着缓冲层的两个阻隔层在下表面电极62(61)的下端部相互接合的结构的状态。
43.图8是示意性地示出现有技术中的固体电池结构的剖视图。
具体实施方式
44.以下,将详细说明本发明的固体电池。虽根据需要参考附图进行了说明,但图示的内容只不过是为了理解本发明而示意性地且例示性地示出,外观、尺寸比等可以与实物不同。
45.本发明中所说的“固体电池”广义上是指其构成要素由固体构成的电池,狭义上是指其构成要素(尤其优选所有构成要素)由固体构成的全固体电池。在一个优选方案中,本发明中的固体电池是一种层叠型固体电池,其构成为形成电池构成单元的各层彼此层叠,优选,这样的各层由烧结件制成。需要说明的是,“固体电池”不仅包含能够反复充放电的所谓的“二次电池”,还包含只能放电的“一次电池”。根据本发明的一个优选方案,“固体电池”是二次电池。“二次电池”不过度局限于其名称,还可以包含电化学器件,例如蓄电器件等。
46.本说明书中所说的“剖视观察”是指从与基于构成固体电池的电极层等的层叠方向的厚度方向大致垂直的方向观察时的截面状态(剖视图)。“仰视观察”是指沿着基于构成固体电池的电极层等的层叠方向的厚度方向从下侧观察对象物时的外观状态(仰视图)。“正视图”是指从与基于构成固体电池的电极层等的层叠方向厚度方向大致垂直的方向观察时的外观状态。“俯视图”是指沿着基于构成固体电池的电极层等的层叠方向厚度方向从上侧观察对象物时的外观状态。本说明书中直接或者间接使用的“上下方向”和“左右方向”分别相当于图中的上下方向和左右方向。特别是“上下方向”可以是当假设固体电池安装在基板的水平面上时的“上下方向”。除非另有说明,否则相同的符号或记号表示相同的部件/部位或相同的含义。在一个优选方案中,能够理解为,垂直方向朝下(即重力作用的方向)相当于“下方向”/“下表面侧”/“底面侧”,其相反方向相当于“上方向”/“上表面侧”/“顶面侧”。
47.基于以下实施方案对本发明的固体电池进行说明。
48.<第一实施方案>
49.本实施方案的固体电池包含固体电池主体部、端面电极以及下表面电极。
50.(固体电池主体部)
51.固体电池主体部具有芯片形状,且包含正极层和负极层作为内部电极。固体电池主体部通常还包含固体电解质层。具体如图1a所示,固体电池100包含固体电池主体部10,其是负极层1和正极层2隔着固体电解质层3交替层叠而成。芯片形状是指所谓的包含长方体或立方体的六面体形状。图1a是示意性地示出本发明的第一实施方式涉及的固体电池结构的剖视图。
52.固体电池主体部中,通过烧成而形成构成固体电池主体部的各层,而负极层1、正极层2及固体电解质层3等形成烧结层。优选地,负极层1、正极层2及固体电解质层3分别相
互一体烧成,因此固体电池主体部10形成一体烧结件。
53.正极层2包含至少包含正极活性物质的正极活性物质层22。正极活性物质层还可以包含固体电解质而成。在一个优选方案中,正极活性物质层由烧结件构成,所述烧结件至少包含正极活性物质粒子和固体电解质粒子。
54.负极层1包含至少包含负极活性物质的负极活性物质层12。负极活性物质层还可以包含固体电解质而成。在一个优选方案中,负极活性物质层由烧结件构成,所述烧结件至少包含负极活性物质粒子和固体电解质粒子的。
55.正极活性物质及负极活性物质是在固体电池中参与电子交接的物质。离子通过固体电解质层在正极活性物质层和负极活性物质层之间移动(传导),以进行电子交接,从而进行充放电。正极层和负极层尤其可以是能够嵌入脱嵌锂离子或钠离子的层。也就是说,固体电池可以是锂离子或钠离子通过固体电解质层在正极活性物质层和负极活性物质层之间移动而能够进行电池的充放电的全固体型二次电池。
56.作为正极活性物质层22中包含的正极活性物质没有特别限制,可以举出例如选自由具有nasicon型结构的含锂磷酸化合物、具有橄榄石型结构的含锂磷酸化合物、含锂层状氧化物、以及具有尖晶石型结构的含锂氧化物等构成的组中的至少一种。作为具有nasicon型结构的含锂磷酸化合物的一例,可以举出li
3v2
(po4)3等。作为具有橄榄石型结构的含锂磷酸化合物的一例,可以举出li3fe2(po4)3、limnpo4等。作为具有含锂层状氧化物的一例,可以举出licoo2、lico
1/3
ni
1/3
mn
1/3
o2等。作为具有尖晶石型结构的含锂氧化物的一例,可以举出limn2o4、lini
0.5
mn
1.5
o4等。
57.此外,作为能够嵌入脱嵌钠离子的正极活性物质,可以举出选自由具有nasicon型结构的含钠磷酸化合物、具有橄榄石型结构的含钠磷酸化合物、含钠层状氧化物以及具有尖晶石型结构的含钠氧化物等构成的组中的至少一种。
58.作为负极活性物质层12中包含的负极活性物质没有特别限制,可以举出例如选自由氧化物、石墨-锂化合物、锂合金、具有nasicon型结构的含锂磷酸化合物、具有橄榄石型结构的含锂磷酸化合物、以及具有尖晶石型结构的含锂氧化物等构成的组中的至少一种,所述氧化物包含选自由ti、si、sn、cr、fe、nb及mo构成的组中的至少一种元素。作为锂合金的一例,可以举出li-al等。作为具有nasicon型结构的含锂磷酸化合物的一例,可以举出li
3v2
(po4)3等。作为具有橄榄石型结构的含锂磷酸化合物的一例,可以举出li3fe2(po4)3等。作为具有尖晶石型结构的含锂氧化物的一例,可以举出li4ti5o
12
等。
59.此外,作为能够嵌入脱嵌钠离子的负极活性物质,可以举出选自由具有nasicon型结构的含钠磷酸化合物、具有橄榄石型结构的含钠磷酸化合物以及具有尖晶石型结构的含钠氧化物等构成的组中的至少一种。
60.作为可以包含在正极活性物质层22及负极活性物质层12中的固体电解质,例如可以选自与固体电解质层中包含的固体电解质相同的材料。
61.正极活性物质层和/或负极活性物质层可以包含导电助剂。作为可以包含在正极活性物质层及负极活性物质层中的导电助剂,可以举出由银、钯、金、铂、铝、铜及镍等金属材料以及碳等构成的至少一种。虽然没有特别限制,但是铜难以与正极活性物质、负极活性物质及固体电解质材料等反应,从而对降低固体电池的内部电阻起到作用,因此优选。
62.正极活性物质层和/或负极活性物质层可以包含烧结助剂。作为烧结助剂,可以举
出选自由锂氧化物、钠氧化物、钾氧化物、氧化硼、氧化硼、氧化硅、氧化铋及氧化磷构成的组中的至少一种。
63.如图1a所示,正极层2及负极层1可以分别具备正极集电层21及负极集电层11。正极集电层及负极集电层可以分别具有箔的形态,但是从通过一体烧成来降低固体电池的制造成本及降低固体电池的内部电阻等观点出发,可以具有烧结件的形态。需要说明的是,在正极集电层及负极集电层具有烧结件的形态的情况下,可以由包含导电助剂及烧结助剂的烧结件构成。正极集电层及负极集电层中包含的导电助剂,例如可以选自与正极活性物质层及负极活性物质层中可包含的导电助剂相同的材料。正极集电层及负极集电层中包含的烧结助剂,例如选自与可以包含在正极活性物质层及负极活性物质层中的烧结助剂相同的材料。需要说明的是,在固体电池中,正极集电层及负极集电层并不是必须的,也可以考虑没有设置这样的正极集电层及负极集电层的固体电池。也就是说,本发明中的固体电池可以是“无集电层”的固体电池。
64.固体电解质层3是由能够传导锂离子或钠离子的材质制成的层。尤其由在固体电池中形成电池构成单元的固体电解质层3形成在正极层与负极层之间能够传导锂离子或钠离子的层。作为具体的固体电解质没有特别限制,可以举出例如具有nasicon结构的含锂磷酸化合物、具有钙钛矿结构的氧化物、具有石榴石型或类似石榴石型结构的氧化物等。作为具有nasicon结构的含锂磷酸化合物,可以举出li
xmy
(po4)3(1≤x≤2,1≤y≤2,m为选自由ti、ge、al、ga及zr构成的组中的至少一种)。作为具有nasicon结构的含锂磷酸化合物的一例,可以举出例如li
1.2
al
0.2
ti
1.8
(po4)3等。作为具有钙钛矿结构的氧化物的一例,可以举出la
0.55
li
0.35
tio3等。作为具有石榴石型或类似石榴石型结构的氧化物的一例,可以举出li7la3zr2o
12
等。
65.此外,作为能够传导钠离子的固体电解质,可以举出例如具有nasicon结构的含钠磷酸化合物、具有钙钛矿结构的氧化物、具有石榴石型或类似石榴石型结构的氧化物等。作为具有nasicon结构的含钠磷酸化合物,可以举出na
xmy
(po4)3(1≤x≤2,1≤y≤2,m为选自由ti、ge、al、ga及zr构成的组中的至少一种)。
66.固体电解质层3可以包含烧结助剂。固体电解质层中包含的烧结助剂,例如可以选自与可以包含在正极层和/或负极层中的烧结助剂相同的材料。
67.固体电池主体部10还可以包含绝缘层(或绝缘部)4。绝缘层4是指不具有电子传导性的层。绝缘层由绝缘性无机材料构成。作为绝缘性无机材料没有特别限制,但是可以举出例如二氧化硅、氧化铝。绝缘性无机材料可以选自与可以包含在固体电解质层3中的固体电解质相同的材料。绝缘层可以包含烧结助剂,烧结助剂例如可以选自与可以包含在正极层和/或负极层中的烧结助剂相同的材料。
68.负极层1、正极层2及固体电解质层3的厚度没有特别限制,例如可以分别独立地为0.1μm以上且1mm以下。
69.固体电池主体部10的整体尺寸没有特别限制。例如,固体电池主体部10的厚度尺寸可以为100μm以上且50mm以下。固体电池主体部10的宽度尺寸及深度尺寸可以分别独立地为100μm以上且500mm以下。
70.理想的是,固体电池主体部10的边缘部(特别是至少上表面10y上的边缘部a,优选所有边缘部)具有曲面形状。曲面形状是指圆形形状,包含所谓的圆倒角形状(即倒角成圆
角的形状)。通过使固体电池主体部10的边缘部具有曲面形状,在用后述的覆盖层覆盖固体电池时,能够更显著地确保覆盖层的连续性,其结果是,能够更可靠地进行利用覆盖层的覆盖。曲面形状的半径没有特别限制,例如可以是10μm以上(特别是10μm以上且1mm以下)。
71.(端面电极)
72.固体电池100在固体电池主体部10所具有的两个侧面包含端面电极51(或52),优选在两个相对的侧面分别包含端面电极51(或52)。端面电极51(或52)与负极层1(或正极层2)电连接。端面电极优选包含导电率大的材料。作为端面电极的具体材质没有特别限制,但从导电性的观点出发,可以举出例如选自由出、金、银、铜、铂、锡、钯、铝、钛、镍、无氧铜、cu-sn合金、cu-zr合金、cu-fe合金、cu-cr-sn-zn合金、42合金(ni-fe合金)、kovar合金)构成的组中的至少一种导电性金属(即金属或合金)。通过使用金属材料作为端面电极材料,能够抑制水分从端面电极进入。
73.端面电极51、52各自不仅覆盖固体电池主体部10所具有的各两个侧面,如图1a所示,还可以覆盖除该两个相对的侧面以外的四个表面中的一个以上表面(优选下表面10x)的端部。从进一步提高安装性、并提高固体电池主体部与下表面电极的接合强度的观点出发优选,如图1a所示,端面电极51、52各自不仅覆盖固体电池主体部10所具有的各两个侧面,还覆盖固体电池主体部10的下表面10x的端部。各端面电极51、52中,将覆盖下表面端部的部分称为“下表面覆盖部”51a、52a。
74.端面电极51、52的厚度没有特别限制,例如可以为0.01μm以上且1mm以下、尤其可以为1μm以上且100μm以下。
75.(下表面电极)
76.固体电池100还包含配置在固体电池主体部10的下表面10x侧的下表面电极61、62。下表面电极61、62分别与端面电极51、52电连接,所述端面电极51、52与负极层1及正极层2电连接。
77.下表面电极61、62配置于固体电池主体部10的下表面10x侧是指配置在该下表面10x的下方。只要能确保与端面电极51、52的电连接,则下表面电极61、62分别可以配置成与该下表面10x直接接触,或如图1a所示,也可以配置成经由端面电极51、52的下表面覆盖部51a、52a与下表面10x间接接触。下表面电极61、62通常配置在固体电池主体部10的下表面10x的正下方。下表面电极61、62配置在固体电池主体部10的下表面10x的正下方是指,从上方观察固体电池时,下表面电极61、62(特别是后述的下表面部61a、62a)配置在被固体电池主体部10遮挡而看不见的位置。
78.下表面电极61、62与固体电池主体部10或端面电极51、52面接触。面接触是指接触的两个部件相互以其表面彼此接触。这时,在该两个部件各自中,面接触的区域由该部件的主表面的至少一部分提供。主表面是指该部件中最宽的表面,无论是平面还是曲面。具体而言,如图1a所示,下表面电极61、62可以与端面电极51、52的一部分(下表面覆盖部51a、52a)面接触,或者可以不隔着下表面覆盖部51a、52a而与固体电池主体部10的下表面10x面直接接触。在下表面电极61、62不隔着下表面覆盖部51a、52a而与固体电池主体部10的下表面10x面直接接触的情况下,可以由下表面电极61、62的端部确保下表面电极61、62与端面电极51、52的电连接。
79.下表面电极61、62可以具有任何形状,只要能够与固体电池主体部10的下表面10x
(或端面电极51、52的下表面覆盖部51a、52a)面接触即可。作为下表面电极可以具有的形状的具体例子,可以举出例如板形状等。本说明书中,“板形状”以包含1nm以上且小于1μm左右厚度的薄膜形状、1μm以上且500μm以下左右厚度的膜形状、及大于500μm且1mm以下左右厚度的片材形状的概念而使用。在图1a中,下表面电极61、62各自只具有配置在固体电池主体部10的下表面10x侧且具有板形状的各下表面部61a、62a。
80.在本实施方案中,固体电池100与端面电极51、52电连接,且包含配置在固体电池主体部10的下表面10x侧的下表面电极61、62,通过该下表面电极进行向基板安装及电力取出。
81.下表面电极61、62具有板形状,与固体电池主体部10的下表面10x(或端面电极51、52的下表面覆盖部51a、52a)面接触,因此在向基板安装时,能够避免应力集中到下表面电极61、62与端面电极51、52的连接部。其结果是,能够更充分地防止下表面电极与端面电极的连接不良,提高安装性。
82.另外,下表面电极61、62的形成方向(即层叠方向)k与固体电池在基板上的安装方向(即大致下方方向)d具有方向大致相同的关系。因此,能够更充分地防止下表面电极与端面电极的连接不良,进一步提高安装性。
83.下表面电极优选由包含导电率大的材料而成。作为下表面电极的具体材质没有特别限制,从导电性的观点出发,作为端面电极的具体材质能够举出与例示的导电性金属相同的材料。通过使用金属材料作为下表面电极材料,能够抑制水分从下表面电极进入。
84.(覆盖层)
85.从阻气性的观点出发,本实施方案的固体电池优选具有覆盖层。如图1a、图1b、图1c及图1d所示,覆盖层形成在固体电池100中的除下表面电极61、62的底面61x、62x以外的所有表面。固体电池100中的除下表面电极61、62的底面61x、62x以外的所有表面包含固体电池主体部10的露出表面、端面电极51、52的表面及下表面电极61、62的侧面61y、62y。图1b是示意性地示出在图1a的固体电池具有覆盖层的情况下的固体电池结构的剖视图。图1c是图1b的固体电池的仰视图。图1d是图1b的固体电池的正视图。
86.覆盖层包含至少一个阻隔层7。优选,覆盖层还包含选自由缓冲层8及耐冲击层9构成的组中的一个以上的层。更优选,覆盖层还包含一个以上的缓冲层8及一个耐冲击层9。
87.在本实施方案中,固体电池100与端面电极51、52电连接,且通过配置在固体电池主体部10的下表面10x侧的下表面电极61、62进行向基板安装及电力取出。因此,在固体电池具有包含阻隔层的覆盖层的情况下,阻隔层能够覆盖固体电池的表面,而不会在离正极层和负极层的比较近的位置处被穿透。其结果是,能够更充分地抑制水蒸气等气体的浸入。
88.在覆盖层包含耐冲击层9的情况下,从来自外部的抗冲击性及作为器件的变形降低的观点出发优选,如图1b所示,将耐冲击层9配置为最外层。通过交替覆盖缓冲层与阻隔层,还具有得到进一步的柔软性的效果和防止针孔的效果,能够提高水蒸气/离子的阻隔性。换而言之,通过将缓冲层与阻隔层相邻配置,可以发挥得到进一步的柔软性的效果和防止针孔的效果。在交替覆盖缓冲层与阻隔层时,直至最外层的耐冲击层为止,可以以缓冲层或阻隔层的任一层来结束。将缓冲层与阻隔层相邻配置是指,将缓冲层配置成直接与阻隔层接触。最外层是指,构成覆盖层的层之中配置在离固体电池主体部最远位置处的层。
89.覆盖层优选还包含界面层(未图示)作为最内层。即优选构成覆盖层的层之中最内
层为界面层。通过覆盖层包含界面层作为最内层,提高覆盖有界面层的表面的焊料润湿性,提高与覆盖在界面层上的阻隔层或者缓冲层的密合性,能够抑制水分从覆盖层与固体电池之间的界面进入。最内层是指,构成覆盖层的层之中配置在离固体电池主体部最近位置处的层。
90.在图1b、图1c及图1d中,覆盖层包含但不限于作为最内层的界面层(未图示)、作为最外层的耐冲击层9、以及交替配置在最内层与最外层之间的三个缓冲层8和两个阻隔层7。
91.例如,在图1b、图1c及图1d中,可以不形成在两个阻隔层7之中离耐冲击层9最近的阻隔层7与耐冲击层9之间的一个缓冲层8。
92.又例如,在图1b、图1c及图1d中,还可以在三个缓冲层8中离耐冲击层9最近的缓冲层8与耐冲击层9之间形成有一个阻隔层7。
93.阻隔层7是用于防止水蒸气等气体透过的层。具体而言,阻隔层7通常具有1.0
×
10-2
g/(m2·
day)以下的水蒸气透过率,优选具有1
×
10-4
g/(m2·
day)以上且8
×
10-3
g/(m2·
day)以下的水蒸气透过率,更优选具有1
×
10-4
g/(m2·
day)以上且8
×
10-4
g/(m2·
day)以下的水蒸气透过率。阻隔层7的水蒸气透过率例如为4
×
10-4
g/(m2·
day)。当覆盖层包含两个或更多个阻隔层7时,两个或更多个阻隔层7的水蒸气透过率可以各自独立地在在上述范围内。本说明书中,水蒸气透过率是指利用advance理工(株)社制造的型号gtms-1的气体透过率测定装置,在40℃、90%rh、压差1atm的测定条件下得到的透过率。
94.阻隔层7通常具有非导电性。具体而言,阻隔层7通常具有1.0
×
106ω/s q.以上的表面电阻率,优选具有1.0
×
108ω/sq.以上的表面电阻率。当覆盖层包含两个或更多个阻隔层7时,两个或更多个阻隔层7的表面电阻率可以各自独立地在上述范围内。在本说明书中,作为表面电阻率使用利用三菱化学株式会社制造(mitsubishi chemical analytech co.,ltd.)的mcp-ht450在25℃下测量0.1mm厚度的样品而得到的值。
95.考虑到对外部的半导体部品的影响,阻隔层7优选为防止li离子等碱金属离子透过的层。作为构成这样的阻隔层7的材料,可以举出例如氮化膜或氮氧化膜。氮化膜及氮氧化膜优选基于硅或铝的膜,氮化膜及氮氧化膜分别更优选氮化硅(sin
t
)及氮氧化硅(sin
tou
)。但是,t和u是大于0的数值。从防止基于外力导致的变形的剥离和破裂的观点出发,优选氮氧化硅膜。作为阻隔层7,更优选将氧的比率抑制地较低(将u的值设定得较低)且光的折射率在1.7以上(特别是1.7以上且2.0以下)的氮氧化硅膜。作为构成阻隔层7的其他材料需要用低熔点玻璃等陶瓷材料或作为粘性材料的粘土膜进行覆盖。低熔点玻璃是铋、铅、硼、钒系玻璃,表示玻璃转变温度为500℃以下的材料。粘土膜是粘土状层状化合物,分别具有1.0
×
10-2
g/(m2·
day)以下的水蒸气透过率,优选具有1
×
10-4
g/(m2·
day)以上且8
×
10-3
g/(m2·
day)以下的水蒸气透过率,更优选具有1
×
10-4
g/(m2·
day)以上且8
×
10-4
g/(m2·
day)以下的水蒸气透过率。
96.阻隔层7的厚度通常例如可以是10nm以上且100μm以下,特别可以是100nm以上10μm。
97.缓冲层8是用于使覆盖层跟随固体电池在充电/放电时的膨胀收缩的层,是用于防止阻隔层7被破坏的层。通过将缓冲层8配置成与阻隔层7直接接触,能够防止阻隔层7被破坏的同时,使覆盖层跟随充电/放电时的膨胀收缩,其结果是能够在更充分的长时间内获得优异的阻气性。
98.缓冲层8通常具有非导电性。具体而言,缓冲层8通常可以具有与阻隔层7相同范围内的表面电阻率。当覆盖层包含两个或更多个缓冲层8时,两个或更多个缓冲层8的表面电阻率可以分别独立地在上述范围内。
99.作为缓冲层8的构成材料,只要缓冲层自身是可追随固体电池在充电/放电时的膨胀收缩的材料,则没有特别限制。作为缓冲层的构成材料,可以举出例如聚酰亚胺树脂、聚酰亚胺有机硅树脂、有机硅树脂、聚酰胺树脂、环氧树脂和橡胶等。
100.缓冲层8的厚度通常例如可以是1μm以上且1mm以下,尤其可以是10μm以上且100μm以下。
101.耐冲击层9是用于防止损坏的层,所述损坏是由固体电池的回流引起的安装时的热冲击以及固体电池的使用过程中的物理冲击导致。通过将耐冲击层9配置为最外层,能够防止阻隔层7被破坏的同时,使覆盖层跟随充电/放电时的膨胀收缩,其结果是,能够在更充分的长时间内获得优异的阻气性。
102.耐冲击层9通常具有非导电性。具体而言,耐冲击层9通常具有与阻隔层7相同范围内的表面电阻率。
103.作为耐冲击层9的构成材料没有特别限制,可以举出例如由树脂和填料构成的填充树脂。作为树脂,可以举出例如与作为缓冲层的构成材料例示的树脂相同的树脂。作为填料,可以举出例如二氧化硅、氧化铝、sic(碳化硅)、bn(氮化硼)等。优选的耐冲击层9的构成材料是环氧树脂中混合有二氧化硅的材料。
104.耐冲击层9的厚度是相对于固体电池在充电时的膨胀位移膨胀可以抑制在10%以下的厚度。耐冲击层9的厚度通常例如可以是1μm以上且1mm以下,尤其可以是10μm以上且100μm以下。
105.界面层(未图示)为在覆盖层与固体电池之间的界面配置的层,提高覆盖有界面层的表面(例如固体电池表面)的润湿性,是提高与覆盖在界面层上的阻隔层或者缓冲层的密合性的层。通过将界面层配置为最内层,能够进一步且充分抑制水分从覆盖层与固体电池之间的界面进入。
106.界面层通常具有非导电性。具体而言,界面层通常可以具有与阻隔层7相同范围内的表面电阻率。
107.作为界面层的构成材料没有特别限制,可以举出例如硅烷偶联材料、二氧化硅膜、氧化铝膜、氮氧化膜、聚硅氮烷膜等。
108.界面层的厚度没有特别限制,例如可以是0.01μm以上且100μm以下,尤其可以是0.1μm以上且10μm以下。
109.构成覆盖层的阻隔层7、缓冲层8、耐冲击层9及界面层(未图示)中的任一个层均形成在固体电池的除下表面电极61、62的底面61x、62x以外的所有表面。即,最内层覆盖除下表面电极61、62的底面61x、62x以外的所有表面。除构成覆盖层的最内层以外的层覆盖与除下表面电极61、62的底面61x、62x以外的所有表面对应的正下方的层的表面。
110.在剖视观察或仰视观察下,如图1b、图1c及图1e所示,构成覆盖层的阻隔层7、缓冲层8、耐冲击层9及界面层(未图示)等各层可以在下表面电极61、62的侧面61y、62y(参考图1a)(特别是其底面附近或下端部)分别独立地具有露出的端面p。其中,“露出”是指该层“露出”在周围气氛中。即使该各层具有露出的端面p,也由于该端面p配置在下表面电极61、62
的侧面61y、62y(参考图1a)(特别是其底面附近或下端部),且位于离正极层和负极层比较远的位置,所以能够更充分地防止水蒸气等气体的浸入。图1e是图1b的固体电池的b部分的局部放大剖视图。具体而言,图1e是下表面电极的侧面的局部放大剖视图,其示出图1b的固体电池中,在剖视观察下,构成覆盖层的所有层在下表面电极的侧面具有露出的端面的状态。
111.(固体电池的制造方法)
112.本实施方案涉及的固体电池能够通过包含以下工序的方法制造:
113.准备固体电池主体部10的工序(固体电池主体部的准备工序);
114.形成端面电极51、52的工序(端面电极的形成工序);以及
115.形成下表面电极61、62的工序(下表面电极的形成工序)。
116.在固体电池具有覆盖层的情况下,固体电池的制造方法还包含形成覆盖层的工序(覆盖层的形成工序)。
117.在下文中,为了更好地理解本发明,将举例说明某一个制造方法,但本发明不限于该方法。此外,随时间变化的事项诸如以下描述顺序,仅仅是为了方便说明,并不一定受其约束。
118.固体电池主体部的准备工序
119.在本工序中,通常准备固体电池主体部10,其具有具备六个面的芯片形状,且包含正极及负极作为内部电极。固体电池主体部10能够通过丝网印刷法等印刷法、使用生片材的生片材法、或这些的复合法来制造。也就是说,固体电池主体部10可以按照常规的固体电池制造方法来制作。因此,下文中说明的原料物质,诸如固体电解质、有机粘合剂、溶剂、任意添加剂、正极活性物质、负极活性物质,可以使用已知的在固体电池的制造中所使用的物质。
120.例如,混合固体电解质、有机粘合剂、溶剂及任意添加剂,以制备浆料。接着,通过片材成型,由制备的浆料得到烧成后的约为10μm厚度的片材。
121.混合正极活性物质、固体电解质、导电助剂、有机粘合剂、溶剂及任意添加剂,以制成正极用糊剂。同样地,混合负极活性物质、固体电解质、导电助剂、有机粘合剂、溶剂及任意添加剂,以制成负极用糊剂。
122.片材上印刷正极用糊剂,又根据需要印刷集电层和/或负电层。同样地,在片材上印刷负极用糊剂,又根据需要印刷集电层和/或负电层。
123.将印刷有正极用糊剂的片材与印刷有负极用糊剂的片材交替层叠,以得到层叠件。需要说明的是,层叠件的最外层(最上层/最下层)通常是绝缘层(或固体电解质层)。
124.将层叠件压接成一体后,切割成单片。对得到的切割好的层叠件进行脱脂和烧成。由此,得到烧结后的层叠件作为固体电池主体部10。需要说明的是,也可以在切割之前对层叠件进行脱脂和烧成,然后进行切割。
125.端面电极的形成工序
126.正极侧的端面电极能够通过物理气相沉积法(pvd)和化学气相沉积法(cvd)等干式镀法形成在烧结层叠件中的正极露出侧面。作为物理气相沉积法(pvd),可以举出例如真空蒸镀法、溅射法(特别是离子束溅射法)等。作为化学气相沉积法(cvd),可以举出例如热cvd法、等离子体cvd法等。
127.同样地,负极侧的端面电极能够通过所述干式镀法形成在烧结层叠件中的负极露出侧面。
128.另外,作为其他方法或者组合,正极侧的端面电极能够通过在烧结层叠件中的正极露出侧面涂布导电性糊剂并烧结来形成。同样地,负极侧的端面电极能够通过在烧结层叠件中的负极露出侧面涂布导电性糊剂并烧结来形成。需要说明的是,正极侧及负极侧的端面电极不限于在层叠件烧结之后形成,也可以在烧成之前形成,或与烧结同时进行。
129.在上述方法中,端面电极通常能够使用掩模形成。例如,能够使用离子束溅射装置在被掩模隐藏的部分以外的部分形成端面电极。
130.下表面电极的形成工序
131.下表面电极形成在固体电池主体部10的下表面侧。
132.正极侧的下表面电极能够通过所述的干式镀法形成,以便与正极侧的端面电极电连接。
133.同样地,负极侧的下表面电极能够通过所述的干式镀法形成,以便与负极侧的端面电极电连接。
134.另外,作为其他方法或者组合,正极侧的下表面电极能够通过涂布导电性糊剂并烧结来形成。同样地,负极侧的端面电极能够通过涂布导电性糊剂并烧结来形成。需要说明的是,正极侧及负极侧的下表面电极不限于在层叠件烧结之后形成,也可以在烧成之前形成,或与烧结同时进行。
135.在上述方法中,下表面电极通常能够使用掩模形成。例如,能够使用离子束溅射装置在被掩模隐藏的部分以外的部分形成下表面电极。
136.覆盖层的形成工序
137.在至此得到的封装前固体电池的整个表面形成构成覆盖层的各层,例如,得到图1f所示的固体电池前体。“封装”广义上是指保护免受外部环境影响的工序,狭义上是指形成覆盖层以使外部环境的水蒸气不进入固体电池内部的行为。
138.对各层的形成方法没有特别限制。
139.界面层(未图示)例如能够通过涂布并干燥界面层用涂液来形成。
140.例如,阻隔层7能够通过涂布并干燥阻隔层用涂液来形成,或者能够通过所述干式镀法来形成。
141.例如,缓冲层8能够通过涂布并干燥缓冲层用涂液来形成。
142.例如,耐冲击层9能够通过涂布并干燥耐冲击层用涂液来形成。
143.在各层的形成方法中,可以通过任意方法来实现涂布。可以举出例如浸涂法、刷涂法、刮涂法、线棒涂布法、喷涂法、珠涂法、气刀涂布法、幕涂法等。
144.在得到图1f所示固体电池前体之后,通过切割或研磨图1f所示的l-l以下部分,能够得到图1b所示的固体电池。
145.<第二实施方案>
146.本实施方案的固体电池除了具有以下特征以外,与第一实施方案的固体电池相同。
147.如图2a、图2b及图2c所示,下表面电极61、62通过引线框65、66提供。图2a是包含提供下表面电极的多个引线框的引线框片材的示意图(俯视图)。图2b是使用引线框作为下表
面电极的本发明的第二实施方式涉及的固体电池的仰视图。图2c是图2b的固体电池的正视图。
148.引线框65、66是预先制造的电极部件,并且通过引线框片材600提供。引线框片材600包含一组或多组引线框65和66、保持该引线框的引线框框体67以及固定其框体与引线框的连接部(导线部)68。引线框片材中包含的引线框65和66、引线框框体67以及连接部68能够通过对一张金属片材进行冲裁或蚀刻来容易地制造出。引线框例如可以使用作为半导体及电容器的引线框而市售中的引线框。图2a中示出了引线框片材600,该引线框片材600包含相当于两个固体电池的引线框65、66。
149.本实施方案的固体电池在得到第一实施方案的固体电池中所得到的效果的同时得到以下的效果。
150.通过使用引线框,提高固体电池的批量生产性。而且,通过使用包含多组引线框65、66的引线框片材600,进一步提高固体电池的批量生产性。
151.初始时处于与正负极连接的状态,但是在引线框连接部的切割方法中可实现串联或并联,分别能够容易地实现高电压化和高容量化。
152.本实施方案的固体电池除了实施接合作为下表面电极61、62的引线框65、66的工序来代替下表面电极61、62的形成工序以外,能够通过与第一实施方案的固体电池相同的方法来制造。
153.在引线框65、66的接合工序中,具体而言,将形成有端面电极51、52的固体电池主体部10接合到图2a所示的引线框65、66上。其结果是,作为下表面电极的引线框65、66形成在固体电池主体部10的下表面侧。引线框65(61)、66(62)与端面电极51、52和/或固体电池主体部10的接合是能够通过在它们之间夹着金属糊剂的状态下进行烧结来实现,所述金属糊剂包含金、银、铜、铂、锡、钯、铝、钛、镍、sus等金属粒子。
154.进行引线框65、66的接合,在以与第一实施方案相同的方法实施了覆盖层的形成工序(包含切割或研磨图1f所示的l-l以下部分的工序)之后,通过在引线框的连接部68(例如,图2a所示的虚线)处利用切割机进行切割,能够得到如图2b及图2c所示的固体电池。在本实施方案中,使用引线框,且在连接部68处进行切割,因此如分别图2b及图2c所示,在仰视图及正视图中,引线框的连接部68露出。
155.<第三实施方案>
156.本实施方案的固体电池除了具有以下特征以外,与第一实施方案的固体电池相同。
157.如图3a、图3b、图3c及图3d所示,在剖视观察下,下表面电极61’、62’不仅具有下表面部61a、62a,还具有延伸部61b、62b,其中,该下表面部61a、62a配置在固体电池主体部10的下表面10x侧且具有板形状,该延伸部61b、62b与该下表面部61a、62a电连接,并且向端面电极51、52的表面延伸。需要说明的是,具有这样的剖视观察形状的下表面电极61’、62’也可以称为“l形下表面电极”。图3a是示意性地示出本发明的第三实施方式涉及的固体电池结构的剖视图。图3b是示意性地示出在图3a的固体电池具有覆盖层的情况下的固体电池结构的剖视图。图3c是图3b的固体电池的仰视图。图3d是图3b的固体电池的正视图。
158.与第一实施方案的下表面电极61、62同样地,l形下表面电极61’、62’可以通过利用干式镀法或导电性糊剂的涂布烧结法来形成,但是作为其他部件也可以使用l形电极部
件。能够通过弯折金属片材来制造l形电极部件。例如,l形电极部件能够使用作为半导体及电容器的l形电极部件而市售中的部件。
159.本实施方案的固体电池,尤其当使用l形电极部件时,在得到第一实施方案的固体电池中所得到的效果的同时得到以下的效果。
160.通过使用l形电极部件,端面电极与下表面电极的对齐变得容易。通过使用l形电极部件,能够覆盖水分/气体浸入显著的端面电极表面,可以降低水分/气体进一步浸入的风险。得到缓和充放电时的电芯的膨胀收缩以及能承受安装印刷基板后弯曲的效果。
161.本实施方案的固体电池除了实施接合l形电极部件61’、62’作为下表面电极61、62的工序来代替下表面电极61、62的形成工序以外,能够通过与第一实施方案的固体电池相同的方法来制造。
162.在l形电极部件61’、62’的接合工序中,具体而言,将形成有端面电极51、52的固体电池主体部10接合到l形电极部件61’、62’上。其结果是,作为下表面电极的l形电极部件61’、62’(特别是它们的下表面部61a、62a)形成在固体电池主体部10的下表面侧。l形电极部件与端面电极51、52和/或固体电池主体部10的接合是能够通过在它们之间夹着金属糊剂的状态下进行烧结来实现,所述金属糊剂包含金、银、铜、铂、锡、钯、铝、钛、镍、sus等金属粒子。
163.<第四实施方案>
164.本实施方案的固体电池除了具有以下特征之外,与第一实施方案的固体电池相同。
165.如图4a、图4b及图4c所示,下表面电极61、62在下表面电极61、62的底面61x、62x具有金属膜63、64。图4a是示意性地示出本发明的第四实施方式涉及的固体电池结构的剖视图。图4b是图4a的固体电池的仰视图。图4c是图4a的固体电池的正视图。
166.金属膜63、64优选包含导电率大的材料而成。作为金属膜的具体材质没有特别限制,但从导电性的观点出发,能够举出与作为端面电极的具体材质例示的导电性金属相同的材料。
167.金属膜63、64的厚度没有特别限制,例如可以是0.01μm以上且1mm以下,尤其可以是1μm以上且500μm以下。
168.本实施方案的固体电池在得到第一实施方案的固体电池中所得到的效果的同时得到以下的效果。
169.由于下表面电极61、62的底面61x、62x的焊料润湿性提高,所以固体电池的安装性进一步提高。
170.此外,中心比安装面高出覆膜层的厚度,在固体电池发生充电膨胀时,被按压的耐冲击层按压安装基板,从而能够抑制安装不良。
171.本实施方案的固体电池能够通过在第一实施方案的固体电池中的下表面电极61、62的底面61x、62x形成金属膜63、64来制造。
172.在金属膜63、64的形成工序中,具体而言,与第一实施方案的下表面电极61、62同样地,金属膜63、64可以通过利用干式镀法或导电性糊剂的涂布烧结法来形成。在上述方法中,金属膜能够使用掩模形成。例如,能够使用离子束溅射装置在被掩模隐藏的部分以外的部分形成金属膜。
173.<第五实施方案>
174.本实施方案的固体电池除了具有以下特征之外,与第一实施方案的固体电池相同。
175.如图5a、图5b及图5c所示,下表面电极61、62在下表面电极61、62的底面61x、62x具有金属膜63、64,并且,该金属膜63、64不仅覆盖下表面电极61、62的底面61x、62x,还覆盖构成覆盖层的各层(尤其缓冲层8)的露出端面(例如图1e的p)。如第一实施方案中的说明,构成覆盖层的各层的露出端面(例如图1e的p)通常配置在下表面电极61、62的侧面61y、62y(参考图1a)(特别是其底面附近或下端部)。图5a是示意性地示出本发明的第五实施方式涉及的固体电池结构的剖视图。图5b是图5a的固体电池的仰视图。图5c是图5a的固体电池的正视图。
176.与第四实施方案的金属膜63、64同样地,]金属膜63、64优选包含导电率大的材料而成。作为金属膜的具体材质没有特别限制,但是从导电性的观点出发,能够举出与作为端面电极的具体材质例示的导电性金属相同的材料。从防止短路的观点出发,通常避免两个金属膜63、64彼此电连接。
177.金属膜63、64的厚度没有特别限制,例如可以是0.01μm以上且1mm以下,尤其可以是1μm以上且500μm以下。
178.本实施方案的固体电池在得到第一实施方案的固体电池中所得到的效果的同时得到以下的效果。
179.由于下表面电极61、62的底面61x、62x的焊料润湿性提高,固体电池的安装性进一步提高。
180.由金属膜63、64覆盖构成覆盖层的各层(特别是缓冲层8)的露出端面(例如图1e的p),因此能够进一步且充分地防止水蒸气等气体的浸入。
181.此外,中心比安装面高出覆膜层的厚度,在固体电池发生充电膨胀时,被按压的耐冲击层按压安装基板,能够抑制安装不良。
182.在图5a及图5b中,固体电池在两个金属膜63、64之间具有锪孔91,但是也可以不具有锪孔。固体电池优选在两个金属膜63、64之间具有锪孔91。通过固体电池在两个金属膜63、64之间具有锪孔91,在安装时,能够可靠地防止金属膜63、64之间的短路。锪孔是指挖入部。
183.在图5c中,固体电池还在其侧面(特别是其端部)从其底面开始连续地具有金属膜63、64,但是在侧面也可以不具有金属膜63、64。固体电池优选还在其侧面(特别是其端部)从其底面开始连续地具有金属膜63、64。通过固体电池还在其侧面(特别是其端部)从其底面开始连续地具有金属膜63、64,能够扩大在安装时布线(特别是布线电路)的选择范围。
184.本实施方案的固体电池能够通过在第一实施方案的固体电池中的下表面电极61、62的底面61x和62x、构成覆盖层的各层的露出端面(例如图1e的p)、以及期望的固体电池的侧面(特别是其端部)形成金属膜63、64来制造。
185.在金属膜63、64的形成工序中,具体而言,与第一实施方案的下表面电极61、62同样地,金属膜63、64可以通过利用干式镀法或导电性糊剂的涂布烧结法来形成。金属膜能够在上述方法中使用掩模来形成。例如,能够使用离子束溅射装置在被掩模隐藏的部分以外的部分形成金属膜。
186.<第六实施方案>
187.本实施方案的固体电池除了具有以下特征之外,与第一实施方案的固体电池相同。
188.如图6所示,在剖视观察下,下表面电极61”、62”在其侧面61y、62y具有凹凸部69。图6是示意性地示出本发明的第六实施方式涉及的固体电池结构的剖视图。
189.与第一实施方案的下表面电极61、62同样地,下表面电极61”、62”可以通过利用干式镀法或导电性糊剂的涂布烧结法来形成,但作为其他部件可以使用预先制造的引线框或l形电极部件。本实施方案中可使用的引线框除在侧面具有凹凸部69以外,与第二实施方案的引线框相同。本实施方案中可使用的l形电极部件除在侧面具有凹凸部69以外,与第三实施方案的l形电极部件相同。
190.本实施方案的固体电池在剖视观察下,下表面电极61”、62”在其侧面61y、62y具有凹凸部69,从而在得到第一实施方案的固体电池中所得到的效果的同时得到以下的效果。
191.能够对覆盖层(特别是耐冲击层9)赋予锚固效果,防止因固体电池在充电/放电时的膨胀收缩而导致下表面电极从耐冲击层剥离或耐冲击层从下表面电极的侧面剥离。
192.在图6中,凹凸部69仅具有凸部,但不限于此,可以仅具有凹部,也可以具有凹部和凸部的复合部。
193.本实施方案的固体电池除了形成下表面电极时还赋予(或形成)凹凸部69以外,能够通过与第一实施方案的固体电池相同的方法来制造。
194.例如,本实施方案的固体电池之中特别是作为下表面电极具有引线框的固体电池除了在引线框的接合工序中使用侧面具有凹凸部69的引线框以外,能够通过与第二实施方案的固体电池相同的方法来制造。在这样的情况下,也得到第二实施方案的固体电池中得到的效果。作为侧面具有凹凸部69的引线框,例如可以使用作为半导体及电容器的引线框而市售中的引线框之中具有凹凸部69的引线框。
195.又例如,本实施方案的固体电池之中特别是作为下表面电极具有l形电极部件的固体电池除了在l形电极部件的接合工序中使用侧面具有凹凸部69的l形电极部件以外,能够通过与第三实施方案的固体电池相同的方法来制造。在这样的情况下,也得到第三实施方案的固体电池中得到的效果。作为侧面具有凹凸部69的l形电极部件,例如可以使用作为半导体及电容器的l形电极部件而市售中的l形电极部件之中具有凹凸部69的l形电极部件。
196.<第七实施方案>
197.本实施方案的固体电池除了具有以下特征之外,与第一实施方案的固体电池相同。
198.如图7a所示,在剖视观察下,构成覆盖层的各层(特别是至少一个缓冲层8)(优选至少两个缓冲层8,更优选所有缓冲层8)朝向下表面电极61、62的侧面61y、62y的下端部(特别是其底面61x、62x附近)其厚度逐渐减少。图7a是下表面电极的侧面的局部放大剖视图,其示出本发明的第七实施方案涉及的固体电池在剖视观察下,构成覆盖层的各层(特别是缓冲层)的厚度朝向下表面电极的侧面的下端部逐渐减少的状态。
199.优选如图7a所示,在剖视观察下,构成覆盖层的各层(特别是至少一个缓冲层8)(优选至少两个缓冲层8你更优选所有缓冲层8)在下表面电极61、62的侧面61y、62y的下端
部处与该侧面结合,而端面不露出。
200.本实施方案的固体电池在剖视观察下,构成覆盖层的各层(特别是至少一个缓冲层8)的厚度朝向下表面电极61、62的侧面61y、62y的下端部逐渐减少,从而在得到第一实施方案的固体电池中所得到的效果的同时得到以下的效果。
201.充分地防止水蒸气等气体透过。例如,能够尽可能使水分/气体容易透过的缓冲层在侧面61y、62y的下端部变薄,其结果是,充分地防止水蒸气等气体透过。具体而言,缓冲层8越接近下表面电极下端变得越薄,使得缓冲层的面积变窄,该缓冲层的面积是夹在阻隔层之间的,即与下表面电极下端部直接接触的缓冲层的表面面积。因此,通过气体透过面积变窄,抑制水蒸气透过率。需要说明的是,虽然阻隔层有可能变薄,但是即使较薄也不会有影响,因为具有足够的防水效果。
202.进而,关于由两个阻隔层7(特别是7’)及该两个阻隔层7(特别是7’)夹着的缓冲层8(特别是8’),如图7b所示优选,缓冲层8’在下表面电极62(61)的下端部消失,从而不仅该下表面电极下端部与阻隔层接合,阻隔层之间也彼此接合。在这样的优选方式中,也可以表现为,该两个阻隔层7(特别是7’)在末端彼此连接。在这样的下表面电极62(61)的下端部,通过夹着缓冲层8(特别是8’)的两个阻隔层7(特别是7’)相互接合的结构,与下表面电极下端部直接接触的缓冲层8(特别是8’)的表面消失,从而能够可靠地抑制气体透过。所述第一至第六实施方案的固体电池也优选,在下表面电极62(61)的下端部具有夹着缓冲层8(特别是8’)的两个阻隔层7(特别是7’)相互接合的结构。图7b是下表面电极的侧面的局部放大剖视图,其示出在本发明的第七实施方案的优选方式涉及的固体电池具有夹着缓冲层的两个阻隔层在下表面电极62(61)的下端部相互接合的结构的状态。
203.在本实施方案中,优选,在剖视观察下,覆盖层中的至少一个阻隔层7(优选至少两个阻隔层7,更优选所有阻隔层7)的端面在下表面电极61、62的侧面61y、62y的下端部处与该侧面结合。这是为了通过消除阻隔层7与侧面61y、62y之间的间隙,进一步且充分地防止水蒸气等气体透过阻隔层7。
204.本实施方案的固体电池除了使用侧面的倾斜角度在特定范围内的下表面电极,且构成覆盖层的任意层均通过涂布法形成以外,能够通过与第一实施方案的固体电池相同的方法制造。
205.本实施方案中使用的下表面电极61、62是,在剖视观察下,侧面61y、62y在其下端部具有倾斜角度θ的下表面电极,倾斜角度θ是90
°
以下,优选小于90
°
。倾斜角度θ的下限值通常为80
°
,特别是85
°
,例如倾斜角度θ是80
°
以上且90
°
以下,优选为80
°
以上且小于90
°
,更优选为85
°
以上且小于90
°
。通过使倾斜角度θ在上述范围内,能够提高边缘部(特别是侧面61y、62y的下端部)的表面能。通过在这样的下表面电极的侧面根据涂布法形成覆盖层,能够使覆膜层显著且适当地变薄,其结果是,能够得到各层(特别是缓冲层)的厚度逐渐减少的结构。
206.下表面电极61、62的侧面61y、62y的下端部的倾斜角度θ是,例如如图7a所述,在剖视观察下,使侧面61y、62y上的任意一点p无限接近侧面61y、62y与底面61x、62x的边界f时,点p的切线相对于底面61x、62x的角度。
207.在本实施方案中,能够使用侧面的倾斜角度θ在上述范围内的引线框或l形电极部件。通过研磨等能够容易地控制引线框及l形电极部件的倾斜角度θ。
208.例如,本实施方案的固体电池之中特别是具有引线框作为下表面电极的固体电池除了在引线框的接合工序中使用侧面的倾斜角度θ在上述范围内的引线框以外,能够通过与第二实施方案的固体电池相同的方法制造。在这样的情况下,得到第二实施方案的固体电池中得到的效果。
209.又例如,本实施方案的固体电池之中特别是具有l形电极部件作为下表面电极的固体电池除了在l形电极部件的接合工序中使用侧面的倾斜角度θ在上述范围内的l形电极部件以外,能够通过与第三实施方案的固体电池相同的方法制造。在这样的情况下,得到第三实施方案的固体电池中得到的效果。
210.在本实施方案中,通过下表面电极61、62如第四实施方案所示的那样在下表面电极61、62的底面61x、62x具有金属膜63、64,得到该底面61x、62x的焊料润湿性提高,且固体电池的安装性进一步提高的效果。
211.以上,对本发明的实施方式进行了说明,但仅例示了典型例。本发明不限于此,本领域技术人员应容易理解,在不改变本发明的主旨的范围内可以考虑各种方式。
212.工业上的可利用性
213.本发明的固体电池能够应用于设想使用电池或者蓄电的各种领域。虽然只不过是一个示例,但本发明的固态电池能够用于电子安装领域。另外,本发明的固体电池也能够应用于以下领域:使用移动设备等的电气/信息/通信领域(例如,电气/电子设备领域或移动设备领域,其包含移动电话、智能手机、笔记本电脑以及数码相机、活动量计、臂计算机、电子纸、可穿戴设备、rfid标签、卡型电子货币、智能手表等小型电子设备等);家庭/小型工业用途(例如,电动工具、高尔夫球车、家庭用/看护用/工业用机器人的领域);大型工业用途(例如,叉车、电梯、港口起重机的领域);交通系统领域(例如,混合动力车、电动汽车、公共汽车、电车、电动助力自行车、电动摩托车等领域);电力系统用途(例如,各种发电、负载调节器、智能电网、一般家庭设置型蓄电系统等领域);医疗用途(耳机助听器等医疗用设备领域);医药用途(服用管理系统等领域);以及iot领域;宇宙/深海用途(例如,太空探测器、潜水调查船等领域)等。
214.符号说明
215.1:负极层
216.2:正极层
217.3:固体电解质层
218.4:绝缘层
219.7:阻隔层
220.8:缓冲层
221.9:耐冲击层
222.10:固体电池主体部
223.10x:固体电池主体部的下表面
224.10y:固体电池主体部的上表面
225.11:负极集电层
226.12:负极活性物质层
227.21:正极集电层
228.22:正极活性物质层
229.51、52:端面电极
230.51a、52a:端面电极的下表面覆盖部
231.61、62:下表面电极
232.61'、62':作为下表面电极的l形电极部件
233.61”、62”:具有凹凸部的下表面电极
234.61a、62a:下表面电极的下表面部
235.61b、62b:下表面电极的延伸部
236.61x、62x:下表面电极的底面
237.61y、62y:下表面电极的侧面
238.63、64:金属膜
239.65、66:引线框
240.67:引线框框体
241.68:引线框的连接部
242.69:凹凸部
243.100:固体电池
244.600:引线框片材。
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