專利情報(bào) | 全固體電池-松下
2024-12-18
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技術(shù)問(wèn)題：在現(xiàn)有技術(shù)中，為了實(shí)現(xiàn)全固體電池的高電池容量化而制成正極合劑層等電極活性物質(zhì)層中的活性物質(zhì)濃度(活性物質(zhì)體積/[活性物質(zhì)體積+固體電解質(zhì)體積])大于0.7的組成。因此，具有通過(guò)將活性物質(zhì)之間進(jìn)行連接而保持電極活性物質(zhì)層形狀的功能和確保離子傳導(dǎo)路徑的功能的固體電解質(zhì)的比例變得非常少。進(jìn)而，電極活性物質(zhì)層是越靠近包含更多活性物質(zhì)的集電體界面?zhèn)葎t空隙率變得越大的結(jié)構(gòu)?？障妒贡３蛛姌O活性物質(zhì)層形狀的功能和確保離子傳導(dǎo)路徑的功能進(jìn)一步降低。因此，存在耐久性和電池容量降低的問(wèn)題。技術(shù)手段：全固體電池具備正極層、負(fù)極層和固體電解質(zhì)層。前述正極層具有正極集電體和正極合劑層。前述正極合劑層形成在前述正極集電體上，且至少包含正極活性物質(zhì)和固體電解質(zhì)。前述負(fù)極層具有負(fù)極集電體和負(fù)極合劑層。前述負(fù)極合劑層形成在前述負(fù)極集電體上，且至少包含負(fù)極活性物質(zhì)和固體電解質(zhì)。前述固體電解質(zhì)層配置在前述正極合劑層與前述負(fù)極合劑層之間，且至少包含具有離子傳導(dǎo)性的固體電解質(zhì)。若將前述正極合劑層中的前述正極活性物質(zhì)的體積相對(duì)于前述正極活性物質(zhì)的體積和前述固體電解質(zhì)的體積的合計(jì)之比記作活性物質(zhì)體積比，則利用與層疊軸正交的至少1個(gè)平面分割前述正極合劑層時(shí)，與遠(yuǎn)離前述正極集電體的部分相比，靠近前述正極集電體的部分的前述活性物質(zhì)體積比更大且空隙率更小。圖1：全固體電池示意截面圖
原理及技術(shù)效果：正極合劑層中的靠近正極集電體的部分的活性物質(zhì)體積比大于靠近固體電解質(zhì)層(遠(yuǎn)離正極集電體)的部分的活性物質(zhì)體積比。此外，正極合劑層中的靠近固體電解質(zhì)層(遠(yuǎn)離正極集電體)的部分的空隙率大于其它靠近正極集電體的部分的空隙率。由此，在具有正極活性物質(zhì)的活性物質(zhì)體積比大且面向高電池容量的組成的正極合劑層中，尤其在活性物質(zhì)體積比大的正極合劑層的靠近正極集電體的部分處，正極合劑層內(nèi)的正極活性物質(zhì)也彼此接近。因此，對(duì)于各正極活性物質(zhì)的膨脹和收縮，束縛力相互發(fā)揮作用。因而，能夠得到抑制正極合劑層內(nèi)的裂紋等損傷的效果。此外，在正極活性物質(zhì)的膨脹和收縮的影響容易明顯化的正極合劑層的靠近固體電解質(zhì)層的部分處，空隙率變得較高。因此，能夠利用空隙來(lái)吸收正極活性物質(zhì)的膨脹和收縮的影響。進(jìn)而，固體電解質(zhì)具有通過(guò)將正極活性物質(zhì)間加以連接而保持作為電極的形狀且確保離子傳導(dǎo)路徑的功能。在形成固體電解質(zhì)的體積比非常小且面向高電池容量的組成的正極合劑層中，尤其在固體電解質(zhì)的體積比小的正極合劑層的靠近正極集電體的部分處，空隙率也小。因此，能夠保持正極合劑層形狀的結(jié)構(gòu)性強(qiáng)度不會(huì)因空隙的影響而喪失，且能夠確保離子傳導(dǎo)路徑。此外，在正極合劑層的靠近固體電解質(zhì)層的部分處，固體電解質(zhì)的體積比比較大。因此，容易確保向固體電解質(zhì)層傳導(dǎo)離子的離子傳導(dǎo)路徑。
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