固體電池的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明的主要目的是提供能夠制造高輸出功率的固體電池的固體電池的制造方法。本發(fā)明的固體電池的制造方法是制造具有一對(duì)電極層和配置在該一對(duì)電極層之間的固體電解質(zhì)層的固體電池的方法，該方法具有：準(zhǔn)備具有箔、以及配置在該箔的至少一面的含有粘合劑的固體電解質(zhì)層的箔-電解質(zhì)層疊體的準(zhǔn)備工序，在準(zhǔn)備好的箔-電解質(zhì)層疊體的固體電解質(zhì)層的表面層疊電極材料并加壓而形成電極層的電極層形成工序，以及在該電極層形成工序后除去箔的除去工序。
【專利說(shuō)明】固體電池的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及使用了固體狀電解質(zhì)的固體電池的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鋰離子二次電池(以下有時(shí)稱為“鋰系二次電池”)具有與其他二次電池相比能量密度高、能夠在高電壓下進(jìn)行工作這樣的特征。因此，作為容易實(shí)現(xiàn)小型輕量化的二次電池而被用于手機(jī)等信息設(shè)備，近年來(lái)作為電動(dòng)汽車、混合動(dòng)力汽車等大型動(dòng)力用途的需要也增加。
[0003]鋰離子二次電池具備正極層與負(fù)極層、以及配置在它們之間的電解質(zhì)層，作為電解質(zhì)層所具備的電解質(zhì)，使用例如非水系的液體狀或固體狀的物質(zhì)。使用液體狀的電解質(zhì)(以下稱為“電解液”)時(shí)，電解液容易向正極層、負(fù)極層的內(nèi)部滲透。因此，容易形成正極層、負(fù)極層所含有的活性物質(zhì)與電解液的界面，容易提高性能。然而，由于廣泛使用的電解液具有可燃性，因此需要搭載用于確保安全性的系統(tǒng)。另一方面，如果使用屬于不燃性的固體狀的電解質(zhì)(以下稱為“固體電解質(zhì)”)，則能夠簡(jiǎn)化上述系統(tǒng)。因此，提出了具備含有固體電解質(zhì)的層(以下稱為“固體電解質(zhì)層”)的形態(tài)的鋰離子二次電池(以下稱為“固體電池”)。
[0004]作為與這樣的固體電池相關(guān)的技術(shù)，例如專利文獻(xiàn)1中公開了一種鋰系二次電池的制造方法，其具有如下工序:制作粉末狀的正極活性物質(zhì)材料的工序；制作粉末狀的負(fù)極活性物質(zhì)材料的工序；制作含有鋰元素的粉末狀的電解質(zhì)材料的工序；以電解質(zhì)材料在規(guī)定的模具的上部或下部與正極活性物質(zhì)材料混合的方式存在，并且在規(guī)定的模具的中央部?jī)H存在電解質(zhì)材料的方式將正極活性物質(zhì)材料、負(fù)極活性物質(zhì)材料和電解質(zhì)材料填充到規(guī)定的模具的工序；以及，對(duì)正極活性物質(zhì)材料、負(fù)極活性物質(zhì)材料和電解質(zhì)材料加壓而形成正極活性物質(zhì)材料和電解質(zhì)材料混合而成的固體狀的正極層、固體狀的負(fù)極層和包含鋰的固體狀的電解質(zhì)層的工序。
[0005]專利文獻(xiàn)1:日本專利第3453099號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]根據(jù)專利文獻(xiàn)1中公開的技術(shù)，能夠制造固體電池。但是，由于將粉末狀的電解質(zhì)材料加壓而形成固體電解質(zhì)層，所以固體電解質(zhì)層容易產(chǎn)生裂紋等，如果為了提高輸出功率而將固體電解質(zhì)層進(jìn)行薄膜化，則容易發(fā)生短路。因此，在專利文獻(xiàn)1中公開的技術(shù)中存在難以制造高輸出功率的固體電池的問(wèn)題。
[0007]因此，本發(fā)明的課題是提供能夠制造高輸出功率的固體電池的固體電池的制造方法。
[0008]為了解決上述課題，本發(fā)明采用以下方法。gp，
[0009]本發(fā)明是一種固體電池的制造方法，是制造具有一對(duì)電極層和配置在該一對(duì)電極層之間的固體電解質(zhì)層的固體電池的方法，其特征在于，具有如下工序:準(zhǔn)備工序，準(zhǔn)備具有箔、以及配置在該箔的至少一面的含有粘合劑的固體電解質(zhì)層的箔-電解質(zhì)層疊體；電極層形成工序，在該準(zhǔn)備工序中準(zhǔn)備好的箔-電解質(zhì)層疊體的固體電解質(zhì)層的表面層疊電極材料并加壓而形成電極層；以及除去工序，在該電極層形成工序后除去箔。
[0010]在這里，“一對(duì)電極層”是指含有正極活性物質(zhì)的正極層、以及含有負(fù)極活性物質(zhì)的負(fù)極層。
[0011]另外，在上述本發(fā)明中，優(yōu)選具有在箔-電解質(zhì)層疊體的周圍配置框體的框體配
置工序。
[0012]例如,通過(guò)在箔的表面形成含有粘合劑的固體電解質(zhì)層后，在固體電解質(zhì)層的表面層疊電極材料并加壓，然后除去箔的方式，能夠不產(chǎn)生成為短路的原因的針孔等地將固體電解質(zhì)層進(jìn)行薄膜化。通過(guò)將固體電解質(zhì)層進(jìn)行薄膜化，能夠?qū)崿F(xiàn)固體電池的高輸出功率化。因此，根據(jù)本發(fā)明，能夠提供能夠制造高輸出功率的固體電池的固體電池的制造方法。
[0013]另外，通過(guò)具有框體配置工序，能夠?qū)⒅車渲糜锌蝮w的箔-電解質(zhì)層疊體等加壓。通過(guò)以周圍配置有框體的方式進(jìn)行加壓，能夠使固體電解質(zhì)層的外緣密合于框體，因此能夠防止一對(duì)電極層在固體電解質(zhì)層的外緣通電的情況(短路)。因此，通過(guò)該方式，用本發(fā)明的制造方法制造的固體電池容易實(shí)現(xiàn)高輸出功率化。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1是說(shuō)明固體電池的制造方法的流程圖。
[0015]圖2是簡(jiǎn)化說(shuō)明各工序的圖。
[0016]圖3是表示電池的性能評(píng)價(jià)結(jié)果的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]以下，參照附圖，對(duì)本發(fā)明的固體電池的制造方法(以下有時(shí)稱為“本發(fā)明的制造方法”)進(jìn)行說(shuō)明。應(yīng)予說(shuō)明，以下所示的方式是本發(fā)明的例示，本發(fā)明不限于以下所示的方式。
[0018]圖1是說(shuō)明本發(fā)明的制造方法的流程圖，圖2是簡(jiǎn)化說(shuō)明圖1所示的各工序的圖。以下，參照?qǐng)D1和圖2，對(duì)本發(fā)明的制造方法進(jìn)行說(shuō)明。圖1所示的本發(fā)明的制造方法具有準(zhǔn)備工序(SI)、框體配置工序(S2)、加壓工序(S3)、第I電極層形成工序(S4)、除去工序(S5)和第2電極層形成工序(S6)。
[0019]準(zhǔn)備工序(以下有時(shí)稱為“SI”)是準(zhǔn)備具有箔和配置在該箔的至少一面的含有粘合劑的固體電解質(zhì)層的箔-電解質(zhì)層疊體的工序。Si只要能夠準(zhǔn)備箔-電解質(zhì)層疊體，則其方式?jīng)]有特別限定。SI例如可以是如下的工序，即，如圖2所示，將在液體中添加固體電解質(zhì)和粘合劑而制作的漿狀的固體電解質(zhì)組合物涂布于箔6’的表面，并使液體揮發(fā)，從而制作具有箔6’和在該箔6’的表面形成的含有固體電解質(zhì)和粘合劑的固體電解質(zhì)層I’的箔-電解質(zhì)層疊體4’的工序。
[0020]框體配置工序(以下有時(shí)稱為“S2”)是在SI中準(zhǔn)備好的箔-電解質(zhì)層疊體4’的周圍配置具有與箔-電解質(zhì)層疊體4’相同尺寸或大于箔-電解質(zhì)層疊體4’的開口部的框體5的工序?？蝮w5的開口部大于箔-電解質(zhì)層疊體4’時(shí)，框體5的開口部的大小與箔-電解質(zhì)層疊體4’的大小之差是能夠形成后述的凸部Ia的差。S2只要是在箔-電解質(zhì)層疊體的周圍配置框體的工序，則其方式?jīng)]有特別限定。
[0021]加壓工序(以下有時(shí)稱為“S3”)是將在S2中周圍配置有框體5的箔-電解質(zhì)層疊體4’以壓縮固體電解質(zhì)層1’的方式從圖2的紙面上下方向進(jìn)行加壓的工序。如果在S3中從圖2的紙面上下方向進(jìn)行加壓，則箔-電解質(zhì)層疊體4’向與圖2的紙面上下方向交叉的方向擴(kuò)展。其結(jié)果，如圖2所示，在箔-電解質(zhì)層疊體4的外緣形成與框體5的內(nèi)周面接觸的凸部la，具有固體電解質(zhì)層1和箔6的箔-電解質(zhì)層疊體4與框體5密合。在S3的加壓中向箔-電解質(zhì)層疊體4’賦予的壓力沒有特別限定。從容易形成防止一對(duì)電極層短路的形式的觀點(diǎn)考慮，優(yōu)選形成圖2的紙面上下方向的高度為數(shù)nm以上(例如10nm以上)的凸部la，例如，通過(guò)賦予IMPa?500MPa的壓力，能夠形成高度為數(shù)nm以上的凸部la。
[0022]第1電極層形成工序(以下有時(shí)稱為“S4”)是在S3之后，在固體電解質(zhì)層1的表面(不存在箔6的一側(cè)的面。在圖2中是固體電解質(zhì)層1的上表面)層疊電極材料，以壓縮電極材料和固體電解質(zhì)層1的方式從圖2的紙面上下方向進(jìn)行加壓，從而在固體電解質(zhì)層1的一面形成電極層2 (正極層或負(fù)極層)的工序。在S4的加壓中向電極材料、箔-電解質(zhì)層疊體4賦予的壓力只要是能夠形成固體電池的電極層的壓力就沒有特別限定，例如可以是IMPa?500MPa。在S4中層疊于固體電解質(zhì)層1的表面的電極材料含有例如活性物質(zhì)(正極活性物質(zhì)或負(fù)極活性物質(zhì))和固體電解質(zhì)，此外，還可以含有用于粘結(jié)活性物質(zhì)與固體電解質(zhì)的粘合劑、用于提高導(dǎo)電性的導(dǎo)電材料。
[0023]除去工序(以下有時(shí)稱為“S5”)是在S4之后，除去配置在固體電解質(zhì)層1的一面(在圖2中是固體電解質(zhì)層1的下表面)的箔6的工序。S5只要能夠從固體電解質(zhì)層1的一面除去箔6，則其方式?jīng)]有特別限定。S5可以是例如從固體電解質(zhì)層1剝除箔6的工序。此外，S5還可以是例如通過(guò)連同框體一起5浸潰于液體中使箔6溶解而除去箔6的工序。
[0024]第2電極形成工序(以下有時(shí)稱為“S6”)是在S5之后在配置有箔6的一側(cè)的固體電解質(zhì)層1的面(以下稱為“固體電解質(zhì)層1的另一面”)層疊電極材料，以壓縮電極材料、固體電解質(zhì)層1和電極層2的方式從圖2的紙面上下方向進(jìn)行加壓，從而在固體電解質(zhì)層1的另一面形成電極層3(電極層2為正極層時(shí)該電極層為負(fù)極層。電極層2為負(fù)極層時(shí)該電極層為正極層)的工序。在S6的加壓中向電極材料、固體電解質(zhì)層1和電極層2賦予的壓力只要是能夠形成固體電池的電極層的壓力就沒有特別限定，例如，可以為IMPa?500MPa。在S6中層疊于固體電解質(zhì)層1的另一面的電極材料含有例如活性物質(zhì)(負(fù)極活性物質(zhì)或正極活性物質(zhì))和固體電解質(zhì)，此外，還可以含有用于粘結(jié)活性物質(zhì)與固體電解質(zhì)的粘合劑、用于提高導(dǎo)電性的導(dǎo)電材料。
[0025]根據(jù)本發(fā)明的固體電池的制造方法，經(jīng)過(guò)例如S1至S6，由此能夠制造具有固體電解質(zhì)層1、形成于固體電解質(zhì)層1的一面的電極層2和形成于固體電解質(zhì)層1的另一面的電極層3的固體電池。特別是通過(guò)采用具有準(zhǔn)備箔-電解質(zhì)層疊體的S1的方式，能夠不產(chǎn)生成為短路的原因的針孔等地將固體電解質(zhì)層1進(jìn)行薄膜化，因此能夠使具有固體電解質(zhì)層1的固體電池實(shí)現(xiàn)高輸出功率化。應(yīng)予說(shuō)明，電極層2和電極層3可以分別連接集電體，固體電池可以用層壓膜等外裝飾材料進(jìn)行密封。
[0026]另外，通過(guò)采用具有在箔-電解質(zhì)層疊體4的周圍配置框體5的S2的方式，在其后的S3中能夠在箔-電解質(zhì)層疊體4的外緣形成凸部la，能夠使固體電解質(zhì)層1的外緣與框體5密合。通過(guò)使固體電解質(zhì)層1的外緣與框體5密合，能夠防止構(gòu)成電極層2的導(dǎo)電性物質(zhì)、構(gòu)成電極層3的導(dǎo)電性物質(zhì)蔓延固體電解質(zhì)層I的外緣而通電的情況(短路)。另夕卜，通過(guò)形成凸部la，能夠僅使固體電解質(zhì)層I的外緣的厚度增厚，因此，能夠形成貫通固體電解質(zhì)層I的外緣的孔難以形成的形式。通過(guò)采用在固體電解質(zhì)層I的外緣難以形成孔的方式，容易防止短路。因此，通過(guò)采用具有S2的方式，容易使由本發(fā)明的制造方法制造的固體電池實(shí)現(xiàn)高輸出功率化。
[0027]在本發(fā)明中，作為固體電解質(zhì)層中含有的固體電解質(zhì)，可以適當(dāng)使用能夠用于固體電池的公知的固體電解質(zhì)。作為這樣的固體電解質(zhì)，除了 Li3PS4、將Li2S和P2S5混合而制作的Li2S - P2S5等硫化物固體電解質(zhì)以外，還可以例示Li3PO4等氧化物固體電解質(zhì)、氮化物固體電解質(zhì)和鹵化物固體電解質(zhì)等。另外，固體電解質(zhì)的形態(tài)沒有特別限定，除了晶質(zhì)的固體電解質(zhì)以外，還可以是非晶質(zhì)的固體電解質(zhì)、玻璃陶瓷。進(jìn)而，在本發(fā)明中，從形成容易防止針孔等的形式、并且成為不使固體電解質(zhì)層崩塌地容易剝除箔的形式等觀點(diǎn)考慮，優(yōu)選使固體電解質(zhì)層含有用于使固體電解質(zhì)彼此粘結(jié)的粘合劑。作為這樣的粘合劑，可以例示苯乙烯丁二烯橡膠(SBR)等。但是，從為了容易實(shí)現(xiàn)高輸出功率化而防止固體電解質(zhì)的過(guò)度凝聚并且能夠形成具有均勻地分散的固體電解質(zhì)的固體電解質(zhì)層等觀點(diǎn)考慮，固體電解質(zhì)層中含有的粘合劑優(yōu)選為I質(zhì)量％以下。另外，作為制作固體電解質(zhì)層時(shí)使用的液體，可以適當(dāng)使用在調(diào)整用于制作鋰離子二次電池的固體電解質(zhì)層時(shí)使用的漿狀組合物時(shí)能夠使用的公知的液體。作為這樣的液體，可以例示庚烷等，優(yōu)選使用無(wú)極性溶劑。
[0028]另外，在本發(fā)明中，構(gòu)成箔-電解質(zhì)層疊體4的箔6只要能夠不產(chǎn)生成為短路的原因的針孔等地形成薄膜化的固體電解質(zhì)層I，則其形態(tài)沒有特別限定。箔6可以使用例如Al箔、聚酯、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)等剝離膜等。另外，箔6的厚度例如可以為Ιμπι?150 μ m0
[0029]另外，在本發(fā)明中，框體5只要能夠形成凸部la，則其形態(tài)沒有特別限定?？蝮w5的材質(zhì)沒有特別限定，但從硬度、彈性模量等觀點(diǎn)考慮，優(yōu)選使用MACOR等陶瓷(“MAC0R”是美國(guó)Corning Incorporated公司的注冊(cè)商標(biāo)。以下相同。)。
[0030]另外，在本發(fā)明中，作為正極層中含有的正極活性物質(zhì)，可以適當(dāng)使用能夠在鋰離子二次電池的正極層中含有的公知的活性物質(zhì)。作為這樣的正極活性物質(zhì)，除了鈷酸鋰(LiCo02)、鎳酸鋰(LiNiO2)等層狀活性物質(zhì)以外，還可以例示橄欖石型磷酸鐵鋰(LiFePO4)等橄欖石型活性物質(zhì)、尖晶石型錳酸鋰(LiMn2O4)等尖晶石型活性物質(zhì)等。另外，作為正極層中含有的固體電解質(zhì)，可以適當(dāng)使用能夠在鋰離子二次電池的正極層中含有的公知的固體電解質(zhì)。作為這樣的固體電解質(zhì)，可以例示能夠在固體電解質(zhì)層中含有的上述固體電解質(zhì)等。此外，在正極層中還可以含有用于粘結(jié)正極活性物質(zhì)、固體電解質(zhì)的粘合劑、用于提高導(dǎo)電性的導(dǎo)電材料。作為能夠在正極層中含有的粘合劑，可以例示苯乙烯丁二烯橡膠(SBR)等，作為能夠在正極層含有的導(dǎo)電材料，除了氣相生長(zhǎng)碳纖維(VGCF?！癡GCF”是昭和電工株式會(huì)社的注冊(cè)商標(biāo)。以下相同)、炭黑等碳材料以外，還可以例示能夠耐受固體電池的使用時(shí)的環(huán)境的金屬材料。
[0031]另外，在本發(fā)明中，作為在負(fù)極層中含有的負(fù)極活性物質(zhì)，可以適當(dāng)使用能夠在鋰離子二次電池的負(fù)極層含有的公知的活性物質(zhì)。作為這樣的活性物質(zhì)，可以例示石墨等。另夕卜，作為在負(fù)極層中含有的固體電解質(zhì)，可以適當(dāng)使用能夠在鋰離子二次電池的負(fù)極層中含有的公知的固體電解質(zhì)。作為這樣的固體電解質(zhì)，可以例示能夠在正極層中含有的上述固體電解質(zhì)等。此外，負(fù)極層可以含有用于粘結(jié)負(fù)極活性物質(zhì)、固體電解質(zhì)的粘合劑、用于提高導(dǎo)電性的導(dǎo)電材料。作為能夠在負(fù)極層中含有的粘合劑、導(dǎo)電材料，可以例示能夠在正極層含有的上述粘合劑、導(dǎo)電材料等。
[0032]另外，在本發(fā)明中，電極層2、電極層3分別連接集電體時(shí)，集電體可以由能夠作為鋰離子二次電池的正極集電體和負(fù)極集電體使用的公知的導(dǎo)電性材料構(gòu)成。作為這樣的導(dǎo)電性材料，可以例示包含選自Cu、N1、A1、V、Au、Pt、Mg、Fe、T1、Co、Cr、Zn、Ge、In中的一種或二種以上的元素的金屬材料。另外，集電體例如可以形成金屬箔、金屬網(wǎng)等形狀。
[0033]在關(guān)于本發(fā)明的上述說(shuō)明中，例示了在準(zhǔn)備工序之后具有框體配置工序的方式，但本發(fā)明的制造方法不限于該方式。本發(fā)明也可以采用不具有框體配置工序的方式。但是，從成為容易防止固體電解質(zhì)層的外緣的短路的形式而成為容易制造高輸出功率的固體電池的形式等觀點(diǎn)考慮，優(yōu)選采用在準(zhǔn)備工序之后具有框體配置工序的方式。
[0034]另外，在關(guān)于本發(fā)明的上述說(shuō)明中，例示了在電極層形成工序(第1電極層形成工序和第2電極層形成工序)之前具有加壓工序的方式，但本發(fā)明的制造方法不限于該方式。本發(fā)明也可以采用在形成電極層之前不預(yù)先對(duì)固體電解質(zhì)層加壓的方式。
[0035]另外，在關(guān)于本發(fā)明的上述說(shuō)明中，例示了固體電池為鋰離子二次電池的形態(tài)，但本發(fā)明的制造方法不限于該形態(tài)。本發(fā)明中制造的固體電池可以是鋰離子以外的離子在正極層與負(fù)極層之間移動(dòng)的形態(tài)。作為這樣的離子，可以例示鈉離子、鉀離子等。為鋰離子以外的離子移動(dòng)的形態(tài)時(shí)，正極活性物質(zhì)、固體電解質(zhì)和負(fù)極活性物質(zhì)根據(jù)移動(dòng)的離子而適當(dāng)選擇即可。
[0036]實(shí)施例
[0037]用本發(fā)明的制造方 法(實(shí)施例)和本發(fā)明以外的制造方法(比較例)制作電池，評(píng)價(jià)所制作的電池的性能。
[0038]<固體電解質(zhì)的合成>
[0039]將Li2S (日本化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社制)和P2S5 (Aldrich公司制)作為起始原料，稱量0.7656g的1^#和1.23448的匕35。接著，將它們加入瑪瑙研缽中混合5分鐘后，加入4g的庚烷，用行星型球磨機(jī)機(jī)械球磨40小時(shí)，從而制作了作為硫化物系固體電解質(zhì)的Li2S -
p2s5。
[0040]<電極材料和固體電解質(zhì)組合物的制作>
[0041]?正極合劑(電極材料)
[0042]稱量12.03mg的正極活性物質(zhì)(LiNi1/3Co1/3Mn1/302，日亞化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社制)、
0.5lmg的VGCF (昭和電工株式會(huì)社制)和上述工序中制作的固體電解質(zhì)(Li2S — P2S5)
5.03mg，將它們混合，從而得到了正極合劑。
[0043].負(fù)極合劑(電極材料)
[0044]稱量9.06mg的負(fù)極活性物質(zhì)(石墨，三菱化學(xué)株式會(huì)社制)和上述工序中制作的固體電解質(zhì)(Li2S - P2S5) 8.24mg，將它們混合，從而得到了負(fù)極合劑。
[0045].固體電解質(zhì)組合物
[0046]在上述工序中制作的固體電解質(zhì)(Li2S — P2S5)500mg中添加3.5mg的苯乙烯丁二烯橡膠，進(jìn)一步添加lOOOmg的庚燒,制作了衆(zhòng)狀的固體電解質(zhì)組合物。
[0047]<箔_電解質(zhì)層疊體的制作>[0048]通過(guò)在厚度15 μ m的Al箔上以間隙200 μ m (Al箔與刮刀的距離為200 μ m)涂覆所制作的漿狀的固體電解質(zhì)組合物，從而形成厚度為80 μ m的固體電解質(zhì)層，制作了箔-電解質(zhì)層疊體。固體電解質(zhì)層的縱和橫的長(zhǎng)度分別為數(shù)cm。
[0049]<電池的制作(實(shí)施例)>
[0050]將沖裁成Icm2大小的箔-電解質(zhì)層疊體的外緣用陶瓷(MACOR)制的框體覆蓋后，將箔-電解質(zhì)層疊體以IOOMPa加壓。加壓后的固體電解質(zhì)層的厚度為40 μ m。然后，在固體電解質(zhì)層的上表面配置17.57mg的上述正極合劑，以IOOMPa加壓,從而形成Icm2大小的正極層。然后，從固體電解質(zhì)層除去Al箔，在與Al箔接觸的一側(cè)的固體電解質(zhì)層的面配置
17.3mg的上述負(fù)極合劑，以400MPa加壓而形成Icm2大小的負(fù)極層,從而制作了實(shí)施例的固體電池。
[0051]<電池的制作(比較例)>
[0052].比較例I
[0053]稱量18mg的上述工序中制作的固體電解質(zhì)(Li2S — P2S5),以在固體電解質(zhì)的周圍未配置框體的狀態(tài)，以IOOMPa加壓，從而制作了厚度為40 μ m并且大小為Icm2的固體電解質(zhì)層。然后，在制作的固體電解質(zhì)層的上表面配置17.57mg的上述正極合劑，以IOOMPa加壓，從而形成大小為Icm2的正極層。然后，以未形成正極層的一側(cè)的固體電解質(zhì)層的面為上，配置17.3mg的上述負(fù)極合劑，以400MPa加壓,形成大小為Icm2的負(fù)極層,從而制作了比較例I的固體電池。
[0054].比較例2
[0055]稱量21.6mg的上述工序中制作的固體電解質(zhì)(Li2S — P2S5),以在固體電解質(zhì)的周圍未配置框體的狀態(tài)，以IOOMPa加壓，從而制作了厚度為40 μ m并且大小為1.2cm2的固體電解質(zhì)層。然后，在制作的固體電解質(zhì)層的上表面配置17.57mg的上述正極合劑，以IOOMPa加壓，從而形成了大小為Icm2的正極層。然后，以未形成正極層的一側(cè)的固體電解質(zhì)層的面為上，配置17.3mg的上述負(fù)極合劑，以400MPa加壓,形成大小為Icm2的負(fù)極層，從而制作了比較例2的固體電池。
[0056].比較例3
[0057]稱量18mg上述工序中制作的固體電解質(zhì)(Li2S — P2S5)并配置在陶瓷(MACOR)制的框體的中央部(不存在框的部位)，以IOOMPa加壓，從而制作了厚度為40 μ m并且大小為Icm2的固體電解質(zhì)層。然后，在制作的固體電解質(zhì)層的上表面配置17.57mg的上述正極合齊IJ，以IOOMPa加壓，從而形成了大小為Icm2的正極層。然后，以未形成正極層的一側(cè)的固體電解質(zhì)層的面為上，配置17.3mg的上述負(fù)極合劑，以400MPa加壓,形成大小為Icm2的負(fù)極層，從而制作了比較例3的固體電池。
[0058]<電池的性能評(píng)價(jià)>
[0059]將上述工序中制作的實(shí)施例的電池、比較例I的電池、比較例2的電池和比較例3的電池分別以0.3mA恒定電流充電至4.2V后，以0.3mA進(jìn)行放電至2.5V。然后，在4.2V保持24小時(shí)，調(diào)查電壓的降低狀況。將結(jié)果示于圖3。圖3的縱軸是電池電壓[V]。
[0060]如圖3所示，實(shí)施例的電池的電壓為4.2V。即，在實(shí)施例的電池中不發(fā)生短路。與此相對(duì)，比較例I的電池、比較例2的電池和比較例3的電池的電壓變成0V，發(fā)生了短路。在比較例I的電池中發(fā)生短路是因?yàn)樵诠腆w電解質(zhì)層的外緣構(gòu)成正極層、負(fù)極層的粒子滑落，正極層和負(fù)極層介由滑落的粒子被連接。像這樣，對(duì)固體電解質(zhì)加壓而制作的固體電解質(zhì)層以其單體的方式難以操作，容易產(chǎn)生裂紋。另外，在比較例2的電池中發(fā)生了短路是因?yàn)榧訅簳r(shí)未形成電極層的固體電解質(zhì)層的外緣幾乎未被賦予壓力，固體電解質(zhì)層的外緣開裂，介由進(jìn)入到該開裂部位的從正極層、負(fù)極層滑落的粒子，正極層和負(fù)極層被連接。像這樣，如果在固體電解質(zhì)層的外緣設(shè)置空間，則在該外緣發(fā)生開裂、滑落，從而發(fā)生短路。另外，認(rèn)為在比較例3的電池中發(fā)生了短路是因?yàn)楣腆w電解質(zhì)層中不包含粘合劑，因此固體電解質(zhì)層開裂。由上所述，根據(jù)本發(fā)明，能夠制造高輸出功率的固體電池。
[0061]以上，聯(lián)系目前進(jìn)行了實(shí)踐并且認(rèn)為是優(yōu)選的實(shí)施方式地說(shuō)明了本發(fā)明，但本發(fā)明不限于本申請(qǐng)說(shuō)明書中公開的實(shí)施方式，應(yīng)理解為在不違反由權(quán)利要求書和說(shuō)明書整體理解的發(fā)明的主旨或思想的范圍內(nèi)可以適當(dāng)變更，伴隨這樣的變更的固體電池的制造方法也包含在本發(fā)明的技術(shù)范圍中。
[0062]符號(hào)說(shuō)明
[0063]1、I’…固體電解質(zhì)層
[0064]2、3…電極層
[0065]4、4’…箔-電解質(zhì)層疊體
[0066]5…框體
[0067]6、6，…猜`
【權(quán)利要求】
1.一種固體電池的制造方法，是制造具有一對(duì)電極層和配置在該一對(duì)電極層之間的固體電解質(zhì)層的固體電池的方法，其特征在于，具有如下工序: 準(zhǔn)備工序，準(zhǔn)備具有箔、以及配置在該箔的至少一面的含有粘合劑的固體電解質(zhì)層的箔-電解質(zhì)層疊體； 電極層形成工序，在所述準(zhǔn)備工序中準(zhǔn)備好的所述箔-電解質(zhì)層疊體的所述固體電解質(zhì)層的表面層疊電極材料并加壓而形成電極層；以及除去工序，在所述電極層形成工序后除去所述箔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固體電池的制造方法，其特征在于，具有在所述箔-電解質(zhì)層疊體的周圍配置框體的框體配置工序。
【文檔編號(hào)】H01M10/058GK103688403SQ201180072211
【公開日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2011年7月27日 優(yōu)先權(quán)日:2011年7月27日
【發(fā)明者】濱重規(guī), 田所翔, 川本浩二 申請(qǐng)人:豐田自動(dòng)車株式會(huì)社