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電池用層疊體的制造方法與流程

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電池用層疊體的制造方法與流程

本發(fā)明涉及電池用層疊體的制造方法。更詳細(xì)而言,本發(fā)明涉及能夠減少與電池制造有關(guān)的工序數(shù)、抑制電池的短路并使其性能提高的電池用層疊體的制造方法。



背景技術(shù):

近年來(lái),將電解液置換成固體電解質(zhì)的全固體電池正受到關(guān)注。與使用電解液的二次電池相比,不使用電解液的全固體電池不發(fā)生由電池的過(guò)充電引起的電解液的分解等,并且具有高的循環(huán)耐久性和能量密度。

在這樣的全固體電池的內(nèi)部,存在層疊有正極活性物質(zhì)層、固體電解質(zhì)層和負(fù)極活性物質(zhì)層的電池用層疊體。作為該電池用層疊體的制造方法,通??膳e出下述的制造方法:

(1)濕壓干(wet-on-dry)方式的制造方法,其中在將負(fù)極活性物質(zhì)漿料涂敷在集電體層上之后,將其干燥或預(yù)燒成以得到負(fù)極活性物質(zhì)層,接著,在負(fù)極活性物質(zhì)層上涂敷固體電解質(zhì)漿料,將其干燥或燒成以得到固體電解質(zhì)層;

(2)濕壓濕(wet-on-wet)方式的制造方法,其中涂敷負(fù)極活性物質(zhì)漿料以形成負(fù)極活性物質(zhì)漿料層,在其上涂敷固體電解質(zhì)漿料以形成固體電解質(zhì)漿料層,將它們干燥或燒成以得到負(fù)極活性物質(zhì)層和固體電解質(zhì)層;以及

(3)層疊壓制方式的制造方法,其中在將各自經(jīng)干燥或燒成的正極活性物質(zhì)層、固體電解質(zhì)層和負(fù)極活性物質(zhì)層層疊之后,對(duì)該層疊體進(jìn)行壓制。

在由此得到的電池用層疊體中,存在由于因剪裁等加工而發(fā)生變 形、因反復(fù)充放電而發(fā)生變形、或者因使用中的振動(dòng)等而發(fā)生部分破損的可能性,因此正極活性物質(zhì)層和負(fù)極活性物質(zhì)層會(huì)相互接觸而發(fā)生短路。因此,研究了能夠抑制短路的電池用層疊體的形狀和結(jié)構(gòu)等及其制造方法。

具體而言,在專利文獻(xiàn)1的全固體電池的制造方法中,使正極電極體與負(fù)極電極體的層疊面的大小具有差異,由此試圖抑制短路。專利文獻(xiàn)1的全固體電池的制造方法包括:對(duì)具有負(fù)極活性物質(zhì)層和第一固體電解質(zhì)層的負(fù)極電極體進(jìn)行壓制并且切斷該負(fù)極電極體的端部的工序,對(duì)具有正極活性物質(zhì)層和第二固體電解質(zhì)層的正極電極體進(jìn)行壓制并且切斷該正極電極體的端部的工序,以第一固體電解質(zhì)層側(cè)與第二固體電解質(zhì)層側(cè)接觸的方式將這些負(fù)極電極體和正極電極體層疊以得到電池用層疊體的工序,以及對(duì)該電池用層疊體進(jìn)行加熱壓制的工序。專利文獻(xiàn)1的全固體電池的制造方法公開(kāi)了如下技術(shù):在切斷上述正極電極體和負(fù)極電極體的端部的工序中,使它們的層疊面的大小具有差異。

專利文獻(xiàn)2的全固體二次電池的制造方法包括:在集電體層上設(shè)置層疊有正極活性物質(zhì)層、固體電解質(zhì)層和負(fù)極活性物質(zhì)層的電池用層疊體的工序,以及通過(guò)激光燒蝕等方法切斷該集電體層上的電池用層疊體的工序。專利文獻(xiàn)2的全固體電池的制造方法公開(kāi)了如下技術(shù):通過(guò)對(duì)電池用層疊體的集電體層的相反側(cè)照射激光來(lái)加工電池用層疊體,并且在激光到達(dá)作為集電體層的鋁的情況下,反射該激光。

關(guān)于透明電極基板的制造方法,專利文獻(xiàn)3包括:在透明基板上形成剝離層的工序、在剝離層上形成透明電極層的工序、以及對(duì)剝離層照射激光以使剝離層部分地?fù)]發(fā),并且連同剝離層一起選擇性地除去透明電極層,由此將透明電極層圖案化的工序。該專利文獻(xiàn)3的透明電極基板的制造方法公開(kāi)了如下技術(shù):對(duì)于規(guī)定波長(zhǎng)的激光,使透明電極層的光吸收系數(shù)低于剝離層的光吸收系數(shù),由此透過(guò)透明電極層的一部分激光使剝離層選擇性地?fù)]發(fā)。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1:特開(kāi)2015-008073號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)2:特開(kāi)2001-015153號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)3:特開(kāi)2010-129403號(hào)公報(bào)



技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:

發(fā)明所要解決的課題

在專利文獻(xiàn)1的全固體電池的制造方法中,使正極電極體與負(fù)極電極體的層疊面的大小具有差異,由此試圖抑制短路,但由于各工序中產(chǎn)生的公差,全固體電池的能量密度有可能下降。

在專利文獻(xiàn)2的全固體二次電池的制造方法中,通過(guò)激光燒蝕等方法在集電體層上切斷電池用層疊體來(lái)進(jìn)行分割,并且嘗試使所分割的一個(gè)電極用層疊體的短路不影響所分割的其它多個(gè)電池用層疊體,但有可能不能抑制短路自身。

因此,本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種能夠減少與電池制造有關(guān)的工序數(shù)、抑制電池的短路并使其性能提高的電池用層疊體的制造方法。

用于解決課題的手段

本發(fā)明人發(fā)現(xiàn),通過(guò)以下手段,能夠解決上述課題。

〈1〉電池用層疊體的制造方法,其為層疊有第一活性物質(zhì)層和固體電解質(zhì)層的電池用層疊體的制造方法,其包括:通過(guò)從上述第一活性物質(zhì)層側(cè)對(duì)上述電池用層疊體照射激光,在維持上述固體電解質(zhì)層的同時(shí)除去上述第一活性物質(zhì)層的一部分,由上述固體電解質(zhì)層引起的上述激光的反射率為80%以上。

〈2〉〈1〉項(xiàng)中記載的方法,其中,由上述固體電解質(zhì)層引起的上述激光的反射率與由上述第一活性物質(zhì)層引起的上述激光的反射率相比大50%以上。

〈3〉〈1〉項(xiàng)中記載的方法,其中,由上述第一活性物質(zhì)層引起的上述激光的反射率為30%以下。

〈4〉〈1〉~〈3〉項(xiàng)的任一項(xiàng)中記載的方法,其中,上述激光為固體激光、氣體激光、液體激光或半導(dǎo)體激光,或者將它們組合的激光。

〈5〉〈1〉~〈4〉項(xiàng)的任一項(xiàng)中記載的方法,其中,上述固體電解質(zhì)層含有選自硫化物系非晶質(zhì)固體電解質(zhì)、硫化物系結(jié)晶質(zhì)固體電解質(zhì)、氧化物系非晶質(zhì)固體電解質(zhì)、和結(jié)晶質(zhì)氧化物及氧氮化物、以及它們的組合中的至少一種的固體電解質(zhì)。

〈6〉〈1〉~〈5〉項(xiàng)的任一項(xiàng)中記載的方法,其中,上述電池用層疊體在上述第一活性物質(zhì)層的相反側(cè)進(jìn)一步具有層疊于上述固體電解質(zhì)層的第二活性物質(zhì)層。

〈7〉〈6〉項(xiàng)中記載的方法,其中,上述電池用層疊體在上述固體電解質(zhì)層的相反側(cè)進(jìn)一步具有層疊于上述第二活性物質(zhì)層的集電體層。

〈8〉〈6〉或〈7〉項(xiàng)中記載的方法,其中,在上述激光的照射后,上述第一活性物質(zhì)層的層疊面的面積小于上述第二活性物質(zhì)層的層疊面的面積。

〈9〉〈6〉~〈8〉項(xiàng)的任一項(xiàng)中記載的方法,其中,上述第一活性物質(zhì)層為正極活性物質(zhì)層,并且上述第二活性物質(zhì)層為負(fù)極活性物質(zhì)層。

〈10〉〈1〉~〈9〉項(xiàng)的任一項(xiàng)中記載的方法,其進(jìn)一步包括:通過(guò)對(duì)將第一活性物質(zhì)漿料層和固體電解質(zhì)漿料層按該順序進(jìn)行了層疊的漿料層疊體進(jìn)行干燥,形成層疊有上述第一活性物質(zhì)層和上述固體電解質(zhì)層的上述電池用層疊體。

〈11〉〈6〉~〈9〉項(xiàng)的任一項(xiàng)中記載的方法,其進(jìn)一步包括:通過(guò)對(duì)將第一活性物質(zhì)漿料層、固體電解質(zhì)漿料層和第二活性物質(zhì)漿料層按該順序進(jìn)行了層疊的漿料層疊體進(jìn)行干燥,形成層疊有上述第一活性物質(zhì)層、上述固體電解質(zhì)層和上述第二活性物質(zhì)層的上述電池用層疊體。

〈12〉全固體電池,其具備通過(guò)〈1〉~〈11〉項(xiàng)的任一項(xiàng)中記載 的方法制造的電池用層疊體。

發(fā)明效果

根據(jù)本發(fā)明,可提供一種能夠減少與電池制造有關(guān)的工序數(shù)、抑制電池的短路并使其性能提高的電池用層疊體的制造方法。

附圖說(shuō)明

圖1(a)是通過(guò)本發(fā)明的方法所制造的電池用層疊體的示意性正視圖,圖1(b)是圖1(a)的側(cè)視圖。

圖2(a)是示出固體電解質(zhì)層的波長(zhǎng)(nm)與反射率(%)的關(guān)系的圖,圖2(b)是示出負(fù)極活性物質(zhì)層的波長(zhǎng)(nm)與反射率(%)的關(guān)系的圖,圖2(c)是示出正極活性物質(zhì)層的波長(zhǎng)(nm)與反射率(%)的關(guān)系的圖。

圖3(a)是參考例中得到的層疊體的示意性正視圖,圖3(b)是圖3(a)的側(cè)視圖,圖3(c)是利用掃描型電子顯微鏡(SEM)對(duì)被0.5μm波長(zhǎng)的激光切斷的層疊體的側(cè)面斷面進(jìn)行觀察時(shí)的SEM圖像。

圖4(a)是實(shí)施例1中得到的層疊體的一部分的示意性正視圖,圖4(b)是圖4(a)的側(cè)視圖,圖4(c)是圖4(a)的A-B部分的正面照片,圖4(d)是傾斜地觀察圖4(c)時(shí)的SEM圖像。

圖5(a)是實(shí)施例2中得到的層疊體的一部分的示意性正視圖,圖5(b)是圖5(a)的側(cè)視圖,圖5(c)是圖5(a)的A-B部分的正面照片。

附圖標(biāo)記說(shuō)明

100,300,400,500 層疊體

110 第一活性物質(zhì)層

120 固體電解質(zhì)層

310 負(fù)極活性物質(zhì)層

320 固體電解質(zhì)層

330 正極活性物質(zhì)層

340 集電體層

具體實(shí)施方式

以下,對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。予以說(shuō)明,本發(fā)明不受以下的實(shí)施方式限定,能夠在本發(fā)明的要旨的范圍內(nèi)進(jìn)行各種變形來(lái)實(shí)施。另外,在附圖的說(shuō)明中,對(duì)于相同的要素賦予相同的附圖標(biāo)記,省略重復(fù)的說(shuō)明。

在本發(fā)明中,在“第一活性物質(zhì)層”是指正極活性物質(zhì)層或負(fù)極活性物質(zhì)層的情況下,“第二活性物質(zhì)層”分別是指負(fù)極活性物質(zhì)層或正極活性物質(zhì)層。

《電池用層疊體》

在本發(fā)明的方法中,制造層疊有第一活性物質(zhì)層和固體電解質(zhì)層的電池用層疊體。

如上所述,在以往的電池用層疊體中,使正極活性物質(zhì)層與負(fù)極活性物質(zhì)層的層疊面的大小具有差異,由此試圖抑制短路。但是,難以制造一種能夠在抑制電池短路的同時(shí)提高其能量密度的電池用層疊體。

作為難以制造這樣的電池用層疊體的原因之一,可舉出以往的電池用層疊體的制造方法。電池用層疊體的制造方法通常包括對(duì)活性物質(zhì)漿料等進(jìn)行干燥或燒成的工序,或?qū)钚晕镔|(zhì)層等進(jìn)行壓制的工序。在該干燥或燒成工序中,發(fā)生漿料的體積減小等的變化,并且在壓制工序中,發(fā)生層的伸縮或填充率等的變化。這些變化產(chǎn)生制造的誤差,并且工序數(shù)越多,該誤差也越大。因此,難以制造具有預(yù)先設(shè)定的數(shù)值的厚度和結(jié)構(gòu)等的電池用層疊體,不能提高電池的能量密度。

另外,可考慮:嘗試制造具有預(yù)先設(shè)定的數(shù)值的厚度和結(jié)構(gòu)等的電池用層疊體,在制作電池所包含的層疊體之后,將該層疊體加工成任意形狀,由此對(duì)該加工工序之前的多個(gè)工序中產(chǎn)生的制造誤差進(jìn)行修正并將其抑制到最低限度。

與此相關(guān),層疊體的固體電解質(zhì)層等的厚度通常非常薄,例如為微米水平。這是為了得到高輸出的全固體電池。具體而言,通過(guò)采用微米水平厚度的層疊體、特別是具有微米水平厚度的固體電解質(zhì)層的層疊體,縮短鋰離子和電子的傳導(dǎo)距離,由此可得到高輸出的全固體 電池。

另外,作為層疊體的加工法,可舉出通常的熱切斷法,例如激光切斷法、氣體切斷法和等離子體切斷法。

予以說(shuō)明,激光切斷法是指這樣的切斷法,其對(duì)切斷部分照射能量密度通過(guò)聚光透鏡而得到提高的激光,加熱切斷部位并使其蒸發(fā),與此同時(shí),將輔助氣體吹至切斷部位,除去熔融物。另外,氣體切斷法是指這樣的切斷法,其將切斷部位加熱至著火點(diǎn)以上的溫度,通過(guò)將氧吹至該切斷部位由此發(fā)生氧化(放熱)反應(yīng),通過(guò)氧的氣流除去熔融的氧化物等。另外,等離子體切斷法是指這樣的切斷法,其對(duì)氣體施加高電壓,將由此產(chǎn)生的電弧等離子體吹至切斷部位來(lái)進(jìn)行切斷。通常,切口寬度(隨著切斷而被除去的寬度)以激光切斷法、氣體切斷法和等離子體切斷法的順序增大,并且切斷面的質(zhì)量按該順序變差。

在將上述的通常的切斷法應(yīng)用于這樣的微米水平厚度的層疊體、特別是具有微米水平厚度的固體電解質(zhì)層的層疊體的情況下,可切斷層疊體的全部層,但將層疊體的特定層例如活性物質(zhì)層的一部分切斷或除去是非常困難的。

如上所述,在以往的技術(shù)中,難以以規(guī)定的形狀、結(jié)構(gòu)等來(lái)制造電池所包含的層疊體、特別是具有微米水平厚度的固體電解質(zhì)層的層疊體。

但是,制造電池用層疊體的本發(fā)明的方法包括:通過(guò)由固體電解質(zhì)層引起的特定的激光的反射率為80%以上,在從第一活性物質(zhì)層側(cè)對(duì)電池用層疊體照射激光時(shí),在維持固體電解質(zhì)層的同時(shí)除去第一活性物質(zhì)層的一部分。

在對(duì)除去部位照射激光的情況下,激光遵循透過(guò)、吸收和反射等的路徑。在上述通常的激光切斷或除去法中,在透過(guò)、吸收和反射等之中,吸收是重要的因素。這是由于在由切斷或除去部位引起的激光的吸收、特別是吸收率的值大的情況下,該除去部位的加熱和蒸發(fā)效率提高,作為結(jié)果,在該除去部位中的除去效率提高。

與此相對(duì),本發(fā)明人關(guān)注于激光的反射、特別是反射率的值,由 此使本發(fā)明得以完成。具體而言,本發(fā)明人發(fā)現(xiàn),由于由固體電解質(zhì)層引起的激光的反射率為較大值、特別是80%以上,在從第一活性物質(zhì)層側(cè)對(duì)電池用層疊體照射激光的情況下,能夠在除去第一活性物質(zhì)層的一部分的同時(shí)抑制固體電解質(zhì)層的一部分的破損、切斷或除去。

通常,在對(duì)微米水平厚度的層照射激光的情況下,這樣的層很可能會(huì)被燒斷。但是,本發(fā)明人發(fā)現(xiàn),通過(guò)選擇特定的激光和特定的固體電解質(zhì)層,能夠提高由固體電解質(zhì)層引起的激光的反射率。

予以說(shuō)明,由固體電解質(zhì)層引起的激光的反射率取決于構(gòu)成固體電解質(zhì)層的一種或多種材料與激光波長(zhǎng)的組合。因此,為了提高由固體電解質(zhì)層引起的激光的反射率,例如可考慮構(gòu)成固體電解質(zhì)層的主要固體電解質(zhì)與激光波長(zhǎng)的組合。

進(jìn)而,能夠根據(jù)上述主要固體電解質(zhì)的屬性來(lái)決定與其組合的激光波長(zhǎng)。例如,在主要固體電解質(zhì)的顏色為白色的情況下,可采用屬于較短波長(zhǎng)~較長(zhǎng)波長(zhǎng)范圍例如可見(jiàn)波長(zhǎng)~紅外波長(zhǎng)范圍的激光。在該范圍中,關(guān)于較長(zhǎng)波長(zhǎng)的激光,能夠增大由含有主要固體電解質(zhì)的固體電解質(zhì)層引起的激光的反射率。

在從第一活性物質(zhì)層側(cè)對(duì)電池用層疊體照射激光的情況下,該激光的一部分被第一活性物質(zhì)層反射,但該激光的剩余部分被第一活性物質(zhì)吸收,和/或透過(guò)第一活性物質(zhì)層。特別地,透過(guò)第一活性物質(zhì)層的激光到達(dá)固體電解質(zhì)層。

因此,在由固體電解質(zhì)層引起的激光的反射率為80%以上的情況下,由于能夠利用固體電解質(zhì)層高概率地反射透過(guò)該第一活性物質(zhì)層的激光,因此能夠高效地抑制固體電解質(zhì)層的一部分的破損等。

另外,由于被固體電解質(zhì)層反射的激光的一部分被第一活性物質(zhì)層吸收,因此能夠使由第一活性物質(zhì)層引起的激光的吸收率增加。因此,能夠進(jìn)一步促進(jìn)第一活性物質(zhì)層的除去。

通常,關(guān)于所照射的激光,物質(zhì)具有固有的加工閾值。加工閾值是指用于穩(wěn)定地進(jìn)行激光加工而需要的激光功率密度(W/cm2)、積分通量(fluence)(J/cm2)等。因此,在小于該加工閾值的激光功率密 度等下,不能穩(wěn)定地對(duì)加工對(duì)象的物質(zhì)進(jìn)行加工。換句話說(shuō),在激光功率密度等小于該加工閾值的情況下,要注意加工對(duì)象的物質(zhì)不易受激光的影響。

不受任何原理限定,但可認(rèn)為在由固體電解質(zhì)層引起的激光的反射率為較大值、特別是80%以上的情況下,可將透過(guò)第一活性物質(zhì)層的激光和直接照射于固體電解質(zhì)層的激光的激光功率密度等減小至固體電解質(zhì)層的加工閾值附近或低于該加工閾值。

這可認(rèn)為是由于在從第一活性物質(zhì)層側(cè)對(duì)電池用層疊體照射激光的情況下,由于由第一活性物質(zhì)層引起的激光反射和吸收,減弱了透過(guò)第一活性物質(zhì)層的激光的輸出,并且由于由固體電解質(zhì)層引起的激光的反射率為80%以上,由固體電解質(zhì)層引起的激光的吸收率和透過(guò)率的合計(jì)為到達(dá)固體電解質(zhì)層的激光中的20%以下。

進(jìn)而,在由固體電解質(zhì)層引起的激光的反射率為80%以上的情況下,即使在激光因第一活性物質(zhì)層的除去而直接照射固體電解質(zhì)層時(shí),也能夠使固體電解質(zhì)層的一部分的破損等難以發(fā)生。

因此,在由固體電解質(zhì)層引起的激光的反射率為80%以上的情況下,可省略層疊前的正極活性物質(zhì)層和負(fù)極活性物質(zhì)層的切斷工序等,能夠減少電池制造時(shí)的工序數(shù)。另外,由于能夠制造具有預(yù)先設(shè)定的數(shù)值的厚度和形狀等的電池用層疊體,因此能夠抑制電池的短路并使電池的性能提高。

參照?qǐng)D1,對(duì)通過(guò)從第一活性物質(zhì)層側(cè)對(duì)電池用層疊體照射激光而除去了第一活性物質(zhì)層的一部分的電池用層疊體進(jìn)行說(shuō)明。圖1(a)是通過(guò)本發(fā)明的方法制造的電池用層疊體的示意性正視圖。圖1(b)是圖1(a)的側(cè)視圖。

在圖1(a)和圖1(b)的層疊體100中,層疊有第一活性物質(zhì)層110和固體電解質(zhì)層120。在該層疊體100中,通過(guò)從第一活性物質(zhì)層110側(cè)對(duì)層疊體100照射激光,除去第一活性物質(zhì)層110的一部分,即周緣部。另外,由于由固體電解質(zhì)層120引起的激光的反射率為80%以上,因此除去了第一活性物質(zhì)層110的周緣部,并且抑制了固體電解 質(zhì)層120的破損等。

作為由固體電解質(zhì)層引起的激光的反射率,從抑制由固體電解質(zhì)層引起的激光的吸收和透過(guò)的觀點(diǎn)考慮,可舉出80%以上、82%以上、84%以上、86%以上、88%以上或90%以上的反射率。

在本發(fā)明中,激光的“反射率”是指對(duì)參比樣和固體電解質(zhì)層等分別照射該激光波長(zhǎng)的光并且測(cè)定反射的光的強(qiáng)度(I參比樣和I固體電解質(zhì)層),使用下述式(I)從這些強(qiáng)度計(jì)算出的值:

反射率(%)=(I固體電解質(zhì)層等/I參比樣)×100 (I)

上述反射率的測(cè)定可使用紫外可見(jiàn)吸收近紅外分光光度計(jì)(株式會(huì)社島津制作所制,型號(hào):UV-2600)和作為其選擇的積分球(株式會(huì)社島津制作所制,型號(hào):ISR-2600Plus)來(lái)進(jìn)行。另外,參比樣是將BaSO4粉末壓固而成的。

在由固體電解質(zhì)層引起的激光的反射率為80%以上的情況下,不特別限定由第一活性物質(zhì)層引起的激光的反射率。

在由第一活性物質(zhì)層引起的激光的反射率小的情況下,由第一活性物質(zhì)層引起的激光的吸收率上升,由此第一活性物質(zhì)層的一部分的除去變得容易。因此,從促進(jìn)由第一活性物質(zhì)層引起的激光的吸收的觀點(diǎn)考慮,作為由第一活性物質(zhì)層引起的激光的反射率,可舉出30%以下、28%以下、26%以下、24%以下、22%以下或20%以下的反射率。

另外,在制造電池用層疊體的本發(fā)明的方法中,優(yōu)選由固體電解質(zhì)層引起激光的反射率與由第一活性物質(zhì)層引起的激光的反射率相比大50%以上。

本發(fā)明人發(fā)現(xiàn),由于由固體電解質(zhì)層引起激光的反射率大于由第一活性物質(zhì)層引起的激光的反射率,因此在從第一活性物質(zhì)層側(cè)對(duì)層疊體照射激光的情況下,能夠提高在除去第一活性物質(zhì)層的一部分的同時(shí)抑制固體電解質(zhì)層的一部分的破損、切斷或除去的效果。

可認(rèn)為基于這樣的反射率之差,激光能夠有效地入射到第一活性物質(zhì)層中,并且能夠通過(guò)固體電解質(zhì)層有效地反射激光。

進(jìn)而,在本發(fā)明中,由固體電解質(zhì)層引起激光的反射率與由第一活性物質(zhì)層引起的激光的反射率相比大50%以上,由此可以在以任意形狀和體積等除去特定的層、例如第一活性物質(zhì)層的一部分的同時(shí)有效地抑制固體電解質(zhì)層的破損等。這可認(rèn)為是由于由固體電解質(zhì)層引起激光的反射率與由第一活性物質(zhì)層引起的激光的反射率相比大50%以上,因此進(jìn)一步提高了激光能夠有效地入射到第一活性物質(zhì)層中,并且能夠通過(guò)固體電解質(zhì)層有效地反射激光的效果。

因此,作為從由固體電解質(zhì)層引起激光的反射率減去由第一活性物質(zhì)層引起的激光的反射率而算出的值,從易于除去第一活性物質(zhì)層的一部分并且有效地抑制固體電解質(zhì)層的一部分的破損等的觀點(diǎn)考慮,可舉出50%以上、53%以上、56%以上、60%以上、65%以上或70%以上的值。

另外,在制造電池用層疊體的本發(fā)明的方法中,電池用層疊體在第一活性物質(zhì)層的相反側(cè)進(jìn)一步具有層疊于固體電解質(zhì)層的第二活性物質(zhì)層。

由于電池用層疊體層疊了第一活性物質(zhì)層、固體電解質(zhì)層和第二活性物質(zhì)層,例如層疊了正極活性物質(zhì)層、固體電解質(zhì)層和負(fù)極活性物質(zhì)層,因此經(jīng)由固體電解質(zhì)層在正極活性物質(zhì)層與負(fù)極活性物質(zhì)層之間產(chǎn)生離子授受(delivery/acceptance)。

另外,在制造電池用層疊體的本發(fā)明的方法中,電池用層疊體在固體電解質(zhì)層的相反側(cè)進(jìn)一步具有層疊于第二活性物質(zhì)層的集電體層。

上述集電體層可根據(jù)伴隨著上述離子授受而產(chǎn)生的電子授受而與外部導(dǎo)通。

另外,在制造電池用層疊體的本發(fā)明的方法中,在激光的照射后,第一活性物質(zhì)層的層疊面的面積小于第二活性物質(zhì)層的層疊面的面積。

以往,關(guān)于用于抑制電池短路所需的第一活性物質(zhì)層的一部分的除去量,有可能存在過(guò)量或不足。但是,在本發(fā)明的方法中,通過(guò)采 用激光,關(guān)于用于抑制電池短路所需的第一活性物質(zhì)層的一部分的除去量,能夠?qū)⑵渚_地除去而幾乎不會(huì)過(guò)量或不足。因此,能夠制造可在抑制電池短路的同時(shí)提高其能量密度的電池用層疊體。

另外,優(yōu)選第一活性物質(zhì)層為正極活性物質(zhì)層,并且第二活性物質(zhì)層為負(fù)極活性物質(zhì)層。

在對(duì)全固體電池進(jìn)行充電的情況下,通常,離子物質(zhì)(例如鋰離子)從正極活性物質(zhì)層向負(fù)極活性物質(zhì)層移動(dòng),并且其被還原成金屬,由此而進(jìn)入負(fù)極活性物質(zhì)層(插層反應(yīng))。在此,在負(fù)極活性物質(zhì)層的層疊面的面積小于正極活性物質(zhì)層的層疊面的面積的情況下,或者在它們的面積相同的情況下,未進(jìn)入負(fù)極活性物質(zhì)層的上述金屬可能以成為短路的原因的枝晶等形態(tài)析出。

但是,在具備通過(guò)本發(fā)明的方法制造的電池用層疊體的全固體電池中,通過(guò)使正極活性物質(zhì)層的層疊面的面積小于負(fù)極活性物質(zhì)層的層疊面的面積,能夠抑制上述枝晶等的產(chǎn)生。

進(jìn)而,作為電池用層疊體的各層的層疊順序,優(yōu)選自上而下依次為正極活性物質(zhì)層、固體電解質(zhì)層和負(fù)極活性物質(zhì)層的順序。通過(guò)在上方配置易于產(chǎn)生裂紋的正極活性物質(zhì)層、并且在下方配置不易產(chǎn)生裂紋的負(fù)極活性物質(zhì)層,能夠在壓制電池用層疊體時(shí)抑制正極活性物質(zhì)層的開(kāi)裂。

另外,制造電池用層疊體的本發(fā)明的方法進(jìn)一步包括:通過(guò)對(duì)將活性物質(zhì)漿料層和固體電解質(zhì)漿料層按該順序進(jìn)行了層疊的漿料層疊體進(jìn)行干燥,形成層疊有第一活性物質(zhì)層和固體電解質(zhì)層的電池用層疊體。

在濕壓濕方式中,可減少與電池用層疊體的制造有關(guān)的工序數(shù),節(jié)約時(shí)間,和/或減少金屬片等雜質(zhì)混入的機(jī)會(huì)。進(jìn)而,在該方式中,關(guān)于對(duì)層疊的多個(gè)漿料層進(jìn)行干燥或燒成而制作的第一活性物質(zhì)層和固體電解質(zhì)層,在它們之間的界面,可使粘接性能提高。由此,能夠使電池的導(dǎo)電性、耐沖擊性等提高。

另外,制造電池用層疊體的本發(fā)明的方法進(jìn)一步包括:通過(guò)對(duì)將 第一活性物質(zhì)漿料層、固體電解質(zhì)漿料層和第二活性物質(zhì)漿料層按該順序進(jìn)行了層疊的漿料層疊體進(jìn)行干燥,形成層疊有第一活性物質(zhì)層、固體電解質(zhì)層和第二活性物質(zhì)層的電池用層疊體。

由此,例如能夠一并地制作具有第一活性物質(zhì)漿料層、固體電解質(zhì)漿料層和第二活性物質(zhì)漿料層的漿料層疊體。

因此,在以往的電池用層疊體中,各自分別地使第一活性物質(zhì)漿料層、固體電解質(zhì)漿料層和第二活性物質(zhì)漿料層干燥,但在通過(guò)本發(fā)明的方法制造的電池用層疊體中,在一并地進(jìn)行這些干燥工序的同時(shí),能夠?qū)崿F(xiàn)如上所述那樣的電池性能的提高。

予以說(shuō)明,可以同時(shí)進(jìn)行,或者也可以依次進(jìn)行:在任選的集電體層上涂布任選的第二活性物質(zhì)漿料以形成第二活性物質(zhì)漿料層的工序、在任選的第二活性物質(zhì)漿料層上涂布固體電解質(zhì)漿料以形成固體電解質(zhì)漿料層的工序、以及在固體電解質(zhì)漿料層的表面涂布第一活性物質(zhì)漿料以形成第一活性物質(zhì)漿料層的工序。

另外,作為漿料的涂布方法,不特別限定,但例如可采用刮刀涂布機(jī)、凹版涂布機(jī)、浸漬涂布機(jī)、逆向涂布機(jī)、輥刀涂布機(jī)、線棒涂布機(jī)、狹縫模具涂布機(jī)(slot die coater)、氣刀涂布機(jī)、簾幕涂布機(jī)或擠壓涂布機(jī)等、或者它們的組合等的公知的涂布方法。

進(jìn)而,在漿料的層疊工序之后,也可以采用對(duì)漿料進(jìn)行干燥和/或燒成的工序,和/或壓制工序。作為干燥和/或燒成的工序,不特別限定,可采用公知的干燥和/或燒成的工序。作為壓制工序,不特別限定,可采用公知的壓制工序。

作為對(duì)漿料進(jìn)行干燥和/或燒成的溫度,不特別限定,例如可舉出常溫~500℃范圍的溫度。壓制壓力只要可實(shí)現(xiàn)各層的規(guī)定的填充率等就不特別限定。作為壓制壓力,例如可舉出100MPa~1000MPa范圍的壓力。

制造電極層疊體的本發(fā)明的方法不特別限定,可以進(jìn)一步采用以往的濕壓干方式的工序、以往的層疊壓制工序、或者其它公知的全固體電池的制造工序,或者它們的組合。

<激光>

從第一活性物質(zhì)層側(cè)對(duì)電池用層疊體照射激光。

作為激光,在由固體電解質(zhì)層引起的激光的反射率在80%以上的情況下就不特別限定,但可舉出:固體激光、氣體激光、液體激光、半導(dǎo)體激光或其它激光,或者它們的組合。作為激光,從得到有利于電池用層疊體的加工的高輸出激光的觀點(diǎn)考慮,優(yōu)選固體激光。

作為固體激光,例如可舉出:紅寶石激光、玻璃激光、鈦藍(lán)寶石激光、翠綠寶石激光、Er:YAG激光、Nd:YAG激光、Nd:YVO4激光、或Yb:纖維激光等,或者它們的組合。

作為氣體激光,例如可舉出:CO2激光、He-Ne激光、HeCd激光、銅蒸氣激光、金蒸氣激光、N2激光、受激準(zhǔn)分子X(jué)eF激光、受激準(zhǔn)分子X(jué)eCl激光、受激準(zhǔn)分子KrF激光、受激準(zhǔn)分子ArF激光或Ar激光等,或者它們的組合。

作為液體激光,例如可舉出染料激光等。

作為半導(dǎo)體激光,例如可舉出:GaAlAs激光或InGaAsP激光等,或者它們的組合。

作為其它激光,例如可舉出自由電子激光等。

予以說(shuō)明,作為激光,當(dāng)然包括將非線性光學(xué)晶體等器件應(yīng)用于上述激光而產(chǎn)生的第n諧波激光(n為自然數(shù))。

另外,作為激光的振蕩,可舉出等幅振蕩(CW)和脈沖振蕩。作為激光的振蕩,其中優(yōu)選脈沖振蕩,特別是飛秒單位的脈沖振蕩。通常,脈沖振蕩的激光的能量瞬間地高于等幅振蕩的激光的能量,并且飛秒單位的脈沖振蕩絕對(duì)地快于皮秒單位的原子晶格的振動(dòng)。因此,飛秒單位的脈沖振蕩的激光幾乎不對(duì)激光照射部位的周邊產(chǎn)生熱損傷,能夠精確且迅速地除去該照射部位。

因此,作為等幅振蕩的激光功率密度,優(yōu)選20kW/cm2以上或25kW/cm2以上的功率密度,優(yōu)選1500kW/cm2以下或800kW/cm2以下的功率密度。

進(jìn)而,作為脈沖振蕩的積分通量,優(yōu)選0.5J/cm2以上、1.3J/cm2 以上或3.0J/cm2以上的積分通量,優(yōu)選30.0J/cm2以下或23.0J/cm2以下的積分通量。

予以說(shuō)明,關(guān)于脈沖振蕩,需要注意由于脈沖寬度越短,峰功率變得越大,因此加工變得容易。在此,脈沖寬度是指每一次脈沖的持續(xù)時(shí)間。

激光的波長(zhǎng)在由固體電解質(zhì)層引起的激光的反射率為80%以上的情況下不特別限定。

另外,為了使由固體電解質(zhì)層引起的激光的反射率為80%以上,作為激光的主波長(zhǎng),例如可舉出:1.0μm以上、1.1μm以上、1.2μm以上、1.3μm以上、1.4μm以上或1.5μm以上的波長(zhǎng)。

<第一活性物質(zhì)層>

作為第一活性物質(zhì)層,可舉出正極活性物質(zhì)層或負(fù)極活性物質(zhì)層。

<正極活性物質(zhì)層>

正極活性物質(zhì)層含有正極活性物質(zhì)以及任選的導(dǎo)電助劑、粘合劑和固體電解質(zhì)。

作為正極活性物質(zhì),可舉出包含選自錳、鈷、鎳和鈦中的至少一種過(guò)渡金屬和鋰的金屬氧化物,例如鈷酸鋰(LixCoO2)或鎳鈷錳酸鋰(Li1+xNi1/3Co1/3Mn1/3O2)等,或者它們的組合。

正極活性物質(zhì)的形態(tài)優(yōu)選為粉體。作為正極活性物質(zhì)的平均粒徑,不特別限定,但從增加固固界面的接觸面積的觀點(diǎn)考慮,例如可舉出1μm以上、3μm以上、5μm以上或10μm以上的平均粒徑,并且可舉出100μm以下、50μm以下、30μm以下或20μm以下的平均粒徑。作為正極活性物質(zhì)的平均粒徑,優(yōu)選1~50μm范圍的平均粒徑,更優(yōu)選1~20μm范圍的平均粒徑,進(jìn)一步優(yōu)選1~10μm范圍的平均粒徑,特別優(yōu)選1~6μm范圍的平均粒徑。

予以說(shuō)明,在本發(fā)明中,除非另外指出,“平均粒徑”是指使用掃描型透射電子顯微鏡(STEM)和能量分散型X射線分析(EDX)等手段并且對(duì)隨機(jī)選擇的10個(gè)以上的粒子的圓當(dāng)量直徑(Heywood直徑)進(jìn)行測(cè)定時(shí)它們的測(cè)定值的算術(shù)平均值。

進(jìn)而,正極活性物質(zhì)也可以任選地具有緩沖膜。由于在正極活性物質(zhì)與硫化物系非晶質(zhì)固體電解質(zhì)和/或硫化物系結(jié)晶質(zhì)固體電解質(zhì)之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng),因此有可能生成具有高電阻的金屬硫化物。上述緩沖膜具有抑制該金屬硫化物的生成等的效果。由此,能夠提高全固體電池的輸出。

作為緩沖膜,優(yōu)選顯示電子絕緣性和離子傳導(dǎo)性,并且約束陽(yáng)離子的力強(qiáng)的陰離子物質(zhì)。作為緩沖膜,例如可舉出:LiNbO3、Li4Ti5O12或Li3PO4等,或者它們的組合。

作為涂覆正極活性物質(zhì)的緩沖膜的厚度,不特別限定,但例如可舉出1nm~100nm范圍的厚度、1nm~50nm范圍的厚度、1nm~20nm范圍的厚度,或1nm~10nm范圍的厚度。

予以說(shuō)明,作為緩沖膜的厚度,例如可使用透射型電子顯微鏡(TEM)等來(lái)測(cè)定。

作為導(dǎo)電助劑,可舉出碳材料,例如VGCF(氣相生長(zhǎng)碳纖維,Vapor Grown Carbon Fiber)、炭黑、乙炔黑(AB)、科琴黑(KB)、碳納米管(CNT)或碳納米纖維(CNF)等,或者金屬材料等,或者它們的組合。

作為粘合劑,不特別限定,但可舉出聚合物樹(shù)脂,例如聚偏氟乙烯(PVDF)、丁二烯橡膠(BR)或苯乙烯-丁二烯橡膠(SBR)等,或者它們的組合。

作為固體電解質(zhì),不特別限定,但能夠使用可作為固體電解質(zhì)利用的原材料。作為固體電解質(zhì),可舉出硫化物系非晶質(zhì)固體電解質(zhì),例如75Li2S-25P2S5等;硫化物系結(jié)晶質(zhì)固體電解質(zhì),例如Li3.24P0.24Ge0.76S4等;氧化物系非晶質(zhì)固體電解質(zhì),例如Li2O-B2O3-P2O5或Li2O-SiO2等;或者結(jié)晶質(zhì)氧化物或氧氮化物,例如LiI、Li3N、Li5La3Ta2O12、Li7La3Zr2O12、Li6BaLa2Ta2O12、Li3PO(4-(3/2)w)Nw(w小于1)、Li3.6Si0.6P0.4O4、Li1.3Al0.3Ti0.7(PO4)3或Li1+x+yAxTi2-xSiyP3-yO12(A為Al或Ga;0≤x≤0.4,0<y≤0.6)等;或者它們的組合。作為固體電解質(zhì),從具有優(yōu)異的鋰離子傳導(dǎo)性的觀點(diǎn)考慮,優(yōu)選硫化物系 非晶質(zhì)固體電解質(zhì)和/或硫化物系結(jié)晶質(zhì)固體電解質(zhì)。

固體電解質(zhì)的形態(tài)優(yōu)選為粉體。作為固體電解質(zhì)的平均粒徑,不特別限定,但從增加固固界面的接觸面積的觀點(diǎn)考慮,例如優(yōu)選為0.1μm~20μm范圍的平均粒徑,更優(yōu)選為0.2μm~10μm范圍的平均粒徑,進(jìn)一步優(yōu)選為0.3μm~6μm范圍的平均粒徑,特別優(yōu)選為0.5μm~3μm范圍的平均粒徑。

(負(fù)極活性物質(zhì)層)

負(fù)極活性物質(zhì)層含有負(fù)極活性物質(zhì)。進(jìn)而,優(yōu)選負(fù)極活性物質(zhì)層含有導(dǎo)電助劑、粘合劑和/或固體電解質(zhì)。

作為負(fù)極活性物質(zhì),在能夠吸留·放出金屬離子(例如鋰離子等)的情況下不特別限定,但可舉出金屬,例如Li、Sn、Si或In等;鋰與鈦、鎂或鋁等的合金;或者碳原材料,例如硬碳、軟碳或石墨等;或者它們的組合。

作為負(fù)極活性物質(zhì)層的導(dǎo)電助劑、粘合劑和固體電解質(zhì),可參照與正極活性物質(zhì)層有關(guān)的記載。

<固體電解質(zhì)層>

固體電解質(zhì)層含有固體電解質(zhì)。進(jìn)而,優(yōu)選固體電解質(zhì)層含有粘合劑。作為固體電解質(zhì)層的固體電解質(zhì)和粘合劑,可參照與正極活性物質(zhì)層有關(guān)的記載。

<第二活性物質(zhì)層>

關(guān)于任選的第二活性物質(zhì)層,可參照與正極活性物質(zhì)層和負(fù)極活性物質(zhì)層有關(guān)的記載。

<集電體層>

在具有第一活性物質(zhì)層、固體電解質(zhì)層和第二活性物質(zhì)層的層疊體中包含任選的集電體層。

作為集電體層,可舉出正極集電體層或負(fù)極集電體層。作為正極集電體層或負(fù)極集電體層,不特別限定,可舉出各種金屬,例如銀、銅、金、鋁、鎳、鐵、不銹鋼或鈦等,或者它們的合金。從化學(xué)穩(wěn)定性等的觀點(diǎn)考慮,作為正極集電體層,優(yōu)選為鋁的集電體層,并且作 為負(fù)極集電體層,優(yōu)選銅的集電體層。

<其它>

(活性物質(zhì)漿料)

作為活性物質(zhì)漿料,可舉出正極活性物質(zhì)漿料或負(fù)極活性物質(zhì)漿料。

正極活性物質(zhì)漿料含有正極活性物質(zhì)。進(jìn)而,優(yōu)選正極活性物質(zhì)漿料含有分散介質(zhì)、導(dǎo)電助劑、粘合劑和/或固體電解質(zhì)。

作為分散介質(zhì),只要可在第一活性物質(zhì)層中穩(wěn)定地存在就不特別限定,可舉出非極性溶劑或極性溶劑或者它們的組合。作為分散介質(zhì),可舉出非極性溶劑,例如庚烷、二甲苯或甲苯等,或者它們的組合。作為分散介質(zhì),可舉出極性溶劑,例如叔胺系溶劑、醚系溶劑、硫醇系溶劑或酯系溶劑,或者它們的組合。作為分散介質(zhì),可舉出:叔胺系溶劑,例如三乙胺等;醚系溶劑,例如環(huán)戊基甲基醚等;硫醇系溶劑,例如乙硫醇等;或者酯系溶劑,例如丁酸丁酯等;或者它們的組合。

作為正極活性物質(zhì)漿料的正極活性物質(zhì)、導(dǎo)電助劑、粘合劑和固體電解質(zhì),可參照與正極活性物質(zhì)層有關(guān)的記載。

負(fù)極活性物質(zhì)漿料含有負(fù)極活性物質(zhì)。進(jìn)而,優(yōu)選負(fù)極活性物質(zhì)漿料含有分散介質(zhì)、導(dǎo)電助劑、粘合劑和/或固體電解質(zhì)。

作為負(fù)極活性物質(zhì)漿料的負(fù)極活性物質(zhì)、導(dǎo)電助劑、粘合劑和固體電解質(zhì),可參照與負(fù)極活性物質(zhì)層有關(guān)的記載。另外,作為負(fù)極活性物質(zhì)漿料的分散介質(zhì),可參照與正極活性物質(zhì)漿料有關(guān)的記載。

(固體電解質(zhì)漿料)

固體電解質(zhì)漿料含有固體電解質(zhì)。進(jìn)而,優(yōu)選固體電解質(zhì)漿料含有分散介質(zhì)和粘合劑。作為固體電解質(zhì)漿料的固體電解質(zhì)和粘合劑,可參照與固體電解質(zhì)層有關(guān)的記載。另外,作為固體電解質(zhì)漿料的分散介質(zhì),可參照與正極活性物質(zhì)漿料有關(guān)的記載。

參照以下示出的實(shí)施例,進(jìn)一步對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明,但本發(fā)明的范圍當(dāng)然不受這些實(shí)施例限制。

實(shí)施例

《實(shí)施例》

<形成于剝離片材上的正極活性物質(zhì)層的制作>

將作為正極活性物質(zhì)層的原材料的正極合劑放入聚丙烯(PP)制的容器中。利用超聲波分散裝置(エスエムテー社制,型號(hào):UH-50)對(duì)其持續(xù)攪拌30秒,并且利用振蕩器(柴田科學(xué)株式會(huì)社制,型號(hào):TTM-1)持續(xù)振蕩3分鐘,由此制備正極活性物質(zhì)漿料。

通過(guò)采用涂布機(jī)的刮刀法,將該正極活性物質(zhì)漿料涂敷在作為剝離片材的Al箔上。在熱板上使其在100℃下持續(xù)干燥30分鐘,得到形成于剝離片材上的正極活性物質(zhì)層。重復(fù)上述操作,準(zhǔn)備2片形成于剝離片材上的正極活性物質(zhì)層。

予以說(shuō)明,下面示出正極合劑的構(gòu)成:

·作為正極活性物質(zhì)的LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2(平均粒徑4μm):4.7g;

·作為分散介質(zhì)的丁酸丁酯:0.7g;

·作為導(dǎo)電助劑的VGCF:2.0g;

·作為粘合劑的PVdF系粘合劑的丁酸丁酯溶液(5質(zhì)量%):1.8g;

·作為固體電解質(zhì)的含有LiI的Li2S-P2S5系玻璃陶瓷(平均粒徑0.8μm):2.2g。

<負(fù)極層疊體的制作>

將作為負(fù)極活性物質(zhì)層的原材料的負(fù)極合劑放入聚丙烯(PP)制的容器中。利用超聲波分散裝置(エスエムテー社制,型號(hào):UH-50)對(duì)其持續(xù)攪拌30秒,并且利用振蕩器(柴田科學(xué)株式會(huì)社制,型號(hào):TTM-1)持續(xù)振蕩30分鐘,由此制備負(fù)極活性物質(zhì)漿料。

通過(guò)采用涂布機(jī)的刮刀法,將該負(fù)極活性物質(zhì)漿料涂敷于作為集電體層的Cu箔的兩個(gè)面上。在熱板上使其在100℃下持續(xù)干燥30分鐘,得到在作為集電體層的Cu箔的兩個(gè)面上形成有負(fù)極活性物質(zhì)層 的負(fù)極層疊體。

予以說(shuō)明,下面示出負(fù)極合劑的構(gòu)成:

·作為負(fù)極活性物質(zhì)的天然石墨系碳(三菱化學(xué)株式會(huì)社制,平均粒徑10μm):2.2g;

·作為分散介質(zhì)的丁酸丁酯:0.7g;

·作為粘合劑的PVdF系粘合劑的丁酸丁酯溶液(5質(zhì)量%):1.9g;

·作為固體電解質(zhì)的含有LiI的Li2S-P2S5系玻璃陶瓷(平均粒徑0.8μm):2.2g。

<形成于剝離片材上的固體電解質(zhì)層的制作>

將作為固體電解質(zhì)層的原材料的電解質(zhì)合劑放入聚丙烯(PP)制的容器中。利用超聲波分散裝置(エスエムテー社制,型號(hào):UH-50)對(duì)其持續(xù)攪拌30秒,并且利用振蕩器(柴田科學(xué)株式會(huì)社制,型號(hào):TTM-1)持續(xù)振蕩30分鐘,由此制備固體電解質(zhì)漿料。

通過(guò)采用涂布機(jī)的刮刀法,將該固體電解質(zhì)漿料涂敷于作為剝離片材的Al箔上。在熱板上使其在100℃下持續(xù)干燥30分鐘,得到形成于剝離片材上的固體電解質(zhì)層。重復(fù)上述操作,準(zhǔn)備4片形成于剝離片材上的固體電解質(zhì)層。

予以說(shuō)明,下面示出電解質(zhì)合劑的構(gòu)成:

·作為固體電解質(zhì)的含有LiI的Li2S-P2S5系玻璃陶瓷(平均粒徑2.0μm):2.2g。

·作為分散介質(zhì)的丁酸丁酯:0.9g;

·作為粘合劑的PVdF系粘合劑的丁酸丁酯溶液(5質(zhì)量%):1.8g。

<層疊體1和層疊體2的制作>

(層疊體1)

將形成于剝離片材上的固體電解質(zhì)層重疊于在Cu箔的兩個(gè)面上形成有負(fù)極活性物質(zhì)層的負(fù)極層疊體的一個(gè)負(fù)極活性物質(zhì)層上。另外,通過(guò)對(duì)負(fù)極層疊體的另一個(gè)負(fù)極活性物質(zhì)層進(jìn)行相同的操作,得到將 固體電解質(zhì)層、負(fù)極活性物質(zhì)層、集電體層、負(fù)極活性物質(zhì)層和固體電解質(zhì)層按該順序進(jìn)行了層疊的層疊體A。以400MPa的壓力對(duì)該層疊體A進(jìn)行壓制之后,剝離該層疊體A的兩個(gè)面上的固體電解質(zhì)層的剝離片材。

進(jìn)而,將形成于剝離片材上的固體電解質(zhì)層重疊在該層疊體A的一個(gè)固體電解質(zhì)層上。另外,通過(guò)對(duì)該層疊體A的另一個(gè)固體電解質(zhì)層進(jìn)行相同操作,得到將2個(gè)固體電解質(zhì)層、負(fù)極活性物質(zhì)層、集電體層、負(fù)極活性物質(zhì)層和2個(gè)固體電解質(zhì)層按該順序進(jìn)行了層疊的層疊體B。以100MPa的壓力對(duì)該層疊體B進(jìn)行壓制之后,剝離存在于該層疊體B的兩個(gè)面的固體電解質(zhì)層上的剝離片材。

進(jìn)而,將形成于剝離片材上的正極活性物質(zhì)層重疊在該層疊體B的一個(gè)固體電解質(zhì)層上。另外,通過(guò)對(duì)該層疊體B的另一個(gè)固體電解質(zhì)層進(jìn)行相同操作,得到將正極活性物質(zhì)層、2個(gè)固體電解質(zhì)層、負(fù)極活性物質(zhì)層、集電體層、負(fù)極活性物質(zhì)層、2個(gè)固體電解質(zhì)層和正極活性物質(zhì)層按該順序進(jìn)行了層疊的層疊體C。以400MPa的壓力對(duì)該層疊體C進(jìn)行壓制之后,剝離存在于該層疊體C的兩個(gè)面上正極活性物質(zhì)層上的剝離片材。由此,制作層疊體1。

(層疊體2)

將集電體層置換成鋁箔,并且相反地配置負(fù)極活性物質(zhì)層和正極活性物質(zhì)層,除此以外,與層疊體1同樣地操作,制作將負(fù)極活性物質(zhì)層、2個(gè)固體電解質(zhì)層、正極活性物質(zhì)層、集電體層、正極活性物質(zhì)層、2個(gè)固體電解質(zhì)層和負(fù)極活性物質(zhì)層按該順序進(jìn)行了層疊的層疊體2。

《評(píng)價(jià)》

進(jìn)行由固體電解質(zhì)層、負(fù)極活性物質(zhì)層和正極活性物質(zhì)層引起的激光的反射率的評(píng)價(jià),以及利用激光的層疊體1和2的加工的評(píng)價(jià)。

<由固體電解質(zhì)層等引起的激光的反射率的評(píng)價(jià)>

由固體電解質(zhì)層等引起的激光的反射率的評(píng)價(jià)通過(guò)如下來(lái)進(jìn)行:使用該激光波長(zhǎng)的光進(jìn)行參比樣測(cè)定和樣品測(cè)定,并且從它們的測(cè)定 值計(jì)算出反射率。作為參比樣測(cè)定和樣品測(cè)定,對(duì)參比樣和樣品分別照射規(guī)定波長(zhǎng)的光,并且測(cè)定反射的光的強(qiáng)度(I參比樣和I樣品),由此計(jì)算出樣品的反射率。

予以說(shuō)明,樣品的反射率可通過(guò)下述式(II)來(lái)表示。

反射率(%)=(I樣品/I參比樣)×100 (II)

另外,使用的裝置為紫外可見(jiàn)吸收近紅外分光光度計(jì)(株式會(huì)社島津制作所制,型號(hào):UV-2600)和作為其選項(xiàng)的積分球(株式會(huì)社島津制作所制,型號(hào):ISR-2600Plus);光的波長(zhǎng)范圍為220nm~1400nm;參比樣(30mm×30mm)是使用棒將BaSO4粉末手動(dòng)壓固而成的;樣品(30mm×30mm)是分別制備固體電解質(zhì)層、負(fù)極活性物質(zhì)層和正極活性物質(zhì)層的樣品而成的。具體而言,樣品是將上述固體電解質(zhì)層配置于上述參比樣上而成的,并且對(duì)上述負(fù)極活性物質(zhì)層和上述正極活性物質(zhì)層分別進(jìn)行同樣的操作。

圖2(a)是示出固體電解質(zhì)層的波長(zhǎng)(nm)與反射率(%)的關(guān)系的圖,圖2(b)是示出負(fù)極活性物質(zhì)層的波長(zhǎng)(nm)與反射率(%)的關(guān)系的圖,圖2(c)是示出正極活性物質(zhì)層的波長(zhǎng)(nm)與反射率(%)的關(guān)系的圖。

由圖2(a)~(c)可知,隨著照射于各層的光的波長(zhǎng)從220nm變化至1400nm,照射于各層的光的反射率也變化。具體而言,由圖2(a)可知,隨著照射于各層的光的波長(zhǎng)從220nm變化至1400nm,照射于固體電解質(zhì)層的光的反射率增加,并且從圖2(b)和(c)可知,照射于負(fù)極活性物質(zhì)層和正極活性物質(zhì)層的光的反射率分別減小。

固體電解質(zhì)層的激光的反射率高的原因之一可認(rèn)為在于,固體電解質(zhì)層的固體電解質(zhì)的含量高。在固體電解質(zhì)的顏色為明亮的情況下,表示該固體電解質(zhì)反射了幾乎所有屬于可見(jiàn)波長(zhǎng)范圍的光。

由圖2(a)~(c)可知,關(guān)于0.5μm波長(zhǎng)的激光,分別地,固體電解質(zhì)層的反射率為約72%,負(fù)極活性物質(zhì)層的反射率為約37%,并且正極活性物質(zhì)層的反射率為約18%。

另外,由圖2(a)~(c)可知,關(guān)于1.0μm波長(zhǎng)的激光,分別地,固體電解質(zhì)層的反射率為約82%,負(fù)極活性物質(zhì)層的反射率為約26%, 并且正極活性物質(zhì)層的反射率為約11%。將結(jié)果示于下述表1。

【表1】

<利用激光的層疊體的加工的評(píng)價(jià)>

利用激光的層疊體的加工的評(píng)價(jià)通過(guò)如下進(jìn)行:對(duì)層疊體1照射0.5μm波長(zhǎng)的激光,以及對(duì)層疊體1和層疊體2照射1.0μm波長(zhǎng)的激光。將結(jié)果示于圖3~5。

予以說(shuō)明,0.5μm波長(zhǎng)的激光器的規(guī)格如下所述:

·制造商為T(mén)RUMPF(型號(hào):TruMicro5250);

·振蕩類型:脈沖振蕩;

·積分通量為20.0J/cm2

另外,予以說(shuō)明,1.0μm波長(zhǎng)的激光器的規(guī)格如下所述:

·制造商為T(mén)RUMPF(型號(hào):TruMicro7050);

·振蕩類型:脈沖振蕩;

·積分通量為3.0J/cm2。

<參考例>

圖3(a)是層疊體1的示意性正視圖,圖3(b)是圖3(a)的側(cè)視圖,圖3(c)是使用掃描型電子顯微鏡(SEM)觀察的被0.5μm波長(zhǎng)的激光切斷的層疊體1的側(cè)面斷面時(shí)的SEM圖像。

圖3(a)和(b)中的虛線表示沿著該虛線照射0.5μm波長(zhǎng)的激光。由圖3(c)的SEM圖像可知,構(gòu)成層疊體1的全部層被切斷。

需注意的是,在該層疊體1中,正極活性物質(zhì)層330、固體電解質(zhì)層320和負(fù)極活性物質(zhì)層310相對(duì)于集電體層340以面對(duì)稱的方式配置。即,照射于正極活性物質(zhì)層330的激光切斷正極活性物質(zhì)層330、固體電解質(zhì)層320、負(fù)極活性物質(zhì)層310和集電體層340。接著,切斷了該集電體層340的激光切斷負(fù)極活性物質(zhì)層310、固體電解質(zhì)層320和正極活性物質(zhì)層330,由此切斷層疊體1的所有層。

因此可知,利用0.5μm波長(zhǎng)的激光,按正極活性物質(zhì)層330和固體電解質(zhì)層320的順序發(fā)生切斷,并且按負(fù)極活性物質(zhì)層310和固體電解質(zhì)層320的順序發(fā)生切斷。

<實(shí)施例1>

圖4(a)是對(duì)層疊體2照射1.0μm波長(zhǎng)的激光由此除去負(fù)極活性物質(zhì)層的一部分時(shí)的層疊體2的一部分的示意性正視圖,圖4(b)是圖4(a)的側(cè)視圖,圖4(c)是圖4(a)的A-B部分的正面照片,圖4(d)是圖4(c)的側(cè)面斷面的SEM圖像。

在圖4(a)和(b)中,示意性地示出負(fù)極活性物質(zhì)層310的除去部分。另外,由圖4(a)~(c)可知,除去了負(fù)極活性物質(zhì)層310的一部分,另一方面,固體電解質(zhì)層320的一部分沒(méi)有被除去而殘留。

這可認(rèn)為是由于由固體電解質(zhì)層引起的激光的反射率為80%以上,由此透過(guò)負(fù)極活性物質(zhì)層的一部分激光和/或直接的激光被固體電解質(zhì)層高概率地反射,能夠高效地抑制固體電解質(zhì)層的一部分的破損等。

特別地,根據(jù)圖4(d),清晰地顯示了負(fù)極活性物質(zhì)層310和固體電解質(zhì)層320的邊界。由圖4(d)可知,利用激光除去存在于固體電解質(zhì)層320表面的負(fù)極活性物質(zhì)層310的一部分,同時(shí),抑制了固體電解質(zhì)層320的破損等。

這可認(rèn)為是由于關(guān)于1.0μm波長(zhǎng)的激光,由固體電解質(zhì)層引起的激光的反射率與由第一活性物質(zhì)層引起的激光的反射率相比大50%以上、特別是56%以上。即,可認(rèn)為:由于這樣的反射率之差,激光可有效地入射到第一活性物質(zhì)層中,同時(shí)能夠通過(guò)固體電解質(zhì)層有效地反射激光,由此提高了除去第一活性物質(zhì)層的一部分同時(shí)抑制固體電解質(zhì)層的一部分的破損、切斷或除去的效果。

<實(shí)施例2>

圖5(a)是從正極活性物質(zhì)層側(cè)對(duì)層疊體1照射1.0μm波長(zhǎng)的激光從而除去正極活性物質(zhì)層的一部分時(shí)的層疊體1的一部分的示意性正視圖,圖5(b)是圖5(a)的側(cè)視圖,圖5(c)是圖5(a)的A-B部分的正面 照片。

在圖5(a)和(b)中,示意性地示出正極活性物質(zhì)層330的除去部分。另外,由圖5(a)~(c)可知,除去了正極活性物質(zhì)層330的一部分,另一方面,固體電解質(zhì)層320的一部分沒(méi)有被除去而殘留。

這可認(rèn)為是由于:由固體電解質(zhì)層引起的激光的反射率為80%以上、特別是82%以上,并且由固體電解質(zhì)層引起的激光的反射率與由正極活性物質(zhì)層引起的激光的反射率相比大71%以上。

雖然詳細(xì)地記載了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式,但本領(lǐng)域技術(shù)人員會(huì)理解,可不脫離權(quán)利要求書(shū)而對(duì)本發(fā)明的方法中所采用的裝置或化學(xué)試劑、其制造商及等級(jí)、生產(chǎn)線的位置及配置等進(jìn)行改變。

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