专利情报 | 全固体电池-松下
2024-12-18
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技术问题：在现有技术中，为了实现全固体电池的高电池容量化而制成正极合剂层等电极活性物质层中的活性物质浓度(活性物质体积/[活性物质体积+固体电解质体积])大于0.7的组成。因此，具有通过将活性物质之间进行连接而保持电极活性物质层形状的功能和确保离子传导路径的功能的固体电解质的比例变得非常少。进而，电极活性物质层是越靠近包含更多活性物质的集电体界面侧则空隙率变得越大的结构。空隙使保持电极活性物质层形状的功能和确保离子传导路径的功能进一步降低。因此，存在耐久性和电池容量降低的问题。技术手段：全固体电池具备正极层、负极层和固体电解质层。前述正极层具有正极集电体和正极合剂层。前述正极合剂层形成在前述正极集电体上，且至少包含正极活性物质和固体电解质。前述负极层具有负极集电体和负极合剂层。前述负极合剂层形成在前述负极集电体上，且至少包含负极活性物质和固体电解质。前述固体电解质层配置在前述正极合剂层与前述负极合剂层之间，且至少包含具有离子传导性的固体电解质。若将前述正极合剂层中的前述正极活性物质的体积相对于前述正极活性物质的体积和前述固体电解质的体积的合计之比记作活性物质体积比，则利用与层叠轴正交的至少1个平面分割前述正极合剂层时，与远离前述正极集电体的部分相比，靠近前述正极集电体的部分的前述活性物质体积比更大且空隙率更小。图1：全固体电池示意截面图
原理及技术效果：正极合剂层中的靠近正极集电体的部分的活性物质体积比大于靠近固体电解质层(远离正极集电体)的部分的活性物质体积比。此外，正极合剂层中的靠近固体电解质层(远离正极集电体)的部分的空隙率大于其它靠近正极集电体的部分的空隙率。由此，在具有正极活性物质的活性物质体积比大且面向高电池容量的组成的正极合剂层中，尤其在活性物质体积比大的正极合剂层的靠近正极集电体的部分处，正极合剂层内的正极活性物质也彼此接近。因此，对于各正极活性物质的膨胀和收缩，束缚力相互发挥作用。因而，能够得到抑制正极合剂层内的裂纹等损伤的效果。此外，在正极活性物质的膨胀和收缩的影响容易明显化的正极合剂层的靠近固体电解质层的部分处，空隙率变得较高。因此，能够利用空隙来吸收正极活性物质的膨胀和收缩的影响。进而，固体电解质具有通过将正极活性物质间加以连接而保持作为电极的形状且确保离子传导路径的功能。在形成固体电解质的体积比非常小且面向高电池容量的组成的正极合剂层中，尤其在固体电解质的体积比小的正极合剂层的靠近正极集电体的部分处，空隙率也小。因此，能够保持正极合剂层形状的结构性强度不会因空隙的影响而丧失，且能够确保离子传导路径。此外，在正极合剂层的靠近固体电解质层的部分处，固体电解质的体积比比较大。因此，容易确保向固体电解质层传导离子的离子传导路径。
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