專(zhuān)利名稱(chēng):固體電解質(zhì)電池、車(chē)輛、電池搭載設(shè)備和固體電解質(zhì)電池的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及固體電解質(zhì)電池、搭載了該固體電解質(zhì)電池的車(chē)輛、電池搭載設(shè)備和 固體電解質(zhì)電池的制造方法。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，由于面向便攜電話(huà)、筆記本型個(gè)人計(jì)算機(jī)、攝錄機(jī)(video camcorder)等 可攜帶電子設(shè)備、和混合動(dòng)力車(chē)、可外接充電式混合動(dòng)力車(chē)(Plug in hybrid)等的車(chē)輛的 應(yīng)用，用于它們的驅(qū)動(dòng)用電源的電池的需求正在增大。
在這樣的電池中，在正極和負(fù)極之間夾著具有鋰離子傳導(dǎo)性的固體電解質(zhì)層而成 的固體電解質(zhì)電池已為公眾所知。例如，在專(zhuān)利文獻(xiàn)1中，公開(kāi)了如下全固體電池(固體電 解質(zhì)電池)將固定電解質(zhì)層的揮發(fā)成分含量設(shè)為預(yù)定量以下、即設(shè)為每Ikg質(zhì)量的固體電 解質(zhì)中含有50g以下。
專(zhuān)利文獻(xiàn)1 日本特開(kāi)2008-103145號(hào)公報(bào)
發(fā)明內(nèi)容
但是，在專(zhuān)利文獻(xiàn)1中記載的固體電解質(zhì)電池中，使用含有樹(shù)脂的粘結(jié)材料、使固 體電解質(zhì)彼此粘結(jié)，形成固體電解質(zhì)層，因此，因該粘結(jié)材料容易使固體電解質(zhì)層的電阻變
尚ο
另外，在專(zhuān)利文獻(xiàn)1中記載的固體電解質(zhì)電池的制造時(shí)，在固體電解質(zhì)層的成膜 時(shí)，使固體電解質(zhì)分散于揮發(fā)性的分散介質(zhì)中、進(jìn)行漿化，但由于使用的分散介質(zhì)，固體電 解質(zhì)分解，從而導(dǎo)致固體電解質(zhì)層的鋰離子的傳導(dǎo)性降低。
本發(fā)明是鑒于上述問(wèn)題而做成的，其目的在于提供一種具有低電阻的固體電解質(zhì) 層的固體電解質(zhì)電池。另外，其目的在于提供一種搭載了該固體電解質(zhì)電池的車(chē)輛、電池搭 載設(shè)備、和固體電解質(zhì)電池的制造方法。
其解決方案為一種固體電解質(zhì)電池，具備正極活性物質(zhì)層，其含有正極活性物 質(zhì)粒子；負(fù)極活性物質(zhì)層，其含有負(fù)極活性物質(zhì)粒子；和固體電解質(zhì)層，其介于正極活性物 質(zhì)層與負(fù)極活性物質(zhì)層之間；所述固體電解質(zhì)層，不包含含有樹(shù)脂的粘結(jié)材料，而包含硫化 物固體電解質(zhì)；通過(guò)所述硫化物固體電解質(zhì)的粘結(jié)力進(jìn)行自保持；其層厚為50 μ m以下；其 面積為IOOcm2以上。
在本發(fā)明的固體電解質(zhì)電池中，固體電解質(zhì)層不包含含有樹(shù)脂的粘結(jié)材料，而包 含硫化物固體電解質(zhì)。硫化物固體電解質(zhì)柔軟而容易變形，因此，即使不通過(guò)粘結(jié)材料，硫 化物固體電解質(zhì)的粒子彼此也相互接合成為一體。由該硫化物固體電解質(zhì)的粘結(jié)力，固體 電解質(zhì)層能以自身保持其形狀。這樣，在固體電解質(zhì)層沒(méi)有使用粘結(jié)材料，因此，可以做成 該固體電解質(zhì)層的電阻低的固體電解質(zhì)電池。
而且，本發(fā)明的固體電解質(zhì)電池，就固體電解質(zhì)層而言，具備其層厚為50μπι以下而面積IOOcm2以上這樣的薄且大型的固體電解質(zhì)層，因此，可以適用為例如混合動(dòng)力車(chē)、可 外接充電式混合動(dòng)力車(chē)、電動(dòng)車(chē)等的高輸出或高容量的電池。
另外，作為固體電解質(zhì)電池，既可以是具備1組正極活性物質(zhì)層、負(fù)極活性物質(zhì)層 和隔在它們之間的固體電解質(zhì)層的組的電池，也可以是層疊了多個(gè)這些組的電池。
另外，作為硫化物固體電解質(zhì)可以舉出例如=Li2S-P2S5玻璃(以Li2S P2S5 = 80 20 的摩爾比混合而成的 80Li2S-20P2S5 等)、Li2S-SiS2 玻璃、Li2S-SiS2-P2S5-Li I 玻璃、 Li2S-SiS2-Li4SiO4 玻璃、Li4GeS4-Li3PS4 玻璃、它們的任何一種的微晶玻璃(crystallized glass)0
而且，在上述的固體電解質(zhì)電池中，可做成所述正極活性物質(zhì)層，不包含含有樹(shù) 脂的粘結(jié)材料，而包含所述硫化物固體電解質(zhì)；所述正極活性物質(zhì)粒子彼此通過(guò)所述硫化 物固體電解質(zhì)相互粘結(jié)，所述正極活性物質(zhì)層通過(guò)所述硫化物固體電解質(zhì)的粘結(jié)力進(jìn)行自 保持；其層厚為100 μ m以下；其面積為IOOcm2以上；所述負(fù)極活性物質(zhì)層，不包含含有樹(shù)脂 的粘結(jié)材料，而包含所述硫化物固體電解質(zhì)；所述負(fù)極活性物質(zhì)粒子彼此通過(guò)所述硫化物 固體電解質(zhì)相互粘結(jié)，所述負(fù)極活性物質(zhì)層通過(guò)所述硫化物固體電解質(zhì)的粘結(jié)力進(jìn)行自保 持；其層厚為100 μ m以下；其面積為IOOcm2以上。
在本發(fā)明的固體電解質(zhì)電池中，正極活性物質(zhì)層也不含有粘結(jié)材料而包含硫化物 固體電解質(zhì)，通過(guò)該硫化物固體電解質(zhì)將正極活性物質(zhì)粒子彼此相互粘結(jié)，由該硫化物固 體電解質(zhì)的粘結(jié)力保持自身的形狀。因此，除了固體電解質(zhì)層之外、正極活性物質(zhì)層也可做 成低電阻，從而可以做成內(nèi)部電阻更低的固體電解質(zhì)電池。
在負(fù)極側(cè)同樣，負(fù)極活性物質(zhì)層不含有粘結(jié)材料而包含硫化物固體電解質(zhì)，通過(guò) 該硫化物固體電解質(zhì)使負(fù)極活性物質(zhì)粒子彼此相互粘結(jié)，由該硫化物固體電解質(zhì)的粘結(jié)力 保持自身的形狀而成。因此，還可將負(fù)極活性物質(zhì)層做成低電阻，從而可以做成內(nèi)部電阻更 低的固體電解質(zhì)電池。
這樣一來(lái)，通過(guò)正極活性物質(zhì)層和負(fù)極活性物質(zhì)層兩者低電阻，可以做成內(nèi)部電 阻低的固體電解質(zhì)電池。
而且，本發(fā)明的固體電解質(zhì)電池具備層厚為ΙΟΟμπι以下而面積為IOOcm2以上這 樣的薄且大型的正極活性物質(zhì)層和負(fù)極活性物質(zhì)層，因此，可以適用于例如混合動(dòng)力車(chē)、可 外接充電式混合動(dòng)力車(chē)、電動(dòng)車(chē)等的高輸出或高容量的電池。
另外，另一解決方案為一種固體電解質(zhì)電池，具備正極活性物質(zhì)層，其含有正 極活性物質(zhì)粒子；負(fù)極活性物質(zhì)層，其含有負(fù)極活性物質(zhì)粒子；和固體電解質(zhì)層，其介于正 極活性物質(zhì)層與負(fù)極活性物質(zhì)層之間；所述固體電解質(zhì)層，不包含含有樹(shù)脂的粘結(jié)材料，而 包含硫化物固體電解質(zhì)；通過(guò)使用靜電絲網(wǎng)印刷法堆積含有所述硫化物固體電解質(zhì)的電解 質(zhì)粒子、并在層厚方向壓縮而形成；所述固體電解質(zhì)層通過(guò)所述硫化物固體電解質(zhì)的粘結(jié) 力進(jìn)行自保持。
作為使用粒子在基體上(或者、在基體上預(yù)先行形成的成膜上)成膜的方法，靜電 絲網(wǎng)印刷法已為公眾所知。靜電絲網(wǎng)印刷法為如下方法在網(wǎng)篩和基體的被涂面之間施加 高電壓(例如、500V以上)，產(chǎn)生靜電場(chǎng)，并且，使帶電的粒子從網(wǎng)篩的網(wǎng)眼(開(kāi)口)投入靜 電場(chǎng)，由庫(kù)倫力使其撒布到被涂面，在該被涂面堆積(涂布)。
在本發(fā)明的固體電解質(zhì)電池中，固體電解質(zhì)層使用上述的靜電絲網(wǎng)印刷法形成。即，在形成固體電解質(zhì)層時(shí)沒(méi)有使用分散介質(zhì)，因此，不會(huì)由分散介質(zhì)使硫化物固體電解質(zhì) 分解。因此，可以做成防止了固體電解質(zhì)層的鋰離子的傳導(dǎo)性降低的固體電解質(zhì)電池。
另外，硫化物固體電解質(zhì)柔軟而容易變形，因此，即使不通過(guò)粘結(jié)材料，硫化物固 體電解質(zhì)的粒子彼此也相互接合而成為一體。由該硫化物固體電解質(zhì)的粘結(jié)力、固體電解 質(zhì)層自行保持其形狀。這樣，在固體電解質(zhì)層沒(méi)有使用粘結(jié)材料，因此，可以做成該固體電 解質(zhì)層的電阻低的固體電解質(zhì)電池。
而且，在上述的固體電解質(zhì)電池中，可做成所述正極活性物質(zhì)層，不包含含有樹(shù) 脂的粘結(jié)材料，而包含所述硫化物固體電解質(zhì)；通過(guò)使用靜電絲網(wǎng)印刷法堆積混合了所述 正極活性物質(zhì)粒子和所述電解質(zhì)粒子的第1混合粒子、并在層厚方向壓縮而形成；所述正 極活性物質(zhì)粒子彼此通過(guò)所述硫化物固體電解質(zhì)相互粘結(jié)，所述正極活性物質(zhì)層通過(guò)所述 硫化物固體電解質(zhì)的粘結(jié)力進(jìn)行自保持；所述負(fù)極活性物質(zhì)層，不包含含有樹(shù)脂的粘結(jié)材 料，而包含所述硫化物固體電解質(zhì)；通過(guò)使用靜電絲網(wǎng)印刷法堆積混合了所述負(fù)極活性物 質(zhì)粒子和所述電解質(zhì)粒子的第2混合粒子、并在層厚方向壓縮而形成；所述負(fù)極活性物質(zhì) 粒子彼此通過(guò)所述硫化物固體電解質(zhì)相互粘結(jié)，所述負(fù)極活性物質(zhì)層通過(guò)所述硫化物固體 電解質(zhì)的粘結(jié)力進(jìn)行自保持。
在本發(fā)明的固體電解質(zhì)電池中，除了固體電解質(zhì)層之外，正極活性物質(zhì)層和負(fù)極 活性物質(zhì)層也使用靜電絲網(wǎng)印刷法形成。即，不使用分散介質(zhì)、由第1混合粒子形成正極活 性物質(zhì)層，因此，不會(huì)由分散介質(zhì)使硫化物固體電解質(zhì)分解。同樣，對(duì)于負(fù)極活性物質(zhì)層來(lái) 說(shuō)，也不會(huì)由分散介質(zhì)使硫化物固體電解質(zhì)分解。
因此，可以做成不僅對(duì)于固體電解質(zhì)層還能夠防止正極活性物質(zhì)層和負(fù)極活性物 質(zhì)層的鋰離子的傳導(dǎo)性降低的固體電解質(zhì)電池。
另外，本發(fā)明的電池具有如下正極活性物質(zhì)層通過(guò)硫化物固體電解質(zhì)使正極活 性物質(zhì)粒子彼此相互粘結(jié)，由該硫化物固體電解質(zhì)的粘結(jié)力保持自身的形狀。在負(fù)極側(cè)也 同樣具有負(fù)極活性物質(zhì)層，所述負(fù)極活性物質(zhì)層不包含粘結(jié)材料，而包含上述硫化物固體 電解質(zhì)，通過(guò)硫化物固體電解質(zhì)使負(fù)極活性物質(zhì)粒子彼此相互粘結(jié)，由該硫化物固體電解 質(zhì)的粘結(jié)力保持自身的形狀。因此，正極活性物質(zhì)層和負(fù)極活性物質(zhì)層都可以做成低電阻， 進(jìn)而可以做成內(nèi)部電阻低的固體電解質(zhì)電池。
而且，在上述的任何一種固體電解質(zhì)電池中，可做成所述固體電解質(zhì)層，在形成 于導(dǎo)電性的電極基板上的為所述正極活性物質(zhì)層和所述負(fù)極活性物質(zhì)層中任何一方的先 行形成活性物質(zhì)層之上、以及所述電極基板中位于所述先行形成活性物質(zhì)層周?chē)幕钚晕?質(zhì)層周?chē)恐?，以掩蓋所述先行形成活性物質(zhì)層的形態(tài)形成。
在本發(fā)明的固體電解質(zhì)電池中，固體電解質(zhì)形成為掩蓋上述先行形成活性物質(zhì)層 的形態(tài)，因此，可以防止構(gòu)成先行形成活性物質(zhì)層的活性物質(zhì)層和與其不同極的活性物質(zhì) 層直接接觸，在它們之間發(fā)生短路。
另外，另一解決方案為搭載了上述的任何一種固體電解質(zhì)電池的車(chē)輛。
在本發(fā)明的車(chē)輛中，搭載了上述的任何一種固體電解質(zhì)電池，因此，可以做成得到 高輸出且具有良好的行駛性能的車(chē)輛。
另外，作為車(chē)輛，只要是在其動(dòng)力源的全部或一部分使用了由電池產(chǎn)生的電能的 車(chē)輛即可?？梢耘e出例如電動(dòng)車(chē)、混合動(dòng)力車(chē)、可外接充電式混合動(dòng)力車(chē)、混合鐵道車(chē)輛、
7叉車(chē)、電動(dòng)輪椅、電動(dòng)助力自行車(chē)、電動(dòng)摩托車(chē)。
另外，另一解決方案為搭載了上述的任何一種固體電解質(zhì)電池的電池搭載設(shè)備。
在本發(fā)明的電池搭載設(shè)備中，搭載了上述的任何一種固體電解質(zhì)電池，因此，可以 做成得到高輸出且具有良好的特性的電池搭載設(shè)備。
另外，作為電池搭載設(shè)備，只要是搭載電池并將其作為能源的至少一種加以利用 的設(shè)備即可?？梢耘e出例如個(gè)人計(jì)算機(jī)、便攜電話(huà)、電池驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)工具、不間斷電源裝置 等、由電池驅(qū)動(dòng)的各種家電產(chǎn)品、辦公設(shè)備、產(chǎn)業(yè)設(shè)備。
另外，另一解決方案為一種固體電解質(zhì)電池的制造方法，所述固體電解質(zhì)電池具 備正極活性物質(zhì)層，其含有正極活性物質(zhì)粒子；負(fù)極活性物質(zhì)層，其含有負(fù)極活性物質(zhì)粒 子；和固體電解質(zhì)層，其介于正極活性物質(zhì)層與負(fù)極活性物質(zhì)層之間；所述固體電解質(zhì)層 不包含含有樹(shù)脂的粘結(jié)材料，而包含硫化物固體電解質(zhì)；所述制造方法具備電解質(zhì)堆積 工序，通過(guò)靜電絲網(wǎng)印刷法，堆積含有所述硫化物固體電解質(zhì)的電解質(zhì)粒子，形成未壓縮固 體電解質(zhì)層；和電解質(zhì)壓縮工序，在層厚方向壓縮所述未壓縮固體電解質(zhì)層，形成通過(guò)所述 硫化物固體電解質(zhì)的粘結(jié)力進(jìn)行自保持的所述固體電解質(zhì)層。
在本發(fā)明的固體電解質(zhì)電池的制造方法中，具備上述的電解質(zhì)堆積工序和電解質(zhì) 壓縮工序，在層厚方向壓縮不包含含有樹(shù)脂的粘結(jié)材料的未壓縮固體電解質(zhì)層，形成由硫 化物固體電解質(zhì)所具有的粘結(jié)力自保持的固體電解質(zhì)層。這樣沒(méi)有使用粘結(jié)材料，因此，可 以制造具備低電阻的固體電解質(zhì)層的固體電解質(zhì)電池。另外，在電解質(zhì)堆積工序中，使用靜 電絲網(wǎng)印刷法，因此，可以不使用分散介質(zhì)地形成未壓縮固體電解質(zhì)層，從而不會(huì)由分散介 質(zhì)使硫化物固體電解質(zhì)分解。因此，可以制造防止了固體電解質(zhì)層的離子傳導(dǎo)性降低的固 體電解質(zhì)電池。
而且，在上述固體電解質(zhì)電池的制造方法中，可做成所述正極活性物質(zhì)層不包含 含有樹(shù)脂的粘結(jié)材料，而包含硫化物固體電解質(zhì)；所述負(fù)極活性物質(zhì)層不包含含有樹(shù)脂的 粘結(jié)材料，而包含硫化物固體電解質(zhì)；所述制造方法具備正極活性物質(zhì)堆積工序，通過(guò)靜 電絲網(wǎng)印刷法，堆積混合了所述正極活性物質(zhì)粒子和所述電解質(zhì)粒子的第1混合粒子，形 成未壓縮正極活性物質(zhì)層；正極活性物質(zhì)壓縮工序，在層厚方向壓縮所述未壓縮正極活性 物質(zhì)層，使所述正極活性物質(zhì)粒子彼此通過(guò)所述硫化物固體電解質(zhì)相互粘結(jié)，形成通過(guò)所 述硫化物固體電解質(zhì)的粘結(jié)力進(jìn)行自保持的所述正極活性物質(zhì)層；負(fù)極活性物質(zhì)堆積工 序，通過(guò)靜電絲網(wǎng)印刷法，堆積混合了所述負(fù)極活性物質(zhì)粒子和所述電解質(zhì)粒子的第2混 合粒子，形成未壓縮負(fù)極活性物質(zhì)層；和負(fù)極活性物質(zhì)壓縮工序，在層厚方向壓縮所述未壓 縮負(fù)極活性物質(zhì)層，使所述負(fù)極活性物質(zhì)粒子彼此通過(guò)所述硫化物固體電解質(zhì)相互粘結(jié)， 形成通過(guò)所述硫化物固體電解質(zhì)的粘結(jié)力進(jìn)行自保持的所述負(fù)極活性物質(zhì)層。
在本發(fā)明的固體電解質(zhì)電池的制造方法中，具備正極活性物質(zhì)堆積工序和正極活 性物質(zhì)壓縮工序，形成即使不包含含有樹(shù)脂的粘結(jié)材料、也可由硫化物固體電解質(zhì)所具有 的粘結(jié)力自保持的正極活性物質(zhì)層。同樣，具備負(fù)極活性物質(zhì)堆積工序和負(fù)極活性物質(zhì)壓 縮工序，形成即使不包含含有樹(shù)脂的粘結(jié)材料、也可由硫化物固體電解質(zhì)所具有的粘結(jié)力 自保持的負(fù)極活性物質(zhì)層。這樣，在正極活性物質(zhì)層和負(fù)極活性物質(zhì)層沒(méi)有使用粘結(jié)材料， 因此，可以制造具備低電阻的正極活性物質(zhì)層和負(fù)極活性物質(zhì)層的固體電解質(zhì)電池。
而且，在正極活性物質(zhì)堆積工序中，使用靜電絲網(wǎng)印刷法，因此，可以不使用分散介質(zhì)地形成未壓縮正極活性物質(zhì)層。另外，在負(fù)極活性物質(zhì)堆積工序中，也使用靜電絲網(wǎng)印 刷法，因此，可以不使用分散介質(zhì)地形成未壓縮負(fù)極活性物質(zhì)層。因此，在未壓縮正極活性 物質(zhì)層和未壓縮負(fù)極活性物質(zhì)層，不會(huì)由分散介質(zhì)使硫化物固體電解質(zhì)分解。因此，可以制 造防止了正極活性物質(zhì)層和負(fù)極活性物質(zhì)層的離子傳導(dǎo)性降低的固體電解質(zhì)電池。
而且，在上述的任何一種固體電解質(zhì)電池的制造方法中，可做成在所述電解質(zhì)堆 積工序中，在形成于導(dǎo)電性的電極基板上的為所述正極活性物質(zhì)層和所述負(fù)極活性物質(zhì)層 中任何一方的先行形成活性物質(zhì)層之上、以及所述電極基板中位于所述先行形成活性物質(zhì) 層周?chē)幕钚晕镔|(zhì)層周?chē)恐?，堆積所述電解質(zhì)粒子，以掩蓋所述先行形成活性物質(zhì)層 的形態(tài)形成所述未壓縮固體電解質(zhì)層。
在本發(fā)明的固體電解質(zhì)電池的制造方法中，將未壓縮固體電解質(zhì)層形成為掩蓋先 行形成活性物質(zhì)層的形態(tài)。因此，可以制造如下固體電解質(zhì)電池適當(dāng)防止了構(gòu)成先行形成 活性物質(zhì)層的正極活性物質(zhì)層(或負(fù)極活性物質(zhì)層)和與其不同極的負(fù)極活性物質(zhì)層(或 正極活性物質(zhì)層)直接接觸，在它們之間發(fā)生短路。
或者，在上述的任何一種的固體電解質(zhì)電池的制造方法中，可做成在所述電解質(zhì) 堆積工序中，在形成于導(dǎo)電性的電極基板上的為所述未壓縮正極活性物質(zhì)層和所述未壓縮 負(fù)極活性物質(zhì)層中任何一方的先行形成未壓縮活性物質(zhì)層之上、以及所述電極基板中位于 所述先行形成未壓縮活性物質(zhì)層周?chē)幕钚晕镔|(zhì)層周?chē)恐希逊e所述電解質(zhì)粒子，以 掩蓋所述先行形成未壓縮活性物質(zhì)層的形態(tài)形成所述未壓縮固體電解質(zhì)層。
在本發(fā)明的固體電解質(zhì)電池的制造方法中，將未壓縮固體電解質(zhì)層形成為掩蓋先 行形成未壓縮活性物質(zhì)層的形態(tài)。因此，可以制造如下固體電解質(zhì)電池適當(dāng)防止了壓縮了 構(gòu)成先行形成未壓縮活性物質(zhì)層的未壓縮正極活性物質(zhì)層(或未壓縮負(fù)極活性物質(zhì)層)的 正極活性物質(zhì)層(或負(fù)極活性物質(zhì)層)和與其不同極的壓縮了未壓縮負(fù)極活性物質(zhì)層(或 未壓縮正極活性物質(zhì)層)的負(fù)極活性物質(zhì)層(正極活性物質(zhì)層)直接接觸，在它們之間發(fā) 生短路。
另外，在上述的任何一種的固體電解質(zhì)電池的制造方法中，可做成在所述電解質(zhì) 堆積工序中，在所述電極基板中的所述活性物質(zhì)層周?chē)恐?，與所述先行形成活性物質(zhì) 層或所述先行形成未壓縮活性物質(zhì)層之上相比，使所述電解質(zhì)粒子堆積得厚。
在電解質(zhì)堆積工序中，若使電解質(zhì)粒子在厚度方向均勻地堆積在例如先行形成活 性物質(zhì)層(或先行形成未壓縮活性物質(zhì)層)上和活性物質(zhì)層周?chē)可希瑒t形成了的未壓縮 固體電解質(zhì)層的上面成為在先行形成活性物質(zhì)層(先行形成未壓縮活性物質(zhì)層)上高、而 在活性物質(zhì)層周?chē)可系偷呐_(tái)階形狀。
若這樣做，則例如在固體電解質(zhì)壓縮工序中，壓縮臺(tái)階形狀的未壓縮固體電解質(zhì) 層的情況下，有可能活性物質(zhì)層周?chē)可系奈磯嚎s固體電解質(zhì)層的壓縮變得不充分。
與此相對(duì)，在本發(fā)明的固體電解質(zhì)電池的制造方法中，在電解質(zhì)堆積工序中，與先 行形成活性物質(zhì)層(或先行形成未壓縮活性物質(zhì)層)上相比，在活性物質(zhì)層周?chē)可鲜闺?解質(zhì)粒子堆積得厚。因此，可以制造如下固體電解質(zhì)電池對(duì)未壓縮固體電解質(zhì)層的任何部 位都在層厚方向適當(dāng)壓縮。
另外，在上述的固體電解質(zhì)電池的制造方法中，可做成使用下述網(wǎng)篩進(jìn)行所述電 解質(zhì)堆積工序，所述網(wǎng)篩，具有第一絲網(wǎng)部，其配置在與所述先行形成活性物質(zhì)層或所述先行形成未壓縮活性物質(zhì)層對(duì)應(yīng)的位置；和第2絲網(wǎng)部，其配置在與所述活性物質(zhì)層周?chē)?部對(duì)應(yīng)的位置；所述第2絲網(wǎng)部的網(wǎng)眼比所述第1絲網(wǎng)部的網(wǎng)眼大。
在本發(fā)明的固體電解質(zhì)電池的制造方法中，通過(guò)使用了上述網(wǎng)篩的靜電絲網(wǎng)印刷 法、堆積電解質(zhì)粒子。因此，能夠與在先行形成活性物質(zhì)層(或先行形成未壓縮活性物質(zhì) 層)上相比，可靠地在活性物質(zhì)層周?chē)可陷^厚且高效率地堆積未壓縮固體電解質(zhì)層。
而且，在上述的固體電解質(zhì)電池的制造方法中，可做成在所述電解質(zhì)堆積工序之 前，進(jìn)行作為所述正極活性物質(zhì)堆積工序和所述負(fù)極活性物質(zhì)堆積工序中任何一方的、先 行活性物質(zhì)堆積工序；在該電解質(zhì)堆積工序之后，進(jìn)行另一方的后行活性物質(zhì)堆積工序； 在所述后行活性物質(zhì)堆積工序之后，同時(shí)進(jìn)行所述電解質(zhì)壓縮工序、所述正極活性物質(zhì)壓 縮工序和所述負(fù)極活性物質(zhì)壓縮工序；同時(shí)壓縮所述未壓縮固體電解質(zhì)層、所述未壓縮正 極活性物質(zhì)層和所述未壓縮負(fù)極活性物質(zhì)層，形成所述固體電解質(zhì)層、所述正極活性物質(zhì) 層和所述負(fù)極活性物質(zhì)層。
在本發(fā)明的固體電解質(zhì)電池的制造方法中，以先行活性物質(zhì)堆積工序、電解質(zhì)堆 積工序、后行活性物質(zhì)堆積工序的順序進(jìn)行。其后，同時(shí)進(jìn)行電解質(zhì)壓縮工序、正極活性物 質(zhì)壓縮工序和負(fù)極活性物質(zhì)壓縮工序。這樣，通過(guò)同時(shí)進(jìn)行3層壓縮，可以高效率地制造形 成了固體電解質(zhì)層、正極活性物質(zhì)層和負(fù)極活性物質(zhì)層的固體電解質(zhì)電池。


圖1是實(shí)施方式1、2、3、4、變形方式1所涉及的電池的立體圖。
圖2是實(shí)施方式1、2、3、變形方式1所涉及的電池的局部剖切剖視圖。
圖3是實(shí)施方式1、2、3的發(fā)電要素的立體圖。
圖4是實(shí)施方式1、2的發(fā)電要素的局部放大剖視圖(圖3的A-A剖面部)。
圖5是實(shí)施方式1、3、4、變形方式1所涉及的堆積工序和壓縮工序的說(shuō)明圖。
圖6A是實(shí)施方式1、2、3、4、變形方式1所涉及的堆積工序的說(shuō)明圖。
圖6B是實(shí)施方式1、2、3、4、變形方式1所涉及的堆積工序的說(shuō)明圖。
圖7是實(shí)施方式1、2、3、4、變形方式1的未壓縮正極活性物質(zhì)層的說(shuō)明圖。
圖8是實(shí)施方式1、2、3、4、變形方式1的正極活性物質(zhì)層的說(shuō)明圖。
圖9是實(shí)施方式1、4的正極活性物質(zhì)層和固體電解質(zhì)層的說(shuō)明圖。
圖10是實(shí)施方式1、2、4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)層的說(shuō) 明圖。
圖11是實(shí)施方式2所涉及的堆積工序和三層同時(shí)壓縮工序的說(shuō)明圖。
圖12是實(shí)施方式2的未壓縮正極活性物質(zhì)層和未壓縮固體電解質(zhì)層的說(shuō)明圖。
圖13是實(shí)施方式2的未壓縮正極活性物質(zhì)層、未壓縮固體電解質(zhì)層和未壓縮負(fù)極 活性物質(zhì)層的說(shuō)明圖。
圖14是實(shí)施方式3的發(fā)電要素的局部放大剖視圖(圖3的A-A剖面圖)。
圖15是實(shí)施方式3所涉及的電池的制造工序的說(shuō)明圖。
圖16是實(shí)施方式3所涉及的堆積工序的說(shuō)明圖。
圖17是實(shí)施方式3的正極活性物質(zhì)層和固體電解質(zhì)層的說(shuō)明圖。
圖18是實(shí)施方式3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)層的說(shuō)明圖。
圖19是實(shí)施方式4所涉及的電池的局部剖切剖視圖。
圖20是實(shí)施方式4的發(fā)電要素的立體圖。
圖21是實(shí)施方式4的發(fā)電要素的局部放大剖視圖(圖20的B-B剖視圖)。
圖22是變形方式1的未壓縮正極活性物質(zhì)層和未壓縮固體電解質(zhì)層的說(shuō)明圖。
圖23是實(shí)施方式5所涉及的車(chē)輛的說(shuō)明圖。
圖24是實(shí)施方式6所涉及的沖擊鉆的說(shuō)明圖。
圖25是實(shí)施例中所使用的模具的說(shuō)明圖。
圖26是實(shí)施例中所使用的模具的說(shuō)明圖。
附圖標(biāo)記說(shuō)明
1、301、401、501、601 電池(固體電解質(zhì)電池)；21 正極活性物質(zhì)層(先行形成 活性物質(zhì)層)；21B 未壓縮正極活性物質(zhì)層(先行形成未壓縮活性物質(zhì)層)；21S:(正極活 性物質(zhì)層的)面積；21T (正極活性物質(zhì)層的)層厚；22 正極活性物質(zhì)粒子；26 正極基板 (電極基板)；26E 周?chē)?活性物質(zhì)層周?chē)?；31 負(fù)極活性物質(zhì)層；31B 未壓縮負(fù)極活 性物質(zhì)層；31S:(負(fù)極活性物質(zhì)層的)面積；31T:(負(fù)極活性物質(zhì)層的)層厚；32:負(fù)極活 性物質(zhì)粒子；36 負(fù)極基板(電極基板)；36E 周?chē)?活性物質(zhì)層周?chē)?；40、440、940 固體電解質(zhì)層；40B、440B 未壓縮固體電解質(zhì)層；40S、440S (固體電解質(zhì)層的)面積；40T、 440T (固體電解質(zhì)層的)層厚；IlOK 絲網(wǎng)(網(wǎng)篩)；111 第1絲網(wǎng)部；112 第2絲網(wǎng)部； 551 總正極基板(電極基板)；556 總負(fù)極基板(電極基板)；566 電極基板；700 車(chē)輛； 710 電池組(電池)；800 沖擊鉆(電池搭載設(shè)備)；810 電池包(電池)；DT 層厚方向； MXl 第1混合粒子群(第1混合粒子)；MX2 第2混合粒子群(第2混合粒子)；SE 硫化 物固體電解質(zhì)；SP 電解質(zhì)粒子。
具體實(shí)施方式
(實(shí)施方式1)
接著，參照附圖，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式1進(jìn)行說(shuō)明。
圖1表示本實(shí)施方式1所涉及的固體電解質(zhì)電池(以下也簡(jiǎn)稱(chēng)為電池)1的立體 圖，圖2表示該電池1的局部剖視圖。
該電池1為具有電池外殼80和收容于該電池外殼80內(nèi)的發(fā)電要素10的鋰離子 二次電池(參照?qǐng)D1、2)。
其中，電池外殼80含有金屬制的、上部開(kāi)口的有底矩形箱形的電池外殼主體81， 和為由金屬構(gòu)成的板狀、封閉該電池外殼主體81的開(kāi)口的封口蓋82(參照?qǐng)D1)。
其中，與發(fā)電要素10的正電極板20電連接的由鋁構(gòu)成的正極集電部件71的頂 端部71A、和與發(fā)電要素10的負(fù)電極板30電連接的由銅構(gòu)成的負(fù)極集電部件72的頂端部 72A，分別從封口蓋82突出(參照?qǐng)D1、4)。另外，在封口蓋82和正極集電部件71或負(fù)極 集電部件72之間分別隔著由絕緣樹(shù)脂構(gòu)成的絕緣部件75，使封口蓋82與正極集電部件71 或負(fù)極集電部件72絕緣。
另外，發(fā)電要素10為在層疊方向DL上交互層疊多個(gè)正電極板20和負(fù)電極板30 而成；該正電極板20含有由鋁箔構(gòu)成的正極基板26、和形成在正極基板26上的正極活性物質(zhì)層21 ；該負(fù)電極板30含有由銅箔構(gòu)成的負(fù)極基板36、和形成在負(fù)極基板36上的負(fù)極 活性物質(zhì)層31 (參照?qǐng)D3、4)。另外，在正電極板20的正極活性物質(zhì)21、與相鄰于該正電極 板20的負(fù)電極板30的負(fù)極活性物質(zhì)層31之間隔著固體電解質(zhì)層40(參照?qǐng)D4)。
其中，正電極板20具體來(lái)說(shuō)，在成為正極基板26的兩面的第1正極基板主面27 和第2正極基板主面28上具備正極活性物質(zhì)層21 (參照?qǐng)D4)，該正極活性物質(zhì)層21含有 含有鈷酸鋰(LiCoO2)的正極活性物質(zhì)粒子22、和含有Li2S-P2S5玻璃(以Li2S P2S5 = 80 20的摩爾比混合而成的80Li2S-20P2S5)的硫化物固體電解質(zhì)SE。另外，在本實(shí)施方 式1中，將在該正極活性物質(zhì)層21內(nèi)的它們的體積比設(shè)為正極活性物質(zhì)粒子22 硫化物 固體電解質(zhì)SE = 6 4。另外，該正極活性物質(zhì)層21如圖8所示形成為矩形板狀，層疊方 向DL的層厚21T為30 μ m，朝該層疊方向DL的正極層主面21Q的面積21S為180cm2。
另外，負(fù)電極板30具體來(lái)說(shuō)、在成為負(fù)極基板36的兩面的第1負(fù)極基板主面37和 第2負(fù)極基板主面38上、具備負(fù)極活性物質(zhì)層31 (參照?qǐng)D4)，該負(fù)極活性物質(zhì)層31含有 含有石墨的負(fù)極活性物質(zhì)粒子32和上述硫化物固體電解質(zhì)SE。
另外，將在該負(fù)極活性物質(zhì)層31內(nèi)的它們的體積比設(shè)為負(fù)極活性物質(zhì)粒子32 硫化物固體電解質(zhì)SE = 6 4。另外，該負(fù)極活性物質(zhì)層31如圖10所示形成為矩形板狀， 層疊方向DL的層厚31T為35 μ m，朝該層疊方向DL的負(fù)極層主面31Q的面積31S為180cm2。
另外，固體電解質(zhì)層40含有硫化物固體電解質(zhì)SE(參照?qǐng)D4)。該固體電解質(zhì)層 40如圖9所示形成為矩形板狀，層疊方向DL的層厚40T為30 μ m，朝該層疊方向DL的固體 層主面40Q的面積40S為180cm2。
在本實(shí)施方式1所涉及的電池1中，固體電解質(zhì)層40不包含含有樹(shù)脂的粘結(jié)材 料、而包含硫化物固體電解質(zhì)SE。該硫化物固體電解質(zhì)SE柔軟、容易變形，因此，即使不通 過(guò)粘結(jié)材料，硫化物固體電解質(zhì)SE的粒子彼此也可相互接合成為一體。由該硫化物固體電 解質(zhì)SE的粘結(jié)力，固體電解質(zhì)層40自行保持其形狀。這樣，在固體電解質(zhì)層40沒(méi)有使用 粘結(jié)材料，因此，可以制造該固體電解質(zhì)層40的電阻低的電池1。
另外，電池1具有如下正極活性物質(zhì)層21 不含有粘結(jié)材料而包含硫化物固體電 解質(zhì)SE，通過(guò)該硫化物固體電解質(zhì)SE、使正極活性物質(zhì)粒子22彼此相互粘結(jié)，由該硫化物 固體電解質(zhì)SE的粘結(jié)力，保持自身的形狀。因此，除了可將固體電解質(zhì)層40做成低電阻之 外，還可將正極活性物質(zhì)層21也做成低電阻，從而可以制造內(nèi)部電阻更低的電池1。
另外，電池1在負(fù)極側(cè)也同樣具有如下負(fù)極活性物質(zhì)層31 不含有粘結(jié)材料而包 含硫化物固體電解質(zhì)SE，通過(guò)該硫化物固體電解質(zhì)SE、使負(fù)極活性物質(zhì)粒子32彼此相互粘 結(jié)，由該硫化物固體電解質(zhì)SE的粘結(jié)力，保持自身的形狀。因此，可將負(fù)極活性物質(zhì)層31 也做成低電阻，從而可以制造內(nèi)部電阻更低的電池1。
進(jìn)而，通過(guò)正極活性物質(zhì)層21和負(fù)極活性物質(zhì)層31兩者低電阻，可以制造內(nèi)部電 阻低的電池1。
而且，電池1具備層厚40T為50 μ m以下的30 μ m、而面積40S為IOOcm2以上的 180cm2這樣的薄且大型的固體電解質(zhì)層40，和層厚21T、31T為100 μ m以下的30、35 μ m、而 面積21S、31S為IOOcm2以上的180cm2這樣的薄且大型的正極活性物質(zhì)層21以及負(fù)極活性 物質(zhì)層31。因此，可以適用為例如混合動(dòng)力車(chē)、可外接充電式混合動(dòng)力車(chē)、電動(dòng)車(chē)等的高輸 出或高容量的電池。
12[0096]另外，在本實(shí)施方式1所涉及的電池1中，固體電解質(zhì)層40如后述那樣，使用沒(méi)有 使用分散介質(zhì)的靜電絲網(wǎng)印刷法形成。因此，不會(huì)由分散介質(zhì)使硫化物固體電解質(zhì)SE分 解。因此，可以制造防止了固體電解質(zhì)層40中的鋰離子的傳導(dǎo)性降低的電池1。
而且，除了固體電解質(zhì)層40之外，正極活性物質(zhì)層21和負(fù)極活性物質(zhì)層31也使 用沒(méi)有使用分散介質(zhì)的靜電絲網(wǎng)印刷法形成。因此，不會(huì)由分散介質(zhì)使該正極活性物質(zhì)層 21內(nèi)和負(fù)極活性物質(zhì)層31內(nèi)的硫化物固體電解質(zhì)SE分解。
因此，可以制造不僅對(duì)于固體電解質(zhì)層40還防止了正極活性物質(zhì)層21和負(fù)極活 性物質(zhì)層31中的鋰離子的傳導(dǎo)性降低的電池1。
接著，參照附圖，對(duì)本實(shí)施方式1所涉及的電池1的制造方法進(jìn)行說(shuō)明。
首先，參照附圖5 7，對(duì)形成未壓縮正極活性物質(zhì)層21B的正極活性物質(zhì)堆積工 序進(jìn)行說(shuō)明。
在正極活性物質(zhì)堆積工序中所使用的堆積裝置100X如圖5所示、具備為矩形平 板狀、且具有預(yù)定圖案的500個(gè)網(wǎng)眼(未圖示)的不銹鋼制的絲網(wǎng)110，矩形平板狀的不銹 鋼制的承接臺(tái)120，刷130，電源裝置140，和向絲網(wǎng)110上(圖5中的上方)供給第1混合 粒子群MXl的供給部160X。其中，供給部160X將第1混合粒子群MXl收容于自身的內(nèi)部， 向絲網(wǎng)110上供給第1混合粒子群MX1。
另外，電源裝置140在絲網(wǎng)110和位于與該絲網(wǎng)110對(duì)向的位置的承接臺(tái)120之 間施加電壓。具體來(lái)說(shuō)，將電源裝置140的負(fù)極連接到絲網(wǎng)110，將正極連接到承接臺(tái)120， 施加3kV的電壓。由此，可以在絲網(wǎng)110和承接臺(tái)120之間產(chǎn)生靜電場(chǎng)。
另外，刷130配置在絲網(wǎng)110上(圖5中的上方)，使刷130在絲網(wǎng)110上移動(dòng)(具 體來(lái)說(shuō)，圖5中，向左右方向往復(fù)移動(dòng))，使絲網(wǎng)100上的帶電的第1混合粒子群MXl通過(guò)該 絲網(wǎng)100的網(wǎng)眼，向承接臺(tái)120 (在圖5中，向下方)散布。
另外，絲網(wǎng)110具有如下預(yù)定圖案的500個(gè)網(wǎng)眼在正極基板26上的期望的位置、 使電解質(zhì)粒子SP堆積，可形成平面矩形形狀的未壓縮正極活性物質(zhì)層21B。
接著，對(duì)正極活性物質(zhì)堆積工序進(jìn)行說(shuō)明。
首先，將安置在放卷部MD的帶狀的正極基板26間歇性抽出、并使其沿長(zhǎng)度方向DA 移動(dòng)，在該正極基板26的第1正極基板主面27上，在長(zhǎng)度方向DA上每隔預(yù)定間隔，使第1 混合粒子群MXl堆積(參照?qǐng)D6A)。
另外，該第1混合粒子群MXl含有正極活性物質(zhì)粒子22、和構(gòu)成硫化物固體電解質(zhì) SE的粒子形狀的電解質(zhì)粒子SP，且充分混合它們而成。
使從供給部160X供給到絲網(wǎng)110上(圖6A中的上方)的第1混合粒子群MXl、在 刷130和絲網(wǎng)110之間摩擦帶負(fù)電，由刷130將帶負(fù)電的第1混合粒子群MXl從絲網(wǎng)110 的網(wǎng)眼推出去。
由電源裝置140在絲網(wǎng)110和配置在絲網(wǎng)110圖6A中的下方的承接臺(tái)120之間 產(chǎn)生了靜電場(chǎng)。因此，通過(guò)絲網(wǎng)Iio的網(wǎng)眼移動(dòng)了的第1混合粒子群MXl由該靜電場(chǎng)而向 承接臺(tái)120加速，與圖6B中位于承接臺(tái)120的上方的正極基板26沖突。
這樣一來(lái)，在正極基板26的第1正極基板主面27上堆積第1混合粒子群MX1，形 成為平板矩形板狀、且面積180cm2的未壓縮的未壓縮正極活性物質(zhì)層21B(參照?qǐng)D6B、7)。
接著，進(jìn)行正極活性物質(zhì)壓縮工序。在該工序中，使用具備2個(gè)金屬制的按壓模具210、210的壓縮裝置200X(參照?qǐng)D5)。
使形成了未壓縮正極活性物質(zhì)層21B的正極基板26沿長(zhǎng)度方向DA移動(dòng)，使用在 層厚方向DT可動(dòng)的2個(gè)矩形平板形狀的按壓模具210、210，沿層厚方向DT壓縮未壓縮正極 活性物質(zhì)層21B。由此，由電解質(zhì)粒子SP的粘結(jié)力、使正極活性物質(zhì)粒子22彼此通過(guò)電解 質(zhì)粒子SP粘接，形成自行保持自己的形態(tài)的正極活性物質(zhì)層21。具體來(lái)說(shuō)，在正極基板26 的一側(cè)(第1正極基板主面27側(cè))間斷性地形成層厚21T為30 μ m且面積21S為180cm2 的正極活性物質(zhì)層21 (參照?qǐng)D8)。
另外，在正極活性物質(zhì)壓縮工序之后，用卷取部MT卷取正極基板26 (參照?qǐng)D5)。
接著，參照?qǐng)D5、9，對(duì)形成未壓縮固體電解質(zhì)層40B的電解質(zhì)堆積工序進(jìn)行說(shuō)明。
該電解質(zhì)堆積工序中所使用的堆積裝置100Y如圖5所示、除了具備與正極活性物 質(zhì)堆積工序中所使用的堆積裝置100X同樣的、500個(gè)網(wǎng)眼的不銹鋼制的絲網(wǎng)110、承接臺(tái) 120、刷130和電源裝置140之外，還具備將電解質(zhì)粒子SP供給到絲網(wǎng)110上(圖5中的上 方)的供給部160Y。在供給部160Y收容有電解質(zhì)粒子SP，向絲網(wǎng)110上供給電解質(zhì)粒子 SP。
在該電解質(zhì)堆積工序中，如圖8所示，在形成在正極基板26的正極活性物質(zhì)層21 上使電解質(zhì)粒子SP堆積成與正極活性物質(zhì)層21相同形狀的矩形狀，這一點(diǎn)與上述的正極 活性物質(zhì)堆積工序不同，除此之外相同，因此，省略說(shuō)明。
由該電解質(zhì)堆積工序，在正極活性物質(zhì)層21上形成含有電解質(zhì)粒子SP的未壓縮 固體電解質(zhì)層40B。
接著，進(jìn)行電解質(zhì)壓縮工序。在該工序中，使用具備2個(gè)金屬制的按壓模具210、 210的壓縮裝置200Y(參照?qǐng)D5)。
使正極基板26沿長(zhǎng)度方向DA移動(dòng)，使用在層厚方向DT可動(dòng)的2個(gè)按壓模具210、 210，沿層厚方向DT壓縮未壓縮固體電解質(zhì)層40Β。由此，形成由電解質(zhì)粒子SP的粘結(jié)力、 以自身保持自己的形狀的固體電解質(zhì)層40。具體來(lái)說(shuō)，形成層厚40Τ為30 μ m且面積40S 為180cm2的固體電解質(zhì)層40 (參照?qǐng)D9)。
接著，參照?qǐng)D5、9、10，對(duì)形成未壓縮負(fù)極活性物質(zhì)層31B的負(fù)極活性物質(zhì)堆積工 序進(jìn)行說(shuō)明。
該負(fù)極活性物質(zhì)堆積工序中所使用的堆積裝置100Z如圖5所示、除了具備與上述 的堆積裝置100X同樣的、500個(gè)網(wǎng)眼的不銹鋼制的絲網(wǎng)110、承接臺(tái)120、刷130和電源裝 置140之外，還具備將第2混合粒子群MX2供給到絲網(wǎng)110上(圖5中的上方)的供給部 160Z。供給部160Z收容有第2混合粒子群MX2，向絲網(wǎng)110上供給第2混合粒子群MX2。
在該負(fù)極活性物質(zhì)堆積工序中，如圖9所示，在正極基板26上的固體電解質(zhì)層40 上、使第2混合粒子群MX2堆積成與正極活性物質(zhì)層21和固體電解質(zhì)層40同樣的矩形狀， 這一點(diǎn)與上述的正極活性物質(zhì)堆積工序不同，除此之外與該正極活性物質(zhì)堆積工序相同， 因此，省略說(shuō)明。
由該負(fù)極活性物質(zhì)堆積工序，在固體電解質(zhì)層40上形成堆積了第2混合粒子群 MX2的未壓縮負(fù)極活性物質(zhì)層31B。
接著，進(jìn)行負(fù)極活性物質(zhì)壓縮工序。在該工序中，使用具備2個(gè)金屬制的按壓模具 210、210的壓縮裝置200Z(參照?qǐng)D5)。[0125]使正極基板26沿長(zhǎng)度方向DA移動(dòng)，使用在層厚方向DT可動(dòng)的2個(gè)按壓模具210、 210，沿層厚方向DT壓縮未壓縮負(fù)極活性物質(zhì)層31B。由此，由未壓縮負(fù)極活性物質(zhì)層31B 中的電解質(zhì)粒子SP的粘結(jié)力、使負(fù)極活性物質(zhì)粒子32彼此通過(guò)電解質(zhì)粒子SP粘結(jié)，形成 自行保持自己的形態(tài)的負(fù)極活性物質(zhì)層31。具體來(lái)說(shuō)，形成層厚31T為35 μ m且面積31S 為180cm2的負(fù)極活性物質(zhì)層31 (參照?qǐng)D10)。
在上述的負(fù)極活性物質(zhì)壓縮工序之后，在負(fù)極活性物質(zhì)層31上載置矩形平板狀 的負(fù)極基板36，沿層厚方向DT進(jìn)行按壓，使負(fù)極活性物質(zhì)層31與負(fù)極基板36接合。
另外，也可將負(fù)極基板36載置在未壓縮負(fù)極活性物質(zhì)層31B上，在負(fù)極活性物質(zhì) 壓縮工序中，將負(fù)極基板36與正極基板26、正極活性物質(zhì)層21、固體電解質(zhì)層40和未壓縮 負(fù)極活性物質(zhì)層31B —起、沿層厚方向DT進(jìn)行按壓，接合負(fù)極活性物質(zhì)31和負(fù)極基板36。
進(jìn)而，反復(fù)使用上述的堆積裝置10(^、10(^、1002和壓縮裝置20(^、20(^、2002，進(jìn) 行正極活性物質(zhì)堆積工序、正極活性物質(zhì)壓縮工序、電解質(zhì)堆積工序、電解質(zhì)壓縮工序、負(fù) 極活性物質(zhì)堆積工序和負(fù)極活性物質(zhì)壓縮工序，形成多個(gè)正極活性物質(zhì)層21、固體電解質(zhì) 層40、和負(fù)極活性物質(zhì)層31。這樣一來(lái)，形成上述的發(fā)電要素10，即，具有正電極板20、負(fù) 電極板30和固體電解質(zhì)層40的發(fā)電要素10 (參照?qǐng)D3、4)，該正電極板20在正極基板26 上具有正極活性物質(zhì)層21，該負(fù)電極板30在負(fù)極基板36上具有負(fù)極活性物質(zhì)層31，該固 體電解質(zhì)層40隔在正極活性物質(zhì)層21和負(fù)極活性物質(zhì)層31之間。
進(jìn)而，裁斷正極基板26之后，在發(fā)電要素10的正電極板20 (正極基板26)接合正 極集電部件71，在負(fù)電極板30 (負(fù)極基板36)接合負(fù)極集電部件72 (參照?qǐng)D3)。其后，將 該發(fā)電要素10收容于電池外殼主體81，用封口蓋82通過(guò)焊接將電池外殼主體81封口。這 樣一來(lái)，完成電池1(參照?qǐng)D1)。
在本實(shí)施方式1所涉及的電池1的制造方法中，具備上述的電解質(zhì)堆積工序和 電解質(zhì)壓縮工序，在層厚方向DT壓縮不包含含有樹(shù)脂的粘結(jié)材料的未壓縮固體電解質(zhì)層 40B，形成由硫化物固體電解質(zhì)SE所具有的粘結(jié)力進(jìn)行自保持的固體電解質(zhì)層40。
這樣，在固體電解質(zhì)層40的形成時(shí)沒(méi)有使用粘結(jié)材料，因此，可以制造具備低電 阻的固體電解質(zhì)層40的電池1。另外，在電解質(zhì)堆積工序，使用靜電絲網(wǎng)印刷法，因此，可以 不使用分散介質(zhì)地形成未壓縮固體電解質(zhì)層40B，因此，不會(huì)由分散介質(zhì)使硫化物固體電解 質(zhì)SE分解。因此，可以制造防止了固體電解質(zhì)層40的離子傳導(dǎo)性降低的電池1。
在本實(shí)施方式1所涉及的電池1的制造方法中，具備正極活性物質(zhì)堆積工序和正 極活性物質(zhì)壓縮工序，形成如下正極活性物質(zhì)層21 不包含含有樹(shù)脂的粘結(jié)材料、通過(guò)硫 化物固體電解質(zhì)SE所具有的粘結(jié)力進(jìn)行自保持。同樣，具備負(fù)極活性物質(zhì)堆積工序和負(fù)極 活性物質(zhì)壓縮工序，形成通過(guò)硫化物固體電解質(zhì)SE所具有的粘結(jié)力進(jìn)行自保持的負(fù)極活 性物質(zhì)層31。
這樣，在正極活性物質(zhì)層21和負(fù)極活性物質(zhì)層31中沒(méi)有使用粘結(jié)材料，因此，可 以制造具備低電阻的正極活性物質(zhì)層21和負(fù)極活性物質(zhì)層31的電池1。
而且，在正極活性物質(zhì)堆積工序和負(fù)極活性物質(zhì)堆積工序中，都使用靜電絲網(wǎng)印 刷法，因此，可以不使用分散介質(zhì)地形成未壓縮正極活性物質(zhì)層21B和未壓縮負(fù)極活性物 質(zhì)層31B。因此，在未壓縮正極活性物質(zhì)層21B和未壓縮負(fù)極活性物質(zhì)層31B中，不會(huì)由分 散介質(zhì)使硫化物固體電解質(zhì)SE分解。因此，可以制造防止了正極活性物質(zhì)層21和負(fù)極活性物質(zhì)層31中的離子傳導(dǎo)性降低的電池1。
(實(shí)施方式2)
接著，參照?qǐng)D1 4、6 8、10 13，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式2所涉及的電池301進(jìn) 行說(shuō)明。
本實(shí)施方式2，在該電池的制造方法中以正極活性物質(zhì)堆積工序、電解質(zhì)堆積工序 和負(fù)極活性物質(zhì)堆積工序的順序進(jìn)行之后、同時(shí)進(jìn)行正極活性物質(zhì)壓縮工序、電解質(zhì)壓縮 工序和負(fù)極活性物質(zhì)壓縮工序(進(jìn)行三層同時(shí)壓縮工序)，這一點(diǎn)上與上述實(shí)施方式1不 同，除此之外相同。
即，在實(shí)施方式2所涉及的電池301的制造方法中，如圖11所示，在長(zhǎng)度方向DA 依次排列與實(shí)施方式1同樣的3個(gè)堆積裝置100X、100Y、100Z，在依次形成未壓縮正極活性 物質(zhì)層21Β、未壓縮固體電解質(zhì)層40Β和未壓縮負(fù)極活性物質(zhì)層31Β之后，使用壓縮裝置 200J，進(jìn)行同時(shí)壓縮3層的三層同時(shí)壓縮工序。
具體來(lái)說(shuō)，首先，與實(shí)施方式1同樣，由使用了堆積裝置100Χ的正極活性物質(zhì)堆積 工序，在正極基板26的單側(cè)(第1正極基板主面27側(cè))堆積第1混合粒子群MXl，形成自 身的面積21BS為180cm2的未壓縮正極活性物質(zhì)層21B(參照?qǐng)D7)。
接著，與實(shí)施方式1同樣，由使用了堆積裝置100Y的電解質(zhì)堆積工序，在未壓縮正 極活性物質(zhì)層21B上、使電解質(zhì)粒子SP堆積成與未壓縮正極活性物質(zhì)層21B相同形狀的矩 形狀。由此，在未壓縮正極活性物質(zhì)層21B上形成含有電解質(zhì)粒子SP、自身的面積40BS為 180cm2的未壓縮固體電解質(zhì)層40B(參照?qǐng)D12)。
接著，與實(shí)施方式1同樣，由使用了堆積裝置100Z的負(fù)極活性物質(zhì)堆積工序，在未 壓縮固體電解質(zhì)層40B上、使第2混合粒子群MX2堆積成與未壓縮固體電解質(zhì)層40B相同 形狀的矩形狀。由此，在未壓縮固體電解質(zhì)層40B上使第2混合粒子群MX2堆積，形成自身 的面積31BS為180cm2的未壓縮負(fù)極活性物質(zhì)層31B(參照?qǐng)D13)。
接著，進(jìn)行三層同時(shí)壓縮工序。在該工序中，使用具備2個(gè)金屬制的按壓模具210、 210的壓縮裝置200J(參照?qǐng)D11)。
使形成了未壓縮正極活性物質(zhì)層21B、未壓縮固體電解質(zhì)層40B和未壓縮負(fù)極活 性物質(zhì)層31B的正極基板26沿長(zhǎng)度方向DA移動(dòng)，使用在層厚方向DT可動(dòng)的2個(gè)按壓模具 210、210，將這些未壓縮正極活性物質(zhì)層21B、未壓縮固體電解質(zhì)層40B和未壓縮負(fù)極活性 物質(zhì)層3IB均沿層厚方向DT壓縮。
由此，由未壓縮正極活性物質(zhì)層21B中的電解質(zhì)粒子SP的粘結(jié)力、使正極活性物 質(zhì)粒子22彼此通過(guò)電解質(zhì)粒子SP粘結(jié)，形成自保持自己的形態(tài)的正極活性物質(zhì)層21。同 樣，由未壓縮負(fù)極活性物質(zhì)層31B中的電解質(zhì)粒子SP的粘結(jié)力、使負(fù)極活性物質(zhì)粒子32彼 此通過(guò)電解質(zhì)粒子SP粘結(jié)，形成自保持自己的形態(tài)的負(fù)極活性物質(zhì)層31。而且，形成由未 壓縮固體電解質(zhì)層40B中的電解質(zhì)粒子SP的粘結(jié)力、自保持自己的形態(tài)的固體電解質(zhì)層 40。
這樣一來(lái)，在正極基板26的一側(cè)(第1正極基板主面27側(cè))，層疊形成層厚21T 為30 μ m的正極活性物質(zhì)層21、層厚40T為30 μ m的固體電解質(zhì)層40、和層厚3IT為35 μ m 的負(fù)極活性物質(zhì)層31 (參照?qǐng)D10)。
另外，在本實(shí)施方式2中的以上的工序中，正極活性物質(zhì)堆積工序?qū)?yīng)先行(先進(jìn)
16行的)活性物質(zhì)堆積工序，負(fù)極活性物質(zhì)堆積工序?qū)?yīng)后行(后進(jìn)行的)活性物質(zhì)堆積工序。
在本實(shí)施方式2所涉及的電池301的制造方法中，以正極活性物質(zhì)堆積工序、電解 質(zhì)堆積工序、負(fù)極活性物質(zhì)堆積工序的順序進(jìn)行，其后，同時(shí)進(jìn)行電解質(zhì)壓縮工序、正極活 性物質(zhì)壓縮工序和負(fù)極活性物質(zhì)壓縮工序(三層同時(shí)壓縮工序)。這樣，同時(shí)進(jìn)行3層(未 壓縮正極活性物質(zhì)層21B、未壓縮固體電解質(zhì)層40B和未壓縮負(fù)極活性物質(zhì)層31B)的壓縮， 由此，可以高效率地制造形成了正極活性物質(zhì)層21、固體電解質(zhì)層40和負(fù)極活性物質(zhì)層31 的電池301。
在上述的同時(shí)壓縮工序之后，與實(shí)施方式1同樣，使負(fù)極活性物質(zhì)層31與負(fù)極基 板36接合。
進(jìn)而，與上述相反，在該負(fù)極基板36上以負(fù)極活性物質(zhì)堆積工序、電解質(zhì)堆積工 序、正極活性物質(zhì)堆積工序的順序進(jìn)行負(fù)極活性物質(zhì)堆積工序、電解質(zhì)堆積工序、正極活性 物質(zhì)堆積工序，進(jìn)而進(jìn)行同時(shí)壓縮工序，由此，在負(fù)極基板36上以負(fù)極活性物質(zhì)層31、固體 電解質(zhì)層40和正極活性物質(zhì)層21的順序形成負(fù)極活性物質(zhì)層31、固體電解質(zhì)層40和正極 活性物質(zhì)層21。
這樣，反復(fù)進(jìn)行上述的正極活性物質(zhì)體積工序、電解質(zhì)堆積工序、負(fù)極活性物質(zhì)體 積工序，層疊多個(gè)正極活性物質(zhì)層21、固體電解質(zhì)層40和負(fù)極活性物質(zhì)層31，形成發(fā)電要 素10(參照?qǐng)D3、4)。
其后，與實(shí)施方式1同樣，在裁斷正極基板26之后，在發(fā)電要素10的正電極板20 接合正極集電部件71，在負(fù)電極板30接合負(fù)極集電部件72 (參照?qǐng)D3)。其后，將該發(fā)電 要素10收容于電池外殼主體81，用封口蓋82通過(guò)焊接將電池外殼主體81封口，完成電池 301 (參照?qǐng)D1、2)。
(實(shí)施方式3)
接著，參照?qǐng)D1 3、5 8、14 18，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式3所涉及的電池401進(jìn) 行說(shuō)明。
本實(shí)施方式3，做成用該電池的固體電解質(zhì)層掩蓋相鄰的任一活性物質(zhì)層(后述 的先行形成活性物質(zhì)層)的形態(tài)，這一點(diǎn)上與上述實(shí)施方式1不同，除此之外相同。
以與實(shí)施方式1不同的點(diǎn)為中心進(jìn)行說(shuō)明，省略或簡(jiǎn)化同樣的部分的說(shuō)明。另外， 就同樣的部分而言，產(chǎn)生同樣的作用效果。另外，對(duì)相同內(nèi)容的部分標(biāo)注相同的附圖標(biāo)記來(lái) 說(shuō)明。
該電池401與實(shí)施方式1同樣為具有電池外殼80、和收容于該電池外殼80內(nèi)的發(fā) 電要素410的鋰離子二次電池(參照?qǐng)D1、2)。
其中，發(fā)電要素410與實(shí)施方式1同樣，將正電極板20和負(fù)電極板30在層疊方向 DL都交互層疊多個(gè)，在正電極板20的正極活性物質(zhì)層21和與該正電極板20相鄰的負(fù)電極 板30的負(fù)極活性物質(zhì)層31之間隔著固體電解質(zhì)層440 (參照?qǐng)D14)。
但是，其中固體電解質(zhì)層440做成掩蓋相鄰的正極活性物質(zhì)層21的形態(tài)。
S卩，如圖17所示，固體電解質(zhì)層440，除了形成在正極活性物質(zhì)層21的第1主面 21Q上之外，還形成到正極基板26的位于正極活性物質(zhì)層21周?chē)闹車(chē)?6E上，掩蓋正 極基板26上的正極活性物質(zhì)層21。[0160]另外，在本實(shí)施方式3中的以上的工序中，正極活性物質(zhì)層21對(duì)應(yīng)于先行形成活 性物質(zhì)層。
該固體電解質(zhì)層440含有硫化物固體電解質(zhì)SE，并且做成為在正極活性物質(zhì)21 的第1主面21Q上的層厚440T為30μπι(參照?qǐng)D14、17)，固體層主面440Q的面積440S為 194. 25cm2 (參照?qǐng)D 17)。
在本實(shí)施方式3所涉及的電池401中，固體電解質(zhì)層440做成為掩蓋正極活性物 質(zhì)層21的形態(tài)，因此，可以防止該正極活性物質(zhì)層21和負(fù)極活性物質(zhì)層31直接接觸、在 它們之間發(fā)生短路。
接著，參照附圖，對(duì)本實(shí)施方式3所涉及的電池401的制造方法進(jìn)行說(shuō)明。
首先，與實(shí)施方式1同樣，由正極活性物質(zhì)堆積工序和正極活性物質(zhì)壓縮工序在 正極基板26的單側(cè)(第1正極基板主面27上)形成層厚21T為30 μ m，面積21S為180cm2 的正極活性物質(zhì)層21 (參照?qǐng)D8)。
接著，參照?qǐng)D5、7、15、16，對(duì)形成未壓縮固體電解質(zhì)層440B的電解質(zhì)堆積工序進(jìn) 行說(shuō)明。
在該電解質(zhì)堆積工序中所使用的堆積裝置100K如圖5所示、除了具備與正極活性 物質(zhì)堆積工序中所使用的堆積裝置100X同樣的承接臺(tái)120、刷130和電源裝置140之外，還 具備供給部160Y和具有第1絲網(wǎng)部111以及第2絲網(wǎng)部112的絲網(wǎng)110K。在供給部160Y 收容有電解質(zhì)粒子SP，向絲網(wǎng)IlOK上供給電解質(zhì)粒子SP。
其中，矩形板狀且網(wǎng)狀的絲網(wǎng)IlOK具有位于其中央的正方形狀的第1絲網(wǎng)部 111、包圍該第1絲網(wǎng)部111的外周的矩形環(huán)狀(口字狀)的第2絲網(wǎng)部112、和包圍該第2 絲網(wǎng)部112的外周的矩形環(huán)狀的框部113 (參照?qǐng)D15)。另外，從第1絲網(wǎng)部111被推出去 的粒子(電解質(zhì)粒子SP)由靜電場(chǎng)加速，沖擊于正極基板26上的正極活性物質(zhì)層21的第 1主面2IQ (參照?qǐng)D7)、堆積在其上。另一方面，絲網(wǎng)IlOK和正極基板26配置成從第2絲 網(wǎng)部112被推出去的電解質(zhì)粒子SP與正極基板26的位于正極活性物質(zhì)層21周?chē)闹車(chē)?部26E沖擊、堆積在其上
在本實(shí)施方式3的電解質(zhì)堆積工序中，用使用了上述的絲網(wǎng)IlOK的堆積裝置 110K、使電解質(zhì)粒子SP堆積在正極活性物質(zhì)層21上和正極基板26的周?chē)?6E上，形成 面積為194. 25cm2的未壓縮固體電解質(zhì)層440B(參照?qǐng)D16)。另外，該未壓縮固體電解質(zhì)層 440B形成為掩蓋正極活性物質(zhì)層21的形態(tài)，因此，可以制造如下電池401 適當(dāng)防止了正極 活性物質(zhì)層21和負(fù)極活性物質(zhì)層31直接接觸而在它們之間發(fā)生短路。
另外，在電解質(zhì)堆積工序中，在周?chē)?6E上，與正極活性物質(zhì)層21上相比，使電 解質(zhì)粒子SP堆積得厚。因此，可以制造如下電池401 對(duì)形成的未壓縮固體電解質(zhì)層440B 的任何部位都在層厚方向DT適當(dāng)壓縮。
此外，與第1絲網(wǎng)部111的網(wǎng)眼相比，增大了第2絲網(wǎng)部112的網(wǎng)眼(參照?qǐng)D15)。 因此，若使用該絲網(wǎng)110K，進(jìn)行電解質(zhì)堆積工序，則與正極活性物質(zhì)層21上相比、在正極基 板26的周?chē)?6E上能夠可靠地較厚、且高效率地堆積未壓縮固體電解質(zhì)層440B (參照?qǐng)D 16)。
接著，在電解質(zhì)壓縮工序中，也使用具備2個(gè)金屬制的按壓模具210、210的壓縮裝 置200K(參照?qǐng)D5)。[0172]使正極基板26沿長(zhǎng)度方向DA移動(dòng)，使用在層厚方向DT可動(dòng)的2個(gè)按壓模具210、 210，沿層厚方向DT壓縮未壓縮固體電解質(zhì)層440B。由此，形成由電解質(zhì)粒子SP的粘結(jié)力、 自行保持自己的形態(tài)的固體電解質(zhì)層440。具體來(lái)說(shuō)，形成層厚440T為30 μ m且面積440S 為194. 25cm2的固體電解質(zhì)層440 (參照?qǐng)D17)。
接著，與實(shí)施方式1同樣，通過(guò)負(fù)極活性物質(zhì)堆積工序和負(fù)極活性物質(zhì)壓縮工序， 形成層厚31T為35 μ m且面積31S為180cm2的負(fù)極活性物質(zhì)層31 (參照?qǐng)D18)。接著，在 層疊了正極活性物質(zhì)層21、固體電解質(zhì)層440和負(fù)極活性物質(zhì)層31的部位彼此之間裁斷帶 狀的正極基板26，且裁斷成矩形狀。
另外，與上述分開(kāi)地，也在負(fù)極基板36上，與在正極基板26上形成正極活性物質(zhì) 層等同樣，以負(fù)極活性物質(zhì)堆積工序、負(fù)極活性物質(zhì)壓縮工序、電解質(zhì)堆積工序、電解質(zhì)壓 縮工序、正極活性物質(zhì)堆積工序和正極活性物質(zhì)壓縮工序的順序進(jìn)行上述負(fù)極活性物質(zhì)堆 積工序、負(fù)極活性物質(zhì)壓縮工序、電解質(zhì)堆積工序、電解質(zhì)壓縮工序、正極活性物質(zhì)堆積工 序和正極活性物質(zhì)壓縮工序(參照?qǐng)D5、6、15、16)。由此，在負(fù)極基板36的第1負(fù)極基板主 面37上層疊負(fù)極活性物質(zhì)層31、掩蓋該負(fù)極活性物質(zhì)層31的形態(tài)的固體電解質(zhì)層440和 正極活性物質(zhì)層21 (參照?qǐng)D18)。接著，在層疊了負(fù)極活性物質(zhì)層31、固體電解質(zhì)層440和 正極活性物質(zhì)層21的部位彼此之間裁斷帶狀的負(fù)極基板36，且裁斷成矩形狀。
接著，交互層疊上述的層疊了正極活性物質(zhì)層21等的正極基板26、和層疊了負(fù)極 活性物質(zhì)層31等的負(fù)極基板36，形成發(fā)電要素410。具體來(lái)說(shuō)，在層疊在該正極基板26的 負(fù)極活性物質(zhì)層31上接合該負(fù)極基板36的第2負(fù)極基板主面38，而且，在層疊在負(fù)極基板 36的正極活性物質(zhì)層21上接合正極基板26的第2正極基板主面28(參照?qǐng)D3、14)。
其后，與實(shí)施方式1同樣，在發(fā)電要素10的正電極板20上接合正極集電部件71， 在負(fù)電極板30上接合負(fù)極集電部件72 (參照?qǐng)D3)。其后，將該發(fā)電要素10收容于電池外 殼主體81，用封口蓋82通過(guò)焊接封口電池外殼主體81，完成電池401 (參照?qǐng)D1、2)
(實(shí)施方式4)
接著，參照?qǐng)D1、5 10、19 21，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式4所涉及的電池501進(jìn)行說(shuō)明。
本實(shí)施方式4在該電池501為雙極型電池這一點(diǎn)上與上述的實(shí)施方式1不同，除 此之外相同。
以與實(shí)施方式不同的點(diǎn)為中心進(jìn)行說(shuō)明，省略或簡(jiǎn)化同樣的部分的說(shuō)明。另外，就 同樣的部分而言，產(chǎn)生同樣的作用效果。另外，對(duì)相同內(nèi)容的部分標(biāo)注相同的附圖標(biāo)記來(lái)說(shuō) 明。
該電池501為具有電池外殼80、和收容于該電池外殼80內(nèi)的發(fā)電要素510的雙極 型鋰離子二次電池(參照?qǐng)D1、19)。
其中，發(fā)電要素510具有位于圖20最上部的總正極基板551、位于最下部的總負(fù)極 基板556。另外，在它們之間，正極活性物質(zhì)層21、負(fù)極活性物質(zhì)層31、固體電解質(zhì)層40和 由金屬箔構(gòu)成的電極基板566在層疊方向DL以該順序?qū)盈B(參照?qǐng)D20、21)。另外，各個(gè) 電極基板566為從圖20中最左側(cè)到右側(cè)跟前方向的尺寸比總正極基板551 (總負(fù)極基板 556)短的、矩形箔狀。
具體來(lái)說(shuō)，從總正極基板551側(cè)依次說(shuō)明。在由鋁構(gòu)成的矩形板狀的總正極基板551的一方的主面即總正極主面552上形成有正極活性物質(zhì)層21 (參照?qǐng)D21)。而且，在該 正極活性物質(zhì)層21的圖21中下方形成有固體電解質(zhì)層40，在該固體電解質(zhì)層40的圖中 下方形成有負(fù)極活性物質(zhì)層31，而且，在該負(fù)極活性物質(zhì)層31的圖中下方配置有電極基板 566，使得電極基板566自身的第2基板主面568與負(fù)極活性物質(zhì)層31相接。而且，在該電 極基板566的第1基板主面567上形成有正極活性物質(zhì)層21，在該正極活性物質(zhì)層21的圖 21中下方，與已經(jīng)說(shuō)明了的相同，層疊有固體電解質(zhì)層40、負(fù)極活性物質(zhì)層31和電極基板 566，重復(fù)進(jìn)行上述內(nèi)容。而且，配置有由銅構(gòu)成的矩形板狀的總負(fù)極基板556，該總負(fù)極基 板556與在圖21中位于最下方的負(fù)極活性物質(zhì)層31相接。
另外，在該發(fā)電要素510中，以隔著固體電解質(zhì)層40的正極活性物質(zhì)21和負(fù)極活 性物質(zhì)層31之間、構(gòu)成一個(gè)單位電池(參照?qǐng)D21)。因此，發(fā)電要素510形成為多個(gè)單位電 池在層疊方向DL串聯(lián)層疊了的形態(tài)，因此，在第1電極板550的總正極基板551和第2電 極板555的總負(fù)極基板556之間，產(chǎn)生第1電極板550、第2電極板555和第3電極板560 中的各電位差的總和的電位差。
另外，在總正極基板551，正極接頭(tab)部571向圖20中左側(cè)跟前方向延伸，而 且，在總負(fù)極基板556，負(fù)極接頭部572向圖20中左側(cè)跟前方向延伸。該正極接頭部571的 頂端部571A和負(fù)極接頭部572的頂端部572A貫通電池外殼80的封口蓋82，從電池外殼 80向其外部突出，構(gòu)成電池501的外部端子(參照?qǐng)D1、19)。
另外，在制造本實(shí)施方式4所涉及的電池501時(shí)，使用上述的實(shí)施方式1的堆積裝 置100X、100Y、100Z和壓縮裝置200X、200Y、200Z，在電極基板566 (或者，總正極基板551或 總負(fù)極基板556)上形成正極活性物質(zhì)層21、負(fù)極活性物質(zhì)層31、或固體電解質(zhì)層40。
具體來(lái)說(shuō)，首先，使用堆積裝置100Χ，進(jìn)行正極活性物質(zhì)堆積工序，在總正極基板 551上形成未壓縮正極活性物質(zhì)層21Β (參照?qǐng)D6Β、7)。其后，使用壓縮裝置200Χ，進(jìn)行正極 活性物質(zhì)壓縮工序，在總正極基板551上形成層厚21Τ為30 μ m且面積21S為180cm2的正 極活性物質(zhì)層21 (參照?qǐng)D8)。
接著，使用堆積裝置100Y和壓縮裝置200Y進(jìn)行電解質(zhì)堆積工序和電解質(zhì)壓縮工 序，在如圖8所示的形成在總正極基板551的正極活性物質(zhì)層21 (正極層主面21Q)上，形 成層厚40T為30 μ m且面積40S為180cm2的固體電解質(zhì)層40 (參照?qǐng)D9)。
接著，使用堆積裝置100Z和壓縮裝置200Z進(jìn)行負(fù)極活性物質(zhì)堆積工序和負(fù)極活 性物質(zhì)壓縮工序，在如圖9所示的固體電解質(zhì)層40 (固體層主面40Q)上，形成層厚31T為 35 μ m且面積31S為180cm2的負(fù)極活性物質(zhì)層31 (參照?qǐng)D10)。
在上述的負(fù)極活性物質(zhì)壓縮工序之后，在負(fù)極活性物質(zhì)31上載置矩形平板狀的 電極基板566，沿層厚方向DT進(jìn)行按壓，使負(fù)極活性物質(zhì)層31與電極基板566接合。
進(jìn)而，反復(fù)使用上述的堆積裝置10(^、10(^、1002和壓縮裝置20(^、20(^、2002，進(jìn) 行正極活性物質(zhì)堆積工序、正極活性物質(zhì)壓縮工序、電解質(zhì)堆積工序、電解質(zhì)壓縮工序、負(fù) 極活性物質(zhì)堆積工序和負(fù)極活性物質(zhì)壓縮工序，在正極活性物質(zhì)層21和負(fù)極活性物質(zhì)層 31之間隔著電極基板566，形成多個(gè)正極活性物質(zhì)層21、固體電解質(zhì)層40和負(fù)極活性物質(zhì) 層31。最后，在形成在固體電解質(zhì)層40上的負(fù)極活性物質(zhì)層31接合總負(fù)極基板556，制成 上述的發(fā)電要素510 (參照?qǐng)D19、20)。
使該發(fā)電要素510中的總正極基板551的正極接頭部571、和總負(fù)極基板556的負(fù)極接頭部572分別貫通封口蓋82之后，將該發(fā)電要素510收容于電池外殼主體81，用封口 蓋82通過(guò)焊接封口電池外殼主體81。這樣一來(lái)，制成電池501 (參照?qǐng)D1)。
(變形方式1)
接著，參照附圖，對(duì)本發(fā)明的變形方式1涉及的電池601進(jìn)行說(shuō)明。
在上述的實(shí)施方式3中，以掩蓋壓縮了的正極活性物質(zhì)層21的方式形成了未壓縮 固體電解質(zhì)層440B。與此相對(duì)，本變形方式1，與上述的實(shí)施方式3不同點(diǎn)在于在未壓縮 正極活性物質(zhì)層21B上以掩蓋該未壓縮正極活性物質(zhì)層21B的方式形成未壓縮固體電解質(zhì) 層440B，進(jìn)行同時(shí)壓縮這些未壓縮正極活性物質(zhì)層2IB和未壓縮固體電解質(zhì)層440B這二層 的二層同時(shí)壓縮工序。除此之外相同。
S卩，進(jìn)行上述的使用了正極活性物質(zhì)堆積裝置100X的正極活性物質(zhì)堆積工序，在 正極基板26的第1正極基板主面27上形成未壓縮正極活性物質(zhì)層21B(參照?qǐng)D7)。其 后，進(jìn)行上述的使用了電解質(zhì)堆積裝置100K的電解質(zhì)堆積工序，在壓縮未壓縮正極活性物 質(zhì)層21B之前，在該未壓縮正極活性物質(zhì)層21B上形成未壓縮固體電解質(zhì)層440B(參照?qǐng)D 22)。
具體來(lái)說(shuō)，在未壓縮正極活性物質(zhì)層21B的第1主面21BQ上、和正極基板26的位 于未壓縮正極活性物質(zhì)層21B周?chē)闹車(chē)?6E上形成未壓縮固體電解質(zhì)層440B。因此， 該未壓縮固體電解質(zhì)層440B掩蓋了正極基板26上的未壓縮正極活性物質(zhì)層21B。
其后，使用壓縮裝置同時(shí)壓縮未壓縮正極活性物質(zhì)層21B和未壓縮固體電解質(zhì)層 440B ( 二層同時(shí)壓縮工序)，形成正極活性物質(zhì)層21和掩蓋該正極活性物質(zhì)層21的形狀的 固體電解質(zhì)層440。
另外，在本變形方式1的以上的工序中，未壓縮正極活性物質(zhì)層21B對(duì)應(yīng)于先行形 成未壓縮活性物質(zhì)層。
在本變形方式1所涉及的電池601的制造方法中，將未壓縮固體電解質(zhì)層440B形 成為掩蓋未壓縮正極活性物質(zhì)層21B的形態(tài)。因此，可以制造如下電池601 適當(dāng)防止了 壓縮了未壓縮正極活性物質(zhì)層21B的正極活性物質(zhì)層21、和壓縮了未壓縮負(fù)極活性物質(zhì)層 31B的負(fù)極活性物質(zhì)層31直接接觸、在它們之間產(chǎn)生短路。
其后，與實(shí)施方式3同樣，在固體電解質(zhì)層440上形成負(fù)極活性物質(zhì)層31，裁斷正 極基板26。另外，與此分開(kāi)地，在負(fù)極基板36上，也與在正極基板26上形成正極活性物質(zhì) 層等同樣，形成層疊了負(fù)極活性物質(zhì)層31、掩蓋該負(fù)極活性物質(zhì)層31的形態(tài)的固體電解質(zhì) 層440和正極活性物質(zhì)層21的負(fù)極基板36，裁斷負(fù)極基板36。
其后，與實(shí)施方式3同樣，完成發(fā)電要素410、進(jìn)而完成電池601，因此，省略說(shuō)明。
(實(shí)施方式5)
本實(shí)施方式5所涉及的車(chē)輛700搭載了多個(gè)上述的電池1、301、401、501或601。 具體來(lái)說(shuō)，如圖23所示，車(chē)輛700為并用發(fā)動(dòng)機(jī)740、前馬達(dá)(電機(jī))720和后馬達(dá)730驅(qū)動(dòng) 的混合動(dòng)力車(chē)。該車(chē)輛700具有車(chē)身790、發(fā)動(dòng)機(jī)740、安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)740的前馬達(dá)720、 后馬達(dá)730、電纜750、變換器(inverter) 760、和在自身內(nèi)部具有多個(gè)電池U301,401,501 或601的電池組710。
在本實(shí)施方式5所涉及的車(chē)輛700中，搭載上述的任何一種電池1、301、401、501 或601，因此，可以制造如下車(chē)輛700 得到高輸出，且具有良好的行駛性能。[0206](實(shí)施方式6)
另外，本實(shí)施方式6的沖擊鉆800搭載有含有上述的電池1、301、401、501或601 的電池包(電池組件、蓄電池組)810，如圖24所示，是具有電池包810和主體820的電池搭 載設(shè)備。另外，電池包810可拆裝地收容于沖擊鉆800的主體820中的底部821。
在本實(shí)施方式6所涉及的沖擊鉆800中，搭載上述的任何一種電池1、301、401、501 或601，因此，可以制造如下電池搭載設(shè)備得到高輸出，且具有良好的特性。
在以上，基于實(shí)施方式1 實(shí)施方式6和變形方式1，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了說(shuō)明，但不言 而喻的是，本發(fā)明不限于上述實(shí)施方式、變形方式，在不脫離其要旨的范圍，可適當(dāng)變更適 用。
例如，不限于在實(shí)施方式1、實(shí)施方式2、實(shí)施方式3和變形方式1中所示的固體電 解質(zhì)電池的制造方法，例如，除了這些方式之外，也可在進(jìn)行了正極活性物質(zhì)堆積工序和 電解質(zhì)堆積工序之后，進(jìn)行同時(shí)壓縮二層(未壓縮正極活性物質(zhì)層、未壓縮固體電解質(zhì)層) 的二層同時(shí)壓縮工序。另外，例如，也可在形成了正極活性物質(zhì)層之后，進(jìn)行電解質(zhì)壓縮工 序和負(fù)極活性物質(zhì)堆積工序，對(duì)形成的二層(未壓縮固體電解質(zhì)層、未壓縮負(fù)極活性物質(zhì) 層)進(jìn)行二層同時(shí)壓縮工序。
另外，在實(shí)施方式1 實(shí)施方式3和變形方式1中，形成了正極基板26和負(fù)極基 板36交互層疊的交互層疊型的固體電解質(zhì)電池。但是，如實(shí)施方式4所示，也可用實(shí)施方 式1 實(shí)施方式3等中所示的制造方法制造雙極型的固體電解質(zhì)電池。
另外，在上述的堆積裝置中，在絲網(wǎng)和電極基板之間也可配置掩膜，所述掩膜具 有能夠在電極基板上的期望的位置形成平面矩形形狀的未壓縮活性物質(zhì)層的、矩形形狀 的貫通孔。
另外，在正極活性物質(zhì)層或負(fù)極活性物質(zhì)層也可含有導(dǎo)電助劑。
另外，在實(shí)施方式3中，使用堆積裝置100K，與正極活性物質(zhì)層上相比，在基板的 活性物質(zhì)層周?chē)可鲜闺娊赓|(zhì)粒子堆積得厚地形成未壓縮固體電解質(zhì)層，其后，將其壓縮 而形成固體電解質(zhì)層。但是，例如，也可在電極基板的活性物質(zhì)層周?chē)可虾驼龢O活性物 質(zhì)層上、堆積同量的電解質(zhì)粒子，形成未壓縮固體電解質(zhì)層，其后，使用如圖25所示的、在 未壓縮固體電解質(zhì)層側(cè)設(shè)置了模具凹部MP2的模具M(jìn)P，將未壓縮固體電解質(zhì)層與正極活性 物質(zhì)層21 —起壓縮，形成固體電解質(zhì)層。
該模具M(jìn)P具有矩形環(huán)狀的模具環(huán)狀面MP1、和在該模具環(huán)狀面MPl包圍的位置 呈矩形凹陷而成的模具凹部MP2。另外，模具凹部MP2的層厚方向DT(圖26中的上方)的 尺寸MPt (深度)設(shè)為與正極活性物質(zhì)層21的層厚21T相同，因此，由該模具M(jìn)P的模具環(huán) 狀面MPl和模具凹部MP2，可以對(duì)未壓縮固體電解質(zhì)層中的周?chē)?6E上、和正極活性物質(zhì) 層21上的任何部位同樣進(jìn)行壓縮。因此，形成的固體電解質(zhì)層940在周?chē)?6E和正極活 性物質(zhì)層21，能夠確保可以自保持的充分的強(qiáng)度。
權(quán)利要求
一種固體電解質(zhì)電池，具備正極活性物質(zhì)層，其含有正極活性物質(zhì)粒子；負(fù)極活性物質(zhì)層，其含有負(fù)極活性物質(zhì)粒子；和固體電解質(zhì)層，其介于正極活性物質(zhì)層與負(fù)極活性物質(zhì)層之間；所述固體電解質(zhì)層，不包含含有樹(shù)脂的粘結(jié)材料，而包含硫化物固體電解質(zhì)；通過(guò)所述硫化物固體電解質(zhì)的粘結(jié)力進(jìn)行自保持；其層厚為50μm以下；其面積為100cm2以上。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的固體電解質(zhì)電池，其中， 所述正極活性物質(zhì)層，不包含含有樹(shù)脂的粘結(jié)材料，而包含所述硫化物固體電解質(zhì)； 所述正極活性物質(zhì)粒子彼此通過(guò)所述硫化物固體電解質(zhì)相互粘結(jié)，所述正極活性物質(zhì) 層通過(guò)所述硫化物固體電解質(zhì)的粘結(jié)力進(jìn)行自保持； 其層厚為100 μ m以下； 其面積為IOOcm2以上； 所述負(fù)極活性物質(zhì)層，不包含含有樹(shù)脂的粘結(jié)材料，而包含所述硫化物固體電解質(zhì)； 所述負(fù)極活性物質(zhì)粒子彼此通過(guò)所述硫化物固體電解質(zhì)相互粘結(jié)，所述負(fù)極活性物質(zhì) 層通過(guò)所述硫化物固體電解質(zhì)的粘結(jié)力進(jìn)行自保持； 其層厚為100 μ m以下； 其面積為IOOcm2以上。
3.—種固體電解質(zhì)電池，具備正極活性物質(zhì)層，其含有正極活性物質(zhì)粒子； 負(fù)極活性物質(zhì)層，其含有負(fù)極活性物質(zhì)粒子；和 固體電解質(zhì)層，其介于正極活性物質(zhì)層與負(fù)極活性物質(zhì)層之間； 所述固體電解質(zhì)層，不包含含有樹(shù)脂的粘結(jié)材料，而包含硫化物固體電解質(zhì)；通過(guò)使用靜電絲網(wǎng)印刷法堆積含有所述硫化物固體電解質(zhì)的電解質(zhì)粒子、并在層厚方 向壓縮而形成；所述固體電解質(zhì)層通過(guò)所述硫化物固體電解質(zhì)的粘結(jié)力進(jìn)行自保持。
4.根據(jù)權(quán)利要求
3所述的固體電解質(zhì)電池，其中， 所述正極活性物質(zhì)層，不包含含有樹(shù)脂的粘結(jié)材料，而包含所述硫化物固體電解質(zhì)； 通過(guò)使用靜電絲網(wǎng)印刷法堆積混合了所述正極活性物質(zhì)粒子和所述電解質(zhì)粒子的第1 混合粒子、并在層厚方向壓縮而形成；所述正極活性物質(zhì)粒子彼此通過(guò)所述硫化物固體電解質(zhì)相互粘結(jié)，所述正極活性物質(zhì) 層通過(guò)所述硫化物固體電解質(zhì)的粘結(jié)力進(jìn)行自保持； 所述負(fù)極活性物質(zhì)層，不包含含有樹(shù)脂的粘結(jié)材料，而包含所述硫化物固體電解質(zhì)； 通過(guò)使用靜電絲網(wǎng)印刷法堆積混合了所述負(fù)極活性物質(zhì)粒子和所述電解質(zhì)粒子的第2 混合粒子、并在層厚方向壓縮而形成；所述負(fù)極活性物質(zhì)粒子彼此通過(guò)所述硫化物固體電解質(zhì)相互粘結(jié)，所述負(fù)極活性物質(zhì) 層通過(guò)所述硫化物固體電解質(zhì)的粘結(jié)力進(jìn)行自保持。
5.根據(jù)權(quán)利要求
1 4中任意一項(xiàng)所述的固體電解質(zhì)電池，其中， 所述固體電解質(zhì)層，在形成于導(dǎo)電性的電極基板上的為所述正極活性物質(zhì)層和所述負(fù)極活性物質(zhì)層中任 何一方的先行形成活性物質(zhì)層之上、以及所述電極基板中位于所述先行形成活性物質(zhì)層周 圍的活性物質(zhì)層周?chē)恐希匝谏w所述先行形成活性物質(zhì)層的形態(tài)形成。
6.一種車(chē)輛，搭載了權(quán)利要求
1 5中任意一項(xiàng)所述的固體電解質(zhì)電池。
7.—種電池搭載設(shè)備，搭載了權(quán)利要求
1 5中任意一項(xiàng)所述的固體電解質(zhì)電池。
8.—種固體電解質(zhì)電池的制造方法，所述固體電解質(zhì)電池具備 正極活性物質(zhì)層，其含有正極活性物質(zhì)粒子；負(fù)極活性物質(zhì)層，其含有負(fù)極活性物質(zhì)粒子；和固體電解質(zhì)層，其介于正極活性物質(zhì)層與負(fù)極活性物質(zhì)層之間；所述固體電解質(zhì)層不包含含有樹(shù)脂的粘結(jié)材料，而包含硫化物固體電解質(zhì)；所述制造方法具備電解質(zhì)堆積工序，通過(guò)靜電絲網(wǎng)印刷法，堆積含有所述硫化物固體電解質(zhì)的電解質(zhì)粒 子，形成未壓縮固體電解質(zhì)層；和電解質(zhì)壓縮工序，在層厚方向壓縮所述未壓縮固體電解質(zhì)層，形成通過(guò)所述硫化物固 體電解質(zhì)的粘結(jié)力進(jìn)行自保持的所述固體電解質(zhì)層。
9.根據(jù)權(quán)利要求
8所述的固體電解質(zhì)電池的制造方法，其中，所述正極活性物質(zhì)層不包含含有樹(shù)脂的粘結(jié)材料，而包含硫化物固體電解質(zhì)； 所述負(fù)極活性物質(zhì)層不包含含有樹(shù)脂的粘結(jié)材料，而包含硫化物固體電解質(zhì)； 所述制造方法具備正極活性物質(zhì)堆積工序，通過(guò)靜電絲網(wǎng)印刷法，堆積混合了所述正極活性物質(zhì)粒子和 所述電解質(zhì)粒子的第1混合粒子，形成未壓縮正極活性物質(zhì)層；正極活性物質(zhì)壓縮工序，在層厚方向壓縮所述未壓縮正極活性物質(zhì)層，使所述正極活 性物質(zhì)粒子彼此通過(guò)所述硫化物固體電解質(zhì)相互粘結(jié)，形成通過(guò)所述硫化物固體電解質(zhì)的 粘結(jié)力進(jìn)行自保持的所述正極活性物質(zhì)層；負(fù)極活性物質(zhì)堆積工序，通過(guò)靜電絲網(wǎng)印刷法，堆積混合了所述負(fù)極活性物質(zhì)粒子和 所述電解質(zhì)粒子的第2混合粒子，形成未壓縮負(fù)極活性物質(zhì)層；和負(fù)極活性物質(zhì)壓縮工序，在層厚方向壓縮所述未壓縮負(fù)極活性物質(zhì)層，使所述負(fù)極活 性物質(zhì)粒子彼此通過(guò)所述硫化物固體電解質(zhì)相互粘結(jié)，形成通過(guò)所述硫化物固體電解質(zhì)的 粘結(jié)力進(jìn)行自保持的所述負(fù)極活性物質(zhì)層。
10.根據(jù)權(quán)利要求
8或9所述的固體電解質(zhì)電池的制造方法，其中， 在所述電解質(zhì)堆積工序中，在形成于導(dǎo)電性的電極基板上的為所述正極活性物質(zhì)層和所述負(fù)極活性物質(zhì)層中任何一方的先行形成活性物質(zhì)層之上、以及所述電極基板中位于所述先行形成活性物質(zhì)層周 圍的活性物質(zhì)層周?chē)恐?，堆積所述電解質(zhì)粒子，以掩蓋所述先行形成活性物質(zhì)層的形 態(tài)形成所述未壓縮固體電解質(zhì)層。
11.根據(jù)權(quán)利要求
8或9所述的固體電解質(zhì)電池的制造方法，其中，在所述電解質(zhì)堆積工序中，在形成于導(dǎo)電性的電極基板上的為所述未壓縮正極活性物質(zhì)層和所述未壓縮負(fù)極活 性物質(zhì)層中任何一方的先行形成未壓縮活性物質(zhì)層之上、以及所述電極基板中位于所述先 行形成未壓縮活性物質(zhì)層周?chē)幕钚晕镔|(zhì)層周?chē)恐?，堆積所述電解質(zhì)粒子，以掩蓋所 述先行形成未壓縮活性物質(zhì)層的形態(tài)形成所述未壓縮固體電解質(zhì)層。
12.根據(jù)權(quán)利要求
10或11所述的固體電解質(zhì)電池的制造方法，其中，在所述電解質(zhì)堆積工序中，在所述電極基板中的所述活性物質(zhì)層周?chē)恐?，與所述先行形成活性物質(zhì)層或所述 先行形成未壓縮活性物質(zhì)層之上相比，使所述電解質(zhì)粒子堆積得厚。
13.根據(jù)權(quán)利要求
12所述的固體電解質(zhì)電池的制造方法，其中，使用下述網(wǎng)篩進(jìn)行所述電解質(zhì)堆積工序，所述網(wǎng)篩，具有第一絲網(wǎng)部，其配置在與所述先行形成活性物質(zhì)層或所述先行形成未 壓縮活性物質(zhì)層對(duì)應(yīng)的位置；和第2絲網(wǎng)部，其配置在與所述活性物質(zhì)層周?chē)繉?duì)應(yīng)的位 置；所述第2絲網(wǎng)部的網(wǎng)眼比所述第1絲網(wǎng)部的網(wǎng)眼大。
14.根據(jù)權(quán)利要求
9所述的固體電解質(zhì)電池的制造方法，其中，在所述電解質(zhì)堆積工序之前，進(jìn)行作為所述正極活性物質(zhì)堆積工序和所述負(fù)極活性 物質(zhì)堆積工序中任何一方的、先行活性物質(zhì)堆積工序；在該電解質(zhì)堆積工序之后，進(jìn)行另一方的后行活性物質(zhì)堆積工序；在所述后行活性物質(zhì)堆積工序之后，同時(shí)進(jìn)行所述電解質(zhì)壓縮工序、所述正極活性物 質(zhì)壓縮工序和所述負(fù)極活性物質(zhì)壓縮工序；同時(shí)壓縮所述未壓縮固體電解質(zhì)層、所述未壓縮正極活性物質(zhì)層和所述未壓縮負(fù)極活 性物質(zhì)層，形成所述固體電解質(zhì)層、所述正極活性物質(zhì)層和所述負(fù)極活性物質(zhì)層。
專(zhuān)利摘要
本發(fā)明的課題為提供一種具有低電阻的固體電解質(zhì)層的固體電解質(zhì)電池、搭載了該固體電解質(zhì)電池的車(chē)輛、電池搭載設(shè)備和固體電解質(zhì)電池的制造方法。固體電解質(zhì)電池(1)具備含有正極活性物質(zhì)粒子(22)的正極活性物質(zhì)層(21)、含有負(fù)極活性物質(zhì)粒子(32)的負(fù)極活性物質(zhì)層(31)、和隔在它們之間的固體電解質(zhì)層(40)。固體電解質(zhì)層不包含含有樹(shù)脂的粘結(jié)材料，而包含硫化物固體電解質(zhì)(SE)，由硫化物固體電解質(zhì)的粘結(jié)力進(jìn)行自保持，其層厚(40T)為50μm以下，其面積(40S)為100cm2以上。
文檔編號(hào)GKCN101911369SQ200880123521
公開(kāi)日2010年12月8日 申請(qǐng)日期2008年12月1日
發(fā)明者小島慎司, 川岡廣和, 永井秀幸 申請(qǐng)人:豐田自動(dòng)車(chē)株式會(huì)社導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan