專利情報 | 全固體電池-松下
2024-12-18
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技術(shù)問題:在現(xiàn)有技術(shù)中,為了實現(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,具有通過將活性物質(zhì)之間進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)。空隙使保持電極活性物質(zhì)層形狀的功能和確保離子傳導(dǎo)路徑的功能進一步降低。因此,存在耐久性和電池容量降低的問題。技術(shù)手段:全固體電池具備正極層、負極層和固體電解質(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)。前述負極層具有負極集電體和負極合劑層。前述負極合劑層形成在前述負極集電體上,且至少包含負極活性物質(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個平面分割前述正極合劑層時,與遠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,能夠利用空隙來吸收正極活性物質(zhì)的膨脹和收縮的影響。進而,固體電解質(zhì)具有通過將正極活性物質(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)性強度不會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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