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JP7047630B2 - All solid state battery - Google Patents

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JP7047630B2
JP7047630B2 JP2018120843A JP2018120843A JP7047630B2 JP 7047630 B2 JP7047630 B2 JP 7047630B2 JP 2018120843 A JP2018120843 A JP 2018120843A JP 2018120843 A JP2018120843 A JP 2018120843A JP 7047630 B2 JP7047630 B2 JP 7047630B2
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resin
battery
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Toyota Motor Corp
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Description

本開示は、全固体電池に関する。特に、本開示は、電池積層体、及び電池積層体を被覆している樹脂層を有する全固体電池に関する。 The present disclosure relates to an all-solid-state battery. In particular, the present disclosure relates to a battery laminate and an all-solid-state battery having a resin layer covering the battery laminate.

全固体電池は、正極集電体層、正極活物質層、固体電解質層、負極活物質層、及び負極集電体層を、この順で積層してなる単位電池を1以上含む電池積層体を有する。また、電池積層体では、一般的に、正極集電体層、正極活物質層、固体電解質層、負極活物質層、及び負極集電体層のうちの少なくとも1層が、他の層よりも外方に延出している延出部を有し、電池積層体の側面においては、延出部間に隙間が形成されている。 The all-solid-state battery is a battery laminate including one or more unit batteries in which a positive electrode collector layer, a positive electrode active material layer, a solid electrolyte layer, a negative electrode active material layer, and a negative electrode current collector layer are laminated in this order. Have. Further, in the battery laminate, in general, at least one of the positive electrode current collector layer, the positive electrode active material layer, the solid electrolyte layer, the negative electrode active material layer, and the negative electrode current collector layer is larger than the other layers. It has an extending portion extending outward, and a gap is formed between the extending portions on the side surface of the battery laminate.

側面にこのような隙間を有する電池積層体の側面を樹脂層で被覆する際に、樹脂をその隙間まで確実に埋め込むために、様々な技術が開発されている。 When the side surface of the battery laminate having such a gap on the side surface is covered with the resin layer, various techniques have been developed in order to surely embed the resin up to the gap.

例えば特許文献1では、延出部間に隙間が形成されている電池積層体の側面に対して、隙間に液状の樹脂を供給し、そして樹脂を硬化させることによって、樹脂層で被覆されている全固体電池を製造する方法が開示されている。 For example, in Patent Document 1, a liquid resin is supplied to the side surface of the battery laminate in which a gap is formed between the extending portions, and the resin is cured to cover the side surface with a resin layer. A method for manufacturing an all-solid-state battery is disclosed.

特開2017-220447号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2017-20447

一方で、全固体電池を使用する際に、電池の内部に熱が発生するので、この熱を外部に放出させることが好ましい。しかしながら、電池積層体の側面を樹脂層で被覆すると、電池の内部で発生した熱が電池の外部に放出し難くなることがある。 On the other hand, when an all-solid-state battery is used, heat is generated inside the battery, and it is preferable to release this heat to the outside. However, if the side surface of the battery laminate is covered with a resin layer, it may be difficult for the heat generated inside the battery to be released to the outside of the battery.

したがって、本開示は、上記事情を鑑みてなされたものであり、上記のような延出部間の隙間まで樹脂層で確実に被覆しながら、電池の放熱性を向上させることができる全固体電池を提供することを目的とする。 Therefore, the present disclosure has been made in view of the above circumstances, and is an all-solid-state battery capable of improving the heat dissipation of the battery while reliably covering the gap between the extending portions as described above with the resin layer. The purpose is to provide.

本開示の本発明者は、以下の手段により、上記課題を解決できることを見出した。
正極集電体層、正極活物質層、固体電解質層、負極活物質層、及び負極集電体層を、この順で積層してなる単位電池を2以上含む電池積層体を有し、
前記正極集電体層、前記正極活物質層、前記固体電解質層、前記負極活物質層、及び前記負極集電体層のうちの少なくとも1層が、前記電池積層体の側面において、他の層よりも外方に延出している延出部を有し、かつ前記延出部間に隙間が形成されており、
前記隙間に充填されている第1の樹脂層、並びに前記第1の樹脂層及び前記電池積層体の側面を覆っている第2の樹脂層を有し、
前記第1の樹脂層が、最大粒径D1を有する第1の無機フィラーを含み、かつ前記第2の樹脂層が、最大粒径D2を有する第2の無機フィラーを含み、
前記隙間の高さをHとするとき、前記最大粒径D1及び前記最大粒径D2が以下の関係式を満たす:
D1≦1/3H
D2>1/3H
全固体電池。
The inventor of the present disclosure has found that the above problems can be solved by the following means.
It has a battery laminate including two or more unit batteries in which a positive electrode current collector layer, a positive electrode active material layer, a solid electrolyte layer, a negative electrode active material layer, and a negative electrode current collector layer are laminated in this order.
At least one of the positive electrode current collector layer, the positive electrode active material layer, the solid electrolyte layer, the negative electrode active material layer, and the negative electrode current collector layer is another layer on the side surface of the battery laminate. It has an extension portion that extends outward from the extension portion, and a gap is formed between the extension portions.
It has a first resin layer filled in the gap, and a second resin layer covering the sides of the first resin layer and the battery laminate.
The first resin layer contains a first inorganic filler having a maximum particle size D1, and the second resin layer contains a second inorganic filler having a maximum particle size D2.
When the height of the gap is H, the maximum particle size D1 and the maximum particle size D2 satisfy the following relational expression:
D1 ≤ 1 / 3H
D2> 1 / 3H
All-solid-state battery.

本開示の全固体電池によれば、電池積層体の側面が樹脂層で被覆されていることによって、延出部間の隙間を被覆しつつ、この樹脂層を通じた電池の放熱性を向上させることができる。 According to the all-solid-state battery of the present disclosure, since the side surface of the battery laminate is covered with the resin layer, the heat dissipation of the battery through the resin layer is improved while covering the gap between the extending portions. Can be done.

図1は、本開示の全固体電池の一例を示す概略断面図である。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of the all-solid-state battery of the present disclosure. 図2は、樹脂層の位置を説明するための、電池積層体の一例を示す概略断面図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing an example of a battery laminate for explaining the position of the resin layer. 図3は、実施例4及び5、並びに比較例3~5の全固体電池における熱伝導率の結果を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing the results of thermal conductivity in the all-solid-state batteries of Examples 4 and 5 and Comparative Examples 3 to 5.

以下、図面を参照しながら、本開示を実施するための形態について、詳細に説明する。なお、説明の便宜上、各図において、同一又は相当する部分には同一の参照符号を付し、重複説明は省略する。実施の形態の各構成要素は、全てが必須のものであるとは限らず、一部の構成要素を省略可能な場合もある。ただし、以下の図に示される形態は本開示の例示であり、本開示を限定するものではない。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present disclosure will be described in detail with reference to the drawings. For convenience of explanation, the same reference numerals are given to the same or corresponding parts in each figure, and duplicate explanations will be omitted. Not all of the components of the embodiment are essential, and some components may be omitted. However, the form shown in the figure below is an example of the present disclosure and does not limit the present disclosure.

≪全固体電池≫
本開示の全固体電池は、
正極集電体層、正極活物質層、固体電解質層、負極活物質層、及び負極集電体層を、この順で積層してなる単位電池を2以上含む電池積層体を有し、
正極集電体層、正極活物質層、固体電解質層、負極活物質層、及び負極集電体層のうちの少なくとも1層が、電池積層体の側面において、他の層よりも外方に延出している延出部を有し、かつ延出部間に隙間が形成されており、
隙間に充填されている第1の樹脂層、並びに第1の樹脂層及び電池積層体の側面を覆っている第2の樹脂層を有し、
第1の樹脂層が、最大粒径D1を有する第1の無機フィラーを含み、かつ第2の樹脂層が、最大粒径D2を有する第2の無機フィラーを含み、
隙間の高さをHとするとき、最大粒径D1及び最大粒径D2が以下の関係式を満たす:
D1≦1/3H
D2>1/3H。
≪All solid state battery≫
The all-solid-state battery of the present disclosure is
It has a battery laminate including two or more unit batteries in which a positive electrode current collector layer, a positive electrode active material layer, a solid electrolyte layer, a negative electrode active material layer, and a negative electrode current collector layer are laminated in this order.
At least one of the positive electrode current collector layer, the positive electrode active material layer, the solid electrolyte layer, the negative electrode active material layer, and the negative electrode current collector layer extends outward from the other layers on the side surface of the battery laminate. It has a protruding part, and a gap is formed between the extending parts.
It has a first resin layer filled in the gap, and a second resin layer covering the sides of the first resin layer and the battery laminate.
The first resin layer contains a first inorganic filler having a maximum particle size D1 and the second resin layer contains a second inorganic filler having a maximum particle size D2.
When the height of the gap is H, the maximum particle size D1 and the maximum particle size D2 satisfy the following relational expression:
D1 ≤ 1 / 3H
D2> 1 / 3H.

なお、電池積層体の側面とは、電池積層体に含まれる単位電池の各層の外縁によって構成されている面である。 The side surface of the battery laminate is a surface formed by the outer edges of each layer of the unit battery included in the battery laminate.

図1は、本開示の全固体電池の一例を示す概略断面図である。本開示の全固体電池100は、単位電池6a、6b、6c、及び6dを含む電池積層体10を有する。図1に示されているように、固体電解質層3b及び固体電解質層3cはそれぞれ、電池積層体10の側面において、他の層(例えば、正極活物質層2b、正極集電体層1b(1c)、及び正極活物質層2c)よりも外方に延出している延出部30b及び30cを有し、かつ延出部30b及び30cの間に隙間が形成されている。 FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of the all-solid-state battery of the present disclosure. The all-solid-state battery 100 of the present disclosure has a battery laminate 10 including unit batteries 6a, 6b, 6c, and 6d. As shown in FIG. 1, each of the solid electrolyte layer 3b and the solid electrolyte layer 3c has another layer (for example, a positive electrode active material layer 2b and a positive electrode current collector layer 1b (1c)) on the side surface of the battery laminate 10. ), And the extending portions 30b and 30c extending outward from the positive electrode active material layer 2c), and a gap is formed between the extending portions 30b and 30c.

全固体電池100は、この30b及び30cの間の隙間に充填されている第1の樹脂層11、並びに第1の樹脂層11及び電池積層体10の側面を覆っている第2の樹脂層を有する。この際、第1の樹脂層11が、最大粒径D1を有する第1の無機フィラーを含み、かつ第2の樹脂層12が、最大粒径D2を有する第2の無機フィラーを含む。延出部30b及び30cの間の隙間の高さをHとするとき、最大粒径D1及び最大粒径D2が以下の関係式を満たす:
D1≦1/3H
D2>1/3H。
The all-solid-state battery 100 includes a first resin layer 11 filled in the gap between the 30b and 30c, and a second resin layer covering the side surfaces of the first resin layer 11 and the battery laminate 10. Have. At this time, the first resin layer 11 contains the first inorganic filler having the maximum particle size D1, and the second resin layer 12 contains the second inorganic filler having the maximum particle size D2. When the height of the gap between the extending portions 30b and 30c is H, the maximum particle size D1 and the maximum particle size D2 satisfy the following relational expression:
D1 ≤ 1 / 3H
D2> 1 / 3H.

上述したように、電池積層体の側面を樹脂層で被覆すると、電池の内部で発生した熱が電池の外部に放出し難くなることがある。 As described above, when the side surface of the battery laminate is covered with the resin layer, it may be difficult for the heat generated inside the battery to be released to the outside of the battery.

本開示の本発明者は、樹脂層の熱伝導率を向上させることによってこの課題を解決することを考えた。具体的には、無機フィラーの粒径と熱伝導率とは正の相関があることから、本開示の本発明者は、粒径の大きい無機フィラーを樹脂層に含有させることによって、樹脂層の熱伝導率を向上させることを考えた。 The present inventor of the present disclosure has considered to solve this problem by improving the thermal conductivity of the resin layer. Specifically, since there is a positive correlation between the particle size of the inorganic filler and the thermal conductivity, the present inventor of the present disclosure can use the resin layer by incorporating the inorganic filler having a large particle size into the resin layer. We considered improving the thermal conductivity.

しかしながら、電池積層体の側面を最大粒径が大きい無機フィラーを含有している樹脂層で被覆したところ、樹脂を全固体電池の電池積層体の隙間に充填できなかったり、隙間に隣接している層が破損してしまったりする問題があった。 However, when the side surface of the battery laminate is coated with a resin layer containing an inorganic filler having a large maximum particle size, the resin cannot be filled in the gap of the battery laminate of the all-solid-state battery or is adjacent to the gap. There was a problem that the layer was damaged.

そこで、本開示の本発明者の鋭意研究により、最大粒径が異なる無機フィラーを含む2つの樹脂層(第1の樹脂層と第2の樹脂層)を併用して、かつそれぞれの樹脂層に含まれている無機フィラーの最大粒径と、2つの延出部間の隙間の高さとを上記のような特定の関係式を満足させることによって、最大粒径が大きい無機フィラーを用いつつ、このような問題を解決できた。すなわち、本開示のこの特定の構成によって、電池積層体の側面の隙間まで樹脂層で確実に被覆しながら、樹脂層を通じた電池の放熱性を向上させることができた。 Therefore, according to the diligent research of the present inventor of the present disclosure, two resin layers (first resin layer and second resin layer) containing inorganic fillers having different maximum particle sizes are used in combination, and each resin layer is used. By satisfying the above-mentioned specific relational expression between the maximum particle size of the contained inorganic filler and the height of the gap between the two extending portions, the inorganic filler having a large maximum particle size is used. I was able to solve such a problem. That is, according to this specific configuration of the present disclosure, it was possible to improve the heat dissipation of the battery through the resin layer while reliably covering the gaps on the side surfaces of the battery laminate with the resin layer.

〈樹脂層〉
(樹脂層の位置)
本開示の全固体電池は、第1の樹脂層及び第2の樹脂層を有する。第1の樹脂層は、電池積層体の側面において、2つの延出部間の隙間に充填(被覆)しており、第2の樹脂層は、第1の樹脂層及び電池積層体の側面を覆って(被覆して)いる。
<Resin layer>
(Position of resin layer)
The all-solid-state battery of the present disclosure has a first resin layer and a second resin layer. The first resin layer fills (covers) the gap between the two extending portions on the side surface of the battery laminate, and the second resin layer covers the side surfaces of the first resin layer and the battery laminate. It is covered (covered).

例えば、図2は、樹脂層の位置を説明するための、電池積層体の一例を示す概略断面図である。図2に示されているように、電池積層体20の側面において、複数の隙間:X1、X2、X3、X4、及びX5が形成されている。よって、第1の樹脂層は、隙間X1、X2、X3、X4、及びX5のそれぞれに充填されており、また第2の樹脂層は、隙間X1、X2、X3、X4、及びX5のそれぞれに充填されている第1の樹脂層、並びに電池積層体20の側面、すなわちYで示している領域を覆っている。 For example, FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing an example of a battery laminate for explaining the position of the resin layer. As shown in FIG. 2, a plurality of gaps: X1, X2, X3, X4, and X5 are formed on the side surface of the battery laminate 20. Therefore, the first resin layer is filled in each of the gaps X1, X2, X3, X4, and X5, and the second resin layer is filled in each of the gaps X1, X2, X3, X4, and X5. It covers the first resin layer to be filled and the side surface of the battery laminate 20, that is, the region indicated by Y.

なお、本開示の効果を損なわない限り、第1の樹脂層は、隙間からはみ出して第2の樹脂層の被覆領域に部分的に入っていてよい。例えば、図2において、隙間X1、X2、X3、X4、及びX5のいずれかに充填されている第1の樹脂層の一部分は、Yで示している領域に入り込んで、第2の樹脂層を混じり合った状態であってもよい。 As long as the effect of the present disclosure is not impaired, the first resin layer may protrude from the gap and partially enter the covering region of the second resin layer. For example, in FIG. 2, a part of the first resin layer filled in any of the gaps X1, X2, X3, X4, and X5 enters the region indicated by Y to form the second resin layer. It may be in a mixed state.

(樹脂材料)
本開示において、第1の樹脂層及び第2の樹脂層を構成する樹脂材料は、特に限定されず、一般的な全固体電池に用いられる絶縁性の樹脂材料と同様であってもよい。また、第1の樹脂層を構成する樹脂材料と、第2の樹脂層を構成する樹脂材料とは、同じであってもよく、異なっていてもよい。
(Resin material)
In the present disclosure, the resin material constituting the first resin layer and the second resin layer is not particularly limited, and may be the same as the insulating resin material used for a general all-solid-state battery. Further, the resin material constituting the first resin layer and the resin material constituting the second resin layer may be the same or different.

樹脂材料は、硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂をであってよい。また、硬化性樹脂は、熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂(例えば、UV硬化性樹脂)、又は電子線硬化性樹脂であってよい。より具体的には、例えば、樹脂層の材料は、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、又はポリカーボネート樹脂であってよいが、これらに限定されない。 The resin material may be a curable resin or a thermoplastic resin. Further, the curable resin may be a thermosetting resin, a photocurable resin (for example, a UV curable resin), or an electron beam curable resin. More specifically, for example, the material of the resin layer may be an epoxy resin, an acrylic resin, a polyimide resin, a polyester resin, a polypropylene resin, a polyamide resin, a polystyrene resin, a polyvinyl chloride resin, or a polycarbonate resin. Not limited to.

(無機フィラー)
本開示において、第1の樹脂層は、最大粒径D1を有する第1の無機フィラーを含み、かつ第2の樹脂層が、最大粒径D2を有する第2の無機フィラーを含む。この際、第1の樹脂層が充填されている隙間の高さをHとするとき、最大粒径D1及び最大粒径D2が以下の関係式を満たす:
D1≦1/3H、1/4H、又は1/5H;
D2>1/3H、又は1/H。
(Inorganic filler)
In the present disclosure, the first resin layer contains a first inorganic filler having a maximum particle size D1, and the second resin layer contains a second inorganic filler having a maximum particle size D2. At this time, when the height of the gap in which the first resin layer is filled is H, the maximum particle size D1 and the maximum particle size D2 satisfy the following relational expression:
D1 ≦ 1 / 3H, 1 / 4H, or 1 / 5H;
D2> 1 / 3H or 1 / H.

なお、本開示において、無機フィラーの最大粒径とは、無機フィラーの形状に関わらず、1つの無機フィラーにおける最大径である。また、無機フィラーの最大粒径は、SEM、TEM等によって観察することができる。 In the present disclosure, the maximum particle size of the inorganic filler is the maximum diameter of one inorganic filler regardless of the shape of the inorganic filler. Further, the maximum particle size of the inorganic filler can be observed by SEM, TEM or the like.

第1の無機フィラーの最大粒径D1及び第2の無機フィラーの最大粒径D2は、上記関係式を満たせば特に限定されず、電池積層体の側面における隙間の高さHに合わせて設定することができる。また隙間が2以上存在するとき、各隙間の高さは基本的に同じであるが、各隙間の高さが異なる場合、一番低い隙間の高さをHとして、上記関係式を満たす最大粒径を有する無機フィラーを選択すればよい。 The maximum particle size D1 of the first inorganic filler and the maximum particle size D2 of the second inorganic filler are not particularly limited as long as the above relational expression is satisfied, and are set according to the height H of the gap on the side surface of the battery laminate. be able to. When there are two or more gaps, the height of each gap is basically the same, but when the height of each gap is different, the height of the lowest gap is H, and the maximum grain that satisfies the above relational expression. An inorganic filler having a diameter may be selected.

第1の無機フィラーと第2の無機フィラーとは、それぞれの最大粒径が上記関係式を満たせば、同じ材料であってもよく、異なる材料であってもよい。 The first inorganic filler and the second inorganic filler may be the same material or different materials as long as the maximum particle diameters of the first inorganic filler and the second inorganic filler satisfy the above relational expression.

無機フィラーに用いられる材料は、全固体電池内で安定に存在できるものであれば、特に限定されない。例えば、酸化物(アルミナ(Al)、シリカ(SiO)、チタニア(TiO)、ジルコニア(ZrO)、その他CeO、Y、La、LiAlO、LiO、BeO、B、NaO、MgO、P、CaO、Cr、Fe、ZnO等)、多孔質複合セラミックス(ゼオライト、セピオライト、パリゴルスカイト等)、窒化物(Si、BN、AIN、TiN、Ba等)、炭化物(SiC、ZrC、BC)、炭酸塩(MgCO、CaCO等)、又は硫酸塩(CaSO、BaSO等)等が無機フィラーとして用いられるが、これらに限定されない。また、これらの無機フィラーに用いられる材料は単一であってもよく、2種類以上混合したものであってもよい。 The material used for the inorganic filler is not particularly limited as long as it can stably exist in the all-solid-state battery. For example, oxides (alumina (Al 2 O 3 ), silica (SiO 2 ), titania (TIO 2 ), zirconia (ZrO 2 ), other CeO 2 , Y 2 O 3 , La 2 O 3 , LiAlO 2 , Li 2 O, BeO, B 2 O 3 , Na 2 O, MgO, P 2 O 5 , CaO, Cr 2 O 3 , Fe 2 O 3 , ZnO, etc.), Porous composite ceramics (zeolite, sepiolite, parigol skit, etc.), nitride Substances (Si 3 N 4 , BN, AIN, TiN, Ba 3 N 2 , etc.), carbides (SiC, ZrC, B 4 C), carbonates (MgCO 3 , CaCO 3 , etc.), or sulfates (CaSO 4 , BaSO). 4 etc.) etc. are used as inorganic fillers, but are not limited thereto. Further, the material used for these inorganic fillers may be a single material or a mixture of two or more kinds.

無機フィラーの形状は、特に限定されず、球形状、楕円状、ファイバー状、又は鱗片状等であってもよい。 The shape of the inorganic filler is not particularly limited, and may be spherical, elliptical, fibrous, scaly, or the like.

本開示において、第1の樹脂層に含まれる第1の無機フィラーの含有量は、特に限定されない。例えば、第1の樹脂層を構成する樹脂材料の全量を100wt%とする場合、第1の無機フィラーの含有量は、5wt%以上、10wt%以上、15wt%以上、20wt%以上、25wt%以上、30wt%以上、35wt%以上、40wt%以上、45wt%以上、50wt%以上、55wt%以上、60wt%以上、65wt%以上、70wt%以上、又は75wt%以上であってもよく、また90wt%以下、85wt%以下、80wt%以下、75wt%以下、70wt%以下、65wt%以下、60wt%以下、55wt%以下、50wt%以下、45wt%以下、40wt%以下、35wt%以下、30wt%以下、25wt%以下、20wt%以下、15wt%以下、又は10wt%以下であってもよい。 In the present disclosure, the content of the first inorganic filler contained in the first resin layer is not particularly limited. For example, when the total amount of the resin material constituting the first resin layer is 100 wt%, the content of the first inorganic filler is 5 wt% or more, 10 wt% or more, 15 wt% or more, 20 wt% or more, 25 wt% or more. , 30 wt% or more, 35 wt% or more, 40 wt% or more, 45 wt% or more, 50 wt% or more, 55 wt% or more, 60 wt% or more, 65 wt% or more, 70 wt% or more, or 75 wt% or more, and 90 wt%. Below, 85 wt% or less, 80 wt% or less, 75 wt% or less, 70 wt% or less, 65 wt% or less, 60 wt% or less, 55 wt% or less, 50 wt% or less, 45 wt% or less, 40 wt% or less, 35 wt% or less, 30 wt% or less, It may be 25 wt% or less, 20 wt% or less, 15 wt% or less, or 10 wt% or less.

また、第2の樹脂層に含まれる第2の無機フィラーの含有量は、特に限定されない。例えば、第2の樹脂層を構成する樹脂材料の全量を100wt%とする場合、第2の無機フィラーの含有量は、5wt%以上、10wt%以上、15wt%以上、20wt%以上、25wt%以上、30wt%以上、35wt%以上、40wt%以上、45wt%以上、50wt%以上、55wt%以上、60wt%以上、65wt%以上、70wt%以上、又は75wt%以上であってもよく、また90wt%以下、85wt%以下、80wt%以下、75wt%以下、70wt%以下、65wt%以下、60wt%以下、55wt%以下、50wt%以下、45wt%以下、40wt%以下、35wt%以下、30wt%以下、25wt%以下、20wt%以下、15wt%以下、又は10wt%以下であってもよい。 Further, the content of the second inorganic filler contained in the second resin layer is not particularly limited. For example, when the total amount of the resin material constituting the second resin layer is 100 wt%, the content of the second inorganic filler is 5 wt% or more, 10 wt% or more, 15 wt% or more, 20 wt% or more, 25 wt% or more. , 30 wt% or more, 35 wt% or more, 40 wt% or more, 45 wt% or more, 50 wt% or more, 55 wt% or more, 60 wt% or more, 65 wt% or more, 70 wt% or more, or 75 wt% or more, and 90 wt%. Below, 85 wt% or less, 80 wt% or less, 75 wt% or less, 70 wt% or less, 65 wt% or less, 60 wt% or less, 55 wt% or less, 50 wt% or less, 45 wt% or less, 40 wt% or less, 35 wt% or less, 30 wt% or less, It may be 25 wt% or less, 20 wt% or less, 15 wt% or less, or 10 wt% or less.

〈電池積層体〉
本開示において、電池積層体は、正極集電体層、正極活物質層、固体電解質層、負極活物質層、及び負極集電体層を、この順で積層してなる単位電池を2以上含む。
<Battery laminate>
In the present disclosure, the battery laminate includes two or more unit batteries in which a positive electrode current collector layer, a positive electrode active material layer, a solid electrolyte layer, a negative electrode active material layer, and a negative electrode current collector layer are laminated in this order. ..

例えば、図1に示されている電池積層体10は、4つの単位電池6a、6b、6c及び6dを有している。また、単位電池6aは、正極集電体層1a、正極活物質層2a、固体電解質層3a、負極活物質層4a、及び負極集電体層5a(5b)をこの順で積層してなる。単位電池6bは、負極集電体層5a(5b)、負極活物質層4b、固体電解質層3b、正極活物質層2b、及び正極集電体層1b(1c)をこの順で積層してなる。単位電池6cは、正極集電体層1b(1c)、正極活物質層2c、固体電解質層3c、負極活物質層4c、及び負極集電体層5c(5d)をこの順で積層してなる。単位電池6は、負極集電体層5c(5d)、負極活物質層4d、固体電解質層3d、正極活物質層2d、正極集電体層1dをこの順で積層されてなる。 For example, the battery laminate 10 shown in FIG. 1 has four unit batteries 6a, 6b, 6c and 6d. Further, the unit battery 6a is formed by laminating a positive electrode current collector layer 1a, a positive electrode active material layer 2a, a solid electrolyte layer 3a, a negative electrode active material layer 4a, and a negative electrode current collector layer 5a (5b) in this order. The unit battery 6b is formed by laminating a negative electrode current collector layer 5a (5b), a negative electrode active material layer 4b, a solid electrolyte layer 3b, a positive electrode active material layer 2b, and a positive electrode current collector layer 1b (1c) in this order. .. The unit battery 6c is formed by laminating a positive electrode collector layer 1b (1c), a positive electrode active material layer 2c, a solid electrolyte layer 3c, a negative electrode active material layer 4c, and a negative electrode current collector layer 5c (5d) in this order. .. The unit battery 6 is formed by laminating a negative electrode current collector layer 5c (5d), a negative electrode active material layer 4d, a solid electrolyte layer 3d, a positive electrode active material layer 2d, and a positive electrode current collector layer 1d in this order.

本開示において、電池積層体は、モノポーラ型の電池積層体であってもよく、バイポーラ型の電池積層体であってもよい。 In the present disclosure, the battery laminate may be a monopolar type battery laminate or a bipolar type battery laminate.

モノポーラ型の電池積層体である場合、積層方向に隣接する2つの単位電池は、正極集電体層又は負極集電体層を共有するモノポーラ型の構成であってよい。例えば、図1に示されているように、隣接する単位電池6a及び6bは、負極集電体層5a(5b)を共有しており、隣接する単位電池6b及び6cは、正極集電体層1b(1c)を共有しており、また隣接する単位電池6c及び6dは、負極集電体層5c(5d)を共有しており、これらの単位電池6a、6b、6c及び6dを合わせてモノポーラ型の電池積層体10を構成している。 In the case of a monopolar type battery laminate, the two unit batteries adjacent to each other in the stacking direction may have a monopolar type configuration sharing the positive electrode current collector layer or the negative electrode current collector layer. For example, as shown in FIG. 1, adjacent unit batteries 6a and 6b share a negative electrode current collector layer 5a (5b), and adjacent unit batteries 6b and 6c share a positive electrode current collector layer. 1b (1c) is shared, and adjacent unit batteries 6c and 6d share a negative electrode current collector layer 5c (5d), and these unit batteries 6a, 6b, 6c and 6d are combined into a monopolar. It constitutes a type of battery laminate 10.

バイポーラ型の電池積層体である場合、積層方向に隣接する2つの単位電池は、正極及び負極集電体層の両方として用いられる正極/負極集電体層を共有するバイポーラ型の構成であってよい。したがって、例えば電池積層体は、正極及び負極集電体層の両方として用いられる正極/負極集電体層を共有する3つの単位電池の積層体であってよく、具体的には、正極集電体層、正極活物質層、固体電解質層、負極活物質層、正極/負極集電体層、正極活物質層、固体電解質層、負極活物質層、正極/負極集電体層、正極活物質層、固体電解質層、負極活物質層、及び負極集電体層を、この順で有することができる(図示せず)。また、この場合において、「正極/負極集電体層」は、正極及び負極集電体層の両方として用いられるため、本開示でいう「正極集電体層」又は「負極集電体層」のいずれにも当てはまる。 In the case of a bipolar type battery laminate, the two unit batteries adjacent to each other in the stacking direction have a bipolar type configuration sharing a positive electrode / negative electrode current collector layer used as both a positive electrode and a negative electrode current collector layer. good. Therefore, for example, the battery laminate may be a laminate of three unit batteries sharing a positive electrode / negative electrode current collector layer used as both a positive electrode and a negative electrode current collector layer, and specifically, a positive electrode current collector. Body layer, positive electrode active material layer, solid electrolyte layer, negative electrode active material layer, positive electrode / negative electrode current collector layer, positive electrode active material layer, solid electrolyte layer, negative electrode active material layer, positive electrode / negative electrode current collector layer, positive electrode active material A layer, a solid electrolyte layer, a negative electrode active material layer, and a negative electrode current collector layer can be provided in this order (not shown). Further, in this case, since the "positive electrode / negative electrode current collector layer" is used as both the positive electrode and the negative electrode current collector layer, the "positive electrode current collector layer" or the "negative electrode current collector layer" referred to in the present disclosure. It applies to any of the above.

本開示において、正極集電体層、正極活物質層、固体電解質層、負極活物質層、及び負極集電体層のうちの少なくとも1層が、電池積層体の側面において、他の層よりも外方に延出している延出部を有し、かつ延出部間に隙間が形成されていれば、延出部を有する層は、正極集電体層、正極活物質層、固体電解質層、負極活物質層、及び負極集電体層のうちのどの層に限定されるものではない。 In the present disclosure, at least one of the positive electrode collector layer, the positive electrode active material layer, the solid electrolyte layer, the negative electrode active material layer, and the negative electrode current collector layer is more than the other layers on the side surface of the battery laminate. If there is an extending portion extending outward and a gap is formed between the extending portions, the layer having the extending portion is a positive electrode current collector layer, a positive electrode active material layer, and a solid electrolyte layer. , The negative electrode active material layer, and the negative electrode current collector layer are not limited to any of the layers.

なお、リチウムイオン電池に代表される積層型の全固体電池では、充電時に正極活物質層から放出されたリチウムイオンを負極活物質層に確実かつスムーズに移動させるために、負極活物質層及び負極集電体層が正極活物質層及び正極集電体層よりも大面積で形成することが好ましい。したがって、負極活物質層、負極集電体層、及び固体電解質層が延出部を有することが好ましい。 In a laminated all-solid-state battery represented by a lithium ion battery, a negative electrode active material layer and a negative electrode are used in order to reliably and smoothly move the lithium ions released from the positive electrode active material layer to the negative electrode active material layer during charging. It is preferable that the current collector layer is formed in a larger area than the positive electrode active material layer and the positive electrode current collector layer. Therefore, it is preferable that the negative electrode active material layer, the negative electrode current collector layer, and the solid electrolyte layer have an extending portion.

また、本開示の全固体電池は、正極集電体層に電気的に接続されている正極集電タブを有し、負極集電体層に電気的に接続されている負極集電タブを有していてもよい。この場合、これらの集電タブが樹脂層から突出していてよい。この構成によれば、集電タブを介して、電池積層体で発生した電力を外部に取り出すことができる。 Further, the all-solid-state battery of the present disclosure has a positive electrode current collector tab electrically connected to the positive electrode current collector layer and a negative electrode current collector tab electrically connected to the negative electrode current collector layer. You may be doing it. In this case, these current collecting tabs may protrude from the resin layer. According to this configuration, the electric power generated in the battery laminate can be taken out to the outside through the current collector tab.

また、正極集電体層は、面方向に突出する正極集電体突出部を有していてよく、この正極集電体突出部には、正極集電タブが電気的に接続されていてよい。同様に、負極集電体層は、負極集電体突出部を有していてよく、この負極集電体突出部には、負極集電タブが電気的に接続されていてよい。 Further, the positive electrode current collector layer may have a positive electrode current collector protruding portion protruding in the plane direction, and a positive electrode current collecting tab may be electrically connected to the positive electrode current collector protruding portion. .. Similarly, the negative electrode current collector layer may have a negative electrode current collector protruding portion, and a negative electrode current collector tab may be electrically connected to the negative electrode current collector protruding portion.

本開示の全固体電池では、電池積層体が、積層方向に拘束されていることができる。これによって、充放電の際に、全固体電池積層体の各層の内部及び各層の間における、イオン及び電子の伝導性を改良して、電池反応をより促進することができる。 In the all-solid-state battery of the present disclosure, the battery laminate can be constrained in the stacking direction. Thereby, during charging / discharging, the conductivity of ions and electrons can be improved inside each layer of the all-solid-state battery laminate and between each layer, and the battery reaction can be further promoted.

以下では、電池積層体にかかる各部材について詳細に説明する。なお、本開示を容易に理解するために、全固体リチウムイオン二次電池の電池積層体にかかる各部材を例として説明するが、本開示の全固体電池は、リチウムイオン二次電池に限定されず、幅広く適用できる。 Hereinafter, each member of the battery laminate will be described in detail. In order to easily understand the present disclosure, each member of the battery laminate of the all-solid-state lithium-ion secondary battery will be described as an example, but the all-solid-state battery of the present disclosure is limited to the lithium-ion secondary battery. It can be widely applied.

(正極集電体層)
正極集電体層に用いられる導電性材料は、特に限定されず、全固体電池に使用できるものを適宜採用されうる。例えば、正極集電体層に用いられる導電性材料は、SUS、アルミニウム、銅、ニッケル、鉄、チタン、又はカーボン等であってよいが、これらに限定されない。
(Positive current collector layer)
The conductive material used for the positive electrode current collector layer is not particularly limited, and any material that can be used for an all-solid-state battery can be appropriately adopted. For example, the conductive material used for the positive electrode current collector layer may be, but is not limited to, SUS, aluminum, copper, nickel, iron, titanium, carbon, or the like.

正極集電体層の形状として、特に限定されず、例えば、箔状、板状、メッシュ状等を挙げることができる。これらの中で、箔状が好ましい。 The shape of the positive electrode current collector layer is not particularly limited, and examples thereof include a foil shape, a plate shape, and a mesh shape. Of these, foil-like is preferable.

(正極活物質層)
正極活物質層は、少なくとも正極活物質を含み、好ましくは後述する固体電解質をさらに含む。そのほか、使用用途や使用目的等に合わせて、例えば、導電助剤又はバインダー等の全固体電池の正極活物質層に用いられる添加剤を含むことができる。
(Positive electrode active material layer)
The positive electrode active material layer contains at least a positive electrode active material, and preferably further contains a solid electrolyte described later. In addition, an additive used for the positive electrode active material layer of an all-solid-state battery such as a conductive auxiliary agent or a binder can be included according to the intended use and purpose of use.

正極活物質の材料として、特に限定されない。例えば、正極活物質は、コバルト酸リチウム(LiCoO)、ニッケル酸リチウム(LiNiO)、マンガン酸リチウム(LiMn)、LiCo1/3Ni1/3Mn1/3、Li1+xMn2-x-y(Mは、Al、Mg、Co、Fe、Ni、及びZnから選ばれる1種以上の金属元素)で表される組成の異種元素置換Li-Mnスピネル等であってよいが、これらに限定されない。 The material of the positive electrode active material is not particularly limited. For example, the positive electrode active material is lithium cobaltate (LiCoO 2 ), lithium nickelate (LiNiO 2 ), lithium manganate (LiMn 2 O 4 ), LiCo 1/3 Ni 1/3 Mn 1/3 O 2 , Li 1 + x. Different element substitution Li-Mn spinel having a composition represented by Mn 2- xy My O 4 (M is one or more metal elements selected from Al, Mg, Co, Fe, Ni, and Zn) and the like. However, it is not limited to these.

導電助剤としては、特に限定されない。例えば、導電助剤は、VGCF(気相成長法炭素繊維、Vapor Grown Carbon Fiber)及びカーボンナノ繊維等の炭素材並びに金属材等であってよいが、これらに限定されない。 The conductive auxiliary agent is not particularly limited. For example, the conductive auxiliary agent may be, but is not limited to, a carbon material such as VGCF (vapor grown carbon fiber) and carbon nanofibers, and a metal material.

バインダーとしては、特に限定されない。例えば、バインダーは、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、カルボキシメチルセルロース(CMC)、ブタジエンゴム(BR)若しくはスチレンブタジエンゴム(SBR)等の材料、又はこれらの組合せであってよいが、これらに限定されない。 The binder is not particularly limited. For example, the binder may be, but is not limited to, a material such as polyvinylidene fluoride (PVdF), carboxymethyl cellulose (CMC), butadiene rubber (BR) or styrene butadiene rubber (SBR), or a combination thereof.

(固体電解質層)
固体電解質層は、少なくとも固体電解質を含む。固体電解質として、特に限定されず、全固体電池の固体電解質として利用可能な材料を用いることができる。例えば、固体電解質は、硫化物固体電解質、酸化物固体電解質、又はポリマー電解質等であってよいが、これらに限定されない。
(Solid electrolyte layer)
The solid electrolyte layer contains at least a solid electrolyte. The solid electrolyte is not particularly limited, and a material that can be used as a solid electrolyte for an all-solid-state battery can be used. For example, the solid electrolyte may be, but is not limited to, a sulfide solid electrolyte, an oxide solid electrolyte, a polymer electrolyte, or the like.

硫化物固体電解質の例として、硫化物系非晶質固体電解質、硫化物系結晶質固体電解質、又はアルジロダイト型固体電解質等が挙げられるが、これらに限定されない。具体的な硫化物固体電解質の例として、LiS-P系(Li11、LiPS、Li等)、LiS-SiS、LiI-LiS-SiS、LiI-LiS-P、LiI-LiBr-LiS-P、LiS-P-GeS(Li13GeP16、Li10GeP12等)、LiI-LiS-P、LiI-LiPO-P、Li7-xPS6-xCl等;又はこれらの組み合わせを挙げることができるが、これらに限定されない。 Examples of the sulfide solid electrolyte include, but are not limited to, a sulfide-based amorphous solid electrolyte, a sulfide-based crystalline solid electrolyte, and an argylodite-type solid electrolyte. As specific examples of sulfide solid electrolytes, Li 2 SP 2 S 5 series (Li 7 P 3 S 11 , Li 3 PS 4 , Li 8 P 2 S 9 , etc.), Li 2 S-SiS 2 , Li I -Li 2 S-SiS 2 , LiI-Li 2 SP 2 S 5 , LiI-LiBr-Li 2 SP 2 S 5 , Li 2 SP 2 S 5 -GeS 2 (Li 13 GeP 3 S 16 ) , Li 10 GeP 2 S 12 , etc.), LiI-Li 2 SP 2 O 5 , LiI-Li 3 PO 4 -P 2 S 5 , Li 7-x PS 6-x Cl x , etc .; or a combination thereof. It can be mentioned, but is not limited to these.

酸化物固体電解質の例として、LiLaZr12、Li7-xLaZr1-xNb12、Li7-3xLaZrAl12、Li3xLa2/3-xTiO、Li1+xAlTi2-x(PO、Li1+xAlGe2-x(PO、LiPO、又はLi3+xPO4-x(LiPON)等が挙げられるが、これらに限定されない。 Examples of solid oxide electrolytes are Li 7 La 3 Zr 2 O 12, Li 7-x La 3 Zr 1-x Nb x O 12, Li 7-3 x La 3 Zr 2 Al x O 12 , Li 3 x La 2 / 3-x TiO 3 , Li 1 + x Al x Ti 2-x (PO 4 ) 3 , Li 1 + x Al x Ge 2-x (PO 4 ) 3 , Li 3 PO 4 or Li 3 + x PO 4-x N x (LiPON ), Etc., but are not limited to these.

(ポリマー電解質)
ポリマー電解質としては、ポリエチレンオキシド(PEO)、ポリプロピレンオキシド(PPO)、及びこれらの共重合体等が挙げられるが、これらに限定されない。
(Polymer electrolyte)
Examples of the polymer electrolyte include, but are not limited to, polyethylene oxide (PEO), polypropylene oxide (PPO), and copolymers thereof.

固体電解質は、ガラスであっても、結晶化ガラス(ガラスセラミック)であってもよい。また、固体電解質層は、上述した固体電解質以外に、必要に応じてバインダー等を含んでもよい。具体例として、上述の「正極活物質層」で列挙された「バインダー」と同様であり、ここでは説明を省略する。 The solid electrolyte may be glass or crystallized glass (glass ceramic). Further, the solid electrolyte layer may contain a binder or the like, if necessary, in addition to the above-mentioned solid electrolyte. As a specific example, it is the same as the "binder" listed in the above-mentioned "positive electrode active material layer", and the description thereof is omitted here.

(負極活物質層)
負極活物質層は、少なくとも負極活物質を含み、好ましくは上述した固体電解質をさらに含む。そのほか、使用用途や使用目的等に合わせて、例えば、導電助剤又はバインダー等の全固体電池の負極活物質層に用いられる添加剤を含むことができる。
(Negative electrode active material layer)
The negative electrode active material layer contains at least the negative electrode active material, and preferably further contains the above-mentioned solid electrolyte. In addition, an additive used for the negative electrode active material layer of an all-solid-state battery such as a conductive auxiliary agent or a binder can be included according to the intended use and purpose of use.

負極活物質の材料として、特に限定されず、リチウムイオン等の金属イオンを吸蔵及び放出可能であることが好ましい。例えば、負極活物質は、合金系負極活物質又は炭素材料等であってよいが、これらに限定されない。 The material of the negative electrode active material is not particularly limited, and it is preferable that metal ions such as lithium ions can be occluded and released. For example, the negative electrode active material may be an alloy-based negative electrode active material, a carbon material, or the like, but is not limited thereto.

合金系負極活物質として、特に限定されず、例えば、Si合金系負極活物質、又はSn合金系負極活物質等が挙げられる。Si合金系負極活物質には、ケイ素、ケイ素酸化物、ケイ素炭化物、ケイ素窒化物、又はこれらの固溶体等がある。また、Si合金系負極活物質には、ケイ素以外の元素、例えば、Fe、Co、Sb、Bi、Pb、Ni、Cu、Zn、Ge、In、Sn、Ti等を含むことができる。Sn合金系負極活物質には、スズ、スズ酸化物、スズ窒化物、又はこれらの固溶体等がある。また、Sn合金系負極活物質には、スズ以外の元素、例えば、Fe、Co、Sb、Bi、Pb、Ni、Cu、Zn、Ge、In、Ti、Si等を含むことができる。これらの中で、Si合金系負極活物質が好ましい。 The alloy-based negative electrode active material is not particularly limited, and examples thereof include a Si alloy-based negative electrode active material and a Sn alloy-based negative electrode active material. Examples of the Si alloy-based negative electrode active material include silicon, silicon oxide, silicon carbide, silicon nitride, and a solid solution thereof. Further, the Si alloy-based negative electrode active material may contain elements other than silicon, for example, Fe, Co, Sb, Bi, Pb, Ni, Cu, Zn, Ge, In, Sn, Ti and the like. Sn alloy-based negative electrode active materials include tin, tin oxide, tin nitride, and solid solutions thereof. Further, the Sn alloy-based negative electrode active material can contain elements other than tin, for example, Fe, Co, Sb, Bi, Pb, Ni, Cu, Zn, Ge, In, Ti, Si and the like. Among these, a Si alloy-based negative electrode active material is preferable.

炭素材料として、特に限定されず、例えば、ハードカーボン、ソフトカーボン、又はグラファイト等が挙げられる。 The carbon material is not particularly limited, and examples thereof include hard carbon, soft carbon, graphite, and the like.

負極活物質層に用いられる固体電解質、導電助剤、バインダー等その他の添加剤については、上述した「正極活物質層」及び「固体電解質層」の項目で説明したものを適宜採用することができる。 As the solid electrolyte, the conductive auxiliary agent, the binder and other additives used for the negative electrode active material layer, those described in the above-mentioned "Positive electrode active material layer" and "Solid electrolyte layer" can be appropriately adopted. ..

(負極集電体層)
負極集電体層に用いられる導電性材料は、特に限定されず、全固体電池に使用できるものを適宜採用されうる。例えば、負極集電体層に用いられる導電性材料は、SUS、アルミニウム、銅、ニッケル、鉄、チタン、又はカーボン等であってよいが、これらに限定されない。
(Negative electrode current collector layer)
The conductive material used for the negative electrode current collector layer is not particularly limited, and any material that can be used for an all-solid-state battery can be appropriately adopted. For example, the conductive material used for the negative electrode current collector layer may be, but is not limited to, SUS, aluminum, copper, nickel, iron, titanium, carbon, or the like.

負極集電体層の形状として、特に限定されず、例えば、箔状、板状、メッシュ状等を挙げることができる。これらの中で、箔状が好ましい。 The shape of the negative electrode current collector layer is not particularly limited, and examples thereof include a foil shape, a plate shape, and a mesh shape. Of these, foil is preferable.

本開示において、第2の樹脂層は、全固体電池積層体の側面を被覆している。これによって、本開示の全固体電池の外側に、ラミネートフィルムや金属缶等の外装体を有さなくてもよい。したがって、本開示の全固体電池は、外装体を必要とする従来の全固体電池よりもコンパクトであり、これは、電池のエネルギー密度向上にも繋がる。ただし、本開示の一は、これらの外装体をさらに有していてもよい。 In the present disclosure, the second resin layer covers the side surface of the all-solid-state battery laminate. As a result, it is not necessary to have an exterior body such as a laminated film or a metal can on the outside of the all-solid-state battery of the present disclosure. Therefore, the all-solid-state battery of the present disclosure is more compact than the conventional all-solid-state battery that requires an exterior body, which also leads to an improvement in the energy density of the battery. However, one of the present disclosures may further have these exterior bodies.

また、本開示の全固体電池は、電池積層体の積層方向の上側の端面及び下側の端面が、フィルム等によって被覆されており、かつ少なくとも全固体電池積層体の側面が第2の樹脂層によって被覆されている全固体電池であってもよい。また、本開示の全固体電池は、全固体電池積層体の積層方向の上側の端面及び/又は下側の端面も樹脂層によって被覆されている全固体電池であってもよい。 Further, in the all-solid-state battery of the present disclosure, the upper end face and the lower end face in the stacking direction of the battery laminate are covered with a film or the like, and at least the side surface of the all-solid-state battery laminate is the second resin layer. It may be an all-solid-state battery covered with. Further, the all-solid-state battery of the present disclosure may be an all-solid-state battery in which the upper end face and / or the lower end face in the stacking direction of the all-solid-state battery laminate is also covered with a resin layer.

≪全固体電池の種類≫
本開示において、全固体電池の種類としては、全固体リチウムイオン電池、全固体ナトリウムイオン電池、全固体マグネシウムイオン電池及び全固体カルシウムイオン電池等を挙げることができる。中でも、全固体リチウムイオン電池及び全固体ナトリウムイオン電池が好ましく、特に、全固体リチウムイオン電池が好ましい。
≪Types of all-solid-state batteries≫
In the present disclosure, examples of the all-solid-state battery include an all-solid-state lithium ion battery, an all-solid-state sodium ion battery, an all-solid-state magnesium ion battery, and an all-solid-state calcium ion battery. Of these, an all-solid-state lithium-ion battery and an all-solid-state sodium-ion battery are preferable, and an all-solid-state lithium-ion battery is particularly preferable.

また、本開示の全固体電池は、一次電池であってもよく、二次電池であってもよいが、中でも、二次電池であることが好ましい。二次電池は、繰り返し充放電でき、例えば、車載用電池として有用だからである。よって、本開示の全固体電池が、全固体リチウムイオン二次電池であることが好ましい。 Further, the all-solid-state battery of the present disclosure may be a primary battery or a secondary battery, but among them, a secondary battery is preferable. This is because the secondary battery can be repeatedly charged and discharged, and is useful as, for example, an in-vehicle battery. Therefore, it is preferable that the all-solid-state battery of the present disclosure is an all-solid-state lithium-ion secondary battery.

以下に示す実施例を参照して本開示を更に詳しく説明するが、本開示の範囲は、実施例によって限定されるものではない。 The present disclosure will be described in more detail with reference to the examples shown below, but the scope of the present disclosure is not limited to the examples.

〈実施例1〉
負極集電体層、負極活物質層、及び固体電解質層が延出部を有し、それによって高さHが135μmである隙間を有する電池積層体を用意した。キャピラリーアンダーフィル工法を応用することで、この電池積層体の側面における隙間に樹脂材料Aを充填し、硬化することによって、第1の樹脂層を形成した。この際、樹脂材料Aは、ナミックス社製のエポキシ樹脂であり、無機フィラーとしてシリカ(SiO)30wt%を含む。なお、シリカ(SiO)の最大粒径は15μmであった。
<Example 1>
A battery laminate having a negative electrode current collector layer, a negative electrode active material layer, and a solid electrolyte layer having an extending portion and a gap having a height H of 135 μm was prepared. By applying the capillary underfill method, the resin material A was filled in the gaps on the side surfaces of the battery laminate and cured to form the first resin layer. At this time, the resin material A is an epoxy resin manufactured by Namics, and contains 30 wt% of silica (SiO 2 ) as an inorganic filler. The maximum particle size of silica (SiO 2 ) was 15 μm.

〈実施例2及び3、並びに比較例1及び2〉
樹脂材料Aに含まれるシリカの最大粒径を、下記表1に示すように変更したこと以外は、実施例1と同様にして、実施例2及び3、並びに比較例1及び2のそれぞれのサンプルに対して第1の樹脂層を形成した。
<Examples 2 and 3 and Comparative Examples 1 and 2>
Examples 2 and 3 and Comparative Examples 1 and 2, respectively, in the same manner as in Example 1 except that the maximum particle size of silica contained in the resin material A was changed as shown in Table 1 below. A first resin layer was formed on the surface.

(中間評価)
上記実施例1~3、並びに比較例1及び2において、第1の樹脂層を形成した結果を、断面図写真によって評価した。評価結果は表1に示す。
(Interim evaluation)
The results of forming the first resin layer in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2 were evaluated by cross-sectional photographs. The evaluation results are shown in Table 1.

Figure 0007047630000001
Figure 0007047630000001

1の結果から明らかであるように、実施例1~3では、最大粒径が隙間の高さ(135μm)の1/3以下である無機フィラー、すなわち最大粒径が45μm以下である無機フィラーを含む第1の樹脂層はいずれも、隙間に確実に第1の樹脂層を形成することができた。一方、比較例1及び2では、電池積層体が破損し、隙間に樹脂層が充填できない箇所があった。 As is clear from the results in Table 1, in Examples 1 to 3, the inorganic filler having a maximum particle size of 1/3 or less of the height of the gap (135 μm), that is, an inorganic filler having a maximum particle size of 45 μm or less. In each of the first resin layers containing the above, the first resin layer could be surely formed in the gap. On the other hand, in Comparative Examples 1 and 2, the battery laminate was damaged and there was a place where the resin layer could not be filled in the gap.

〈実施例4及び5、並びに比較例3~5〉
次に、上述した実施例1のサンプルを用いて、第1の樹脂層及び電池積層体の側面を、樹脂材料Bを用いて、第2の樹脂層を形成した。この際、樹脂材料Bは、パナソニック社製のエポキシ樹脂であり、無機フィラーとしてシリカ(SiO)70wt%を含む。なお、シリカ(SiO)の最大粒径は、下記表2に示すとおりであった。
<Examples 4 and 5 and Comparative Examples 3 to 5>
Next, using the sample of Example 1 described above, a second resin layer was formed on the side surfaces of the first resin layer and the battery laminate using the resin material B. At this time, the resin material B is an epoxy resin manufactured by Panasonic Corporation, and contains 70 wt% of silica (SiO 2 ) as an inorganic filler. The maximum particle size of silica (SiO 2 ) is as shown in Table 2 below.

(熱伝導率評価)
上記製造した実施例4及び5、並びに比較例3~5の全固体電池に対して、熱伝導率を測定した。結果は表2及び図に示す。
(Evaluation of thermal conductivity)
The thermal conductivity was measured with respect to the manufactured Examples 4 and 5 and the all-solid-state batteries of Comparative Examples 3 to 5. The results are shown in Table 2 and FIG.

Figure 0007047630000002
Figure 0007047630000002

表2及び図の結果から明らかであるように、実施例4及び5の全固体電池は、最大粒径が隙間の高さ(135μm)の1/3超である無機フィラー、すなわち最大粒径が45μm超である無機フィラーを含む第2の樹脂層はいずれも、形成することができた。更に、実施例4及び5の全固体電池のそれぞれ熱伝導率が0.66W/mk及び0.51W/mkであって、電池の放熱性の向上に寄与できることが分かった。 As is clear from the results in Table 2 and FIG. 3 , the all-solid-state batteries of Examples 4 and 5 are inorganic fillers having a maximum particle size of more than 1/3 of the gap height (135 μm), that is, a maximum particle size. Any second resin layer containing an inorganic filler having a diameter of more than 45 μm could be formed. Further, it was found that the thermal conductivity of the all-solid-state batteries of Examples 4 and 5 was 0.66 W / mk and 0.51 W / mk, respectively, which contributed to the improvement of the heat dissipation of the batteries.

1、1a、1b、1c、1d 正極集電体層
1e、1f、1g、1h、1j、1k、1l 正極集電体層
2、2a、2b、2c、2d 正極活物質層
2e、2f、2g、2h、2j、2k、2l 正極活物質層
3、3a、3b、3c、3d、 固体電解質層
3e、3f、3g、3h、3j、3k、3l 固体電解質層
4、4a、4b、4c、4d 負極活物質層
4e、4f、4g、4h、4j、4k、4l 負極活物質層
5、5a、5b、5c、5d 負極集電体層
5e、5f、5g、5h、5j、5k、5l 負極集電体層
6a、6b、6c、6d、6e、6f、6g、6h、6j、6k、6l 単位電池
10、20 電池積層体
11 第1の樹脂層
12 第2の樹脂層
30b 固体電解質層3bの延出部
30c 固体電解質層3cの延出部
100 全固体電池
1,1a, 1b, 1c, 1d Positive Electrode Collector Layer 1e, 1f, 1g, 1h, 1j, 1k, 1l Positive Electrode Collector Layer 2, 2a, 2b, 2c, 2d Positive Electrode Active Material Layer 2e, 2f, 2g , 2h, 2j, 2k, 2l Positive electrode active material layer 3, 3a, 3b, 3c, 3d, solid electrolyte layer 3e, 3f, 3g, 3h, 3j, 3k, 3l solid electrolyte layer 4, 4a, 4b, 4c, 4d Negative electrode active material layer 4e, 4f, 4g, 4h, 4j, 4k, 4l Negative electrode active material layer 5, 5a, 5b, 5c, 5d Negative electrode current collector layer 5e, 5f, 5g, 5h, 5j, 5k, 5l Negative electrode collection Electrical layer 6a, 6b, 6c, 6d, 6e, 6f, 6g, 6h, 6j, 6k, 6l Unit battery 10, 20 Battery laminate 11 First resin layer 12 Second resin layer 30b Solid electrolyte layer 3b Extension part 30c Extension part of solid electrolyte layer 3c 100 All-solid-state battery

Claims (1)

正極集電体層、正極活物質層、固体電解質層、負極活物質層、及び負極集電体層を、この順で積層してなる単位電池を2以上含む電池積層体を有し、
前記正極集電体層、前記正極活物質層、前記固体電解質層、前記負極活物質層、及び前記負極集電体層のうちの少なくとも1層が、前記電池積層体の側面において、他の層よりも外方に延出している延出部を有し、かつ前記延出部間に隙間が形成されており、
前記隙間に充填されている第1の樹脂層、並びに前記第1の樹脂層及び前記電池積層体の側面を覆っている第2の樹脂層を有し、
前記第1の樹脂層が、最大粒径D1を有する第1の無機フィラーを含み、かつ前記第2の樹脂層が、最大粒径D2を有する第2の無機フィラーを含み、
前記隙間の高さをHとするとき、前記最大粒径D1及び前記最大粒径D2が以下の関係式を満たし:
D1≦1/3H
D2>1/3H
前記第1の無機フィラー及び前記第2の無機フィラーの形状が、球形状又は楕円体状であり、
前記第1の樹脂層に含まれる前記第1の無機フィラーの含有量が、前記第1の樹脂層を構成する樹脂材料の全量を100wt%とする場合、10wt%以上80wt%以下であり、かつ
前記第2の樹脂層に含まれる前記第2の無機フィラーの含有量が、前記第2の樹脂層を構成する樹脂材料の全量を100wt%とする場合、10wt%以上80wt%以下である、
全固体電池。
It has a battery laminate including two or more unit batteries in which a positive electrode current collector layer, a positive electrode active material layer, a solid electrolyte layer, a negative electrode active material layer, and a negative electrode current collector layer are laminated in this order.
At least one of the positive electrode current collector layer, the positive electrode active material layer, the solid electrolyte layer, the negative electrode active material layer, and the negative electrode current collector layer is another layer on the side surface of the battery laminate. It has an extension portion that extends outward from the extension portion, and a gap is formed between the extension portions.
It has a first resin layer filled in the gap, and a second resin layer covering the sides of the first resin layer and the battery laminate.
The first resin layer contains a first inorganic filler having a maximum particle size D1, and the second resin layer contains a second inorganic filler having a maximum particle size D2.
When the height of the gap is H, the maximum particle size D1 and the maximum particle size D2 satisfy the following relational expression:
D1 ≤ 1 / 3H
D2> 1 / 3H
The shape of the first inorganic filler and the second inorganic filler is spherical or ellipsoidal.
The content of the first inorganic filler contained in the first resin layer is 10 wt% or more and 80 wt% or less when the total amount of the resin material constituting the first resin layer is 100 wt%.
The content of the second inorganic filler contained in the second resin layer is 10 wt% or more and 80 wt% or less when the total amount of the resin material constituting the second resin layer is 100 wt%.
All-solid-state battery.
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