JP6915587B2 - Laminated battery manufacturing method - Google Patents
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Description
本開示は、積層電池の製造方法に関する。 The present disclosure relates to a method for manufacturing a laminated battery.
正極集電体層、正極層、固体電解質層、負極層および負極集電体層をこの順に有する積層体を厚み方向に複数有する積層電池が知られている。例えば、特許文献1には、積層電池を製造する積層電池の製造方法であって、積層電池の側面にのみ液状の樹脂を供給する工程と、上記液状の樹脂を硬化させる工程とを有する積層電池の製造方法が開示されている。特許文献1には、正極集電体層、正極層、固体電解質層、負極層および負極集電体層のうち少なくとも1層を他の層よりも延出させて延出層とすることで、エネルギー密度を向上させることが可能な積層電池が得られることが開示されている。
A laminated battery having a plurality of laminated bodies having a positive electrode current collector layer, a positive electrode layer, a solid electrolyte layer, a negative electrode layer, and a negative electrode current collector layer in this order in the thickness direction is known. For example,
特許文献2には、正極集電体層、正極層、固体電解質層、負極層および負極集電体層をこの順に有する積層体に、インサート成形にて樹脂被覆層を形成した全固体電池の製造方法が開示されている。特許文献2には、全固体電池の製造方法が、積層体の厚さ方向の表裏の両面に予め樹脂フィルムを配置する工程と、インサート樹脂を用いて積層体の側面を封止する工程と、を有することで、インサート成形における樹脂の回りこみ不足を抑制し、電池の厚さ方向の両面の樹脂層を薄肉化することが可能な全固体電池が得られることが開示されている。
積層電池の製造方法において、積層体を厚み方向に複数有する積層電池は、各層の積層位置にズレが生じる場合がある。ズレを解消する方法としては、例えば、ズレをブロック等に押し当てて積層位置を調整する方法が挙げられる。一方、例えば積層電池を構成する電極層は薄板状であるため、ブロック等に押し当てたときに、電極層の端部が欠けてしまうといった不具合が生じる場合がある。そこで、例えば特許文献1のように、複数の積層体を厚み方向に積層した後に、積層電池の側面のみを樹脂で固定する方法が提案されている。積層電池の側面のみを樹脂で固定する方法を採用することで、積層電池のハンドリング性を向上し、電極層の端部の欠け等を抑制して品質向上を図ることが可能となる。
In the method for manufacturing a laminated battery, a laminated battery having a plurality of laminated bodies in the thickness direction may have a deviation in the laminated position of each layer. As a method of eliminating the deviation, for example, a method of pressing the deviation against a block or the like to adjust the stacking position can be mentioned. On the other hand, for example, since the electrode layer constituting the laminated battery has a thin plate shape, there may be a problem that the end portion of the electrode layer is chipped when pressed against a block or the like. Therefore, for example, as in
ところで、積層体の側面に樹脂を充填する際、積層体の内部に樹脂が過剰に充填されると、電池性能が劣化してしまう場合がある。また、積層体の側面を樹脂で十分に充填できないと、積層電池の側面を固定することが困難となり、積層電池を構成する各層に位置ズレが発生してしまう場合がある。 By the way, when the side surface of the laminated body is filled with the resin, if the resin is excessively filled inside the laminated body, the battery performance may be deteriorated. Further, if the side surface of the laminated body cannot be sufficiently filled with the resin, it becomes difficult to fix the side surface of the laminated battery, and the respective layers constituting the laminated battery may be displaced.
本開示は、上記実情に鑑みてなされたものであり、積層体の側面に樹脂を充填する際、積層体の側面を樹脂で十分に充填することができるとともに、積層体の内部への樹脂の過剰な充填を抑制することが可能な積層電池の製造方法を提供することを主目的とする。 The present disclosure has been made in view of the above circumstances, and when the side surface of the laminated body is filled with the resin, the side surface of the laminated body can be sufficiently filled with the resin, and the inside of the laminated body is filled with the resin. An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a laminated battery capable of suppressing excessive filling.
上記課題を達成するために、正極集電体層、正極層、固体電解質層、負極層および負極集電体層をこの順に有する積層体を厚み方向に複数有する積層電池の製造方法であって、上記複数の積層体に対し、厚み方向に治具を用いて拘束圧を与える第1工程と、上記複数の積層体の側面に、光硬化性樹脂を充填する第2工程と、上記光硬化性樹脂に光を照射し、上記光硬化性樹脂を硬化する第3工程と、を有し、上記第2工程において、上記光硬化性樹脂の充填時の粘度が、1000mPa・s以上25000mPa・s以下である、積層電池の製造方法を提供する。 In order to achieve the above problems, a method for manufacturing a laminated battery having a plurality of laminates having a positive electrode current collector layer, a positive electrode layer, a solid electrolyte layer, a negative electrode layer, and a negative electrode current collector layer in this order in the thickness direction. The first step of applying a restraining pressure to the plurality of laminates using a jig in the thickness direction, the second step of filling the side surfaces of the plurality of laminates with a photocurable resin, and the photocurability. It has a third step of irradiating the resin with light to cure the photocurable resin, and in the second step, the viscosity of the photocurable resin at the time of filling is 1000 mPa · s or more and 25,000 mPa · s or less. Provided is a method for manufacturing a laminated battery.
本開示によれば、第2工程において、光硬化性樹脂の充填時の粘度が、1000mPa・s以上25000mPa・s以下であることで、積層体の側面に樹脂を充填する際、積層体の内部への樹脂の過剰な充填を抑制することができる。また、第3工程が、光硬化性樹脂に光を照射し、光硬化性樹脂を硬化する工程であることにより、従来の熱硬化性樹脂を用いた場合に比べて、生産性やコスト面に優れた方法で積層電池を得ることができる。 According to the present disclosure, in the second step, the viscosity of the photocurable resin at the time of filling is 1000 mPa · s or more and 25000 mPa · s or less. It is possible to suppress excessive filling of the resin into the resin. Further, since the third step is a step of irradiating the photocurable resin with light to cure the photocurable resin, the productivity and cost are improved as compared with the case where the conventional thermosetting resin is used. A laminated battery can be obtained by an excellent method.
本開示における積層電池の製造方法は、積層体の側面に樹脂を充填する際、積層体の側面を樹脂で十分に充填することができるとともに、積層体の内部への樹脂の過剰な充填を抑制することが可能な積層電池を得ることができるという効果を奏する。 In the method for manufacturing a laminated battery in the present disclosure, when the side surface of the laminated body is filled with the resin, the side surface of the laminated body can be sufficiently filled with the resin, and the excessive filling of the resin inside the laminated body is suppressed. It has the effect of being able to obtain a laminated battery that can be used.
以下、本開示における積層電池の製造方法について、詳細に説明する。 Hereinafter, the method for manufacturing a laminated battery in the present disclosure will be described in detail.
本開示における積層電池の製造方法は、正極集電体層、正極層、固体電解質層、負極層および負極集電体層をこの順に有する積層体を厚み方向に複数有する製造方法であって、上記複数の積層体に対し、厚み方向に治具を用いて拘束圧を与える第1工程と、上記複数の積層体の側面に、光硬化性樹脂を充填する第2工程と、上記光硬化性樹脂に光を照射し、上記光硬化性樹脂を硬化する第3工程と、を有し、上記第2工程において、上記光硬化性樹脂の充填時の粘度が、1000mPa・s以上25000mPa・s以下である、製造方法である。 The method for manufacturing a laminated battery in the present disclosure is a manufacturing method in which a plurality of laminated bodies having a positive electrode current collector layer, a positive electrode layer, a solid electrolyte layer, a negative electrode layer, and a negative electrode current collector layer in this order are provided in the thickness direction. A first step of applying a restraining pressure to a plurality of laminated bodies using a jig in the thickness direction, a second step of filling the side surfaces of the plurality of laminated bodies with a photocurable resin, and the above-mentioned photocurable resin. Has a third step of irradiating light to cure the photocurable resin, and in the second step, the viscosity of the photocurable resin at the time of filling is 1000 mPa · s or more and 25,000 mPa · s or less. There is a manufacturing method.
本開示における積層電池の製造方法について、図面を参照して説明する。図1は、本開示における積層電池の製造方法の一例を示す概略工程図である。本開示における積層電池の製造方法は、正極集電体層41、正極層1、固体電解質層3、負極層2および負極集電体層42をこの順に有する積層体10を厚み方向に複数有する積層電池100を製造する方法である。本開示における積層電池の製造方法は、複数の積層体10に対し、厚み方向に治具20を用いて拘束圧を与える第1工程(図1(a))と、複数の積層体10の側面に、光硬化性樹脂30’を充填する第2工程(図1(b))と、光硬化性樹脂30’に光を照射し、光硬化性樹脂30’を硬化する第3工程(図1(c))とを有する。また、本開示においては、第2工程において、光硬化性樹脂30’の充填時の粘度が、1000mPa・s以上25000mPa・s以下である。なお、上記厚み方向とは、各層の厚み方向であり、積層体を構成する各層を積層する方向に相当する。具体的には、図1(a)の符号xで示す矢印の方向をいう。また、積層体の側面とは、積層体の、上記厚み方向xに直交する方向にある面をいい、図1(a)の符号yで示す矢印が指す面をいう。さらに、符号30は、光照射により光硬化性樹脂30’が硬化した硬化物を指す。
The manufacturing method of the laminated battery in the present disclosure will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic process diagram showing an example of the method for manufacturing a laminated battery in the present disclosure. In the method for manufacturing a laminated battery in the present disclosure, a laminated
図2(a)〜(c)は、本開示における積層電池の製造方法の他の例を示す概略工程図である。本開示における積層電池の製造方法は、複数の積層体に対し、厚み方向に治具を用いて拘束圧を与える第1工程(図示なし)と、容器に入った光硬化性樹脂30’を、複数の積層体の側面に流し込み充填する第2工程(図2(a))と、光硬化性樹脂を流し込んだ側の積層体の側面に光を照射し、さらに光硬化性樹脂を流し込んだ積層体の側面とは他の側面側から、光を照射する第3工程(図2(b)、(c))とを有していてもよい。なお、図2(a)〜(c)で説明していない符号については、図1(a)〜(c)と同様とすることができるため、ここでの記載は省略する。 2 (a) to 2 (c) are schematic process diagrams showing another example of the method for manufacturing a laminated battery in the present disclosure. The method for manufacturing a laminated battery in the present disclosure includes a first step (not shown) of applying a restraining pressure to a plurality of laminated bodies using a jig in the thickness direction, and a photocurable resin 30'in a container. The second step (FIG. 2A) of pouring and filling the side surfaces of a plurality of laminated bodies, and the laminating body in which the side surface of the laminated body on which the photocurable resin is poured is irradiated with light and the photocurable resin is further poured. The side surface of the body may have a third step (FIGS. 2 (b) and (c)) of irradiating light from another side surface side. Reference numerals not described in FIGS. 2 (a) to 2 (c) can be the same as those in FIGS. 1 (a) to 1 (c), and thus the description thereof will be omitted here.
図3(a)〜(c)は、本開示における積層電池の製造方法の他の例を示す概略工程図である。本開示における積層電池の製造方法は、複数の積層体に対し、厚み方向に治具を用いて拘束圧を与える第1工程(図示なし)と、ディスペンサーを用いて光硬化性樹脂30’を複数の積層体の側面(長辺側)に吐出し充填する第2工程(図3(a))と、光硬化性樹脂を吐出した側の積層体の側面(長辺側)に光を照射する第3工程(図3(b))と、ディスペンサーを用いて光硬化性樹脂30’を複数の積層体の側面(短辺側)に吐出する2回目の第2工程(図3(c))と、光硬化性樹脂を吐出した側の積層体の側面(短辺側)に光を照射する2回目の第3工程(図示なし)とを有していてもよい。本開示においては、図3(a)〜(c)に示すように、第2工程および第3工程を繰り返し行ってもよい。第2工程および第3工程を繰り返し行うことで、一の側面に光硬化性樹脂を吐出した後に当該光硬化性樹脂を硬化することができるため、次いで他の側面に光硬化性樹脂を吐出する際に、一の側面に吐出した光硬化性樹脂が流れ出す等の不具合の発生を抑制することができる。なお、図3(a)〜(c)で説明していない符号については、図1(a)〜(c)と同様とすることができるため、ここでの記載は省略する。 3 (a) to 3 (c) are schematic process diagrams showing another example of the method for manufacturing a laminated battery in the present disclosure. The method for manufacturing a laminated battery in the present disclosure includes a first step (not shown) of applying a restraining pressure to a plurality of laminated bodies using a jig in the thickness direction, and a plurality of photocurable resins 30'using a dispenser. The second step (FIG. 3 (a)) of discharging and filling the side surface (long side side) of the laminate, and irradiating the side surface (long side) of the laminate on the side where the photocurable resin is discharged with light. The third step (FIG. 3 (b)) and the second second step (FIG. 3 (c)) of discharging the photocurable resin 30'to the side surface (short side side) of the plurality of laminates using a dispenser. And a second third step (not shown) of irradiating the side surface (short side side) of the laminate on the side where the photocurable resin is discharged with light. In the present disclosure, as shown in FIGS. 3A to 3C, the second step and the third step may be repeated. By repeating the second step and the third step, the photocurable resin can be cured after the photocurable resin is discharged to one side surface, and then the photocurable resin is discharged to the other side surface. At that time, it is possible to suppress the occurrence of problems such as the photocurable resin discharged to one side surface flowing out. Reference numerals not described in FIGS. 3 (a) to 3 (c) can be the same as those in FIGS. 1 (a) to 1 (c), and thus the description thereof will be omitted here.
図4(a)、(b)は、本開示における積層電池の製造方法の他の例を示す概略工程図である。本開示における積層電池の製造方法は、複数の積層体に対し、積層体の厚み方向に治具を用いて拘束圧を与える第1工程(図示なし)と、容器に入り、ヒーターで加温された光硬化性樹脂30’を積層体の側面に流し込み、スクレーバーを用いて充填する第2工程(図4(a))と、光硬化性樹脂を流し込んだ側の積層体の側面に光を照射する第3工程(図4(b))とを有していてもよい。なお、図4(a)、(b)で説明していない符号については、図1(a)〜(c)と同様とすることができるため、ここでの記載は省略する。 4 (a) and 4 (b) are schematic process diagrams showing another example of the method for manufacturing a laminated battery in the present disclosure. The method for manufacturing a laminated battery in the present disclosure includes a first step (not shown) of applying a restraining pressure to a plurality of laminated bodies in the thickness direction of the laminated body using a jig, entering a container, and heating with a heater. The second step (FIG. 4A) in which the photocurable resin 30'is poured into the side surface of the laminate and filled with a scraper, and the side surface of the laminate on which the photocurable resin is poured is irradiated with light. It may have a third step (FIG. 4 (b)). Reference numerals not described in FIGS. 4 (a) and 4 (b) can be the same as those in FIGS. 1 (a) to 1 (c), and thus the description thereof will be omitted here.
本開示によれば、積層体の側面に樹脂を充填する際、積層体の側面を樹脂で十分に充填することができるとともに、積層体の内部への樹脂の過剰な充填を抑制することが可能な積層電池の製造方法を提供することができる。具体的な理由については、次のようなことが推測される。 According to the present disclosure, when the side surface of the laminated body is filled with the resin, the side surface of the laminated body can be sufficiently filled with the resin, and the excessive filling of the resin into the inside of the laminated body can be suppressed. It is possible to provide a method for manufacturing a laminated battery. The following can be inferred as specific reasons.
まず、積層体の側面に樹脂を充填する際、樹脂の粘度が高いと、例えば図6(a)、(b)に示すように、積層体の側面に十分に樹脂40がいきわたらず、符号Rで示すような空隙が生じてしまう場合がある。これは、積層体における各層の積層隙間は数十μmであるため、樹脂の粘度が高いと、当該積層隙間に十分に樹脂がいきわたりにくくなることが要因の一つと考えられる。一方、積層体の側面に樹脂を充填する際、樹脂の粘度が低いと、例えば図7に示すように、積層体の内部に樹脂40が過剰に充填されてしまう場合がある。この場合、得られる積層電池の性能が劣化してしまうという問題がある。これに対し、本開示における積層電池の製造方法は、複数の積層体の側面に光硬化性樹脂を充填する第2工程を有し、第2工程において、光硬化性樹脂の充填時の粘度が1000mPa・s以上25000mPa・s以下であることにより、上記課題を解決することができる。具体的には、以下の通りである。なお、図6(a)は従来の積層電池を説明するための模式図であり、図6(b)はその画像である。また、図7は、従来の積層電池を説明するための模式図である。図6(a)、(b)および図7で説明していない符号については、図1(a)〜(c)と同様とすることができるため、ここでの記載は省略する。 First, when the side surface of the laminated body is filled with the resin, if the viscosity of the resin is high, for example, as shown in FIGS. A void as indicated by R may occur. This is considered to be one of the factors that the laminating gap of each layer in the laminated body is several tens of μm, and if the viscosity of the resin is high, it becomes difficult for the resin to sufficiently spread in the laminating gap. On the other hand, when the side surface of the laminated body is filled with the resin, if the viscosity of the resin is low, the resin 40 may be excessively filled inside the laminated body, for example, as shown in FIG. In this case, there is a problem that the performance of the obtained laminated battery is deteriorated. On the other hand, the method for manufacturing a laminated battery in the present disclosure includes a second step of filling the side surfaces of a plurality of laminated bodies with a photocurable resin, and in the second step, the viscosity of the photocurable resin at the time of filling is increased. The above problem can be solved by having 1000 mPa · s or more and 25000 mPa · s or less. Specifically, it is as follows. Note that FIG. 6A is a schematic diagram for explaining a conventional laminated battery, and FIG. 6B is an image thereof. Further, FIG. 7 is a schematic diagram for explaining a conventional laminated battery. Reference numerals not described in FIGS. 6 (a), 6 (b) and 7 can be the same as those in FIGS. 1 (a) to 1 (c), and thus the description thereof will be omitted here.
すなわち、光硬化性樹脂の積層体に接触する前の粘度が比較的低い上記範囲であることにより、積層体の側面に光硬化性樹脂を流し込んだ際に、積層体の側面の積層隙間まで十分に光硬化性樹脂を充填することができる。また、通常、光硬化性樹脂は加温することで上記粘度とすることができるため、加温した光硬化性樹脂を積層体の側面に流し込んだ直後から、加温された光硬化性樹脂の温度は、徐々に低下する。なお、積層体の温度は、通常、常温(25℃)である。したがって、光硬化性樹脂の温度が徐々に低下する理由としては、加温された光硬化性樹脂が積層体に接触することで、加温された光硬化性樹脂から常温の積層体へと熱移動することが考えられる。本開示においては、加温された光硬化性樹脂を積層体の側面に流し込むことで、加温された光硬化性樹脂の温度が徐々に低下することにより、温度の低下に伴って光硬化性樹脂の粘度が上昇する。したがって、積層体の側面に流し込まれた光硬化性樹脂は、粘度が上昇することにより、積層体の内部への過剰な充填が抑制される。以上のことから、積層体の側面に樹脂を充填する際、積層体の側面を樹脂で十分に充填することができるとともに、積層体の内部への樹脂の過剰な充填を抑制することができると推測される。すなわち、例えば図8(a)、(b)に示すように、積層電池100の側面を光硬化性樹脂30により十分に充填して固定することができる。図8(a)は、本開示における積層電池の製造方法により得られる積層電池の一例を示す概略斜視図であり、図8(b)は、図8(a)のA−A線断面図である。図8(a)、(b)で説明していない符号については、図1(a)〜(c)と同様とすることができるため、ここでの記載は省略する。
That is, since the viscosity before contacting the photocurable resin laminate is in the above range, which is relatively low, when the photocurable resin is poured into the side surface of the laminate, the lamination gap on the side surface of the laminate is sufficient. Can be filled with a photocurable resin. Further, since the photocurable resin can usually have the above viscosity by heating, the photocurable resin that has been heated immediately after the heated photocurable resin is poured into the side surface of the laminate. The temperature gradually decreases. The temperature of the laminate is usually room temperature (25 ° C.). Therefore, the reason why the temperature of the photocurable resin gradually decreases is that when the heated photocurable resin comes into contact with the laminate, the heated photocurable resin heats up to the laminate at room temperature. It is possible to move. In the present disclosure, by pouring a heated photocurable resin into the side surface of the laminate, the temperature of the heated photocurable resin gradually decreases, so that the photocurability as the temperature decreases. The viscosity of the resin increases. Therefore, the viscosity of the photocurable resin poured into the side surface of the laminate is increased, so that excessive filling into the inside of the laminate is suppressed. From the above, when the side surface of the laminated body is filled with the resin, the side surface of the laminated body can be sufficiently filled with the resin, and the excessive filling of the resin into the inside of the laminated body can be suppressed. Guessed. That is, for example, as shown in FIGS. 8A and 8B, the side surface of the
ところで、特許文献1では、積層体の側面に充填する樹脂として、熱硬化性樹脂が用いられている。一方、熱硬化性樹脂を用いた場合、熱を加えて硬化させる必要があり(例えば、オーブンで80℃の温度下で150分間加熱させる必要があり)、生産性やコスト面において課題がある。また、熱可塑性樹脂は、車両での使用温度範囲(80℃〜100℃)以上に軟化点を有する。そのため、熱可塑性樹脂の粘度を調整するためには、そのような温度範囲まで加温する必要がある。一方、積層電池の性能の低下を抑制するという観点からは、例えば140℃以下での加温が求められる。しかしながら、そのような要件を満足する熱可塑性樹脂はない。また、反応性硬化樹脂(例えば、エポキシ系の2液性硬化樹脂、1液性硬化樹脂等)は、硬化時の樹脂の収縮が大きく、積層体の側面に充填して硬化した場合、積層体の側面に応力が加わり積層体の端部が破損するおそれがある。これに対し、本開示においては、光硬化性樹脂を用いることで、上述のような課題を解決することができる。
By the way, in
ここで、「正極集電体層、正極層、固体電解質層、負極層および負極集電体層をこの順に有する積層体を厚み方向に複数有する」とは、正極集電体層、正極層、固体電解質層、負極層および負極集電体層がこの順で積層された積層体が、繰り返し積層されており、単位セルが複数積層されたような状態のことをいう。すなわち、「積層電池」は、複数の単位セルによって構成される。 Here, "having a plurality of laminates having a positive electrode current collector layer, a positive electrode layer, a solid electrolyte layer, a negative electrode layer, and a negative electrode current collector layer in this order in the thickness direction" means that the positive electrode current collector layer, the positive electrode layer, and the like. A laminated body in which a solid electrolyte layer, a negative electrode layer, and a negative electrode current collector layer are laminated in this order is repeatedly laminated, and a state in which a plurality of unit cells are laminated. That is, the "laminated battery" is composed of a plurality of unit cells.
以下、本開示における積層電池の製造方法の各工程について説明する。 Hereinafter, each step of the method for manufacturing a laminated battery in the present disclosure will be described.
1.第1工程
第1工程は、複数の積層体に対し、厚み方向に治具を用いて拘束圧を与える工程である。
1. 1. First Step The first step is a step of applying a restraining pressure to a plurality of laminated bodies using a jig in the thickness direction.
複数の積層体に対し、厚み方向に与えられる拘束圧は、特に限定されない。具体的な拘束圧は、例えば、0.1MPa以上であり、1MPa以上であってもよく、5MPa以上であってもよい。拘束圧を大きくすることで、各層の接触を良好にしやすいという利点がある。一方、拘束圧は、例えば、100MPa以下であり、50MPa以下であってもよく、20MPa以下であってもよい。拘束圧を大きくし過ぎると、拘束圧を与える治具に高い剛性が求められ、治具が大型化してしまう場合がある。 The restraining pressure applied to the plurality of laminated bodies in the thickness direction is not particularly limited. The specific restraining pressure is, for example, 0.1 MPa or more, 1 MPa or more, or 5 MPa or more. By increasing the restraining pressure, there is an advantage that the contact between the layers can be easily improved. On the other hand, the restraining pressure may be, for example, 100 MPa or less, 50 MPa or less, or 20 MPa or less. If the restraining pressure is made too large, the jig that applies the restraining pressure is required to have high rigidity, and the jig may become large.
以下、積層電池の各構成について説明する。 Hereinafter, each configuration of the laminated battery will be described.
(1)積層体
本開示における積層体は、正極集電体層、正極層、固体電解質層、負極層および負極集電体層をこの順に有するセルである。積層体は、典型的には、Liイオン伝導を利用したLiイオンセルである。また、積層体は、充放電可能なセル(二次電池)であることが好ましい。
以下、積層体の各構成について説明する。
(1) Laminated body The laminated body in the present disclosure is a cell having a positive electrode current collector layer, a positive electrode layer, a solid electrolyte layer, a negative electrode layer, and a negative electrode current collector layer in this order. The laminate is typically a Li ion cell that utilizes Li ion conduction. Further, the laminated body is preferably a cell (secondary battery) capable of charging and discharging.
Hereinafter, each configuration of the laminated body will be described.
(a)正極集電体層、負極集電体層
正極集電体層および負極集電体層は、全固体電池において正極層および負極層の集電を行う機能を有していればよい。正極集電体層および負極集電体層は、例えば、図1(a)〜(c)に示すように、一の積層体における電極層(正極層または負極層)の集電を行う機能と、一の積層体に隣接する他の積層体における電極層(正極層または負極層)の集電を行う機能とを兼ねていてもよい。また、図5(a)に示すように、正極集電体層および負極集電体層の機能を兼ねた一体の層(ここでは、集電体層4)であってもよい。図5(a)に示すように、正極集電体層および負極集電体層の機能を兼ねた集電体層4を有する場合には、正極層1と、集電体層4と、負極層2とで、バイポーラ電極層5を構成することが好ましい。バイポーラ電極層5を構成することで、正極集電体層および負極集電体層を有する場合に比べて、積層電池の積層総数を削減することができ、よりエネルギー密度の高い積層電池を得ることができる。なお、バイポーラ電極層5を構成した場合の積層電池100については、例えば、図5(b)に例示する。図5(a)、(b)で説明していない符号については、図1(a)〜(c)と同じとすることができるため、ここでの記載は省略する。
(A) Positive electrode current collector layer, negative electrode current collector layer The positive electrode current collector layer and negative electrode current collector layer may have a function of collecting current from the positive electrode layer and the negative electrode layer in an all-solid-state battery. As shown in FIGS. 1A to 1C, for example, the positive electrode current collector layer and the negative electrode current collector layer have a function of collecting current from the electrode layer (positive electrode layer or negative electrode layer) in one laminated body. , It may also have a function of collecting electricity of the electrode layer (positive electrode layer or negative electrode layer) in another laminate adjacent to one laminate. Further, as shown in FIG. 5A, it may be an integrated layer (here, the current collector layer 4) that also has the functions of the positive electrode current collector layer and the negative electrode current collector layer. As shown in FIG. 5A, when the
正極集電体層および負極集電体層に含まれる金属元素は、特に限定されないが、例えば、Al、Fe、Ti、Ni、Zn、Cr、Au、Pt等が挙げられる。集電体層は、上記金属元素の単体であってもよく、上記金属元素を主成分として含有する合金であってもよい。Fe合金の一例としては、例えばステンレス鋼(SUS)が挙げられる。 The metal elements contained in the positive electrode current collector layer and the negative electrode current collector layer are not particularly limited, and examples thereof include Al, Fe, Ti, Ni, Zn, Cr, Au, and Pt. The current collector layer may be a simple substance of the metal element, or may be an alloy containing the metal element as a main component. Examples of Fe alloys include stainless steel (SUS).
正極集電体層および負極集電体層の形状としては、例えば、箔状、メッシュ状が挙げられる。正極集電体層および負極集電体層の厚みは、例えば、0.1μm以上であり、1μm以上であってもよい。一方、正極集電体層および負極集電体層の厚みは、例えば、1mm以下であり、100μm以下であってもよい。 Examples of the shape of the positive electrode current collector layer and the negative electrode current collector layer include a foil shape and a mesh shape. The thickness of the positive electrode current collector layer and the negative electrode current collector layer is, for example, 0.1 μm or more, and may be 1 μm or more. On the other hand, the thickness of the positive electrode current collector layer and the negative electrode current collector layer is, for example, 1 mm or less, and may be 100 μm or less.
(b)正極層
正極層は、少なくとも正極活物質を含む層である。正極層は、必要に応じて、固体電解質、結着材および導電化材の少なくとも一つを含んでいてもよい。
(B) Positive electrode layer The positive electrode layer is a layer containing at least a positive electrode active material. The positive electrode layer may contain at least one of a solid electrolyte, a binder and a conductive material, if necessary.
正極活物質としては、全固体電池の種類に応じて適宜選択され、例えば、酸化物活物質、硫化物活物質等が挙げられる。正極活物質としては、例えば、コバルト酸リチウム(LiCoO2)、ニッケル酸リチウム(LiNiO2)、LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2等の岩塩層状型活物質、マンガン酸リチウム(LiMn2O4)、Li(Ni0.5Mn1.5)O4、Li1+xMn2−x−yMyO4(MがAl、Mg、Co、Fe、Ni、Znから選択される一種以上である。)等のスピネル型活物質、チタン酸リチウム(LixTiOy)、LiFePO4、LiMnPO4、LiCoPO4、LiNiPO4等のオリビン型活物質等が挙げられる。 The positive electrode active material is appropriately selected according to the type of the all-solid-state battery, and examples thereof include an oxide active material and a sulfide active material. Examples of the positive electrode active material include a rock salt layered active material such as lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ), lithium nickel oxide (LiNiO 2 ), LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2, and lithium manganate (Lithium manganate (LiNiO 2). LiMn 2 O 4 ), Li (Ni 0.5 Mn 1.5 ) O 4 , Li 1 + x Mn 2- xy My O 4 (M is selected from Al, Mg, Co, Fe, Ni, Zn) Examples thereof include spinel-type active materials such as (1 or more), and olivine-type active materials such as lithium titanate (Li x TiO y ), LiFePO 4 , LiMnPO 4 , LiCoPO 4 , and LiNiPO 4.
正極層に含まれる正極活物質は、表面に被覆層が形成されていてもよい。被覆層の材料としては、例えば、LiNbO3、Li3PO4、Li4Ti5O12等が挙げられる。被覆層の厚みは、例えば0.1nm以上あり、1nm以上であってもよい。一方、被覆層の厚みは、例えば100nm以下であり、20nm以下であってもよい。正極活物質表面における被覆層の被覆率は、例えば50%以上であり、80%以上であってもよい。 A coating layer may be formed on the surface of the positive electrode active material contained in the positive electrode layer. Examples of the material of the coating layer include LiNbO 3 , Li 3 PO 4 , Li 4 Ti 5 O 12 and the like. The thickness of the coating layer is, for example, 0.1 nm or more, and may be 1 nm or more. On the other hand, the thickness of the coating layer is, for example, 100 nm or less, and may be 20 nm or less. The coverage of the coating layer on the surface of the positive electrode active material is, for example, 50% or more, and may be 80% or more.
固体電解質は、特に限定されないが、例えば、硫化物固体電解質、酸化物固体電解質等の無機固体電解質が挙げられる。硫化物固体電解質としては、例えば、Li2S−P2S5、Li2S−P2S5−LiI、Li2S−P2S5−LiI−LiBr、Li2S−P2S5−Li2O、Li2S−P2S5−Li2O−LiI、Li2S−SiS2、Li2S−SiS2−LiI、Li2S−SiS2−LiBr、Li2S−SiS2−LiCl、Li2S−SiS2−B2S3−LiI、Li2S−SiS2−P2S5−LiI、Li2S−B2S3、Li2S−P2S5−ZmSn(ただし、m、nは正の数。Zは、Ge、Zn、Gaのいずれか。)、Li2S−GeS2、Li2S−SiS2−Li3PO4、Li2S−SiS2−LixMOy(ただし、x、yは正の数。Mは、P、Si、Ge、B、Al、Ga、Inのいずれか。)が挙げられる。なお、上記「Li2S−P2S5」の記載は、Li2SおよびP2S5を含む原料組成物を用いてなる硫化物固体電解質を意味し、他の記載についても同様である。 The solid electrolyte is not particularly limited, and examples thereof include inorganic solid electrolytes such as sulfide solid electrolytes and oxide solid electrolytes. Examples of the sulfide solid electrolyte include Li 2 S-P 2 S 5 , Li 2 S-P 2 S 5 -Li I, Li 2 S-P 2 S 5 -Li I-Li Br, Li 2 S-P 2 S 5 -Li 2 O, Li 2 S-P 2 S 5 -Li 2 O-LiI, Li 2 S-SiS 2 , Li 2 S-SiS 2- LiI, Li 2 S-SiS 2- LiBr, Li 2 S-SiS 2- LiCl, Li 2 S-SiS 2- B 2 S 3 -Li I, Li 2 S-SiS 2- P 2 S 5 -Li I, Li 2 S-B 2 S 3 , Li 2 S-P 2 S 5- Z m S n (where m and n are positive numbers. Z is any of Ge, Zn, Ga), Li 2 S-GeS 2 , Li 2 S-SiS 2 -Li 3 PO 4 , Li 2 Examples thereof include S-SiS 2- Li x MO y (where x and y are positive numbers, and M is any of P, Si, Ge, B, Al, Ga and In). The above description of "Li 2 SP 2 S 5 " means a sulfide solid electrolyte made by using a raw material composition containing Li 2 S and P 2 S 5, and the same applies to other descriptions. ..
導電化材としては、例えば、アセチレンブラック(AB)、ケッチェンブラック(KB)、炭素繊維、カーボンナノチューブ(CNT)、カーボンナノファイバー(CNF)等の炭素材料が挙げられる。また、結着材としては、例えば、ブチレンゴム(BR)、スチレンブタジエンゴム(SBR)等のゴム系バインダー、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)等のフッ化物系バインダーが挙げられる。 Examples of the conductive material include carbon materials such as acetylene black (AB), Ketjen black (KB), carbon fiber, carbon nanotube (CNT), and carbon nanofiber (CNF). Examples of the binder include rubber-based binders such as butylene rubber (BR) and styrene-butadiene rubber (SBR), and fluoride-based binders such as polyvinylidene fluoride (PVDF).
正極層の厚みは、例えば0.1μm以上1000μm以下とすることができる。 The thickness of the positive electrode layer can be, for example, 0.1 μm or more and 1000 μm or less.
(c)負極層
負極層は、少なくとも負極活物質を含む層である。負極層は、必要に応じて、固体電解質、結着材および導電化材の少なくとも一つを含んでいてもよい。
(C) Negative electrode layer The negative electrode layer is a layer containing at least a negative electrode active material. The negative electrode layer may contain at least one of a solid electrolyte, a binder and a conductive material, if necessary.
負極活物質は、特に限定されないが、例えば、金属活物質、炭素活物質、酸化物活物質が挙げられる。金属活物質としては、例えば、金属単体、金属合金が挙げられる。金属活物質に含まれる金属元素としては、例えば、Si、Sn、In、Al等が挙げられる。金属合金は、上記金属元素を主成分として含有する合金であることが好ましい。Si合金としては、例えばSi−Al系合金、Si−Sn系合金、Si−In系合金、Si−Ag系合金、Si−Pb系合金、Si−Sb系合金、Si−Bi系合金、Si−Mg系合金、Si−Ca系合金、Si−Ge系合金、Si−Pb系合金が挙げられる。なお、例えばSi−Al系合金とは、少なくともSiおよびAlを含有する合金を意味し、SiおよびAlのみを含有する合金であってもよく、さらに別の金属元素を含有する合金であってもよい。Si−Al系合金以外の合金についても同様である。金属合金は、2成分系合金であってもよく、3成分系以上の多成分系合金であってもよい。一方、炭素活物質としては、例えば、メソカーボンマイクロビーズ(MCMB)、高配向性グラファイト(HOPG)、ハードカーボン、ソフトカーボン等が挙げられる。また、酸化物活物質としては、例えば、Li4Ti5O12等のチタン酸リチウムが挙げられる。 The negative electrode active material is not particularly limited, and examples thereof include a metal active material, a carbon active material, and an oxide active material. Examples of the metal active material include simple metals and metal alloys. Examples of the metal element contained in the metal active material include Si, Sn, In, Al and the like. The metal alloy is preferably an alloy containing the above metal element as a main component. Examples of Si alloys include Si—Al alloys, Si—Sn alloys, Si—In alloys, Si—Ag alloys, Si—Pb alloys, Si—Sb alloys, Si—Bi alloys, and Si—. Examples thereof include Mg-based alloys, Si—Ca-based alloys, Si—Ge-based alloys, and Si—Pb-based alloys. For example, the Si—Al alloy means an alloy containing at least Si and Al, and may be an alloy containing only Si and Al, or an alloy containing yet another metal element. good. The same applies to alloys other than Si—Al alloys. The metal alloy may be a two-component alloy or a three-component or higher multi-component alloy. On the other hand, examples of the carbon active material include mesocarbon microbeads (MCMB), highly oriented graphite (HOPG), hard carbon, soft carbon and the like. Examples of the oxide active material include lithium titanate such as Li 4 Ti 5 O 12.
負極活物質の形状としては、例えば粒子状が挙げられる。負極活物質の平均粒径(D50)は、例えば10nm以上であり、100nm以上であってもよい。一方、負極活物質の平均粒径(D50)は、例えば50μm以下であり、20μm以下であってもよい。負極層に含まれる全ての活物質(負極活物質)の含有量は、例えば60wt%以上であり、70wt%以上であることが好ましい。一方、負極層に含まれる負極活物質の含有量は、例えば99wt%以下であり、95wt%以下であってもよい。固体電解質、結着材および導電化材については、上記「(b)正極層」の項に記載した内容と同様とすることができるため、ここでの記載は省略する。 Examples of the shape of the negative electrode active material include particulate matter. The average particle size (D 50 ) of the negative electrode active material is, for example, 10 nm or more, and may be 100 nm or more. On the other hand, the average particle size (D 50 ) of the negative electrode active material is, for example, 50 μm or less, and may be 20 μm or less. The content of all the active materials (negative electrode active materials) contained in the negative electrode layer is, for example, 60 wt% or more, preferably 70 wt% or more. On the other hand, the content of the negative electrode active material contained in the negative electrode layer is, for example, 99 wt% or less, and may be 95 wt% or less. The solid electrolyte, the binder, and the conductive material can be the same as those described in the above section “(b) Positive electrode layer”, and thus the description thereof is omitted here.
負極層の厚みは、例えば0.1μm以上1000μm以下とすることができる。 The thickness of the negative electrode layer can be, for example, 0.1 μm or more and 1000 μm or less.
(d)固体電解質層
負極層および正極層の間に形成される。固体電解質層は、固体電解質を含有する層である。固体電解質層は、必要に応じて、結着材を含有していてもよい。
(D) Solid electrolyte layer It is formed between the negative electrode layer and the positive electrode layer. The solid electrolyte layer is a layer containing a solid electrolyte. The solid electrolyte layer may contain a binder, if necessary.
固体電解質層における固体電解質の含有量は、例えば、10重量%以上であり、50重量%以上であってもよい。一方、上記固体電解質の含有量は、例えば、100重量%以下である。固体電解質および結着材については、上記「(b)正極層」の項に記載した内容と同様とすることができるため、ここでの記載は省略する。 The content of the solid electrolyte in the solid electrolyte layer is, for example, 10% by weight or more, and may be 50% by weight or more. On the other hand, the content of the solid electrolyte is, for example, 100% by weight or less. The solid electrolyte and the binder can be the same as those described in the above section “(b) Positive electrode layer”, and thus the description thereof is omitted here.
固体電解質層の厚みは、例えば0.1μm以上1000μm以下とすることができる。 The thickness of the solid electrolyte layer can be, for example, 0.1 μm or more and 1000 μm or less.
(2)治具
治具は、複数の積層体に対し、厚み方向に拘束圧を与えることができる部材であればよい。
(2) Jig The jig may be a member that can apply a restraining pressure to a plurality of laminated bodies in the thickness direction.
治具は、後述する第2工程において、複数の積層体の側面に光硬化性樹脂を充填することができるような形状を有することが好ましい。例えば、図1(a)〜(c)に示すように、複数の積層体10に対し、厚み方向の両面から拘束圧を与えるように、治具として押圧板20を配置することが好ましい。
The jig preferably has a shape that allows the side surfaces of the plurality of laminates to be filled with the photocurable resin in the second step described later. For example, as shown in FIGS. 1A to 1C, it is preferable to arrange the
治具の材料は、厚み方向に複数積層された積層体を保持し、拘束圧を与えることができる程度の剛性を有する材料であればよく、治具の形状に応じて適宜選択することができる。第3工程においては、治具を用いて拘束圧を与えた状態で、複数の積層体の側面に充填した光硬化性樹脂に対して光を照射して、上記光硬化性樹脂を硬化する。そのため、治具の材料としては、第3工程において照射する光に対し、光透過性を有することが好ましい。光透過性を有するとは、第3工程において照射する光の主波長の透過率が、例えば50%以上であることをいう。上記透過率は、光硬化性樹脂の感度向上の観点から、60%以上であることが好ましく、70%以上であることが好ましい。このような治具の材料としては、例えばポリテトラフルオロエチレン(PTFE)(商品名:テフロン(登録商標)、デュポン社製)、ポリプロピレン(PP)等が挙げられる。 The material of the jig may be any material having rigidity enough to hold a plurality of laminated bodies in the thickness direction and apply a restraining pressure, and can be appropriately selected according to the shape of the jig. .. In the third step, the photocurable resin is cured by irradiating the photocurable resin filled on the side surface of the plurality of laminates with light while applying a restraining pressure using a jig. Therefore, it is preferable that the jig material has light transmittance with respect to the light irradiated in the third step. Having light transmittance means that the transmittance of the main wavelength of the light irradiated in the third step is, for example, 50% or more. The transmittance is preferably 60% or more, and preferably 70% or more, from the viewpoint of improving the sensitivity of the photocurable resin. Examples of the material of such a jig include polytetrafluoroethylene (PTFE) (trade name: Teflon (registered trademark), manufactured by DuPont), polypropylene (PP) and the like.
治具は、通常、第3工程の後に取り除かれる。そのため、治具は、少なくとも積層体と接触する面が、離型処理されていることが好ましい。積層体から良好に治具を剥離できるようになり、離型性に優れた治具とすることができるからである。離型処理としては、一般的に公知の処理と同様とすることができる。具体的な離型処理としては、例えばフッ素コーティングが挙げられる。 The jig is usually removed after the third step. Therefore, it is preferable that at least the surface of the jig in contact with the laminated body is subjected to a mold release treatment. This is because the jig can be satisfactorily peeled off from the laminated body, and the jig can be made into a jig having excellent mold releasability. The mold release process can be the same as a generally known process. Specific examples of the mold release treatment include fluorine coating.
(3)積層電池
積層電池は、厚み方向に積層された複数の積層体から構成される。積層電池の厚み方向に沿って、順に第1積層体〜第N積層体とする。Nは、積層電池に含まれる総積層体数を意味し、例えば、3以上であり、10以上であってもよく、30以上であってもよく、50以上であってもよい。一方、Nは、例えば200以下であり、150以下であってもよく、100以下であってもよい。
(3) Laminated Battery A laminated battery is composed of a plurality of laminated bodies laminated in the thickness direction. The first laminated body to the Nth laminated body are sequentially formed along the thickness direction of the laminated battery. N means the total number of laminated bodies contained in the laminated battery, and may be, for example, 3 or more, 10 or more, 30 or more, or 50 or more. On the other hand, N is, for example, 200 or less, may be 150 or less, or may be 100 or less.
2.第2工程
第2工程は、複数の積層体の側面に、光硬化性樹脂を充填する工程である。
2. Second Step The second step is a step of filling the side surfaces of the plurality of laminated bodies with a photocurable resin.
第2工程は、複数の積層体の側面に、光硬化性樹脂を充填することができる工程であればよいが、中でも、複数の積層体の側面のみに、光硬化性樹脂を充填する工程であってもよく、積層体の側面、および積層電池の最外側に位置する積層体の表面に、光硬化性樹脂を充填する工程であってもよい。 The second step may be a step in which the side surfaces of the plurality of laminates can be filled with the photocurable resin. Among them, the second step is a step in which only the side surfaces of the plurality of laminates are filled with the photocurable resin. It may be a step of filling the side surface of the laminated body and the surface of the laminated body located on the outermost side of the laminated battery with a photocurable resin.
複数の積層体の側面に、光硬化性樹脂を充填する方法は、特に限定されないが、例えば、図2(a)に示すように、容器に入った光硬化性樹脂を、複数の積層体の側面に流し込み充填する方法や、図3(a)に示すように、ディスペンサーを用いて、複数の積層体の側面に、光硬化性樹脂を吐出して充填する方法や、図4(a)に示すように、容器に入った光硬化性樹脂を、複数の積層体の側面に流し込み、スクレーバーを用いて充填する方法等が挙げられる。 The method of filling the side surfaces of the plurality of laminates with the photocurable resin is not particularly limited, but for example, as shown in FIG. 2A, the photocurable resin contained in the container is mixed with the plurality of laminates. A method of pouring and filling on the side surface, a method of discharging and filling the side surface of a plurality of laminated bodies with a photocurable resin using a dispenser as shown in FIG. As shown, a method of pouring a photocurable resin contained in a container onto the side surface of a plurality of laminated bodies and filling the container with a scraper can be mentioned.
第2工程は、所定の雰囲気下で行うことができる。第2工程が行われる雰囲気としては、例えば、大気圧雰囲気、減圧雰囲気および加圧雰囲気が挙げられ、中でも、大気圧雰囲気または減圧雰囲気が好ましい。減圧雰囲気としては、特に限定されないが、例えば真空圧雰囲気であることが好ましい。第2工程を上記雰囲気で行うことにより、光硬化性樹脂を、複数の積層体の側面に良好に充填することができる。第2工程を上記雰囲気で行う方法としては、例えば、複数の積層体をチャンバ内に配置して、チャンバ内を真空引きしたり、大気圧開放したりする方法が挙げられる。 The second step can be performed in a predetermined atmosphere. Examples of the atmosphere in which the second step is performed include an atmospheric pressure atmosphere, a reduced pressure atmosphere, and a pressurized atmosphere, and among them, an atmospheric pressure atmosphere or a reduced pressure atmosphere is preferable. The reduced pressure atmosphere is not particularly limited, but is preferably a vacuum pressure atmosphere, for example. By performing the second step in the above atmosphere, the side surfaces of the plurality of laminates can be satisfactorily filled with the photocurable resin. Examples of the method of performing the second step in the above atmosphere include a method of arranging a plurality of laminated bodies in the chamber, evacuating the inside of the chamber, and opening the atmospheric pressure.
第2工程で用いられる光硬化性樹脂について説明する。ここで、「光硬化性樹脂」とは、光照射により硬化する性質を有する樹脂をいう。また、本開示においては、光照射により硬化する前の状態のものを指す。すなわち、光硬化性樹脂は、積層体の側面に流し込んだ際に、積層体の側面にいきわたる程度の流動性を有する状態である。 The photocurable resin used in the second step will be described. Here, the "photocurable resin" refers to a resin having a property of being cured by light irradiation. Further, in the present disclosure, it refers to a state before being cured by light irradiation. That is, the photocurable resin is in a state of having a degree of fluidity that reaches the side surfaces of the laminate when poured into the side surfaces of the laminate.
光硬化性樹脂は、第2工程における充填時の粘度、すなわち充填する直前の粘度が1000mPa・s以上25000mPa・s以下である。光硬化性樹脂の上記粘度は、例えば、1300mPa・s以上であり、1400mPa・s以上であってもよい。一方、光硬化性樹脂の上記粘度は、例えば、22000mPa・s以下であり、20000mPa・s以下であってもよい。光硬化性樹脂の充填時の粘度が上記範囲内であることにより、複数の積層体の側面に十分に光硬化性樹脂をいきわたらせることができる。具体的には、光硬化性樹脂の粘度が上記下限を有することで、複数の積層体の側面のみに光硬化性樹脂を充填することができ、過剰な充填を抑制することができる。一方、光硬化性樹脂の粘度が上記上限を有することで、複数の積層体の側面において、積層体を構成する各層の隙間を光硬化性樹脂で十分に充填することができる。 The viscosity of the photocurable resin at the time of filling in the second step, that is, the viscosity immediately before filling is 1000 mPa · s or more and 25000 mPa · s or less. The viscosity of the photocurable resin is, for example, 1300 mPa · s or more, and may be 1400 mPa · s or more. On the other hand, the viscosity of the photocurable resin is, for example, 22000 mPa · s or less, and may be 20000 mPa · s or less. When the viscosity of the photocurable resin at the time of filling is within the above range, the photocurable resin can be sufficiently spread on the side surfaces of the plurality of laminates. Specifically, when the viscosity of the photocurable resin has the above lower limit, the photocurable resin can be filled only on the side surfaces of the plurality of laminates, and excessive filling can be suppressed. On the other hand, when the viscosity of the photocurable resin has the above upper limit, it is possible to sufficiently fill the gaps between the layers constituting the laminated body with the photocurable resin on the side surfaces of the plurality of laminated bodies.
光硬化性樹脂は、例えば図4(a)に示すように、光硬化性樹脂をヒーターにより加温することで、上記範囲内の粘度に調整することができる。なお、加温手段としては、図4(a)に示すようなヒーターを用いた手段の他にも、光硬化性樹脂を加温できる手段であれば特に限定されない。光硬化性樹脂を加温する温度は、光硬化性樹脂の種類に応じて適宜決定することができる。具体的な加温温度は、例えば、常温(25℃)よりも高い温度であり、40℃以上であってもよく、50℃以上であってもよく、60℃以上であってもよい。一方、加温温度は、例えば100℃以下であり、90℃以下であってもよく、80℃以下であってもよい。 As shown in FIG. 4A, for example, the photocurable resin can be adjusted to a viscosity within the above range by heating the photocurable resin with a heater. The heating means is not particularly limited as long as it can heat the photocurable resin, in addition to the means using a heater as shown in FIG. 4A. The temperature at which the photocurable resin is heated can be appropriately determined depending on the type of the photocurable resin. The specific heating temperature is, for example, a temperature higher than room temperature (25 ° C.), may be 40 ° C. or higher, may be 50 ° C. or higher, or may be 60 ° C. or higher. On the other hand, the heating temperature is, for example, 100 ° C. or lower, 90 ° C. or lower, or 80 ° C. or lower.
光硬化性樹脂は、常温(25℃)における粘度が、例えば2000mPa・s以上80000mPa・s以下である。具体的な光硬化性樹脂の常温(25℃)における粘度は、例えば、10000mPa・s以上であり、20000mPa・s以上であってもよく、25000000mPa・s以上であってもよい。一方、光硬化性樹脂の常温(25℃)における粘度は、例えば、70000mPa・s以下であり、60000mPa・s以下であってもよく、50000mPa・s以下であってもよい。光硬化性樹脂の常温(25℃)における粘度が上記範囲内であることにより、第2工程において、積層体を構成する各層の隙間に光硬化性樹脂が入り込むことによる積層電池の性能の低下を抑制することができる。 The photocurable resin has a viscosity at room temperature (25 ° C.) of, for example, 2000 mPa · s or more and 80,000 mPa · s or less. The viscosity of the specific photocurable resin at room temperature (25 ° C.) may be, for example, 10000 mPa · s or more, 20000 mPa · s or more, or 25000000 mPa · s or more. On the other hand, the viscosity of the photocurable resin at room temperature (25 ° C.) may be, for example, 70,000 mPa · s or less, 60,000 mPa · s or less, or 50,000 mPa · s or less. When the viscosity of the photocurable resin at room temperature (25 ° C.) is within the above range, the performance of the laminated battery is deteriorated due to the photocurable resin entering the gaps between the layers constituting the laminated body in the second step. It can be suppressed.
このような光硬化性樹脂としては、例えば、200nm以上700nm以下の波長の光に露光されることで光硬化する樹脂が挙げられ、上述した粘度に調整することができる樹脂であることが好ましい。具体的には、イミド樹脂、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂等が挙げられる。なお、第2工程においては、必要に応じて光硬化性樹脂の他に光重合開始剤、光重合促進剤、増感剤等を含んでいてもよい。 Examples of such a photocurable resin include a resin that photocures when exposed to light having a wavelength of 200 nm or more and 700 nm or less, and a resin that can be adjusted to the above-mentioned viscosity is preferable. Specific examples thereof include imide resin, silicone resin, urethane resin and the like. In the second step, a photopolymerization initiator, a photopolymerization accelerator, a sensitizer, and the like may be contained in addition to the photocurable resin, if necessary.
第2工程における光硬化性樹脂の充填量や充填速度については、積層電池の構成や光硬化性樹脂の温度や粘度、充填方法等に応じて適宜調整することができるため、ここでの記載は省略する。 The filling amount and filling speed of the photocurable resin in the second step can be appropriately adjusted according to the configuration of the laminated battery, the temperature and viscosity of the photocurable resin, the filling method, and the like. Omit.
3.第3工程
第3工程は、光硬化性樹脂に光を照射し、光硬化性樹脂を硬化する工程である。
3. 3. Third Step The third step is a step of irradiating the photocurable resin with light to cure the photocurable resin.
第3工程において光を照射する方法は、光硬化性樹脂に光を照射して硬化させることができる方法であればよく、特に限定されない。例えば、図2〜4に示すように、積層体の側面に光源をあて、光を照射する方法が挙げられる。また、図示はしないが、治具を介して積層体に光を照射してもよい。この場合、治具は、照射される光に対して光透過性を有することが好ましい。なお、治具の光透過性については、上記「1.第1工程 (2)治具」の項に記載したため、ここでの記載は省略する。 The method of irradiating the photocurable resin with light in the third step is not particularly limited as long as it can be cured by irradiating the photocurable resin with light. For example, as shown in FIGS. 2 to 4, a method of irradiating light by irradiating a light source on the side surface of the laminated body can be mentioned. Further, although not shown, the laminated body may be irradiated with light via a jig. In this case, the jig preferably has light transmission to the emitted light. Since the light transmission of the jig has been described in the above section "1. First step (2) Jig", the description here is omitted.
第3工程において照射する光源の種類は、積層体の側面に充填される光硬化性樹脂の種類に応じて適宜決定することができる。具体的な光源の種類としては、例えば、紫外線等のエネルギー線が挙げられる。 The type of the light source to be irradiated in the third step can be appropriately determined according to the type of the photocurable resin to be filled on the side surface of the laminated body. Specific types of light sources include energy rays such as ultraviolet rays.
なお、本開示は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本開示における特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本開示における技術的範囲に包含される。 The present disclosure is not limited to the above embodiment. The above embodiment is an example, and any object having substantially the same structure as the technical idea described in the claims of the present disclosure and exhibiting the same effect and effect is the present invention. Included in the technical scope of the disclosure.
以下に実施例を示して本開示をさらに具体的に説明する。 The present disclosure will be described in more detail with reference to Examples below.
[実施例]
図1(a)に示すように、正極集電体層41、正極層1、固体電解質層3、負極層2および負極集電体層42をこの順に有する積層体を厚み方向に複数有する積層電池100を準備した。次に、積層電池100の厚み方向xの表面に治具として押圧板20(フッ素樹脂材)を配置して拘束圧を与えた(第1工程)。次に、図2(a)に示すようにして、60℃に加温した光硬化性樹脂(アクリル系樹脂、粘度:20000mPa・s)を、大気圧雰囲気、常温(25℃)下にて積層体の側面から流し込み、積層体の側面を充填した(第2工程)。その後、図2(b)、(c)に示すように、積層体の側面にUV照射を行い、光硬化性樹脂を硬化した(第3工程)。
[Example]
As shown in FIG. 1A, a laminated battery having a plurality of laminated bodies having a positive electrode
[評価]
得られた積層電池の断面を確認したところ、積層体の側面を樹脂で十分に充填することができるとともに、積層体の内部への樹脂の過剰な充填を抑制することができた。
[evaluation]
When the cross section of the obtained laminated battery was confirmed, it was possible to sufficiently fill the side surface of the laminated body with the resin and suppress the excessive filling of the resin into the inside of the laminated body.
1 … 正極層
2 … 負極層
3 … 固体電解質層
4 … 集電体層
41 … 正極集電体層
42 … 負極集電体層
5 … バイポーラ電極層
10 … 積層体
20 … 治具(押圧板)
30’… 光硬化性樹脂
30 … 硬化物
100… 積層電池
1 ...
30'...
Claims (1)
前記複数の積層体に対し、厚み方向に治具を用いて拘束圧を与える第1工程と、
前記複数の積層体の側面に、光硬化性樹脂を充填する第2工程と、
前記光硬化性樹脂に光を照射し、前記光硬化性樹脂を硬化する第3工程と、を有し、
前記第2工程において、前記光硬化性樹脂の充填時の粘度が、1000mPa・s以上25000mPa・s以下である、積層電池の製造方法。 A method for manufacturing a laminated battery having a plurality of laminates having a positive electrode current collector layer, a positive electrode layer, a solid electrolyte layer, a negative electrode layer, and a negative electrode current collector layer in this order in the thickness direction.
The first step of applying a restraining pressure to the plurality of laminated bodies using a jig in the thickness direction, and
A second step of filling the side surfaces of the plurality of laminates with a photocurable resin, and
It has a third step of irradiating the photocurable resin with light to cure the photocurable resin.
A method for producing a laminated battery, wherein in the second step, the viscosity of the photocurable resin at the time of filling is 1000 mPa · s or more and 25000 mPa · s or less.
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