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JP7748276B2 - All solid state battery - Google Patents
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JP7748276B2 - All solid state battery - Google Patents

All solid state battery

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JP7748276B2 JP2021211876A JP2021211876A JP7748276B2 JP 7748276 B2 JP7748276 B2 JP 7748276B2 JP 2021211876 A JP2021211876 A JP 2021211876A JP 2021211876 A JP2021211876 A JP 2021211876A JP 7748276 B2 JP7748276 B2 JP 7748276B2
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Description

本発明は、全固体電池に係り、さらに詳細には、発電要素が所定の温度以上になって金属リチウム(Li)が溶融した場合でも、溶融した金属Liがラミネート外装体から漏れることを防止し得る全固体電池に関する。 The present invention relates to an all-solid-state battery, and more specifically, to an all-solid-state battery that can prevent molten metallic lithium (Li) from leaking from the laminated exterior even when the power generating element reaches a predetermined temperature or higher and the metallic Li melts.

従来、ラミネート外装体に外力が加わっても接続部が変形又は破損するおそれのないラミネート型の全固体電池が提案されている(特許文献1参照。)。 Conventionally, a laminated all-solid-state battery has been proposed in which the connection parts are not likely to be deformed or damaged even when an external force is applied to the laminate exterior (see Patent Document 1).

特開2018-129153号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2018-129153

本発明者らは、特許文献1に記載のような全固体電池において、正極又は負極と固体電解質との間の接触抵抗や2つの単電池の間の接触抵抗などを低減するために全固体電池を外部から加圧する場合について鋭意検討を重ねた。その結果、本発明者らは、発電要素が所定の温度以上になって金属Liが溶融したときに、ラミネート外装体を構成するラミネートフィルムの封止部から溶融した金属Liが漏れるおそれがあるという新たな技術的課題を見出した。 The present inventors have conducted extensive research into the application of external pressure to all-solid-state batteries such as those described in Patent Document 1 in order to reduce contact resistance between the positive electrode or negative electrode and the solid electrolyte, or between two unit cells. As a result, the present inventors have discovered a new technical problem: when the power generating element reaches a predetermined temperature or higher and the metallic Li melts, there is a risk of the molten metallic Li leaking from the sealing portion of the laminate film that makes up the laminate exterior body.

本発明は、このような新たな技術的課題に基づいてなされたものであって、発電要素が所定の温度以上になって金属Liが溶融した場合でも、溶融した金属Liがラミネート外装体から漏れることを防止し得る全固体電池を提供することを目的とする。 The present invention was made based on this new technical challenge, and aims to provide an all-solid-state battery that can prevent molten metallic Li from leaking from the laminated exterior even when the power-generating element reaches a predetermined temperature or higher and the metallic Li melts.

本発明者らは、前記目的を達成するため鋭意検討を重ねた結果、ラミネートフィルム同士の封止部の発電要素側の端部に接して所定のLi漏えい防止部材を設けることにより、前記目的が達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。 As a result of extensive research into achieving this objective, the inventors discovered that this could be achieved by providing a specified Li leakage prevention member in contact with the end of the sealing portion between the laminate films on the power generating element side, leading to the completion of the present invention.

すなわち、本発明の全固体電池は、金属リチウム(Li)を含む負極活物質層、固体電解質層及び正極活物質層が積層された構造を有する発電要素と、発電要素を収容すると共にラミネートフィルムからなるラミネート外装体を備える。このラミネート外装体が、発電要素の積層方向に直交する方向における発電要素よりも外側に位置し、ラミネートフィルム同士が重ねられて接着された封止部を有する。この全固体電池は、封止部の発電要素側の端部に接して設けられたLi漏えい防止部材を更に備える。このLi漏えい防止部材が、金属Liと共に合金化し、金属Liよりも融点が高い合金を形成する金属を含む。 That is, the all-solid-state battery of the present invention comprises a power generating element having a laminated structure in which a negative electrode active material layer containing metallic lithium (Li), a solid electrolyte layer, and a positive electrode active material layer are stacked, and a laminated exterior body that houses the power generating element and is made of a laminated film. This laminated exterior body is located outside the power generating element in a direction perpendicular to the stacking direction of the power generating element, and has a sealing section in which the laminated films are overlapped and bonded together. This all-solid-state battery further comprises a Li leakage prevention member provided in contact with the end of the sealing section on the power generating element side. This Li leakage prevention member contains a metal that alloys with metallic Li to form an alloy with a higher melting point than metallic Li.

本発明によれば、ラミネートフィルム同士の封止部の発電要素側の端部に接して所定のLi漏えい防止部材を設けたので、発電要素が所定の温度以上になって金属Liが溶融した場合でも、溶融した金属Liがラミネート外装体から漏れることを防止し得る全固体電池を提供できる。 According to the present invention, a specified Li leakage prevention member is provided in contact with the end of the sealing portion between the laminate films on the power generation element side. This makes it possible to provide an all-solid-state battery that can prevent molten metallic Li from leaking from the laminate exterior even when the power generation element reaches a specified temperature or higher and the metallic Li melts.

本発明の全固体電池の一例の封止部近傍を模式的に示す部分断面図である。FIG. 2 is a partial cross-sectional view schematically illustrating the vicinity of a sealing portion of an example of the all-solid-state battery of the present invention. 図1に示した全固体電池の変形例を模式的に示す部分断面図である。FIG. 2 is a partial cross-sectional view schematically illustrating a modified example of the all-solid-state battery illustrated in FIG. 1 . 図1に示した全固体電池の変形例を模式的に示す部分断面図である。FIG. 2 is a partial cross-sectional view schematically illustrating a modified example of the all-solid-state battery illustrated in FIG. 1 . 図1に示した全固体電池の変形例を模式的に示す部分断面図である。FIG. 2 is a partial cross-sectional view schematically illustrating a modified example of the all-solid-state battery illustrated in FIG. 1 . 図1に示した全固体電池の変形例を模式的に示す部分断面図である。FIG. 2 is a partial cross-sectional view schematically illustrating a modified example of the all-solid-state battery illustrated in FIG. 1 . 図1に示した全固体電池の変形例においてラミネートフィルム部分を切欠いた状態を模式的に示す平面図である。FIG. 2 is a plan view schematically illustrating a state in which a laminate film portion is cut away in a modified example of the all-solid-state battery illustrated in FIG. 1 . 図1に示した全固体電池の変形例を模式的に示す部分断面図である。FIG. 2 is a partial cross-sectional view schematically illustrating a modified example of the all-solid-state battery illustrated in FIG. 1 . 図1に示した全固体電池の変形例を模式的に示す部分断面図である。FIG. 2 is a partial cross-sectional view schematically illustrating a modified example of the all-solid-state battery illustrated in FIG. 1 . 図1に示した全固体電池の変形例を模式的に示す部分断面図である。FIG. 2 is a partial cross-sectional view schematically illustrating a modified example of the all-solid-state battery illustrated in FIG. 1 .

以下、本発明の全固体電池について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下で引用する図面の寸法比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。 The all-solid-state battery of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. Note that the dimensional proportions of the drawings cited below have been exaggerated for the sake of explanation and may differ from the actual proportions.

(第1実施例)
図1に示すように、本例の全固体電池1は、発電要素10と、発電要素10を収容するラミネート外装体20を備えている。この発電要素10は、金属Liを含む負極活物質層11、固体電解質層13及び正極活物質層15が積層された構造を有している。本例において、このラミネート外装体20は、いわゆるバスタブ形状のラミネートフィルム21,21を対向させて貼り合わせた構造を有している。このラミネート外装体20は、発電要素10の積層方向に直交する方向(紙面左右方向)において、発電要素10よりも外側に位置し、ラミネートフィルム21,21同士が重ねられて接着された封止部23を有している。
(First Example)
1 , the all-solid-state battery 1 of this example includes a power generating element 10 and a laminated exterior body 20 that houses the power generating element 10. The power generating element 10 has a structure in which a negative electrode active material layer 11 containing metallic Li, a solid electrolyte layer 13, and a positive electrode active material layer 15 are laminated together. In this example, the laminated exterior body 20 has a structure in which so-called bathtub-shaped laminate films 21, 21 are bonded together so as to face each other. The laminated exterior body 20 is located outside the power generating element 10 in a direction perpendicular to the lamination direction of the power generating element 10 (the left-right direction on the paper), and has a sealing portion 23 in which the laminated films 21, 21 are overlapped and bonded together.

さらに、本例の全固体電池1は、封止部23の発電要素10側の端部に接して設けられたLi漏えい防止部材30を備えている。このLi漏えい防止部材30は、金属Liと共に合金化し、金属Liよりも融点が高い合金を形成する金属を含んでいる。 Furthermore, the all-solid-state battery 1 of this example is equipped with a Li leakage prevention member 30 provided in contact with the end of the sealing portion 23 on the power generating element 10 side. This Li leakage prevention member 30 contains a metal that alloys with metallic Li to form an alloy with a higher melting point than metallic Li.

なお、図中の矢印Zは溶融金属Liの流れ方向を示している。図示しないが、本例では、発電要素の積層方向に外部から圧力がかかっている。以下の例でも同様である。また、本例では、単電池が複数積層され、負極集電体17及び正極集電体19によって電気的に並列接続された構成(図示せず)を有している。なお、単電池の数は適宜選択することができる。さらに、本例では、Li漏えい防止部材30の一部が封止部23においてラミネートフィルム21,21に挟まれている。また、ラミネートフィルム21は、内側樹脂層211、金属層213及び外側樹脂層215が積層された構造を有している。 Note that the arrow Z in the figure indicates the flow direction of the molten Li metal. Although not shown, in this example, external pressure is applied in the stacking direction of the power generating elements. This also applies to the following examples. Also, in this example, multiple unit cells are stacked and electrically connected in parallel by negative electrode current collectors 17 and positive electrode current collectors 19 (not shown). Note that the number of unit cells can be selected as appropriate. Furthermore, in this example, a portion of the Li leakage prevention member 30 is sandwiched between laminate films 21, 21 at the sealing portion 23. Also, the laminate film 21 has a structure in which an inner resin layer 211, a metal layer 213, and an outer resin layer 215 are stacked.

次に本例の利点について説明する。
本例によれば、以上に説明した封止部23の発電要素10側の端部に接して前述のLi漏えい防止部材30を設けたので、融点180℃で溶融した金属LiがLi漏えい防止部材30の金属と合金化して固化することにより、溶融金属Liがラミネート外装体20から漏れることを防止できる。さらに、本例によれば、前述の合金化により金属の体積が若干膨張してラミネートフィルム21とLi漏えい防止部材30との間の隙間が埋まって溶融金属Liの流れがせき止められることによっても、溶融金属Liがラミネート外装体20から漏れることを防止できる。さらに、本例によれば、Li漏えい防止部材30の一部がラミネートフィルムで挟まれているので、溶融金属Liがラミネート外装体20から漏れることを防止できるだけでなく、Li漏えい防止部材30をラミネート外装体20内に容易に配置できる。
Next, the advantages of this example will be described.
According to this example, the aforementioned Li leakage prevention member 30 is provided in contact with the end of the sealing portion 23 on the side of the power generating element 10, and therefore, the metallic Li melted at a melting point of 180°C is alloyed with the metal of the Li leakage prevention member 30 and solidified, thereby preventing the molten metallic Li from leaking from the laminated outer casing 20. Furthermore, according to this example, the volume of the metal expands slightly due to the alloying, filling the gap between the laminate film 21 and the Li leakage prevention member 30 and blocking the flow of the molten metallic Li, thereby also preventing the molten metallic Li from leaking from the laminated outer casing 20. Furthermore, according to this example, a portion of the Li leakage prevention member 30 is sandwiched between the laminate films, which not only prevents the molten metallic Li from leaking from the laminated outer casing 20 but also makes it easy to arrange the Li leakage prevention member 30 within the laminated outer casing 20.

(第2実施例)
図2に示すように、本例の全固体電池2は、Li漏えい防止部材30が融点が120℃以上180℃以下である絶縁性被膜31を有し、絶縁性被膜31の融点がラミネートフィルム21の内側樹脂層211の融点よりも低いこと以外は、第1実施例の全固体電池1と同じ構成を有している。
(Second Example)
As shown in FIG. 2 , the all-solid-state battery 2 of this example has the same configuration as the all-solid-state battery 1 of the first example, except that the Li leakage prevention member 30 has an insulating coating 31 with a melting point of 120° C. or higher and 180° C. or lower, and the melting point of the insulating coating 31 is lower than the melting point of the inner resin layer 211 of the laminate film 21.

次に本例の利点について説明する。
本例によれば、Li漏えい防止部材30が絶縁性被膜31で覆われているので、第1実施例の利点に加えて、全固体電池の通常100℃程度の作動温度での作動時における短絡を防止できる。さらに、本例によれば、Li漏えい防止部材30が前述の融点を有する絶縁性被膜31で覆われているので、封止部23を形成する際に、Li漏えい防止部材30を固定できる。これにより、例えば、別途接着剤を用意する必要がないので、Li漏えい防止部材30のサイズを小さくできる。
Next, the advantages of this example will be described.
According to this example, since the Li leakage prevention member 30 is covered with the insulating coating 31, in addition to the advantages of the first example, it is possible to prevent short circuits during operation at the normal operating temperature of an all-solid-state battery, which is approximately 100° C. Furthermore, according to this example, since the Li leakage prevention member 30 is covered with the insulating coating 31 having the aforementioned melting point, it is possible to fix the Li leakage prevention member 30 when forming the sealing portion 23. This eliminates the need to prepare a separate adhesive, for example, and therefore the size of the Li leakage prevention member 30 can be reduced.

(第3実施例)
図3に示すように、本例の全固体電池3は、Li漏えい防止部材30が封止部23から突出した可撓性を有する箔形状を有し、さらに、発電要素10の積層方向において、Li漏えい防止部材30の先端30Aが発電要素10において最も外側に位置する負極活物質層11よりも外側に配置されていること以外は、第1実施例の全固体電池と同じ構成を有している。
(Third Example)
As shown in FIG. 3 , the all-solid-state battery 3 of this example has the same configuration as the all-solid-state battery of the first example, except that the Li leakage prevention member 30 has a flexible foil shape protruding from the sealing portion 23, and further, a tip 30A of the Li leakage prevention member 30 is positioned outside the negative electrode active material layer 11 that is located outermost in the power-generating element 10 in the stacking direction of the power-generating element 10.

次に本例の利点について説明する。
本例によれば、Li漏えい防止部材30が前述の箔形状を有しているので、第1実施例の利点に加えて、溶融金属Liが集まりやすい部分にLi漏えい防止部材30を配置できる。その結果、溶融金属Liの流れがLi漏えい防止部材30に衝突する勢いや溶融金属Liの重さによって、ラミネートフィルム21とLi漏えい防止部材30との間の隙間を矢印Yで示すように小さくできる。そのため、Li漏えい防止部材30のサイズを小さくできると共に、溶融金属Liの流れをせき止めるまでの時間を短縮できる。さらに、本例によれば、発電要素10の積層方向において、Li漏えい防止部材30の先端30Aが発電要素10において最も外側に位置する負極活物質層11よりも外側に配置されているので、外側に位置する負極活物質層11に由来の溶融金属Liの漏えいも確実に防止できる。
Next, the advantages of this example will be described.
According to this example, since the Li leakage prevention member 30 has the foil shape described above, in addition to the advantages of the first example, the Li leakage prevention member 30 can be disposed in an area where molten metal Li is likely to collect. As a result, the force with which the flow of molten metal Li collides with the Li leakage prevention member 30 and the weight of the molten metal Li can reduce the gap between the laminate film 21 and the Li leakage prevention member 30 as shown by arrow Y. This allows the size of the Li leakage prevention member 30 to be reduced, and the time required to block the flow of molten metal Li can be shortened. Furthermore, according to this example, the tip 30A of the Li leakage prevention member 30 is disposed outside the outermost negative electrode active material layer 11 in the stacking direction of the power-generating element 10, so that leakage of molten metal Li originating from the outermost negative electrode active material layer 11 can be reliably prevented.

(第4実施例)
図4に示すように、本例の全固体電池4は、Li漏えい防止部材30が封止部23から2方向に突出して接着されたそれぞれのラミネートフィルム21,21に沿った薄板形状を有していること以外は、第1実施例の全固体電池と同じ構成を有している。
(Fourth Example)
As shown in FIG. 4 , the all-solid-state battery 4 of this example has the same configuration as the all-solid-state battery of the first example, except that the Li leakage prevention member 30 has a thin plate shape along the laminate films 21, 21 that are bonded to the sealing portion 23 and protrude in two directions from the sealing portion 23.

次に本例の利点について説明する。
本例によれば、Li漏えい防止部材30が前述の薄板形状を有しているので、第1実施例の利点に加えて、溶融金属Liの流れがLi漏えい防止部材30に衝突する勢いやLi漏えい防止部材30に集まった溶融金属Liの重さによって、封止部23の両側においてラミネートフィルム21,21とLi漏えい防止部材30の隙間を矢印Yで示すように小さくできる。そのため、Li漏えい防止部材30のサイズを小さくできると共に、溶融金属Liの流れをせき止めるまでの時間を更に短縮できる。
Next, the advantages of this example will be described.
According to this example, since Li leakage prevention member 30 has the aforementioned thin plate shape, in addition to the advantages of the first example, the force with which the flow of molten metal Li collides with Li leakage prevention member 30 and the weight of the molten metal Li collected in Li leakage prevention member 30 can reduce the gap between laminate films 21, 21 and Li leakage prevention member 30 on both sides of sealing portion 23 as shown by arrow Y. Therefore, the size of Li leakage prevention member 30 can be reduced and the time required to block the flow of molten metal Li can be further shortened.

(第5実施例)
図5に示すように、本例の全固体電池5は、発電要素10の積層方向において、Li漏えい防止部材30の先端30Aが発電要素10において最も外側に位置する負極活物質層11よりも外側に配置されていること以外は、第4実施例の全固体電池と同じ構成を有している。
(Fifth Example)
As shown in FIG. 5 , the all-solid-state battery 5 of this example has the same configuration as the all-solid-state battery of the fourth example, except that the tip 30A of the Li leakage prevention member 30 is positioned outside the negative electrode active material layer 11 that is located outermost in the power-generating element 10 in the stacking direction of the power-generating element 10.

次に本例の利点について説明する。
本例によれば、発電要素10の積層方向において、Li漏えい防止部材30の先端30Aが発電要素10において最も外側に位置する負極活物質層11よりも外側に配置されているので、第4実施例の利点に加えて、外側に位置する負極活物質層11に由来の溶融金属Liの漏えいも確実に防止できる。
Next, the advantages of this example will be described.
According to this example, in the stacking direction of the power generating element 10, the tip 30A of the Li leakage prevention member 30 is positioned outside the negative electrode active material layer 11 that is located outermost in the power generating element 10. Therefore, in addition to the advantages of the fourth example, leakage of molten metallic Li originating from the negative electrode active material layer 11 located outermost can also be reliably prevented.

(第6実施例)
図6は、本例の全固体電池6において、紙面垂直方向において上側のラミネートフィルムを切欠いた状態を模式的に示す平面図である。なお、図中において二点鎖線で封止部23を示している。図6に示すように、本例の全固体電池6は、ラミネート外装体20が平面視において矩形状を有し、Li漏えい防止部材30がラミネート外装体20から突出した集電タブ40,40が配置された辺の以外の辺に沿って設けられていること以外は、第1実施例の全固体電池と同じ構成を有している。
(Sixth Example)
6 is a plan view schematically illustrating the all-solid-state battery 6 of this example, with the upper laminate film cut away in the direction perpendicular to the paper surface. The sealing portion 23 is indicated by a two-dot chain line in the drawing. As shown in FIG. 6, the all-solid-state battery 6 of this example has the same configuration as the all-solid-state battery of the first example, except that the laminated exterior body 20 has a rectangular shape in a plan view, and the Li leakage prevention member 30 is provided along an edge of the laminated exterior body 20 other than the edge along which the current collecting tabs 40, 40 protruding from the laminated exterior body 20 are disposed.

次に本例の利点について説明する。
本例によれば、ラミネート外装体20が平面視において矩形状を有し、Li漏えい防止部材30が集電タブ40,40が配置された辺の以外の辺に沿って設けられているので、第1実施例の利点に加えて、短絡を防止できる。
Next, the advantages of this example will be described.
According to this example, the laminated outer casing 20 has a rectangular shape when viewed in a plane, and the Li leakage prevention member 30 is provided along an edge other than the edge on which the current collecting tabs 40, 40 are arranged, so that in addition to the advantages of the first example, short circuits can be prevented.

(第7実施例)
図7に示すように、本例の全固体電池7は、発電要素10の積層方向が水平方向になるように配置されており、前述の絶縁性被膜31を有するLi漏えい防止部材30が発電要素10の鉛直下方(紙面下方向)にのみ設けられていると共に、集電タブ(図示せず)と接触しない位置に設けられていること以外は、第5実施例の全固体電池と同じ構成を有している。例えば、ラミネート外装体が平面視において矩形状を有している場合、図示しないが、集電タブは鉛直下方の辺以外の辺に設けられている。
(Seventh Example)
7 , the all-solid-state battery 7 of this example is arranged so that the stacking direction of the power generating element 10 is horizontal, and the Li leakage prevention member 30 having the insulating coating 31 described above is provided only vertically below the power generating element 10 (downward in the plane of the drawing) and in a position that does not contact the current collecting tab (not shown), except that it has the same configuration as the all-solid-state battery of Example 5. For example, when the laminate exterior body has a rectangular shape in a plan view, the current collecting tab is provided on an edge other than the vertically downward edge, although this is not shown.

次に本例の利点について説明する。
本例によれば、溶融金属Liが集まりやすい発電要素10の鉛直下方にのみ前述のLi漏えい防止部材30が配置されているので、第5実施例の利点に加えて、Li漏えい防止部材30の使用量を低減できる。さらに、本例によれば、Li漏えい防止部材30が前述の絶縁性被膜31を有し、更に集電タブと接触しない位置に設けられているので、短絡を防止できる。
Next, the advantages of this example will be described.
According to this example, the Li leakage prevention member 30 is disposed only vertically below the power generating element 10 where molten metal Li is likely to collect, and therefore, in addition to the advantages of the fifth example, it is possible to reduce the amount of Li leakage prevention member 30 used. Furthermore, according to this example, the Li leakage prevention member 30 has the insulating coating 31 and is disposed at a position where it does not come into contact with the current collecting tab, thereby preventing short circuits.

(第8及び第9実施例)
図8に示すように、本例の全固体電池8は、前述の絶縁性被膜31を有するLi漏えい防止部材30がその表面に凹凸を有していること以外は、第4実施例の全固体電池と同じ構成を有している。また、図9に示すように、本例の全固体電池9は、前述の絶縁性被膜31を有するLi漏えい防止部材30が複数個の金属粒子33を含むこと以外は、第4実施例の全固体電池と同じ構成を有している。
(Eighth and Ninth Examples)
As shown in Fig. 8, the all-solid-state battery 8 of this example has the same configuration as the all-solid-state battery of Example 4, except that the Li leakage prevention member 30 having the insulating coating 31 described above has an uneven surface. Also, as shown in Fig. 9, the all-solid-state battery 9 of this example has the same configuration as the all-solid-state battery of Example 4, except that the Li leakage prevention member 30 having the insulating coating 31 described above contains a plurality of metal particles 33.

次に本例の利点について説明する。
前述の例によれば、前述の絶縁性被膜31を有するLi漏えい防止部材30が表面粗さがRa3.2~100程度の凹凸表面30Bを有するか又は複数個の金属粒子33からなる集合体を含むので、第4実施例の利点に加えて、溶融金属Liとの接触部位を増やすことができる。これにより、短絡を防止しながら、Li漏えい防止部材30のサイズを小さくできる。
Next, the advantages of this example will be described.
According to the above example, the Li leakage prevention member 30 having the insulating coating 31 has an uneven surface 30B with a surface roughness Ra of about 3.2 to 100 or includes an aggregate of a plurality of metal particles 33, so that in addition to the advantages of the fourth embodiment, the number of contact areas with the molten Li metal can be increased, thereby making it possible to reduce the size of the Li leakage prevention member 30 while preventing short circuits.

次に、前述した各実施例における構成要素の仕様、材質等について詳細に説明する。 Next, we will provide a detailed explanation of the specifications, materials, etc. of the components in each of the above-mentioned embodiments.

正極や負極に用いられる集電タブは、例えば、アルミニウムや銅、チタン、ニッケル、これらの合金、ステンレス鋼等の金属材料により構成されている。しかしながら、これらに限定されるものではなく、リチウムイオン二次電池用の集電タブとして用いられている従来公知の材料を用いることができる。 Current collecting tabs used for positive and negative electrodes are made of metal materials such as aluminum, copper, titanium, nickel, alloys of these, and stainless steel. However, they are not limited to these materials, and any conventionally known material used as current collecting tabs for lithium-ion secondary batteries can be used.

ラミネート外装体は、熱圧着層としての内側樹脂層/金属層/外部保護層としての外側樹脂層の積層構造で表すことができる(但し、熱圧着層及び外部保護層は複数層で構成されることがある。)。なお、金属層としては、耐透湿性のバリア膜として機能すれば十分であり、アルミニウム箔のみならず、ステンレス箔、ニッケル箔、メッキを施した鉄箔などを使用することができるが、薄く軽量で加工性に優れるアルミニウム箔を好適に用いることができる。 The laminate exterior can be expressed as a laminated structure of an inner resin layer as a thermocompression bonded layer, a metal layer, and an outer resin layer as an outer protective layer (however, the thermocompression bonded layer and the outer protective layer may be composed of multiple layers). The metal layer need only function as a moisture-resistant barrier film, and can be made of not only aluminum foil, but also stainless steel foil, nickel foil, plated iron foil, etc., although aluminum foil is preferred as it is thin, lightweight, and easy to process.

ラミネート外装体として、使用可能な構成を(内側樹脂層/金属層/外側樹脂層)の形式で列挙すると、無延伸ポリプロピレン/アルミニウム/ナイロン、無延伸ポリプロピレン/アルミニウム/ポリエチレンテレフタレート、無延伸ポリプロピレン/ポリエチレンテレフタレート/アルミニウム/ポリエチレンテレフタレート、無延伸ポリプロピレン/アルミニウム/ナイロン/ポリエチレンテレフタレート、無延伸ポリプロピレン/ナイロン/アルミニウム/ナイロン/ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン/ナイロン/アルミニウム/ナイロン/ポリエチレンテレフタレート、直鎖状低密度ポリエチレン/アルミニウム/ポリエチレン/ナイロン、低密度ポリエチレン/ポリエチレンテレフタレート/アルミニウム/ポリエチレン/ポリエチレンテレフタレート、無延伸ポリプロピレン/低密度ポリエチレン/アルミニウム/ナイロン/ポリエチレンテレフタレートなどがある。 Usable configurations for laminate exteriors can be listed in the format of (inner resin layer/metal layer/outer resin layer): unstretched polypropylene/aluminum/nylon, unstretched polypropylene/aluminum/polyethylene terephthalate, unstretched polypropylene/polyethylene terephthalate/aluminum/polyethylene terephthalate, unstretched polypropylene/aluminum/nylon/polyethylene terephthalate, unstretched polypropylene/nylon/aluminum/nylon/polyethylene terephthalate, polyethylene/nylon/aluminum/nylon/polyethylene terephthalate, linear low-density polyethylene/aluminum/polyethylene/nylon, low-density polyethylene/polyethylene terephthalate/aluminum/polyethylene/polyethylene terephthalate, unstretched polypropylene/low-density polyethylene/aluminum/nylon/polyethylene terephthalate, etc.

Li漏えい防止部材に含まれる金属としては、例えば、マグネシウム、アルミニウム、亜鉛、スズを挙げることができる。また、Li漏えい防止部材の絶縁性被膜を構成する材料としては、例えば、前述した内側樹脂層を構成する材料から適宜選択できる。Li漏えい防止部材の箔形状又は薄板形状の部分は発電要素の金属Liと十分に合金化できる大きさや厚さであることが好ましい。 Examples of metals contained in the Li leakage prevention member include magnesium, aluminum, zinc, and tin. The material constituting the insulating coating of the Li leakage prevention member can be appropriately selected from the materials constituting the inner resin layer described above. It is preferable that the foil-shaped or thin plate-shaped portion of the Li leakage prevention member is large enough and thick enough to be sufficiently alloyed with the metallic Li of the power generation element.

正極集電体は、電池反応(充放電反応)の進行に伴って正極から外部負荷に向かって放出され、又は電源から正極に向かって流入する電子の流路として機能する導電性の部材である。正極集電体を構成する材料に特に制限はない。正極集電体の構成材料としては、例えば、金属や、導電性を有する樹脂を採用できる。 The positive electrode current collector is a conductive member that functions as a flow path for electrons that are released from the positive electrode toward an external load as the battery reaction (charge/discharge reaction) progresses, or that flow from the power source toward the positive electrode. There are no particular restrictions on the material that makes up the positive electrode current collector. Examples of materials that can be used to make the positive electrode current collector include metals and conductive resins.

具体的には、金属としては、アルミニウム、ニッケル、鉄、ステンレス、チタン、銅などが挙げられる。これらのほか、ニッケルとアルミニウムとのクラッド材、銅とアルミニウムとのクラッド材などが用いられてもよい。また、金属表面にアルミニウムが被覆されてなる箔であってもよい。中でも、電子伝導性や電池作動電位等の観点からは、アルミニウム、ステンレス、銅、ニッケルが好ましい。
また、導電性を有する樹脂としては、非導電性高分子材料に導電性フィラーが添加された樹脂が挙げられる。
Specifically, examples of metals include aluminum, nickel, iron, stainless steel, titanium, and copper. In addition, a clad material of nickel and aluminum, a clad material of copper and aluminum, and the like may also be used. Furthermore, a foil in which a metal surface is coated with aluminum may also be used. Among these, aluminum, stainless steel, copper, and nickel are preferred from the viewpoints of electronic conductivity, battery operating potential, and the like.
Furthermore, examples of the resin having electrical conductivity include resins in which a conductive filler is added to a non-conductive polymer material.

なお、集電体は、単独の材料からなる単層構造であってもよく、これらの材料からなる層を適宜組み合わせた積層構造であってもよい。集電体の軽量化の観点からは、少なくとも導電性を有する樹脂からなる導電性樹脂層を含むことが好ましい。また、単電池層間のリチウムイオンの移動を遮断する観点からは、集電体の一部に金属層を設けてもよい。
正極集電体の厚さについて特に制限はないが、一例としては10~100μmである。
The current collector may have a single layer structure made of a single material, or a laminate structure made of an appropriate combination of layers made of these materials. From the viewpoint of reducing the weight of the current collector, it is preferable that the current collector includes at least a conductive resin layer made of a resin having electrical conductivity. Furthermore, from the viewpoint of blocking the movement of lithium ions between the cell layers, a metal layer may be provided on a part of the current collector.
There is no particular limitation on the thickness of the positive electrode current collector, but it is, for example, 10 to 100 μm.

正極活物質層は、リチウムイオンを吸蔵放出可能な正極活物質を含有する。正極活物質層は、正極集電体の表面に配置されたものである(図1等参照)。 The positive electrode active material layer contains a positive electrode active material capable of absorbing and releasing lithium ions. The positive electrode active material layer is disposed on the surface of the positive electrode current collector (see Figure 1, etc.).

正極活物質としては、二次電池の充電過程においてリチウムイオンを放出し、放電過程においてリチウムイオンを吸蔵しうる物質であれば特に制限されない。このような正極活物質の一例として、M1元素及びO元素を含有し、前記M1元素はLi、Mn、Ni、Co、Cr、Fe及びPからなる群から選択される少なくとも1種の元素を含有するものが挙げられる。このような正極活物質としては、例えば、LiCoO、LiMnO、LiNiO、Li(Ni-Mn-Co)O等の層状岩塩型活物質、LiMn、LiNi0.5Mn1.5等のスピネル型活物質、LiFePO、LiMnPO等のオリビン型活物質、LiFeSiO、LiMnSiO等のSi含有活物質等が挙げられる。また前記以外の酸化物活物質としては、例えば、LiTi12、LiVOが挙げられる。 The positive electrode active material is not particularly limited as long as it is a material that can release lithium ions during the charging process of the secondary battery and absorb lithium ions during the discharging process. An example of such a positive electrode active material includes a material containing an M1 element and an O element, where the M1 element contains at least one element selected from the group consisting of Li, Mn, Ni, Co, Cr, Fe, and P. Examples of such a positive electrode active material include layered rock salt active materials such as LiCoO 2 , LiMnO 2 , LiNiO 2 , and Li(Ni-Mn-Co)O 2 , spinel active materials such as LiMn 2 O 4 and LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4 , olivine active materials such as LiFePO 4 and LiMnPO 4 , and Si-containing active materials such as Li 2 FeSiO 4 and Li 2 MnSiO 4 . Examples of oxide active materials other than those mentioned above include Li 4 Ti 5 O 12 and LiVO 2 .

さらに、正極活物質は硫黄元素を含むものであってもよい。硫黄元素を含む正極活物質としては、特に制限されないが、硫黄単体(S)のほか、有機硫黄化合物又は無機硫黄化合物の粒子又は薄膜が挙げられ、硫黄の酸化還元反応を利用して、充電時にリチウムイオンを放出し、放電時にリチウムイオンを吸蔵することができる物質であればよい。有機硫黄化合物としては、ジスルフィド化合物、国際公開第2010/044437号パンフレットに記載の化合物に代表される硫黄変性ポリアクリロニトリル、硫黄変性ポリイソプレン、ルベアン酸(ジチオオキサミド)、ポリ硫化カーボン等が挙げられる。中でも、ジスルフィド化合物及び硫黄変性ポリアクリロニトリル、及びルベアン酸が好ましく、特に好ましくは硫黄変性ポリアクリロニトリルである。ジスルフィド化合物としては、ジチオビウレア誘導体、チオウレア基、チオイソシアネート、又はチオアミド基を有するものがより好ましい。ここで、硫黄変性ポリアクリロニトリルとは、硫黄粉末とポリアクリロニトリルとを混合し、不活性ガス下若しくは減圧下で加熱することによって得られる、硫黄原子を含む変性されたポリアクリロニトリルである。その推定構造は、例えばChem. Mater. 2011,23,5024-5028に示されているように、ポリアクリロニトリルが閉環して多環状になるとともに、Sの少なくとも一部はCと結合している構造である。この文献に記載されている化合物はラマンスペクトルにおいて、1330cm-1と1560cm-1付近に強いピークシグナルがあり、さらに、307cm-1、379cm-1、472cm-1、929cm-1付近にピークが存在する。一方、無機硫黄化合物は安定性に優れることから好ましく、具体的には、硫黄単体(S)、LiS、TiS、TiS、TiS、NiS、NiS、CuS、FeS2、MoS、MoS等が挙げられる。なかでも、S、LiS、S-カーボンコンポジット、TiS、TiS、TiS、FeS及びMoSが好ましく、硫黄単体(S)、LiS、TiS及びFeSがより好ましく、高容量であるという観点からは硫黄単体(S)又はLiSが特に好ましい。なお、硫黄単体(S)としては、S構造を有するα硫黄、β硫黄、γ硫黄が用いられうる。これらの硫黄単体(S)は、放電時においてはリチウムイオンを吸蔵してリチウムの(多)硫化物の形態で正極活物質層中に存在する。
場合によっては、2種以上の正極活物質が併用されてもよい。なお、前記以外の正極活物質が用いられてもよいことは勿論である。
Furthermore, the positive electrode active material may contain elemental sulfur. Examples of positive electrode active materials containing elemental sulfur include, but are not limited to, elemental sulfur (S), as well as particles or thin films of organic sulfur compounds or inorganic sulfur compounds. Any material may be used as long as it utilizes the oxidation-reduction reaction of sulfur to release lithium ions during charging and absorb lithium ions during discharging. Examples of organic sulfur compounds include disulfide compounds, sulfur-modified polyacrylonitriles, sulfur-modified polyisoprenes, rubeanic acid (dithiooxamide), polycarbon sulfides, and the like, as exemplified by the compounds described in International Publication No. 2010/044437. Among these, disulfide compounds, sulfur-modified polyacrylonitriles, and rubeanic acid are preferred, with sulfur-modified polyacrylonitrile being particularly preferred. As disulfide compounds, dithiobiurea derivatives, those having a thiourea group, a thioisocyanate, or a thioamide group are more preferred. Here, sulfur-modified polyacrylonitrile is a modified polyacrylonitrile containing sulfur atoms, obtained by mixing sulfur powder and polyacrylonitrile and heating the mixture under an inert gas or reduced pressure. Its estimated structure is, for example, as shown in Chem. Mater. 2011, 23, 5024-5028, in which polyacrylonitrile is ring-closed to form a polycyclic ring, and at least a portion of S is bonded to C. The compound described in this document has strong peak signals near 1330 cm -1 and 1560 cm -1 in its Raman spectrum, and further has peaks near 307 cm -1 , 379 cm -1 , 472 cm -1 , and 929 cm -1 . On the other hand, inorganic sulfur compounds are preferred because of their excellent stability, and specific examples include elemental sulfur (S), Li 2 S, TiS 2 , TiS 3 , TiS 4 , NiS, NiS 2 , CuS, FeS 2 , MoS 2 , and MoS 3. Among these, S, Li 2 S, S-carbon composite, TiS 2 , TiS 3 , TiS 4 , FeS 2 , and MoS 2 are preferred, with elemental sulfur (S), Li 2 S, TiS 2 , and FeS 2 being more preferred, and elemental sulfur (S) or Li 2 S being particularly preferred from the viewpoint of high capacity. Note that, as elemental sulfur (S), α-sulfur, β-sulfur, and γ-sulfur having an S 8 structure can be used. During discharge, these sulfur elements (S) absorb lithium ions and exist in the positive electrode active material layer in the form of lithium (poly)sulfides.
In some cases, two or more positive electrode active materials may be used in combination. Of course, positive electrode active materials other than those mentioned above may also be used.

正極活物質層は、出力特性の観点から、正極活物質としてリチウムとコバルトとを含有する層状岩塩型活物質(例えば、Li(Ni-Mn-Co)O)又は硫黄を含有する正極活物質を含むことが好ましい。 From the viewpoint of output characteristics, the positive electrode active material layer preferably contains a layered rock salt type active material containing lithium and cobalt (for example, Li(Ni—Mn—Co)O 2 ) or a positive electrode active material containing sulfur as the positive electrode active material.

正極活物質の形状は、例えば、粒子状(球状、繊維状)、薄膜状等が挙げられる。正極活物質が粒子形状である場合、その平均粒径(D50)は、例えば、1nm~100μmの範囲内であることが好ましく、より好ましくは10nm~50μmの範囲内であり、さらに好ましくは100nm~20μmの範囲内であり、特に好ましくは1~20μmの範囲内である。なお、本明細書において、正極活物質の平均粒径(D50)の値は、レーザー回折散乱法によって測定することができる。 The shape of the positive electrode active material can be, for example, particulate (spherical, fibrous), thin film, etc. When the positive electrode active material is particulate, its average particle size (D50) is preferably, for example, in the range of 1 nm to 100 μm, more preferably in the range of 10 nm to 50 μm, even more preferably in the range of 100 nm to 20 μm, and particularly preferably in the range of 1 to 20 μm. In this specification, the average particle size (D50) of the positive electrode active material can be measured by laser diffraction scattering.

正極活物質層における正極活物質の含有量は、特に限定されるものではないが、例えば、30~99質量%の範囲内であることが好ましく、40~90質量%の範囲内であることがより好ましく、45~80質量%の範囲内であることがさらに好ましい。 The content of the positive electrode active material in the positive electrode active material layer is not particularly limited, but is preferably in the range of 30 to 99% by mass, more preferably in the range of 40 to 90% by mass, and even more preferably in the range of 45 to 80% by mass.

正極活物質層は、固体電解質を更に含むことが好ましい。固体電解質としては、硫化物固体電解質及び酸化物固体電解質が挙げられる。 The positive electrode active material layer preferably further contains a solid electrolyte. Examples of solid electrolytes include sulfide solid electrolytes and oxide solid electrolytes.

固体電解質は、優れたリチウムイオン伝導性を示すとともに、充放電に伴う電極活物質の体積変化に対してより追従できるとの観点から、好ましくはS元素を含む硫化物固体電解質であり、より好ましくはLi元素、M元素及びS元素を含み、前記M元素はP、Si、Ge、Sn、Ti、Zr、Nb、Al、Sb、Br、Cl及びIからなる群から選択される少なくとも1種の元素を含有する硫化物固体電解質であり、さらに好ましくはS元素、Li元素及びP元素を含む硫化物固体電解質である。 From the viewpoint of exhibiting excellent lithium ion conductivity and being able to better adapt to volume changes in the electrode active material that occur during charging and discharging, the solid electrolyte is preferably a sulfide solid electrolyte containing the element S, more preferably a sulfide solid electrolyte containing the element Li, the element M, and the element S, where the element M contains at least one element selected from the group consisting of P, Si, Ge, Sn, Ti, Zr, Nb, Al, Sb, Br, Cl, and I, and even more preferably a sulfide solid electrolyte containing the elements S, Li, and P.

硫化物固体電解質は、LiPS骨格を有していてもよく、Li骨格を有していてもよく、Li骨格を有していてもよい。LiPS骨格を有する硫化物固体電解質としては、例えば、LiI-LiPS、LiI-LiBr-LiPS、LiPSが挙げられる。また、Li骨格を有する硫化物固体電解質としては、例えば、LPSと称されるLi-P-S系固体電解質が挙げられる。また、硫化物固体電解質として、例えば、Li(4-x)Ge(1-x)(xは、0<x<1を満たす)で表されるLGPS等を用いてもよい。より詳細には、例えば、LPS(LiS-P)、Li11、Li3.20.96S、Li3.25Ge0.250.75、Li10GeP12、又はLiPSX(ここで、XはCl、Br若しくはIである)等が挙げられる。なお、「LiS-P」の記載は、LiS及びP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。中でも、硫化物固体電解質は、高イオン電導度であり、かつ低体積弾性率であるため充放電に伴う電極活物質の体積変化により追従できるとの観点から、好ましくはLPS(LiS-P)、LiPSX(ここで、XはCl、Br若しくはIである)、Li11、Li3.20.96S及びLiPSからなる群から選択される。 The sulfide solid electrolyte may have a Li 3 PS 4 skeleton, a Li 4 P 2 S 7 skeleton, or a Li 4 P 2 S 6 skeleton. Examples of sulfide solid electrolytes having a Li 3 PS 4 skeleton include LiI-Li 3 PS 4 , LiI-LiBr-Li 3 PS 4 , and Li 3 PS 4 . Examples of sulfide solid electrolytes having a Li 4 P 2 S 7 skeleton include Li-P-S solid electrolytes known as LPS. Examples of sulfide solid electrolytes that may be used include LGPS, which is represented by Li (4-x) Ge (1-x) P x S 4 (where x satisfies 0<x<1). More specifically, examples include LPS (Li 2 S—P 2 S 5 ), Li 7 P 3 S 11 , Li 3.2 P 0.96 S, Li 3.25 Ge 0.25 P 0.75 S 4 , Li 10 GeP 2 S 12 , and Li 6 PS 5 X (wherein X is Cl, Br, or I). The term “Li 2 S—P 2 S 5 ” refers to a sulfide solid electrolyte obtained using a raw material composition containing Li 2 S and P 2 S 5 , and the same applies to other descriptions. Among these, sulfide solid electrolytes are preferably selected from the group consisting of LPS (Li 2 S—P 2 S 5 ), Li 6 PS 5 X (wherein X is Cl, Br, or I), Li 7 P 3 S 11 , Li 3.2 P 0.96 S, and Li 3 PS 4, from the viewpoint that they have high ionic conductivity and a low bulk modulus and can therefore follow the volume change of the electrode active material that accompanies charge and discharge.

正極活物質層における固体電解質の含有量は、特に限定されるものではないが、例えば、1~70質量%の範囲内であることが好ましく、10~60質量%の範囲内であることがより好ましく、20~55質量%の範囲内であることがさらに好ましい。正極活物質層は、正極活物質及び固体電解質に加えて、導電助剤及びバインダの少なくとも1つをさらに含有していてもよい。 The content of solid electrolyte in the positive electrode active material layer is not particularly limited, but is preferably in the range of 1 to 70 mass%, more preferably in the range of 10 to 60 mass%, and even more preferably in the range of 20 to 55 mass%. In addition to the positive electrode active material and solid electrolyte, the positive electrode active material layer may further contain at least one of a conductive additive and a binder.

正極活物質層の厚さは、目的とするリチウムイオン二次電池の構成によっても異なるが、例えば、0.1~1000μmの範囲内であることが好ましく、より好ましくは40~100μmである。 The thickness of the positive electrode active material layer varies depending on the configuration of the desired lithium-ion secondary battery, but is preferably within the range of 0.1 to 1000 μm, and more preferably 40 to 100 μm.

固体電解質層は、完全放電時には通常、正極活物質層と負極集電体との間に介在する層であり、固体電解質を(通常は主成分として)含有する。固体電解質層に含有される固体電解質の具体的な形態については前述したものと同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。 The solid electrolyte layer is typically a layer interposed between the positive electrode active material layer and the negative electrode current collector during full discharge, and contains a solid electrolyte (typically as the main component). The specific form of the solid electrolyte contained in the solid electrolyte layer is the same as that described above, so a detailed description will be omitted here.

固体電解質層における固体電解質の含有量は、固体電解質層の合計質量に対して、例えば、10~100質量%の範囲内であることが好ましく、50~100質量%の範囲内であることがより好ましく、90~100質量%の範囲内であることがさらに好ましい。
固体電解質層は、前述した固体電解質に加えて、バインダをさらに含有していてもよい。
The content of the solid electrolyte in the solid electrolyte layer is, for example, preferably in the range of 10 to 100 mass %, more preferably in the range of 50 to 100 mass %, and even more preferably in the range of 90 to 100 mass %, relative to the total mass of the solid electrolyte layer.
The solid electrolyte layer may further contain a binder in addition to the above-mentioned solid electrolyte.

固体電解質層の厚さは、目的とするリチウムイオン二次電池の構成によっても異なるが、例えば、0.1~1000μmの範囲内であることが好ましく、より好ましくは10~40μmである。 The thickness of the solid electrolyte layer varies depending on the configuration of the desired lithium-ion secondary battery, but is preferably within the range of 0.1 to 1000 μm, and more preferably 10 to 40 μm.

負極集電体は、電池反応(充放電反応)の進行に伴って負極から電源に向かって放出され、又は外部負荷から負極に向かって流入する電子の流路として機能する導電性の部材である。負極集電体は、銅を必須に含む。負極集電体は、銅単体のみから構成されていてもよいし、銅と他の金属との合金から構成されていてもよい。さらに、負極集電体は、非導電性高分子材料に銅を含む導電性フィラーが添加されてなる導電性を有する樹脂から構成されていてもよい。負極集電体の厚さについて特に制限はないが、一例としては10~100μmである。 The negative electrode current collector is a conductive member that functions as a flow path for electrons that are released from the negative electrode toward the power source as the battery reaction (charge/discharge reaction) progresses, or that flow from an external load toward the negative electrode. The negative electrode current collector essentially contains copper. The negative electrode current collector may be composed of copper alone, or an alloy of copper and another metal. Furthermore, the negative electrode current collector may be composed of a conductive resin made by adding a conductive filler containing copper to a non-conductive polymer material. There are no particular restrictions on the thickness of the negative electrode current collector, but an example is 10 to 100 μm.

負極活物質層は、充電過程において負極集電体上に金属Liを析出させる、いわゆるリチウム析出型のものである。したがって、充電過程の進行に伴って負極活物質層の厚さは大きくなり、放電過程の進行に伴って負極活物質層の厚さは小さくなる。完全放電時には負極活物質層は存在していなくともよいが、場合によってはある程度の金属Liからなる負極活物質層を完全放電時において配置しておいてもよい。また、完全充電時における負極活物質層(金属リチウム層)の厚さは特に制限されないが、通常は0.1~1000μmである。 The negative electrode active material layer is of the so-called lithium deposition type, in which metallic Li is deposited on the negative electrode current collector during the charging process. Therefore, the thickness of the negative electrode active material layer increases as the charging process progresses, and decreases as the discharging process progresses. The negative electrode active material layer does not need to be present during full discharge, but in some cases, a negative electrode active material layer consisting of a certain amount of metallic Li may be present during full discharge. Furthermore, the thickness of the negative electrode active material layer (metallic lithium layer) during full charge is not particularly limited, but is typically 0.1 to 1000 μm.

負極活物質層においては、金属Liの他に、黒鉛、Si合金を含んでいてもよい。 The negative electrode active material layer may contain graphite and Si alloy in addition to metallic Li.

以上、本発明を若干の実施例によって説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形が可能である。例えば、前述した構成要素は、各実施例に示した構成に限定されるものではなく、Li漏えい防止部材の仕様の細部を変更したり、各実施例の構成要素を他の実施例に適用することも可能である。また、各実施例においては、単電池が複数積層され、電気的に並列接続された通常型の発電要素を例示して説明したが、単電池が複数積層され、電気的に直列接続された双極型の発電要素にすることも可能である。また、各実施例においては、いわるゆ積層型の発電要素を例示したが、本発明の全固体電池は、積層構造を含むいわゆる捲回型の発電要素に適用することも可能である。 While the present invention has been described above using a few examples, it is not limited to these and various modifications are possible within the scope of the present invention. For example, the components described above are not limited to the configurations shown in each example, and it is possible to change the details of the specifications of the Li leakage prevention member, or to apply the components of each example to other examples. Furthermore, each example has been described using a conventional power generating element in which multiple unit cells are stacked and electrically connected in parallel, but it is also possible to create a bipolar power generating element in which multiple unit cells are stacked and electrically connected in series. Furthermore, while each example has been described using a so-called stacked power generating element, the all-solid-state battery of the present invention can also be applied to a so-called wound-type power generating element that includes a stacked structure.

1,2,3,4,5,6,7,8,9 全固体電池
10 発電要素
11 負極活物質層
13 固体電解質層
15 正極活物質層
17 負極集電体
19 正極集電体
20 ラミネート外装体
21 ラミネートフィルム
211 内側樹脂層
213 金属層
215 外側樹脂層
23 封止部
30 Li漏えい防止部材
30A 先端
30B 凹凸表面
31 絶縁性被膜
33 金属粒子
40 集電タブ
1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 All-solid-state battery 10 Power generating element 11 Negative electrode active material layer 13 Solid electrolyte layer 15 Positive electrode active material layer 17 Negative electrode current collector 19 Positive electrode current collector 20 Laminated outer casing 21 Laminated film 211 Inner resin layer 213 Metal layer 215 Outer resin layer 23 Sealing portion 30 Li leakage prevention member 30A Tip 30B Uneven surface 31 Insulating coating 33 Metal particles 40 Current collecting tab

Claims (10)

金属リチウム(Li)を含む負極活物質層、固体電解質層及び正極活物質層が積層された構造を有する発電要素と、前記発電要素を収容すると共にラミネートフィルムからなるラミネート外装体を備え、
前記ラミネート外装体が、前記発電要素の積層方向に直交する方向における前記発電要素よりも外側に位置し、前記ラミネートフィルム同士が重ねられて接着された封止部を有する全固体電池であって、
前記封止部の前記発電要素側の端部に接して設けられたLi漏えい防止部材を備え、
前記Li漏えい防止部材が、前記金属Liと共に合金化し、前記金属Liよりも融点が高い合金を形成する金属を含む
ことを特徴とする全固体電池。
The battery includes a power generating element having a structure in which a negative electrode active material layer containing metallic lithium (Li), a solid electrolyte layer, and a positive electrode active material layer are laminated, and a laminate exterior body that houses the power generating element and is made of a laminate film,
an all-solid-state battery, wherein the laminate exterior body is located outside the power-generating element in a direction perpendicular to the stacking direction of the power-generating element, and the laminate films have a sealing portion that is overlapped and bonded to each other,
a Li leakage prevention member provided in contact with an end of the sealing portion on the power generating element side;
10. An all-solid-state battery, wherein the Li leakage prevention member contains a metal that alloys with the metallic Li to form an alloy having a melting point higher than that of the metallic Li.
前記Li漏えい防止部材が、融点が120℃以上180℃以下である絶縁性被膜を有していること特徴とする請求項1に記載の全固体電池。 The all-solid-state battery described in claim 1, characterized in that the Li leakage prevention member has an insulating coating having a melting point of 120°C or higher and 180°C or lower. 前記絶縁性被膜の融点が、前記ラミネートフィルムの内側樹脂層の融点よりも低いことを特徴とする請求項2に記載の全固体電池。 The all-solid-state battery described in claim 2, characterized in that the melting point of the insulating coating is lower than the melting point of the inner resin layer of the laminate film. 前記Li漏えい防止部材が、前記封止部から突出した可撓性を有する箔形状を有していることを特徴とする請求項1に記載の全固体電池。 The all-solid-state battery described in claim 1, characterized in that the Li leakage prevention member has a flexible foil shape protruding from the sealing portion. 前記Li漏えい防止部材が、前記封止部から2方向に突出して前記接着されたそれぞれのラミネートフィルムに沿った薄板形状を有していることを特徴とする請求項1に記載の全固体電池。 The all-solid-state battery described in claim 1, characterized in that the Li leakage prevention member has a thin plate shape that protrudes in two directions from the sealing portion and follows the shape of each of the bonded laminate films. 前記発電要素の積層方向において、前記Li漏えい防止部材の先端が、前記発電要素において最も外側に位置する負極活物質層よりも外側に配置されている
ことを特徴とする請求項4又は5に記載の全固体電池。
6. The all-solid-state battery according to claim 4, wherein a tip of the Li leakage prevention member is disposed outside a negative electrode active material layer that is positioned outermost in the power-generating element in a stacking direction of the power-generating element.
前記ラミネート外装体が、平面視において矩形状を有し、
前記Li漏えい防止部材が、前記ラミネート外装体から突出した集電タブが配置された辺の以外の辺に設けられている
ことを特徴とする請求項1に記載の全固体電池。
The laminate exterior body has a rectangular shape in a plan view,
2. The all-solid-state battery according to claim 1, wherein the Li leakage prevention member is provided on a side other than a side on which a current collecting tab protruding from the laminate exterior body is disposed.
前記発電要素の積層方向が、水平方向になるように配置されており、
前記Li漏えい防止部材が、前記発電要素の鉛直下方にのみ設けられている
ことを特徴とする請求項1に記載の全固体電池。
The power generating elements are arranged so that the stacking direction is horizontal,
2. The all-solid-state battery according to claim 1, wherein the Li leakage prevention member is provided only vertically below the power generating element.
前記Li漏えい防止部材が、前記ラミネート外装体から突出した集電タブと接触しない位置に設けられていることを特徴とする請求項8に記載の全固体電池。 The all-solid-state battery described in claim 8, characterized in that the Li leakage prevention member is located in a position that does not contact the current collecting tab protruding from the laminate outer casing. 前記Li漏えい防止部材が、その表面に凹凸を有するか又は複数個の金属粒子を含むことを特徴とする請求項1に記載の全固体電池。 The all-solid-state battery described in claim 1, characterized in that the Li leakage prevention member has an uneven surface or contains a plurality of metal particles.
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