本发明涉及全固体二次电池。本申请基于2022年6月30日在日本提出的特愿2022-105471号主张优先权,并在此引用其内容。
背景技术:
1、近年来,电子技术发展迅猛,实现了便携式电子设备的小型轻量化、薄型化、多功能化。与此同时,对于成为电子设备的电源的电池,强烈希望小型轻量化、薄型化、可靠性的提高。当前,在通常使用的锂离子二次电池中,历来使用有机溶剂等电解质(电解液)作为使离子移动的介质。但是,使用电解液的锂离子二次电池存在电解液泄漏的危险性。此外,由于电解液中使用的有机溶剂等为可燃性物质,所以要求开发出安全性更高的电池。
2、因此,作为用于提高电池的安全性的一个措施,提出了使用固体电解质来取代电解液的所谓的全固体二次电池(例如,专利文献1、2)。
3、专利文献1、2中的全固体二次电池具备:由设有正极活性物质层的正极层及设有负极活性物质层的负极层隔着固体电解质层相互交错地重叠而成的叠层体;以及,与叠层体的侧面相接、并且以相对的方式配置的一对外部电极。
4、在全固体二次电池中,存在当正极层和负极层这样的电极层发生剥离时,循环特性可能会下降的问题。具体而言,全固体二次电池中,正极集电体和负极集电体分别与正极外部端子和负极外部端子连接,当由于充放电时的膨胀收缩而正极集电体从正极外部端子剥离、或者负极集电体从负极外部端子剥离时,循环特性可能会下降。
5、专利文献2的全固体二次电池提出了如下技术:为了抑制正极集电体和负极集电体从外部端子剥离,加大正极集电体和负极集电体中的与外部端子接合的部分的厚度,并且加大正极集电体和负极集电体与外部端子接合的区域的面积。
6、现有技术文献
7、专利文献
8、专利文献1:日本特开2021-108258号公报
9、专利文献2:国际公开第2020/105662号
技术实现思路
1、发明所要解决的问题
2、但是,专利文献1、2中公开的全固体二次电池不能充分抑制由于充放电时的电极层膨胀收缩而发生的短路。
3、具体而言,专利文献1的全固体二次电池的目的在于,提高同种类的材料彼此的紧贴性并且实现高能量密度化,其中,没有采取任何用以缓冲由电极层的膨胀收缩带来的应力的技术手段,从而存在:伴随着电极层的膨胀收缩,集电体从外部电极端子剥离的情况;在固体电解质层产生裂缝而发生短路的情况。
4、专利文献2的全固体二次电池存在如下问题:由于充放电时的电极活性物质的膨胀收缩,从电极层中的不与电极外部端子接合的一侧的端部对固体电解质层产生应力,从上述端部经由固体电解质层向极性与上述电极层不同的电极层产生裂缝,随之发生短路。
5、本发明是鉴于上述情况而完成的发明,其目的在于,抑制由于充放电时的电极活性物质的膨胀收缩的影响而从上述端部向极性与上述电极层不同的电极层的裂缝的产生。
6、用于解决问题的技术方案
7、(1)本发明的第一方式的全固体二次电池的特征在于,具备:由含正极活性物质的正极层与含负极活性物质的负极层隔着固体电解质层叠层而形成的叠层体;和,在上述叠层体的侧面中的第一面与上述正极层接合的正极外部端子;以及,在上述叠层体的侧面中的不同于上述第一面的第二面与上述负极层接合的负极外部端子,其中,上述正极层在从上述第一面朝向上述第二面的方向上扩展,上述负极层在从上述第二面朝向上述第一面的方向上扩展,上述叠层体在下述区域中的至少一个区域形成有空隙,这些区域为:由上述正极层和上述第一面围成的区域;由上述正极层、上述固体电解质层和上述第一面围成的区域;由上述负极层和上述第二面围成的区域;以及,由上述负极层、上述固体电解质层和上述第二面围成的区域。
8、(2)上述(1)的全固体二次电池也可以为如下结构:在上述负极层的面内方向上,上述空隙的长度相对于上述负极层与上述第一面的距离之比为20%~100%;在上述正极层的面内方向上,上述空隙的长度相对于上述正极层与上述第二面的距离之比为20%~100%。
9、(3)在上述(1)或(2)的全固体二次电池中,也可以是,界定上述空隙的二个层的隔着上述空隙形成的角度为30°以下。
10、(4)在上述(1)~(3)的全固体二次电池中,也可以是,上述叠层体具备:含位于叠层方向上的端部的最外正极层在内的多个正极层、含位于叠层方向上的端部的最外负极层在内的多个负极层、和多个固体电解质层,并且,上述叠层体在下述区域中的至少一个区域形成有空隙,这些区域为:由上述最外正极层和上述第一面围成的区域;由上述最外正极层、上述固体电解质层和上述第一面围成的区域;由上述最外负极层和上述第二面围成的区域;以及,由上述最外负极层、上述固体电解质层和上述第二面围成的区域。
11、(5)在上述(1)~(4)的全固体二次电池中,也可以是:,上述叠层体具备多个正极层和多个负极层;相对于上述多个正极层和上述多个负极层的总数,与上述空隙相接的正极层的层数跟与上述空隙相接的负极层的层数之和的比例为10%以上。
12、(6)在上述(1)~(5)的全固体二次电池中,也可以是,上述正极层具备正极集电体和正极活性物质层,上述负极层具备负极集电体和负极活性物质层,上述空隙与上述正极活性物质层或上述负极活性物质层相接。
13、(7)在上述(1)~(6)的全固体二次电池中,也可以是,上述正极活性物质和上述负极活性物质的至少一方为agpd。
14、发明效果
15、根据本发明能够抑制由于充放电时的电极活性物质的膨胀收缩的影响而从上述端部经由固体电解质层向极性与上述电极层不同的电极层或极性不同的外部端子去的裂缝的产生。
1.一种全固体二次电池,其特征在于,
2.如权利要求1所述的全固体二次电池,其特征在于,
3.如权利要求1或2所述的全固体二次电池,其特征在于,
4.如权利要求1~3中的任一项所述的全固体二次电池,其特征在于,
5.如权利要求1~4中的任一项所述的全固体二次电池,其特征在于,
6.如权利要求1~5中的任一项所述的全固体二次电池,其特征在于,
7.如权利要求1~6中的任一项所述的全固体二次电池,其特征在于,
