[发明专利]固态电池及其制造方法

说明书

本发明涉及固态电池及其制造方法。固态电池包括通过串联或并联方法层叠的两个或更多个单元电池。确切地说，两个或更多个单元电池被层叠为使得一个单元电池的集电器接触下一单元电池的电极层。因此，无需以高压进行加压，这样不会引起单元电池之间的任何短路，且固态电池可以稳定地工作。

技术领域

本发明涉及两个或更多个单元电池(unit cell)通过串联或并联方法层叠而成的固态电池及其制造方法。

背景技术

二次电池已经广泛地用于例如车辆、能量储存系统等大尺寸设备到例如手机、摄录像机、膝上型计算机等小尺寸设备。

在各种二次电池当中，与镍锰电池和镍镉电池相比，锂二次电池有利地具有较高能量密度和大的每单位面积容量。

然而，上述锂二次电池可能并不适于车辆的下一代电池，因为锂二次电池可能容易过热，且其能量密度为约360Wh/kg，因此其输出较差。

出于该原因，对具有高输出和高能量密度的固态电池的关注度已经增加。固态电池理论上具有约2600Wh/kg的能量密度，这是常规的锂二次电池的约7倍，因此固态电池可以被用作电动车的电源。

此外，当以将单元电池层叠成预定结构的方式制成固态电池时，可以获得较高工作电压或容量。

通过层叠单元电池来制造固态电池的方法可以被分类为并联方法和串联方法。并联方法是以下方法：通过将具有相同极性的电极层定位在集电器(current collector)的两个表面上来层叠单元电池；而串联方法是以下方法：具有不同极性的电极层定位在集电器的两个表面上。

第10-2014-0009497号韩国专利早期公开已经揭示一种固态电池，其中通过使用双极电极的串联方法来层叠单元电池。根据上述韩国专利公开，因为单元电池以双极电极结构配置，所以在将单元电池层叠时，固态电解质层和电极层(阳极层或阴极层)被布置成彼此接触。因为锂离子应当在固态电解质层和电极层之间传导，所以这两层应被牢固地接合。为此目的，应该实施以下过程：将两个或更多个单元电池层叠并以高压对单元电池加压。

然而，在上述情况中，由于施加到每一单元电池的压力是不均匀的，因此在单元电池之间可能发生短路。当减少压力以试图防止此短路时，固态电解质层和电极层之间的接合力可能发生退化，这可能引起容量减少。

发明内容

在优选方面中，本发明提供一种固态电池及其制造方法，所述方法可以包括将两个或更多个单元电池层叠，使得电池可以稳定地工作而不会造成单元电池之间的任何短路。

在一个方面中，所提供的是可以包括两个或更多个单元电池的固态电池，且每一单元电池可以包括：集电器、固态电解质层和由阳极层和阴极层形成的电极层。在一个优选方面中，两个或更多个单元电池可以被层叠，例如，相邻单元电池可以被层叠为使得一个单元电池(例如，第一单元电池)的集电器可以接触下一单元电池(例如，第二单元电池)的电极层。

在根据本发明的固态电池中，单元电池可以具有包括集电器、阳极层、固态电解质层和阴极层的结构，这些层可以按此顺序依次层叠，且相邻单元电池可以以如下方式层叠，使得一个单元电池(例如，第一单元电池)的集电器可以接触下一单元电池(例如，第二单元电池)的阴极层，由此制造串联电池结构的固态电池。

在根据本发明的固态电池中，单元电池可以包括：第一单元电池，包括可以按顺序依次层叠的第一集电器、第一阳极层、第一固态电解质层和第一阴极层；和第二单元电池，包括可以按顺序依次层叠的第二集电器、第二阴极层、第二固态电解质层和第二阳极层。特别地，第一单元电池和第二单元电池可以被层叠为使得第一单元电池和第二单元电池可以交替层叠，且具有相同极性的电极层(例如，第一和第二阴极层，或第一和第二阳极层)可以被设置在第一集电器或第二集电器的两个表面上，由此以并联结构制造固态电池。

在根据本发明的固态电池中，固态电池可以进一步包括插入在相邻单元电池之间的电导率增强层。