[发明专利]双极型全固体钠离子二次电池

说明书

本发明提供一种能够无损于安全性地提高电压的双极型全固体钠离子二次电池。特征在于，包括：依次层叠有能够吸留/释放钠的正极层(3)、包含钠离子传导性氧化物的固体电解质层(4)、能够吸留/释放钠的负极层(5)的多个全固体钠离子二次电池(1)；和集电体层(2)，其设置在全固体钠离子二次电池(1)的正极层(3)与其它全固体钠离子二次电池(1)的负极层(5)之间，由正极层(3)和负极层(5)共用。

技术领域

本发明涉及一种双极型全固体钠离子二次电池。

背景技术

锂离子二次电池已经确立了在移动设备和电动汽车等中不可或缺的、作为高容量而轻量的电源的地位。但是，现有的锂离子二次电池中，作为电解质主要使用有机系电解液，因而在单电池中得到的电压是较低的3.7V左右。因此，为了得到高的电压，需要将多个单电池串联连接。但是，在通过连接部连接多个单电池时，由于连接部的电阻，存在电压大幅下降的问题。此外，具有连接部的电池包含大量对提高电压无效的部分，因而存在体积能量密度和重量能量密度(以下，将两者统称为“能量密度”)下降的问题。

作为解决该问题的方法，提出了双极电池。在下述专利文献1中，作为双极电池的一例，公开了具有含电解液的聚合物电解质层的锂二次电池。该双极电池具有依次层叠有正极合材层、聚合物电解质层和负极合材层的发电元件。多个发电元件通过集电体层串联连接。

另一方面，在下述专利文献2中，公开了使用硫化物系的固体电解质的二次电池。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2002-075544号公报

专利文献2：日本特开2017-147173号公报

发明内容

发明要解决的技术问题

在双极电池中，在单电池中重复层叠正极和负极。因此，在专利文献1中记载的双极电池中，存在由于电解液从聚合物电解质层泄露而引起正极与负极的短路的风险。进而，作为其结果，存在电解液暴露于分解电位4.5V以上的高电压下的风险。因此，还存在由于电解液分解而在电池内产生气体，从而电池有可能破裂、着火这样的安全性的问题。这样，在二次电池中，存在伴随着电压的提高而损失安全性的问题。

另一方面，如专利文献2中记载的二次电池那样使用固体电解质时，不会因电解液的分解而发生着火。但是，硫化物系的固体电解质存在与大气气氛接触时产生硫化氢等的安全性的问题。另外，硫化物系的固体电解质与大气气氛的反应性高，在二次电池中难以将大气气氛阻隔至不产生硫化氢等的程度。

本发明的目的在于，提供一种能够无损于安全性地提高电压的双极型全固体钠离子二次电池。

用于解决技术问题的技术方案

本发明的双极型全固体钠离子二次电池的特征在于，包括：依次层叠有能够吸留/释放钠的正极层、包含钠离子传导性氧化物的固体电解质层和能够吸留/释放钠的负极层的多个全固体钠离子二次电池；和集电体层，其设置在全固体钠离子二次电池的正极层与其它全固体钠离子二次电池的负极层之间，由正极层和负极层共用。

优选设置有突出部，其在俯视时与集电体层的外周边缘相连，并且相比正极层和/或负极层的外周边缘向外侧突出。在这种情况下，突出部可以由与集电体层相同的材料形成。或者，突出部也可以由与集电体层不同的材料形成。更优选在俯视时突出部的面积为突出部和集电体层的合计面积的1％以上、50％以下。

优选固体电解质层具有在俯视时相比正极层和/或负极层的外周边缘向外侧突出的部分。在这种情况下，更优选在俯视时，固体电解质层的相比正极层和/或负极层的外周边缘向外侧突出的部分的面积为固体电解质层的面积的1％以上、50％以下。

集电体层可以由选自铝、钛、银、铜、不锈钢和含有这些金属的合金以及石墨中的至少1种构成。