[发明专利]双极层叠型全固态锂二次电池及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子二次电池，特别是涉及使用固态电解质作为传输锂离子的电解质的双极层叠型全固态锂二次电池及其制造方法。

背景技术

锂离子二次电池相比于其他二次电池，具有更高的能量密度，所以有利于二次电池的小型轻量化、大容量化、和/或高输出化。因此，关于锂离子二次电池的用途，除了小型电子设备(例如，便携个人电脑、便携电话机)以外，还扩大到大型电气设备(例如，HEV(混合动力汽车)、EV(电动汽车)等汽车用动力电源、电力储藏用电源)。

近年来，从锂离子二次电池针对大型电气设备的利用性扩大的观点，研究高温环境(例如引擎室内、室外)下的设置，要求耐受该高温环境的锂离子二次电池。然而，关于使用非水电解液的以往的锂离子二次电池，一般来讲不但非水电解液的耐热温度是60℃左右，而且构成非水电解液的溶媒具有可燃性，所以在耐热性、耐火性的观点上有弱点。

为了克服这个弱点，当前大力地研究代替非水电解液而使用固态电解质的全固态锂二次电池。关于全固态锂二次电池，由于所使用的固态电解质(例如固态高分子电解质、无机电解质)具有超过100℃的耐热温度且还不具有可燃性，所以相比于使用非水电解液的以往的锂离子二次电池，能够在更高温的环境下利用。

在锂离子二次电池中，作为提高体积能量密度的电池构造，经常采用使用了双极电极的双极层叠构造。在非水电解液锂二次电池的双极层叠型中，通过在双极电极之间配置隔板，防止邻接的双极电极之间的短路。

相对于此，在全固态锂二次电池中，由于固态电解质层不具有流动性，所以固态电解质层自身能够兼具隔板的功能(换言之无需另行配置隔板)，所以有能够相比于非水电解液锂二次电池进一步提高体积能量密度的可能性。但是，由于未另行配置隔板，所以需要研究用于防止电池的内部短路的层叠构造、制造方法。

例如，在专利文献1(日本特开2004-158222)中公开了一种多层层叠电池，构成为将由正、负活性物质层、处于之间的固态电解质层、处于活性物质层的正上、正下的集电体层这5层构成的薄膜固态锂离子电池作为一个电池单元，并将该电池单元重叠多个段而依次层叠到一张基板上，其中，所述多层层叠电池具有如下构造：在层叠所述电池单元的各层、进而将这些层层叠多个段时，使各层的层叠膜的周缘部的宽度按照活性物质层、集电体层、固态电解质层的顺序变宽，对于活性物质层，用集电体层以及固态电解质层来层叠周缘，进而对于集电体层，用固态电解质层来层叠周缘，使电池单元之间绝缘。

在专利文献2(WO 2012/020700)中公开了一种层叠型固态电池，具备：至少第1和第2单电池，分别由依次堆积的正极层、固态电解质层及负极层构成；以及内部集电层，具有与所述第1单电池的正极层接触的一个侧面以及与所述第2单电池的负极层接触的另一个侧面，该内部集电层被配置为介于所述第1与第2单电池之间，其中，所述内部集电层包含电子传导材料，而且在离子传导性方面包含绝缘性的特定传导材料。

另外，在专利文献3(WO 2012/164642)中公开了一种双极全固态电池，具有：双极电极，该双极电极具有由集电体、形成于上述集电体的一个表面且含有正极活性物质的正极活性物质层、及形成于上述集电体的另一个表面且含有负极活性物质的负极活性物质层构成的电极活性物质层；以及固态电解质层，含有固态电解质，隔着上述固态电解质层而层叠有多个上述双极电极，所述双极全固态电池的特征在于，上述电极活性物质层形成于上述集电体的端部的内侧，在上述电极活性物质层的端部与上述集电体表面之间，配置有在上述集电体表面上形成的强化层。

专利文献1：日本特开2004-158222号公报

专利文献2：国际公开第2012/020700号

专利文献3：国际公开第2012/164642号

发明内容

全固态锂二次电池可大致分为薄膜型和堆积型，但从电池容量的观点出发，能够使电极活性物质的绝对量变多的堆积型有利。即，在设想大型电气设备用的大容量二次电池的情况下，堆积型的全固态锂二次电池成为对象。换言之，如果是堆积型的结构则在电池容量上有富余，所以由电气设备的大小(功耗量的大小)引起的制约变少，能够广泛地应用。

根据专利文献1，能够提供无需光致抗蚀工序而使制造工艺大幅简化(即降低制造成本)的多层层叠电池。然而，专利文献1的多层层叠电池是与薄膜型的全固态锂二次电池有关的技术，所以难以将该技术简单地应用到大型电气设备用的大容量二次电池。