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公開番号2025119932
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-15
出願番号2024015068
出願日2024-02-02
発明の名称固体電池及びその製造方法、並びに電池モジュール
出願人トヨタ自動車株式会社
代理人個人,個人,個人,個人,個人,個人,個人
主分類H01M 50/586 20210101AFI20250807BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】本開示は、電極積層体の積層方向における体積効率、及び絶縁部材による絶縁の信頼性が高い固体電池及びその製造方法、並びにそのような固体電池を有する電池モジュールを提供する。
【解決手段】本開示の固体電池10は、電極積層体110を有する。電極積層体110は、第1の集電体層111、第1の電極活物質層112、固体電解質層113、第2の電極活物質層114、及び第2の集電体層115をこの順で有する。電極積層体は、本体領域110a、及び端部に形成されたテーパー形状領域110bを有している。テーパー形状領域のうちの一方の斜面の少なくとも一部から、電極積層体の端面を経由して、他方の斜面の少なくとも一部にわたって、絶縁部材120が配置されている。絶縁部材の電極積層体の積層方向の長さLは、本体領域の厚みTよりも小さい。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
電極積層体を有する固体電池であって、
前記電極積層体は、第１の集電体層、第１の電極活物質層、固体電解質層、第２の電極活物質層、及び第２の集電体層をこの順で有し、
前記電極積層体は、本体領域、及び端部に形成されたテーパー形状領域を有しており、
前記テーパー形状領域のうちの一方の斜面の少なくとも一部から、前記電極積層体の端面を経由して、他方の斜面の少なくとも一部にわたって、絶縁部材が配置されており、かつ
前記絶縁部材の前記電極積層体の積層方向の長さが、前記本体領域の厚みよりも小さい、
固体電池。
続きを表示（約 650 文字）【請求項２】
前記電極積層体のテーパー形状領域は、前記第２の電極活物質層が前記第１の電極活物質層よりも面方向について小さいことに起因して形成された領域のうちの少なくとも一部が、前記電極積層体の積層方向に切断されることによって形成された領域である、請求項１に記載の固体電池。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の固体電池を有する、電池モジュール。
【請求項４】
下記の工程を含む、請求項１に記載の固体電池の製造方法：
（ａ）前記第１の集電体層、前記第１の電極活物質層、前記固体電解質層、及び前記第２の電極活物質層をこの順で積層して、端部に前記テーパー形状領域を有する予備積層体を形成すること、
（ｂ）前記テーパー形状領域のうちの一方の斜面の少なくとも一部から、前記予備積層体の端面を経由して、他方の斜面の少なくとも一部にわたって、前記絶縁部材の前記電極積層体の積層方向の長さが、前記本体領域の厚みよりも小さくなるように、前記絶縁部材を適用すること、
（ｃ）前記絶縁部材の適用後に、前記予備積層体に前記第２の集電体層を積層して、前記電極積層体を形成すること。
【請求項５】
前記工程（ａ）において、前記第２の電極活物質層が前記第１の電極活物質層よりも面方向について小さいことに起因して形成された領域のうちの少なくとも一部を、前記電極積層体の積層方向に切断して、前記テーパー形状領域を形成することを更に含む、請求項４に記載の方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、固体電池及びその製造方法、並びに電池モジュールに関する。
続きを表示（約 2,500 文字）【背景技術】
【０００２】
自動車業界において、環境に対する問題意識の高まりから、電気自動車、ハイブリッド自動車等の開発が行われており、高電圧の二次電池に対する要求が強くなってきている。一方、携帯用電子機器の分野では、その普及・発展に伴って、小型、軽量であって、かつ長時間の連続稼働が可能な高容量の二次電池が求められている。
【０００３】
高電圧・高容量の電池として、例えば、負極集電体層、負極活物質層、固体電解質層、正極活物質層、及び正極集電体層をこの順で有する電極積層体を備える電池が知られている。
【０００４】
このような電池において、例えば、一方の電極の集電体層が電極積層体から延出している場合、他方の電極の集電体層及び／又は活物質層と接触して短絡を生じることがある。なお、集電体層のうちの電極積層体から延出している部分は、集電タブとも呼ばれる。この短絡は、一方の電極の集電体層の面積が、他方の電極の集電体層の面積よりも大きく形成されているときに、特に生じやすい。そのため、このような短絡を防止する技術が開発されている。
【０００５】
例えば、特許文献１は、積層型全固体電池の製造方法であって、固体電解質層、第１の活物質層（電極活物質層）、前記積層型全固体電池の側方に伸びる第１の第１の集電タブを有する第１の集電体層、第１の活物質層、及び固体電解質層がこの順で積層された第１の積層体を準備すること、前記第１の積層体の端部に絶縁体塗工液を塗布して絶縁部（絶縁部材）を形成すること、前記絶縁部を形成した第１の積層体と、第２の活物質層と、前記積層型全固体電池の側方に延出する第２の集電タブを有する第２の集電体層と、を積層して、第２の集電タブを有する第２の集電体層、第２の活物質層、固体電解質層、第１の活物質層、第１の集電タブを有する第１の集電体層、第１の活物質層、固体電解質層、及び第２の活物質層がこの順で積層された第２の積層体を複数有する電池構造体（電極積層体）を準備すること、及び前記電池構造体における複数の第２の集電体からそれぞれ延出する複数の第２の集電タブを接合することを含む、前記積層型全固体電池の製造方法を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開２０１８－０４９６９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
例えば、電極積層体のうちの第２の集電体層以外の層から構成される予備積層体の端面に絶縁部材を適用し、そして予備積層体に第２の集電体層を積層して電極積層体を製造する場合において、予備積層体の端面に絶縁部材を適用しようとすると、予備積層体の端面に隣接している主面の一部にまで絶縁部材が適用されることがある。本件開示者等は、このような場合において、電池のうちの、予備積層体の主面に絶縁部材が形成された部分の厚さが、その他の部分の厚さよりも厚くなることがあり、その結果、電極積層体の積層方向における電池の体積効率が低下することがあることを見出した。
【０００８】
また、本件開示者等は、このような場合において、第２の集電体層と絶縁部材とが干渉することがあり、その結果、絶縁部材が電極積層体から剥がれるなど、絶縁部材による絶縁の信頼性が低くなることがあることを見出した。
【０００９】
本開示は、電極積層体の積層方向における体積効率、及び絶縁部材による絶縁の信頼性が高い固体電池及びその製造方法、並びにそのような固体電池を有する電池モジュールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本件開示者等は、以下の手段により上記課題を解決することができることを見出した。
〈態様１〉
電極積層体を有する固体電池であって、
前記電極積層体は、第１の集電体層、第１の電極活物質層、固体電解質層、第２の電極活物質層、及び第２の集電体層をこの順で有し、
前記電極積層体は、本体領域、及び端部に形成されたテーパー形状領域を有しており、
前記テーパー形状領域のうちの一方の斜面の少なくとも一部から、前記電極積層体の端面を経由して、他方の斜面の少なくとも一部にわたって、絶縁部材が配置されており、かつ
前記絶縁部材の前記電極積層体の積層方向の長さが、前記本体領域の厚みよりも小さい、
固体電池。
〈態様２〉
前記電極積層体のテーパー形状領域は、前記第２の電極活物質層が前記第１の電極活物質層よりも面方向について小さいことに起因して形成された領域のうちの少なくとも一部が、前記電極積層体の積層方向に切断されることによって形成された領域である、態様１に記載の固体電池。
〈態様３〉
態様１又は２に記載の固体電池を有する、電池モジュール。
〈態様４〉
下記の工程を含む、態様１に記載の固体電池の製造方法：
（ａ）前記第１の集電体層、前記第１の電極活物質層、前記固体電解質層、及び前記第２の電極活物質層をこの順で積層して、端部に前記テーパー形状領域を有する予備積層体を形成すること、
（ｂ）前記テーパー形状領域のうちの一方の斜面の少なくとも一部から、前記予備積層体の端面を経由して、他方の斜面の少なくとも一部にわたって、前記絶縁部材の前記電極積層体の積層方向の長さが、前記本体領域の厚みよりも小さくなるように、前記絶縁部材を適用すること、
（ｃ）前記絶縁部材の適用後に、前記予備積層体に前記第２の集電体層を積層して、前記電極積層体を形成すること。
〈態様５〉
前記工程（ａ）において、前記第２の電極活物質層が前記第１の電極活物質層よりも面方向について小さいことに起因して形成された領域のうちの少なくとも一部を、前記電極積層体の積層方向に切断して、前記テーパー形状領域を形成することを更に含む、態様４に記載の方法。
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

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