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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024145930
(43)【公開日】2024-10-15
(54)【発明の名称】全固体電池、全固体電池の製造方法
(51)【国際特許分類】
H01M 10/0585 20100101AFI20241004BHJP
H01M 10/0562 20100101ALI20241004BHJP
H01M 4/13 20100101ALI20241004BHJP
【ＦＩ】
H01M10/0585
H01M10/0562
H01M4/13
【審査請求】未請求
【請求項の数】5
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023058542
(22)【出願日】2023-03-31
(71)【出願人】
【識別番号】000005326
【氏名又は名称】本田技研工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100165179
【弁理士】
【氏名又は名称】田▲崎▼ 聡
(74)【代理人】
【識別番号】100126664
【弁理士】
【氏名又は名称】鈴木 慎吾
(74)【代理人】
【識別番号】100154852
【弁理士】
【氏名又は名称】酒井 太一
(74)【代理人】
【識別番号】100194087
【弁理士】
【氏名又は名称】渡辺 伸一
(72)【発明者】
【氏名】古田 照実
(72)【発明者】
【氏名】谷内 拓哉
【テーマコード（参考）】
5H029
5H050
【Ｆターム（参考）】
5H029AJ05
5H029AK01
5H029AK03
5H029AK05
5H029AK16
5H029AL12
5H029AM12
5H029BJ12
5H029CJ03
5H029CJ04
5H029HJ00
5H029HJ12
5H050AA15
5H050AA19
5H050BA17
5H050CA01
5H050CA08
5H050CA09
5H050CA11
5H050CA22
5H050CA25
5H050CB03
5H050CB07
5H050CB08
5H050CB09
5H050CB11
5H050CB12
5H050CB20
5H050CB25
5H050DA09
5H050GA03
5H050GA04
5H050HA00
5H050HA12
(57)【要約】
【課題】全固体電池の正極において、正極活物質層と絶縁部材の境目に電流が集中することを抑制し、金属リチウムまたはリチウム合金を含む負極側で局所的にリチウムが析出することを抑制する。
【解決手段】正極集電体１１に正極活物質層１２が形成された全固体電池用正極１０と、負極集電体３１に負極活物質層３２が形成された全固体電池用負極３０と、全固体電池用正極１０と全固体電池用負極３０の間に配置された固体電解質層２０と、を備え、全固体電池用正極１０は、正極集電体１１と、正極集電体１１に形成された正極活物質層１２と、正極活物質層１２の外周に設けられた絶縁部材１３と、を備え、正極活物質層１２は、正極集電体１１から離れる方向に向かって広がるように傾斜する第１の傾斜部１２ａを有し、負極活物質層３２は、金属リチウムまたはリチウム合金を含む、全固体電池１。
【選択図】図１
【解決手段】正極集電体１１に正極活物質層１２が形成された全固体電池用正極１０と、負極集電体３１に負極活物質層３２が形成された全固体電池用負極３０と、全固体電池用正極１０と全固体電池用負極３０の間に配置された固体電解質層２０と、を備え、全固体電池用正極１０は、正極集電体１１と、正極集電体１１に形成された正極活物質層１２と、正極活物質層１２の外周に設けられた絶縁部材１３と、を備え、正極活物質層１２は、正極集電体１１から離れる方向に向かって広がるように傾斜する第１の傾斜部１２ａを有し、負極活物質層３２は、金属リチウムまたはリチウム合金を含む、全固体電池１。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
正極集電体に正極活物質層が形成された全固体電池用正極と、
負極集電体に負極活物質層が形成された全固体電池用負極と、
前記全固体電池用正極と前記全固体電池用負極の間に配置された固体電解質層と、を備え、
前記全固体電池用正極は、正極集電体と、前記正極集電体に形成された正極活物質層と、前記正極活物質層の外周に設けられた絶縁部材と、を備え、
前記正極活物質層は、前記正極集電体から離れる方向に向かって広がるように傾斜する第１の傾斜部を有し、
前記負極活物質層は、金属リチウムまたはリチウム合金を含む、全固体電池。
負極集電体に負極活物質層が形成された全固体電池用負極と、
前記全固体電池用正極と前記全固体電池用負極の間に配置された固体電解質層と、を備え、
前記全固体電池用正極は、正極集電体と、前記正極集電体に形成された正極活物質層と、前記正極活物質層の外周に設けられた絶縁部材と、を備え、
前記正極活物質層は、前記正極集電体から離れる方向に向かって広がるように傾斜する第１の傾斜部を有し、
前記負極活物質層は、金属リチウムまたはリチウム合金を含む、全固体電池。
【請求項2】
前記絶縁部材は、前記正極集電体に向かって広がるように傾斜する第２の傾斜部を有する、請求項１に記載の全固体電池。
【請求項3】
請求項１または２に記載の全固体電池の製造方法であって、
正極集電体上に、前記正極集電体に向かって広がるように傾斜する傾斜部を有する絶縁部材を、間隔を置いて複数形成する工程と、
前記正極集電体上において、隣り合う前記絶縁部材の間に正極活物質層を形成して、全固体電池用正極を得る工程と、
固体電解質層を介して、前記全固体電池用正極と全固体電池用負極を積層する工程と、
を有する、全固体電池の製造方法。
正極集電体上に、前記正極集電体に向かって広がるように傾斜する傾斜部を有する絶縁部材を、間隔を置いて複数形成する工程と、
前記正極集電体上において、隣り合う前記絶縁部材の間に正極活物質層を形成して、全固体電池用正極を得る工程と、
固体電解質層を介して、前記全固体電池用正極と全固体電池用負極を積層する工程と、
を有する、全固体電池の製造方法。
【請求項4】
前記正極活物質層を形成した後に、前記正極集電体、前記正極活物質層および前記絶縁部材を加圧する加圧工程を有する、請求項３に記載の全固体電池の製造方法。
【請求項5】
前記加圧工程の後に、前記絶縁部材および前記正極集電体を切断する切断工程を有する、請求項４に記載の全固体電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、全固体電池、および全固体電池の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
全固体電池は、例えば、正極集電体上に電極合剤を塗工して正極活物質層を形成し、さらに、正極活物質層の外周に絶縁部材を形成したシートに対して、正極活物質層の上面に固体電解質を配置したシートを、任意の形状に切り出し、正極、負極を交互に積層して、プレス成形することにより製造されている。
【0003】
このようにして得られた全固体電池の正極では、正極活物質層が、正極集電体に向かって広がるように傾斜する傾斜部を有する（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２０２０－１７３９５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
正極活物質層が、正極集電体に向かって広がるように傾斜する傾斜部を有する場合、正極活物質層と絶縁部材の境目に電流が集中し、金属リチウムまたはリチウム合金を含む負極側で局所的にリチウムが析出することが課題である。
【0006】
本願は上記課題の解決のため、全固体電池の正極において、正極活物質層と絶縁部材の境目に電流が集中することを抑制し、金属リチウムまたはリチウム合金を含む負極側で局所的にリチウムが析出することを抑制することを目的としたものである。そして、延いてはエネルギーの効率化に寄与するものである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
［１］正極集電体に正極活物質層が形成された全固体電池用正極と、
負極集電体に負極活物質層が形成された全固体電池用負極と、
前記全固体電池用正極と前記全固体電池用負極の間に配置された固体電解質層と、を備え、
前記全固体電池用正極は、正極集電体と、前記正極集電体に形成された正極活物質層と、前記正極活物質層の外周に設けられた絶縁部材と、を備え、
前記正極活物質層は、前記正極集電体から離れる方向に向かって広がるように傾斜する第１の傾斜部を有し、
前記負極活物質層は、金属リチウムまたはリチウム合金を含む、全固体電池。
［１］正極集電体に正極活物質層が形成された全固体電池用正極と、
負極集電体に負極活物質層が形成された全固体電池用負極と、
前記全固体電池用正極と前記全固体電池用負極の間に配置された固体電解質層と、を備え、
前記全固体電池用正極は、正極集電体と、前記正極集電体に形成された正極活物質層と、前記正極活物質層の外周に設けられた絶縁部材と、を備え、
前記正極活物質層は、前記正極集電体から離れる方向に向かって広がるように傾斜する第１の傾斜部を有し、
前記負極活物質層は、金属リチウムまたはリチウム合金を含む、全固体電池。
【0008】
本発明の全固体電池は、正極活物質層が正極集電体から離れる方向に向かって広がるように傾斜する第１の傾斜部を有するため、正極活物質層と絶縁部材の境目に電流が集中することを抑制でき、金属リチウムまたはリチウム合金を含む全固体電池用負極側で局所的にリチウムが析出することを抑制できる。
【0009】
［２］前記絶縁部材は、前記正極集電体に向かって広がるように傾斜する第２の傾斜部を有する、［１］に記載の全固体電池。
【0010】
絶縁部材が、正極集電体に向かって広がるように傾斜する第２の傾斜部を有するため、正極活物質層と絶縁部材の境目に電流が集中することを抑制できる。
【0011】
［３］［１］または［２］に記載の全固体電池の製造方法であって、
正極集電体上に、前記正極集電体に向かって広がるように傾斜する傾斜部を有する絶縁部材を、間隔を置いて複数形成する工程と、
前記正極集電体上において、隣り合う前記絶縁部材の間に正極活物質層を形成して、全固体電池用正極を得る工程と、
固体電解質層を介して、前記全固体電池用正極と全固体電池用負極を積層する工程と、
を有する、全固体電池の製造方法。
正極集電体上に、前記正極集電体に向かって広がるように傾斜する傾斜部を有する絶縁部材を、間隔を置いて複数形成する工程と、
前記正極集電体上において、隣り合う前記絶縁部材の間に正極活物質層を形成して、全固体電池用正極を得る工程と、
固体電解質層を介して、前記全固体電池用正極と全固体電池用負極を積層する工程と、
を有する、全固体電池の製造方法。
【0012】
本発明の全固体電池の製造方法によれば、本発明の全固体電池が得られる。
【0013】
［４］前記正極活物質層を形成した後に、前記正極集電体、前記正極活物質層および前記絶縁部材を加圧する加圧工程を有する、［３］に記載の全固体電池の製造方法。
【0014】
正極活物質層を形成した後に、正極集電体、正極活物質層および絶縁部材を加圧する加圧工程を有すると、正極集電体から離れる方向に向かって広がるように傾斜する第１の傾斜部を有する正極活物質層を容易に形成することができる。
【0015】
［５］前記加圧工程の後に、前記絶縁部材および前記正極集電体を切断する切断工程を有する、［４］に記載の全固体電池の製造方法。
【0016】
加圧工程の後に、絶縁部材および正極集電体を切断する切断工程を有すると、所定の大きさの全固体電池が得られる。
【発明の効果】
【0017】
本発明によれば、全固体電池の正極において、正極活物質層と絶縁部材の境目に電流が集中することを抑制し、金属リチウムまたはリチウム合金を含む負極側で局所的にリチウムが析出することを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【0018】
【図1】本発明の実施形態に係る全固体電池の一例を示す断面図である。
【図2】本発明の実施形態に係る全固体電池の電流密度をシミュレーションした結果を示す図である。
【図3】従来の全固体電池の一例を示す断面図である。
【図4】従来の全固体電池の電流密度をシミュレーションした結果を示す図である。
【図5】本発明の実施形態に係る全固体電池の製造方法を示す断面図である。
【図6】本発明の実施形態に係る全固体電池の製造方法を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【0019】
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。
【0020】
［全固体電池］
図１は、本発明の実施形態に係る全固体電池の一例を示す断面図である。なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率等は図示するものに限られないものとする。
図１は、本発明の実施形態に係る全固体電池の一例を示す断面図である。なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率等は図示するものに限られないものとする。
【0021】
全固体電池１は、全固体電池用正極（以下、「正極」と略すこともある。）１０と、固体電解質層２０と、全固体電池用負極（以下、「負極」と略すこともある。）３０とを備える。全固体電池１では、固体電解質層２０を介して、正極１０と負極３０が積層されている。
【0022】
正極１０は、正極集電体１１と、正極集電体１１の一方の主面１１ａに形成された正極活物質層１２と、正極活物質層１２の外周に設けられた絶縁部材１３とを備える。
正極活物質層１２は、正極集電体１１の一方の主面１１ａから離れる方向に向かって（正極活物質層１２の厚み方向に向かって）広がるように傾斜する第１の傾斜部１２ａを有する。第１の傾斜部１２ａの正極集電体１１の一方の主面１１ａに対する角度は、特に限定されず、正極活物質層１２の容量や、固体電解質層２０の厚み等に応じて調整される。本実施形態では、全固体電池１の電流密度をシミュレーションにより導き出し、そのシミュレーションによる結果に基づいて、第１の傾斜部１２ａの正極集電体１１の一方の主面１１ａに対する角度を調整する。
正極活物質層１２は、正極集電体１１の一方の主面１１ａから離れる方向に向かって（正極活物質層１２の厚み方向に向かって）広がるように傾斜する第１の傾斜部１２ａを有する。第１の傾斜部１２ａの正極集電体１１の一方の主面１１ａに対する角度は、特に限定されず、正極活物質層１２の容量や、固体電解質層２０の厚み等に応じて調整される。本実施形態では、全固体電池１の電流密度をシミュレーションにより導き出し、そのシミュレーションによる結果に基づいて、第１の傾斜部１２ａの正極集電体１１の一方の主面１１ａに対する角度を調整する。
【0023】
絶縁部材１３は、正極集電体１１の一方の主面１１ａに向かって（正極集電体１１の厚み方向に向かって）広がるように傾斜する第２の傾斜部１３ａを有する。第２の傾斜部１３ａの正極集電体１１の一方の主面１１ａに対する角度は、特に限定されず、正極活物質層１２の容量や、固体電解質層２０の厚み等に応じて調整される。
【0024】
負極３０は、負極集電体３１と、負極集電体３１の一方の主面３１ａ形成された負極活物質層３２とを備える。
【0025】
（正極）
正極集電体１１は、導電率が高い少なくとも１つの物質で構成されるのが好ましい。
導電性が高い物質としては、例えば、銀（Ａｇ）、パラジウム（Ｐｄ）、金（Ａｕ）、プラチナ（Ｐｔ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、クロム（Ｃｒ）、及びニッケル（Ｎｉ）の少なくともいずれか１つの金属元素を含む金属又は合金、あるいはカーボン（Ｃ）の非金属が挙げられる。導電性の高さに加えて、製造コストも考慮すると、アルミニウム、ニッケル又はステンレスが好ましい。更に、アルミニウムは、正極活物質、負極活物質及び固体電解質と反応し難い。そのため、正極集電体１１にアルミニウムを用いると、全固体電池１の内部抵抗を低減することができる。
正極集電体１１は、導電率が高い少なくとも１つの物質で構成されるのが好ましい。
導電性が高い物質としては、例えば、銀（Ａｇ）、パラジウム（Ｐｄ）、金（Ａｕ）、プラチナ（Ｐｔ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、クロム（Ｃｒ）、及びニッケル（Ｎｉ）の少なくともいずれか１つの金属元素を含む金属又は合金、あるいはカーボン（Ｃ）の非金属が挙げられる。導電性の高さに加えて、製造コストも考慮すると、アルミニウム、ニッケル又はステンレスが好ましい。更に、アルミニウムは、正極活物質、負極活物質及び固体電解質と反応し難い。そのため、正極集電体１１にアルミニウムを用いると、全固体電池１の内部抵抗を低減することができる。
【0026】
正極集電体１１の形状としては、例えば、箔状、板状、メッシュ状、不織布状、発泡状等を挙げることができる。また、正極活物質層１２との密着性を高めるために、正極集電体１１の表面にカーボンなどが配置されていてもよいし、表面が粗化されていてもよい。
【0027】
正極活物質層１２は、リチウムイオンと電子を授受する正極活物質を含む。正極活物質としては、リチウムイオンを可逆に放出・吸蔵でき、電子輸送が行える材料であれば特に限定されず、全固体型リチウムイオン電池の正極に適用可能な公知の正極活物質を用いることができる。例えば、リチウムコバルト酸化物（ＬｉＣｏＯ２）、リチウムニッケル酸化物（ＬｉＮｉＯ２）、リチウムマンガン酸化物（ＬｉＭｎ２Ｏ４）、固溶体酸化物（Ｌｉ２ＭｎＯ３－ＬｉＭＯ２（Ｍ＝Ｃｏ、Ｎｉなど））、リチウム－マンガン－ニッケル－コバルト酸化物（ＬｉＮｉｘＭｎｙＣｏｚＯ２、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）、オリビン型リチウムリン酸化物（ＬｉＦｅＰＯ４）等の複合酸化物；ポリアニリン、ポリピロール等の導電性高分子；Ｌｉ２Ｓ、ＣｕＳ、Ｌｉ－Ｃｕ－Ｓ化合物、ＴｉＳ２、ＦｅＳ、ＭｏＳ２、Ｌｉ－Ｍｏ－Ｓ化合物等の硫化物；硫黄とカーボンの混合物；等が挙げられる。正極活物質は、上記材料の１種単独で構成されてもよいし、２種以上で構成されてもよい。
【0028】
正極活物質層１２は、正極１０の導電性を向上させる観点から、導電助剤を含んでもよい。導電助剤としては一般的に全固体型リチウムイオン電池に使用可能な導電助剤を用いることができる。例えば、アセチレンブラック、ケチェンブラック等のカーボンブラック；カーボンファイバー；気相法炭素繊維；黒鉛粉末；カーボンナノチューブ等の炭素材料、を挙げることができる。導電助剤は、上記材料の１種単独で構成されてもよいし、２種以上で構成されてもよい。
【0029】
また、正極活物質層１２は、正極活物質同士及び正極活物質と正極集電体１１とを結着させる役割をもつバインダーを含んでもよい。
【0030】
本実施形態では、正極活物質層１２は、正極集電体１１の一方の主面１１ａに形成されているが、これに限らず、正極活物質層１２が、正極集電体１１の両主面に形成されていてもよい。また、正極活物質層１２が、メッシュ状、不織布状、発泡状等の３次元的な多孔質構造である場合、正極活物質層１２は、正極集電体１１と一体的に設けられてもよい。
【0031】
絶縁部材１３を形成する絶縁材料は、特に限定されないが、例えば、アルミナ等の絶縁性酸化物、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）等の樹脂、スチレン・ブタジエンゴム（ＳＢＲ）等のゴム等が挙げられる。
【0032】
（固体電解質層）
固体電解質層２０は、正極活物質層１２と負極活物質層３２の間に配置されている。
固体電解質層２０は、正極活物質層１２と負極活物質層３２の間に配置されている。
【0033】
上記固体電解質としては、リチウムイオン伝導性及び絶縁性を有するものであれば特に制限は無く、一般的に全固体型リチウムイオン電池に用いられる材料を用いることができる。例えば、硫化物固体電解質材料、酸化物固体電解質材料、ハロゲン化物固体電解質、リチウム含有塩などの無機固体電解質や、ポリエチレンオキシドなどのポリマー系の固体電解質、リチウム含有塩やリチウムイオン伝導性のイオン液体を含むゲル系の固体電解質等を挙げることができる。これらのうち、リチウムイオンの高い導電特性とプレスによる構造成形性や界面接合性が良好である観点からは、硫化物固体電解質材料であるのが好ましい。
固体電解質材料の形態としては、特に制限は無いが、例えば、粒子状を挙げることができる。
固体電解質材料の形態としては、特に制限は無いが、例えば、粒子状を挙げることができる。
【0034】
固体電解質層２０は、機械的強度や柔軟性を付与するための粘着剤を含んでいてもよい。
【0035】
固体電解質層２０は、多孔性基材と、該多孔性基材に保持された固体電解質とを有するシート状であってもよい。上記多孔性基材の形態としては、特に制限は無いが、例えば、織布、不織布、メッシュクロス、多孔性膜、エキスパンドシート、パンチングシート等が挙げられる。これらの形態のうち、固体電解質の充填量をより高められる取扱性の観点から、不織布が好ましい。
【0036】
上記多孔性基材は、絶縁性材料により構成されていることが好ましい。これにより、固体電解質層２０の絶縁性を向上させることができる。絶縁性材料としては、例えば、ナイロン、ポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリテトラフルオロエチレン、エチレン－テトラフルオロエチレン共重合体、ポリフッ化ビニリデン、ポリ塩化ビニリデン、ポリ塩化ビニル、ポリウレタン、ビニロン、ポリベンズイミダゾール、ポリイミド、ポリフェニレンサルファイト、ポリエーテルエーテルケトン、セルロース、アクリル樹脂等の樹脂材料；麻、木材パルプ、コットンリンター等の天然繊維、ガラス等が挙げられる。
【0037】
（負極）
負極集電体３１は、正極集電体１１と同様、導電率が高い少なくとも１つの物質で構成されるのが好ましい。導電性が高い物質としては、例えば、銀（Ａｇ）、パラジウム（Ｐｄ）、金（Ａｕ）、プラチナ（Ｐｔ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、クロム（Ｃｒ）及びニッケル（Ｎｉ）の少なくともいずれか１つの金属元素を含む金属又は合金、あるいはカーボン（Ｃ）の非金属が挙げられる。導電性の高さに加えて、製造コストも考慮すると、銅、ニッケル又はステンレスが好ましい。さらに、ステンレスは、正極活物質、負極活物質及び固体電解質と反応し難い。そのため、負極集電体３１にステンレスを用いると、全固体電池の内部抵抗を低減することができる。
負極集電体３１は、正極集電体１１と同様、導電率が高い少なくとも１つの物質で構成されるのが好ましい。導電性が高い物質としては、例えば、銀（Ａｇ）、パラジウム（Ｐｄ）、金（Ａｕ）、プラチナ（Ｐｔ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、クロム（Ｃｒ）及びニッケル（Ｎｉ）の少なくともいずれか１つの金属元素を含む金属又は合金、あるいはカーボン（Ｃ）の非金属が挙げられる。導電性の高さに加えて、製造コストも考慮すると、銅、ニッケル又はステンレスが好ましい。さらに、ステンレスは、正極活物質、負極活物質及び固体電解質と反応し難い。そのため、負極集電体３１にステンレスを用いると、全固体電池の内部抵抗を低減することができる。
【0038】
負極集電体３１の形状としては、例えば、箔状、板状、メッシュ状、不織布状、発泡状等を挙げることができる。また、負極活物質層３２との密着性を高めるために、負極集電体３１の表面にカーボンなどが配置されていてもよいし、表面が粗化されていてもよい。
【0039】
負極活物質層３２は、リチウムイオンと電子を授受する負極活物質を含む。負極活物質としては、リチウムイオンを可逆に放出・吸蔵でき、電子輸送が行える材料であれば特に限定されず、全固体型リチウムイオン電池の負極に適用可能な公知の負極活物質を用いることができる。例えば、天然黒鉛、人造黒鉛、樹脂炭、炭素繊維、活性炭、ハードカーボン、ソフトカーボン等の炭素質材料；スズ、スズ合金、シリコン、シリコン合金、ガリウム、ガリウム合金、インジウム、インジウム合金、アルミニウム、アルミニウム合金等を主体とした合金系材料；ポリアセン、ポリアセチレン、ポリピロール等の導電性ポリマー；金属リチウム、リチウム合金；リチウムチタン複合酸化物（例えばＬｉ４Ｔｉ５Ｏ１２）等が挙げられる。これらの負極活物質は、上記材料の１種単独で構成されてもよいし、２種以上で構成されてもよい。
【0040】
負極活物質層３２は、導電助剤及びバインダー等を含んでいてもよい。これらの材料としては、特に制限は無いが、例えば、上述した正極活物質層１２に用いられる材料と同様のものを用いることができる。
【0041】
上述したように、本実施形態の全固体電池１によれば、正極１０の正極活物質層１２は、正極集電体１１の一方の主面１１ａから離れる方向に向かって広がるように傾斜する第１の傾斜部１２ａを有するため、正極活物質層１２と絶縁部材１３の境目に電流が集中することを抑制できる。その結果、金属リチウムまたはリチウム合金を含む負極３０側で局所的にリチウムが析出することを抑制できる。
【0042】
ここで、全固体電池１の電流密度をシミュレーションした結果を図２に示す。図２において、上部破線は全電流密度（大きさ）を示し、下部破線はｙ方向の電流密度を示し、実線はｘ方向の電流密度を示す。
図２に示すように、全固体電池１では、電流の集中が観測されない。図１に示すように、絶縁部材１３は、正極集電体１１の一方の主面１１ａに向かって広がるように傾斜する第２の傾斜部１３ａを有する。従って、全固体電池１では、金属リチウムまたはリチウム合金を含む負極３０側で局所的にリチウムが析出することを抑制できる。
図２に示すように、全固体電池１では、電流の集中が観測されない。図１に示すように、絶縁部材１３は、正極集電体１１の一方の主面１１ａに向かって広がるように傾斜する第２の傾斜部１３ａを有する。従って、全固体電池１では、金属リチウムまたはリチウム合金を含む負極３０側で局所的にリチウムが析出することを抑制できる。
【0043】
図３に、従来の全固体電池の一例の断面図を示す。図３において、図１に示す構成と同一の構成には同一の符号を付して、説明を省略する。
全固体電池２００では、正極活物質層１２は、正極集電体１１の一方の主面１１ａから離れる方向に向かって狭まるように傾斜する第１の傾斜部１２ａを有する。また、絶縁部材１３は、正極集電体１１の一方の主面１１ａに向かって狭まるように傾斜する第２の傾斜部１３ａを有する。
全固体電池２００では、正極活物質層１２は、正極集電体１１の一方の主面１１ａから離れる方向に向かって狭まるように傾斜する第１の傾斜部１２ａを有する。また、絶縁部材１３は、正極集電体１１の一方の主面１１ａに向かって狭まるように傾斜する第２の傾斜部１３ａを有する。
【0044】
ここで、全固体電池２００の電流密度をシミュレーションした結果を図４に示す。図４において、上部破線は全電流密度（大きさ）を示し、下部破線はｙ方向の電流密度を示し、実線はｘ方向の電流密度を示す。
図４に示すように、全固体電池２００では、電流の集中が観測された。従って、全固体電池２００では、金属リチウムまたはリチウム合金を含む負極３０側で局所的にリチウムが析出する。
図４に示すように、全固体電池２００では、電流の集中が観測された。従って、全固体電池２００では、金属リチウムまたはリチウム合金を含む負極３０側で局所的にリチウムが析出する。
【0045】
［全固体電池の製造方法］
図５は、本発明の実施形態に係る全固体電池の製造方法を示す断面図である。図６は、本発明の実施形態に係る全固体電池の製造方法を示す平面図である。図５および図６において、図１に示す構成と同一の構成には同一の符号を付して、説明を省略する。
なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率等は図示するものに限られないものとする。
図５は、本発明の実施形態に係る全固体電池の製造方法を示す断面図である。図６は、本発明の実施形態に係る全固体電池の製造方法を示す平面図である。図５および図６において、図１に示す構成と同一の構成には同一の符号を付して、説明を省略する。
なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率等は図示するものに限られないものとする。
【0046】
本実施形態の全固体電池の製造方法は、正極集電体上に、前記正極集電体に向かって広がるように傾斜する傾斜部を有する絶縁部材を、間隔を置いて複数形成する工程（以下、「絶縁部材形成工程」と言う。）と、前記正極集電体上において、隣り合う前記絶縁部材の間に正極活物質層を形成して、全固体電池用正極を得る工程（以下、「正極形成工程」と言う。）と、固体電解質層を介して、前記全固体電池用正極と全固体電池用負極を積層する工程（以下、「積層工程」と言う。）とを有する。
【0047】
（絶縁部材形成工程）
絶縁部材形成工程では、絶縁材料塗工装置１１０により、正極集電体１１の一方の主面１１ａに、絶縁材料５３を塗工し、絶縁材料５３を硬化させて、正極集電体１１の一方の主面１１ａに向かって広がるように傾斜する第２の傾斜部１３ａを有する絶縁部材１３を、間隔を置いて複数形成する。
絶縁部材形成工程では、絶縁材料塗工装置１１０により、正極集電体１１の一方の主面１１ａに、絶縁材料５３を塗工し、絶縁材料５３を硬化させて、正極集電体１１の一方の主面１１ａに向かって広がるように傾斜する第２の傾斜部１３ａを有する絶縁部材１３を、間隔を置いて複数形成する。
【0048】
（正極形成工程）
正極形成工程では、正極合剤塗工装置１２０により、正極集電体１１の一方の主面１１ａにおいて、隣り合う絶縁部材１３の間に正極活物質を含む正極合剤を塗工して正極活物質層１２を形成して、正極１０を得る。
正極形成工程では、正極合剤塗工装置１２０により、正極集電体１１の一方の主面１１ａにおいて、隣り合う絶縁部材１３の間に正極活物質を含む正極合剤を塗工して正極活物質層１２を形成して、正極１０を得る。
【0049】
（加圧工程）
正極形成工程において、正極活物質層１２を形成した後に、加圧ローラー１３０により、正極集電体１１、正極活物質層１２および絶縁部材１３を加圧する加圧工程を有することが好ましい。加圧工程により、隣り合う絶縁部材１３の間に、正極集電体１１の一方の主面１１ａから離れる方向に向かって広がるように傾斜する第１の傾斜部１２ａを有する正極活物質層１２を容易に形成することができる。
正極形成工程において、正極活物質層１２を形成した後に、加圧ローラー１３０により、正極集電体１１、正極活物質層１２および絶縁部材１３を加圧する加圧工程を有することが好ましい。加圧工程により、隣り合う絶縁部材１３の間に、正極集電体１１の一方の主面１１ａから離れる方向に向かって広がるように傾斜する第１の傾斜部１２ａを有する正極活物質層１２を容易に形成することができる。
【0050】
（切断工程）
正極形成工程において、加圧工程の後に、絶縁部材１３および正極集電体１１を切断する切断工程を有することが好ましい。切断工程により、所定の大きさの全固体電池１が得られる。
正極形成工程において、加圧工程の後に、絶縁部材１３および正極集電体１１を切断する切断工程を有することが好ましい。切断工程により、所定の大きさの全固体電池１が得られる。
【0051】
本実施形態の全固体電池の製造方法によれば、上述の実施形態の全固体電池が得られる。
【0052】
以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【符号の説明】
【0053】
１ 全固体電池
１０ 全固体電池用正極（正極）
１１ 正極集電体
１２ 正極活物質層
１３ 絶縁部材
２０ 固体電解質層
３０ 全固体電池用負極（負極）
３１ 負極集電体
３２ 負極活物質層
１０ 全固体電池用正極（正極）
１１ 正極集電体
１２ 正極活物質層
１３ 絶縁部材
２０ 固体電解質層
３０ 全固体電池用負極（負極）
３１ 負極集電体
３２ 負極活物質層
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】