(57)【要約】      （修正有）【課題】高容量かつ高耐久性を示す固体電池を提供すること。【解決手段】正極活物質を含有する正極電極層１３と、負極活物質を含有する負極電極層１１と、前記正極電極層および前記負極電極層の間に介在して配置される固体電解質層１５と、から構成される固体電池において、前記２つの電極層の少なくとも一方の電極層は、該電極層の積層方向に直交する面方向に二次元格子状に延びる固体電解質および導電助剤３０をさらに含有する、固体電池。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極活物質を含有する正極電極層と、
負極活物質を含有する負極電極層と、
前記正極電極層および前記負極電極層の間に介在して配置される固体電解質層と、から構成される固体電池において、
前記２つの電極層の少なくとも一方の電極層は、
該電極層の積層方向に直交する面方向に二次元格子状に延びる固体電解質および導電助剤をさらに含有する、固体電池。
【請求項２】
前記少なくとも一方の電極層は、
前記固体電解質および導電助剤が、
前記積層方向と、前記積層方向に直交する２方向と、を含んで三次元格子状に配置される、請求項１に記載の固体電池。
【請求項３】
前記固体電解質および導電助剤は、前記格子中で混合されて配置される、請求項１または２に記載の固体電池。
【請求項４】
前記固体電解質および導電助剤は、前記格子中で固体電解質層と、該固体電解質層に隣接する導電助剤層と、を構成して配置される、請求項１または２に記載の固体電池。
【請求項５】
前記電極層の積層方向に直交する断面において、固体電解質部分の断面積に対する活物質部分の断面積の比が、１〜６００である、請求項１〜４のいずれかに記載の固体電池。
【請求項６】
前記電極層の積層方向に直交する断面において、固体電解質部分の断面積に対する活物質部分の断面積の比が、４〜１００である、請求項１〜５のいずれかに記載の固体電池。
【請求項７】
前記電極層の積層方向に直交する断面において、固体電解質部分の断面積に対する活物質部分の断面積の比が、６〜５０である、請求項１〜６のいずれかに記載の固体電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車、パソコン、携帯電話等の大小さまざまな電気・電子機器の普及により、高容量、高出力の電池の需要が急速に拡大している。各種電池の中でも高いエネルギー密度・出力を示す電池への需要が高く、さらなる高性能な電池の開発が期待されている。中でも固体電池は、電解質が不燃性であるために安全性が向上する点や、より高いエネルギー密度を有する点において優れており、注目を集めている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−１０７８２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の固体電池においては、急速充放電を行った際や、高容量化のために電極層を厚くした場合には、充放電サイクルを繰り返した際に電極層内部で電荷移動媒体（電子  ｅ−及びイオン  Ｌｉ＋等）の濃度分布の偏りが生じていた。この劣化により、電池の使用に伴い電極層を厚さ方向で均一に利用することができなくなり、電荷移動媒体の伝導抵抗が増大してしまっていた。
【０００５】
本発明は上記に鑑みてなされたものであり、活物質層内に含まれる成分の分布状態や接触状態を制御することで、高容量かつ高耐久性を示す固体電池の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（１）  本発明は、正極活物質を含有する正極電極層と、負極活物質を含有する負極電極層と、前記正極電極層および前記負極電極層の間に介在して配置される固体電解質層と、から構成される固体電池において、前記２つの電極層の少なくとも一方の電極層は、該電極層の積層方向に直交する面方向に二次元格子状に延びる固体電解質および導電助剤をさらに含有する、固体電池を提供する。
【０００７】
これにより、電極活物質を低抵抗で積層することが可能になり、また電極層中での電荷移動媒体（電子  ｅ−及びイオン  Ｌｉ＋等）の濃度分布の偏りを解消できるため、高容量かつ高耐久性を示す固体電池の提供が可能になる。
【０００８】
（２）  （１）の発明において、前記少なくとも一方の電極層は、前記固体電解質および導電助剤が、前記積層方向と、前記積層方向に直交する２方向と、を含んで三次元格子状に配置されることが好ましい。
【０００９】
これにより、さらに高容量かつ高耐久性を示す固体電池の提供が可能になる。
【００１０】
（３）  （１）または（２）の発明において、前記固体電解質および導電助剤は、前記格子中で混合されて配置されていてもよい。
【００１１】
（４）  （１）〜（３）の発明において、前記固体電解質および導電助剤は、前記格子中で固体電解質層と、該固体電解質層に隣接する導電助剤層と、を構成して配置されていてもよい。
【００１２】
（５）  （１）〜（４）の発明において、前記電極層の積層方向に直交する断面における、固体電解質部分の断面積に対する活物質部分の断面積の比が、１〜６００であることが好ましい。
【００１３】
（６）  （１）〜（５）の発明において、前記断面積の比が、４〜１００であることが好ましい。
【００１４】
（７）  （１）〜（６）の発明において、前記断面積の比が、６〜５０であることが好ましい。
【００１５】
これにより、さらに低抵抗の電池の提供が可能になる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、高容量かつ高耐久性を示す固体電池の提供が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の固体電池セル１０の概要を示す図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る固体電池セルの構成を示す図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係る固体電池セルの構成を示す図である。
【図４】本発明の実施形態に係る電極の、正極層の水平方向の断面における活物質部分と固体電解質部分の面積比に対する、比抵抗および比容量を示すグラフである。
【図５】本発明の実施形態に係る電極の、正極層の水平方向の断面における固体電解質部分と導電助剤部分の面積比に対する、比抵抗および比容量を示すグラフである。
【図６】本発明の実施形態に係る電極の、電極層の厚さ比に対する、比抵抗および比容量を示すグラフである。
【図７】本発明の実施形態に係る電極の比抵抗および比容量の変化について、充放電サイクル試験を行った結果を示すグラフである。
【図８】本発明の変形例１における正極活物質を示す概略図である。
【図９】本発明の変形例１における正極層の鉛直方向断面の一部を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の固体電池およびその製造方法について、図を参照しながら詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００１９】
（固体電池セル）
図１は、本発明の固体電池セル１０の概要を示す図である。
本発明の固体電池セル１０は層状に構成され、正極層１３と、負極層１１と、これらの電極層の間に介在する固体電解質層１５とを有しており、さらに正極の集電を行う正極集電体１４と、負極の集電を行う負極集電体１２を備えている。正極集電体１４および負極集電体１２は、活物質に対向する側の表面に導電助剤からなる被覆層（導電助剤層１４ａおよび１２ａ）を備える。これらの層は、例えば図１の下から順に、負極集電体１２、導電助剤層１２ａ、負極層１１、固体電解質層１５、正極層１３、導電助剤層１４ａ、正極集電体１４、のように構成される。さらに、この構成を固体電池セル１０として複数積層することで、高容量の固体電池１００を形成する。
【００２０】
（正負電極層）
本発明の固体電池に用いられる正極層１３は、正極活物質、固体電解質および導電助剤を含有する層である。正極活物質としては、電荷移動媒体を放出及び吸蔵することができる材料を適宜選択して用いればよい。さらに、可撓性を発現させる等の観点から、任意にバインダを含んでいてもよい。固体電解質、導電助剤及びバインダについては、一般に固体電池に使用されるものを用いることができる。負極層１１についても、正極活物質に代えて負極活物質を含有している以外は同様の構成である。
【００２１】
正極層１３中において、固体電解質および導電助剤からなる伝導相３０は、正負極電極層の積層方向に格子状に積層配置されることで、正極層中に遍在している。またこの伝導相３０は、正極層を複数に区分している。
【００２２】
これにより、電極活物質と固体電解質および導電助剤の接触面積が増加し、電荷移動媒体の伝導抵抗が低下する。即ち、正負極電極層を厚く形成することができ、電池の高容量化が可能となる。さらに電極活物質が前記格子により区分されていることで、電荷移動媒体の移動経路が規定されるために、層中において電荷移動媒体が散在しにくくなり、電荷移動媒体濃度分布の偏りが緩和され、電池のサイクル特性、即ち耐久性が向上する。
【００２３】
（正極活物質）
前記正極活物質は、一般的な固体電池の正極活物質層に用いられるものと同様とすることができ、特に限定されない。例えば、リチウムイオン電池であれば、リチウムを含有する層状活物質、スピネル型活物質、オリビン型活物質等を挙げることができる。正極活物質の具体例としては、コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ２）、ニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ２）、ＬｉＮｉｐＭｎｑＣｏｒＯ２（ｐ＋ｑ＋ｒ＝１）、ＬｉＮｉｐＡｌｑＣｏｒＯ２（ｐ＋ｑ＋ｒ＝１）、マンガン酸リチウム（ＬｉＭｎ２Ｏ４）、Ｌｉ１＋ｘＭｎ２−ｘ−ｙＭｙＯ４（ｘ＋ｙ＝２、Ｍ＝Ａｌ、Ｍｇ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｎｉ、及びＺｎから選ばれる少なくとも１種）で表される異種元素置換Ｌｉ−Ｍｎスピネル、リン酸金属リチウム（ＬｉＭＰＯ４、Ｍ＝Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｏ、及びＮｉから選ばれる少なくとも１種）等が挙げられる。
【００２４】
（負極活物質）
前記負極活物質としては、電荷移動媒体を吸蔵・放出可能なものであれば特に限定されるものではなく、例えば、リチウムイオン電池であれば、チタン酸リチウム（Ｌｉ４Ｔｉ５Ｏ１２）等のリチウム遷移金属酸化物、ＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ３及びＷＯ３等の遷移金属酸化物、金属硫化物、金属窒化物、並びにグラファイト、ソフトカーボン及びハードカーボン等の炭素材料、並びに金属リチウム、金属インジウム及びリチウム合金等を挙げることができる。また、前記負極活物質は、粉末状であっても良く、薄膜状であっても良い。
【００２５】
（集電体）
正極集電体１４は、前記正極層の集電を行う機能を有するものであれば特に限定されず、例えばアルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス、ニッケル、鉄及びチタン等を挙げることができ、中でもアルミニウム、アルミニウム合金及びステンレスが好ましい。また、正極集電体１４の形状としては、例えば、箔状、板状等を挙げることができる。
【００２６】
負極集電体１２は、前記負極層１３の集電を行う機能を有するものであれば特に限定されない。前記負極集電体１２の材料としては、例えばニッケル、銅、及びステンレス等を挙げることができる。また、前記負極集電体１２の形状としては、例えば、箔状、板状等を挙げることができる。
【００２７】
（電極層の製造方法）
活物質を含んだ合剤を集電体の表面に配置することで、正負電極層を製造することができる。電極層の製造方法は、層中に固体電解質および導電助剤を導入する以外は従来と同様の方法を用いることができ、湿式法、乾式法のいずれによっても電極層を製造可能である。以下、湿式法で正極を製造する場合について説明する。
【００２８】
正極層は、正極合剤と溶媒とを含む正極合剤スラリー溶液を得る工程と、正極合剤スラリー溶液を正極集電体の表面に塗工して乾燥させて該正極集電体の表面に正極合剤層を形成する工程により製造される。例えば、活物質、固体電解質、導電助剤、バインダ等の正極層を構成する材料を溶媒中に混合して分散させることで、正極合剤スラリー溶液が得られる。この場合に用いられる溶媒としては特に限定されるものではなく、正極活物質や固体電解質等の性状に応じて適宜選択すればよい。例えば、ヘプタン等の無極性溶媒が好ましい。正極合剤と溶媒との混合及び分散には、超音波分散装置、振とう機、フィルミックス（登録商標）等の各種混合・分散装置を使用できる。正極合剤スラリー溶液における固形分量は特に限定されるものではない。
【００２９】
そうして得られた正極合剤スラリー溶液を、正極集電体の表面に塗工して乾燥させ、該正極集電体の表面に正極合剤層を形成することで、正極を得ることができる。ここで、例えば活物質を主成分とするスラリー溶液と、固体電解質および導電助剤のみからなるスラリー溶液と、を個別に調整し、正極の積層時に各溶液中の成分をパターニングしながら積層することができる。
【００３０】
スラリー溶液を正極集電体の表面に塗工する手段としては特に限定されず、インクジェット法、スクリーン印刷法、ＣＶＤ法、スパッタ法などを用いることができるほか、ドクターブレード等の公知の塗工手段を用いてもよい。乾燥後の正極合剤層と正極集電体との合計の厚さ（正極の厚さ）は、特に限定されるものではないが、例えばエネルギー密度や積層性の観点から、０．１μｍ以上１ｍｍ以下であることが好ましく、１μｍ以上２００μｍ以下であることがより好ましい。また、正極は任意にプレスする過程を経て作製してもよい。正極をプレスする際の圧力は１００ＭＰａ程度とすることができる。
【００３１】
（固体電解質層）
固体電解質層１５は、正極層１３および負極層１１の間に積層される層であり、少なくとも固体電解質材料を含有する層である。固体電解質層１５に含まれる固体電解質材料を介して、正極活物質および負極活物質の間の電荷移動媒体伝導を行うことができる。
【００３２】
固体電解質材料としては、電荷移動媒体伝導性を有するものであれば特に限定されるものではないが、例えば、硫化物固体電解質材料、酸化物固体電解質材料、窒化物固体電解質材料、ハロゲン化物固体電解質材料等を挙げることができ、中でも、硫化物固体電解質材料を用いることが好ましい。酸化物固体電解質材料に比べて、電荷移動媒体伝導性が高いからである。
【００３３】
硫化物固体電解質材料としては、例えばリチウムイオン電池であれば、Ｌｉ２Ｓ−Ｐ２Ｓ５、Ｌｉ２Ｓ−Ｐ２Ｓ５−ＬｉＩ等が挙げられる。なお、上記「Ｌｉ２Ｓ−Ｐ２Ｓ５」の記載は、Ｌｉ２ＳおよびＰ２Ｓ５を含む原料組成物を用いてなる硫化物固体電解質材料を意味し、他の記載についても同様である。
【００３４】
一方、酸化物固体電解質材料としては、例えばリチウムイオン電池であれば、ＮＡＳＩＣＯＮ型酸化物、ガーネット型酸化物、ペロブスカイト型酸化物等を挙げることができる。ＮＡＳＩＣＯＮ型酸化物としては、例えば、Ｌｉ、Ａｌ、Ｔｉ、ＰおよびＯを含有する酸化物（例えばＬｉ１．５Ａｌ０．５Ｔｉ１．５（ＰＯ４）３）を挙げることができる。ガーネット型酸化物としては、例えば、Ｌｉ、Ｌａ、ＺｒおよびＯを含有する酸化物（例えばＬｉ７Ｌａ３Ｚｒ２Ｏ１２）を挙げることができる。ペロブスカイト型酸化物としては、例えば、Ｌｉ、Ｌａ、ＴｉおよびＯを含有する酸化物（例えばＬｉＬａＴｉＯ３）を挙げることができる。
【００３５】
（固体電解質層の製造方法）
固体電解質層１５は、例えば、固体電解質をプレスする等の過程を経て作製することができる。或いは、溶媒に固体電解質等を分散して調整した固体電解質スラリー溶液を基材或いは電極の表面に塗布する過程を経て固体電解質層を作製することもできる。この場合に用いられる溶媒としては、特に限定されるものではなく、バインダや固体電解質の性状に応じて適宜選択すればよい。固体電解質層の厚さは、電池の構成によって大きく異なるが、例えば、０．１μｍ以上１ｍｍ以下であることが好ましく、１μｍ以上１００μｍ以下であることがより好ましい。
【００３６】
（固体電池の製造方法）
本発明の固体電池セル１０は、上記の正極層と、固体電解質層と、負極層と、集電体層と、を図１に示すような順序となるように積層することで製造される。なお、これらを積層した後は、任意にプレスして一体化してもよい。さらに、この構成を固体電池セルとして複数積層することで一体とし、高出力の固体電池１００を形成することができる。固体電池１００を、再度任意にプレスして一体化してもよい。
【００３７】
以下、本発明に係る実施形態の例について、図を用いて詳細に説明する。
【００３８】
図２は、本発明の第１実施形態に係る固体電池セルの構成を示す図である。
図２に示すように、本発明の第１実施形態に係る正負極電極層中において、固体電解質および導電助剤は、正負極電極層の積層方向に格子状に積層配置される。これにより、電極活物質と固体電解質および導電助剤の接触面積が増加し、電荷移動媒体の伝導抵抗が低下する。即ち、正負極電極層を厚く形成することができ、電池の高容量化が可能となる。
【００３９】
さらに電極活物質が前記格子により区分されていることで、電荷移動媒体の移動経路が規定されるために、層中において電荷移動媒体が散在しにくくなり、電荷移動媒体濃度分布の偏りが緩和され、電池のサイクル特性、即ち耐久性が向上する。
【００４０】
図３は、本発明の第２実施形態に係る固体電池セルの構成を示す図である。
図３に示すように、本発明の第２実施形態は、第１実施形態において、前記正負極電極層と、固体電解質および導電助剤からなる層と、が、正負極電極層を積層する方向に交互に積層されて構成される。これにより、上記の効果がより大きく発揮され、さらに高容量・高耐久化できる。
【実施例】
【００４１】
以下、本発明の正極活物質について、実施例を用いて詳細に説明する。
【００４２】
上述の製造方法により製造したリチウム遷移金属複合酸化物を正極活物質として、以下の手順で評価用電池を作製した。
【００４３】
（正極の作製）
正極活物質、アセチレンブラック、およびポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、固体電解質をＮ―メチル―２―ピロリドン（ＮＭＰ）に分散させて正極合剤スラリーを調製した。また、正極用固体電解質、アセチレンブラック、およびポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）をＮ―メチル―２―ピロリドン（ＮＭＰ）に分散させて正極用固体電解質スラリーを調整した。
得られた正極合剤を、スクリーン印刷用版を用い、集電体としてのＳＵＳまたはアルミニウム箔に塗布し、乾燥した。次に、固体電解質スラリーを、先に塗工した正極合剤塗工シート上に、スクリーン印刷版で塗工した。これを乾燥後にロールプレス機で圧縮成形し、所定のサイズに裁断することにより、正極を作製した。
【００４４】
（負極の作製）
負極活物質、およびＰＶＤＦをＮＭＰに分散させて負極合剤スラリーを調製した。さらに、負極用固体電解質、アセチレンブラック、およびポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）をＮ―メチル―２―ピロリドン（ＮＭＰ）に分散させて負極用固体電解質スラリーを調整した。
スクリーン印刷用版を用い、負極合剤を集電体としてのＳＵＳまたはＣｕ箔に塗布し、乾燥した。次に、負極用固体電解質スラリーを、先に塗工した負極合剤塗工シート上に、スクリーン印刷版で塗工した。得られた負極シートを乾燥後ロールプレス機で圧縮成形し、負極を作製した。
【００４５】
（固体電解質層の作製）
固体電解質、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）をＮ―メチル―２―ピロリドン（ＮＭＰ）に分散させて固体電解質スラリーを調整した。得られた固体電解質スラリーを、負極合剤と負極用固体電解質を塗布した電極シートに塗布し、乾燥後ロールプレス機で圧縮成形した後、所定のサイズに裁断することにより、負極＋固体電荷質シートを作製した。
【００４６】
（評価用電池の作製）
正極および負極の集電体に各々リード電極を取り付けた後、正極と固体電解質＋負極を積層し、袋状のラミネートパックにそれらを収納した。その後、アルゴン雰囲気下でラミネートパック内に封止した。こうして得られた電池を恒温槽に入れ微弱電流でエージングを行った。
【００４７】
上記の手法により作製された種々の電極構成条件の評価用電池に対して、容量および抵抗値の測定を行い、電極構成と容量および抵抗値の関係について評価した。また、下記の方法で充放電サイクル試験を行い、耐久性（性能維持率）を評価した。
【００４８】
（充放電サイクル試験）
上記の評価用電池（実施例）および、従来の電極を用いた評価用電池（比較例）に対し、６０℃の温度条件下で充放電サイクル試験を行った。充放電サイクル試験は、電流密度２.０ｍＡ/ｃｍ２の定電流で充電上限電圧４．２Ｖまで充電を行い、次いで電流密度２０ｍＡ/ｃｍ２の定電流で放電下限電圧２．７Ｖまで放電を行う充放電を１サイクルとし、このサイクルを合計１０００サイクル行うものとした。そして、サイクルごとに放電容量を測定し、（１０００サイクル目の放電容量/１サイクル目の放電容量）×１００という式を用いて性能維持率を算出した。
なお従来の電極を用いた評価用電池としては、各電極層中で固体電解質および導電助剤と活物質の構成は制御されておらず、均一に混合されているものを用いた。電極は、活物質、導電助剤、バインダ、固体電解質をスラリー化したのち混合し、その後塗工することで作製した。
【００４９】
図４は、本発明の実施形態に係る電極の、正極層の水平方向の断面における活物質部分と固体電解質部分の面積比に対する、比抵抗および比容量を示すグラフである。
正極層の水平方向の断面において、活物質部分の断面積をＡ、固体電解質部分の断面積をＳＥとすると、その面積比Ａ／ＳＥは１〜６００であることが好ましく、より好ましくは４〜１００、さらに好ましくは６〜５０である。この範囲において、低抵抗かつ高容量の電極を提供できる。
【００５０】
図５は、本発明の実施形態に係る電極の、正極層の水平方向の断面における固体電解質部分と導電助剤部分の面積比に対する、比抵抗および比容量を示すグラフである。
さらに、正極層の水平方向の断面において、導電助剤部分の断面積をＣとすると、ＳＥ／Ｃは１〜５００００であることが好ましく、より好ましくは１０〜１００００、さらに好ましくは５０〜１０００である。この範囲において、より低抵抗な電極を提供できる。
【００５１】
図６は、本発明の実施形態に係る電極の、電極層の厚さ比に対する、比抵抗および比容量を示すグラフである。
本発明の電極は、電極活物質と固体電解質および導電助剤が均一に混合されている従来の電極と比べ、電極層の厚さ比に対する比抵抗が小さい。固体電解質および導電助剤からなる層の存在により、抵抗値が大幅に低下しているものと推定される。対して比容量については体積比に等しいため、両電極間において差は見られない。従って、容量を維持したまま、低抵抗の電極が実現し、即ち、抵抗を維持したまま、高容量の電極が実現する。
【００５２】
図７は、本発明の実施形態に係る電極の比抵抗および比容量の変化について、充放電サイクル試験を行った結果を示すグラフである。
本発明の電極は、電極活物質と固体電解質および導電助剤が均一に混合されている従来の電極と比べ、１０００サイクル経過後の容量および抵抗値がいずれも優れていた。電極活物質が前記格子により区分されていることで、電荷移動媒体の移動経路が規定されるために、電荷移動媒体濃度分布の偏りが緩和され、電池のサイクル特性が向上した。
【００５３】
図８は、本発明の変形例１における正極活物質を示す概略図である。
本発明において正極活物質は、層状岩塩型構造を有するコア粒子の周囲に、電位絶縁層が被覆しており、さらに前記電位絶縁層を固体電解質および導電助剤層が被覆しているものであることが好ましい。これにより、活物質の劣化を抑制しつつ、伝導抵抗を低下させることができる。前記電位絶縁層を構成する物質としては特に限定されず、例えばＬｉＮｂＯ３など、活物質表面を絶縁しつつ、電荷移動媒体を伝導する層を形成すればよい。また前記固体電解質としては、固体電解質層１５や、伝導相３０を構成する固体電解質と異なる物質を用いてもよく、例えばＬｉＰＳ４、ＬＬＺ、ＬＬＺ−Ａｌ、ＬＬＺ−Ｇａなどを用いることができる。
【００５４】
図９は、本発明の変形例１における正極層の鉛直方向断面の一部を示す概略図である。
伝導相３０により区分された正極層の１区分中では、活物質の粒子間の空隙が、さらに固体電解質および導電助剤の粒子にて埋められていることが好ましい。これにより、さらに伝導抵抗が低下する。
【００５５】
以上、本発明の実施形態の例について説明した。本実施形態によれば、以下の効果が奏される。
【００５６】
本実施形態では、本発明は、正極活物質を含有する正極電極層と、負極活物質を含有する負極電極層と、前記正極電極層および前記負極電極層の間に介在して配置される固体電解質層と、から構成される固体電池において、前記２つの電極層の少なくとも一方の電極層は、該電極層の積層方向に直交する面方向に二次元格子状に延びる固体電解質および導電助剤をさらに含有する構造とした。
これにより、電極活物質を低抵抗で積層することが可能になり、また電極層中での電荷移動媒体の濃度分布の偏りを解消できるため、高容量かつ高耐久性を示す固体電池の提供が可能になる。
【００５７】
本実施形態において、前記少なくとも一方の電極層は、前記固体電解質および導電助剤が、前記積層方向と、前記積層方向に直交する２方向と、を含んで三次元格子状に配置される構造とした。
これにより、上記の効果がより大きく発揮され、さらに高容量かつ高耐久性を示す固体電池の提供が可能になる。
【００５８】
本実施形態において、前記固体電解質および導電助剤は、前記格子中で混合されて配置されていてもよいし、前記格子中で固体電解質層と、該固体電解質層に隣接する導電助剤層と、を構成して配置されていてもよい。
【００５９】
本実施形態において、前記電極層の積層方向に直交する断面における、固体電解質部分の断面積に対する活物質部分の断面積の比を、１〜６００、より好ましくは４〜１００、さらに好ましくは６〜５０とした。
これにより、さらに低抵抗の電池の提供が可能になる。
【符号の説明】
【００６０】
１      …正極活物質
２      …絶縁体被覆層
３      …固体電解質および導電助剤
１０    …固体電池セル
１１    …負極層
１２    …負極層集電体
１２ａ  …導電助剤層
１３    …正極層
１４    …正極層集電体
１４ａ  …導電助剤層
１５    …固体電解質層
３０    …固体電解質および導電助剤相
１００  …積層電池
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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