(57)【要約】【課題】本開示は、コート層および酸化アルミニウム層の剥離を抑制した電極集電体を提供すること主目的とする。【解決手段】本開示においては、全固体電池に用いられる電極集電体であって、集電層と、酸化アルミニウム層と、導電性材料、樹脂および無機フィラーを含有するコート層とをこの順に有し、上記集電層は、上記酸化アルミニウム層側の表面に、多孔質構造を有する、電極集電体を提供することにより、上記課題を解決する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
全固体電池に用いられる電極集電体であって、
集電層と、酸化アルミニウム層と、導電性材料、樹脂および無機フィラーを含有するコート層とをこの順に有し、
前記集電層は、前記酸化アルミニウム層側の表面に、多孔質構造を有する、電極集電体。
【請求項２】
全固体電池に用いられる電極集電体であって、
集電層と、酸化アルミニウム層と、導電性材料、樹脂および無機フィラーを含有するコート層とをこの順に有し、
前記集電層は、前記酸化アルミニウム層側の表面粗さＲａが０．８μｍ以上である、電極集電体。
【請求項３】
前記酸化アルミニウム層が、開口部を有し、
前記開口部において、前記集電層および前記コート層が接触している、請求項１または請求項２に記載の電極集電体。
【請求項４】
前記酸化アルミニウム層の厚さが、１０ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲内である、請求項１から請求項３までのいずれかの請求項に記載の電極集電体。
【請求項５】
前記集電層が、Ａｌ元素を含有する、請求項１から請求項４までのいずれかの請求項に記載の電極集電体。
【請求項６】
正極集電体、正極活物質層、固体電解質層、負極活物質層および負極集電体をこの順に有する全固体電池であって、
前記正極集電体および前記負極集電体の少なくとも一方が、請求項１から請求項５までのいずれかの請求項に記載の電極集電体である、全固体電池。
【請求項７】
全固体電池に用いられる電極集電体の製造方法であって、
集電層の一方の面側に、酸化アルミニウム層を形成する酸化アルミニウム層形成工程と、
前記酸化アルミニウム層の一方の面側に、樹脂および無機フィラーを含有するコート層を形成するコート層形成工程とを有し、
前記集電層は、前記酸化アルミニウム層側の表面に、多孔質構造を有する、電極集電体の製造方法。
【請求項８】
全固体電池に用いられる電極集電体の製造方法であって、
集電層の一方の面側に、酸化アルミニウム層を形成する酸化アルミニウム層形成工程と、
前記酸化アルミニウム層の一方の面側に、樹脂および無機フィラーを含有するコート層を形成するコート層形成工程とを有し、
前記集電層は、前記酸化アルミニウム層側の表面粗さＲａが０．８μｍ以上である、電極集電体の製造方法。
【請求項９】
前記酸化アルミニウム層形成工程の前に、前記集電層の表面を粗化する粗化処理工程を有する、請求項７または請求項８に記載の電極集電体の製造方法。
【請求項１０】
前記集電層が、Ａｌ元素を含有し、
前記酸化アルミニウム層形成工程において、ベーマイト処理により、前記酸化アルミニウム層を形成する、請求項７から請求項９までのいずれかの請求項に記載の電極集電体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、全固体電池に用いられる電極集電体に関する。
【背景技術】
【０００２】
全固体電池は、正極活物質層および負極活物質層の間に固体電解質層を有する電池であり、可燃性の有機溶媒を含む電解液を有する液系電池に比べて、安全装置の簡素化が図りやすいという利点を有する。全固体電池に、ＰＴＣ(Positive Temperature Coefficient)機能を有する膜を設ける技術が知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、正極集電体と正極活物質層との間、および、負極集電体と負極活物質層との間の少なくとも一方に、導電材および樹脂を有するＰＴＣ膜を有する全固体電池が開示されている。この技術は、内部短絡が生じた場合に電池反応を停止させることが可能な全固体電池を提供することを課題としている。
【０００４】
なお、特許文献２には、正、負極用極板の少なくとも一方に、表面にベーマイト処理を施した集電体を用いたリチウム二次電池が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１７−１３０２８３号公報
【特許文献２】特開２０００−０４８８２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
全固体電池の安全性を評価する方法として、釘刺し試験が知られている。釘刺し試験は、導電性の釘を全固体電池に刺し、電池内で内部短絡が生じたときの変化（例えば温度変化）を観察する試験である。釘刺し試験により、正極集電体および負極集電体が接触すると、短絡部の抵抗（短絡抵抗）が小さいため、ジュール発熱が発生し、電池温度が上昇する虞がある。
【０００７】
そこで、本発明者は、正極集電体および負極集電体の少なくとも一方の表面に、酸化アルミニウム層を形成することを試みた。さらに、酸化アルミニウム層の表面に、導電性材料、樹脂および無機フィラーを含有するコート層を形成することを試みた。酸化アルミニウム層およびコート層を設けた全固体電池に対して釘刺し試験を行ったところ、短絡抵抗が大きくなることが確認された。
【０００８】
一方、釘刺し試験において、電池に加わる荷重を増加させた場合、コート層が酸化アルミニウム層から剥離しやすくなるという知見が得られた。釘刺し時にコート層が酸化アルミニウム層から剥離すると、短絡抵抗の増加効果が発揮されにくくなる。本開示は、上記実情に鑑みてなされたものであり、コート層および酸化アルミニウム層の剥離を抑制した電極集電体を提供すること主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本開示においては、全固体電池に用いられる電極集電体であって、集電層と、酸化アルミニウム層と、導電性材料、樹脂および無機フィラーを含有するコート層とをこの順に有し、上記集電層は、上記酸化アルミニウム層側の表面に、多孔質構造を有する、電極集電体を提供する。
【００１０】
本開示によれば、集電層の酸化アルミニウム層側の表面が粗面であることにより、コート層および酸化アルミニウム層の剥離を抑制した電極集電体とすることができる。
【００１１】
また、本開示においては、全固体電池に用いられる電極集電体であって、集電層と、酸化アルミニウム層と、導電性材料、樹脂および無機フィラーを含有するコート層とをこの順に有し、上記集電層は、上記酸化アルミニウム層側の表面粗さＲａが０．８μｍ以上である、電極集電体を提供する。
【００１２】
本開示によれば、集電層の酸化アルミニウム層側の表面が粗面であることにより、コート層および酸化アルミニウム層の剥離を抑制した電極集電体とすることができる。
【００１３】
上記開示においては、上記酸化アルミニウム層が、開口部を有し、上記開口部において、上記集電層および上記コート層が接触していても良い。
【００１４】
上記開示においては、上記酸化アルミニウム層の厚さが、１０ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲内であっても良い。
【００１５】
上記開示においては、上記集電層が、Ａｌ元素を含有していても良い。
【００１６】
また、本開示においては、正極集電体、正極活物質層、固体電解質層、負極活物質層および負極集電体をこの順に有する全固体電池であって、上記正極集電体および上記負極集電体の少なくとも一方が、上述した電極集電体である、全固体電池を提供する。
【００１７】
本開示によれば、上述した電極集電体を用いることで、コート層および酸化アルミニウム層が剥離しにくい全固体電池とすることができる。
【００１８】
また、本開示においては、全固体電池に用いられる電極集電体の製造方法であって、集電層の一方の面側に、酸化アルミニウム層を形成する酸化アルミニウム層形成工程と、上記酸化アルミニウム層の一方の面側に、樹脂および無機フィラーを含有するコート層を形成するコート層形成工程とを有し、上記集電層は、上記酸化アルミニウム層側の表面に、多孔質構造を有する、電極集電体の製造方法を提供する。
【００１９】
本開示によれば、粗面を有するＡｌ箔を用いることにより、コート層および酸化アルミニウム層の剥離を抑制した電極集電体を得ることができる。
【００２０】
また、本開示においては、全固体電池に用いられる電極集電体の製造方法であって、集電層の一方の面側に、酸化アルミニウム層を形成する酸化アルミニウム層形成工程と、上記酸化アルミニウム層の一方の面側に、樹脂および無機フィラーを含有するコート層を形成するコート層形成工程とを有し、上記集電層は、上記酸化アルミニウム層側の表面粗さＲａが０．８μｍ以上である、電極集電体の製造方法を提供する。
【００２１】
本開示によれば、粗面を有するＡｌ箔を用いることにより、コート層および酸化アルミニウム層の剥離を抑制した電極集電体を得ることができる。
【００２２】
上記開示においては、上記酸化アルミニウム層形成工程の前に、上記集電層の表面を粗化する粗化処理工程を有していても良い。
【００２３】
上記開示においては、上記集電層が、Ａｌ元素を含有し、上記酸化アルミニウム層形成工程において、ベーマイト処理により、上記酸化アルミニウム層を形成しても良い。
【発明の効果】
【００２４】
本開示の電極集電体は、コート層および酸化アルミニウム層の剥離を抑制できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本開示の電極集電体を例示する概略断面図である。
【図２】本開示における集電層を説明する概略断面図である。
【図３】本開示の電極集電体を例示する概略断面図である。
【図４】本開示の全固体電池を例示する概略断面図である。
【図５】本開示の電極集電体の製造方法を例示する概略断面図である。
【図６】評価用電池の製造方法を説明する概略断面図である。
【図７】釘刺し試験を説明する概略斜視図である。
【図８】釘刺し試験における電圧プロファイルを例示するグラフである。
【図９】釘刺し試験後の釘貫通部の観察画像である。
【図１０】表面粗さ測定の結果である。
【図１１】接着力測定を説明する概略断面図である。
【図１２】接着力測定の結果である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本開示の電極集電体および全固体電池について、詳細に説明する。
【００２７】
Ａ．電極集電体
図１は、本開示の電極集電体を例示する概略断面図である。図１に示される電極集電体１０は、集電層１と、酸化アルミニウム層２と、導電性材料、樹脂および無機フィラーを含有するコート層３と、をこの順に有する。本開示においては、集電層１の酸化アルミニウム層２側の表面が粗面であることを一つの特徴とする。
【００２８】
本開示によれば、集電層の酸化アルミニウム層側の表面が粗面であることにより、コート層および酸化アルミニウム層の剥離を抑制した電極集電体とすることができる。
【００２９】
上述したように、釘刺し試験では、導電性の釘を全固体電池に刺し、電池内で内部短絡が生じたときの変化（例えば温度変化）を観察する。正極集電体および負極集電体は、その機能上、抵抗が小さい部材であるため、釘刺し時に、正極集電体および負極集電体が接触すると、短絡抵抗が小さくなる。その結果、ジュール発熱が発生し、電池温度が上昇する虞がある。
【００３０】
そこで、本発明者は、正極集電体および負極集電体の少なくとも一方の表面に、酸化アルミニウム層を形成することを試みた。さらに、酸化アルミニウム層の表面に、導電性材料、樹脂および無機フィラーを含有するコート層を形成することを試みた。酸化アルミニウムは抵抗が大きく、コート層に含まれる無機フィラーも抵抗が大きい。そのため、酸化アルミニウム層およびコート層を設けることで、短絡抵抗が大きくなると考えられる。
【００３１】
一方、釘刺し試験において、電池に加わる荷重を増加させた場合、コート層が酸化アルミニウム層から剥離しやすくなるという知見が得られた。釘刺し時にコート層が酸化アルミニウム層から剥離すると、短絡抵抗の増加効果が発揮されにくくなる。これに対して、本開示の電極集電体は、集電層の酸化アルミニウム層側表面が粗面であることにより、酸化アルミニウム層と、コート層との接触面積が大きくなり、両者の接着力が増加すると推測される。そのため、釘刺し時にコート層が酸化アルミニウム層から剥離しにくくなり、短絡抵抗の増加効果がより発揮されやすい。
以下、本開示の電極集電体について、構成ごとに説明する。
【００３２】
１．集電層
集電層は、集電体の主たる機能（集電機能）を有する層である。また、例えば図２に示すように、集電層１の酸化アルミニウム層側の表面が粗面１ｘである。なお、粗面１ｘを構成する材料は、集電層の他の部位（粗面１ｘ以外の部位）を構成する材料と同じであることが好ましいが、異なっていても良い。また、集電層の粗面１ｘは、多孔質構造を有することが好ましい。ここで、多孔質構造とは、多数の孔部（凹部）を有する構造をいい、例えば走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）による観察で確認することができる。また、図２に示すように、多孔質構造は、大径部１ａと、大径部１ａよりも表面側に位置し、大径部１ａよりも径の小さい小径部（ネック部）１ｂとを有するボトルネック構造を有する孔部を備えることが好ましい。
【００３３】
集電層の粗面は、表面粗さＲａが大きいことが好ましい。粗面の表面粗さＲａは、例えば、０．１μｍ以上であり、０．３μｍ以上であっても良く、０．５μｍ以上であっても良く、０．８μｍ以上であっても良い。一方、粗面の表面粗さＲａは、例えば、１５μｍ以下であり、８μｍ以下であっても良い。表面粗さＲａは、例えば、原子間力顕微鏡、レーザー顕微鏡による観察で求めることができる。測定条件としては、例えば、後述する実施例に記載する条件が挙げられる。
【００３４】
集電層は、金属元素を含有することが好ましい。金属元素は、特に限定されないが、例えばＡｌ元素、Ｃｕ元素、Ｆｅ元素、Ｔｉ元素、Ｎｉ元素、Ｚｎ元素、Ｃｒ元素、Ｃｏ元素、Ａｕ元素、Ｐｔ元素が挙げられる。集電層は、上記金属元素の単体であっても良く、上記金属元素を主成分として含有する合金であっても良い。中でも、集電層は、少なくともＡｌ元素を含有することが好ましい。特に、金属集電層は、Ａｌ単体、または、Ａｌ元素を主成分とする合金であることが好ましい。
【００３５】
集電層の形状としては、例えば、箔状が挙げられる。集電層の厚さは、例えば、０．１μｍ以上であり、１μｍ以上であっても良い。集電層が薄すぎると、集電機能が低くなる可能性がある。一方、集電層の厚さは、例えば、１ｍｍ以下であり、１００μｍ以下であっても良い。集電層が厚すぎると、全固体電池のエネルギー密度が低くなる可能性がある。
【００３６】
２．酸化アルミニウム層
酸化アルミニウム層は、集電層およびコート層の間に形成される層であり、通常は、集電層よりも抵抗が大きい。
【００３７】
酸化アルミニウム層は、Ａｌ元素およびＯ元素を含有する層である。酸化アルミニウム層は、例えば、Ａｌ元素を含有する集電層の表面に、酸化処理を行うことにより、得ることができる。酸化処理により得られた酸化アルミニウム層（酸化被膜）は、集電層との密着性が高い。また、上記酸化処理を行うことにより、集電層の粗面（酸化アルミニウム層側の表面）に追従するように酸化アルミニウム層が形成される。
【００３８】
酸化処理の一例としては、液相酸化処理が挙げられる。液相酸化処理としては、例えば、ベーマイト処理が挙げられる。ベーマイト処理は、高温の水溶液中で、アルミニウムの表面に酸化被膜（水和酸化被膜）を形成する方法である。ベーマイト処理により、針状結晶を有する酸化被膜が得られる。酸化処理の他の例としては、陽極酸化処理が挙げられる。陽極酸化処理は、陽極における電気化学的な酸化を利用した処理である。陽極酸化処理としては、例えば、アルマイト処理が挙げられる。アルマイト処理は、電気化学的な酸化を利用してアルミニウムの表面に酸化被膜（陽極酸化被膜）を形成する方法である。また、酸化処理の他の例としては、気相酸化処理が挙げられ、典型的には、大気中での熱処理が挙げられる。
【００３９】
また、酸化アルミニウム層は、例えば、酸化アルミニウム粒子を含有する組成物を塗工することにより、得ることができる。組成物は分散媒を含有していても良いが、その場合は、塗工後に乾燥により分散媒を除去することが好ましい。
【００４０】
酸化アルミニウム層の厚さは、例えば、１０ｎｍ以上であり、３０ｎｍ以上であっても良く、７０ｎｍ以上であっても良く、１００ｎｍ以上であっても良い。酸化アルミニウム層が薄すぎると、短絡抵抗を効果的に増加できない可能性がある。一方、酸化アルミニウム層の厚さは、例えば、１０００ｎｍ以下であり、３００ｎｍ以下であっても良く、１３０ｎｍ以下であっても良い。
【００４１】
酸化アルミニウム層の表面粗さＲａは、例えば、０．５μｍ以上であり、０．８μｍ以上であっても良く、１．０μｍ以上であっても良い。一方、酸化アルミニウム層の表面粗さＲａは、例えば、１０μｍ以下であっても良い。なお、酸化アルミニウム層の表面粗さＲａとは、集電層とは反対側の面の表面粗さをいう。また、例えば、電池作製時のプレス圧、および、全固体電池の拘束圧の少なくとも一方により、酸化アルミニウム層の凹部にコート層が食い込み、後述するように、コート層と集電層とが接触した状態を得ることができる。また、酸化アルミニウム層の表面粗さＲａと、集電層の粗面の表面粗さＲａとの差は、例えば０．１μｍ以上であり、０．２μｍ以上であっても良い。
【００４２】
３．コート層
コート層は、導電性材料、樹脂および無機フィラーを含有する層である。
【００４３】
導電性材料としては、例えば、炭素材料、金属材料が挙げられ、炭素材料が好ましい。炭素材料としては、例えば、ファーネスブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、サーマルブラック等のカーボンブラック、カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバー等の炭素繊維、活性炭、グラファイト、グラフェン、フラーレン等が挙げられる。導電性材料の形状は、例えば、粒子状が挙げられる。
【００４４】
コート層における導電性材料の割合は、例えば、５体積％〜９０体積％の範囲内であることが好ましい。例えば電極集電体におけるコート層と、対向する集電体との接触抵抗を高くするという観点においては、コート層における導電性材料の割合が、少ないことが好ましい。この場合、コート層における導電性材料の割合は、例えば、３０体積％以下であり、２０体積％以下であっても良く、１０体積％以下であっても良い。
【００４５】
コート層は、導電性材料に加えて樹脂を含有する。樹脂は、フッ素を含有することが好ましい。化学的安定性が高いからである。フッ素を含有する樹脂としては、例えば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）が挙げられる。
【００４６】
また、樹脂は、熱可塑性樹脂であっても良い。熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）樹脂、メタクリル樹脂、ポリアミド、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリアセタール等が挙げられる。また、上記樹脂として、ＳＢＲ（スチレンブタジエンゴム）、ＡＢＲ（アクリロニトリルブタジエンゴム）、ＢＲ（ブチレンゴム）等のゴムを用いても良い。
【００４７】
樹脂の融点は、例えば、８０℃〜３００℃の範囲内である。コート層における樹脂の割合は、例えば、５体積％〜９０体積％の範囲内であることが好ましい。
【００４８】
コート層は、導電性材料に加えて無機フィラーを含有する。無機フィラーは、通常、抵抗が高いため、短絡抵抗を大きくできる。また、無機フィラーは硬いため、全固体電池に拘束圧力が付与されている場合であっても、ＰＴＣ機能を発揮しやすくなる。ＰＴＣとは、Positive Temperature Coefficientを意味し、温度上昇に伴って、抵抗が正の係数を持って変化する特性をいう。
【００４９】
コート層に含まれる樹脂は、温度上昇に伴って体積膨張し、コート層の抵抗を増加させることができる。しかしながら、全固体電池では、通常、厚さ方向に沿って拘束圧を付与しているため、拘束圧の影響を受けて樹脂が変形または流動し、十分なＰＴＣ機能を発揮できない場合がある。これに対して、コート層に硬い無機フィラーを添加することで、拘束圧の影響を受けた場合であっても、良好なＰＴＣ特性を発揮できる。
【００５０】
なお、全固体電池に付与される拘束圧は、例えば、０．１ＭＰａ以上であり、１ＭＰａ以上であっても良く、５ＭＰａ以上であっても良い。一方、拘束圧は、例えば、１００ＭＰａ以下であり、５０ＭＰａ以下であっても良く、２０ＭＰａ以下であっても良い。
【００５１】
無機フィラーとしては、例えば、金属酸化物、金属窒化物が挙げられる。金属酸化物としては、例えば、アルミナ、ジルコニア、シリカ等が挙げられ、金属窒化物としては、例えば、窒化ケイ素が挙げられる。無機フィラーの平均粒径（Ｄ５０）は、例えば、５０ｎｍ〜５μｍの範囲内であり、１００ｎｍ〜２μｍの範囲内であっても良い。また、コート層における無機フィラーの含有量は、例えば、４０体積％以上であり、５０体積％以上であっても良く、６０体積％以上であっても良い。一方、コート層における無機フィラーの含有量は、例えば、８５体積％以下であり、８０体積％以下であっても良い。
【００５２】
コート層は、電子伝導度が高い層であることが好ましい。２５℃におけるコート層の電子伝導度は、例えば２×１０−２Ｓ／ｃｍ以上であり、３×１０−２Ｓ／ｃｍ以上であっても良い。一方、２５℃におけるコート層の電子伝導度は、例えば５０Ｓ／ｃｍ以下である。コート層の電子伝導度は、酸化アルミニウム層の電子伝導度よりも大きいことが好ましい。また、コート層の電子伝導度は、集電層の電子伝導度よりも小さいことが好ましい。
【００５３】
コート層の厚さは、例えば、０．０１μｍ以上であり、１μｍ以上であることが好ましい。一方、コート層の厚さは、例えば、３０μｍ以下である。また、コート層の厚さは、酸化アルミニウム層の厚さよりも大きいことが好ましい。コート層および集電層の電子の移動がスムーズになるからである。コート層の厚さをＴＣとし、酸化アルミニウム層の厚さをＴＡとした場合、酸化アルミニウム層の厚さに対するコート層の厚さの割合（ＴＣ／ＴＡ）は、例えば６〜３００の範囲内であり、１０〜２００の範囲内であっても良い。
【００５４】
４．電極集電体
本開示の電極集電体は、上述した集電層、酸化アルミニウム層およびコート層を有する。中でも、本開示においては、酸化アルミニウム層が開口部を有し、その開口部において、集電層およびコート層が接触していることが好ましい。全固体電池の短絡抵抗を大きくしつつ、通常使用時の電池抵抗を小さくできるからである。
【００５５】
酸化アルミニウム層は電子抵抗が大きいため、酸化アルミニウム層を設けることで、全固体電池の短絡抵抗を大きくできる。その反面、通常使用時の電池抵抗も大きくなる傾向にある。これに対して、酸化アルミニウム層の開口部において、集電層およびコート層（導電性材料を含有する層）を接触させることにより、全固体電池の短絡抵抗を大きくしつつ、通常使用時の電池抵抗を小さくできる。
【００５６】
図３（ａ）に示される電極集電体１０は、集電層１、酸化アルミニウム層２およびコート層３をこの順に有する。さらに、酸化アルミニウム層２が開口部Ｘを有し、開口部Ｘにおいて、集電層１およびコート層３が接触している。図３（ａ）に示される開口部Ｘは、例えば、集電層１の表面に酸化処理を行い、酸化アルミニウム層（酸化被膜）２を形成することにより、得ることができる。なお、典型的な酸化被膜は、疎な領域および密な領域が混在しており、疎な領域の一部に、微小な開口部Ｘが形成される。一方、図３（ｂ）に示される開口部Ｘは、例えば、集電層１の表面に、パターン状の酸化アルミニウム層２を形成することにより得ることができる。
【００５７】
例えば図３（ｂ）に例示すように、開口部Ｘの幅をＷとした場合、Ｗの値は、例えば０．１μｍ〜１０μｍの範囲内であり、０．５μｍ〜８μｍの範囲内であっても良い。また、開口部Ｘの面積率（開口部の総面積／（開口部＋非開口部の総面積））は、例えば０．１％〜２％の範囲内であり、０．５％〜１％の範囲内であっても良い。また、開口部の平面視形状は特に限定されないが、例えば、ランダム状、ストライプ状、ドット状が挙げられる。
【００５８】
本開示の電極集電体は、通常、コート層側の表面が、固体電解質層と対向するように配置される。また、電極集電体は、通常、全固体電池に用いられる。電極集電体は、正極集電体であっても良く、負極集電体であっても良い。
【００５９】
Ｂ．全固体電池
図４は、本開示の全固体電池の一例を示す概略断面図である。図４に示される全固体電池１００は、正極活物質を含有する正極活物質層１１と、負極活物質を含有する負極活物質層１２と、正極活物質層１１および負極活物質層１２の間に形成された固体電解質層１３と、正極活物質層１１の集電を行う正極集電体１４と、負極活物質層１２の集電を行う負極集電体１５と、を有する。すなわち、全固体電池１００は、厚さ方向において、正極集電体１４、正極活物質層１１、固体電解質層１３、負極活物質層１２および負極集電体１５をこの順に有する。本開示においては、正極集電体１４および負極集電体１５の少なくとも一方が、上述した電極集電体であることを大きな特徴とする。
【００６０】
本開示によれば、上述した電極集電体を用いることで、コート層および酸化アルミニウム層が剥離しにくい全固体電池とすることができる。
【００６１】
１．正極集電体および負極集電体
正極集電体および負極集電体の少なくとも一方は、上記「Ａ．電極集電体」に記載された電極集電体である。正極集電体のみが上述した電極集電体であっても良く、負極集電体のみが上述した電極集電体であっても良い。また、正極集電体および負極集電体の両方が上述した電極集電体であっても良い。この場合、正極集電体の集電層、および、負極集電体の集電層は、同じ金属元素を含有していても良く、異なる金属元素を含有していても良い。
【００６２】
また、正極集電体および負極集電体の接触抵抗は、高圧状態においても大きいことが好ましい。なお、「正極集電体および負極集電体の接触抵抗」とは、以下のように定義される。正極集電体および負極集電体の一方が、上述した電極集電体である場合、「正極集電体および負極集電体の接触抵抗」とは、電極集電体のコート層と、他方の集電体とを接触させた場合の抵抗をいう。一方、正極集電体および負極集電体の両方が、上述した電極集電体である場合、「正極集電体および負極集電体の接触抵抗」とは、一方の電極集電体のコート層と、他方の電極集電体のコート層とを接触させた場合の抵抗をいう。１００ＭＰａの圧力下における正極集電体および負極集電体の接触抵抗は、例えば、０．５Ω・ｃｍ２以上であり、１．１Ω・ｃｍ２以上であっても良い。
【００６３】
また、正極集電体および負極集電体の一方が、導電性材料、樹脂および無機フィラーを含有するコート層を有する電極集電体であり、正極集電体および負極集電体の他方が、Ｃｕ元素を含有する集電体であっても良い。無機フィラーを含有するコート層と、Ｃｕ元素を含有する集電体とは接触抵抗が大きいため、短絡抵抗も大きくできる。
【００６４】
２．正極活物質層
正極活物質層は、正極活物質を少なくとも含有し、必要に応じて、固体電解質材料、導電化材、結着材および増粘材の少なくとも一つを含有していても良い。
【００６５】
正極活物質は、特に限定されないが、例えば、酸化物活物質が挙げられる。酸化物活物質としては、例えば、ＬｉＣｏＯ２、ＬｉＭｎＯ２、ＬｉＮｉＯ２、ＬｉＶＯ２、ＬｉＮｉ１／３Ｃｏ１／３Ｍｎ１／３Ｏ２等の岩塩層状型活物質、ＬｉＭｎ２Ｏ４、Ｌｉ４Ｔｉ５Ｏ１２、Ｌｉ（Ｎｉ０．５Ｍｎ１．５）Ｏ４等のスピネル型活物質、ＬｉＦｅＰＯ４、ＬｉＭｎＰＯ４、ＬｉＮｉＰＯ４、ＬｉＣｏＰＯ４等のオリビン型活物質が挙げられる。また、酸化物活物質として、Ｌｉ１＋ｘＭｎ２−ｘ−ｙＭｙＯ４（Ｍは、Ａｌ、Ｍｇ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｚｎの少なくとも一種、０＜ｘ＋ｙ＜２）で表されるＬｉＭｎスピネル活物質、チタン酸リチウム等を用いても良い。
【００６６】
また、正極活物質の表面には、Ｌｉイオン伝導性酸化物を含有するコート層が形成されていても良い。正極活物質と、固体電解質材料との反応を抑制できるからである。Ｌｉイオン伝導性酸化物としては、例えば、ＬｉＮｂＯ３、Ｌｉ４Ｔｉ５Ｏ１２、Ｌｉ３ＰＯ４が挙げられる。コート層の厚さは、例えば、０．１ｎｍ〜１００ｎｍの範囲内であり、１ｎｍ〜２０ｎｍの範囲内であっても良い。正極活物質表面におけるコート層の被覆率は、例えば、５０％以上であり、８０％以上であっても良い。
【００６７】
固体電解質材料は、特に限定されないが、例えば、硫化物固体電解質材料、酸化物固体電解質材料等の無機固体電解質材料が挙げられる。硫化物固体電解質材料としては、例えば、Ｌｉ２Ｓ−Ｐ２Ｓ５、Ｌｉ２Ｓ−Ｐ２Ｓ５−ＬｉＩ、Ｌｉ２Ｓ−Ｐ２Ｓ５−Ｌｉ２Ｏ、Ｌｉ２Ｓ−Ｐ２Ｓ５−Ｌｉ２Ｏ−ＬｉＩ、Ｌｉ２Ｓ−Ｐ２Ｓ５−ＬｉＩ−ＬｉＢｒ、Ｌｉ２Ｓ−ＳｉＳ２、Ｌｉ２Ｓ−ＳｉＳ２−ＬｉＩ、Ｌｉ２Ｓ−ＳｉＳ２−ＬｉＢｒ、Ｌｉ２Ｓ−ＳｉＳ２−ＬｉＣｌ、Ｌｉ２Ｓ−ＳｉＳ２−Ｂ２Ｓ３−ＬｉＩ、Ｌｉ２Ｓ−ＳｉＳ２−Ｐ２Ｓ５−ＬｉＩ、Ｌｉ２Ｓ−Ｂ２Ｓ３、Ｌｉ２Ｓ−Ｐ２Ｓ５−ＺｍＳｎ（ただし、ｍ、ｎは正の数。Ｚは、Ｇｅ、Ｚｎ、Ｇａのいずれか。）、Ｌｉ２Ｓ−ＧｅＳ２、Ｌｉ２Ｓ−ＳｉＳ２−Ｌｉ３ＰＯ４、Ｌｉ２Ｓ−ＳｉＳ２−ＬｉｘＭＯｙ（ただし、ｘ、ｙは正の数。Ｍは、Ｐ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎのいずれか。）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。また、硫化物固体電解質材料は、いわゆるＬＧＰＳ型結晶相を有していても良い。
【００６８】
特に、硫化物固体電解質材料は、Ｌｉ、Ａ（Ａは、Ｐ、Ｓｉ、Ｇｅ、ＡｌおよびＢの少なくとも一種である）、およびＳを含有するイオン伝導体を備えることが好ましい。さらに、上記イオン伝導体は、オルト組成のアニオン構造（ＰＳ４３−構造、ＳｉＳ４４−構造、ＧｅＳ４４−構造、ＡｌＳ３３−構造、ＢＳ３３−構造）をアニオンの主成分として有することが好ましい。化学安定性の高い硫化物固体電解質材料とすることができるからである。オルト組成のアニオン構造の割合は、イオン伝導体における全アニオン構造に対して、７０ｍｏｌ％以上であることが好ましく、９０ｍｏｌ％以上であることがより好ましい。オルト組成のアニオン構造の割合は、ラマン分光法、ＮＭＲ、ＸＰＳ等により決定することができる。
【００６９】
硫化物固体電解質材料は、上記イオン伝導体に加えて、ハロゲン化リチウムを含有していても良い。ハロゲン化リチウムとしては、例えば、ＬｉＦ、ＬｉＣｌ、ＬｉＢｒおよびＬｉＩが挙げられ、中でも、ＬｉＣｌ、ＬｉＢｒおよびＬｉＩが好ましい。硫化物固体電解質材料におけるＬｉＸ（Ｘ＝Ｆ、Ｉ、Ｃｌ、Ｂｒ）の割合は、例えば、５ｍｏｌ％〜３０ｍｏｌ％の範囲内であり、１５ｍｏｌ％〜２５ｍｏｌ％の範囲内であっても良い。
【００７０】
固体電解質材料は、結晶性材料であっても良く、非晶質材料であっても良い。また、固体電解質材料は、ガラスであっても良く、結晶化ガラス（ガラスセラミックス）であっても良い。固体電解質材料の形状としては、例えば粒子状が挙げられる。
【００７１】
導電化材としては、例えば、アセチレンブラック（ＡＢ）、ケッチェンブラック（ＫＢ）、炭素繊維、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）、カーボンナノファイバー（ＣＮＦ）等の炭素材料が挙げられる。また、結着材としては、例えば、ブチレンゴム（ＢＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）等のゴム系結着材、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）等のフッ化物系結着材が挙げられる。
【００７２】
また、正極活物質層の厚さは、例えば、０．１μｍ〜３００μｍの範囲内であり、０．１μｍ〜１００μｍの範囲内であっても良い。
【００７３】
３．負極活物質層
負極活物質層は、負極活物質を少なくとも含有し、必要に応じて、固体電解質材料、導電化材、結着材および増粘材の少なくとも一つを含有していても良い。
【００７４】
負極活物質は、特に限定されないが、例えば、金属活物質、炭素活物質、酸化物活物質が挙げられる。金属活物質としては、例えば、金属単体、金属合金が挙げられる。金属活物質に含まれる金属元素としては、例えば、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｉｎ、Ａｌ等が挙げられる。金属合金は、上記金属元素を主成分として含有する合金であることが好ましい。Ｓｉ合金としては、例えばＳｉ−Ａｌ系合金、Ｓｉ−Ｓｎ系合金、Ｓｉ−Ｉｎ系合金、Ｓｉ−Ａｇ系合金、Ｓｉ−Ｐｂ系合金、Ｓｉ−Ｓｂ系合金、Ｓｉ−Ｂｉ系合金、Ｓｉ−Ｍｇ系合金、Ｓｉ−Ｃａ系合金、Ｓｉ−Ｇｅ系合金が挙げられる。なお、例えばＳｉ−Ａｌ系合金とは、少なくともＳｉおよびＡｌを含有する合金を意味し、ＳｉおよびＡｌのみを含有する合金であっても良く、さらに別の金属元素を含有する合金であっても良い。Ｓｉ−Ａｌ系合金以外の合金についても同様である。金属合金は、２成分系合金であっても良く、３成分系以上の多成分系合金であっても良い。
【００７５】
一方、カーボン活物質としては、例えば、メソカーボンマイクロビーズ（ＭＣＭＢ）、高配向性グラファイト（ＨＯＰＧ）、ハードカーボン、ソフトカーボン等が挙げられる。また、酸化物活物質としては、例えば、Ｌｉ４Ｔｉ５Ｏ１２等のチタン酸リチウムが挙げられる。
【００７６】
負極活物質の形状としては、例えば粒子状が挙げられる。負極活物質の平均粒径（Ｄ５０）は、例えば１０ｎｍ〜５０μｍの範囲内であり、１００ｎｍ〜２０μｍの範囲内であっても良い。負極活物質層における負極活物質の割合は、例えば５０重量％以上であり、６０重量％〜９９重量％の範囲内であっても良い。
【００７７】
負極活物質層に用いられる固体電解質材料、結着材および粘着材については、上記「２．正極活物質層」に記載した内容と同様であるので、ここでの記載は省略する。負極活物質層の厚さは、例えば、０．１μｍ〜３００μｍの範囲内であり、０．１μｍ〜１００μｍの範囲内であっても良い。
【００７８】
４．固体電解質層
固体電解質層は、正極活物質層および負極集電体の間に形成される層である。また、固体電解質層は、固体電解質材料を少なくとも含有し、必要に応じて、結着材をさらに含有していても良い。固体電解質層に用いられる固体電解質材料および結着材については、上記「２．正極活物質層」に記載した内容と同様であるので、ここでの記載は省略する。
【００７９】
固体電解質層における固体電解質材料の含有量は、例えば、１０重量％〜１００重量％の範囲内であり、５０重量％〜１００重量％の範囲内であっても良い。また、固体電解質層の厚さは、例えば、０．１μｍ〜３００μｍの範囲内であり、０．１μｍ〜１００μｍの範囲内であっても良い。
【００８０】
５．全固体電池
本開示の全固体電池は、全固体リチウムイオン電池であることが好ましい。また、全固体電池は、一次電池であっても良く、二次電池であっても良いが、中でも二次電池であることが好ましい。繰り返し充放電でき、例えば車載用電池として有用だからである。全固体電池の形状としては、例えば、コイン型、ラミネート型、円筒型および角型が挙げられる。また、本開示の全固体電池は、正極活物質層、固体電解質層および負極活物質層を有する発電要素を複数積層した積層電池であっても良い。積層電池は、各発電要素を並列に接続した電池であっても良く、各発電要素を直列に接続した電池であっても良い。
【００８１】
Ｃ．電極集電体の製造方法
図５は、本開示の電極集電体の製造方法を例示する概略断面図である。図５においては、まず、粗面を有するＡｌ箔である集電層１を準備する（図５（ａ））。次に、集電層１の粗面に、酸化処理を行い、酸化アルミニウム層２を形成する（図５（ｂ））。次に、酸化アルミニウム層２側の表面に、導電性材料、樹脂および無機フィラーを含有する組成物を塗工し、コート層３を形成する（図５（ｃ））。これにより、電極集電体１０を得る。
【００８２】
本開示によれば、粗面を有するＡｌ箔を用いることにより、コート層および酸化アルミニウム層の剥離を抑制した電極集電体を得ることができる。
以下、本開示の電極集電体の製造方法について、工程ごとに説明する。
【００８３】
１．酸化アルミニウム層形成工程
コート層形成工程は、集電層の一方の面側に、酸化アルミニウム層を形成する工程である。酸化アルミニウム層の形成方法については、上記「Ａ．電極集電体」に記載した内容と同様であるので、ここでの記載は省略する。
【００８４】
本開示においては、酸化アルミニウム層形成工程の前に、上記集電層の表面を粗化する粗化処理工程を有することが好ましい。粗化処理により、集電層の粗面が形成される。粗化処理としては、例えば、ウェットエッチング、ドライエッチング等が挙げられる。ウェットエッチングに用いられるエッチング液は、特に限定されないが、例えば混酸エッチング液が挙げられる。また、粗化処理の条件は、所望の粗面が得られるように適宜調整することが好ましい。
【００８５】
２．コート層形成工程
コート層形成工程は、上記酸化アルミニウム層の一方の面側（集電層とは反対側の面側）に、樹脂および無機フィラーを含有するコート層を形成する工程である。
【００８６】
コート層の形成方法としては、例えば、導電性材料、樹脂および無機フィラーを含有する組成物（コート層形成用組成物）を塗工する方法が挙げられる。導電性材料、樹脂および無機フィラーについては、上記「Ａ．電極集電体」に記載した内容と同様であるので、ここでの記載は省略する。また、コート層形成用組成物は、分散媒を含有することが好ましい。コート層形成用組成物を塗工する方法としては、例えば、ドクターブレード法、ダイコート法、グラビアコート法、スプレー塗工法、静電塗工法、バー塗工法が挙げられる。
【００８７】
３．電極集電体
上述した製造方法により得られる電極集電体については、上記「Ａ．電極集電体」に記載した内容と同様であるので、ここでの記載は省略する。
【００８８】
なお、本開示は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本開示の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本開示の技術的範囲に包含される。
【実施例】
【００８９】
［比較例１］
（正極の作製）
転動流動式コーティング装置（パウレック製）を用いて、大気環境において正極活物質（Ｌｉ１．１５Ｎｉ１／３Ｃｏ１／３Ｍｎ１／３Ｗ０．００５Ｏ２）にＬｉＮｂＯ３をコーティングした。その後、大気環境において焼成を行い、正極活物質の表面にＬｉＮｂＯ３を含有するコート層を形成した。これにより、表面にコート層を有する正極活物質を得た。
【００９０】
次に、ポリプロピレン（ＰＰ）製容器に、酪酸ブチルを添加し、得られた正極活物質と、硫化物固体電解質材料（ＬｉＩおよびＬｉＢｒを含むＬｉ２Ｓ−Ｐ２Ｓ５系ガラスセラミックス、平均粒径Ｄ５０＝０．８μｍ）と、導電化材（気相成長炭素繊維、ＶＧＣＦ、昭和電工製）と、ＰＶｄＦ系バインダー（クレハ製）の５重量％酪酸ブチル溶液とを正極活物質：硫化物固体電解質材料：導電化材：バインダー＝８５：１３：１：１の重量比で添加した。次に、超音波分散装置（エスエムテー製ＵＨ−５０）でＰＰ製容器を３０秒間撹拌した。次に、ＰＰ製容器を振とう器（柴田科学製、ＴＴＭ−１）で３分間振とうさせ、さらに超音波分散装置で３０秒間撹拌し、塗工液を得た。
【００９１】
次に、Ａｌ箔（厚さ１５μｍ、ＵＡＣＪ製１Ｎ３０）を準備した。得られた塗工液を、振とう器（柴田科学製、ＴＴＭ−１）で３分間振とうさせ、その後、アプリケーターを用いて、ブレード法によりＡｌ箔上に塗工した。自然乾燥後、１００℃のホットプレート上で３０分間乾燥させ、正極集電体の一方の表面上に正極活物質層を形成した。次に、電池サイズに合わせて裁断し、正極を得た。
【００９２】
（負極の作製）
ＰＰ製容器に、酪酸ブチルを添加し、負極活物質（シリコン、高純度化学製、平均粒径Ｄ５０＝５μｍ）と、硫化物固体電解質材料（ＬｉＩおよびＬｉＢｒを含むＬｉ２Ｓ−Ｐ２Ｓ５系ガラスセラミックス、平均粒径Ｄ５０＝０．８μｍ）と、導電化材（気相成長炭素繊維、ＶＧＣＦ、昭和電工製）と、ＰＶｄＦ系バインダー（クレハ製）の５重量％酪酸ブチル溶液とを負極活物質：硫化物固体電解質材料：導電化材：バインダー＝５５：４２：２：１の重量比で添加した。次に、超音波分散装置（エスエムテー製ＵＨ−５０）でＰＰ製容器を３０秒間撹拌した。次に、ＰＰ製容器を振とう器（柴田科学製、ＴＴＭ−１）で３０分間振とうさせ、さらに超音波分散装置で３０秒間撹拌し、塗工液を得た。
【００９３】
次に、図６（ａ）に示すように、Ｃｕ箔（負極集電体１５、厚さ１２μｍ、古河電工製、電解Ｃｕ箔）を準備した。得られた塗工液を、振とう器（柴田科学製、ＴＴＭ−１）で３分間振とうさせ、アプリケーターを用いて、ブレード法によりＣｕ箔上に塗工した。自然乾燥後、１００℃のホットプレート上で３０分間乾燥させた。これにより、図６（ｂ）に示すように、Ｃｕ箔（負極集電体１５）の一方の表面上に負極活物質層１２を形成した。その後、同様の処理に行い、図６（ｃ）に示すように、Ｃｕ箔の他方の表面上に、Ｃｕ箔（負極集電体１５）の両面に負極活物質層１２を形成した。次に、電池サイズに合わせて裁断し、負極を得た。
【００９４】
（固体電解質層の作製）
ＰＰ製容器に、ヘプタンと、ブチレンゴム系バインダー（ＪＳＲ社製）の５重量％ヘプタン溶液と、硫化物固体電解質材料（ＬｉＩおよびＬｉＢｒを含むＬｉ２Ｓ−Ｐ２Ｓ５系ガラスセラミックス、平均粒径Ｄ５０＝２．５μｍ）とを添加した。次に、超音波分散装置（エスエムテー製ＵＨ−５０）でＰＰ製容器を３０秒間撹拌した。次に、ＰＰ製容器を振とう器（柴田科学製、ＴＴＭ−１）で３０分間振とうさせ、さらに超音波分散装置で３０秒間撹拌し、塗工液を得た。
【００９５】
次に、Ａｌ箔（日本製箔製）を準備した。得られた塗工液を、振とう器（柴田科学製、ＴＴＭ−１）で３分間振とうさせ、アプリケーターを用いて、ブレード法によりＡｌ箔上に塗工した。自然乾燥後、１００℃のホットプレート上で３０分間乾燥させた。次に、電池サイズに合わせて裁断し、Ａｌ箔および固体電解質層を有する転写部材を得た。
【００９６】
（評価用電池の作製）
得られた２つの転写部材を、それぞれ、負極集電体の両面に形成された負極活物質層上に配置し、冷間等方圧加圧法（ＣＩＰ法）により、４ｔｏｎ／ｃｍ２の圧力でプレスした。その後、転写部材のＡｌ箔を剥離した。これにより、図６（ｄ）に示すように、負極活物質層１２上に固体電解質層１３を形成した。次に、上記で得られた２つの正極を、それぞれ、負極集電体の両面に形成された固体電解質層上に配置し、冷間等方圧加圧法（ＣＩＰ法）により、４ｔｏｎ／ｃｍ２の圧力でプレスした。これにより、図６（ｅ）に示すように、固体電解質層１３上に、正極活物質層１１および正極集電体１４を形成した。その後、１０ＭＰａで拘束し、評価用電池（２積層電池）を得た。
【００９７】
［比較例２］
Ａｌ箔（厚さ１５μｍ、ＵＡＣＪ製１Ｎ３０）の表面に、コート層を形成した。まず、導電化材（ファーネスブラック、平均一次粒径６６ｎｍ、東海カーボン製）、無機フィラー（アルミナ、昭和電工製ＣＢ−Ｐ０２）およびＰＶＤＦ（クレハ製ＫＦポリマーＬ＃９１３０）を、導電化材：無機フィラー：ＰＶＤＦ＝１０：６０：３０の体積比となるように、Ｎ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）と混合し、ペーストを作製した。得られたペーストを、Ａｌ箔に対して、乾燥後の厚さが１０μｍとなるように塗工し、乾燥炉で乾燥（２５℃で６時間乾燥後、８５℃で３０秒間乾燥）させ、コート層を形成した。これにより、Ａｌ箔（集電層）の表面にコート層を有する正極集電体を得た。２５℃におけるコート層の電子伝導度は３．８×１０−２Ｓ／ｃｍ程度であった。また、得られた正極集電体を用いたこと以外は、比較例１と同様にして評価用電池を得た。
【００９８】
［参考例１］
Ａｌ箔（厚さ１５μｍ、ＵＡＣＪ製１Ｎ３０）に対して、１００℃のアルカリ溶液に２０秒間浸漬させるベーマイト処理を行った。これにより、Ａｌ箔（集電層）の表面に酸化アルミニウム層を有する正極集電体を得た。その後、比較例２と同様の方法により、酸化アルミニウム層の表面にコート層を形成した。これにより、Ａｌ箔（集電層）、酸化アルミニウム層およびコート層をこの順に有する正極集電体を得た。得られた正極集電体を用いたこと以外は、比較例１と同様にして評価用電池を得た。
【００９９】
［参考例２］
ベーマイト処理の処理時間を４０秒間に変更したこと以外は、参考例１と同様にして評価用電池を得た。
【０１００】
［評価］
（酸化アルミニウム層の観察）
比較例１、２および参考例１、２で作製した正極集電体の断面観察結果から、酸化アルミニウム層の厚さを求めた。また、原子間力顕微鏡を用いて、酸化アルミニウム層の表面粗さを求めた。表面粗さ測定は、原子間力顕微鏡（日立ハイテクサイエンス製）を用い、Contact Mode (AFM Mode)、探針：SI-DF-3-R、雰囲気：Ａｒ、走査速度：０．２５Ｈｚ、たわみ量：−１ｎｍ、測定領域：５０μｍ×５０μｍの条件で行った。その結果を表１に示す。
【０１０１】
（短絡抵抗測定）
比較例１、２および参考例１、２で得られた評価用電池の短絡抵抗を測定した。短絡抵抗測定では、図７に示すように、評価用電池１００を、厚さ３ｍｍのＡｌ板（図示せず）上に置き、釘１１０を刺した。釘刺し試験の条件は、以下の通りである。
充電状態：満充電
抵抗計：Hioki製RM3542
釘：ＳＫ材（φ８ｍｍ、先端角６０°）
釘の速度：０．５ｍｍ／ｓｅｃ
【０１０２】
釘刺し時の電圧プロファイルから、評価用電池の短絡抵抗を求めた。電圧プロファイルの一例を図８に示す。図８に示すように、釘刺し時により、評価用電池の電圧は降下する。ここで、初期電圧をＶ０とし、釘刺し時の最小電圧をＶとする。また、評価用電池の内部抵抗を予め測定しておき、その内部抵抗をｒとする。また、評価用電池の短絡抵抗をＲとする。釘刺し時の電圧降下により生じる電流が、全て短絡電流であると仮定すると、Ｖ／Ｒ＝（Ｖ０−Ｖ）／ｒの関係が成り立つ。この関係から、評価用電池の短絡抵抗Ｒが算出できる。その結果を表１に示す。なお、表１における短絡抵抗の値は、比較例１の短絡抵抗を１とした場合の相対値である。
【０１０３】
（電池抵抗測定）
比較例１、２および参考例１、２で得られた評価用電池の電池抵抗を測定した。電池抵抗測定には、サイクル試験機（日鉄エレックス製ver8.00）を用いた。その結果を表１に示す。なお、表１における電池抵抗の値は、比較例１の電池抵抗を１とした場合の相対値である。
【０１０４】
【表１】
2019135690.tif 000003
【０１０５】
表１に示すように、比較例１および比較例２を比べると、コート層を設けることで、短絡抵抗が大きくなることが確認された。さらに、比較例２と、参考例１、２とを比べると、酸化アルミニウム層を設けることで、短絡抵抗が大きくなることが確認された。また、参考例１、２は、酸化アルミニウム層の開口部において集電層およびコート層が接触しているため、比較例２と同等の電池抵抗を維持でき、通常使用時の電池抵抗は小さかった。
【０１０６】
［参考例３］
２積層電池を３３個積層したこと以外は、参考例１と同様にして評価用電池（６６積層電池）を得た。
【０１０７】
［評価］
（釘刺し試験後の電池観察）
参考例３で得られた評価用電池に対して釘刺し試験を行い、その後の釘貫通部の状態を観察した。釘刺し試験の条件は、以下の通りである。
充電状態：満充電
抵抗計：Hioki製RM3542
釘：ＳＫ材（φ８ｍｍ、先端角６０°）
釘の速度：２５ｍｍ／ｓｅｃ
【０１０８】
なお、釘の速度は一定であるため、評価用電池の積層数が大きくなると、評価用電池に加わる荷重は大きくなる。釘貫通部の観察画像を図９に示す。図９に示すように、酸化アルミニウム層が露出した部分が確認された。このことから、コート層が酸化アルミニウム層から剥離したことが確認された。
【０１０９】
［比較例３］
表面粗さＲａが０．３９μｍのＡｌ箔（厚さ１５μｍ）を用いたこと以外は、比較例２と同様にして、Ａｌ箔（集電層）の表面にコート層を有する正極集電体を得た。
【０１１０】
［参考例４］
比較例３で用いたＡｌ箔に対して、９０℃のアルカリ溶液に８０秒間浸漬させるベーマイト処理を行った。これにより、Ａｌ箔（集電層）の表面に酸化アルミニウム層を形成した。その後、比較例２と同様の方法により、酸化アルミニウム層の表面にコート層を形成した。これにより、Ａｌ箔（集電層）、酸化アルミニウム層およびコート層をこの順に有する正極集電体を得た。
【０１１１】
［参考例５］
比較例３で用いたＡｌ箔に対して、アルミエッチング液を用いて、粗化処理を行った。その後、比較例２と同様の方法により、Ａｌ箔の表面（粗面）にコート層を形成した。これにより、Ａｌ箔（粗面を有する集電層）およびコート層をこの順に有する正極集電体を得た。
【０１１２】
［実施例１］
比較例３で用いたＡｌ箔に対して、アルミエッチング液を用いて、粗化処理を行った。その後、得られたＡｌ箔に対して、９０℃のアルカリ溶液に８０秒間浸漬させるベーマイト処理を行った。これにより、Ａｌ箔の表面（粗面）に酸化アルミニウム層を形成した。その後、比較例２と同様の方法により、酸化アルミニウム層の表面にコート層を形成した。これにより、Ａｌ箔（粗面を有する集電層）、酸化アルミニウム層およびコート層をこの順に有する正極集電体を得た。
【０１１３】
［評価］
（表面粗さ測定）
比較例３、参考例４、５および実施例１におけるコート層形成前のＡｌ箔に対して、表面粗さ測定を行った。表面粗さ測定は、レーザー顕微鏡（キーエンス製：ＶＫ−Ｘ２００）を用い、雰囲気：大気、測定長：３０μｍ、測定ピッチ：０.１μｍの条件で行った。その結果を図１０に示す。図１０に示すように、実施例１は、比較例３および参考例４、５に比べて、表面粗さＲａが大きくなった。また、参考例５で作製したＡｌ箔（粗化処理したＡｌ箔）の表面は、微小な孔部（凹部）を有する多孔質構造を有していた。
【０１１４】
（接着力測定）
比較例３、参考例４、５および実施例１で得られた正極集電体に対して、接着力測定を行った。接着力測定では、図１１に示すように、補強板３１の一方の面に、正極集電体１４を固定した。その後、正極集電体１４のコート層３の表面に、接着剤を用いてスタッドピン３２を固定し、鉛直下向きに荷重を加えた。測定装置として薄膜密着強度測定器（Quad group製Romulus）を用い、荷重範囲０〜１００ｋｇ、荷重増加速度２ｋｇ／秒の条件で測定した。なお、スタッドピンがコート層に接触する接触部の径はφ２．７ｍｍであった。その結果を図１２に示す。
【０１１５】
図１２に示すように、実施例１は、比較例３および参考例４、５に比べて、接着力が飛躍的に増加した。ここで、比較例３および参考例４を比べると、ベーマイト処理による接着力の増加分は１７ｋｇｆ／ｃｍ２であり、比較例３および参考例５を比べると、粗化処理による接着力の増加分は４ｋｇｆ／ｃｍ２であった。そのため、粗化処理およびベーマイト処理の影響を単純に考慮すると、接着力が２１ｋｇｆ／ｃｍ２増加することが予測される。これに対して、粗化処理およびベーマイト処理を行った実施例１では、比較例３に比べて９８ｋｇｆ／ｃｍ２も増加した。このことから、集電層の粗面に酸化アルミニウム層を形成することで、コート層および酸化アルミニウム層の接着力が飛躍的に増加することが確認された。
【符号の説明】
【０１１６】
１  …  集電層
２  …  酸化アルミニウム層
３  …  コート層
１０  …  電極集電体
１１  …  正極活物質層
１２  …  負極活物質層
１３  …  固体電解質層
１４  …  正極集電体
１５  …  負極集電体
１００  …  全固体電池
１１０  …  釘
【図１】
2019135690.tif 000004
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【手続補正書】
【提出日】平成30年12月6日(2018.12.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
全固体電池に用いられる電極集電体であって、
集電層と、酸化アルミニウム層と、導電性材料、樹脂および無機フィラーを含有するコート層とをこの順に有し、
前記集電層は、前記酸化アルミニウム層側の表面に、多孔質構造を有する、電極集電体。
【請求項２】
全固体電池に用いられる電極集電体であって、
集電層と、酸化アルミニウム層と、導電性材料、樹脂および無機フィラーを含有するコート層とをこの順に有し、
前記集電層は、前記酸化アルミニウム層側の表面粗さＲａが０．８μｍ以上である、電極集電体。
【請求項３】
前記酸化アルミニウム層が、開口部を有し、
前記開口部において、前記集電層および前記コート層が接触している、請求項１または請求項２に記載の電極集電体。
【請求項４】
前記酸化アルミニウム層の厚さが、１０ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲内である、請求項１から請求項３までのいずれかの請求項に記載の電極集電体。
【請求項５】
前記集電層が、Ａｌ元素を含有する、請求項１から請求項４までのいずれかの請求項に記載の電極集電体。
【請求項６】
正極集電体、正極活物質層、固体電解質層、負極活物質層および負極集電体をこの順に有する全固体電池であって、
前記正極集電体および前記負極集電体の少なくとも一方が、請求項１から請求項５までのいずれかの請求項に記載の電極集電体である、全固体電池。
【請求項７】
全固体電池に用いられる電極集電体の製造方法であって、
集電層の一方の面側に、酸化アルミニウム層を形成する酸化アルミニウム層形成工程と、
前記酸化アルミニウム層の一方の面側に、導電性材料、樹脂および無機フィラーを含有するコート層を形成するコート層形成工程とを有し、
前記集電層は、前記酸化アルミニウム層側の表面に、多孔質構造を有する、電極集電体の製造方法。
【請求項８】
全固体電池に用いられる電極集電体の製造方法であって、
集電層の一方の面側に、酸化アルミニウム層を形成する酸化アルミニウム層形成工程と、
前記酸化アルミニウム層の一方の面側に、導電性材料、樹脂および無機フィラーを含有するコート層を形成するコート層形成工程とを有し、
前記集電層は、前記酸化アルミニウム層側の表面粗さＲａが０．８μｍ以上である、電極集電体の製造方法。
【請求項９】
前記酸化アルミニウム層形成工程の前に、前記集電層の表面を粗化する粗化処理工程を有する、請求項７または請求項８に記載の電極集電体の製造方法。
【請求項１０】
前記集電層が、Ａｌ元素を含有し、
前記酸化アルミニウム層形成工程において、ベーマイト処理により、前記酸化アルミニウム層を形成する、請求項７から請求項９までのいずれかの請求項に記載の電極集電体の製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
また、本開示においては、全固体電池に用いられる電極集電体の製造方法であって、集電層の一方の面側に、酸化アルミニウム層を形成する酸化アルミニウム層形成工程と、上記酸化アルミニウム層の一方の面側に、導電性材料、樹脂および無機フィラーを含有するコート層を形成するコート層形成工程とを有し、上記集電層は、上記酸化アルミニウム層側の表面に、多孔質構造を有する、電極集電体の製造方法を提供する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
また、本開示においては、全固体電池に用いられる電極集電体の製造方法であって、集電層の一方の面側に、酸化アルミニウム層を形成する酸化アルミニウム層形成工程と、上記酸化アルミニウム層の一方の面側に、導電性材料、樹脂および無機フィラーを含有するコート層を形成するコート層形成工程とを有し、上記集電層は、上記酸化アルミニウム層側の表面粗さＲａが０．８μｍ以上である、電極集電体の製造方法を提供する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８３】
１．酸化アルミニウム層形成工程
酸化アルミニウム層形成工程は、集電層の一方の面側に、酸化アルミニウム層を形成する工程である。酸化アルミニウム層の形成方法については、上記「Ａ．電極集電体」に記載した内容と同様であるので、ここでの記載は省略する。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８５】
２．コート層形成工程
コート層形成工程は、上記酸化アルミニウム層の一方の面側（集電層とは反対側の面側）に、導電性材料、樹脂および無機フィラーを含有するコート層を形成する工程である。