[发明专利]全固体电池的制造方法

说明书

提供全固体电池的制造方法，制造具有将正极集电体层、正极活性物质层、固体电解质层、负极活性物质层以及负极集电体层依次层叠的电池层叠体，并且该电池层叠体被实际利用时使用的约束部件在层叠方向上约束的全固体电池。在此，该负极活性物质层含有合金系负极活性物质的粒子。该本公开的方法依次包括：在利用制造用约束部件在层叠方向上约束电池层叠体的状态下对电池层叠体进行充电及放电；以及利用实际利用时使用的约束部件在层叠方向上约束电池层叠体，在将制造用约束部件在放电的结束时的约束压力设为第4约束压力，并且将实际利用时使用的约束部件在放电的结束时的约束压力设为第5约束压力时，第4约束压力大于第5约束压力。

技术领域

本公开涉及全固体电池的制造方法。

背景技术

近年来，将电解液置换为固体电解质的全固体电池得到瞩目。相比于使用电解液的二次电池，不使用电解液的全固体电池不会产生电池的过充电所引起的电解液的分解等、并且具有高的循环耐久性以及能量密度。

典型地，该全固体电池具有将正极集电体层、正极活性物质层、固体电解质层、负极活性物质层以及负极集电体层依次层叠的电池层叠体，并且在正极活性物质层、固体电解质层以及负极活性物质层之间，进行电子的交换的离子、例如锂离子移动，从而实现电池的充放电。

为了提高全固体电池的能量密度等性能，最好使用理论容量大的负极活性物质。当前，作为负极活性物质，一般为石墨等碳系负极活性物质，但已知硅等合金系负极活性物质具有超过碳系负极活性物质的理论容量。

然而，合金系负极活性物质伴随全固体电池的充电以及放电而产生大的膨胀以及收缩。因此，在全固体电池的充放电时，已知包含该合金系负极活性物质的粒子的负极活性物质层的体积变动，而在负极活性物质层中包含的粒子彼此的固固界面的接触断裂、或者其接触面积减少，作为结果，充放电容量等电池的性能劣化。

为了抑制这样的与充放电相伴的性能的劣化，提出了在以高的压力约束的状态下使用利用合金系负极活性物质的全固体电池。

然而，为了约束全固体电池，需要与其约束压力对应的大小的约束部件，因此为了实现高的约束压力，需要大型的约束部件。作为结果，在需要大的约束压力的全固体电池中，需要与该约束压力对应的大型的约束部件，由此包括约束部件的全固体电池的能量密度降低。

专利文献1的全固体电池系统的制造方法包括：层叠工序，层叠正极活性物质层、固体电解质层及具有合金系负极活性物质粒子的负极活性物质层；以及初始充电工序，将全固体电池充电至比充放电电压高的初始充电电压。在该专利文献1中，在实施例中，以2N■m的转矩约束全固体电池。

专利文献2的全固体二次电池的制造方法包括：装配工序，装配具有正极活性物质层及负极活性物质层和配置于它们之间的硫化物固体电解质层的电池；初次充电工序，关于在装配工序中装配的电池进行初次的恒定电流恒定电压充电；恒定电压充电工序，接着初次充电工序进行恒定电压充电；以及初次放电工序，接着恒定电压充电工序进行初次的恒定电流恒定电压放电。在此，该恒定电压充电工序是在40℃～60℃的温度环境下对电池赋予0.1MPa～10MPa的约束压的同时，进行恒定电压充电的工序。

专利文献3的全固体电池的充电系统具备：充电部，对全固体电池进行充电；加压部，对全固体电池施加约束压；以及压力控制部，控制约束压，并且压力控制部对加压部进行指示，以使充电时的约束压高于放电时的约束压。

现有技术文献

专利文献1：日本特开2017-59534号公报

专利文献2：日本特开2016-81790号公报

专利文献3：日本特开2015-95281号公报

发明内容