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KR102727898B1 - 전고체 전지 - Google Patents

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KR102727898B1
KR102727898B1 KR1020190039349A KR20190039349A KR102727898B1 KR 102727898 B1 KR102727898 B1 KR 102727898B1 KR 1020190039349 A KR1020190039349 A KR 1020190039349A KR 20190039349 A KR20190039349 A KR 20190039349A KR 102727898 B1 KR102727898 B1 KR 102727898B1
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terminal
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타케노리 하시모토
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현대자동차주식회사
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Abstract

전고체 전지 케이스와 전극 단자를 수지 몰딩으로 일체 성형하여 셀의 에너지 밀도를 향상시킨 구조의 전고체 전지를 제공한다.
본 발명의 전고체 전지는, 집전체의 한 면에 양극을 형성한 양극 전극과, 양극 전극과 대향하여 집전체의 양극과 대향하는 면에 음극을 형성한 음극 전극과, 양극 전극과 음극 전극과의 사이에 위치하는 복수의 고체 전해질과 인접하는 복수의 고체 전해질의 사이에 각각 위치하여 집전체의 한 면에 양극을 형성하여 양극과 반대측의 면에 음극을 형성한 복수의 바이폴러 전극을 구비하는 고체 전지 적층체와, 상기 양극 전극에 인접해 배치된 양극 단자판과, 상기 음극 전극에 인접하여 배치된 음극 단자판과, 상기 고체 전지 적층체, 상기 양극 단자판 및 상기 음극 단자판을 금형내에 인서트하고, 가압 상태에서의 고압 수지의 사출에 의해 상기 고체 전지 적층체, 상기 양극 단자판 및 상기 음극 단자판을 봉지하는 수지 케이스를 구비한다.

Description

전고체 전지{All solid battery}
본 발명은 전고체 전지에 관한 것으로, 특히 전고체 전지 케이스와 전극 단자를 수지 몰딩(형태를 사용한 성형)으로 일체 성형하여 셀의 에너지 밀도를 향상시키는 구조를 가지는 전고체 전지에 관한 것이다.
근래, 자동차의 제어 및 기기 장치에 사용되는 전력량이 증대하고, 게다가 하이브리드 자동차 및/또는, 전기 자동차의 실용화에 수반하여, 자동차용 축전지(2차 전지)에 요구되는 성능은 높아지고 있다. 특히, 하이브리드 자동차와 전기 자동차에서는, 가솔린차에 비하여, 큰 전지 용량이 필요하게 되고, 자동차 전체에 차지하는 비율이 중량면에서도 공간 용적면에서도 커지고 있다. 따라서, 축전지의 소형화, 경량화가 중요하게 되어 있다. 또한, 태양광 발전 등의 자연 에너지에 의한 발전 설비에서도 축전지가 사용되고 있고, 자동차용만큼은 아닌것으로 하여도, 소형화, 경량화의 의미는 크다.
상기의 배경 아래에서, 보다 큰 에너지 밀도의 축전지로서 리튬 이온 전지 등의 전고체 전지가 개발되고 있다. 전고체 전지란, 전해액을 사용하지 않는 전지이며, 일반적으로 고체 전해질이 사용된다.
그러나, 종래의 전고체 전지(예를 들면, 특허 문헌 1)에서는 래미네이트 셀로 개발되고 있지만, 셀 내부로부터 탭으로 전극 단자를 꺼내기 위해서 탭이 필요하게 되는 것, 또한, 셀을 연결하여 모듈화할 때도 단자간을 접속하기 위한 스페이스가 필요한 것, 결과적으로 전지 모듈로서의 체적 에너지 밀도가 낮아져 전동에서의 주행거리가 감소하는 것, 전해질이 고체이기 때문에, 전해질과 전극의 사이의 계면 저항이 크고, 제조시에 가압 공정(약 500MPa)이 필요한 것 등의 문제가 발생한다.
(특허 문헌 1) 일본국 공개 특허 2009-252548호 공보
본 발명의 목적은 상술한 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 전지 케이스와 전극 단자를 수지 몰딩으로 일체 성형하여 셀의 에너지 밀도를 향상시키는 구조를 가지는 전고체 전지를 제공하는 것에 있다.
본 발명에 의한 전고체 전지는, 집전체의 한 면에 양극을 형성한 양극 전극과, 양극 전극과 대향하여 집전체의 양극과 대향하는 면에 음극을 형성한 음극 전극과, 양극 전극과 음극 전극과의 사이에 위치하는 복수의 고체 전해질과 인접하는 복수의 고체 전해질의 사이에 각각 위치하여 집전체의 한 면에 양극을 형성하여 양극과 반대측의 면에 음극을 형성한 복수의 바이폴러 전극을 구비하는 고체 전지 적층체와, 상기 양극 전극에 인접하여 배치된 양극 단자판과, 상기 음극 전극에 인접하여 배치된 음극 단자판과, 상기 고체 전지 적층체, 상기 양극 단자판 및 상기 음극 단자판을 금형내에 인서트하고, 가압 상태에서의 고압 수지의 사출에 의해 상기 고체 전지 적층체, 상기 양극 단자판 및 상기 음극 단자판을 봉지하는 수지 케이스를 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.
상기 양극 단자판 및 상기 음극 단자판은, 상기 고체 전지 적층체보다 길게 연장되어 상기 고체 전지 적층체의 방향으로 굴곡된 단자부가 각각 형성되고, 상기 수지 케이스는 상기 단자부를 덮는 단자대가 일체로 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 모듈화나 팩화로 셀을 연결할 때, 볼트에서의 체결이 가능하게 되므로, 진동 등의 외부로부터의 충격에 대해서 신뢰성이 향상한다. 또한, 셀의 고장시에 간단하게 전지 모듈을 교환 처리할 수 있다. 또한, 전극에 균일하게 가압하는 것으로, 계면 저항의 저감이 가능하게 된다. 또한, 셀의 연결이 간소화되므로, 연결의 신뢰성이 향상된다. 또한, 셀의 연결이 간소화되므로, 연결을 위한 스페이스를 작게 할 수 있다. 게다가 셀을 기계적으로 연결하는 것으로, 충방전시의 셀 팽창의 억제가 가능하게 된다.
도 1은 본 발명에 의한 전고체 전지의 전지 모듈을 부분적으로 절단하여, 내부 구조가 보이도록 한 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시하는 전고체 전지의 내부 구조를 수직 단면에 의해 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 3은 본 발명에 의한 전지 모듈을 도시하는 도면(전극 단자가 너트 타입의 예)이다. 내부를 도시하기 위해서 일부를 절단면으로 하고 있다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명에 의한 전지 모듈을 도시하는 도면(전극 단자가 볼트 타입의 예)이다. 내부를 도시하기 위해서 일부를 절단면으로 하고 있다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명에 의한 전지 모듈을 직렬로 접속한 예를 도시하는 도면이다.
도 6은 본 발명에 의한 전지 모듈을 병렬로 접속한 예를 도시하는 도면이다.
도 7은 본 발명에 의한 전지 모듈의 수지 케이스를 몰드(형태에 의한 성형)로 성형하는 경우의 상세를 도시하는 모식도이다.
다음에, 본 발명에 의한 전고체 전지의 모듈 구조 및 이것을 이용한 전지 모듈을 실시하기 위한 구체적인 예를, 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 도 1은 본 발명의 일실시 형태에 의한 전고체 전지의 모듈 구조를 부분적으로 절단하여, 내부 구조가 보이도록 한 사시도이다.
도 1을 참조하면, 전고체 전지의 모듈 구조는 충방전을 행하는 고체 전지 적층체(20)와, 고체 전지 적층체(20)를 사이에 끼우는 것 같이 위치하는 양극 단자판(30) 및 음극 단자판(40)과 고체 전지 적층체(20) 및 양극 단자판(30) 및 음극 단자판(40)의 외주부를 덮어 전체를 일체화하는 수지 케이스(50)를 포함한다.
도 2는 도 1에 도시하는 전고체 전지의 내부 구조를 수직 단면에 의해 개략적으로 도시하는 도면이다. 도 2를 참조하면, 고체 전지 적층체(20)는 집전체(21)의 한 면에 양극(22)을 형성한 양극 전극(23), 양극 전극(23)의 반대 측에 위치하고, 집전체(21)의 양극(22)과 대향하는 면에 음극(24)을 형성한 음극 전극(25), 양극 전극(23)과 음극 전극(25)의 사이에 위치하는 복수의 고체 전해질(26), 및 인접하는 복수의 고체 전해질(26)의 사이에 각각 위치하여 집전체(21)의 한 면에 양극(22)을 형성하여 양극(22)과 반대측의 면에 음극(24)을 형성한 복수의 바이폴러 전극(27)을 구비한다.
이와 같이 고체 전지 적층체(20)는 복수의 층이 적층되어 구성되지만, 부분적으로 보면 양극(22), 고체 전해질(26), 음극(24)이 상기 순서로 조합된 고체 전지로서의 최소 단위 구조(단전지)가 직렬로 복수 배열된 구조로 되어 있다. 여기서 고체 전지 적층체(20)에 사용하는 재료는 고체 전지로서 기능하는 재료라면 그 종류나 편성에 제한은 없다. 고체 전지 적층체(20)의 각각의 층에는 이하와 같은 공지의 재료가 사용된다.
집전체(21)는 일반적으로는 금속박이 사용되고, 금속박의 재료로서는 Al, SUS, Cu, Ni 등의 재료가 사용된다. 고체 전지 적층체(20)에는 양극 전극(23), 음극 전극(25), 바이폴러 전극(27)의 3 종류의 전극에 각각 집전체(21)를 포함하지만, 3 종류의 전극의 재료는 같아도 좋고, 다른 재료라도 된다.
양극(22)은 양극 활성 물질을 포함하고, 양극 활성 물질로서는 LiCoO2, LiMnO2, LiMn2O4, LiFePO4, LiMnPO4 등을 들 수 있다. 양극은 양극 전극(23)과 바이폴러 전극(27)에 포함되지만, 양극 전극(23)과 바이폴러 전극(27)으로 동일한 양극 활성 물질을 사용하는 것이 바람직하다.
음극(24)은 음극 활성 물질을 포함하고, 음극 활성 물질로서는 그래파이트, 하드 카본, 소프트 카본 등의 탄소 재료나, Li4Ti5O12 등의 무기산화물이 사용된다. 음극은 음극 전극(25)과 바이폴러 전극(27)에 포함되지만, 음극 전극(25)과 바이폴러 전극(27)으로 동일한 음극 활성 물질을 사용하는 것이 바람직하다.
고체 전해질(26)의 재료로서는, 산화물계 고체 전해질이나 황화물계 고체 전해질이 사용되고, 산화물계 고체 전해질로서는, Li1.5Al0.5Ti1.5(PO4)3, Li0.5La0.5 TiO3 등을 들 수 있고, 황화물계 고체 전해질로서는, Li2S-P2S5, Li2S-SiS2, LiGe0.25P0.75 S4 등을 들 수 있다.
도 3은 본 발명을 실시하여 제조한 전지 모듈(1)이다. 바이폴러 전극(27)에 의해 전기적으로 직렬로 접속된 6개의 단전지(1)가, 수지 케이스(4)에 수납되어 있다. 단전지는 각각 리튬 이온 전지이다. 다른 전고체 전지에서도 본 발명을 실시할 수 있다.
바이폴러 전극은 판 모양의 전극으로, 인접하는 단전지에 있어 한쪽의 단전지의 양극이며 또한 다른 한쪽의 단전지의 음극인 전극이다. 바이폴러 구조, 즉 바이폴러 전극을 이용한 구조로 하는 것으로, 복수의 단전지가 전기적으로 직렬로 접속된다. 바이폴러 전극을 이용한 구조로 하는 것으로, 단전지 간의 전기 저항을 낮게 할 수가 있고, 또한, 전지 모듈 및 전지 전체를 컴팩트하게 할 수 있다. 상기와 같이 양극 전극, 바이폴러 전극, 음극 전극을 별개로 제작하여 적층할 수도 있고, 1장의 바이폴러판으로서 양극과 음극을 겸할 수도 있다. 그 경우, 바이폴러 전극의 재질로서는, 전지의 충방전의 화학반응에 수반하여 반응하지 않는 것과 전기 저항이 작은 것이 필요하므로, 탄소판, 티탄판 등이 이용된다.
상기 전지 모듈(1)은 단셀(1)을 6개 적층한 상태에서 사출 성형 장치 내에 두고, 가압해 두고, 그 상태에서 수지의 재료 펠릿(가루)을 가열하여 융해한 수지를 금형 내에, 압력 100MPa로 사출하고, 경화한 그 수지에 의해 단셀 6개를 감싸는 형태로 수지의 케이스(4)로서 있다.
상기 수지 케이스(4)에는 도 3 내지 도 6에 도시하고 있는 바와 같이, 단전지의 측방의 위치가 되는 전지 모듈 단면의 상부에, 양극측 단자(32)용의 전극 단자대와 음극측 단자(31)용의 단자대가 설치되어 있고, 각각, 양극측 단자(32)와 음극측 단자(31)가 설치되어 있다.
양극측 단자(32)는 양극 전극(23)에 인접하여 배치된 양극 단자판을 구비하고, 음극측 단자(31)는 음극 전극(25)에 인접하여 배치된 음극 단자판(31a)을 구비하고 있다.(양극 단자판은 도시 생략). 이러한 양극 단자판 및 음극 단자판(31a)은 고체 전지 적층체(20)보다 길게 연장되어 있고, 그 연장 설치된 단부에 고체 전지 적층체(20)의 방향으로 굴곡된 단자부(31b, 양극 단자판측의 단자부는 도시 생략)가 형성되어 있다.
수지 케이스(4)는 고체 전지 적층체(20), 양극 단자판 및 음극 단자판(31a)을 적층한 상태에서 금형내로 인서트 하여 100MPa의 고압으로 용해 수지를 사출하여 경화시키는 것으로 형성된다. 이것에 의해 수지 케이스(4)는 고체 전지 적층체(20), 양극 단자판 및 음극 단자판(31a)을 봉지한다. 이러한 고압 가압에 의한 사출 성형을 행하는 것으로, 전고체 전지의 계면 저항을 감소시킬 수 있다.
수지 케이스(4)는 도 3, 도 4에 도시하는 바와 같이, 양극 단자판의 굴곡진 단자부 및 음극 단자판(31a)의 굴곡진 단자부(31b)를 덮는 단자대(4a)를 구비하고 있다. 단자대(4a)는 수지 케이스(4)의 케이스면으로부터 돌출되도록 형성되어 있다. 이러한 단자대(4a)는 전고체 전지를 전기 접속할 때의 기준으로 할 수 있다. 도 3은 너트 타입 접속의 단자대(4a)를 도시하고, 단자부(31b)에 너트형 단자(31c)가 장착되어 있다. 단자대(4a)는 상기 너트형 단자(31c)에의 접속을 행하기 위한 기준이 된다. 도 4는 볼트 타입 접속의 단자대(4a)를 도시하고, 볼트형 단자(31d)가 단자부(31b)에 장착되고 있다. 단자대(4a)는 이 볼트형 단자(31d)에의 접속을 위한 기준이 된다.
도 5에 상기의 전지 모듈을 6개 모아 전지를 구성한 상태를 도시한다. 상기 예에서는, 6개의 전지 모듈을 전기적으로 직렬로 접속하고 있다. 또한, 도 6은 6개의 전지 모듈을 병렬로 접속하여 전지 전체를 구성한 경우를 도시한다. 어느 경우도, 전지 모듈 상부에 전극 단자가 인접하는 전지 모듈의 전극 단자에 가깝게 위치하게 되어 있으므로, 접속을 위한 스페이스가 작고, 작업성도 좋고, 전기적인 저항도 작게 할 수 있다.
또한, 도 5 및 도 6과 같이 전지 모듈을 복수개 모아 전지 전체로 하는 경우에, 전지 모듈간에 전열성이 좋은 물질을 사이에 끼워 구성하는 것으로 방열을 좋게 할 수 있다.
도 7에 전지 모듈의 케이스를 몰드(형태에 의한 성형)로 성형하는 경우의 상세를 나타낸다. 좌우 2개의 금형(102, 103)의 사이에 바이폴러 구조로 적층한 셀 스택(101)을 둔다. 셀 스택(101)과 금형(우측, 102)의 사이와, 셀 스택(101)과 금형(좌측, 103)의 사이 각각에, 압압 치구(104)를 둔다. 압압 치구(104)는 각각, 푸쉬 볼트(105)와 덧댐판(셀 스택측, 106)과 덧댐판(금형측, 107)으로 구성되어 있다. 푸쉬 볼트(105)에는 나사가 파여져 있고, 덧댐판(106, 107)에는 푸쉬 볼트(105)가 삽입되는 관통공이 뚫어져 있고, 그 구멍의 안쪽에는 푸쉬 볼트(105)의 나사와 대응하는 암나사가 파여져 있고, 양자가 나사로 걸어 맞춤된다.
푸쉬 볼트(105)를 회전시키는 것으로, 덧댐판(셀 스택측, 106)과 덧댐판(금형측, 107)의 거리, 즉, 압압 치구(104)의 길이가 조정된다. 사출 성형 공정이 시작될 때까지는, 즉 금형(102, 103)이 닫혀질 때까지는, 압압 치구(104)는 프리 상태, 즉 압압력이 작동하지 않는 상태이다. 사출 성형 공정이 시작되면, 즉 좌우의 금형(102, 103)이 닫혀지면, 압압 치구(104)는 셀 스택(101)과 금형의 오목부(109)의 양쪽 모두와 접촉하고, 압축된다. 이것에 의해, 사출 성형중, 압압 치구(104)의 덧댐판(셀 스택측, 106)이 양측으로부터 셀 스택(101)을 눌러, 성형을 위한 수지가 셀 스택(101)내에 들어드는 것을 막는다.
푸쉬 볼트(105)와 덧댐판(106, 107)의 재질은, 모두, 사출되어 셀 스택을 수용하는 케이스가 되는 수지와 가까운 성질의 수지이지만, 사출 성형되어 케이스가 되는 재료보다, 조금 열가소성이 크거나 조금 융점이 높은 것을 사용한다. 사출 성형 후, 상기 압압 치구(104)는, 케이스내에 그 일부로서 남겨진다.
좌우의 금형(102, 103)의 내부에 셀 스택(101)과 압압 치구(104)를 다 설치하면 양쪽 모두의 금형(102, 103)을 맞춘다, 즉, 닫는다. 그리고, 사출하는 수지의 펠릿을 가열기(도시하지 않음)로 가열하여 융해한 것을, 수지 사출관(108)으로부터 금형내에 사출한다. 도 5의 예에서는, 수지 사출관(108)이 좌우의 금형(102, 103)의 각각의 네 귀퉁이에, 합계 8개소가 설치되어 있지만, 수지 사출관(108)의 수와 위치는, 셀 스택(101)의 크기와 형또한, 사출하는 수지의 재료에 맞추어, 유동성 등을 고려해 결정할 수 있다.
좌우의 금형(102, 103)은 끼워 맞춤이 정밀 가공되어 있으므로, 사출된 수지가 새는 일은 없지만, 사출 성형중은, 사출된 수지의 압력에 지지 않도록 양쪽 모두의 금형(102, 103)에 F1과 F2의 힘을 가한다. 물론, 한쪽의 금형이 고정되고 있는 장치이면, 다른 한쪽의 금형만을 가동으로 하고, 그 금형쪽으로부터만 힘을 가하면 된다. 수지가 경화하면 금형을 개방하고, 수지로 케이스가 형성된 전지 모듈을 꺼낸다.
사출 성형에 이용하는, 전지 모듈의 케이스가 되는 수지는, 충분한 강도와 내열성과 내식성이 있으면, 어느 수지라도 좋지만, 예를 들면, 폴리카보네이트가 매우 적합한 재료의 하나이다.
도 5에 도시하는 예에서는, 사출 성형할 때에, 셀 스택에 체결 부재를 부착하고 나서 사출 성형하고 있다. 체결 부재는 띠모양의 것으로, 셀 스택을 감도록하여 체결하고, 케이스내에 남겨진다. 상기 체결 부재에 의해, 전지 사용중의 셀 스택의 팽창을 억제할 수 있다.
수지 몰딩으로 일체 성형한 전고체 전지로서 매우 적합하다.
1 : 전지 모듈 20, 101 : 고체 전지 적층체(셀 스택)
21 : 집전체 22 : 양극
23 : 양극 전극 24 : 음극
25 : 음극 전극 26 : 고체 전해질
27 : 바이폴러 전극 30 : 양극 단자판
40 : 음극 단자판 4, 50 : 수지 케이스
60 : 도전성 재료 70 : 체결체
71 : 체결 볼트 3 : 단자
31 : 음극측 단자 32 : 양극측 단자
102 : 금형(우측) 103 : 금형(좌측)
104 : 압압 치구 105 : 푸쉬 볼트
106 : 덧댐판(셀 스택측)
107 : 덧댐판(금형측)
108 : 수지 사출관 109 : 금형의 오목부
110 : 체결 부재 F1 : 금형(우측)에의 압압력
F2 : 금형(좌측)에의 압압력

Claims (3)

  1. 집전체의 한 면에 양극을 형성한 양극 전극과, 양극 전극과 대향하여 집전체의 양극과 대향하는 면에 음극을 형성한 음극 전극과, 양극 전극과 음극 전극과의 사이에 위치하는 복수의 고체 전해질과, 인접하는 복수의 고체 전해질의 사이에 각각 위치하여 집전체의 한 면에 양극을 형성하여 양극과 반대측의 면에 음극을 형성한 복수의 바이폴러 전극을 구비하는 고체 전지 적층체와,
    상기 양극 전극에 인접하여 배치된 양극 단자판과,
    상기 음극 전극에 인접하여 배치된 음극 단자판과,
    상기 고체 전지 적층체, 상기 양극 단자판 및 상기 음극 단자판을 금형내에 인서트하고, 가압 상태에서의 고압 수지의 사출에 의해 상기 고체 전지 적층체, 상기 양극 단자판 및 상기 음극 단자판을 봉지하는 수지 케이스,
    를 구비하고,
    상기 양극 단자판 및 상기 음극 단자판은 상기 고체 전지 적층체보다 길게 연장되고, 그 연장 설치된 단부에 상기 고체 전지 적층체의 방향으로 굴곡진 단자부가 각각 형성되고, 상기 수지 케이스에는 상기 단자부를 덮는 단자대가 일체로 형성되며,
    상기 단자대는 전고체 전지를 전기 접속할 때의 기준이 되도록 상기 수지 케이스의 케이스면으로부터 돌출되게 형성되고, 너트 타입 접속의 단자대의 경우, 상기 단자부에 너트형 단자가 장착되어 상기 단자대는 상기 너트형 단자에 접속을 행하기 위한 기준이 되며, 볼트 타입 접속의 단자대의 경우, 상기 단자부에 볼트형 단자가 장착되어, 상기 단자대는 상기 볼트형 단자에의 접속을 위한 기준이 되는 것을 특징으로 하는 전고체 전지.
  2. 삭제
  3. 집전체의 한 면에 양극을 형성한 양극 전극과, 양극 전극과 대향하여 집전체의 양극과 대향하는 면에 음극을 형성한 음극 전극과, 양극 전극과 음극 전극과의 사이에 위치하는 복수의 고체 전해질과, 인접하는 복수의 고체 전해질의 사이에 각각 위치하여 집전체의 한 면에 양극을 형성하여 양극과 반대측의 면에 음극을 형성한 복수의 바이폴러 전극을 구비하는 고체 전지 적층체와,
    상기 양극 전극에 인접하여 배치된 양극 단자판과,
    상기 음극 전극에 인접하여 배치된 음극 단자판과,
    상기 고체 전지 적층체, 상기 양극 단자판 및 상기 음극 단자판을 금형내에 인서트하고, 가압 상태에서의 고압 수지의 사출에 의해 상기 고체 전지 적층체, 상기 양극 단자판 및 상기 음극 단자판을 봉지하는 수지 케이스,
    를 구비하고,
    상기 수지케이스의 내부에는 상기 고압수지 사출시 상기 고체전지 적층체를 적층방향으로 눌러주는 압압 치구가 남겨지며 포함되는 것을 특징으로 하는 전고체 전지.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4009394B1 (en) * 2020-12-07 2023-12-06 Saft Anti-dendrite negative electrodes, and the electrochemical cells containing them

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000106154A (ja) * 1998-09-28 2000-04-11 Matsushita Electric Ind Co Ltd 全固体電池およびその製造法
JP2008016263A (ja) * 2006-07-04 2008-01-24 Toyota Motor Corp 蓄電機器
JP2008103288A (ja) 2006-10-20 2008-05-01 Idemitsu Kosan Co Ltd 全固体電池
JP2018116917A (ja) 2017-01-20 2018-07-26 トヨタ自動車株式会社 全固体電池

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4238645B2 (ja) * 2003-06-12 2009-03-18 日産自動車株式会社 バイポーラ電池
JP4570863B2 (ja) 2003-10-30 2010-10-27 川崎重工業株式会社 バイポーラプレート方式の積層電池
JP5104492B2 (ja) 2008-04-07 2012-12-19 トヨタ自動車株式会社 固体型電池
JP5540588B2 (ja) * 2008-10-20 2014-07-02 日産自動車株式会社 双極型二次電池、組電池およびそれらの電池を搭載した車両
US8628875B2 (en) * 2010-04-16 2014-01-14 Samsung Sdi Co., Ltd. Battery module with multi-level connector
JP2015092457A (ja) * 2013-09-30 2015-05-14 住友電気工業株式会社 角型蓄電デバイス及びその製造方法
JP6248888B2 (ja) 2014-10-14 2017-12-20 トヨタ自動車株式会社 全固体電池
CN107305939B (zh) * 2016-04-25 2021-12-03 松下知识产权经营株式会社 电池
US10297812B2 (en) * 2016-07-14 2019-05-21 Johnson Controls Technology Company Terminals of an electrochemical cell
DE102016213221A1 (de) * 2016-07-20 2018-01-25 Robert Bosch Gmbh Batteriezelle und Verfahren zur Herstellung einer Batteriezelle
JP6787254B2 (ja) 2017-05-31 2020-11-18 株式会社豊田自動織機 蓄電モジュールの製造装置および製造方法
CN207558947U (zh) * 2017-10-25 2018-06-29 中能东道集团有限公司 一种层叠式固态薄膜电池

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000106154A (ja) * 1998-09-28 2000-04-11 Matsushita Electric Ind Co Ltd 全固体電池およびその製造法
JP2008016263A (ja) * 2006-07-04 2008-01-24 Toyota Motor Corp 蓄電機器
JP2008103288A (ja) 2006-10-20 2008-05-01 Idemitsu Kosan Co Ltd 全固体電池
JP2018116917A (ja) 2017-01-20 2018-07-26 トヨタ自動車株式会社 全固体電池

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