固體電池

固體電池發明專利（公開號CN112930614A）由株式會社村田製作所於2019年10月28日申請，涉及新型層疊結構與保護層設計。該專利通過最佳化正極層、負極層與固體電解質層的交替堆疊方式，結合端面電極與下表面電極的複合連線結構，提升電池組件的防氣體滲透能力和機械穩定性。製造工藝採用絲網印刷法形成九類功能漿料層，經燒成工序實現全固態一體化結構。技術方案涵蓋單電池與多電池組的並聯-串聯複合配置，通過保護層材質革新有效抑制振動衝擊導致的性能衰減。

基本介紹

• 專利類型：發明專利
• 公開號：CN112930614A
• 申請人：株式會社村田製作所
• 發明人：間庭健、近川修
• 申請日：2019年10月28日
• 技術領域：全固態二次電池

技術方案

專利包含三個核心技術體系：

• 層疊結構：正極層、負極層與固體電解質層通過燒結形成一體化主體部，端面電極分別連線首尾電化學單元，下表面電極通過引線框實現基板連線
• 保護層設計：採用非樹脂絕緣材料構成保護層，相比傳統高分子材料提升50%以上接合強度，通過圖1A-12所示的剖面構造實現抗衝擊性能最佳化
• 空隙結構：在外包裝部件與電池層疊體界面設定微米級空隙（圖9），結合緩衝層與阻隔層的複合設計，同步解決氣體阻隔和熱膨脹問題

電池組構造

包含四種典型實施例（截至2024年專利披露）：

• 四電池並聯結構：通過單一化保護層實現容量倍增（圖18）
• 雙電池並聯配置：維持輸出電壓恆定狀態下的容量擴展方案（圖19）
• 層疊串聯結構：通過電極極性排列控制實現電壓疊加，保護層兩側電極採用異極性或同極性配置（圖20-21）
• 多電池複合架構：支持最大32個單元的組合方式，具有可調節的容量/電壓輸出比

製造工藝

絲網印刷法包含兩大核心工序：

1. 未燒成層疊體形成：依次塗布正極活性物質漿料、固體電解質漿料、負極活性物質漿料等九類功能漿料，漿料有機載體含乙基纖維素與松油醇，溶劑選用萜品醇
2. 燒成處理：基材需耐受800℃以上高溫，層疊體在還原氣氛中燒結形成緻密結構，燒成後保護層厚度控制在10-200μm範圍

創新優勢

該專利技術相比現有固體電池實現三項突破：

• 電極連線可靠性提升：下表面電極通過燒結銅箔與端面電極連線，接觸電阻降低至傳統工藝的1/3
• 阻氣性能最佳化：外包裝部件內側空隙結構使水分滲透率下降80%（圖11-14電子顯微鏡觀測數據）
• 使用壽命延長：新型保護層使電池在1000次充放電循環後仍保持92%初始容量

套用範圍

主要面向三類套用場景（根據2024年專利檔案）：

• 微型電子設備：適用於直徑小於5mm的醫療植入裝置電源
• 高溫環境設備：工作溫度範圍擴展至-40℃至150℃
• 高可靠性系統：航空航天設備用耐振動衝擊電源模組