[go: up one dir, main page]

WO2020137258A1 - 電池 - Google Patents

電池 Download PDF

Info

Publication number
WO2020137258A1
WO2020137258A1 PCT/JP2019/045138 JP2019045138W WO2020137258A1 WO 2020137258 A1 WO2020137258 A1 WO 2020137258A1 JP 2019045138 W JP2019045138 W JP 2019045138W WO 2020137258 A1 WO2020137258 A1 WO 2020137258A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
current collector
negative electrode
battery
positive electrode
layer
Prior art date
Application number
PCT/JP2019/045138
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
英一 古賀
Original Assignee
パナソニックＩｐマネジメント株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by パナソニックＩｐマネジメント株式会社 filed Critical パナソニックＩｐマネジメント株式会社
Priority to JP2020562920A priority Critical patent/JP7474977B2/ja
Priority to CN201980073939.1A priority patent/CN112970136B/zh
Publication of WO2020137258A1 publication Critical patent/WO2020137258A1/ja
Priority to US17/343,631 priority patent/US20210305579A1/en
Priority to JP2024002423A priority patent/JP2024045208A/ja

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/64—Carriers or collectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/502—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing
    • H01M50/509—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing characterised by the type of connection, e.g. mixed connections
    • H01M50/512—Connection only in parallel
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/056—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
    • H01M10/0561—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes the electrolyte being constituted of inorganic materials only
    • H01M10/0562—Solid materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058—Construction or manufacture
    • H01M10/0585—Construction or manufacture of accumulators having only flat construction elements, i.e. flat positive electrodes, flat negative electrodes and flat separators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/64—Carriers or collectors
    • H01M4/66—Selection of materials
    • H01M4/665—Composites
    • H01M4/667—Composites in the form of layers, e.g. coatings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/64—Carriers or collectors
    • H01M4/70—Carriers or collectors characterised by shape or form
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/531—Electrode connections inside a battery casing
    • H01M50/533—Electrode connections inside a battery casing characterised by the shape of the leads or tabs
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/543—Terminals
    • H01M50/547—Terminals characterised by the disposition of the terminals on the cells
    • H01M50/548—Terminals characterised by the disposition of the terminals on the cells on opposite sides of the cell
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/543—Terminals
    • H01M50/552—Terminals characterised by their shape
    • H01M50/553—Terminals adapted for prismatic, pouch or rectangular cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Definitions

  • the present disclosure relates to batteries.
  • Patent Document 1 discloses a thin film solid state secondary battery having an electrode extraction portion at one end of a current collector body.
  • Patent Document 2 discloses an all-solid-state battery in which a current collector for terminals is attached to an end surface of a laminated body.
  • the conventional technology requires a battery with high reliability.
  • Each of the plurality of cells is A positive electrode layer, A negative electrode layer, A current collector in contact with the positive electrode layer or the negative electrode layer, An electrolyte layer disposed between the positive electrode layer and the negative electrode layer, Have The side surface of the current collector includes an exposed portion exposed from the electrolyte layer, and a shield portion shielded by the electrolyte layer, The area of the shielding portion is larger than the area of the exposed portion, Provide batteries.
  • a battery with high reliability can be realized.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view and a top view schematically showing the configuration of the battery according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a top view of the negative electrode current collector.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view and a top view schematically showing the configuration of the battery according to the second embodiment.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view and a top view schematically showing the configuration of the battery according to the third embodiment.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view and a top view schematically showing the configuration of the battery according to the fourth embodiment.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view and a top view schematically showing the configuration of the battery according to the fifth embodiment.
  • the battery according to the first aspect of the present disclosure is With multiple cells electrically connected in parallel, Each of the plurality of cells is A positive electrode layer, A negative electrode layer, A current collector in contact with the positive electrode layer or the negative electrode layer, An electrolyte layer disposed between the positive electrode layer and the negative electrode layer, Have The side surface of the current collector includes an exposed portion exposed from the electrolyte layer, and a shield portion shielded by the electrolyte layer, The area of the shielding portion is larger than the area of the exposed portion.
  • a battery having high reliability can be realized.
  • the battery according to the first aspect may further include a terminal electrically connected to the current collector, and the exposed portion may be in contact with the terminal. Good. With such a structure, the bonding strength between the current collector and the electrolyte layer can be improved.
  • the electrolyte layer may be a solid electrolyte layer containing a solid electrolyte. With such a structure, a battery with high reliability can be realized.
  • the electrolyte layers of the adjacent cells may be joined to each other around the shielding portion. With such a structure, the capacity of the battery can be increased.
  • the current collector may have a protruding portion, and the exposed portion may be included in the protruding portion. .. With such a structure, the electrode terminals can be efficiently connected.
  • the current collector may have a remaining portion other than the protruding portion, and the width of the protruding portion is equal to that of the remaining portion. It may be narrower than the width. With such a structure, it is possible to reduce a portion where peeling easily occurs between the current collector and the electrolyte layer.
  • the current collector may have a remaining portion other than the protruding portion, and the thickness of the protruding portion is It may be smaller than the thickness of the remaining portion.
  • the current collector may have a through hole. With such a structure, the bonding strength between the current collector and the electrolyte layer can be improved.
  • the electrolyte layer may be present inside the through hole. With such a structure, the bonding strength between the current collector and the electrolyte layer can be improved.
  • the battery according to the first to ninth aspects may further include a bonding layer, and the bonding layer is located at an interface between the current collector and the electrolyte layer.
  • the bonding layer is located at an interface between the current collector and the electrolyte layer.
  • at least one element of the elements contained in the current collector and at least one element of the elements contained in the electrolyte layer may be contained. With such a structure, the bonding strength between the current collector and the electrolyte layer can be improved.
  • the bonding layer may be present at the interface between the shielding portion and the electrolyte layer. With such a structure, the bonding strength between the current collector and the electrolyte layer can be improved.
  • the batteries according to the first to eleventh aspects may further include a dummy current collector existing around the shield portion of the current collector. With such a structure, it is possible to further reduce variations in pressure during pressure bonding.
  • the dummy current collector may include the same material as the current collector. With such a structure, it is possible to further reduce variations in pressure during pressure bonding.
  • the dummy current collector may include an insulating material. With such a structure, the variation in pressure can be further reduced.
  • the dummy current collector may be electrically separated from the current collector. With such a structure, a battery with high reliability can be realized.
  • the dummy current collector may be separated from the current collector. With such a structure, a battery having high reliability can be realized.
  • the dummy current collector may be exposed from the electrolyte layer. With such a structure, it is possible to further reduce variations in pressure during pressure bonding.
  • each of the plurality of cells may have a flat plate shape, and the battery includes the plurality of cells stacked.
  • the dummy current collector may be located at the same height as the current collector in the stacking direction of the plurality of cells.
  • each of the plurality of cells may have a flat plate shape, and in the battery, the plurality of cells are stacked.
  • the dummy current collector may be located at a height different from that of the current collector in the stacking direction of the plurality of cells.
  • FIG. 1 is a schematic diagram illustrating the configuration of the laminated battery 100 according to the first embodiment.
  • the battery 100 is a laminated battery. Therefore, in the present specification, the “battery 100” may be referred to as the “laminated battery 100”.
  • FIG. 1A is a cross-sectional view of the battery 100 according to this embodiment.
  • FIG. 1B is a top view of the battery 100.
  • the battery 100 includes a plurality of cells 30, a positive electrode terminal 16 and a negative electrode terminal 17.
  • “cell” may be referred to as “solid battery cell”.
  • the plurality of cells 30 are electrically connected in parallel.
  • each of the plurality of cells 30 has, for example, a rectangular shape in plan view.
  • Each of the plurality of cells 30 has two pairs of end faces facing each other.
  • Each of the plurality of cells 30 has, for example, a flat plate shape.
  • the battery 100 is configured by stacking a plurality of cells 30.
  • the first direction x is a direction from one of the pair of end faces of the specific cell 30 to the other.
  • the second direction y is a direction from one of the other pair of end faces of the specific cell 30 toward the other, and is a direction orthogonal to the first direction x.
  • the third direction z is a stacking direction of the plurality of cells 30, and is a direction orthogonal to each of the first direction x and the second direction y.
  • the number of the plurality of cells 30 is not particularly limited, and may be 20 or more and 100 or less, 2 or more and 100 or less, or 2 or more and 10 or less.
  • the battery 100 includes a plurality of cells 30a and 30b. A plurality of cells 30a and 30b are stacked in this order.
  • the positive electrode terminal 16 and the negative electrode terminal 17 are electrically connected to the plurality of cells 30, respectively.
  • the shape of each of the positive electrode terminal 16 and the negative electrode terminal 17 is, for example, a plate shape.
  • the positive electrode terminal 16 and the negative electrode terminal 17 face each other.
  • the positive electrode terminal 16 and the negative electrode terminal 17 are arranged in the first direction x.
  • a plurality of cells 30 are located between the positive electrode terminal 16 and the negative electrode terminal 17.
  • the positive electrode terminal 16 and the negative electrode terminal 17 may be simply referred to as “terminal”.
  • Each of the plurality of cells 30 has a positive electrode current collector 11, a positive electrode layer 12, a negative electrode current collector 13, a negative electrode layer 14, and an electrolyte layer 15.
  • the positive electrode current collector 11, the positive electrode layer 12, the electrolyte layer 15, the negative electrode layer 14, and the negative electrode current collector 13 are arranged in this order in the third direction z or in the direction opposite to the third direction z.
  • the positive electrode current collector 11 and the negative electrode current collector 13 may be simply referred to as “current collector”.
  • the positive electrode current collector 11 has, for example, a plate shape.
  • the positive electrode current collector 11 is electrically connected to each of the positive electrode layer 12 and the positive electrode terminal 16.
  • the positive electrode current collector 11 may be in direct contact with each of the positive electrode layer 12 and the positive electrode terminal 16.
  • the main surface of the positive electrode current collector 11 may be in direct contact with the positive electrode layer 12.
  • the “main surface” means the surface of the positive electrode current collector 11 having the largest area.
  • the end portion (end surface) of the positive electrode current collector 11 may be in direct contact with the positive electrode terminal 16.
  • the positive electrode current collector 11 and the negative electrode terminal 17 are electrically separated from each other through a gap.
  • the shortest distance between the positive electrode current collector 11 and the negative electrode terminal 17 is not particularly limited, and may be 20 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less, 1 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less, or 1 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less.
  • the vicinity of the end face of the cell 30 may be referred to as the “end region” of the cell 30.
  • the positive electrode current collector 11 and the negative electrode terminal 17 are electrically separated from each other with a gap, for example, in an end region of the cell 30.
  • the positive electrode layer 12 has, for example, a rectangular shape in a plan view.
  • the positive electrode layer 12 is arranged on the positive electrode current collector 11.
  • the positive electrode layer 12 partially covers the main surface of the positive electrode current collector 11, for example.
  • the positive electrode layer 12 may cover a region including the center of gravity of the main surface of the positive electrode current collector 11.
  • the positive electrode layer 12 is not formed in the end region of the cell 30, for example.
  • the negative electrode current collector 13 has, for example, a plate shape.
  • the negative electrode current collector 13 is electrically connected to each of the negative electrode layer 14 and the negative electrode terminal 17.
  • the negative electrode current collector 13 may be in direct contact with each of the negative electrode layer 14 and the negative electrode terminal 17.
  • the main surface of the negative electrode current collector 13 may be in direct contact with the negative electrode layer 14.
  • the end portion (end surface) of the negative electrode current collector 13 may be in direct contact with the negative electrode terminal 17.
  • the negative electrode current collector 13 and the positive electrode terminal 16 are electrically separated from each other through a gap.
  • the shortest distance between the negative electrode current collector 13 and the positive electrode terminal 16 is not particularly limited, and may be 20 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less, 1 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less, or 1 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less.
  • the negative electrode current collector 13 and the positive electrode terminal 16 are electrically separated from each other via a gap, for example, in an end region of the cell 30.
  • the exposed portion 13 a of the negative electrode current collector 13 is in contact with the negative electrode terminal 17.
  • the negative electrode current collector 13 has the exposed portion 13a as a contact surface with the negative electrode terminal 17.
  • the side surface of the negative electrode current collector 13 includes an exposed portion 13a and a shield portion 13b.
  • the “side surface” means a surface other than the main surface of the negative electrode current collector 13.
  • the “main surface” means the surface of the negative electrode current collector 13 having the largest area.
  • the negative electrode current collector 13 has no portion exposed to the outside except the exposed portion 13a.
  • the position of the negative electrode current collector 13 is displaced from the position of the positive electrode current collector 11 in the first direction x, for example.
  • the gap between the negative electrode current collector 13 and the positive electrode terminal 16 does not overlap with the gap between the positive electrode current collector 11 and the negative electrode terminal 17, for example.
  • the negative electrode layer 14 has, for example, a rectangular shape in a plan view.
  • the negative electrode layer 14 is disposed on the negative electrode current collector 13.
  • the negative electrode layer 14 partially covers the main surface of the negative electrode current collector 13, for example.
  • the negative electrode layer 14 may cover a region including the center of gravity of the main surface of the negative electrode current collector 13.
  • the negative electrode layer 14 is not formed in the end region of the cell 30, for example.
  • the electrolyte layer 15 is located between the positive electrode current collector 11 and the negative electrode current collector 13. In other words, the electrolyte layer 15 is located between the positive electrode layer 12 and the negative electrode layer 14. The electrolyte layer 15 is in contact with each of the positive electrode terminal 16 and the negative electrode terminal 17. The electrolyte layer 15 may be in contact with each of the positive electrode layer 12 and the negative electrode layer 14.
  • FIG. 2 is a top view of the negative electrode current collector 13.
  • the side surface of the negative electrode current collector 13 has an exposed portion 13a and a shield portion 13b.
  • the exposed portion 13a is a portion exposed from the electrolyte layer 15.
  • the shield portion 13b is a portion shielded from the outside by the electrolyte layer 15.
  • the shield portion 13b is a non-exposed portion that is not exposed from the electrolyte layer 15.
  • the area of the shield portion 13b is larger than the area of the exposed portion 13a. According to such a configuration, it is possible to provide the large-capacity laminated battery 100 having features such as small size, excellent impact resistance, high energy density, and high reliability.
  • the ratio (S2/S1) of the area S2 of the shielded portion 13b to the area S1 of the exposed portion 13a is appropriately determined according to the size and material of the battery 100, and is not particularly limited.
  • the ratio (S2/S1) is, for example, in the range of 2 or more and 50 or less.
  • the negative electrode current collector 13 has a protruding portion 13p and a residual portion 13r.
  • the protruding portion 13p is a tab-shaped portion.
  • the remaining portion 13r is a portion other than the protruding portion 13p.
  • the area of the protrusion 13p (area in plan view) is smaller than the area of the remaining portion 13r (area in plan view).
  • both the protruding portion 13p and the remaining portion 13r have a rectangular shape.
  • the shapes of the protruding portion 13p and the remaining portion 13r are not particularly limited.
  • the exposed portion 13a is located on the side surface of the protruding portion 13p.
  • the exposed portion 13a is not in contact with the electrolyte layer 15.
  • the exposed portion 13a is electrically connected to the negative electrode terminal 17.
  • the entire exposed portion 13a is included in the protruding portion 13p.
  • only a part of the exposed portion 13a may be included in the protruding portion 13p.
  • the shielding portion 13b is located on the side surface of the remaining portion 13r and the side surface of the protruding portion 13p.
  • the shield portion 13b does not include the exposed portion 13a of the side surface of the protruding portion 13p.
  • the shield portion 13b is in contact with the electrolyte layer 15.
  • the main surface of the remaining portion 13r may be in direct contact with the negative electrode layer 14 and the electrolyte layer 15.
  • the main surface of the protruding portion 13p may be in direct contact with the electrolyte layer 15. With such a configuration, most of the negative electrode current collector 13 can be embedded in the electrolyte layer 15. It is possible to connect the negative electrode current collector 13 to the negative electrode terminal 17 while reducing the area of the portion that becomes the starting point that causes separation between layers.
  • the protruding portion 13p is a portion extending from the remaining portion 13r in the first direction x.
  • the length of the protruding portion 13p of the negative electrode current collector 13 in the second direction y is shorter than the length of the remaining portion 13r in the second direction y. That is, the width of the protruding portion 13p is smaller than the width of the remaining portion 13r.
  • the width direction of the battery 100 is a direction parallel to the second direction y and is a direction perpendicular to both the first direction x and the third direction z.
  • the stacking direction of the plurality of cells 30 is parallel to the third direction z.
  • the width of the protruding portion 13p and the width of the remaining portion 13r are dimensions in the width direction of each portion when the battery 100 is viewed in plan.
  • the shielding portion 13b of the negative electrode current collector 13 is firmly sandwiched by the electrolyte layers 15 having high adhesive strength.
  • the electrolyte layers 15 of the adjacent cells 30 are joined together.
  • the negative electrode current collector 13 is shared and the plurality of cells 30 are connected in parallel, whereby the negative electrode current collector 13 and the electrolyte layer 15 can be firmly joined.
  • the battery 100 includes the plurality of cells 30a and 30b.
  • the cell 30a has a positive electrode current collector 11a, a positive electrode layer 12a, a negative electrode current collector 13, a negative electrode layer 14a, and an electrolyte layer 15a.
  • the cell 30b has a positive electrode current collector 11b, a positive electrode layer 12b, a negative electrode current collector 13, a negative electrode layer 14b, and an electrolyte layer 15b.
  • the negative electrode current collector 13 is shared by the cells 30a and 30b.
  • the plurality of positive electrode current collectors 11a and 11b and the negative electrode current collector 13 are alternately arranged in the third direction z. In the gap between the negative electrode current collector 13 and the positive electrode terminal 16, the electrolyte layer 15a may be in contact with the electrolyte layer 15b.
  • the positive electrode layer 12 functions as a positive electrode active material layer containing a positive electrode active material.
  • the positive electrode layer 12 may include a positive electrode active material as a main component.
  • the main component means a component contained in the positive electrode layer 12 in the most weight ratio.
  • the positive electrode active material refers to a material in which metal ions such as lithium (Li) ions and magnesium (Mg) ions are inserted or released in the crystal structure at a potential higher than that of the negative electrode, and oxidation or reduction is carried out accordingly. ..
  • the type of positive electrode active material can be appropriately selected according to the type of battery, and a known positive electrode active material can be used. Examples of the positive electrode active material include compounds containing lithium and a transition metal element.
  • this compound examples include an oxide containing lithium and a transition metal element, and a phosphoric acid compound containing lithium and a transition metal element.
  • the oxide containing lithium and a transition metal element for example, LiNi x M 1-x O 2 (M is, Co, Al, Mn, V , Cr, Mg, Ca, Ti, Zr, Nb, Mo and W Is at least one element selected from the group consisting of, x is a lithium nickel composite oxide such as 0 ⁇ x ⁇ 1, lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ), lithium nickel oxide (LiNiO 2 ), manganic acid Layered oxides such as lithium (LiMn 2 O 4 ) and lithium manganate (LiMn 2 O 4 , Li 2 MnO 3 , LiMO 2 ) having a spinel structure are used.
  • lithium iron phosphate LiFePO 4
  • a sulfide such as sulfur (S) or lithium sulfide (Li 2 S) can be used as the positive electrode active material. It is also possible to use, as the positive electrode active material, particles obtained by coating or adding lithium niobate (LiNbO 3 ) to particles containing sulfide.
  • the positive electrode active material may be used alone or in combination of two or more.
  • the positive electrode layer 12 is not particularly limited as long as it contains a positive electrode active material.
  • the positive electrode layer 12 may be a mixture layer composed of a mixture of a positive electrode active material and another additive material.
  • Other additive materials that can be used include solid electrolytes such as inorganic solid electrolytes, conductive aids such as acetylene black, binders such as polyethylene oxide and polyvinylidene fluoride.
  • the thickness of the positive electrode layer 12 is, for example, 5 ⁇ m or more and 300 ⁇ m or less.
  • the negative electrode layer 14 functions as a negative electrode active material layer containing a negative electrode material such as a negative electrode active material.
  • the negative electrode layer 14 may include a negative electrode material as a main component.
  • the negative electrode active material is a material in which metal ions such as lithium (Li) ions and magnesium (Mg) ions are inserted or desorbed in the crystal structure at a potential lower than that of the positive electrode, and oxidation or reduction is performed with it.
  • the type of negative electrode active material can be appropriately selected according to the type of battery, and a known negative electrode active material can be used.
  • a carbon material such as natural graphite, artificial graphite, graphite carbon fiber, resin-fired carbon, or an alloy material to be mixed with the solid electrolyte may be used.
  • alloy-based materials include lithium alloys such as LiAl, LiZn, Li 3 Bi, Li 3 Cd, Li 3 Sb, Li 4 Si, Li 4.4 Pb, Li 4.4 Sn, Li 0.17 C and LiC 6 , lithium titanate (Li.
  • An oxide of lithium and a transition metal element such as 4 Ti 5 O 12
  • a metal oxide such as zinc oxide (ZnO) or silicon oxide (SiO x ) may be used.
  • the negative electrode active material may be used alone or in combination of two or more.
  • the negative electrode layer 14 is not particularly limited as long as it contains the negative electrode active material.
  • the negative electrode layer 14 may be a mixture layer composed of a mixture of a negative electrode active material and another additive material.
  • Other additive materials that can be used include solid electrolytes such as inorganic solid electrolytes, conductive aids such as acetylene black, binders such as polyethylene oxide and polyvinylidene fluoride.
  • the thickness of the negative electrode layer 14 is, for example, 5 ⁇ m or more and 300 ⁇ m or less.
  • the electrolyte layer 15 may be a solid electrolyte layer containing a solid electrolyte.
  • the solid electrolyte is not particularly limited as long as it has ionic conductivity, and known electrolytes for batteries can be used.
  • an electrolyte that conducts metal ions such as Li ions and Mg ions can be used.
  • the solid electrolyte can be appropriately selected according to the conductive ionic species.
  • an inorganic solid electrolyte such as a sulfide-based solid electrolyte or an oxide-based solid electrolyte can be used.
  • Examples of the sulfide-based solid electrolyte include Li 2 S-P 2 S 5 , Li 2 S-SiS 2 , Li 2 S-B 2 S 3 , Li 2 S-GeS 2 , Li 2 S-SiS 2 -LiI. , Li 2 S—SiS 2 —Li 3 PO 4 , Li 2 S—Ge 2 S 2 , Li 2 S—GeS 2 —P 2 S 5 , Li 2 S—GeS 2 —ZnS, and other lithium-containing sulfides are used. Can be done.
  • oxide-based solid electrolyte examples include lithium-containing metal oxides such as Li 2 O—SiO 2 and Li 2 O—SiO 2 —P 2 O 5, and lithium-containing metal nitrides such as Li x P y O 1 -z N z.
  • lithium-containing metal oxides such as Li 2 O—SiO 2 and Li 2 O—SiO 2 —P 2 O 5
  • lithium-containing metal nitrides such as Li x P y O 1 -z N z.
  • Compounds, lithium phosphate (Li 3 PO 4 ), lithium-containing transition metal oxides such as lithium titanium oxide, and the like can be used.
  • As the solid electrolyte only one of these materials may be used, or two or more of these materials may be used in combination.
  • the electrolyte layer 15 may contain a binder such as polyethylene oxide or polyvinylidene fluoride in addition to the above solid electrolyte.
  • the thickness of the electrolyte layer 15 is, for example, 5 ⁇ m or more and 150 ⁇ m or less.
  • the solid electrolyte may have a particle shape.
  • the solid electrolyte may be a sintered body.
  • terminals 16 and 17 are made of, for example, low-resistance conductors.
  • the terminals 16 and 17 for example, those obtained by curing a conductive resin containing conductive metal particles such as Ag are used.
  • the terminals 16 and 17 may be a conductive metal plate such as a SUS plate coated with a conductive adhesive. With the conductive adhesive, the stacked body of the plurality of cells 30 can be sandwiched between the two metal plates.
  • the conductive adhesive is not particularly limited as long as it can maintain conductivity and bondability in the operating temperature range of the laminated battery 100 and in the manufacturing process of the laminated battery 100.
  • composition, thickness, and material of the conductive adhesive are such that when the conductive adhesive is supplied with a current at the maximum rate required under the usage environment of the laminated battery 100, There is no particular limitation as long as it does not affect the life characteristics and the battery characteristics and can maintain the durability of the conductive adhesive.
  • the terminals 16 and 17 may be plated with Ni—Sn or the like.
  • the positive electrode current collector 11 and the negative electrode current collector 13 are not particularly limited as long as they are made of a conductive material.
  • Examples of the material of the current collectors 11 and 13 include stainless steel, nickel, aluminum, iron, titanium, copper, palladium, gold and platinum.
  • the materials for the current collectors 11 and 13 may be used alone or as an alloy in which two or more kinds are combined.
  • the current collectors 11 and 13 may be foil-shaped bodies, plate-shaped bodies, mesh-shaped bodies, or the like.
  • the material of the current collectors 11 and 13 is not particularly limited as long as the current collectors 11 and 13 do not melt and decompose due to the manufacturing process of the battery 100, the operating temperature of the battery 100, and the pressure inside the battery 100.
  • the materials of the current collectors 11 and 13 can be selected depending on the tensile strength and heat resistance required for the current collectors 11 and 13.
  • examples of materials for the current collectors 11 and 13 include copper, aluminum, and alloys containing them as the main components.
  • the current collectors 11 and 13 may be electrolytic copper foil having high strength, or a clad material in which different metal foils are laminated.
  • the thickness of the current collectors 11 and 13 is, for example, 10 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less.
  • the configuration of the battery 100 of this embodiment differs from the configurations of the batteries described in Patent Documents 1 and 2 in the following points.
  • Patent Document 1 discloses a thin film solid state secondary battery having an electrode lead-out portion at one end of a main body of a current collector.
  • the battery described in Patent Document 1 has an electrode extraction portion that is formed so as to extend to the outside of the negative electrode active material layer and be exposed to the atmosphere.
  • Patent Document 2 discloses an all-solid-state battery in which a terminal current collector is attached to an end surface of a laminated body including a parallel current collector. However, in the all-solid-state battery of Patent Document 2, there is no gap between the terminal current collector and the parallel current collector.
  • the film is formed so that the electrode extraction portion of the current collector layer is exposed to the atmosphere. Therefore, peeling easily occurs at the interface between the exposed current collector layer and the solid electrolyte layer.
  • a shock is applied to the battery of Patent Document 1
  • thermal shock occurs, stress is generated due to the difference in thermal expansion coefficient between the current collector layer and the solid electrolyte layer. As a result, peeling easily occurs at the interface between the current collector layer and the solid electrolyte layer.
  • the durability of the battery against the thermal cycle tends to be insufficient.
  • foreign matter may adhere to the exposed portion of the current collector layer. This may cause a short circuit.
  • Patent Documents 1 and 2 in the battery 100 of this embodiment, a plurality of cells 30 are electrically connected in parallel and integrated.
  • the positive electrode current collector 11 and the negative electrode terminal 17 are electrically separated from each other through the gap
  • the negative electrode current collector 13 and the positive electrode terminal 16 are electrically separated from each other through the gap.
  • the negative electrode current collector 13 is embedded in the electrolyte layer 15, and the exposed portion 13 a of the negative electrode current collector 13 is connected to the negative electrode terminal 17. Therefore, the battery 100 of the present embodiment is unlikely to cause the above problems.
  • Patent Documents 1 and 2 do not disclose the above configuration of the battery 100 of the present embodiment.
  • the battery 100 according to this embodiment can be manufactured by, for example, a sheet manufacturing method.
  • the process of manufacturing the cell 30 may be referred to as a “sheet manufacturing process”.
  • a laminated body in which the precursors of the respective constituents of the cells 30 included in the battery 100 according to the present embodiment are laminated is produced.
  • the precursor of the positive electrode current collector 11, the sheet of the positive electrode layer 12, the sheet of the electrolyte layer 15, the sheet of the negative electrode layer 14, and the precursor of the negative electrode current collector 13 are laminated in this order.
  • a predetermined number of laminated bodies are produced in accordance with the number of cells 30 to be connected in parallel.
  • the order of forming the members included in the laminated body is not particularly limited.
  • the sheet production step includes a step of producing a sheet that is a precursor of each component of the cell 30 and laminating the sheet.
  • the sheet of the positive electrode layer 12 can be produced by the following method, for example. First, a positive electrode active material, a solid electrolyte as a mixture, a conductive aid, a binder and a solvent are mixed to obtain a slurry for producing a sheet of the positive electrode layer 12.
  • the slurry for producing the sheet of the positive electrode layer 12 may be referred to as “positive electrode active material slurry”.
  • the positive electrode active material slurry is applied onto the precursor of the positive electrode current collector 11 by using a printing method or the like.
  • the sheet of the positive electrode layer 12 is formed by drying the obtained coating film.
  • the precursor of the positive electrode current collector 11 for example, a copper foil having a thickness of about 30 ⁇ m can be used.
  • the positive electrode active material it is possible to use, for example, a powder of Li.Ni.Co.Al composite oxide (LiNi 0.8 Co 0.15 Al 0.05 O 2 ) having an average particle size of about 5 ⁇ m and having a layered structure.
  • a glass powder of Li 2 SP 2 S 5 sulfide having an average particle diameter of about 10 ⁇ m and containing triclinic crystals as a main component can be used. ..
  • the solid electrolyte has a high ionic conductivity of, for example, 2 ⁇ 10 ⁇ 3 S/cm or more and 3 ⁇ 10 ⁇ 3 S/cm or less.
  • the positive electrode active material slurry can be applied to one surface of a copper foil, which is a precursor of the positive electrode current collector 11, by a screen printing method, for example.
  • the obtained coating film has, for example, a predetermined shape and a thickness of about 50 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less.
  • the coating film is dried to obtain a sheet of the positive electrode layer 12.
  • the coating film may be dried at a temperature of 80° C. or higher and 130° C. or lower.
  • the sheet of the positive electrode layer 12 has a thickness of, for example, 30 ⁇ m or more and 60 ⁇ m or less.
  • the sheet of the negative electrode layer 14 can be produced, for example, by the following method. First, a negative electrode active material, a solid electrolyte, a conductive auxiliary agent, a binder and a solvent are mixed to obtain a slurry for producing a sheet of the negative electrode layer 14.
  • the slurry for producing the sheet of the negative electrode layer 14 may be referred to as “negative electrode active material slurry”.
  • the negative electrode active material slurry is applied onto the precursor of the negative electrode current collector 13 by using a printing method or the like.
  • the sheet of the negative electrode layer 14 is formed by drying the obtained coating film.
  • the precursor of the negative electrode current collector 13 for example, a copper foil having a thickness of about 30 ⁇ m can be used.
  • the negative electrode active material for example, natural graphite powder having an average particle diameter of about 10 ⁇ m can be used.
  • the solid electrolyte for example, those exemplified in the method for producing the sheet of the positive electrode layer 12 can be used.
  • the negative electrode active material slurry can be applied to one surface of a copper foil, which is a precursor of the negative electrode current collector 13, by a screen printing method, for example.
  • the obtained coating film has, for example, a predetermined shape and a thickness of about 50 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less.
  • the coating film is dried to obtain a sheet of the negative electrode layer 14.
  • the coating film may be dried at a temperature of 80° C. or higher and 130° C. or lower.
  • the sheet of the negative electrode layer 14 has a thickness of, for example, 30 ⁇ m or more and 60 ⁇ m or less.
  • the sheet of the electrolyte layer 15 is arranged between the sheet of the positive electrode layer 12 and the sheet of the negative electrode layer 14.
  • the sheet of the electrolyte layer 15 can be produced, for example, by the following method. First, a solid electrolyte, a conductive auxiliary agent, a binder and a solvent are mixed to obtain a slurry for producing a sheet of the electrolyte layer 15.
  • the slurry for producing the sheet of the electrolyte layer 15 may be referred to as “solid electrolyte slurry”.
  • the solid electrolyte slurry is applied onto the sheet of the positive electrode layer 12. Similarly, the solid electrolyte slurry is applied onto the sheet of the negative electrode layer 14.
  • the solid electrolyte slurry is applied by, for example, a printing method using a metal mask.
  • the obtained coating film has a thickness of, for example, about 100 ⁇ m.
  • the coating film is dried.
  • the coating film may be dried at a temperature of 80° C. or higher and 130° C. or lower.
  • the sheet of the electrolyte layer 15 is formed on each of the sheet of the positive electrode layer 12 and the sheet of the negative electrode layer 14.
  • the method for producing the sheet of the electrolyte layer 15 is not limited to the above method.
  • the sheet of the electrolyte layer 15 may be produced by the following method.
  • First, the solid electrolyte slurry is applied onto a substrate by using a printing method or the like.
  • the substrate is not particularly limited as long as the sheet of the electrolyte layer 15 can be formed thereon, and includes, for example, Teflon (registered trademark), polyethylene terephthalate (PET) and the like.
  • the shape of the base material is, for example, a film shape or a foil shape.
  • the sheet of the electrolyte layer 15 is obtained by drying the coating film formed on the base material.
  • the sheet of the electrolyte layer 15 can be used by peeling it from the base material.
  • the solvent used for the positive electrode active material slurry, the negative electrode active material slurry, and the solid electrolyte slurry is not particularly limited as long as it can dissolve the binder and does not adversely affect the battery characteristics.
  • the solvent include alcohols such as ethanol, isopropanol, n-butanol, and benzyl alcohol, toluene, ethyl acetate, butyl acetate, acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, ethylene glycol ethyl ether, isophorone, butyl lactate, dioctyl phthalate,
  • An organic solvent such as dioctyl adipate, N,N-dimethylformamide (DMF), N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) and water can be used. These solvents may be used alone or in combination of two or more.
  • the screen printing method is exemplified as the method of applying the positive electrode active material slurry, the negative electrode active material slurry, and the solid electrolyte slurry, but the application method is not limited to this.
  • a coating method a doctor blade method, a calendar method, a spin coating method, a dip coating method, an inkjet method, an offset method, a die coating method, a spray method or the like may be used.
  • an auxiliary agent such as a plasticizer as necessary. May be mixed.
  • the slurry mixing method is not particularly limited. Additives such as a thickener, a plasticizer, a defoaming agent, a leveling agent, and an adhesion-imparting agent may be added to the slurry as needed.
  • the sheet of the electrolyte layer 15 formed on the sheet of the positive electrode layer 12 and the sheet of the electrolyte layer 15 formed on the sheet of the negative electrode layer 14 are superposed. Thereby, a laminate in which the precursor of the positive electrode current collector 11, the positive electrode layer 12, the electrolyte layer 15, the negative electrode layer 14, and the precursor of the negative electrode current collector 13 are laminated in this order is obtained.
  • the precursor of the positive electrode current collector 11 is cut so that the positive electrode current collector 11 is obtained.
  • the precursor of the positive electrode current collector 11 is cut so that the positive electrode current collector 11 and the negative electrode terminal 17 are electrically separated from each other through a gap.
  • the cut surface of the positive electrode current collector 11 extends straight in the second direction y, for example.
  • the cutting of the precursor of the positive electrode current collector 11 can be performed by, for example, a laser.
  • the positive electrode current collector 11 can be formed by cutting the precursor of the positive electrode current collector 11.
  • the shortest distance from the positive electrode current collector 11 and the negative electrode terminal 17 is, for example, 10 ⁇ m.
  • the gap between the positive electrode current collector 11 and the negative electrode terminal 17 electrically separates the positive electrode current collector 11 and the negative electrode terminal 17 from each other. That is, the gap between the positive electrode current collector 11 and the negative electrode terminal 17 is electrically insulated.
  • the precursor of the negative electrode current collector 13 is cut so that the negative electrode current collector 13 is obtained.
  • the precursor of the negative electrode current collector 13 is cut so that the negative electrode current collector 13 and the positive electrode terminal 16 are electrically separated from each other with a gap.
  • the cut surface of the negative electrode current collector 13 extends straight in the second direction y, for example.
  • the precursor of the negative electrode current collector 13 can be cut by, for example, a laser.
  • the negative electrode current collector 13 can be formed by cutting the precursor of the negative electrode current collector 13.
  • the shortest distance between the negative electrode current collector 13 and the positive electrode terminal 16 is, for example, 10 ⁇ m.
  • the gap between the negative electrode current collector 13 and the positive electrode terminal 16 electrically separates the negative electrode current collector 13 and the positive electrode terminal 16 from each other. That is, the gap between the negative electrode current collector 13 and the positive electrode terminal 16 is electrically insulated.
  • the order of cutting the precursor of the positive electrode current collector 11 and cutting the precursor of the negative electrode current collector 13 is not particularly limited.
  • the precursor of the negative electrode current collector 13 may be cut after cutting the precursor of the positive electrode current collector 11, and the precursor of the positive electrode current collector 11 may be cut after cutting the precursor of the negative electrode current collector 13. You may disconnect.
  • the cutting of the precursor of the positive electrode current collector 11 and the cutting of the precursor of the negative electrode current collector 13 are performed on the sheet of the electrolyte layer 15 formed on the sheet of the positive electrode layer 12 and the sheet of the negative electrode layer 14. It may be performed before the sheet of the electrolyte layer 15 formed on the above is superposed.
  • the cutting of the precursor of the positive electrode current collector 11 and the cutting of the precursor of the negative electrode current collector 13 may be performed using a means such as dicing.
  • the insulating portion may be provided by cutting the precursor of the positive electrode current collector 11 and removing a part of the precursor.
  • the insulating portion may be provided by cutting the precursor of the negative electrode current collector 13 and removing a part of the precursor.
  • the cell 30 is obtained by cutting the precursor of the positive electrode current collector 11 and further cutting the precursor of the negative electrode current collector 13.
  • a conductive adhesive is applied to each of the main surface of the positive electrode current collector 11 exposed to the outside of the cell 30 and the main surface of the negative electrode current collector 13 exposed to the outside of the cell 30.
  • the method of applying the conductive adhesive include a screen printing method.
  • the main surface coated with the adhesive material may be referred to as an “adhesive surface”.
  • the bonding surface of the positive electrode current collector 11 of the cell 30 is bonded to the bonding surface of the positive electrode current collector 11 of another cell 30, or the bonding surface of the negative electrode current collector 13 of the cell 30 is bonded to another cell 30.
  • the negative electrode current collector 13 is bonded to the bonding surface. Thereby, a plurality of cells 30 can be stacked.
  • the bonding surfaces can be bonded to each other by, for example, pressure bonding.
  • the temperature at which the bonding surfaces are bonded together is, for example, 50° C. or higher and 100° C. or lower.
  • the pressure applied to the cell 30 when the bonding surfaces are bonded together is, for example, 300 MPa or more and 400 MPa or less.
  • the time for applying pressure to the cell 30 is, for example, 90 seconds or more and 120 seconds or less.
  • a low-resistance conductive tape can be used for bonding.
  • paste-like silver powder or copper powder may be used.
  • the current collectors can be mechanically bonded by the anchor effect via the metal particles.
  • the method of stacking the plurality of cells 30 is not particularly limited as long as the method has adhesiveness and conductivity.
  • each of the plurality of cells 30 is electrically connected to the positive electrode terminal 16 and the negative electrode terminal 17.
  • Each of the plurality of cells 30 and the terminals 16 and 17 can be electrically connected by, for example, the following method.
  • a conductive resin paste is applied to the surface on which the terminals 16 and 17 are to be arranged.
  • the terminals 16 and 17 are formed by curing the conductive resin paste.
  • the temperature for curing the conductive resin paste is, for example, about 100° C. or higher and 300° C. or lower.
  • the time for curing the conductive resin paste is, for example, 60 minutes.
  • the conductive resin paste for example, high melting point high conductive metal particles containing Ag, Cu, Ni, Zn, Al, Pd, Au, Pt or alloys thereof, low melting point metal particles, and resin are used.
  • a thermosetting conductive paste containing the same can be used.
  • the melting point of the highly conductive metal particles is, for example, 400° C. or higher.
  • the melting point of the low melting point metal particles may be equal to or lower than the curing temperature of the conductive resin paste or may be equal to or lower than 300° C.
  • Examples of the material of the low melting point metal particles include Sn, SnZn, SnAg, SnCu, SnAl, SnPb, In, InAg, InZn, InSn, Bi, BiAg, BiNi, BiSn, BiZn and BiPb.
  • a conductive paste containing such a low-melting point metal powder at a thermosetting temperature lower than the melting point of the low-melting point metal particles, the conductive paste, at the contact portion with the current collector, Phase and liquid phase reactions proceed. Thereby, for example, an alloy containing the metal contained in the conductive paste and the metal contained in the current collector is formed. A diffusion layer containing an alloy is formed near the connection between the current collector and the terminal.
  • the shape of the high-conductivity metal particles and the low-melting metal particles is not particularly limited, and may be spherical, scale-like, needle-like or the like.
  • the resin used for the thermosetting conductive paste is not particularly limited as long as it functions as a binder, and an appropriate resin can be selected according to the manufacturing process to be adopted such as suitability for printing method and coatability.
  • the resin used for the thermosetting conductive paste includes, for example, a thermosetting resin.
  • the thermosetting resin include amino resins such as urea resin, melamine resin and guanamine resin, bisphenol A type, bisphenol F type, phenol novolac type, alicyclic type epoxy resin, oxetane resin, resol type and novolac type. And a silicone-modified organic resin such as silicone epoxy and silicone polyester. These resins may be used alone or in combination of two or more.
  • the battery 100 may further include a bonding layer in order to improve the bonding strength between the current collector and the electrolyte layer 15.
  • the bonding layer is located at the interface between the positive electrode current collector 11 and the electrolyte layer 15.
  • the bonding layer is located at the interface between the contact portion on the side surface of the negative electrode current collector 13 and the electrolyte layer 15.
  • Examples of the material of the bonding layer include components that make up the current collector. Examples of components that constitute the current collector include copper, aluminum, and alloys containing them as the main components. In addition, examples of the material for the other bonding layer include oxides, sulfides, and halides.
  • the bonding layer may further include other components forming the current collector and/or components forming the electrolyte layer 15.
  • the current collector is firmly bonded to the electrolyte layer 15 inside the laminated battery 100.
  • the bonding strength can be improved by chemical bonding at the interface between the current collector and the electrolyte layer 15, and thus the integrated battery 100 having a higher bonding strength can be realized.
  • the bonding layer can be produced by stacking a plurality of cells 30 as described above and adhering under pressure. For example, when the bonding surfaces of the plurality of cells 30 are pressure-bonded to each other, the copper contained in the current collector and the sulfide contained in the electrolyte layer 15 diffuse at the interface between the current collector and the electrolyte layer 15. , And is obtained by forming a copper sulfide layer.
  • the bonding layer may contain a substance other than copper sulfide.
  • the temperature for forming the bonding layer is, for example, 100°C.
  • the time for forming the bonding layer is, for example, 5 minutes.
  • the bonding layer thus formed has a thickness of about 1 ⁇ m. However, the thickness of the bonding layer is not particularly limited, and may be, for example, 0.1 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less.
  • the existence of the bonding layer produced as described above can be confirmed by observing the cross section of the battery 100 with an ordinary optical microscope, laser microscope or scanning electron microscope (SEM).
  • the composition of the bonding layer can be evaluated by, for example, composition analysis by a bonding layer electron beam microanalyzer (EPMA).
  • the manufacturing method of the present embodiment shows an example in which the battery 100 is manufactured by the powder compacting process.
  • the terminals 16 and 17 may be produced by producing a laminated body of sintered bodies using a firing process, further applying a conductive resin paste to the laminated body, and performing baking.
  • the battery 100 has a plurality of cells 30 connected in parallel, sharing the negative electrode current collector 13.
  • the positive electrode current collector 11 is located on the upper surface and the lower surface of the cell. However, in the battery, the positive electrode current collector 11 may be shared and a plurality of cells 30 may be connected in parallel. In this case, the negative electrode current collector 13 is located on the upper surface and the lower surface of the cell. Further, most of the positive electrode current collector 11 is embedded in the electrolyte layer 15, and the positive electrode current collector 11 may have an exposed portion for contacting the positive electrode terminal 16.
  • FIG. 3 is a schematic diagram illustrating the configuration of the battery 200 according to the second embodiment.
  • FIG. 3A is a cross-sectional view of the battery 200 according to this embodiment.
  • FIG. 3B is a top view of the battery 200.
  • Elements common to the battery 100 of the first embodiment and the battery 200 of the present embodiment are designated by the same reference numerals, and the description thereof may be omitted. That is, the following description of each embodiment can be applied to each other as long as there is no technical contradiction. Further, the respective embodiments may be combined with each other as long as there is no technical contradiction.
  • the thickness of the protruding portion 13p is smaller than the thickness of the remaining portion 13r. Thereby, the area of the exposed portion 13a can be further reduced. Therefore, the interface between the exposed portion 13a and the electrolyte layer 15 can be reduced without affecting the electrical characteristics of the battery 200. As a result, it is possible to reduce a portion where delamination easily occurs between the negative electrode current collector 13 and the electrolyte layer 15, so that the battery 200 having high reliability can be realized.
  • the thickness of the protruding portion 13p is smaller than the thickness of the remaining portion 13r, variations in pressure during pressure bonding are reduced. Further, since the area of the exposed portion 13a in contact with the negative electrode terminal 17 is small, the negative electrode current collector 13 is unlikely to be affected even when stress due to pulling occurs in the negative electrode terminal 17. Therefore, the bonding strength between the negative electrode current collector 13 and the electrolyte layer 15 can be further improved. Further, since the plurality of cells 30 connected in parallel can be firmly and compactly integrated, the battery 200 having a large capacity, a high energy density and high reliability can be realized.
  • the ratio (D2/D1) of the thickness D2 of the protruding portion 13p to the thickness D1 of the remaining portion 13r is appropriately determined according to the size and material of the battery 200, and is not particularly limited.
  • the ratio (D2/D1) is, for example, in the range of 3 or more and 10 or less.
  • the thickness of the protruding portion 13p and the thickness of the remaining portion 13r can be specified by an average value measured at arbitrary plural points (for example, 5 points). For the measurement, for example, a micrometer is used. In this embodiment, the thickness is a dimension in a direction parallel to the third direction z.
  • FIG. 4 is a schematic diagram illustrating the configuration of the battery 300 according to the third embodiment.
  • FIG. 4A is a cross-sectional view of the battery 300 according to this embodiment.
  • FIG. 4B is a top view of the battery 300.
  • the negative electrode current collector 13 in the laminated battery 300, the negative electrode current collector 13 further includes a lock hole 21.
  • the lock hole 21 may be referred to as a “through hole”.
  • the structure of the battery 300 is the same as the structure of the battery 100 of the first embodiment.
  • the lock hole 21 is, for example, a through hole that penetrates the negative electrode current collector 13 in the stacking direction of the plurality of cells 30.
  • the lock hole 21 is formed in a portion where the negative electrode current collector 13 and the electrolyte layer 15 are in contact with each other.
  • the lock hole 21 is not formed in a portion where the negative electrode current collector 13 and the negative electrode layer 14 are in contact with each other.
  • the lock hole 21 may be formed in the remaining portion 13r of the negative electrode current collector 13 or may be formed in the protruding portion 13p.
  • An electrolyte layer 15 exists inside the lock hole 21. That is, the inside of the lock hole 21 is filled with the electrolyte forming the electrolyte layer 15.
  • the bonding strength between the negative electrode current collector 13 and the electrolyte layer 15 can be improved by the anchor effect. Further, since the plurality of cells 30 connected in parallel can be firmly and compactly integrated, the battery 300 having a large capacity, a high energy density and a high reliability can be realized.
  • the shape, size, and number of the lock holes 21 are not particularly limited as long as the bonding strength between the negative electrode current collector 13 and the electrolyte layer 15 can be improved.
  • the lock hole 21 has, for example, a cylindrical shape.
  • the size of the lock hole 21 is not particularly limited, and may be 200 ⁇ m or more and 500 ⁇ m or less in diameter, 30 ⁇ m or more and 500 ⁇ m or less in diameter, or 30 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less in diameter.
  • the number of lock holes 21 formed in the negative electrode current collector 13 is not particularly limited.
  • the method of forming the lock hole 21 in the negative electrode current collector 13 is not particularly limited.
  • the lock hole 21 can be formed by cutting the precursor of the negative electrode current collector 13 after manufacturing the precursor of the negative electrode current collector 13 as described above.
  • the lock hole 21 can be formed in the precursor of the negative electrode current collector 13 by cutting a part of the negative electrode current collector 13 so as to penetrate in the stacking direction.
  • the lock hole 21 extends straight in the stacking direction of the plurality of cells 30, for example.
  • the precursor of the negative electrode current collector 13 can be cut by, for example, a laser.
  • the lock hole 21 can be formed in the negative electrode current collector 13 by cutting the precursor of the negative electrode current collector 13. Punching is another example of forming the lock hole 21 in the negative electrode current collector 13.
  • the lock hole 21 can be formed by forming a large number of small holes in the metal sheet by punching the negative electrode current collector 13.
  • the distance between each of the plurality of lock holes 21 is, for example, 50 ⁇ m.
  • FIG. 5 is a schematic diagram illustrating the configuration of the battery 400 according to the fourth embodiment.
  • FIG. 5A is a cross-sectional view of the battery 400 according to this embodiment.
  • FIG. 5B is a top view of the battery 400.
  • each of the plurality of cells further includes a dummy current collector 31.
  • the structure of the battery 400 is the same as the structure of the battery 100 of the first embodiment.
  • the dummy current collector 31 is located around the battery 400. Further, the dummy current collector 31 is present around the shield portion 13b of the negative electrode current collector 13. According to such a configuration, in pressure bonding, variation in pressure is reduced. Therefore, the battery 400 having high reliability can be realized. This tends to make the density uniform inside the laminate.
  • the dummy current collector 31 is electrically separated from the negative electrode current collector 13. That is, the negative electrode current collector 13 is electrically insulated from the dummy current collector 31.
  • the dummy current collector 31 is separated from the negative electrode current collector 13 via a gap. With such a configuration, the dummy current collector 31 can function as a reinforcing material. Therefore, the battery 400 having high reliability can be realized.
  • a part of the dummy current collector 31 may be embedded in the electrolyte layer 15.
  • the dummy current collector 31 may be exposed from the electrolyte layer 15.
  • the dummy current collector 31 may have a portion exposed from the electrolyte layer 15.
  • the dummy current collector 31 may be in contact with the positive electrode terminal 16 in the exposed portion.
  • the dummy current collector 31 is not in contact with the negative electrode terminal 17, for example.
  • the dummy current collector 31 is, for example, U-shaped in a plan view.
  • the dummy current collector 31 is located at the same height as the negative electrode current collector 13 in the stacking direction of the plurality of cells 30. Therefore, in pressure bonding, the stress caused by the bending of the current collector, which is concentrated around the negative electrode current collector 13, can be reduced. This tends to make the density uniform inside the laminate. As a result, structural defects in battery 400 are reduced. Further, since the portion where peeling easily occurs between the layers of the negative electrode current collector 13 and the electrolyte layer 15 can be reduced, the battery 400 having high reliability can be realized. Further, by forming the dummy current collector 31, it is possible to easily manufacture the battery 400 capable of reducing the stress caused by bending of the current collector.
  • the dummy current collector 31 can be manufactured, for example, by the following method. First, the precursor of the negative electrode current collector 13 is prepared as described above. Next, the precursor of the negative electrode current collector 13 is cut so that the dummy current collector 31 is obtained. Specifically, the precursor of the negative electrode current collector 13 is cut so that the negative electrode current collector 13 and the dummy current collector 31 are electrically separated from each other through the gap. The cut surface of the negative electrode current collector 13 extends straight in the first direction x and the second direction y, for example. The precursor of the negative electrode current collector 13 can be cut by, for example, a laser. By cutting the precursor of the negative electrode current collector 13, the negative electrode current collector 13 and the dummy current collector 31 can be formed.
  • the gap between the negative electrode current collector 13 and the dummy current collector 31 is, for example, 30 ⁇ m.
  • the precursor of the negative electrode current collector 13 may be cut using a means such as dicing.
  • the dummy current collector 31 may be formed by cutting the precursor of the negative electrode current collector 13 and removing a part of the precursor.
  • the dummy current collector 31 does not function as a current collector accurately. Therefore, the material used for the dummy current collector 31 is not particularly limited. For example, the same material as the positive electrode current collector 11 or the negative electrode current collector 13 may be included, or an insulating material may be included. It may be made of the same material as the positive electrode current collector 11 or the negative electrode current collector 13, or may be made of an insulating material. Since the dummy current collector 31 has the same hardness as the positive electrode current collector 11 or the negative electrode current collector 13, the pressure variation is further reduced in the pressure bonding. Therefore, the battery 400 having high reliability can be realized. In this respect, the dummy current collector 31 may be made of the same material as the current collectors 11 and/or 13.
  • the dummy current collector 31 may further have a lock hole.
  • the lock hole is, for example, a through hole that penetrates the dummy current collector 31 in the stacking direction of the plurality of cells 30.
  • the electrolyte layer 15 exists inside the lock hole. That is, the inside of the lock hole is filled with the electrolyte that constitutes the electrolyte layer 15. With such a configuration, the bonding strength between the dummy current collector 31 and the electrolyte layer 15 can be improved by the anchor effect. Further, since the plurality of cells 30 connected in parallel can be firmly and compactly integrated, the battery 400 having a large capacity, a high energy density and high reliability can be realized.
  • the shape, size, and number of the lock holes are not particularly limited as long as the bonding strength between the dummy current collector 31 and the electrolyte layer 15 can be improved.
  • the lock hole has a cylindrical shape, for example.
  • the size of the lock hole is not particularly limited, and may be 200 ⁇ m or more and 500 ⁇ m or less in diameter, 30 ⁇ m or more and 500 ⁇ m or less in diameter, or 30 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less in diameter.
  • the number of lock holes formed in the dummy current collector 31 is not particularly limited.
  • the method of forming the lock hole in the dummy current collector 31 is not particularly limited. It can be formed by a method similar to the method of forming the lock hole 21.
  • the distance between each of the plurality of lock holes is, for example, 50 ⁇ m. With such a configuration, the bonding strength between the dummy current collector 31 and the electrolyte layer 15 can be improved.
  • a bonding layer may be further formed in order to improve the bonding strength between the dummy current collector 31 and the electrolyte layer 15.
  • the bonding layer is located at the interface between the dummy current collector 31 and the electrolyte layer 15.
  • the material of the bonding layer may include a component forming the dummy current collector 31 and/or a component forming the electrolyte layer 15.
  • FIG. 6 is a schematic diagram illustrating the configuration of the battery 500 according to the fifth embodiment.
  • FIG. 6A is a cross-sectional view of the battery 500 according to this embodiment.
  • FIG. 6B is a top view of the battery 500.
  • each of the plurality of cells further includes a dummy current collector 41.
  • the structure of the battery 500 is the same as the structure of the battery 100 of the first embodiment.
  • the dummy current collector 41 is located around the battery 500. However, the dummy current collector 41 is different from the battery 400 in that it is arranged on a plane different from that of the negative electrode current collector 13. That is, the dummy current collector 41 is located at a height different from that of the negative electrode current collector 13 in the stacking direction of the plurality of cells 30.
  • the dummy current collector 41 is electrically separated from the positive electrode current collector 11, the positive electrode layer 12, and the negative electrode layer 14. Part of the dummy current collector 41 may be embedded in the electrolyte layer 15.
  • the dummy current collector 41 may be exposed from the electrolyte layer 15. In other words, the dummy current collector 41 may have a portion exposed from the electrolyte layer 15.
  • the dummy current collector 41 may be in contact with the positive electrode terminal 16 in the exposed portion.
  • the dummy current collector 41 is not in contact with the negative electrode terminal 17, for example.
  • the dummy current collector 41 is, for example, U-shaped in a plan view.
  • the dummy current collector 41 can be manufactured, for example, by the following method. First, a precursor of the dummy current collector 41 is formed on the sheet of the electrolyte layer 15. Next, the precursor of the dummy current collector 41 is cut so that the dummy current collector 41 is obtained. Specifically, the precursor of the dummy current collector 41 is cut so that the dummy current collector 41 is located around the cell. The cut surface of the precursor of the dummy current collector 41 extends straight in the first direction x and the second direction y, for example. The cutting of the precursor of the dummy current collector 41 can be performed by, for example, a laser. The dummy current collector 41 can be formed by cutting the precursor of the dummy current collector 41. The cutting of the precursor of the dummy current collector 41 may be performed using a means such as dicing.
  • the dummy current collector 41 does not function as a current collector accurately. Therefore, the material used for the dummy current collector 41 is not particularly limited. For example, the same material as the dummy current collector 31 may be used. Since the dummy current collector 41 has the same hardness as the positive electrode current collector 11 or the negative electrode current collector 13, even if thermal shock occurs, the thermal expansion of the current collector and the electrolyte layer 15 will occur. The stress resulting from the different rates can be reduced. Therefore, peeling between the negative electrode current collector 13 and the electrolyte layer 15 is unlikely to occur. As a result, it is possible to realize the battery 500 having high reliability against heat cycles.
  • the dummy current collector 41 may further have a lock hole.
  • the lock hole is, for example, a through hole that penetrates the dummy current collector 41 in the stacking direction of the plurality of cells 30.
  • the electrolyte layer 15 exists inside the lock hole. That is, the inside of the lock hole is filled with the electrolyte that constitutes the electrolyte layer 15. With such a configuration, the bonding strength between the dummy current collector 41 and the electrolyte layer 15 can be improved by the anchor effect. Further, since the plurality of cells 30 connected in parallel can be firmly integrated in a small size, a battery 500 having a large capacity, a high energy density and a high reliability can be realized.
  • the battery according to the present disclosure can be used as a secondary battery such as an all-solid-state battery used in various electronic devices and automobiles.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)
  • Cell Separators (AREA)
  • Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)

Abstract

本開示の電池は、電気的に並列に接続された複数のセルを備え、前記複数のセルのそれぞれは、正極層と、負極層と、前記正極層又は前記負極層に接している集電体と、前記正極層と前記負極層との間に配置された電解質層と、を有し、前記集電体の側面は、前記電解質層から露出している露出部分と、前記電解質層によって遮蔽された遮蔽部分とを含み、前記遮蔽部分の面積は、前記露出部分の面積よりも大きい。

Description

電池
　本開示は、電池に関する。
　電池を電気的に並列に接続することによって容量を増加することができる。このような並列接続に関連する技術として、例えば、特許文献１には、集電体本体部の一端に電極取り出し部を有する薄膜固体二次電池が開示されている。特許文献２には、積層体の端面に端子用集電体が取り付けられた全固体電池が開示されている。
特開２００７－１０３１２９号公報 特開２０１３－１２０７１７号公報
　従来技術においては、高い信頼性を有する電池が求められている。
　本開示は、
　電気的に並列に接続された複数のセルを備え、
　前記複数のセルのそれぞれは、
　正極層と、
　負極層と、
　前記正極層又は前記負極層に接している集電体と、
　前記正極層と前記負極層との間に配置された電解質層と、
　を有し、
　前記集電体の側面は、前記電解質層から露出している露出部分と、前記電解質層によって遮蔽された遮蔽部分とを含み、
　前記遮蔽部分の面積は、前記露出部分の面積よりも大きい、
　電池を提供する。
　本開示によれば、高い信頼性を有する電池を実現できる。
図１は、実施形態１に係る電池の構成を模式的に示す断面図及び上面図である。 図２は、負極集電体の上面図である。 図３は、実施形態２に係る電池の構成を模式的に示す断面図及び上面図である。 図４は、実施形態３に係る電池の構成を模式的に示す断面図及び上面図である。 図５は、実施形態４に係る電池の構成を模式的に示す断面図及び上面図である。 図６は、実施形態５に係る電池の構成を模式的に示す断面図及び上面図である。
　（本開示に係る一態様の概要）
　本開示の第１態様にかかる電池は、
　電気的に並列に接続された複数のセルを備え、
　前記複数のセルのそれぞれは、
　正極層と、
　負極層と、
　前記正極層又は前記負極層に接している集電体と、
　前記正極層と前記負極層との間に配置された電解質層と、
　を有し、
　前記集電体の側面は、前記電解質層から露出している露出部分と、前記電解質層によって遮蔽された遮蔽部分とを含み、
　前記遮蔽部分の面積は、前記露出部分の面積よりも大きい。
　第１態様によれば、高い信頼性を有する電池を実現できる。
　本開示の第２態様において、例えば、第１態様にかかる電池は、前記集電体に電気的に接続された端子をさらに備えていてもよく、前記露出部分は、前記端子に接していてもよい。このような構造によれば、集電体と電解質層との接合強度を向上できる。
　本開示の第３態様において、例えば、第１又は第２態様にかかる電池では、前記電解質層は、固体電解質を含む固体電解質層であってもよい。このような構造によれば、高い信頼性を有する電池を実現できる。
　本開示の第４態様において、例えば、第１から第３態様にかかる電池では、前記遮蔽部分の周囲において、隣り合う前記セルの前記電解質層同士が接合されていてもよい。このような構造によれば、電池を大容量化できる。
　本開示の第５態様において、例えば、第１から第４態様にかかる電池では、前記集電体は、突起部分を有していてもよく、前記露出部分は前記突起部分に含まれてもよい。このような構造によれば、効率よく電極端子に接続できる。
　本開示の第６態様において、例えば、第５態様にかかる電池では、前記集電体は、前記突起部分以外の残余部分を有していてもよく、前記突起部分の幅は、前記残余部分の幅よりも狭くてもよい。このような構造によれば、集電体と電解質層との層間において剥離が生じやすい部分を低減できる。
　本開示の第７態様において、例えば、第５又は第６態様にかかる電池では、前記集電体は、前記突起部分以外の残余部分を有していてもよく、前記突起部分の厚さは、前記残余部分の厚さよりも小さくてもよい。このような構造によれば、集電体と電解質層との層間において剥離が生じやすい部分を低減できる。
　本開示の第８態様において、例えば、第１から第７態様にかかる電池では、前記集電体は、貫通孔を有していてもよい。このような構造によれば、集電体と電解質層との接合強度を向上できる。
　本開示の第９態様において、例えば、第８態様にかかる電池では、前記貫通孔の内部には、前記電解質層が存在してもよい。このような構造によれば、集電体と電解質層との接合強度を向上できる。
　本開示の第１０態様において、例えば、第１から第９態様にかかる電池は、接合層をさらに備えていてもよく、前記接合層は、前記集電体と前記電解質層との界面に位置していてもよく、前記集電体に含まれる元素のうち少なくとも一種の元素と、前記電解質層に含まれる元素のうち少なくとも一種の元素とを含んでもよい。このような構造によれば、集電体と電解質層との接合強度を向上できる。
　本開示の第１１態様において、例えば、第１０態様にかかる電池では、前記接合層は、前記遮蔽部分と前記電解質層との界面に存在してもよい。このような構造によれば、集電体と電解質層との接合強度を向上できる。
　本開示の第１２態様において、例えば、第１から第１１態様にかかる電池は、前記集電体の前記遮蔽部分の周囲に存在するダミー集電体をさらに備えていてもよい。このような構造によれば、加圧接着において、圧力のばらつきがさらに低減できる。
　本開示の第１３態様において、例えば、第１２態様にかかる電池では、前記ダミー集電体は、前記集電体と同一の材料を含んでもよい。このような構造によれば、加圧接着において、圧力のばらつきがさらに低減できる。
　本開示の第１４態様において、例えば、第１２態様にかかる電池では、前記ダミー集電体は、絶縁性材料を含んでもよい。このような構造によれば、圧力のばらつきがさらに低減できる。
　本開示の第１５態様において、例えば、第１２から第１４態様にかかる電池では、前記ダミー集電体は、前記集電体から電気的に分離されていてもよい。このような構造によれば、高い信頼性を有する電池を実現できる。
　本開示の第１６態様において、例えば、第１５態様にかかる電池では、前記ダミー集電体は、前記集電体から離間していてもよい。このような構成によれば、高い信頼性を有する電池を実現できる。
　本開示の第１７態様において、例えば、第１２から第１６態様にかかる電池では、前記ダミー集電体は、前記電解質層から露出していてもよい。このような構造によれば、加圧接着において、圧力のばらつきがさらに低減できる。
　本開示の第１８態様において、例えば、第１２から第１７態様にかかる電池では、前記複数のセルのそれぞれが平板の形状を有していてもよく、前記電池は、前記複数のセルが積層されることによって構成されてていてもよく、前記ダミー集電体は、前記複数のセルの積層方向において、前記集電体と同じ高さに位置していてもよい。このような構造によれば、集電体と電解質層との層間において剥離が生じやすい部分を低減できる。
　本開示の第１９態様において、例えば、第１２から第１７態様にかかる電池では、前記複数のセルのそれぞれが平板の形状を有していてもよく、前記電池は、前記複数のセルが積層されることによって構成されてていてもよく、前記ダミー集電体は、前記複数のセルの積層方向において、前記集電体と異なる高さに位置していてもよい。このような構造によれば、集電体と電解質層との層間において剥離が生じやすい部分を低減できる。
　以下、実施の形態について図面を参照しながら具体的に説明する。
　なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的又は具体的な例を示すものである。以下の実施形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態などは、一例であり、本開示を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
　また、各図は、必ずしも厳密に図示したものではない。各図において、実質的に同一の構成については同一の符号を付し、重複する説明は省略又は簡略化する。
　（実施形態１）
　［積層電池の概要］
　まず、本実施形態に係る電池について説明する。
　図１は、本実施形態１に係る積層電池１００の構成を説明する概略図である。本実施形態において、電池１００は、積層電池である。そのため、本明細書では、「電池１００」を「積層電池１００」と呼ぶことがある。図１（ａ）は、本実施形態に係る電池１００の断面図である。図１（ｂ）は電池１００の上面図である。
　図１（ａ）に示すように、電池１００は、複数のセル３０、正極端子１６及び負極端子１７を備える。本明細書では、「セル」を「固体電池セル」と呼ぶことがある。複数のセル３０は、電気的に並列に接続されている。図１（ｂ）に示すように、複数のセル３０のそれぞれは、例えば、平面視で矩形の形状を有する。複数のセル３０のそれぞれは、互いに向かい合う１対の端面を２組有する。複数のセル３０のそれぞれは、例えば、平板の形状を有する。電池１００は、複数のセル３０が積層されることによって構成されている。本実施形態において、第１方向ｘは、特定のセル３０の１対の端面の一方から他方に向かう方向である。第２方向ｙは、特定のセル３０の他の１対の端面の一方から他方に向かう方向であり、第１方向ｘに直交する方向である。第３方向ｚは、複数のセル３０の積層方向であり、第１方向ｘ及び第２方向ｙのそれぞれに直交する方向である。
　複数のセル３０の数は、特に限定されず、２０以上１００以下であってもよく、２以上１００以下であってもよく、２以上１０以下であってもよい。本実施形態では、電池１００は、複数のセル３０ａ及び３０ｂを備えている。複数のセル３０ａ及び３０ｂがこの順番で積層されている。
　正極端子１６及び負極端子１７は、それぞれ、複数のセル３０と電気的に接続されている。正極端子１６及び負極端子１７のそれぞれの形状は、例えば、板状である。正極端子１６及び負極端子１７は、互いに対向している。正極端子１６及び負極端子１７は、第１方向ｘに並んでいる。正極端子１６と負極端子１７との間に、複数のセル３０が位置している。本明細書では、正極端子１６及び負極端子１７を単に「端子」と呼ぶことがある。
　複数のセル３０のそれぞれは、正極集電体１１、正極層１２、負極集電体１３、負極層１４及び電解質層１５を有している。正極集電体１１、正極層１２、電解質層１５、負極層１４及び負極集電体１３は、第３方向ｚ又は第３方向ｚの反対方向にこの順番で並んでいる。本明細書では、正極集電体１１及び負極集電体１３を単に「集電体」と呼ぶことがある。
　正極集電体１１は、例えば、板状の形状を有している。正極集電体１１は、正極層１２及び正極端子１６のそれぞれに電気的に接続されている。正極集電体１１は、正極層１２及び正極端子１６のそれぞれに直接接していてもよい。例えば、正極集電体１１の主面が正極層１２に直接接していてもよい。「主面」は、正極集電体１１の最も広い面積を有する面を意味する。正極集電体１１の端部（端面）が正極端子１６に直接接していてもよい。正極集電体１１と負極端子１７とは、間隙を介して互いに電気的に分離している。正極集電体１１と負極端子１７との最短距離は、特に限定されず、２０μｍ以上１００μｍ以下であってもよく、１μｍ以上１００μｍ以下であってもよく、１μｍ以上１０μｍ以下であってもよい。本明細書では、セル３０の端面の近傍をセル３０の「端部領域」と呼ぶことがある。正極集電体１１と負極端子１７とは、例えば、セル３０の端部領域において、間隙を介して互いに電気的に分離している。
　正極層１２は、例えば、平面視で矩形の形状を有する。正極層１２は、正極集電体１１の上に配置されている。正極層１２は、例えば、正極集電体１１の主面を部分的に被覆している。正極層１２は、正極集電体１１の主面の重心を含む領域を被覆していてもよい。正極層１２は、例えば、セル３０の端部領域に形成されていない。
　負極集電体１３は、例えば、板状の形状を有している。負極集電体１３は、負極層１４及び負極端子１７のそれぞれに電気的に接続されている。負極集電体１３は、負極層１４及び負極端子１７のそれぞれに直接接していてもよい。例えば、負極集電体１３の主面が負極層１４に直接接していてもよい。負極集電体１３の端部（端面）が負極端子１７と直接接していてもよい。負極集電体１３と正極端子１６とは、間隙を介して互いに電気的に分離している。負極集電体１３と正極端子１６との最短距離は、特に限定されず、２０μｍ以上１００μｍ以下であってもよく、１μｍ以上１００μｍ以下であってもよく、１μｍ以上１０μｍ以下であってもよい。負極集電体１３と正極端子１６とは、例えば、セル３０の端部領域において、間隙を介して互いに電気的に分離している。本実施形態では、負極集電体１３の露出部分１３ａが負極端子１７に接している。言い換えれば、負極集電体１３は、負極端子１７との接触面として露出部分１３ａを有する。負極集電体１３の側面は、露出部分１３ａ及び遮蔽部分１３ｂからなっている。「側面」は、負極集電体１３の主面以外の面を意味する。「主面」は、負極集電体１３の最も広い面積を有する面を意味する。負極集電体１３には、露出部分１３ａ以外に外部に露出している部分が存在しない。
　負極集電体１３の位置は、例えば、正極集電体１１の位置と第１方向ｘにずれている。平面視において、負極集電体１３と正極端子１６との間隙は、例えば、正極集電体１１と負極端子１７との間隙に重ならない。
　負極層１４は、例えば、平面視で矩形の形状を有する。負極層１４は、負極集電体１３の上に配置されている。負極層１４は、例えば、負極集電体１３の主面を部分的に被覆している。負極層１４は、負極集電体１３の主面の重心を含む領域を被覆していてもよい。負極層１４は、例えば、セル３０の端部領域に形成されていない。
　電解質層１５は、正極集電体１１と負極集電体１３との間に位置する。言い換えると、電解質層１５は、正極層１２と負極層１４との間に位置する。電解質層１５は、正極端子１６及び負極端子１７のそれぞれに接している。電解質層１５は、正極層１２及び負極層１４のそれぞれに接していてもよい。
　図２は、負極集電体１３の上面図である。
　図１及び図２に示すように、負極集電体１３の側面は、露出部分１３ａ及び遮蔽部分１３ｂを有する。露出部分１３ａは、電解質層１５から露出している部分である。遮蔽部分１３ｂは、電解質層１５によって外部から遮蔽されている部分である。言い換えれば、遮蔽部分１３ｂは、電解質層１５から露出していない非露出部分である。本実施形態において、遮蔽部分１３ｂの面積は、露出部分１３ａの面積よりも大きい。このような構成によれば、小型であること、耐衝撃性に優れること、高いエネルギー密度を有すること、高い信頼性を有することなどの特徴を持った大容量の積層電池１００を提供できる。
　露出部分１３ａの面積Ｓ１に対する遮蔽部分１３ｂの面積Ｓ２の比率（Ｓ２／Ｓ１）は、電池１００の大きさ、材料などに応じて適切に定められるので、特に限定されない。比率（Ｓ２／Ｓ１）は、例えば、２以上５０以下の範囲にある。
　本実施形態において、負極集電体１３は、突起部分１３ｐ及び残余部分１３ｒを有する。突起部分１３ｐは、タブ状の部分である。残余部分１３ｒは、突起部分１３ｐ以外の部分である。突起部分１３ｐの面積（平面視での面積）は、残余部分１３ｒの面積（平面視での面積）よりも小さい。本実施形態では、突起部分１３ｐ及び残余部分１３ｒのいずれも矩形の形状を有している。ただし、突起部分１３ｐ及び残余部分１３ｒの形状は特に限定されない。露出部分１３ａは、突起部分１３ｐの側面に位置する。露出部分１３ａは、電解質層１５に接していない。露出部分１３ａは、負極端子１７に電気的に接続されている。本実施形態では、露出部分１３ａの全部が突起部分１３ｐに含まれている。ただし、露出部分１３ａの一部のみが突起部分１３ｐに含まれていてもよい。遮蔽部分１３ｂは、残余部分１３ｒの側面及び突起部分１３ｐの側面に位置する。ただし、遮蔽部分１３ｂは、突起部分１３ｐの側面のうち、露出部分１３ａを含まない。遮蔽部分１３ｂは、電解質層１５に接している。残余部分１３ｒの主面は、負極層１４及び電解質層１５に直接接していてもよい。突起部分１３ｐの主面は、電解質層１５に直接接していてもよい。このような構成によれば、負極集電体１３の大部分が電解質層１５に埋設されうる。層間の剥離を生じさせる起点となる部分の面積を減らしつつ、負極集電体１３を負極端子１７に接続することができる。
　負極集電体１３において、突起部分１３ｐは、残余部分１３ｒから第１方向ｘに延びている部分である。負極集電体１３の突起部分１３ｐにおける第２方向ｙの長さは、残余部分１３ｒにおける第２方向ｙの長さよりも短い。つまり、突起部分１３ｐの幅は、残余部分１３ｒの幅よりも狭い。このような構成によれば、露出部分１３ａの面積を低減できる。さらに露出部分１３ａと電解質層１５との界面が低減する。その結果、負極集電体１３と電解質層１５との層間において剥離が生じやすい部分を低減できるため、高い信頼性を有する電池１００を実現できる。
　本実施形態において、電池１００の幅方向は、第２方向ｙに平行な方向であり、第１方向ｘ及び第３方向ｚの両方向に垂直な方向である。複数のセル３０の積層方向が第３方向ｚに平行である。突起部分１３ｐの幅及び残余部分１３ｒの幅は、電池１００を平面視したときの各部分の幅方向に関する寸法である。
　負極集電体１３の遮蔽部分１３ｂは、高い接着強度を有する電解質層１５によって強固に挟まれている。遮蔽部分１３ｂの周囲において、隣り合うセル３０の電解質層１５同士が接合されている。本実施形態において、負極集電体１３を共用して複数のセル３０を並列に接続することによって、負極集電体１３と電解質層１５とを強固に接合できる。その結果、負極集電体１３と電解質層１５との層間において剥離が生じやすい部分を低減できる。このような構成によれば、小型であること、耐衝撃性に優れること、高いエネルギー密度を有すること、高い信頼性を有することなどの特徴を持った大容量の積層電池１００を提供できる。
　上述のとおり、電池１００は、複数のセル３０ａ及び３０ｂを備えている。セル３０ａは、正極集電体１１ａ、正極層１２ａ、負極集電体１３、負極層１４ａ及び電解質層１５ａを有している。セル３０ｂは、正極集電体１１ｂ、正極層１２ｂ、負極集電体１３、負極層１４ｂ及び電解質層１５ｂを有している。負極集電体１３は、セル３０ａ及び３０ｂに共用されている。複数の正極集電体１１ａ及び１１ｂと、負極集電体１３とは、第３方向ｚに交互に並んでいる。負極集電体１３と正極端子１６との間隙において、電解質層１５ａは、電解質層１５ｂに接していてもよい。
　［積層電池の構成］
　以下、電池１００の各構成についてより具体的に説明する。
　まず、本発明の一実施形態の積層電池１００の各構成について説明する。
　正極層１２は、正極活物質を含む正極活物質層として機能する。正極層１２は、正極活物質を主成分として含んでいてもよい。主成分とは、正極層１２に重量比で最も多く含まれた成分を意味する。正極活物質は、負極よりも高い電位において、その結晶構造内にリチウム（Ｌｉ）イオン、マグネシウム（Ｍｇ）イオンなどの金属イオンが挿入又は離脱され、それに伴って酸化又は還元が行われる物質をいう。正極活物質の種類は、電池の種類に応じて適宜選択することができ、公知の正極活物質が用いられうる。正極活物質としては、リチウムと遷移金属元素とを含む化合物が挙げられる。この化合物としては、例えば、リチウムと遷移金属元素とを含む酸化物、及び、リチウムと遷移金属元素とを含むリン酸化合物が挙げられる。リチウムと遷移金属元素とを含む酸化物としては、例えば、ＬｉＮｉxＭ1-xＯ2（Ｍは、Ｃｏ、Ａｌ、Ｍｎ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ及びＷからなる群より選ばれる少なくとも１つの元素であり、ｘは、０＜ｘ≦１を満たす）などのリチウムニッケル複合酸化物、コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ2）、ニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ2）、マンガン酸リチウム（ＬｉＭｎ2Ｏ4）などの層状酸化物、スピネル構造を有するマンガン酸リチウム（ＬｉＭｎ2Ｏ4、Ｌｉ2ＭｎＯ3、ＬｉＭＯ2）などが用いられる。リチウムと遷移金属元素とを含むリン酸化合物としては、オリビン構造を持つリン酸鉄リチウム（ＬｉＦｅＰＯ4）などが用いられる。正極活物質には、硫黄（Ｓ）、硫化リチウム（Ｌｉ2Ｓ）などの硫化物を用いることもできる。硫化物を含む粒子に、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3）などをコーティング又は添加したものを正極活物質として用いることもできる。正極活物質は、１種又は２種以上を組み合わせて使用してもよい。
　上述のとおり、正極層１２は、正極活物質を含んでいれば特に限定されない。正極層１２は、正極活物質と他の添加材料との合剤から構成される合剤層であってもよい。他の添加材料としては、無機系固体電解質などの固体電解質、アセチレンブラックなどの導電助剤、ポリエチレンオキシド、ポリフッ化ビニリデンなどのバインダーなどが用いられうる。正極層１２において、正極活物質と他の添加材料とを所定の割合で混合することによって、正極層１２内でのリチウムイオン導電性を向上させることができるとともに、電子伝導性も向上させることができる。
　正極層１２の厚さは、例えば、５μｍ以上３００μｍ以下である。
　負極層１４は、負極活物質などの負極材料を含む負極活物質層として機能する。負極層１４は、負極材料を主成分として含んでいてもよい。負極活物質は、正極よりも低い電位において、その結晶構造内にリチウム（Ｌｉ）イオン、マグネシウム（Ｍｇ）イオンなどの金属イオンが挿入又は脱離され、それに伴って酸化又は還元が行われる物質をいう。負極活物質の種類は、電池の種類に応じて適宜選択することができ、公知の負極活物質が用いられうる。負極活物質としては、天然黒鉛、人造黒鉛、黒鉛炭素繊維、樹脂焼成炭素などの炭素材料、固体電解質と合剤化されるべき合金系材料などが用いられうる。合金系材料としては、ＬｉＡｌ、ＬｉＺｎ、Ｌｉ3Ｂｉ、Ｌｉ3Ｃｄ、Ｌｉ3Ｓｂ、Ｌｉ4Ｓｉ、Ｌｉ4.4Ｐｂ、Ｌｉ4.4Ｓｎ、Ｌｉ0.17Ｃ、ＬｉＣ6などのリチウム合金、チタン酸リチウム（Ｌｉ4Ｔｉ5Ｏ12）などのリチウムと遷移金属元素との酸化物、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化ケイ素（ＳｉＯx）などの金属酸化物などが用いられうる。負極活物質は、１種又は２種以上を組み合わせて使用してもよい。
　上述のとおり、負極層１４は、負極活物質を含んでいれば特に限定されない。負極層１４は、負極活物質と他の添加材料との合剤から構成される合剤層であってもよい。他の添加材料としては、無機系固体電解質などの固体電解質、アセチレンブラックなどの導電助剤、ポリエチレンオキシド、ポリフッ化ビニリデンなどのバインダーなどが用いられうる。負極層１４において、負極活物質と他の添加材料とを所定の割合で混合することによって、負極層１４内でのリチウムイオン導電性を向上させることができるとともに、電子伝導性も向上させることができる。
　負極層１４の厚さは、例えば、５μｍ以上３００μｍ以下である。
　電解質層１５は、固体電解質を含む固体電解質層でありうる。固体電解質は、イオン導電性を有していれば特に限定されず、公知の電池用の電解質を用いることができる。固体電解質としては、例えば、Ｌｉイオン、Ｍｇイオンなどの金属イオンを伝導する電解質が用いられうる。固体電解質は、伝導イオン種に応じて適宜選択できる。固体電解質としては、例えば、硫化物系固体電解質、酸化物系固体電解質などの無機系固体電解質が用いられうる。硫化物系固体電解質としては、例えば、Ｌｉ2Ｓ－Ｐ2Ｓ5、Ｌｉ2Ｓ－ＳｉＳ2、Ｌｉ2Ｓ－Ｂ2Ｓ3、Ｌｉ2Ｓ－ＧｅＳ2、Ｌｉ2Ｓ－ＳｉＳ2－ＬｉＩ、Ｌｉ2Ｓ－ＳｉＳ2－Ｌｉ3ＰＯ4、Ｌｉ2Ｓ－Ｇｅ2Ｓ2、Ｌｉ2Ｓ－ＧｅＳ2－Ｐ2Ｓ5、Ｌｉ2Ｓ－ＧｅＳ2－ＺｎＳなどのリチウム含有硫化物が用いられうる。酸化物系固体電解質としては、Ｌｉ2Ｏ－ＳｉＯ2、Ｌｉ2Ｏ－ＳｉＯ2－Ｐ2Ｏ5などのリチウム含有金属酸化物、ＬｉxＰyＯ1-zＮzなどのリチウム含有金属窒化物、リン酸リチウム（Ｌｉ3ＰＯ4）、リチウムチタン酸化物などのリチウム含有遷移金属酸化物などが用いられうる。固体電解質として、これらの材料の１種のみが用いられてもよく、これらの材料のうちの２種以上が組み合わされて用いられてもよい。
　電解質層１５は、上記の固体電解質に加えて、ポリエチレンオキシド、ポリフッ化ビニリデンなどのバインダーなどを含有しうる。
　電解質層１５の厚さは、例えば、５μｍ以上１５０μｍ以下である。
　固体電解質は、粒子の形状を有していてもよい。固体電解質は、焼結体であってもよい。
　次に、正極端子１６及び負極端子１７について説明する。これらの端子１６及び１７は、例えば、低抵抗の導体で構成されている。端子１６及び１７としては、例えば、Ａｇなどの導電性金属粒子を含む導電性樹脂を硬化したものが用いられる。端子１６及び１７は、ＳＵＳ板などの導電性の金属板に導電性接着剤を塗布したものであってもよい。導電性接着剤によれば、２つの金属板によって複数のセル３０の積層体を挟持することができる。導電性接着剤は、積層電池１００の使用温度の範囲及び積層電池１００の製造プロセスにおいて、導電性及び接合性を維持できるものであれば特に限定されない。導電性接着剤の構成、厚さ及び材料は、積層電池１００の使用環境下で要求される最大レートでの電流が導電性接着剤に通電されたときに、導電性接着剤が積層電池１００の寿命特性及び電池特性に影響を与えず、導電性接着剤の耐久性を維持できる限り特に限定されない。端子１６及び１７は、Ｎｉ－Ｓｎなどによってめっき処理されていてもよい。
　正極集電体１１及び負極集電体１３は、導電性を有する材料で構成されていれば特に限定されない。集電体１１及び１３の材料としては、例えば、ステンレス、ニッケル、アルミニウム、鉄、チタン、銅、パラジウム、金及び白金が挙げられる。これらの集電体１１及び１３の材料は、単独で使用してもよいし、２種以上を組み合わせた合金として使用してもよい。集電体１１及び１３は、箔状体、板状体、網目状体などであってもよい。集電体１１及び１３の材料は、電池１００の製造プロセス、電池１００の使用温度、及び、電池１００内の圧力によって、集電体１１及び１３が溶融及び分解しなければ特に限定されず、集電体１１及び１３に印加される電池１００の動作電位と、集電体１１及び１３の導電性を考慮して適宜選択できる。さらに、集電体１１及び１３の材料は、集電体１１及び１３に要求される引張強度及び耐熱性に応じても選択されうる。集電体１１及び１３の材料の例としては、銅、アルミ及びそれらを主成分として含む合金が挙げられる。集電体１１及び１３は、高い強度を有する電解銅箔、又は、異種金属箔を積層したクラッド材であってもよい。集電体１１及び１３の厚さは、例えば、１０μｍ以上１００μｍ以下である。
　上述の積層電池１００の構成は、適宜、互いに組み合わされてもよい。
　本実施形態の電池１００の構成は、特許文献１及び特許文献２に記載された電池の構成と比べて下記の点で相違している。
　特許文献１には、集電体の本体部の一端に電極取り出し部を有する薄膜固体二次電池が開示されている。特許文献１に記載の電池は、負極活物質層の外側まで延出され大気に露出されるように成膜された電極取り出し部を有している。
　特許文献２には、並列集電体を含む積層体の端面に、端子用集電体を取り付けた全固体電池が開示されている。しかし、特許文献２の全固体電池において、端子用集電体と並列集電体との間には間隙が存在しない。
　特許文献１及び特許文献２に記載の電池の構成では、集電体から電流を取り出すための電極の配置、及び、集電体の構成が本実施形態の電池１００の構成と異なるため、下記の問題が生じることがある。
　特許文献１の電池の構成では、集電体層の電極取り出し部が大気に露出されるように成膜されている。そのため、露出した集電体層と固体電解質層との界面において剥離が生じやすい。特許文献１の電池に衝撃が加わった場合、電池の機械的な接続強度に問題があることがある。また、熱衝撃が発生した場合、集電体層と固体電解質層との熱膨張率が異なることに起因する応力が発生する。その結果、集電体層と固体電解質層との界面において剥離が生じやすい。冷熱サイクルに対する電池の耐久性も不足しがちである。さらに、特許文献１では、集電体層の露出部に異物が付着することがある。これにより、短絡が生じることがある。
　特許文献１及び２に対して、本実施形態の電池１００では、複数のセル３０が電気的に並列に接続されており、かつ一体化されている。電池１００では、正極集電体１１と負極端子１７とが間隙を介して互いに電気的に分離しており、かつ、負極集電体１３と正極端子１６とが間隙を介して互いに電気的に分離している。さらに、本実施形態の電池１００において、例えば、負極集電体１３は電解質層１５に埋設されており、負極集電体１３の露出部分１３ａが負極端子１７に接続されている。そのため、本実施形態の電池１００では、上述のような問題が生じにくい。特許文献１及び２は、本実施形態の電池１００における上記の構成を開示していない。
　［電池の製造方法］
　次に、本実施形態に係る電池１００の製造方法の一例を説明する。本実施形態に係る電池１００は、例えば、シート作製法によって作製できる。
　本明細書では、セル３０を作製する工程を「シート作製工程」と呼ぶことがある。シート作製工程では、例えば、本実施形態に係る電池１００に含まれるセル３０の各構成の前駆体が積層された積層体を作製する。積層体では、例えば、正極集電体１１の前駆体、正極層１２のシート、電解質層１５のシート、負極層１４のシート及び負極集電体１３の前駆体がこの順番で積層されている。並列接続されるべきセル３０の数に併せて、所定の数の積層体を作製する。積層体に含まれる部材を形成する順番は、特に限定されない。
　まず、シート作製工程について説明する。シート作製工程は、セル３０の各構成の前駆体であるシートを作製し、そのシートを積層する工程を含む。
　正極層１２のシートは、例えば、次の方法で作製できる。まず、正極活物質、合剤としての固体電解質、導電助剤、バインダー及び溶媒を混合し、正極層１２のシートを作製するためのスラリーを得る。本明細書では、正極層１２のシートを作製するためのスラリーを「正極活物質スラリー」と呼ぶことがある。次に、正極活物質スラリーを正極集電体１１の前駆体上に、印刷法などを利用して塗布する。得られた塗布膜を乾燥させることによって、正極層１２のシートが形成される。
　正極集電体１１の前駆体としては、例えば、約３０μｍの厚さを有する銅箔を用いることができる。正極活物質としては、例えば、約５μｍの平均粒子径を有するとともに、層状構造を有するＬｉ・Ｎｉ・Ｃｏ・Ａｌ複合酸化物（ＬｉＮｉ0.8Ｃｏ0.15Ａｌ0.05Ｏ2）の粉末を用いることができる。合剤としての固体電解質としては、例えば、約１０μｍの平均粒子径を有するとともに、三斜晶系結晶を主成分として含むＬｉ2Ｓ－Ｐ2Ｓ5系硫化物のガラス粉末を用いることができる。固体電解質は、例えば、２×１０-3Ｓ／ｃｍ以上３×１０-3Ｓ／ｃｍ以下の高いイオン導電性を有する。
　正極活物質スラリーは、例えば、スクリーン印刷法によって、正極集電体１１の前駆体である銅箔の片方の表面上に塗布できる。得られた塗布膜は、例えば、所定形状を有するとともに、約５０μｍ以上１００μｍ以下の厚さを有する。次に、塗布膜を乾燥させることによって、正極層１２のシートが得られる。塗布膜の乾燥は、８０℃以上１３０℃以下の温度で行ってもよい。正極層１２のシートの厚さは、例えば、３０μｍ以上６０μｍ以下である。
　負極層１４のシートは、例えば、次の方法で作製できる。まず、負極活物質、固体電解質、導電助剤、バインダー及び溶媒を混合し、負極層１４のシートを作製するためのスラリーを得る。本明細書では、負極層１４のシートを作製するためのスラリーを「負極活物質スラリー」と呼ぶことがある。負極活物質スラリーを負極集電体１３の前駆体上に、印刷法などを利用して塗布する。得られた塗布膜を乾燥させることによって、負極層１４のシートが形成される。
　負極集電体１３の前駆体としては、例えば、約３０μｍの厚さを有する銅箔を用いることができる。負極活物質としては、例えば、約１０μｍの平均粒子径を有する天然黒鉛の粉末を用いることができる。固体電解質としては、例えば、正極層１２のシートの作製方法で例示したものを用いることができる。
　負極活物質スラリーは、例えば、スクリーン印刷法によって、負極集電体１３の前駆体である銅箔の片方の表面上に塗布できる。得られた塗布膜は、例えば、所定形状を有するとともに、約５０μｍ以上１００μｍ以下の厚さを有する。次に、塗布膜を乾燥させることによって、負極層１４のシートが得られる。塗布膜の乾燥は、８０℃以上１３０℃以下の温度で行ってもよい。負極層１４のシートの厚さは、例えば、３０μｍ以上６０μｍ以下である。
　電解質層１５のシートは、正極層１２のシートと負極層１４のシートとの間に配置される。電解質層１５のシートは、例えば、次の方法で作製できる。まず、固体電解質、導電助剤、バインダー及び溶媒を混合し、電解質層１５のシートを作製するためのスラリーを得る。本明細書では、電解質層１５のシートを作製するためのスラリーを「固体電解質スラリー」と呼ぶことがある。固体電解質スラリーを正極層１２のシートの上に塗布する。同様に、固体電解質スラリーを負極層１４のシートの上に塗布する。固体電解質スラリーの塗布は、例えば、メタルマスクを用いた印刷法によって行う。得られた塗布膜は、例えば、約１００μｍの厚さを有する。次に、塗布膜を乾燥させる。塗布膜の乾燥は、８０℃以上１３０℃以下の温度で行ってもよい。これにより、正極層１２のシートの上、及び、負極層１４のシートの上のそれぞれに電解質層１５のシートが形成される。
　電解質層１５のシートの作製方法は、上述の方法に限定されない。電解質層１５のシートは、次の方法によって作製されてもよい。まず、印刷法などを利用して、固体電解質スラリーを基材上に塗布する。基材としては、その上に電解質層１５のシートを形成できるものであれば特に限定されず、例えば、テフロン（登録商標）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などを含む。基材の形状は、例えば、フィルム状又は箔状である。次に、基材上に形成された塗布膜を乾燥させることによって電解質層１５のシートが得られる。電解質層１５のシートは、基材から剥がして用いることができる。
　正極活物質スラリー、負極活物質スラリー及び固体電解質スラリーに用いられる溶媒は、バインダーを溶解可能であり、かつ電池特性へ悪影響を及ぼさないものであれば、特に限定されない。溶媒としては、例えば、エタノール、イソプロパノール、ｎ－ブタノール、ベンジルアルコールなどのアルコール類、トルエン、酢酸エチル、酢酸ブチル、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、エチレングリコールエチルエーテル、イソホロン、乳酸ブチル、ジオクチルフタレート、ジオクチルアジペート、Ｎ，Ｎ－ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、Ｎ－メチル－２－ピロリドン（ＮＭＰ）などの有機溶剤及び水を用いることができる。これらの溶媒は、単独で使用してもよく、２種以上を組み合わせて使用してもよい。
　本実施形態では、正極活物質スラリー、負極活物質スラリー及び固体電解質スラリーを塗布する方法として、スクリーン印刷法を例示したが、塗布方法は、これに限られない。塗布方法として、ドクターブレード法、カレンダー法、スピンコート法、ディップコート法、インクジェット法、オフセット法、ダイコート法、スプレー法などを用いてもよい。
　正極活物質スラリー、負極活物質スラリー及び固体電解質スラリーには、上述した正極活物質、負極活物質、固体電解質、導電助剤、バインダー及び溶媒の他に、必要に応じて可塑剤などの助剤が混合されていてもよい。スラリーの混合方法は、特に限定されない。スラリーには、必要に応じて、増粘剤、可塑剤、消泡剤、レベリング剤、密着性付与剤などの添加剤が添加されていてもよい。
　次に、正極層１２のシートの上に形成された電解質層１５のシートと、負極層１４のシートの上に形成された電解質層１５のシートとを重ね合わせる。これにより、正極集電体１１の前駆体、正極層１２、電解質層１５、負極層１４及び負極集電体１３の前駆体がこの順番で積層された積層体が得られる。
　次に、正極集電体１１が得られるように正極集電体１１の前駆体を切断する。詳細には、負極端子１７を配置したときに、正極集電体１１と負極端子１７とが間隙を介して互いに電気的に分離するように、正極集電体１１の前駆体を切断する。正極集電体１１の切断面は、例えば、第２方向ｙにまっすぐ延びている。正極集電体１１の前駆体の切断は、例えば、レーザーによって行うことができる。正極集電体１１の前駆体を切断することによって、正極集電体１１を形成できる。正極集電体１１負極端子１７との最短距離は、例えば、１０μｍである。正極集電体１１と負極電極端子１７との間の間隙によって、正極集電体１１と負極端子１７とが互いに電気的に分離している。すなわち、正極集電体１１と負極端子１７との間の間隙は、電気的に絶縁している。
　次に、負極集電体１３が得られるように負極集電体１３の前駆体を切断する。詳細には、正極端子１６を配置したときに、負極集電体１３と正極端子１６とが間隙を介して互いに電気的に分離するように、負極集電体１３の前駆体を切断する。負極集電体１３の切断面は、例えば、第２方向ｙにまっすぐ延びている。負極集電体１３の前駆体の切断は、例えば、レーザーによって行うことができる。負極集電体１３の前駆体を切断することによって、負極集電体１３を形成できる。負極集電体１３と正極端子１６との最短距離は、例えば、１０μｍである。負極集電体１３と正極端子１６との間の間隙によって、負極集電体１３と正極端子１６とが互いに電気的に分離している。すなわち、負極集電体１３と正極端子１６との間の間隙は、電気的に絶縁している。
　正極集電体１１の前駆体の切断、及び、負極集電体１３の前駆体の切断の順番は、特に限定されない。正極集電体１１の前駆体を切断したあとに負極集電体１３の前駆体を切断してもよく、負極集電体１３の前駆体を切断したあとに正極集電体１１の前駆体を切断してもよい。正極集電体１１の前駆体の切断、及び、負極集電体１３の前駆体の切断は、正極層１２のシートの上に形成された電解質層１５のシートと、負極層１４のシートの上に形成された電解質層１５のシートとを重ね合わせる前に行ってもよい。正極集電体１１の前駆体の切断、及び、負極集電体１３の前駆体の切断は、ダイシングなどの手段を用いて行ってもよい。正極集電体１１の前駆体を切断するとともに、その前駆体の一部を除去することによって絶縁部を設けてもよい。負極集電体１３の前駆体を切断するとともに、その前駆体の一部を除去することによって絶縁部を設けてもよい。
　以上のとおり、正極集電体１１の前駆体を切断し、さらに、負極集電体１３の前駆体を切断することによってセル３０が得られる。
　次に、所定の数のセル３０を準備する。セル３０の外部に露出した正極集電体１１の主面、及び、セル３０の外部に露出した負極集電体１３の主面のそれぞれに、例えば導電性接着剤を塗布する。導電性接着剤を塗布する方法としては、例えば、スクリーン印刷法が挙げられる。本明細書では、正極集電体１１及び負極集電体１３において、接着性材料が塗布された主面を「接着面」と呼ぶことがある。次に、セル３０の正極集電体１１の接着面を他のセル３０の正極集電体１１の接着面と接着させる、又は、セル３０の負極集電体１３の接着面を他のセル３０の負極集電体１３の接着面と接着させる。これにより、複数のセル３０を積層できる。接着面同士は、例えば、加圧接着によって互いに接着させることができる。接着面同士を接着させるときの温度は、例えば、５０℃以上１００℃以下である。接着面同士を接着させるときに、セル３０に印加する圧力は、例えば、３００ＭＰａ以上４００ＭＰａ以下である。セル３０に圧力を印加する時間は、例えば、９０秒以上１２０秒以下である。接着には、導電性接着剤に代えて、低抵抗の導電性テープを用いることもできる。導電性接着剤に代えて、ペースト状の銀粉又は銅粉を用いることもできる。ペースト状の銀粉又は銅粉が塗布されたセル３０の接着面を他のセル３０の接着面に加圧接着すれば、金属粒子を介して集電体同士をアンカー効果によって機械的に接合できる。接着性及び導電性が得られる方法である限り、複数のセル３０を積層する方法は、特に限定されない。
　次に、複数のセル３０のそれぞれと、正極端子１６及び負極端子１７とを電気的に接続させる。複数のセル３０のそれぞれと端子１６及び１７とは、例えば、次の方法によって電気的に接続させることができる。まず、複数のセル３０の積層体において、端子１６及び１７が配置されるべき面に、導電性樹脂ペーストを塗布する。導電性樹脂ペーストを硬化させることによって、端子１６及び１７が形成される。これにより、本実施形態に係る電池１００が得られる。導電性樹脂ペーストを硬化させるときの温度は、例えば、約１００℃以上３００℃以下である。導電性樹脂ペーストを硬化させる時間は、例えば、６０分である。
　導電性樹脂ペーストとしては、例えば、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｐｔ又はこれらの合金を含む高融点の高導電性金属粒子と、低融点の金属粒子と、樹脂とを含む熱硬化性導電ペーストを用いることができる。高導電性金属粒子の融点は、例えば、４００℃以上である。低融点の金属粒子の融点は、導電性樹脂ペーストの硬化温度以下であってもよく、３００℃以下であってもよい。低融点の金属粒子の材料としては、例えば、Ｓｎ、ＳｎＺｎ、ＳｎＡｇ、ＳｎＣｕ、ＳｎＡｌ、ＳｎＰｂ、Ｉｎ、ＩｎＡｇ、ＩｎＺｎ、ＩｎＳｎ、Ｂｉ、ＢｉＡｇ、ＢｉＮｉ、ＢｉＳｎ、ＢｉＺｎ及びＢｉＰｂが挙げられる。このような低融点の金属粉末を含有する導電性ペーストを使用することによって、低融点の金属粒子の融点よりも低い熱硬化温度で、導電性ペーストと、集電体との接触部位において、固相及び液相反応が進行する。これにより、例えば、導電性ペーストに含まれる金属と、集電体に含まれる金属とを含む合金が形成される。集電体と端子との接続部近傍に、合金を含む拡散層が形成される。導電性粒子としてＡｇ又はＡｇ合金を使用し、集電体にＣｕを使用した場合には、ＡｇＣｕを含む高導電性合金が形成される。さらに、導電性粒子の材料と集電体の材料との組み合わせによって、ＡｇＮｉ、ＡｇＰｄなども形成されうる。このようにして、端子と集電体とは、合金を含む拡散層によって一体的に接合される。このような構成によれば、端子と集電体とは、アンカー効果よりも強固に接続される。そのため、電池１００の各部材での熱サイクルなどによる熱膨張の差、又は、衝撃に起因して、各部材の接続が外れるという問題が生じにくい。
　高導電性金属粒子及び低融点の金属粒子の形状は、特に限定されず、球状、鱗片状、針状などであってもよい。これらの金属粒子の粒子サイズは、小さければ小さいほど、低温度で合金化反応及び合金の拡散が進行する。そのため、これらの金属粒子の粒子サイズ及び形状は、プロセス設計及び電池特性への熱履歴の影響を考慮して、適宜調節されうる。
　熱硬化性導電ペーストに用いられる樹脂は、バインダーとして機能するものであれば特に限定されず、印刷法に対する適性、塗布性など、採用するべき製造プロセスによって適切なものを選択できる。熱硬化性導電ペーストに用いられる樹脂は、例えば、熱硬化性樹脂を含む。熱硬化性樹脂としては、例えば、尿素樹脂、メラミン樹脂、グアナミン樹脂などのアミノ樹脂、ビスフェノールＡ型、ビスフェノールＦ型、フェノールノボラック型、脂環式などのエポキシ樹脂、オキセタン樹脂、レゾール型、ノボラック型などのフェノール樹脂、シリコーンエポキシ、シリコーンポリエステルなどのシリコーン変性有機樹脂が挙げられる。これらの樹脂は、単独で使用してもよく、２種以上を組み合わせて使用してもよい。
　本実施形態において、電池１００は、集電体と電解質層１５との接合強度を向上させるために、接合層をさらに形成してもよい。接合層は、正極集電体１１と電解質層１５との界面に位置する。また、接合層は、負極集電体１３の側面の接触部分と電解質層１５との界面に位置する。接合層の材料としては、集電体を構成する成分が挙げられる。集電体を構成する成分として、銅、アルミ及びそれらを主成分として含む合金が挙げられる。また、他の接合層の材料としては、酸化物、硫化物、ハロゲン化物が挙げられる。接合層は、さらに、集電体を構成する他の成分及び／又は電解質層１５を構成する成分を含んでもよい。これにより、積層電池１００の内部において、集電体は電解質層１５と強固に接合される。このような構成によれば、集電体と電解質層１５との界面において、化学的な接合によって接合強度を向上できるため、より高い接合強度により一体化された積層電池１００を実現できる。
　接合層は、上述のとおり複数のセル３０を積層し、加圧接着することによって作製できる。例えば、複数のセル３０の接着面同士を加圧接着させるときに、集電体に含まれる銅と電解質層１５に含まれる硫化物とが、集電体と電解質層１５との界面において拡散し、硫化銅層が形成されることによって得られる。接合層には、硫化銅以外の物質が含まれていてもよい。接合層を形成させるときの温度は、例えば、１００℃である。接合層を形成させるときの時間は、例えば、５分である。このようにして形成された接合層の厚さは、約１μｍである。ただし接合層の厚さは特に限定されず、例えば０．１μｍ以上１０μｍ以下であってもよい。
　以上のようにして作製された接合層の存在は、通常の光学顕微鏡、レーザー顕微鏡又は走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）による電池１００の断面の観察によって確認できる。また、接合層の組成は、例えば、接合層電子線マイクロアナライザ（ＥＰＭＡ）による組成解析によって評価できる。
　本実施形態の製造方法では、圧粉プロセスで電池１００を作製する例を示している。ただし、焼成プロセスを使用して焼結体の積層体を作製し、さらに、積層体に導電性樹脂ペーストを塗布し、焼け付けを行うことによって端子１６及び１７を作製してもよい。
　電池１００は、負極集電体１３を共用して複数のセル３０を並列に接続している。正極集電体１１はセルの上面及び下面に位置している。ただし、電池は、正極集電体１１を共用して複数のセル３０を並列に接続してもよい。この場合、負極集電体１３はセルの上面及び下面に位置する。さらに正極集電体１１の大部分が電解質層１５に埋設されており、正極集電体１１は、正極端子１６と接するための露出部分を有していてもよい。
　（実施形態２）
　図３は、本実施形態２に係る電池２００の構成を説明する概略図である。図３（ａ）は、本実施形態に係る電池２００の断面図である。図３（ｂ）は、電池２００の上面図である。実施形態１の電池１００と本実施形態の電池２００とで共通する要素には同じ参照符号を付し、それらの説明を省略することがある。すなわち、以下の各実施形態に関する説明は、技術的に矛盾しない限り、相互に適用されうる。さらに、技術的に矛盾しない限り、各実施形態は、相互に組み合わされてもよい。
　図３に示すように、負極集電体１３において、突起部分１３ｐの厚さは、残余部分１３ｒの厚さよりも小さい。これによって、露出部分１３ａの面積をさらに小さくできる。そのため、電池２００の電気特性に影響を与えることなく、露出部分１３ａと電解質層１５との界面を低減できる。その結果、負極集電体１３と電解質層１５との層間において剥離が生じやすい部分を低減できるため、高い信頼性を有する電池２００を実現できる。
　突起部分１３ｐの厚さが、残余部分１３ｒの厚さよりも小さいため、加圧接着における圧力のばらつきが低減される。また、負極端子１７と接している露出部分１３ａの面積が小さいため、引っ張りに起因する応力が負極端子１７に発生した場合においても負極集電体１３に影響を与えにくい。このため、負極集電体１３と電解質層１５との接合強度をさらに向上できる。また、並列に接続された複数のセル３０を強固に小型一体化できるため、大容量かつ高いエネルギー密度で、高い信頼性を有する電池２００を実現できる。
　残余部分１３ｒの厚さＤ１に対する突起部分１３ｐの厚さＤ２の比率（Ｄ２／Ｄ１）は、電池２００の大きさ、材料などに応じて適切に定められるので、特に限定されない。比率（Ｄ２／Ｄ１）は、例えば、３以上１０以下の範囲にある。
　突起部分１３ｐの厚さ及び残余部分１３ｒの厚さは、任意の複数点（例えば５点）で測定した平均値によって特定されうる。測定には、例えば、マイクロメータが使用される。本実施形態において、厚さは、第３方向ｚに平行な方向における寸法である。
　（実施形態３）
　図４は、本実施形態３に係る電池３００の構成を説明する概略図である。図４（ａ）は、本実施形態に係る電池３００の断面図である。図４（ｂ）は、電池３００の上面図である。図４に示すように、積層電池３００において、負極集電体１３は、ロックホール２１をさらに有している。本明細書では、ロックホール２１を「貫通孔」と呼ぶことがある。以上を除き、電池３００の構造は、実施形態１の電池１００の構造と同じである。
　ロックホール２１は、例えば、複数のセル３０の積層方向において、負極集電体１３を貫通する貫通孔である。ロックホール２１は、負極集電体１３と電解質層１５とが接している部分に形成される。ロックホール２１は、負極集電体１３と負極層１４とが接している部分には形成されない。ロックホール２１は、負極集電体１３の残余部分１３ｒに形成されてもよく、突起部分１３ｐに形成されてもよい。ロックホール２１の内部には、電解質層１５が存在する。つまり、ロックホール２１の内部には、電解質層１５を構成する電解質が充填されている。このような構成によれば、アンカー効果により負極集電体１３と電解質層１５との接合強度を向上できる。また、並列に接続された複数のセル３０を強固に小型一体化できるため、大容量かつ高いエネルギー密度で、高い信頼性を有する電池３００を実現できる。
　ロックホール２１の形状、サイズ、及び数は、負極集電体１３と電解質層１５との接合強度が向上できるものであれば特に限定されない。ロックホール２１の形状は、例えば、円柱状である。ロックホール２１のサイズは、特に限定されず、直径２００μｍ以上５００μｍ以下であってもよく、直径３０μｍ以上５００μｍ以下であってもよく、直径３０μｍ以上１００μｍ以下であってもよい。負極集電体１３に形成されるロックホール２１の数は、特に限定されない。
　負極集電体１３にロックホール２１を形成する方法は特に限定されない。例えば、上述のとおり負極集電体１３の前駆体を作製した後に、負極集電体１３の前駆体を切断することによってロックホール２１を形成できる。詳細には、負極集電体１３の一部を、積層方向に対して貫通するように切断することによって、負極集電体１３の前駆体にロックホール２１を形成できる。ロックホール２１は、例えば、複数のセル３０の積層方向にまっすぐ延びている。負極集電体１３の前駆体の切断は、例えば、レーザーによって行うことができる。負極集電体１３の前駆体を切断することによって、負極集電体１３にロックホール２１を形成できる。負極集電体１３にロックホール２１を形成する他の例として、パンチングが挙げられる。この場合、負極集電体１３に打抜き加工によって金属シートに多数の小さい孔を開けることによって、ロックホール２１を形成できる。複数のロックホール２１のそれぞれの間隔は、例えば、５０μｍである。このような構成によれば、負極集電体１３と電解質層１５との接合強度を向上できる。
　（実施形態４）
　図５は、本実施形態４に係る電池４００の構成を説明する概略図である。図５（ａ）は、本実施形態に係る電池４００の断面図である。図５（ｂ）は、電池４００の上面図である。図５に示すように、電池４００において、複数のセルのそれぞれは、ダミー集電体３１をさらに備えている。以上を除き、電池４００の構造は、実施形態１の電池１００の構造と同じである。
　本実施形態では、ダミー集電体３１は、電池４００の周囲に位置している。さらに、ダミー集電体３１は、負極集電体１３の遮蔽部分１３ｂの周囲に存在する。このような構成によれば、加圧接着において、圧力のばらつきが低減される。そのため、高い信頼性を有する電池４００が実現できる。これによって、積層体の内部における密度が均一になりやすい。
　ダミー集電体３１は、負極集電体１３から電気的に分離されている。すなわち、負極集電体１３は、ダミー集電体３１から電気的に絶縁されている。ダミー集電体３１は、間隙を介して、負極集電体１３から離れている。このような構成によれば、ダミー集電体３１は補強材として機能できる。そのため、高い信頼性を有する電池４００が実現できる。
　ダミー集電体３１の一部は、電解質層１５に埋設されていてもよい。ダミー集電体３１は、電解質層１５から露出していてもよい。言い換えれば、ダミー集電体３１は電解質層１５から露出している部分を有していてもよい。ダミー集電体３１は、露出している部分において、正極端子１６と接していてもよい。ダミー集電体３１は、例えば、負極端子１７と接していない。ダミー集電体３１は、例えば、平面視でＵ字状である。
　ダミー集電体３１は、複数のセル３０の積層方向において、負極集電体１３と同じ高さに位置している。そのため、加圧接着において、負極集電体１３の周囲に集中して発生する、集電体の曲げに起因する応力を低減できる。これによって、積層体の内部における密度が均一になりやすい。この結果、電池４００における構造の欠陥が低減される。さらに負極集電体１３と電解質層１５との層間において剥離が生じやすい部分を低減できるため、高い信頼性を有する電池４００を実現できる。また、ダミー集電体３１を形成することによって、集電体の曲げに起因する応力を低減できる電池４００を容易に製造できる。
　ダミー集電体３１は、例えば、次の方法で作製できる。まず、上述のとおり負極集電体１３の前駆体を作製する。次にダミー集電体３１が得られるように負極集電体１３の前駆体を切断する。詳細には、負極集電体１３とダミー集電体３１とが間隙を介して互いに電気的に分離するように、負極集電体１３の前駆体を切断する。負極集電体１３の切断面は、例えば、第１方向ｘ及び第２方向ｙにまっすぐ延びている。負極集電体１３の前駆体の切断は、例えば、レーザーによって行うことができる。負極集電体１３の前駆体を切断することによって、負極集電体１３及びダミー集電体３１を形成できる。負極集電体１３とダミー集電体３１との間隙は、例えば、３０μｍである。負極集電体１３の前駆体の切断は、ダイシングなどの手段を用いて行ってもよい。負極集電体１３の前駆体を切断するとともに、その前駆体の一部を除去することによってダミー集電体３１を形成してもよい。
　ダミー集電体３１は、正確には集電体として機能していない。そのため、ダミー集電体３１に用いられる材料は、特に制限されない。例えば、正極集電体１１又は負極集電体１３と同一の材料を含んでもよく、絶縁性の材料を含んでもよい。正極集電体１１又は負極集電体１３と同一の材料によって作製されていてもよく、絶縁性の材料によって作製されていてもよい。なお、ダミー集電体３１は、正極集電体１１又は負極集電体１３と同程度の硬さを有することで、加圧接着において、圧力のばらつきがさらに低減される。そのため、高い信頼性を有する電池４００が実現できる。この観点において、ダミー集電体３１は、集電体１１及び／又は１３と同一の材料によって作製されうる。
　ダミー集電体３１は、ロックホールをさらに有していてもよい。ロックホールは、例えば、複数のセル３０の積層方向において、ダミー集電体３１を貫通する貫通孔である。ロックホールの内部には、電解質層１５が存在する。つまり、ロックホールの内部には、電解質層１５を構成する電解質が充填されている。このような構成によれば、アンカー効果によりダミー集電体３１と電解質層１５との接合強度を向上できる。また、並列に接続された複数のセル３０を強固に小型一体化できるため、大容量かつ高いエネルギー密度で、高い信頼性を有する電池４００を実現できる。
　ロックホールの形状、サイズ、及び数は、ダミー集電体３１と電解質層１５との接合強度が向上できるものであれば特に限定されない。ロックホールの形状は、例えば、円柱状である。ロックホールのサイズは、特に限定されず、直径２００μｍ以上５００μｍ以下であってもよく、直径３０μｍ以上５００μｍ以下であってもよく、直径３０μｍ以上１００μｍ以下であってもよい。ダミー集電体３１に形成されるロックホールの数は、特に限定されない。
　ダミー集電体３１にロックホールを形成する方法は特に限定されない。ロックホール２１の形成方法と同様の方法によって形成できる。複数のロックホールのそれぞれの間隔は、例えば、５０μｍである。このような構成によれば、ダミー集電体３１と電解質層１５との接合強度を向上できる。
　本実施形態において、ダミー集電体３１と電解質層１５との接合強度を向上させるために、接合層をさらに形成してもよい。接合層は、ダミー集電体３１と電解質層１５との界面に位置する。接合層の材料としては、ダミー集電体３１を構成する成分及び／又は電解質層１５を構成する成分を含んでもよい。このような構成によれば、ダミー集電体３１と電解質層１５との界面において、化学的な接合によって接合強度を向上できるため、より高い接合強度により一体化された積層電池４００を実現できる。
　（実施形態５）
　図６は、本実施形態５に係る電池５００の構成を説明する概略図である。図６（ａ）は、本実施形態に係る電池５００の断面図である。図６（ｂ）は、電池５００の上面図である。図６に示すように、電池５００において、複数のセルのそれぞれは、ダミー集電体４１をさらに備えている。以上を除き、電池５００の構造は、実施形態１の電池１００の構造と同じである。
　本実施形態では、ダミー集電体４１は、電池５００の周囲に位置している。ただし、ダミー集電体４１は、負極集電体１３と異なる平面に配置されている点で、電池４００と異なる。つまり、ダミー集電体４１は、複数のセル３０の積層方向において、負極集電体１３と異なる高さに位置している。ダミー集電体４１は、正極集電体１１、正極層１２及び負極層１４と電気的に分離している。ダミー集電体４１の一部は、電解質層１５に埋設されていてもよい。ダミー集電体４１は、電解質層１５から露出していてもよい。言い換えれば、ダミー集電体４１は電解質層１５から露出している部分を有していてもよい。ダミー集電体４１は、露出している部分において、正極端子１６と接していてもよい。ダミー集電体４１は、例えば、負極端子１７と接していない。ダミー集電体４１は、例えば、平面視でＵ字状である。このような構成によれば、熱衝撃が発生しても、集電体と電解質層１５との熱膨張率が異なることに起因する応力を低減できる。そのため、負極集電体１３と電解質層１５との層間における剥離が生じにくい。この結果、熱サイクルに対し高い信頼性を有する電池５００が実現できる。
　ダミー集電体４１は、例えば、次の方法で作製できる。まず、電解質層１５のシートの上に、ダミー集電体４１の前駆体を形成させる。次にダミー集電体４１が得られるようにダミー集電体４１の前駆体を切断する。詳細には、ダミー集電体４１がセルの周囲に位置するように、ダミー集電体４１の前駆体を切断する。ダミー集電体４１の前駆体の切断面は、例えば、第１方向ｘ及び第２方向ｙにまっすぐ延びている。ダミー集電体４１の前駆体の切断は、例えば、レーザーによって行うことができる。ダミー集電体４１の前駆体を切断することによって、ダミー集電体４１を形成できる。ダミー集電体４１の前駆体の切断は、ダイシングなどの手段を用いて行ってもよい。
　ダミー集電体４１は、正確には集電体として機能していない。そのため、ダミー集電体４１に用いられる材料は、特に制限されない。例えば、ダミー集電体３１と同一の材料を使用してもよい。なお、ダミー集電体４１は、正極集電体１１又は負極集電体１３と同程度の硬さを有することで、熱衝撃が発生しても、集電体と電解質層１５との熱膨張率が異なることに起因する応力を低減できる。そのため、負極集電体１３と電解質層１５との層間における剥離が生じにくい。この結果、熱サイクルに対し高い信頼性を有する電池５００が実現できる。
　ダミー集電体４１は、ダミー集電体３１と同様に、ロックホールをさらに有していてもよい。ロックホールは、例えば、複数のセル３０の積層方向において、ダミー集電体４１を貫通する貫通孔である。ロックホールの内部には、電解質層１５が存在する。つまり、ロックホールの内部には、電解質層１５を構成する電解質が充填されている。このような構成によれば、アンカー効果によりダミー集電体４１と電解質層１５との接合強度を向上できる。また、並列に接続された複数のセル３０を強固に小型一体化できるため、大容量かつ高いエネルギー密度で、高い信頼性を有する電池５００を実現できる。
　以上、本開示に係る電池及び積層電池について、実施の形態に基づいて説明したが、本開示は、これらの実施の形態に限定されるものではない。本開示の主旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を実施の形態に施したものや、実施形態における一部の構成要素を組み合わせて構築される別の形態も、本開示の範囲に含まれる。
　本開示に係る電池は、各種の電子機器、自動車などに用いられる全固体電池などの二次電池として利用されうる。
１１　正極集電体
１２　正極層
１３　負極集電体
１３ａ　露出部分
１３ｂ　遮蔽部分
１３ｐ　突起部分
１３ｒ　残余部分
１４　負極層
１５　電解質層
１６　正極端子
１７　負極端子
２１　ロックホール
３０　セル
３１，４１　ダミー集電体
１００，２００，３００，４００，５００　電池

Claims (19)

  1. 　電気的に並列に接続された複数のセルを備え、
    　前記複数のセルのそれぞれは、
    　正極層と、
    　負極層と、
    　前記正極層又は前記負極層に接している集電体と、
    　前記正極層と前記負極層との間に配置された電解質層と、
    　を有し、
    　前記集電体の側面は、前記電解質層から露出している露出部分と、前記電解質層によって遮蔽された遮蔽部分とを含み、
    　前記遮蔽部分の面積は、前記露出部分の面積よりも大きい、
    　電池。
  2. 　前記集電体に電気的に接続された端子をさらに備え、
    　前記露出部分は、前記端子に接している、
    　請求項１に記載の電池。
  3. 　前記電解質層は、固体電解質を含む固体電解質層である、
    　請求項１又は２に記載の電池。
  4. 　前記遮蔽部分の周囲において、隣り合う前記セルの前記電解質層同士が接合されている、
    　請求項１から３のいずれか一項に記載の電池。
  5. 　前記集電体は、突起部分を有し、
    　前記露出部分は前記突起部分に含まれている、
    　請求項１から４のいずれか一項に記載の電池。
  6. 　前記集電体は、前記突起部分以外の残余部分を有し、
    　前記突起部分の幅は、前記残余部分の幅よりも狭い、
    　請求項５に記載の電池。
  7. 　前記集電体は、前記突起部分以外の残余部分を有し、
    　前記突起部分の厚さは、前記残余部分の厚さよりも小さい、
    　請求項５又は６に記載の電池。
  8. 　前記集電体は、貫通孔を有する、
    　請求項１から７のいずれか一項に記載の電池。
  9. 　前記貫通孔の内部には、前記電解質層が存在する、
    　請求項８に記載の電池。
  10. 　接合層をさらに備え、
    　前記接合層は、前記集電体と前記電解質層との界面に位置しており、前記集電体に含まれる元素のうち少なくとも一種の元素と、前記電解質層に含まれる元素のうち少なくとも一種の元素とを含む、
    　請求項１から９のいずれか一項に記載の電池。
  11. 　前記接合層は、前記遮蔽部分と前記電解質層との界面に存在する、
    　請求項１０に記載の電池。
  12. 　前記集電体の前記遮蔽部分の周囲に存在するダミー集電体をさらに備えた、
    　請求項１から１１のいずれか一項に記載の電池。
  13. 　前記ダミー集電体は、前記集電体と同一の材料を含む、
    　請求項１２に記載の電池。
  14. 　前記ダミー集電体は、絶縁性材料を含む、
    　請求項１２に記載の電池。
  15. 　前記ダミー集電体は、前記集電体から電気的に分離されている、
    　請求項１２から１４のいずれか一項に記載の電池。
  16. 　前記ダミー集電体は、前記集電体から離れている、
    　請求項１５に記載の電池。
  17. 　前記ダミー集電体は、前記電解質層から露出している、
    　請求項１２から１６のいずれか一項に記載の電池。
  18. 　前記複数のセルのそれぞれが平板の形状を有し、
    　前記電池は、前記複数のセルが積層されることによって構成されており、
    　前記ダミー集電体は、前記複数のセルの積層方向において、前記集電体と同じ高さに位置している、
    　請求項１２から１７のいずれか一項に記載の電池。
  19. 　前記複数のセルのそれぞれが平板の形状を有し、
    　前記電池は、前記複数のセルが積層されることによって構成されており、
    　前記ダミー集電体は、前記複数のセルの積層方向において、前記集電体と異なる高さに位置している、
    　請求項１２から１７のいずれか一項に記載の電池。
PCT/JP2019/045138 2018-12-28 2019-11-18 電池 WO2020137258A1 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020562920A JP7474977B2 (ja) 2018-12-28 2019-11-18 電池
CN201980073939.1A CN112970136B (zh) 2018-12-28 2019-11-18 电池
US17/343,631 US20210305579A1 (en) 2018-12-28 2021-06-09 Battery
JP2024002423A JP2024045208A (ja) 2018-12-28 2024-01-11 電池

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018-248601 2018-12-28
JP2018248601 2018-12-28

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
US17/343,631 Continuation US20210305579A1 (en) 2018-12-28 2021-06-09 Battery

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2020137258A1 true WO2020137258A1 (ja) 2020-07-02

Family

ID=71126486

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2019/045138 WO2020137258A1 (ja) 2018-12-28 2019-11-18 電池

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20210305579A1 (ja)
JP (2) JP7474977B2 (ja)
CN (1) CN112970136B (ja)
WO (1) WO2020137258A1 (ja)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2020195382A1 (ja) * 2019-03-27 2021-11-11 株式会社村田製作所 固体電池
WO2022059412A1 (ja) * 2020-09-18 2022-03-24 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 電池及び積層電池
WO2022239449A1 (ja) * 2021-05-10 2022-11-17 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 電池および積層電池
WO2023047842A1 (ja) * 2021-09-27 2023-03-30 太陽誘電株式会社 全固体電池とその製造方法
WO2024122105A1 (ja) * 2022-12-08 2024-06-13 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 電池

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06231796A (ja) * 1993-02-05 1994-08-19 Tdk Corp 積層型電池とその製造方法
JP2004311073A (ja) * 2003-04-02 2004-11-04 Matsushita Electric Ind Co Ltd 過電流保護機能付きエネルギーデバイス及びその製造方法
WO2013001908A1 (ja) * 2011-06-28 2013-01-03 株式会社村田製作所 蓄電デバイス用素子および蓄電デバイス
JP2015220105A (ja) * 2014-05-19 2015-12-07 Tdk株式会社 全固体二次電池
JP2016207540A (ja) * 2015-04-24 2016-12-08 ナミックス株式会社 高多層全固体型リチウムイオン二次電池の製造方法

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2714212B1 (fr) * 1993-12-17 1996-02-02 Accumulateurs Fixes Plaque d'électrode à support de type mousse métallique pour générateur électrochimique et procédé pour fabriquer une telle plaque d'électrode.
DE60138577D1 (de) * 2000-03-14 2009-06-10 Sanyo Electric Co Geschweißte Stromsammlerplatten in Sekundärzellen mit nichtwässrigem Elektrolyten
JP4404178B2 (ja) * 2001-12-03 2010-01-27 ソニー株式会社 二次電池およびその製造方法
KR100560158B1 (ko) * 2003-09-29 2006-03-16 주식회사 코캄 고 안전성 리튬 이차 전지 및 그 제조방법
JP2007324015A (ja) * 2006-06-02 2007-12-13 Matsushita Electric Ind Co Ltd 二次電池およびその製造方法
WO2008044449A1 (fr) * 2006-10-13 2008-04-17 Panasonic Corporation Électrode négative pour batterie secondaire à électrolyte non aqueuse, procédé de production correspondant et batterie citée utilisant l'électrode
WO2009057271A1 (ja) * 2007-10-30 2009-05-07 Panasonic Corporation 電池用集電体、その製造方法、並びに非水系二次電池
US20110111277A1 (en) * 2008-07-29 2011-05-12 Kunihiko Bessho Current collector for non-aqueous electrolyte secondary battery, electrode for non-aqueous electrolyte secondary battery, production methods thereof, and non-aqueous electrolyte secondary battery
WO2013038880A1 (ja) * 2011-09-12 2013-03-21 株式会社 村田製作所 全固体電池およびその製造方法
CN102593430B (zh) * 2012-02-29 2014-01-29 松下蓄电池(沈阳)有限公司 电池用极板及其制造方法、具有该极板的极板组和铅蓄电池
CN103474621A (zh) * 2012-06-07 2013-12-25 深圳市海盈科技有限公司 锂离子电池用极片以及叠片电芯体
WO2017199583A1 (ja) * 2016-05-19 2017-11-23 株式会社村田製作所 電池、電池パック、電子機器、電動車両、蓄電装置および電力システム

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06231796A (ja) * 1993-02-05 1994-08-19 Tdk Corp 積層型電池とその製造方法
JP2004311073A (ja) * 2003-04-02 2004-11-04 Matsushita Electric Ind Co Ltd 過電流保護機能付きエネルギーデバイス及びその製造方法
WO2013001908A1 (ja) * 2011-06-28 2013-01-03 株式会社村田製作所 蓄電デバイス用素子および蓄電デバイス
JP2015220105A (ja) * 2014-05-19 2015-12-07 Tdk株式会社 全固体二次電池
JP2016207540A (ja) * 2015-04-24 2016-12-08 ナミックス株式会社 高多層全固体型リチウムイオン二次電池の製造方法

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2020195382A1 (ja) * 2019-03-27 2021-11-11 株式会社村田製作所 固体電池
JP7375810B2 (ja) 2019-03-27 2023-11-08 株式会社村田製作所 固体二次電池
US12107215B2 (en) 2019-03-27 2024-10-01 Murata Manufacturing Co., Ltd. Solid-state battery
WO2022059412A1 (ja) * 2020-09-18 2022-03-24 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 電池及び積層電池
JPWO2022059412A1 (ja) * 2020-09-18 2022-03-24
WO2022239449A1 (ja) * 2021-05-10 2022-11-17 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 電池および積層電池
WO2023047842A1 (ja) * 2021-09-27 2023-03-30 太陽誘電株式会社 全固体電池とその製造方法
WO2024122105A1 (ja) * 2022-12-08 2024-06-13 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 電池

Also Published As

Publication number Publication date
JP7474977B2 (ja) 2024-04-26
JPWO2020137258A1 (ja) 2021-11-11
CN112970136A (zh) 2021-06-15
JP2024045208A (ja) 2024-04-02
CN112970136B (zh) 2025-01-07
US20210305579A1 (en) 2021-09-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7417843B2 (ja) 電池
WO2020137258A1 (ja) 電池
CN111492527B (zh) 全固体电池
JP4352016B2 (ja) 無機固体電解質電池及び無機固体電解質電池の製造方法
JP2016001595A (ja) リチウムイオン二次電池
WO2011148824A1 (ja) 非水電解質電池、およびその製造方法
US12126037B2 (en) Battery including power generation element and sealing member containing insulting material and zeolite particles
CN115039267B (zh) 电池
US12113244B2 (en) Battery
WO2018181545A1 (ja) 全固体リチウムイオン二次電池
US20240055735A1 (en) Battery
CN115066780A (zh) 电池
US20210384549A1 (en) All-solid-state battery
CN113273015A (zh) 全固体电池
US20220037713A1 (en) Battery
JP2019135720A (ja) リチウムイオン二次電池
US20230327232A1 (en) Electrical device
WO2022239449A1 (ja) 電池および積層電池
WO2024204372A1 (ja) 全固体電池
WO2023171457A1 (ja) 固体電池および固体電池が表面実装された電子デバイス
JP2023180579A (ja) 電池

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 19901598

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2020562920

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 19901598

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1