CN103875120B - 电池收纳结构体 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种安装型的电池收纳结构体的结构，该电池收纳结构体能保持与电池主体的电极层之间良好的电连接，并能收纳固体电池的电池主体。该电池收纳结构体（1）包括：电池主体（10），该电池主体（10）包含正极层（11）、固体电解质层（13）以及负极层（12）；收纳构件（20），该收纳构件（20）收纳电池主体（10），并且包含分别与正极层（11）以及负极层（12）导通连接的导体部；以及间隔构件（40），该间隔构件（40）存在于电池主体（10）与收纳构件（20）之间。

Description

电池收纳结构体
技术领域
本发明主要涉及一种电池收纳结构体，尤其涉及一种收纳有包括层叠的正极层、固体电解质层、以及负极层的固体电池的电池主体的电池收纳结构体。
背景技术
使用了非水电解液的锂离子充电电池等被应用于小型电子设备用电源、存储器备用辅助电源等中。然而，采用上述结构的锂离子充电电池存在电解液漏出的危险。因此，若将采用上述结构的锂离子充电电池应用于存储器备用辅助电源等中，则当漏出的电解液弄湿周围的电路时，会产生电路故障、误动作等问题。为了避免该问题，以往将锂离子充电电池与电路安装在不同的位置。
但是，近年来，在需要进一步小型化的电子设备中，将电池与电路安装在不同的位置会成为阻碍电子设备小型化的主要原因。因此，近年来设计出能安装于基板的电池。
例如，在日本专利特开2010-118159号公报（下面，称为专利文献1）中提出了一种能与电路元器件一起安装于基板上的电池结构。
在该电池中，具有正极层、负极层、以及配置其层间的固体电解质层的电池层叠体被收纳于可安装到基板上的密封壳体（外包装体）中。为了从电池层叠体将电力取出到外部，在以连接电池层叠体的各电极层的方式形成的集电部上设置有层叠体连接电极部。此外，密封壳体中设置有包括与各电极层相对应的外部端子部的壳体连接电极部。并且，在密封壳体内，层叠体连接电极部与壳体连接电极部通过引线键合相连接。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2010-118159号公报
发明内容
发明所要解决的问题
然而，专利文献1所记载的电池的结构中，在制造时或搬运时等，由于振动等而导致密闭壳体内的电池层叠体（电池主体）发生位置偏移时，不能保持层叠体连接电极部与壳体连接电极部之间良好的电连接。
因此，本发明的目的在于提供一种安装型的电池收纳结构体的结构，该电池收纳结构体能保持与电池主体的电极层之间良好的电连接，并能收纳固体电池的电池主体。
解决技术问题所采用的技术方案
本发明的电池收纳结构体包括：电池主体，该电池主体包含正极层、固体电解质层以及负极层；收纳构件，该收纳构件收纳电池主体，并且包含以与正极层以及负极层分别导通的方式进行连接的导体部；以及间隔构件，该插入构件存在于电池主体与收纳构件之间。
本发明的电池收纳结构体中，通过在电池主体与收纳构件之间设置间隔构件，即使对电池收纳结构体施加振动、冲击等，也能防止收纳构件内的电池主体的位置偏移。由此，能够保持电池主体的电极层与收纳构件的导体部之间良好的电连接，能提高可靠性。
此外，在本发明的电池收纳结构体中，能通过改变间隔构件的形状、大小等、或者使用多个间隔构件等，从而在相同的收纳构件内对各种形状、大小的电池主体进行定位。
在本发明的电池收纳结构体中，使用比电池主体要大的收纳构件，因此能简单地将电池主体收纳到收纳构件内。此外，在电池主体的外周部与收纳构件的内周部之间存在空气，能保持热绝缘性，因此能提高散热性。
在本发明的电池收纳结构体中，间隔构件可以具有绝缘性，也可以具有导电性。
间隔构件可以固定于收纳构件上。在该情况下，能够有效防止电池主体在收纳构件内的位置偏移。
在本发明的电池收纳结构体中，优选将间隔构件配置为包围电池主体的外周。在该情况下，间隔构件优选为包括包围电池主体的外周的环状构件。
在本发明的电池收纳结构体中，间隔构件也可以包括隔着电池主体彼此相对的多个构件。
在本发明的电池收纳结构体中，间隔构件也可以包括支承电池主体的外周部的至少一部分的部分。在该情况下，能将电池主体牢固地定位于收纳构件内。
在上述情况下，优选间隔构件具有凹部，电池主体的外周部具有嵌合上述凹部的形状的凸部。
在本发明的电池收纳结构体中，优选收纳构件包括：绝缘基材，该绝缘基材具有放置电池主体的表面；以及盖构件，该盖构件与绝缘基材相接合，以覆盖放置于绝缘基材表面上的电池主体。
在上述情况下，本发明的电池收纳结构体也可以进一步包括配置于正极层和负极层中的至少一方与盖构件之间的导电性间隔物。或者，本发明的电池收纳结构体也可以进一步包括配置于正极层和负极层中的至少一方与绝缘基材之间的导电性间隔物。在采用上述结构的情况下，能防止伴随着收纳构件内的电池主体的位置偏移而产生的导电性间隔物的位置偏移、脱落。由此，能够保持电池主体的电极层与收纳构件的导体部之间良好的电连接，能提高可靠性。
此外，在上述情况下，本发明的电池收纳结构体也可以进一步包括配置在电池主体与盖构件之间的绝缘性间隔物。在该情况下，间隔构件可以固定于绝缘性间隔物上。
并且，在上述情况下，间隔构件可以配置在绝缘基材一侧，也可以配置在盖构件一侧。间隔构件可以固定于盖构件上。
在本发明的电池收纳结构体中，收纳构件包括：绝缘基材，该绝缘基材具有放置电池主体的表面；以及盖构件，该盖构件与绝缘基材相接合，以覆盖放置于绝缘基材表面上的电池主体，在该情况下，优选绝缘基材和盖构件中的至少一方具有收纳电池主体的至少一部分的凹部。
在该情况下，优选电池主体具有外表面，绝缘基材和盖构件中的至少一方所具有的凹部具有以包围电池主体的外表面的至少一部分的方式形成的周侧壁部。并且，优选为间隔构件配置在周侧壁部与电池主体之间。
此外，在本发明的电池收纳结构体中，收纳构件包括：绝缘基材，该绝缘基材具有放置电池主体的表面；以及盖构件，该盖构件与绝缘基材相接合，以覆盖放置于绝缘基材的表面上的电池主体，在该情况下，正极层和负极层可以在绝缘基材与盖构件相对的方向上进行层叠，或者正极层和负极层也可以在绝缘基材延伸的方向上进行层叠。
在绝缘基材延伸的方向上层叠正极层和负极层时，若将绝缘基材放置在基板的表面上，则能将正极层和负极层排列配置在基板的表面进行延伸的方向。由此，能使正极层和负极层各自的表面与基板的表面相对。因而，正极层和负极层能分别与基板上的电子电路布线等相连接，因此能简单地将固体电池安装于基板上。
发明效果
根据本发明，能获得一种安装型的电池收纳结构体，该安装型的电池收纳结构体能保持电池主体的电极层与收纳构件的导体部之间良好的电连接，并能高可靠性地收纳固体电池的电池主体。
附图说明
图1是示意性地表示本发明的实施方式1中的电池收纳结构体的剖面的垂直剖视图。
图2是表示间隔构件的一个示例，是从图1的II-II线方向观察到的水平剖视图。
图3是表示间隔构件的另一个示例，是从图1的III-III线方向观察到的水平剖视图。
图4是表示本发明的实施例中所使用的间隔构件的一个示例的俯视图。
图5是表示本发明的实施例中所使用的间隔构件的另一个示例的俯视图。
图6是表示本发明的实施例中所使用的间隔构件的其他示例的俯视图。
图7是表示本发明的实施例中所使用的间隔构件的又一其他示例的俯视图。
图8是表示本发明的实施例中所使用的间隔构件的进一步又一其他示例的俯视图。
图9是示意性地表示本发明的实施方式2中的电池收纳结构体的剖面的垂直剖视图。
图10是示意性地表示本发明的实施方式3中的电池收纳结构体的剖面的垂直剖视图。
图11是表示间隔构件的其他示例，是从图10的XI-XI线方向观察到的水平剖视图。
图12是示意性地表示本发明的实施方式4中的电池收纳结构体的剖面的垂直剖视图。
图13是示意性地表示本发明的实施方式5中的电池收纳结构体的剖面的垂直剖视图。
图14是从图13的XIV-XIV线的方向观察到的水平剖视图。
图15是表示间隔构件的其他示例，是从图13的XIV-XIV线方向观察到的水平剖视图。
图16是示意性地表示本发明的实施方式6中的电池收纳结构体的剖面的垂直剖视图。
图17是示意性地表示本发明的实施方式7中的电池收纳结构体的剖面的垂直剖视图。
图18是示意性地表示本发明的实施方式8中的电池收纳结构体的剖面的垂直剖视图。
图19是示意性地表示本发明的一个比较方式中的电池收纳结构体的剖面的垂直剖视图。
图20是示意性地表示本发明的另一个比较方式中的电池收纳结构体的剖面的垂直剖视图。
具体实施方式
首先，对作为本发明前提的结构进行说明。
如图19的（A）所示，在本发明的一个比较方式中，平面安装型的电池收纳结构体500包括电池主体10、以及收纳电池主体10的收纳构件20。电池主体10包括：正极层11、负极层12、夹在正极层11与负极层12之间的固体电解质层13。收纳构件20包括绝缘基材21、以及金属盖构件22。绝缘基材21具有放置有电池主体10的表面。金属盖构件22与绝缘基材21相接合，以覆盖放置于绝缘基材21的表面上的电池主体10。通过在绝缘基材21与金属盖构件22相对的方向上依次层叠正极层11、固体电解质层13以及负极层12而形成电池主体10。此外，金属盖构件22具有收纳电池主体10的凹部。在金属盖构件22的内侧面与负极层12的外侧面之间配置有导电性间隔物30。金属盖构件22与绝缘基材21的内侧面上配置有正极层连接端子111。绝缘基材21的外侧面上配置有正极端子110与负极端子120。在绝缘基材21的内部配置有正极连接部112与负极连接部122，以作为使绝缘基材21的内侧面与外侧面导通的电极连接部。电池主体10的正极层11通过正极层连接端子111、正极连接部112，来与正极端子110相连接。电池主体10的负极层12通过金属盖构件22、负极连接部122，来与负极端子120相连接。
在采用上述结构的电池收纳结构体500中，隔着导电性间隔物30而在绝缘基材21与金属盖构件22之间固定有电池主体10。若对该电池收纳结构体500施加振动、冲击等，则如图19的（B）所示，会导致收纳构件20内的电池主体10产生位置偏移，因而会导致导电性间隔物30发生位置偏移。其结果是，不能保持电池主体10的电极层（正极层11、负极层12）与收纳构件20的导体部（金属盖构件22、正极层连接端子111）之间良好的电连接，从而可能会产生电短路。
此外，如图20的（A）所示，作为本发明的另一个比较方式，在平面安装型的电池收纳结构体501中，电池主体10通过在绝缘基材21延伸的方向上依次层叠正极层11、固体电解质层13以及负极层12而形成。金属盖构件22的内侧面与电池主体10之间配置有绝缘性间隔物50。配置于绝缘基材21的内侧面的正极层连接端子111与正极层11之间配置有导电性间隔物31，配置于绝缘基材21的内侧面的负极层连接端子121与负极层12之间配置有导电性间隔物32。
在采用上述结构的电池收纳结构体501中，隔着绝缘性间隔物50和导电性间隔物31、32而在绝缘基材21与金属盖构件22之间固定有电池主体10。若对该电池收纳结构体501施加振动、冲击等，则如图20的（B）所示，会导致收纳构件20内电池主体10产生位置偏移，因而会产生导电性间隔物32的脱离。其结果是，不能保持电池主体10的电极层（负极层12）与收纳构件20的导体部（负极层连接端子121）之间良好的电连接，从而可能会产生连接不良。
为了解决上述问题而构成本发明的电池收纳结构体。
下面，对本发明的电池收纳结构体的实施方式进行说明。
<实施方式1>
如图1所示，在本发明的实施方式1中，平面安装型的电池收纳结构体1包括：长方体形状的电池主体10、以及收纳电池主体10的收纳构件20。
作为电池主体10的例如全固体充电电池包括夹持在正极层11与负极层12之间的固体电解质层13。正极层11例如包含作为正极活性物质的Li2FeS2或LiCoO2、和作为固体电解质的Li2S-P2S5类组成物或Li3PS4。负极层12例如包含作为负极活性物质的石墨、和作为固体电解质的Li2S-P2S5类组成物或Li3PS4。正极层11与负极层12之间夹持的固体电解质层13是Li2S-P2S5类组成物或Li3PS4。另外，例如正极层11的厚度为100μm左右，负极层12的厚度为200μm左右，固体电解质层13的厚度为300μm左右。
收纳构件20由绝缘基材21和金属盖构件22构成。绝缘基材21具有放置电池主体10的表面。金属盖构件22与绝缘基材21相接合，以覆盖放置于绝缘基材21的表面上的电池主体10。绝缘基材21呈平板状，金属盖构件22具有收纳电池主体10的凹部。通过在绝缘基材21与金属盖构件22相对的方向上依次层叠正极层11、固体电解质层13以及负极层12，从而形成电池主体10。在电池主体10的负极层12的外侧面与构成收纳构件一部分的金属盖构件22的内侧面之间配置有由碳片材、导电性聚合物等构成的导电性间隔物30。电池主体10配置在收纳构件20的内部，以使得负极层12的外表面通过导电性间隔物30与金属盖构件22的内侧表面导通。
金属盖构件22经由金属化层（未图示）与绝缘基材21的外周部表面相接合，以覆盖搭载在绝缘基材21的表面上的电池主体10。例如通过印刷涂布以钨（W）金属为主要成分的金属糊料并进行烧成，从而形成金属化层。绝缘基材21例如由氧化铝等陶瓷形成。金属盖构件22由铝（Al）、铜（Cu）等金属、或者铁（Fe）-镍（Ni）-钴（Co）合金等合金形成。
另外，本实施方式中示出了绝缘基材21由陶瓷形成的示例，但也可以由能耐受回流炉中的加热温度的合成树脂等绝缘材料来形成。在该情况下，优选使用热变形温度为270℃以上的合成树脂来形成绝缘基材21。
在绝缘基材21的内部配置有正极连接部112与负极连接部122，以作为使绝缘基材21的内侧面与外侧面导通的电极连接部。正极连接部112与负极连接部122的形成例如如下所述那样进行。首先，在构成绝缘基材21的陶瓷生片上，将例如以钨（W）等金属为主要成分的金属糊料印刷涂布在生片的表面、或者印刷填充到形成于生片的孔中，从而形成构成正极连接部112和负极连接部122的导体层的印刷图案。接着，层叠形成有这些印刷图案的生片并进行烧成，从而制作内部具有正极连接部112和负极连接部122的绝缘基材21。另外，电极连接部的形成方法并不作限定。
金属盖构件22与绝缘基材21的内侧面上配置有正极层连接端子111。绝缘基材21的外侧面上配置有正极端子110与负极端子120。在绝缘基材21的内部配置有正极连接部112与负极连接部122，以作为使绝缘基材21的内侧面与外侧面导通的电极连接部。电池主体10的正极层11通过正极层连接端子111、正极连接部112，来与正极端子110相连接。电池主体10的负极层12通过金属盖构件22、负极连接部122，来与负极端子120相连接。如下所示那样进行正极层连接端子111、正极端子110以及负极端子120的形成。首先，在构成绝缘基材21的陶瓷生片上印刷涂布以钨（W）等金属为主要成分的金属糊料，形成构成正极层连接端子111、正极端子110以及负极端子120的导体层的印刷图案。接着，对形成有这些印刷图案的生片并进行烧成，从而制作在外表面上具有正极层连接端子111、正极端子110以及负极端子120的绝缘基材21。正极层连接端子111、正极端子110以及负极端子120的形成是通过与形成上述正极连接部112和负极连接部122相同的工序来进行的。为了获得和焊料之间的良好润湿性，因此优选利用电镀法等在正极端子110和负极端子120的表面上形成镍（Ni）层与金（Au）层。
另外，收纳构件20包括以下构件：即，作为以与正极层11导通的方式进行连接的导体部的正极层连接端子111、正极连接部112以及正极端子110；作为以与负极层12导通的方式连接的导体部的金属盖构件22、负极连接部122以及负极端子120。可以在金属盖构件22的内侧面设置负极层连接端子122。此外，在绝缘基材21一侧配置有正极层11，但也可以配置负极层12。
在作为本发明的一个实施方式的电池收纳结构体1中，如图1和图2所示，在电池主体10和构成收纳构件20的一部分的金属盖构件22之间设置有绝缘性的间隔构件40。间隔构件40配置为包围电池主体10的外周，由环状构件构成。此外，间隔构件40配置为支承或者卡紧电池主体10的外周部，电池主体10的外周部嵌入环状的间隔构件40中。金属盖构件22的凹部具有形成为包围电池主体10的周侧壁部，在该周侧壁部与电池主体10之间配置有间隔构件40。环状的间隔构件40也可以具有如图4、图7所示的平面形状。
在采用上述结构的本发明的电池收纳结构体1中，通过在电池主体10与收纳构件20之间设置间隔构件40，从而即使对电池收纳结构体1施加振动、冲击等，也能防止收纳构件20内的电池主体10的位置偏移。由此，能保持电池主体10的电极层（正极层11、负极层12）与收纳构件20的导体部（金属盖构件22、正极层连接端子111）之间的良好的电连接，不会引起连接不良或电短路，能提高可靠性。
此外，在本发明的电池收纳结构体1中，能通过改变间隔构件40的形状、大小等、或者使用多个间隔构件，从而在相同的收纳构件20内对各种形状、大小的电池主体10进行定位。
在本发明的电池收纳结构体1中，使用比电池主体10要大的收纳构件20，因此能简单地将电池主体10收纳到收纳构件20内。此外，在电池主体10的外周部与收纳构件20的内周部之间存在空气，能保持热绝缘性，因此能提高散热性。
在本发明的电池收纳结构体1中，间隔构件40配置为支承或者卡紧电池主体10的外周部，电池主体10的外周部嵌入在环状的间隔构件40中，因此能牢固地将电池主体10定位在收纳构件20内。
如图3所示，本发明的电池收纳结构体1可以收纳圆柱状的电池主体10，并将隔着电池主体10彼此相对的两个间隔构件41、42设置在电池主体10与构成收纳构件20的一部分的金属盖构件22之间件。在该情况下，间隔构件41、42分别支承或者卡紧电池主体10的外周部的一部分，电池主体10的外周部的一部分分别嵌入在间隔构件41、42中。即，电池主体10的外周部的一部分具有嵌合到间隔构件41、42各自的凹部即曲面中的形状的凸部即圆筒面。间隔构件41、42可以具有图5、图8所示那样的平面形状，也可以如图6所示那样仅一个间隔构件42具有凹部。
另外，从电池的可靠性的观点来看，优选将电池主体10无间隙地定位在收纳构件20内，并进行固定。在该情况下，优选间隔构件40、41、42中的上述嵌合不松动，较紧固。
另一方面，从电池的制造简易性的观点来看，优选将电池主体10松动地定位在收纳构件20内，并进行固定。在该情况下，间隔构件40、41、42中的凹部的尺寸比电池主体10的凸部的尺寸要大，从而能简单地将电池主体10配置在间隔构件40、41、42的内侧。
如本发明的电池收纳结构体1所示，在绝缘基材21与金属盖构件22相对的方向上依次层叠正极层11、固体电解质层13以及负极层12来形成电池主体10的情况下，优先考虑电池的制造简易性，优选将电池主体10松动地定位在收纳构件20内，并进行固定。
此外，本发明的电池收纳结构体1中，收纳构件20收纳了不包含液状电解质而是包含固体电解质的电池主体10，因此能耐受回流炉内的加热温度。由此，本发明的电池收纳结构体1能通过回流焊接来表面安装于基板。
并且，在本发明的电池收纳结构体1中，绝缘基材21的内部配置有正极连接部112和负极连接部122，在绝缘基材21的下表面配置有正极端子110和负极端子120，电池主体10的正极层11和负极层12分别通过正极连接部112和负极连接部122来与正极端子110和负极端子120相连接。
通过采用这样的结构，正极端子110和负极端子120配置于绝缘基材21的一侧的外表面即下表面上，因此预先将糊料状的焊接材料提供到与正极端子110和负极端子120相连接的布线基板上的部位，由此能进行回流焊接工序。
在该情况下，在与金属盖构件22相接合的绝缘基材21的外周部表面上形成有金属化层，绝缘基材21与金属盖构件22隔着金属化层相接合，使配置在绝缘基材21的内部的负极连接部122与金属化层相连接，从而金属盖构件22与负极连接部122电连接，并且金属盖构件22通过负极连接部122来与电池主体10的负极层12电连接，由此金属盖构件22构成为导电通路。
通过采用上述结构，使用缝焊法，并在金属盖构件22的外表面与配置于绝缘基材21的外表面的负极端子120之间施加规定电压，从而能利用焊接有效地接合金属盖构件22与绝缘基材21，并且能实现气密性较高的接合。其结果是，例如能防止由电池主体10的吸湿而引起的恶化。
<实施方式2>
如图9所示，作为本发明的实施方式2，在平面安装型的电池收纳结构体2中，绝缘基材21具有收纳电池主体10的凹部，金属盖构件22是平板状。间隔构件40设置在电池主体10和构成收纳构件20的一部分的绝缘基材21之间。电池收纳结构体2的其他结构与图1所示的电池收纳结构体1相同。电池收纳结构体2也能达到与上述的电池收纳结构体1相同的作用效果。
<实施方式3>
如图10所示，作为本发明的实施方式3，在平面安装型的电池收纳结构体3中，导电性间隔物30配置在正极层11与绝缘基材21之间，并且间隔构件40配置在导电性间隔物30之上。电池收纳结构体3的其他结构与图9所示的电池收纳结构体2相同。电池收纳结构体3也能达到与上述的电池收纳结构体1相同的作用效果。
如图11所示，本发明的电池收纳结构体可以收纳长方体形状的电池主体10，并将隔着电池主体10彼此相对的L字形状的两个间隔构件41、42作为间隔构件40，来设置在电池主体10与构成收纳构件20的一部分的绝缘基材21之间。在该情况下，间隔构件41、42分别支承或者卡紧电池主体10的外周部的一部分即角部，电池主体10的外周部的一部分分别嵌入在间隔构件41、42中。即，电池主体10的外周部的一部分具有嵌合到间隔构件41、42各自的凹部即内角部中的形状的凸部即外角部。
<实施方式4>
上述实施方式中，图1、图9、图10所示的间隔构件40配置在绝缘基材21一侧，但如图12所示，作为本发明的实施方式4，也可以像平面安装型的电池收纳结构体4那样，将间隔构件40配置在金属盖构件22一侧。在该情况下，间隔构件40可以通过在构成收纳构件20的一部分的金属盖构件22上涂布粘接用树脂来进行固定。能够有效防止电池主体10在收纳构件20内的位置偏移。另外，电池收纳结构体4的其他结构与图9所示的电池收纳结构体3相同。电池收纳结构体4也能达到与上述的电池收纳结构体1相同的作用效果。
<实施方式5>
如图13与图14所示，作为本发明的实施方式5，在作为前提的平面安装型的电池收纳结构体5中，在绝缘基材21的形成凹部的内侧壁上形成有阶梯面211、212，从而将位于更靠近内侧的内侧壁213、214设置在绝缘基材21的凹部中。此外，如图15所示，也可以将隔着电池主体10彼此相对的棒状的两个间隔构件43、44以横跨两个阶梯面211、212的方式设置在电池主体10和构成收纳构件20的一部分的绝缘基材21之间。在该情况下，间隔构件43、44以夹着电池主体10的外周部的一部分即侧面的方式进行支承或卡紧。电池收纳结构体5的其他结构与图10所示的电池收纳结构体3相同。电池收纳结构体5也能达到与上述的电池收纳结构体1相同的作用效果。
另外，图13和图14所示的成为前提的平面安装型的电池收纳结构体5的结构是作为MEMS（MicroElectroMechanicalSystems：微电子机械系统）等半导体装置用封装而使用的。此外，阶梯面也可以形成在与阶梯面211、212的延伸方向交叉的方向上。
电池收纳结构体1～5中，设置有绝缘性的间隔构件40、41～44，但也可以设置导电性的间隔构件40、41～44。在设有绝缘性的间隔构件40的情况下，未对间隔构件40的厚度作限定，在设置有导电性的间隔构件40的情况下，为了防止正极层11与负极层12之间的电短路，间隔构件40的厚度被限定。例如，在图1、图9、图10所示的电池收纳结构体1～3中，在将导电性的间隔构件40设置于正极层11一侧时，需要使间隔构件40的厚度小于正极层11和固体电解质层13的厚度的合计。在图12所示的电池收纳结构体4中，在将导电性间隔构件40设置于负极层12一侧时，需要使间隔构件40的厚度小于负极层12和固体电解质层13的厚度的合计。
在以上的实施方式的电池收纳结构体1～5中，正极层11和负极层12层叠在绝缘基材21和金属盖构件22相对的方向上。
<实施方式6>
如图16所示，作为本发明的实施方式6，平面安装型的电池收纳结构体6包括：电池主体10、以及收纳电池主体10的收纳构件20。收纳构件20包括绝缘基材21、以及金属盖构件22。绝缘基材21具有放置有电池主体10的表面。金属盖构件22与绝缘基材21相接合，以覆盖放置于绝缘基材21的表面上的电池主体10。绝缘基材21具有收纳电池主体10的凹部，金属盖构件22呈平板状。通过在绝缘基材21延伸的方向上依次层叠正极层11、固体电解质层13以及负极层12，丛而形成电池主体10。在电池主体10的外周面与构成收纳构件20的一部分的金属盖构件22的内侧面之间配置有绝缘性间隔物50。
在电池主体10和构成收纳构件20的一部分的绝缘基材21之间设置有绝缘性的间隔构件40。间隔构件40配置为包围电池主体10的外周，由环状构件构成。此外，间隔构件40配置为支承或者卡紧电池主体10的外周部，电池主体10的外周部嵌入环状的间隔构件40中。绝缘基材21的凹部具有形成为包围电池主体10的周侧壁部，在该周侧壁部与电池主体10之间配置有间隔构件40。环状的间隔构件40也可以具有如图2、图4、图7所示的平面形状。环状的间隔构件40具有绝缘性。
将隔着电池主体10彼此相对的、例如具有图5、图11所示的平面形状的两个间隔构件41、42设置在电池主体10与构成收纳构件20的一部分的绝缘基材21之间。在该情况下，间隔构件41、42分别支承或者卡紧电池主体10的外周部的一部分，电池主体10的外周部的一部分分别嵌入在间隔构件41、42中。即，电池主体10的外周部的一部分具有嵌合到间隔构件41、42各自的凹部中的形状的凸部。也可以如图6所示那样，仅一个间隔构件42具有凹部。两个间隔构件41、42可以具有绝缘性，也可以具有导电性。
在绝缘基材21中配置有正极连接部112与负极连接部122，以作为使绝缘基材21的内侧面与外侧面导通的电极连接部。在绝缘基材21的内侧面形成正极层连接端子111与负极层连接端子121。在正极层11与正极层连接端子111之间配置有导电性间隔物31，负极层12与负极层连接端子121之间配置有导电性间隔物32。将电池主体10配置于绝缘基材21的凹部的底面，以使得正极层连接端子111通过导电性间隔物31与正极层11相连接，并且负极层连接端子121通过导电性间隔物32与负极层12相连接。正极层11通过导电性间隔物31、正极层连接端子111、正极连接部112，来与正极端子110相连接。负极层12通过导电性间隔物32、负极层连接端子121、负极连接部122，来与负极端子120相连接。
电池收纳结构体6的其他结构与图1所示的电池收纳结构体1相同。电池收纳结构体6也能达到与上述的电池收纳结构体1相同的作用效果。
<实施方式7>
上述实施方式中，图16所示的间隔构件40配置在绝缘基材21一侧，但如图17所示，作为本发明的实施方式7，也可以像平面安装型的电池收纳结构体7那样，将间隔构件40配置在金属盖构件22一侧。在该情况下，间隔构件40可以通过在构成收纳构件20的一部分的金属盖构件22上涂布粘接用树脂来进行固定。能够有效防止电池主体10在收纳构件20内的位置偏移。另外，电池收纳结构体7的其他结构与图16所示的电池收纳结构体6相同。电池收纳结构体7也能达到与上述的电池收纳结构体1相同的作用效果。
<实施方式8>
如图18所示，作为本发明的实施方式8，在平面安装型的电池收纳结构体8中，间隔构件40配置在金属盖构件22一侧，但绝缘性间隔物50配置在间隔构件40与金属盖构件22之间。在该情况下，绝缘性间隔物50比沿着绝缘基材21延伸方向的正极层11、固体电解质层13以及负极层12的层叠体的长度要长，间隔构件40可以通过在绝缘性间隔物50上涂布粘接用树脂来进行固定。能够有效防止电池主体10在收纳构件20内的位置偏移。电池收纳结构体8的其他结构与图16所示的电池收纳结构体6相同。电池收纳结构体8也能达到与上述的电池收纳结构体1相同的作用效果。
另外，在本发明的电池收纳结构体1～8中，在导电性间隔物30、31、32包含碳或碳片材的情况下，即使在正极层11和负极层12中的至少一个与收纳构件20之间夹设有起到缓冲材料的作用的导电性间隔物30、31、32，碳与碳片材也不会与电极材料等发生反应，因此能抑制电池性能的恶化。
在本发明的电池收纳结构体1～8中，导电性间隔物30、31、32不是必要的构成要素。通过设置导电性间隔物30、31、32，能保持电池主体10与构成收纳构件20的一部分的金属盖构件22、或与绝缘基材21的导体部之间良好的电连接，因此能进一步提高可靠性。
并且，如本发明的电池收纳结构体6～8所示，在绝缘基材21延伸的方向上依次层叠正极层11、固体电解质层13以及负极层12来形成电池主体10时，优先考虑电池的可靠性，优选将电池主体10无间隙地定位在收纳构件20内，并进行固定。另外，在电池主体10与金属盖构件22之间配置有导电性间隔物时，导电性间隔物配置为不覆盖正极层11和负极层12这双方。
在以上的实施方式中，示出了使用Li2FeS2或LiCoO2作为正极活性物质，使用Li2S-P2S5类组成物或Li3PS4作为固体电解质，使用石墨作为负活性物质的示例，但也可以使用如下所示的材料。
作为正极活性物质，可使用Li3V2（PO4）3等具有钠超离子导体型结构的含有锂的磷酸化合物、LiFePO4、LiMnPO4等具有橄榄石型结构的含有锂的磷酸化合物、LiCoO2、LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2等层状化合物、LiMn2O4、LiNi0.5Mn1.5O4、Li4Ti5O12等具有尖晶石型结构的含锂化合物。
作为负极活性物质，可使用具有由MOx(M是从包括Ti、Si、Sn、Cr、Fe及Mo的组中选出的至少一种以上的元素，x是0.9≤x≤2.0的范围内的数值)所表示的组成的化合物。也可使用混合了具有由包含TiO2和SiO2等不同元素的M的MOx所表示的组成的两种以上的活性物质的混合物。此外，作为负极活性物质，可使用石墨-锂化合物，Li-Al等锂合金，Li3V2(PO4)3、Li3Fe2(PO4)3、Li4Ti5O12等氧化物等。
作为固体电解质，可使用具有钠超离子导体型结构的含有锂的磷酸化合物。具有钠超离子导体型结构的含有锂的磷酸化合物由化学式LixMy(PO4)3（化学式中，x是1≤x≤2的范围内的数值，y是1≤y≤2的范围内的数值，M包含从包括Ti、Ge、Al、Ga及Zr构成的组中选出的一种以上的元素）来表示。对于这种情况，上述化学式中，P的一部分可以由B、Si等来替换。此外，也可使用混合了含锂磷酸化合物的混合物，该含锂磷酸化合物具有两个以上的包含Li1.5Al0.5Ge1.5(PO4)3和Li1.2Al0.2Ti1.8（PO4）3等的不同组成的钠超离子导体型结构。
另外，作为上述固体电解质所使用的具有钠超离子导体型结构的含有锂的磷酸化合物，也可使用包含具有钠超离子导体型结构的含有锂的磷酸化合物的结晶相在内的化合物，或者也可使用通过热处理使具有钠超离子导体型结构的含有锂的磷酸化合物的结晶相析出的玻璃。
此外，作为上述固体电解质所使用的材料，除了具有钠超离子导体型结构的含有锂的磷酸化合物以外，还可使用具有离子传导性、且电子传导性小到可以忽略的材料。作为上述材料，可以举出例如锂卤化物、氮化锂、锂的含氧酸盐、及它们的衍生物。此外，也能举出磷酸锂（Li3PO4）等Li-P-Q类化合物，磷酸锂中混入了氮的LIPON(LiPO4-xNx)，Li4SiO4等Li-Si-O类化合物，Li-P-Si-O类化合物，Li-V-Si-O类化合物，La0.51Li0.35TiO2.94、La0.55Li0.35TiO3、Li3xLa2/3-xTiO3等具有钙钛矿型结构的化合物，含有Li、La、Zr且具有石榴石型结构的化合物等。
接下来，对按照上述实施方式制成的本发明的电池收纳结构体的实施例进行说明。此外，本发明的电池收纳结构体的实施方式并不局限于上述内容。
实施例
下面，对作为本发明的电池收纳结构体而制成的实施例1～7进行说明。
（实施例1）
使用作为正极活性物质使用Li2FeS2、作为负极活性物质使用石墨、作为固体电解质使用Li2S-P2S5类组成物，来制作图1所示的电池主体10。
以质量比1：1来混合Li2FeS2与Li2S-P2S5类组成物，从而制作正极材料。以质量比1：1来混合石墨与Li2S-P2S5类组成物，从而制作负极材料。
依次层叠如上述那样获得的正极材料、固体电解质、负极材料，以3000kgf/cm2的压力进行加压成形，从而制作3层结构的颗粒。由此，如图1所示，获得包括在正极层11与负极层12之间夹持有固体电解质层13的电池主体10。获得的电池主体10是2.55mm×2.55mm×0.7mm的长方体形状。
另一方面，在作为构成图1所示的绝缘基材21的陶瓷生片的氧化铝的成形体上印刷涂布以钨（W）金属为主要成分的金属糊料，形成构成导体部和端子的印刷图案。接着，通过层叠形成有这些印刷图案的生片并进行烧成，从而制作绝缘基材21，该绝缘基材21在内部具有正极连接部112以及负极连接部122作为导体部，在外表面上具有正极层连接端子111、正极端子110以及负极端子120。此时，在绝缘基材21的外周部表面上形成有金属化层。为了获得和焊料之间的良好润湿性，利用电镀法等在正极端子110和负极端子120的表面上形成镍（Ni）层与金（Au）层。
作为图1所示的间隔构件40，使用平面形状为300×3mm的正方形、且厚度为125μm的聚酰亚胺薄膜，如图2所示那样使用在中央形成有2.6mm×2.6mm的正方形孔的环状的间隔构件。作为间隔构件40的材料，也可以使用聚四氟乙烯薄膜。使用由上述获得的绝缘基材21和间隔构件40，在绝缘基材21的表面上配置间隔构件40，使得通过间隔构件40的矩形孔能观察到绝缘基材21的正极层连接端子111的表面。接着，以上述获得的电池主体10的正极层11一侧朝下的方式来将电池主体10放置在绝缘基材21的表面上，并进行配置，使得电池主体10的正极层11与绝缘基材21的正极层连接端子111相接。由此，以包围电池主体10的外周部的方式配置间隔构件40。
并且，在电池主体10的负极层12上配置导电性间隔物30。作为导电性间隔物30，使用平面形状为2.8mm×2.8mm的正方形、且厚度为70μm的碳片材。
接着，在绝缘基材21的外周部表面上形成金属化层，并配置由铁-镍-金合金构成的金属盖构件22，以覆盖搭载在绝缘基材21的表面上的电池主体10。此外，使用缝焊法，并向金属盖构件22的外表面与配置于绝缘基材21的外表面的负极端子120之间施加规定电压，从而能利用焊接接合金属盖构件22与绝缘基材21。由此，制作平面形状为5mm×5mm的矩形的平面安装型的电池收纳结构体1。
（实施例2）
除了使用具有图4所示的平面形状的环状的间隔构件40以外，与实施例1同样地制作平面安装型的电池收纳结构体1。
（实施例3）
除了使用具有图5所示的平面形状、且由两个间隔构件41、42构成的间隔构件40以外，与实施例1同样地制作平面安装型的电池收纳结构体1。
（实施例4）
除了使用具有图6所示的平面形状、且由两个间隔构件41、42构成的间隔构件40以外，与实施例1同样地制作平面安装型的电池收纳结构体1。
（实施例5）
除了将电池主体10的形状变更为直径2.55mm、高度0.7mm的圆柱形，将形成在间隔构件40的中央的孔变更为直径为2.6mm的圆形以外，与实施例1同样地制作平面安装型的电池收纳结构体1。
（实施例6）
除了将形成在间隔构件40的中央的孔变更成图7所示那样以外，与实施例5同样地制作平面安装型的电池收纳结构体1。
（实施例7）
除了使用具有图8所示的平面形状、且由两个间隔构件41、42构成的间隔构件40以外，与实施例5同样地制作平面安装型的电池收纳结构体1。
另外，图4～图8所示的间隔构件40、41、42中，夸张地示出了细细微部分的形状，因此各部分的尺寸与实际尺寸并不一致。
使用实施例1～7中制作所得的电池收纳结构体1、和未设置有间隔构件的电池收纳结构体500（图19）来进行自由落体试验。使电池收纳结构体从75cm的高度自由落体到混凝土面。在自由落体试验前后，作为非破坏检查利用透射X射线对收纳构件20内的电池主体10的位置进行调查，在不具有间隔构件的电池收纳结构体500中，电池主体10的位置发生偏移，而在设有间隔构件40的电池收纳结构体1中未发生电池主体10以及导电性间隔物30的位置偏移。此外，在未设有间隔构件的电池收纳结构体500中，存在自由落体试验后电池主体10不进行充放电的情况，但在设有间隔构件40的电池收纳结构体1中所有的电池主体10能进行充放电，并获得0.2mAh的的容量。由此可知，通过设置间隔构件40能可靠性高地制作电池收纳结构体1。
本次公开的实施方式与实施例应视作在所有方面均为示例，而并非限制。本发明的范围并非上述实施方式及实施例，而由权利要求所示，与权利要求同等含义及范围内的所有修改及变形均包含在内。
工业上的实用性
能获得一种安装型的电池收纳结构体，该安装型的电池收纳结构体能保持电池主体的电极层与收纳构件的导体部之间良好的电连接，并能高可靠性地收纳固体电池的电池主体。
标号说明
1，2，3，4，5，6，7，8：电池收纳结构体、10：电池主体、11：正极层、12：负极层、13：固体电解质层、20：收纳构件、21：绝缘基材、22：金属盖构件、30，31，32：导电性间隔物、40，41，42，43，44：间隔构件、50：绝缘性间隔物、110：正极端子、111：正极层连接端子、112：正极连接部、120：负极端子、121：负极层连接端子、122：负极连接部。

Claims (20)

1.一种电池收纳结构体，其特征在于，包括：
电池主体，该电池主体包含正极层、固体电解质层以及负极层；
收纳构件，该收纳构件收纳所述电池主体，并且包含以与所述正极层以及所述负极层分别导通的方式进行连接的导体部；以及
间隔构件，该间隔构件存在于所述电池主体与所述收纳构件之间,
所述间隔构件具有导电性，
在所述间隔构件设置于所述正极层一侧时，其厚度小于所述正极层和所述固体电解质层的厚度的合计，
在所述间隔构件设置于所述负极层一侧时，其厚度小于所述负极层和所述固体电解质层的厚度的合计。
2.如权利要求1所述的电池收纳结构体，其特征在于，
所述间隔构件固定于所述收纳构件。
3.如权利要求1所述的电池收纳结构体，其特征在于，
所述间隔构件配置为包围所述电池主体的外周。
4.如权利要求3所述的电池收纳结构体，其特征在于，
所述间隔构件包括包围所述电池主体的外周的环状构件。
5.如权利要求1所述的电池收纳结构体，其特征在于，
所述间隔构件包括隔着所述电池主体彼此相对的多个构件。
6.如权利要求1所述的电池收纳结构体，其特征在于，
所述间隔构件包括支承所述电池主体的外周部的至少一部分的部分。
7.如权利要求6所述的电池收纳结构体，其特征在于，
所述间隔构件具有凹部，所述电池主体的外周部具有嵌合所述凹部的形状的凸部。
8.如权利要求1所述的电池收纳结构体，其特征在于，
所述收纳构件包括：绝缘基材，该绝缘基材具有放置所述电池主体的表面；以及盖构件，该盖构件与所述绝缘基材相接合，以覆盖放置于所述绝缘基材表面上的所述电池主体。
9.如权利要求8所述的电池收纳结构体，其特征在于，
还包括配置于所述正极层和所述负极层的至少一方与所述盖构件之间的导电性间隔物。
10.如权利要求8所述的电池收纳结构体，其特征在于，
还包括配置于所述正极层和所述负极层的至少一方与所述绝缘基材之间的导电性间隔物。
11.如权利要求8所述的电池收纳结构体，其特征在于，
还包括配置在所述电池主体与所述盖构件之间的绝缘性间隔物。
12.如权利要求11所述的电池收纳结构体，其特征在于，
所述间隔构件固定于所述绝缘性间隔物。
13.如权利要求8所述的电池收纳结构体，其特征在于，
所述间隔构件配置于所述绝缘基材一侧。
14.如权利要求8所述的电池收纳结构体，其特征在于，
所述间隔构件配置于所述盖构件一侧。
15.如权利要求14所述的电池收纳结构体，其特征在于，
所述间隔构件固定于所述盖构件。
16.如权利要求8所述的电池收纳结构体，其特征在于，
所述绝缘基材和所述盖构件的至少一方具有收纳所述电池主体的至少一部分的凹部。
17.如权利要求16所述的电池收纳结构体，其特征在于，
所述电池主体具有外表面，所述绝缘基材和所述盖构件的至少一方所具有的凹部具有以包围所述电池主体的外表面的至少一部分的方式形成的周侧壁部。
18.如权利要求17所述的电池收纳结构体，其特征在于，
所述间隔构件配置在所述周侧壁部与所述电池主体之间。
19.如权利要求8所述的电池收纳结构体，其特征在于，
所述正极层和所述负极层在所述绝缘基材与所述盖构件相对的方向上进行层叠。
20.如权利要求8所述的电池收纳结构体，其特征在于，
所述正极层和所述负极层在所述绝缘基材延伸的方向上进行层叠。
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