CN108417883B - 全固体电池及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

全固体电池具备正极集电体、形成在正极集电体上的至少包含正极活性物质的正极层、负极集电体、形成在负极集电体上的至少包含负极活性物质的负极层、和配置于正极层与负极层之间且至少包含具有离子导电性的固体电解质的固体电解质层，其中，选自正极集电体、正极层、负极集电体、负极层和固体电解质层中的至少1个构件在至少1个构件的端部具有被加热区域。

Description

全固体电池及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种全固体电池，尤其涉及使用正极层、负极层和固体电解质层的全固体电池。
背景技术
近年来，随着个人计算机、移动电话等电子设备的轻质化、无线化，需要开发能够反复使用的二次电池。作为二次电池，包括镍镉电池、镍氢电池、铅蓄电池、锂离子电池等，锂离子电池由于具有轻质、高电压、高能量密度的特征而备受注目。
在电动汽车或混合动力车这样的汽车领域中也重视高容量的二次电池的开发，锂离子电池的需要存在增加倾向。
锂离子电池包括正极层、负极层和配置在这两者之间的电解质，电解质使用的是使支撑盐、例如六氟化磷酸锂溶解于有机溶剂的电解液或固体电解质。现在，广泛普及的锂离子电池使用包含有机溶剂的电解液，因此为可燃性。因此，需要用于确保安全性的材料、结构和体系。对此，可认为：通过使用不燃性的固体电解质作为电解质，从而期待能够简化上述材料、结构和体系，能够实现能量密度的增加、制造成本的降低、生产率的提高。以下将使用固体电解质的电池称作“全固体电池”。
全固体电池依次层叠由正极集电用金属箔构成的电极(正极集电体)、正极层、固体电解质层、负极层和由负极集电用金属箔构成的电极(负极集电体)而构成。
构成固体电解质层的固体电解质可以大致分为有机固体电解质和无机固体电解质。有机固体电解质在25℃下离子电导率为10-6S/cm左右，与电解液的10-3S/cm相比极低。因此，难以使使用有机固体电解质的全固体电池在25℃的环境中工作。作为无机固体电解质，包括氧化物系固体电解质和硫化物系固体电解质。它们的离子电导率为10-4～10-3S/cm。氧化物系固体电解质的晶界阻力大。作为降低晶界阻力的手段，研究了粉体的烧结、薄膜化，但是，在烧结的情况下，由于在高温下进行处理，因而正极层或负极层的构成元素与固体电解质的构成元素相互扩散，因此难以得到良好的充放电特性。因此，使用氧化物系固体电解质的全固体电池以薄膜形式的研究为主流。但是，薄膜型全固体电池难以使电池大型化，不适合于高容量化。
另一方面，硫化物系固体电解质具有以下特征：与氧化物系固体电解质相比，晶界阻力小，因此不采用烧结工艺而仅利用粉体的压缩成型便能得到良好的特性。在面向进一步的大型化、高容量化的全固体电池的开发中，近年来盛行的是使用硫化物系固体电解质的、能够大型化的涂敷型全固体电池的研究。涂敷型全固体电池包括正极层、负极层和固体电解质层，所述正极层在由金属箔构成的正极集电体上形成有正极活性物质、固体电解质和粘结剂，所述负极层在由金属箔构成的负极集电体上形成有负极活性物质、固体电解质和粘结剂，所述固体电解质层配置在正极层和负极层之间且包含固体电解质和粘结剂。正极层或负极层、以及固体电解质中所含的粘结剂是用于使正极层和负极层中所含的活性物质与其他活性物质、活性物质与固体电解质、固体电解质与其他固体电解质(固体电解质之间)等粉体之间、或者涂膜与集电体间、以及固体电解质层中所含的固体电解质与固体电解质间(固体电解质之间)的密合强度增加所需的物质。另一方面，与固体电解质相比，粘结剂的离子电导率非常低，因此是使电池特性劣化的主要因素。
在日本特许第5747506号公报中公开了不含粘结剂而使正极层内的正极电极涂膜与正极集电体间的密合强度提高的制造方法。
发明内容
本发明的一个方案的全固体电池具备：由金属箔构成的正极集电体、形成在正极集电体上的至少包含正极活性物质的正极层、由金属箔构成的负极集电体、形成在负极集电体上的至少包含负极活性物质的负极层、和配置于正极层与负极层之间且至少包含具有离子导电性的固体电解质的固体电解质层，其中，选自正极集电体、正极层、固体电解质层、负极集电体和负极层中的至少1个构件在至少1个端部具有受到热影响、或构件中所含的粒子在熔融后再凝固的被加热区域。在此，被加热区域包含受到热影响的热影响区域、和构成该构件的材料的至少一部分在熔融后再凝固的烧结区域。
另外，本发明的一个方案的全固体电池的制造方法，其中，所述全固体电池具备正极集电体、形成在正极集电体上的至少包含正极活性物质的正极层、负极集电体、形成在负极集电体上的至少包含负极活性物质的负极层、和配置在正极层与负极层之间且至少包含离子导电性的固体电解质的固体电解质层，该制造方法包含：准备工序，准备构成激光切割前的全固体电池用电极组的、选自正极集电体、正极层、固体电解质层、负极集电体和负极层中的至少1个构件；和激光切割工序，为了将至少1个构件成形为规定的外形，使用激光来切割至少1个构件，在至少1个构件的切割后的端部形成受到热影响或在熔融后再凝固的被加热区域。
根据本发明，提供兼具处于此消彼长关系的全固体电池的各构件间的密合强度和电池特性的全固体电池及其制造方法。
附图说明
图1为本实施方式的全固体电池的概略截面图。
图2为本实施方式的全固体电池的概略俯视图。
图3为本实施方式中的正极的概略截面图。
图4为本实施方式中的负极的概略截面图。
图5A为本实施方式中的全固体电池用电极组的使用激光的切割方法的概略俯视图。
图5B为本实施方式中的全固体电池用电极组的使用激光的切割方法的从图5A所示的箭头b方向的示意图。
图5C为本实施方式中的全固体电池用电极组的使用激光的切割方法的从图5A所示的箭头c方向的示意图。
图6A为本实施方式中的全固体电池用电极组的使用分支后的激光的切割方法的概略俯视图。
图6B为本实施方式中的全固体电池用电极组的使用分支后的激光的切割方法的从图6A所示的箭头b方向的示意图。
图6C为本实施方式中的全固体电池用电极组的使用分支后的激光的切割方法的从图6A所示的箭头c方向的示意图。
图7A为将本实施方式中的全固体电池用电极组分成正极侧和负极侧两者时的正极侧(包含固体电解质层)的、使用激光的切割方法的从激光的扫描方向的下游侧观察的示意图。
图7B为将本实施方式中的全固体电池用电极组分成正极侧和负极侧两者时的负极侧(不包含固体电解质层)的、使用激光的切割方法的从激光的扫描方向的下游侧观察的示意图。
图7C为将本实施方式中的全固体电池用电极组分成正极侧和负极侧两者时的、使用激光的切割后的贴合工序的示意图。
图8为表示本实施方式中的多个全固体电池用电极组的层叠体(层叠电池用电极组)的、使用激光的切割方法的示意图。
具体实施方式
在说明实施方式之前，对以往的问题进行简单说明。
在日本特许第5747506号公报所示的制造方法中，存在以下问题：虽然不使用作为电池特性的劣化要因的粘结剂，但必须对电极整个面施加用于烧结的热，正极层或负极层的构成元素与固体电解质的构成元素相互扩散，因此难以得到良好的充放电特性。
本发明为鉴于上述问题而完成的发明，其目的在于提供兼具处于此消彼长关系的全固体电池的各构件间的密合强度和电池特性的全固体电池及其制造方法。
以下，对本发明的实施方式中的全固体电池和构成全固体电池的固体电解质层、正极层、负极层进行详细地说明。需要说明的是，以下说明的实施方式均表示概括性或具体性的例子。因此，在以下的实施方式中示出的数值、形状、材料、构成要素、构成要素的配置位置和连接形式、以及工序、工序的顺序等为一例，其主旨并非限定本发明。因此，对于在以下的实施方式中的构成要素中的、表示本发明的最上位概念的独立权利要求中未记载的构成要素，作为任意的构成要素来说明。
另外，各图为示意图，未必为严格图示的示意图。需要说明的是，在各图中，对实质上相同的构成标记相同的符号，省略或简化重复的说明。
(实施方式)
以下，使用图1～图8对本实施方式的全固体电池和全固体电池的制造方法进行说明。
A.全固体电池
使用图1～图4对本实施方式的全固体电池进行说明。图1为本实施方式的全固体电池的概略截面图，图2为本实施方式的全固体电池的概略俯视图。另外，图3为本实施方式中的正极的概略截面图，图4为本实施方式中的负极的概略截面图。
如图1所示，本实施方式的全固体电池100包括正极集电体4、形成在正极集电体4上的至少包含正极活性物质2的正极层20、负极集电体5、形成在负极集电体5上的至少包含负极活性物质3的负极层30和配置在正极层20与负极层30之间且至少包含具有离子导电性的固体电解质1的固体电解质层10。全固体电池100中，选自正极集电体4、正极层20、固体电解质层10、负极集电体5和负极层30中的至少1个构件在至少1个构件端部具有受到热影响、或构件中所含的粒子在熔融后再凝固的被加热区域。
在此，端部是指在俯视观察全固体电池100时的、各构件的全部边缘和该边缘(周边部)。
另外，被加热区域例如包含受到由加热等带来的热影响的区域(热影响区域)和因加热导致构成该构件的材料的至少一部分熔融后发生再凝固的区域(烧结区域)等。
在本实施方式中，被加热区域可以形成于上述各构件的全部边缘和在与该边缘大致垂直的方向上扩展的附近区域(以下有时也简称为“附近区域”。)，另外，也可以形成于上述各构件的全部边缘(周边部)的一部分及其附近区域。例如在上述各构件的俯视观察时的形状为大致矩形的情况下，可以在该矩形形状的四周形成被加热区域，也可以在与长度方向或宽度方向相对的2个边缘及其附近区域形成被加热区域。另外，与被加热区域的边缘垂直的方向的宽度根据上述各构件的实际尺寸等进行适当选择，但是从抑制电池特性降低的观点等出发，优选为5mm以下，更优选为上述各构件的厚度以上且5mm以下。可以对每个边缘变更与被加热区域的边缘垂直的方向的宽度。需要说明的是，上述各构件的厚度以上是指：例如对于正极层和负极层为100μm以上，对于固体电解质层为10μm以上。另外，上述各构件中的被加热区域与不具有热历程的通常区域(以下有时称作“非加热区域”。)的比例也并无特别限定，例如从制造的容易性等观点出发，只要以使非加热区域的面积大于被加热区域的面积的方式构成即可。各构件中的被加热区域与非加热区域的边界可以为直线状，也可以为曲线状，还可以为直线与曲线混杂的状态，还可以进一步具有凹凸。通过构成此种被加热区域，可以容易地得到上述本发明的效果。
在上述各构件的端部的被加热区域中，例如受到在使用激光进行切割时所产生的热的影响，形成固体电解质15、固体电解质16、固体电解质17、构成正极集电体4的金属熔融并进入到相邻的正极层20的空隙中再凝固的正极集电体45、和构成负极集电体5的金属熔融并进入到相邻的负极层30的空隙中再凝固的负极集电体55等。在此，固体电解质15为固体电解质层10中所含的固体电解质1与正极层20中所含的固体电解质1成为一体的固体电解质。固体电解质16为固体电解质1凝聚后的固体电解质。固体电解质17为固体电解质层10中所含的固体电解质1与负极层30中所含的固体电解质1成为一体的固体电解质。在以下的说明中同样。
由此地，通过在各构件的端部具有被加热区域，从而受到热影响的固体电解质1、正极活性物质2、负极活性物质3、构成正极集电体4和负极集电体5的金属渗透到相邻的固体电解质层10、正极层20和负极层30的空隙中并发生凝固，由此基于锚固效果提高层间的密合性，能够防止层间剥离和防止固体电解质1、正极活性物质2或负极活性物质3脱落，确保电池的长期可靠性。
另外，本实施方式的全固体电池100在正极层20、固体电解质层10和负极层30中的至少1个中，被加热区域中所含的粒子可以大于除被加热区域以外的区域中所含的粒子。如图1、图3和图4所示，在各层(表示固体电解质层10、正极层20和负极层30，下同)的端部形成有作为被加热区域的热影响区域(固体电解质层10的热影响区域11、正极层20的热影响区域21、负极层30的热影响区域31)。在各上述热影响区域11、21、31中，各层中所含的固体电解质1、正极活性物质2或负极活性物质3在相同的材料之间发生热凝固而使粒径扩大，各层的空隙减少，成为粒子密度提高的致密结构。由此，各层的刚性提高。另外，可以防止各层中所含的固体电解质1、正极活性物质2或负极活性物质3的脱落等，并且可以确保电池的长期可靠性。需要说明的是，在图1、图3～4等中，将固体电解质1、正极活性物质2和负极活性物质3记载为圆形，但是它们终归是示意性的记载，它们是具有在表面可以具有凹凸的粒子状、纤维状、鳞片状等任意立体形状的物质。
另外，在本实施方式的全固体电池100中，在正极集电体4和与其相邻的正极层20以及负极集电体5和与其相邻的负极层30的被加热区域中，熔融的集电体中所含的金属材料可以进入到相邻的层的粒子的间隙中。如图1所示，在正极集电体4和负极集电体5的端部中，构成它们的金属材料发生熔融，进入到相邻的正极层20和负极层30的空隙中而发生再凝固(进入到正极层的空隙中的正极集电体45、进入到负极层的空隙中的负极集电体55)，由此基于锚固效果提高层间的密合性，可以防止层间剥离或防止固体电解质1、正极活性物质2、负极活性物质3脱落，确保电池的长期可靠性。
另外，受到热影响的正极集电体4和负极集电体5渗透到正极层20或负极层30的空隙中并发生再凝固，由此提高基于锚固效果的正极集电体4与正极层20的密合性以及负极集电体5与负极层30的密合性，能够通过防止正极活性物质2和负极活性物质3脱落、防止集电体与层间剥离来确保电池的长期可靠性。
另外，在本实施方式的全固体电池100中，在正极层20、固体电解质层10和负极层30中的至少1个中，被加热区域的空隙率可以低于除被加热区域以外的区域的空隙率。对于上述各层的热影响区域的空隙率大小的相关关系，在固体电解质层10中为固体电解质层10的热影响区域11＜除热影响区域11以外的固体电解质层10的区域，在正极层20中为正极层20的热影响区域21＜除热影响区域21以外的正极层20的区域，在负极层30中为负极层30的热影响区域31＜除热影响区域31以外的负极层30的区域，通过利用热影响使各层的粒子发生熔融和凝聚(凝聚的固体电解质16)，从而在热影响区域中空隙率降低。通过降低最容易引起剥离或脱落的端部(热影响区域)的空隙率，从而可以防止构成各层的材料从各层的端部脱落。另外，可以抑制相邻的层间的剥离，并且可以确保电池的长期可靠性。
另外，在本实施方式的全固体电池100中，正极层20和负极层30分别还含有固体电解质1，在固体电解质层10的被加热区域与正极层20的被加热区域和负极层30的被加热区域的界面中，固体电解质层10中所含的固体电解质1与正极层20和负极层30中所含的固体电解质1可以成为一体。如图1所示，在各层的端部的被加热区域(热影响区域)中，在正极层20与固体电解质层10的界面以及负极层30与固体电解质层10的界面分别形成固体电解质15和固体电解质17。由此地，各层中所含的固体电解质1彼此热凝聚或因热而熔融并发生再凝固，由此基于锚固效果提高层间的密合性，可以防止层间剥离、防止固体电解质1、正极活性物质2、负极活性物质3脱落，确保电池的长期可靠性。
对于图1所示的构成全固体电池100的各层在俯视观察时的面积(以下有时简称为“面积”。)和正极集电体4与负极集电体5的面积，可列举具有固体电解质层10＞正极集电体4(＝负极集电体5)＞负极层30＞正极层20的关系的方案作为优选的实施方式之一。
另外，图2示出全固体电池100的概略俯视图。如图2所示，在本实施方式的全固体电池100中，在俯视观察全固体电池100时，以如下方式构成：负极层的周边部(以下有时称作“端部”。)34比正极层的周边部(端部)24更向外方突出，进而正极集电体的周边部(端部)44和负极集电体的周边部(端部)54比正极层的周边部(端部)24和负极层的周边部(端部)34更突出，进而固体电解质层的周边部(端部)14比正极集电体的周边部(端部)44和负极集电体的周边部(端部)54更突出。由此地，通过调整各层和各集电体等各构件的俯视观察时的面积的大小，从而成为如图2那样各构件的端部分别突出的形态，可以防止集电体间(正极集电体4和负极集电体5)的短路、正极层20与负极层30的短路。
在全固体电池100中可以包含使正极活性物质2与正极集电体4、正极活性物质2与固体电解质1、正极活性物质2彼此(构成正极活性物质2的粒子彼此)、负极活性物质3与负极集电体5、负极活性物质3与固体电解质1、负极活性物质3彼此(构成负极活性物质3的粒子彼此)以及固体电解质1彼此(构成固体电解质1的粒子彼此)中的至少任一者密合的微量的粘结剂6。本实施方式的全固体电池100中的固体电解质层10、正极层20和负极层30如后述所示包含比以往的全固体电池更少量的粘结剂6。
在上述全固体电池的一个实施方式中，不包含用于使正极活性物质与正极集电体、正极活性物质与固体电解质、正极活性物质彼此、负极活性物质与负极集电体、负极活性物质与固体电解质、负极活性物质彼此以及固体电解质彼此中的至少任一者密合的粘结剂或包含微量的粘结剂，具有仅构成电池的任一层或多层和金属箔的端部在热熔融后再凝固的区域即烧结区域。在端部具有被加热区域的各层可以防止构成各层的材料从端部脱落，并且可以防止相邻的层间的剥离。根据该方法，即使在构成全固体电池的各层的除被加热区域以外的区域也能不需要粘结剂或大幅减少粘结剂的量，不会发生由粘结剂引起的电池容量的降低、内部电阻的上升，电池特性提高。
以往，为了提高固体电解质之间的密合性或层间的密合性而添加粘结剂6，但是，在本实施方式中，对最容易引起剥离或脱落的端部使用热来提高刚性和密合性，因此可以抑制所添加的粘结剂量，并且还可以期待电池容量的提高。
本实施方式的全固体电池100由将固体电解质层10、形成于正极集电体4表面的正极层20和形成于负极集电体5表面的负极层30各一层层叠而成的电极组构成，但是，并不限定于此，也可以构成为在正极集电体4的双面形成正极层20、在负极集电体5的双面形成负极层30、并且将两者隔着固体电解质层10交替层叠的电极组。另外，本实施方式的全固体电池100为层叠型的全固体电池，但是并不限定于此，也可以构成为卷绕型。
B.固体电解质层
首先，对本实施方式中的固体电解质层10进行说明。本实施方式中的固体电解质层10例如包含固体电解质1和粘结剂6，通过使粘结剂6所具有的提高密合强度的官能团与固体电解质1反应并结合，从而实现高密合强度。以下，对固体电解质层10中所含的各材料进行说明。
1.固体电解质
对本实施方式中的固体电解质1进行说明。固体电解质1只要根据导电离子种类(例如锂离子)进行适当选择即可，例如可以大致分为硫化物系固体电解质和氧化物系固体电解质。本实施方式中的硫化物系固体电解质的种类并无特别限定，可列举Li2S-SiS2、LiI-Li2S-SiS2、LiI-Li2S-P2S5、LiI-Li2S-P2O5、LiT-Li3PO4-P2S5、Li2S-P2S5、Li3PS4等。特别优选包含Li、P和S。这是因为Li的离子导电性良好。另外还因为P2S5的反应性高且与粘结剂的结合性高。硫化物系固体电解质可以使用1种或组合使用2种以上。另外，硫化物固体电解质可以为晶质，也可以为非晶质，还可以为玻璃陶瓷。
需要说明的是，上述“Li2S-P2S5”的记载是指使用包含Li2S和P2S5的原料组合物而成的硫化物固体电解质，其他记载也同样。
在本实施方式中，上述硫化物系固体电解质材料为包含Li2S和P2S5的硫化物系玻璃陶瓷，Li2S和P2S5的比例以摩尔换算优选为Li2S∶P2S5＝70∶30以上且80∶20以下的范围内，更优选为75∶25以上且80∶20以下的范围内。这是为了在保持影响电池特性的Li浓度的同时制造离子导电性高的晶体结构。另外是为了确保用于与粘结剂反应、结合的P2S5的量。
对本实施方式中的氧化物系固体电解质进行说明。氧化物系固体电解质的种类并无特别限定，可列举LiPON、Li3PO4、Li2SiO2、Li2SiO4、Li0.5La0.5TiO3、Li1.3Al0.3Ti0.7(PO4)3、La0.51Li0.34TiO0.74、Li1.5Al0.5Ge1.5(PO4)3等。氧化物系固体电解质可以使用1种或组合使用2种以上。
2.粘结剂
对本实施方式中的粘结剂6进行说明。本实施方式中的粘结剂6形成例如以下结构：引入羧基、羰基或羟基等使密合强度提高的官能团，与固体电解质1反应，使固体电解质1彼此通过粘结剂6结合，并在任意的一个固体电解质1与另一个固体电解质1之间配置粘结剂6。其结果会提高密合强度。
作为粘结剂6，可列举例如聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚酰亚胺(PI)、聚酰胺(PA)、聚酰胺酰亚胺(PAI)、丁二烯橡胶(BR)、苯乙烯丁二烯橡胶(SBR)、丁腈橡胶(NBR)、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)或羧甲基纤维素(CMC)等材料或它们的组合，但是并不限定于此。从高温耐久性的观点出发，粘结剂可使用聚酰亚胺、聚酰胺、聚酰胺酰亚胺、聚丙烯酸或羧甲基纤维素等。
本实施方式中的粘结剂6的添加量例如优选为固体电解质层总量的0.001质量％以上且5质量％以下，更优选为0.01质量％以上且3质量％以下，进一步优选为0.01质量％以上且1质量％以下的范围内。这是因为：若粘结剂6的添加量少于上述范围，则不会引起经由粘结剂6的结合，因此存在无法得到充分密合强度的可能性；若粘结剂6的添加量多于上述范围，则影响充放电特性等电池特性的劣化。进而，若粘结剂6的添加量多，则例如在低温区域中粘结剂6的硬度、拉伸强度、拉伸伸长率等物性值发生变化，其结果是充放电特性大幅劣化。
C.正极层
在本实施方式的全固体电池100中，正极层20形成在正极集电体4上，并且至少包含正极活性物质2。正极层20可以根据需要包含固体电解质1作为离子导电助剂，也可以还包含粘结剂6。
以下，使用图3对本实施方式中的正极层20进行说明。在图3中，区域22示出正极层20的与正极集电体4相反侧(固体电解质层10侧)的区域，区域23示出正极层20的正极集电体4侧的区域。本实施方式的正极层20在遍布区域22(正极层20的与正极集电体4相反侧)和区域23(正极集电体4侧)包含固体电解质1和正极活性物质2、以及粘结剂6。另外，在正极层20的周边部(端部)24形成热影响区域21，相比于正极层20的除该区域以外的区域，粒子密度变高，空隙率减少。在正极层20中，引入在“2.粘结剂”一项所述的提高密合强度的官能团，并通过粘结剂6使正极活性物质2与固体电解质1、正极活性物质2与正极集电体4、固体电解质1与正极集电体4、正极活性物质2彼此和固体电解质1彼此密合。固体电解质1与正极活性物质2的比例以重量换算优选为固体电解质∶正极活性物质＝50∶50以上且5∶95以下的范围内，更优选为30∶70以上且10∶90以下的范围内。这是为了确保在正极层20中的Li传导和电子传导两者。
需要说明的是，如后所述，从确保正极层20中的电子传导路径的观点出发，可以在正极层20中加入导电助剂。
1.正极活性物质
以下，对本实施方式中的正极活性物质2进行说明。
正极活性物质2是指：以比负极(负极层30和负极集电体5)高的电位在晶体结构内插入或脱离锂，并伴随其进行氧化或还原的物质。正极活性物质2的种类根据全固体电池的种类进行适当选择，可列举例如氧化物活性物质、硫化物活性物质等。
本实施方式中的正极活性物质2可以使用氧化物活性物质(含锂的过渡金属氧化物)。作为氧化物活性物质，可列举例如：LiCoO2、LiMnO2、LiNiO2、LiVO2、LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2等岩盐层状活性物质；LiMn2O4、LiNi0.5Mn1.5O4等尖晶石型活性物质；LiFePO4、LiMnPO4等橄榄石型活性物质、Li2FeSiO4、Li2MnSiO4等含Si活性物质等。另外，作为除上述以外的氧化物活性物质，可列举例如Li4Ti5O12。
正极活性物质的形状可列举例如粒子状、薄膜状等。在正极活性物质为粒子状的情况下，其平均粒径(D50)例如优选为1nm以上且100nm以下的范围内，尤其优选10nm以上且30nm以下的范围内。这是因为：若正极活性物质的平均粒径过小，则存在操作性变差的可能性。另一方面是因为：若平均粒径过大，则会有难以得到平坦的正极层的情况。需要说明的是，本说明书中的“平均粒径”是指利用激光衍射和散射式粒度分布测定装置测定的体积基准的平均直径。
正极层20中的正极活性物质2的含量并无特别限定，例如优选为40质量％以上且99质量％以下的范围内。
正极活性物质的表面可以被涂层覆盖。这是因为可以抑制正极活性物质2(例如氧化物活性物质)与固体电解质1(例如硫化物固体电解质)的反应。作为涂层的材料，可列举例如LiNbO3、Li3PO4、LiPON等Li离子导电性氧化物。涂层的平均厚度例如优选为1nm以上且20nm以下的范围内，更优选为1nm以上且10nm以下的范围内。
2.固体电解质
本实施方式中的正极层20除正极活性物质2外还含有固体电解质1。固体电解质1的具体例与“B.固体电解质层”一项中所述的固体电解质相同，因此省略在此的说明。在本实施方式中，作为固体电解质层10的材料的固体电解质1与正极层20中所含有的固体电解质1可以为相同的材料，也可以为不同的材料。
本实施方式中使用的正极层20中的固体电解质1例如可以为硫化物固体电解质。正极层20中的固体电解质1的含量优选为1质量％以上且90质量％以下的范围内，更优选为10质量％以上且80质量％以下的范围内。
3.粘结剂
本实施方式中的正极层20除上述的正极活性物质2和固体电解质1外还含有粘结剂6。粘结剂6的种类与“B.固体电解质层”一项中所述的粘结剂相同，因此省略在此的说明。
粘结剂6的添加量例如优选为正极层总量的0.001质量％以上且5质量％以下，更优选为0.01质量％以上且3质量％以下，进一步优选为0.01质量％以上且1质量％以下的范围内。即，优选使固体电解质层10中的粘结剂6的量的体积比率与正极层20中的粘结剂6的量的体积比率为相同程度。这是因为：若粘结剂6的添加量少于上述范围，则不会引起经由粘结剂6的结合，因此存在无法得到充分的密合强度的可能性；若粘结剂6的添加量多于上述范围，则影响充放电特性等电池特性的劣化。进而，若粘结剂6的添加量多，则例如在低温区域中粘结剂6的硬度、拉伸强度、拉伸伸长率等物性值发生变化，其结果是充放电特性发生大幅劣化。
正极层20中的粘结剂6的密度在区域22(正极层20的固体电解质层10侧、与正极集电体4相反侧)高于区域23(正极层20的正极集电体4侧)。即，在正极层20中，区域23(正极集电体4侧)的使密合强度提高的粘结剂6的密度低于区域22(固体电解质层10侧、与正极集电体4相反侧)的使密合强度提高的粘结剂6的密度。由此，可以使正极层20与固体电解质层10的密合强度提高，减少空隙。其结果是大量进行Li传导，充放电特性提高。
在正极层20中，存在较多正极活性物质2的场所是区域22(固体电解质层10侧、与正极集电体4相反侧)而不是区域23(正极层20的正极集电体4侧)。这是因为：区域22(正极层20的固体电解质层10侧)与负极层30的距离近，Li传导的阻力小。使正极层20内的粘结剂6的密度在区域23(相比于正极集电体4侧，在固体电解质层10侧、与正极集电体4相反侧)中高是指：在较多产生由Li的释放所致的收缩的场所更多地配置粘结剂6。由此地，通过提高在区域22(正极层20的固体电解质层10侧)所配合的粘结剂6的密度，从而提高正极层20与固体电解质层10的密合强度，可以抑制与在充放电时产生的正极活性物质的膨胀和收缩相伴的层间剥离。由此，全固体电池的耐久性提高，并且充放电特性进一步提高。
4.其他
本实施方式中的正极层20可以还含有导电助剂。导电助剂为电子导电性高的材料，例如可以使用炭材料、金属材料或组合使用这两者。作为炭材料，可列举例如VGCF(气相生长法碳纤维、Vapor Grown Carbon Fiber)、炭黑、乙炔黑(AB)、科琴黑(KB)、碳纳米管(CNT)或碳纳米纤维(CNF)等。另外，作为金属材料，可列举例如：钛、不锈钢、铝等金属；或者铂、银、金、铑等贵金属。
由此地，通过使正极层20含有导电助剂，从而可以确保导电通路并且降低电池的内部电阻。由此能够通过电子传导路径进行传导的电流量增大，因此全固体电池的充放电特性提高。
另外，考虑到电池容量与正极层和负极层(即电极层)的电子导电性的平衡，导电助剂的含有率相对于所含的电极层的电极材料(即正极材料或负极材料)全体优选为1质量％以上且20质量％以下，更优选为2质量％以上且15质量％以下，最优选为4质量％以上且10质量％以下。
D.负极层
在本实施方式的全固体电池100中，负极层30形成在负极集电体5上，并且至少包含负极活性物质3。负极层30可以根据需要包含固体电解质1作为离子导电助剂，也可以还含有粘结剂6。
以下，本实施方式中的负极层30如图4所示。在图4中，区域32表示负极层30的与负极集电体5相反侧(固体电解质层10侧)的区域，区域33表示负极层30的负极集电体5侧的区域。本实施方式的负极层30在遍布区域32(与负极集电体5相反侧)和区域32(负极集电体5侧)包含固体电解质1和负极活性物质3、以及粘结剂6。另外，在负极层30的端部形成热影响区域31，相比于负极层30的除该区域以外的区域，粒子密度变高，空隙率减少。在负极层30中，通过引入使密合强度提高的官能团的粘结剂6，从而使负极活性物质3与固体电解质1、负极活性物质3与负极集电体5、固体电解质1与负极集电体5、负极活性物质3彼此和固体电解质1彼此密合。固体电解质1与负极活性物质3的比例以重量换算优选为固体电解质∶负极活性物质＝5∶95以上且60∶40以下的范围内，更优选为30∶70以上且50∶50以下的范围内。这是为了确保在负极层30内的Li传导与电子传导两者。
需要说明的是，如后所述，从确保负极层30中的电子传导路径的观点出发，可以在负极层30中加入导电助剂。
1.负极活性物质
对本实施方式中的负极活性物质3进行说明。负极活性物质3是指：以比正极(正极层20和正极集电体4)低的电位在晶体结构内插入或脱离锂，并伴随其进行氧化或还原的物质。作为本实施方式中的负极活性物质3，可列举金属活性物质、碳活性物质和氧化物活性物质。作为金属活性物质，可列举例如Li(锂)、In(铟)、Sn(锡)、Si(硅)、Al(铝)等这样的与锂易合金化金属。作为碳活性物质，可列举例如中碳微珠(MCMB)、高取向性石墨(HOPG)、硬碳、石墨(人造、天然)、软碳等。作为氧化物活性物质，可列举例如Nb2O5、Li4Ti5O12、SiOx等。另外，还可列举将上述的负极活性物质适当混合后的复合体等。
2.固体电解质
本实施方式中的负极层30除负极活性物质3外还含有固体电解质1。固体电解质1与“C.正极层”一项中所述的固体电解质相同，因此省略在此的说明。
3.粘结剂
本实施方式中的负极层30除上述的负极活性物质3和固体电解质1外还含有粘结剂6。粘结剂6的具体例与“B.固体电解质层”一项中所述的粘结剂相同，因此省略在此的说明。
负极层30内的粘结剂密度并无特别限定，在负极层30的一个实施方式中，区域32(负极层30的固体电解质层10侧、与负极集电体5相反侧)比区域33(负极层30的负极集电体5侧)高。即，在负极层30中，区域33(负极集电体5侧)的使密合强度提高的粘结剂6的密度低于区域32(固体电解质层10侧、与负极集电体5相反侧)的使密合强度提高的粘结剂6的密度。由此，作为全固体电池100，在配置负极层30和固体电解质层10时，可以使负极层30与固体电解质层10的密合强度提高，并且减少成为Li传导的障碍的空隙。其结果是大量进行Li传导，提高充放电特性。
4.其他
本实施方式中的负极层30可以还含有导电助剂。导电助剂与“C.正极层”一项中所述的导电助剂相同，因此省略在此的说明。
E.其他的构成
本实施方式的全固体电池100除上述构成外还具有正极集电体4和负极集电体5。正极集电体4进行正极活性物质的集电。正极集电体4使用例如SUS、铝、镍、钛、铜、或它们中的2种以上的合金等金属材料、炭材料、或导电性树脂材料等。另外，作为正极集电体4的形状，可列举例如箔状体、板状体、网状体等。
另一方面，负极集电体5进行负极活性物质的集电。负极集电体5使用例如SUS、铜、镍、或它们中的2种以上的合金等金属材料、炭材料、或导电性树脂材料等。另外，作为负极集电体5的形状，可列举例如箔状体、板状体、网状体等。
另外，正极集电体4和负极集电体5的厚度或形状等可以根据全固体电池的用途等进行适当选择。
虽然在本实施方式的全固体电池100中未图示，但是，例如在正极集电体4的与正极层20相反侧的表面焊接金属制正极引线，在负极集电体5的与负极层30相反侧的表面焊接金属制负极引线。也可以如下构成：将这样得到的全固体电池或多个上述全固体电池连接而得的电池组收纳于电池用壳体内，将正极引线和负极引线导出至电池用壳体的外部，将电池用壳体进行密封。在此，作为电池用壳体，可以使用例如由金属材料、树脂材料等形成的任意形状的壳体、由铝层压膜等构成的袋等。
F.全固体电池的制造方法
以下，使用图5A～图8对本实施方式的全固体电池的制造方法进行说明。本实施方式的全固体电池的制造方法为具有以金属为材料的集电体和层叠于上述集电体上的电极层和固体电解质层的全固体电池的制造方法，该制造方法具有：在上述集电体上层叠正极活性物质层、固体电解质层、负极活性物质层的工序；和使用光能对在上述层叠工序中形成的层叠体(全固体电池用电极组)进行切割的工序。
即，在上述全固体电池的制造方法的一个实施方式中，所述全固体电池具备正极集电体、形成在正极集电体上且至少包含正极活性物质的正极层、负极集电体、形成在负极集电体上且至少包含负极活性物质的负极层、和配置在正极层与负极层之间且至少包含具有离子导电性的固体电解质的固体电解质层，其中选自正极集电体、正极层、固体电解质层、负极集电体和负极层中的至少1个构件的端部在其端部具有受到热影响或构件中所含的粒子在熔融后再凝固的被加热区域，该制造方法包含：准备工序，准备构成激光切割前的全固体电池用电极组的、选自正极集电体、正极层、固体电解质层、负极集电体和负极层中的至少1个构件；和激光切割工序，为了将至少1个构件形成为规定的外形，使用激光来切割至少1个构件，在至少1个构件的切割后的端部形成受到热影响的热影响区域，进而在热影响区域中形成在熔融后再凝固的烧结区域。
进而，上述全固体电池的制造方法的一个方式可以具有：成膜工序，准备形成在正极集电体上的正极层、形成在负极集电体上的负极层和固体电解质层；和压制工序，以在正极层与负极层之间配置固体电解质层的方式将形成在正极集电体上的正极层、形成在负极集电体上的负极层和固体电解质层层叠，并对所得的层叠体(全固体电池用电极组)进行压制。
由此，将构成全固体电池用电极组的至少1个构件形成为规定的外形后，进行激光切割，由此也可以形成烧结区域，因此即使对于像正极层20和负极层30那样端部靠里的层也能在层叠后形成热影响区域。而且，在该热影响区域，利用由激光切割产生的热，从切割面以一定的区域形成烧结区域。利用这样形成的烧结区域，可以使端部的刚性和密合性稳定。需要说明的是，由于烧结区域通过激光切割工序形成，因此可以简化制造工序，并且可以提高生产率。
另外，作为全固体电池100的制造方法的另一实施方式，例如包含：压制工序(未图示)，通过涂敷工序等成膜工序(未图示)形成固体电解质层10、正极层20和负极层30，将各层的填充率调整为规定的填充率，进行压实；和激光切割工序，裁切成规定的大小和形状。更具体而言，本实施方式的制造方法包含：成膜工序，准备固体电解质层10、形成于正极集电体4表面的正极层20和形成于负极集电体5表面的负极层30；压制成形工序，将上述的各层以将固体电解质层10配置在正极层20与负极层30之间的方式进行层叠，并对所得的层叠体(全固体电池用电极组)101进行压制；和激光切割工序，将压制后的层叠体(全固体电池用电极组)101切割成规定的形状和尺寸。
在成膜工序中，按照公知的方法实施成膜。例如，使各层的材料溶解或分散到溶剂(例如N-甲基-2-吡咯烷酮等)中制备浆料，在制作固体电解质层10的情况下，将所得的浆料涂布在平坦的基材上，通过加热除去溶剂后，剥离该基材，由此得到固体电解质层10。另外，在制作正极层20的情况下，将正极层用浆料涂布在正极集电体4上，通过加热从所得的涂膜除去溶剂，由此可以形成正极层20。负极层30也将负极用浆料涂布在负极集电体5上，除此以外，可以与上述同样地进行制作。
对于压制工序，在形成包含形成在正极集电体4上的正极活性物质2的正极层20、包含形成在负极集电体5上的负极活性物质3的负极层30、和配置在正极层20与负极层30之间且包含具有离子导电性的固体电解质1的固体电解质层10后，从正极集电体4和负极集电体5的外侧以例如4吨/cm2进行压制，得到全固体电池用电极组101。这是因为：将所得的全固体电池用电极组101中的各层的至少一层的填充率设为60％以上且不足100％，并将各层设为60％以上的填充率，由此在固体电解质层10内、或者正极层20或负极层30中使空隙变少，因此大量进行Li传导和电子传导，得到良好的充放电特性。需要说明的是，填充率是指除空隙外的材料所占的体积在总体积中的比例。另外，压制压并不限定于4吨/cm2，可以适当选择能够使各层的填充率调整为上述所期望范围内的压制压。
在激光切割工序中，通过将在压制工序中所得的压制后的全固体电池用电极组101切割成所期望的俯视观察时的形状和尺寸，从而可以得到所期望的形状和大小的全固体电池100。在此，图5A示出本实施方式中的全固体电池用电极组101的使用激光的切割方法的概略俯视图。图5B示出本实施方式中的全固体电池用电极组101的、使用激光的切割方法的从图5A所示的箭头b方向的示意图。图5C示出本实施方式中的全固体电池用电极组101的、使用激光的切割方法的从图5A所示的箭头c方向的示意图。在本工序中，利用从一个集电体侧(正极集电体4侧或负极集电体5侧)配置在全固体电池用电极组101的端部上方的聚光光学元件73照射聚光的激光70，在预定切割的轨道上进行扫描，由此将全固体电池用电极组101切割成规定的大小和形状。对集电体或电极层照射的激光70的能量的一部分被吸收从而转变为热，并通过熔断或升华来切割全固体电池用电极组101。通过使用激光70的能量进行切割，从而可以根据各层对激光70的吸收率的不同而形成不同的切割宽度，如图5C所示的全固体电池用电极组101的从箭头c方向的示意图所示，能够控制各层的端面位置。
例如在构成集电体或电极层的材料的激光吸收率大的情况下，可以充分确保熔断或升华所需的能量，因此切割宽度变宽，连靠里的位置也能除去。另外，相反地，在激光吸收率小的材料的情况下，熔断或升华所使用的能量变小，切割宽度窄，成为端部突出的形状。
另外，由于受到形成集电体或电极层的材料的热传递性、熔点或升华点等的影响，因此只要以成为使激光吸收率适宜的组合的方式选择激光波长即可。
另外，在激光切割工序中，在与发生熔断或升华的区域相邻的区域未达到熔断或升华的温度而形成熔融并再凝固的热影响区域。此时，即使对像正极层20和负极层30那样端部靠里的层也在层叠后形成热影响区域。然后，在该热影响区域中，利用由激光切割产生的热从切割面以一定的区域形成烧结区域。通过这样形成的烧结区域，使端部的刚性和密合性稳定。需要说明的是，由于烧结区域通过激光切割工序来形成，因此可以简化制造工序，并且可以提高生产率。
在热影响区域宽的情况下，电池特性降低，因此期望为距离切割端部5mm以内的区域，只要形成能够基于各层的材质来确保适合的刚性和密合性的热影响区域即可。
另外，只要根据全固体电池的用途而改变热影响区域即可，像作为车载用途所使用的全固体电池那样，由于在进一步施加振动等外力的情况下容易引起各层间的剥离和电极材料的脱落等不良现象，因此期望通过使热影响区域变大来进一步提高刚性和密合性，像作为固定地点用途使用的全固体电池那样，在外力小的情况下，期望减小热影响区域、进一步提高电池特性。
另外，作为全固体电池的使用方法，进行短时间内的充放电的情况下、全固体电池的温度变化大的情况下或伴随急剧的温度变化的情况下，因各层的膨胀收缩的影响而容易引起各层间剥离或电极材料脱落等不良现象，因此期望通过增大热影响区域来提高刚性和密合性。
另外，根据全固体电池的设置状态来改变热影响区域即可，也可以仅在因重力等外力而容易出现电极材料的脱落等不良的方向的端部增大热影响区域，局部地提高刚性和密合性。
激光70的扫描可以对全部层同时进行切割，另外，也可以分多次对各层进行逐层的切割。在分多次对各层进行逐层的切割的情况下，可以调整为适合于所切割的层的激光70的条件(激光输出、点径、扫描速度、激光偏振方向等)，容易形成适合于各个层的热影响区域。另外，在本实施方式中，是从全固体电池用电极组101的平面视图的上方(以下简称为“上方”。)照射激光70，但是并不限定于此，也可以从全固体电池用电极组101的下方进行照射。
在本实施方式的全固体电池的制造方法中，可以使用多个激光聚焦点来切割构成全固体电池用电极组的至少1个构件。由此，与使用1个激光聚焦点的情况相比，可以更高精度地控制所切割的构件的切割面的形状和形成在该切割端部的烧结区域。
在图6A中示出本实施方式中的全固体电池用电极组的、使用分支后的激光的切割方法的概略俯视图。图6B中示出本实施方式中的全固体电池用电极组的、使用分支后的激光的切割方法的从图6A所示的箭头b方向的示意图。图6C中示出本实施方式中的全固体电池用电极组的、使用分支后的激光的切割方法的从图6A所示的箭头c方向的示意图。如图6B所示，在全固体电池用电极组的端部上方配置激光振荡器71和多个分支光学元件72。然后，对于从激光振荡器71射出的激光70，使用分束器等分支光学元件72将激光分成多个光线，使用聚光透镜等聚光光学元件73将激光聚光到规定的位置进行照射。
在图6A至图6C中，例示出利用分支光学元件72使1条激光70分支成5条激光70a～70e，使5条激光70a～70e分别聚光于全固体电池用电极组101的正极集电体4、正极层20、固体电解质层10、负极层30、负极集电体5的各构件进行切割加工的方法。在此，全固体电池用电极组101的切割也可以考虑上述各构件的吸收率或厚度等而使激光70分支成少于5条来进行。例如也可以分成切割正极集电体4的激光70a、同时切割正极层20、固体电解质层10和负极层30这三层的激光70b和切割负极集电体5的激光70c这三条来进行全固体电池用电极组101的切割。
另外，也可以利用分支成多条的激光进行构成全固体电池用电极组101的1个构件的切割。例如也可以利用分支成多于5条的激光切割1个构件。这是因为能够更高精度地控制1个层的切割面的形状和形成在该切割端部的烧结区域。
另外，在各构件的层叠方向层叠有多个全固体电池用电极组101的层叠电池用电极组102的切割中，也可以与全固体电池用电极组101的切割方法同样地利用分支成多条的激光切割1个构件或1个全固体电池用电极组101，还可以利用1条激光一次性切割多个构件或所层叠的多个全固体电池用电极组101。
需要说明的是，在本实施方式中，是从全固体电池用电极组101的上方照射激光70，但是并不限定于此，也可以从全固体电池用电极组101(和层叠电池用电极组102)的下方进行照射。另外，还可以从水平方向对以与水平面垂直的方式保持的全固体电池用电极组101(和层叠电池用电极组102)照射激光70。
激光的分支方法除分束器等分支光学元件72外还可以为使用光学衍射元件等利用了光的衍射现象的分支方法，适合于将射束点三维地配置成任意位置的情况。
激光的聚光方法除透镜等聚光光学元件外还可以为使用光学衍射元件等利用了菲涅耳效果的聚光方法。由此，可以制成兼具将激光分支的功能和聚光的功能的光学衍射元件，可以减少光学元件的数量，并且可以进行高精度的光轴调整。
在压制全固体电池用电极组101、再利用激光进行切割而得的全固体电池100上安装端子(引线)，将其收纳于壳体。作为全固体电池100的壳体，例如使用铝层压袋、SUS、铁或铝制的壳体、或者树脂制的壳体等。
另外，在本实施方式的全固体电池的制造方法中，在切割多个构件时，也可以分别使用激光对多个构件各自进行切割后，多个构件各自进行贴合而制作全固体电池。由此，能够以更致密的尺寸精度制作全固体电池。另外，可以将热影响区域的大小调整为适合于各层的大小。
作为使用激光的其他切割方法，在图7A和图7B中示出将本实施方式中的全固体电池用电极组101分成正极侧和负极侧两者、并将它们分别用激光进行切割的情况的工序的示意图。在此，正极侧为包含固体电解质层10、正极层20和正极集电体4的区域，负极侧为包含负极层30和负极集电体5的区域。图7A为从激光的扫描方向的下游侧观察对固体电解质层10、正极层20与正极集电体4的层叠体的激光扫描的示意图。图7B为从激光的扫描方向的下游侧观察对负极层30与负极集电体5的层叠体的激光扫描的示意图。各个层叠体经过成膜工序(涂敷工序、未图示)和压制工序(未图示)后使用激光进行切割。
在图7A中，在正极层20侧形成固体电解质层10，也可以在负极层30侧形成固体电解质层10。
另外，在图7A和图7B中，是从集电体(正极集电体4和负极集电体5)侧照射激光70，但是也可以从固体电解质层10、正极层20和负极层30中的任一侧照射激光70。
在图7C中示出将本实施方式中的全固体电池用电极组分成正极侧和负极侧两者时使用激光切割后的贴合工序的示意图。将正极集电体4和负极集电体5以分别处于全固体电池用电极组的外侧的方式进行重叠，使用压制装置等贴合装置80进行贴合。压制可以与上述的压制工序同样地实施。
通过对正极侧和负极侧分别进行激光切割，从而可以以更致密的尺寸精度进行加工，并且容易将热影响区域的大小调整为适合于各层的大小。
另外，在本实施方式的全固体电池的制造方法中，也可以层叠多个全固体电池用电极组、并对所得的多个全固体电池用电极组的层叠体(层叠电池用电极组)使用激光进行切割。即使所层叠的多个全固体电池用电极组产生位置偏移，通过使用激光对层叠体(层叠电池用电极组)进行切割，从而无论各构件和各电极组的位置偏移的程度，均能制作尺寸精度高的层叠电池。
在图8中示出层叠多个全固体电池用电极组101、并同时使用激光对多个全固体电池用电极组101进行切割时的工序的示意图。在此，多个全固体电池用电极组101例如隔着树脂膜等绝缘构件来层叠。
在多个全固体电池用电极组101的层叠体(层叠电池用电极组102)中，通过以一次扫描进行全部层的激光切割，从而无论层叠体的从上表面至下表面的层叠时的位置偏移，均能制作切割面彼此平齐、尺寸精度高的层叠体(层叠电池103)。另外，通过减小对全固体电池用电极组101照射的激光70的数值孔径(NA)，从而使激光70的焦点深度变深，能够进行更厚地层叠的多个全固体电池用电极组101(层叠电池用电极组102)的切割。
作为减小激光70的数值孔径(NA)的方法，在聚光光学元件73为透镜等的情况下，只要使用增大入射至透镜的激光70的光束直径的方法、或者增长透镜的焦点距离等通常的方法即可。
另外，在多个全固体电池用电极组101的层叠体(层叠电池用电极组102)的切割中，也可以分多次进行激光70的扫描，在各次激光照射时，使焦点位置在层叠体的厚度方向移动，从而可以在一定的激光点径的区域内进行加工，能够制作尺寸精度更高的层叠电池103(未图示)。
在本实施方式中，对包含成膜工序、压制工序和激光切割工序的全固体电池的制造方法进行了说明，但是并不限定于此，也可以将固体电解质层10、形成在正极集电体4上的正极层20和形成在负极集电体5上的负极层30分别逐个与上述同样地激光切割为规定形状、尺寸后，贴合激光切割后的各构件而制作全固体电池100。在该情况下也充分发挥防止构成材料从各构件端部脱落的效果。
实施例
(实施例1)
作为正极集电体，准备厚度75μm的Cu箔。然后，准备作为正极活性物质的LiNi0.8Co0.15Al0.05O2(平均粒径：5μm)1.4g和玻璃陶瓷状态的CaCO30.6g，将其用乳钵进行粉碎并混合。将所得的粉体称作正极合剂。准备所得的正极合剂和马来酸酐改性氢化SEBS(旭化成株式会社制M1913)0.001g，将它们溶解或分散到溶剂2g中，制作正极合剂的浆料。此时，马来酸酐改性氢化SEBS相对于正极合剂为0.05质量％。接着，将所得的浆料涂敷到正极集电体上。之后，在100℃下进行10分钟干燥处理，除去溶剂，由此制作作为正极层的正极合剂涂膜。正极合剂涂膜的膜厚为70μm左右。
对所得的正极合剂涂膜和正极集电体的层叠体(以下称作“正极”。)照射激光，在切割的同时进行烧结。激光使用的是单模光纤激光(IPG公司制3kW单模YLS-3000-SM)。利用准直透镜(f355mm)使从光纤射出的激光成为平行光，并利用fθ透镜(255mm)进行聚光，成形为光学计算上为20μm左右的点。使用电流镜(ガルバノミラー)对利用准直透镜成为平行光的激光进行扫描，将正极切割成规定的形状。
激光使用连续波，激光功率为2000W，扫描速度为5m/秒。对正极的激光照射从Cu箔(正极集电体)侧进行。
在正极合剂涂膜上，在距离切割端部50μm以上且100μm以下的范围的区域形成烧结区域。在烧结区域中可以确认：形成正极合剂涂膜的粒子粗大化、或形成正极合剂的粒子被烧实，正极合剂涂膜(正极层)的空隙率减少，粒子密度提高。另外，可以确认：Cu箔(正极集电体)熔融并渗透至正极合剂涂膜(正极层)的空隙(间隙)中。
(实施例2)
作为负极集电体，准备厚度100μm的Cu箔。然后，准备作为负极活性物质的石墨0.8g和玻璃陶瓷状态的CaCO31.2g，将它们用乳钵粉碎并混合。将所得的粉体称作负极合剂。准备所得的负极合剂和马来酸酐改性氢化SEBS(旭化成株式会社制M1913)0.001g，使它们溶解或分散于溶剂2g中，制作负极合剂的浆料。此时，马来酸酐改性氢化SEBS相对于负极合剂为0.1质量％。接着，将所得的浆料涂敷在负极集电体上。之后，在100℃下进行10分钟干燥处理，除去溶剂，由此制作作为负极层的负极合剂涂膜。负极合剂涂膜的膜厚为150μm左右。
对所得的负极合剂涂膜和负极集电体的层叠体(以下称作“负极”。)照射激光，在切割的同时进行烧结。激光使用的是单模光纤激光(IPG公司制3kW单模YLS-3000-SM)。利用准直透镜(f355mm)使从光纤射出的激光成为平行光，并利用fθ透镜(255mm)进行聚光，成形为光学计算上为20μm左右的点。使用电流镜对利用准直透镜成为平行光的激光进行扫描，将负极切割为规定的形状。
激光使用连续波，激光功率为2000W，扫描速度为5m/秒。对负极的激光照射从Cu箔(负极集电体)侧进行。
在负极合剂涂膜上，在距离切割端部50μm以上且100μm以下的范围的区域形成烧结区域。在烧结区域中可以确认：形成负极合剂涂膜的粒子粗大化、或负极合剂涂膜(负极层)的空隙率减少，粒子密度提高。另外，可以确认：Cu箔(负极集电体)熔融而渗透至负极合剂涂膜(负极层)的空隙(间隙)。
以上，基于实施方式和实施例对本发明的全固体电池和全固体电池的制造方法进行了说明，但是，本发明并不限定于这些实施方式和实施例。只要不脱离本发明的主旨，对实施方式和实施例实施本领域技术人员想到的各种变形后的方案、将实施方式和实施例中的一部分构成要素组合而构建的其他方案也包含在本发明的范围中。
本发明的全固体电池和全固体电池的制造方法被期待应用于移动电子设备等的电源或车载用电池中。

Claims (6)

1.一种全固体电池，具备：
正极集电体、
形成在所述正极集电体上且至少包含正极活性物质的正极层、
负极集电体、
形成在所述负极集电体上且至少包含负极活性物质的负极层、和
配置于所述正极层与所述负极层之间且至少包含具有离子导电性的固体电解质的固体电解质层，
其中，所述负极层的端部比所述正极层的端部更向外方突出，所述正极集电体的端部和所述负极集电体的端部比所述正极层的端部和所述负极层的端部更突出，并且所述固体电解质层的端部比所述正极集电体的端部和所述负极集电体的端部更突出，
选自所述正极集电体、所述正极层、所述固体电解质层、所述负极集电体和所述负极层中的至少1个构件在所述至少1个构件的端部具有被加热区域，
其中，在所述至少1个构件中，所述被加热区域中所含的粒子大于所述被加热区域以外的区域中所含的粒子，或者
在所述至少1个构件中，所述被加热区域的空隙率低于所述被加热区域以外的区域的空隙率，或者
在所述正极集电体的被加热区域和与所述正极集电体相邻的所述正极层的被加热区域、以及所述负极集电体的被加热区域和与所述负极集电体相邻的所述负极层的被加热区域中，
熔融了的所述正极集电体中所含的金属材料进入到与所述正极集电体相邻的所述正极层的粒子的空隙中，
熔融了的所述负极集电体中所含的金属材料进入到与所述负极集电体相邻的所述负极层的粒子的空隙中。
2.根据权利要求1所述的全固体电池，其中，所述正极层还含有固体电解质，
所述负极层还含有固体电解质，
在所述固体电解质层的所述被加热区域、与所述正极层的所述被加热区域以及所述负极层的被加热区域的界面中，
所述固体电解质层中所含的固体电解质与所述正极层中所含的固体电解质成为一体，
所述固体电解质层中所含的固体电解质与所述负极层中所含的固体电解质成为一体。
3.一种全固体电池的制造方法，其中，所述全固体电池具备：正极集电体、形成在所述正极集电体上且至少包含正极活性物质的正极层、负极集电体、形成在所述负极集电体上且至少包含负极活性物质的负极层、和配置在所述正极层与所述负极层之间且至少包含离子导电性的固体电解质的固体电解质层，
其中，所述负极层的端部比所述正极层的端部更向外方突出，所述正极集电体的端部和所述负极集电体的端部比所述正极层的端部和所述负极层的端部更突出，并且所述固体电解质层的端部比所述正极集电体的端部和所述负极集电体的端部更突出，
该制造方法包含：
准备工序，准备构成激光切割前的全固体电池用电极组的、选自所述正极集电体、所述正极层、所述固体电解质层、所述负极集电体和所述负极层中的至少1个构件；和
激光切割工序，为了将所述至少1个构件成形为规定的外形，使用激光来切割所述至少1个构件，由此在所述至少1个构件的切割后的端部形成受到热影响或在熔融后再凝固的被加热区域。
4.根据权利要求3所述的全固体电池的制造方法，其中，在所述激光切割工序中，使用多个激光聚焦点来切割构成所述全固体电池用电极组的所述至少1个构件。
5.根据权利要求3所述的全固体电池的制造方法，其中，在所述激光切割工序中，在切割多个构件时，分别使用激光对多个所述构件各自进行切割后，将多个所述构件各自进行贴合，制作全固体电池。
6.根据权利要求3所述的全固体电池的制造方法，其中，在所述激光切割工序中，层叠多个全固体电池用电极组，并使用激光对所得的所述多个全固体电池用电极组的层叠体进行切割。
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