CN108511763B - 电池和电池制造方法 - Google Patents

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Abstract

现有技术期望提高电池的构成部件之间的接合强度。本公开提供电池和电池制造方法。该电池具备第1集电体、第1电极层和第1对电极层,所述第1对电极层是所述第1电极层的对电极,所述第1集电体具有第1表面区域、第1背面区域、第2表面区域、第2背面区域和第1折曲部分,所述第1背面区域是位于所述第1表面区域背面的区域,所述第2背面区域是位于所述第2表面区域背面的区域,所述第1折曲部分位于所述第1表面区域与所述第2表面区域之间,通过使所述第1集电体在所述第1折曲部分折曲,从而使所述第1背面区域与所述第2背面区域彼此相对,所述第1电极层与所述第2表面区域接触配置,所述第1对电极层与所述第1表面区域接触配置。

Description

电池和电池制造方法
技术领域
本公开涉及电池和电池制造方法。
背景技术
专利文献1公开了一种具备复合集电体的片状电池,所述复合集电体在一面侧具有正极集电体层,并在另一面侧具有负极集电体层。
专利文献2公开了一种具备电极基材和单元电池部的电池,所述电极基材被划分为多个区域,并在各区域的每一个中被折叠,所述单元电池部设置在所述电极基材被折叠的各区域,包含固体电解质层和夹持该固体电解质层的正负一对电极活性物质层。
在先技术文献
专利文献1:日本特开2000-195495号公报
专利文献2:日本特开2010-67443号公报
发明内容
现有技术中,期望提高电池的构成部件之间的接合强度。
本公开的一技术方案中的电池,具备第1集电体、第1电极层和第1对电极层,所述第1对电极层是所述第1电极层的对电极,所述第1集电体具有第1表面区域、第1背面区域、第2表面区域、第2背面区域和第1折曲部分,所述第1背面区域是位于所述第1表面区域背面的区域,所述第2背面区域是位于所述第2表面区域背面的区域,所述第1折曲部分位于所述第1表面区域与所述第2表面区域之间,所述第1集电体在所述第1折曲部分折曲,由此使所述第1背面区域与所述第2背面区域彼此相对,所述第1电极层与所述第2表面区域接触配置,所述第1对电极层与所述第1表面区域接触配置。
本公开的一技术方案中的电池制造方法,是使用电池制造装置的电池制造方法,所述电池制造装置具备电极层形成部、对电极层形成部、以及使集电体折曲的集电体折曲部,所述集电体具有第1表面区域、第1背面区域、第2表面区域、第2背面区域和第1折曲区域,所述第1背面区域是位于所述第1表面区域背面的区域,所述第2背面区域是位于所述第2表面区域背面的区域,所述第1折曲区域是位于所述第1表面区域与所述第2表面区域之间的区域,所述电池制造方法包括以下工序:形成工序(a1),通过所述电极层形成部,与所述第2表面区域接触地形成第1电极层;形成工序(b1),通过所述对电极层形成部,与所述第1表面区域接触地形成作为所述第1电极层的对电极的第1对电极层;以及折曲工序(c1),通过所述集电体折曲部使所述第1折曲区域折曲,在所述折曲工序(c1)中,通过所述集电体折曲部使所述集电体在所述第1折曲区域折曲,由此使所述第1背面区域与所述第2背面区域彼此相对。
根据本公开,能够提高电池的构成部件之间的接合强度。
附图说明
图1是表示实施方式1中的电池1000的大致结构的图。
图2是表示实施方式1中的电池1100的大致结构的图。
图3是表示实施方式1中的电池1200的大致结构的图。
图4是表示实施方式1中的电池1300的大致结构的图。
图5是表示实施方式1中的第1集电体110的一例的大致结构的剖视图。
图6是表示实施方式1中的第1集电体110的一例的大致结构的剖视图。
图7是表示实施方式1中的第1集电体110的一例的大致结构的剖视图。
图8是表示实施方式1中的第1集电体110的一例的大致结构的剖视图。
图9是表示实施方式1中的电池1400的大致结构的剖视图。
图10是表示实施方式1中的电池1500的大致结构的剖视图。
图11是表示实施方式1中的电池1600的大致结构的剖视图。
图12是表示实施方式2中的电池制造装置2000的大致结构的图。
图13是表示实施方式2中的电池制造方法的一例的流程图。
图14是表示实施方式2中的电池制造装置2100的大致结构的图。
图15是表示实施方式2中的电池制造方法的一例的流程图。
图16是表示实施方式2中的电池制造方法的一例的流程图。
图17是表示实施方式2中的集电体100的大致结构的图。
图18是表示外侧电极层形成工序S1100和第1电极层形成工序S1101的一例的图。
图19是表示第1对电极层形成工序S1201和第2对电极层形成工序S1202的一例的图。
图20是表示第1固体电解质层形成工序S1401和第2固体电解质层形成工序S1402的一例的图。
图21是表示形成有电极层、对电极层和固体电解质层的集电体100的大致结构的图。
图22是表示第1固体电解质层形成工序S1401和第2固体电解质层形成工序S1402的一例的图。
图23是表示第1连结部分切断工序S1601和第2连结部分切断工序S1602的一例的图。
图24是表示形成有电极层、对电极层和固体电解质层的集电体100的大致结构的图。
图25是表示形成有电极层、对电极层和固体电解质层的集电体100的大致结构的图。
图26是表示实施方式2中的电池制造装置2200的大致结构的图。
图27是表示实施方式2中的电池制造方法的一例的流程图。
图28是表示第1接合部分形成工序S1701的一例的图。
图29是表示第1折曲区域折曲工序S1301的一例的图。
图30是表示实施方式2中的电池制造方法的一例的流程图。
图31是表示第2折曲区域折曲工序S1302和第3连结部分折曲工序S1503的一例的图。
图32是表示第3连结部分切断工序S1603的一例的图。
图33是表示实施方式2中的电池制造方法的一例的流程图。
图34是表示比较例1中的电池9000的大致结构的剖视图。
图35是表示比较例2中的电池9100的大致结构的剖视图。
附图标记说明
100 集电体
110 第1集电体
111 第1表面区域
112 第1背面区域
113 第2表面区域
114 第2背面区域
115 第1折曲部分
116 第1折曲区域
120 第2集电体
121 第3表面区域
122 第3背面区域
123 第4表面区域
124 第4背面区域
125 第2折曲部分
126 第2折曲区域
130 第3集电体
131 第5表面区域
140 外侧集电体
141 外侧区域
151 第1连结部分
152 第2连结部分
210 第1发电元件
211 外侧电极层
212 第1对电极层
213 第1固体电解质层
220 第2发电元件
221 第1电极层
222 第2对电极层
223 第2固体电解质层
230 第3发电元件
231 第2电极层
232 第3对电极层
233 第3固体电解质层
310 第1接合部分
320 第2接合部分
410 电极层形成部
420 对电极层形成部
430 集电体折曲部
440 固体电解质层形成部
450 切断部
460 接合部分形成部
500 控制部
1000、1100、1200、1300、1400、1500、1600 电池
2000、2100、2200 电池制造装置
900、910、920、931、932、933、934 集电体
9000、9100 电池
具体实施方式
以下参照附图对实施方式进行说明。
(实施方式1)
图1是表示实施方式1中的电池1000的大致结构的图。
图1中的(a)是表示实施方式1中的电池1000的大致结构的x-z图(1A剖视图)。
图1中的(b)是表示实施方式1中的电池1000的大致结构的x-y图(1B剖视图)。
实施方式1中的电池1000具备第1集电体110、第1电极层221和第1对电极层212。
第1对电极层212是第1电极层221的对电极。
第1集电体110具有第1表面区域111、第1背面区域112、第2表面区域113、第2背面区域114和第1折曲部分115。
第1背面区域112是位于第1表面区域111背面的区域。
第2背面区域114是位于第2表面区域113背面的区域。
第1折曲部分115位于第1表面区域111与第2表面区域113之间。
第1集电体110在第1折曲部分115折曲。由此,第1背面区域112与第2背面区域114彼此相对。
第1电极层221与第2表面区域113接触配置。
第1对电极层212与第1表面区域111接触配置。
根据以上技术构成,能够提高电池的构成部件之间的接合强度。即、能够在第1表面区域111和第2表面区域113(即、第1集电体110的一部分的区域、且由第1折曲部分115连结的两个区域)分别配置第1对电极层212和第1电极层221。由此,能够通过第1折曲部分115(换言之为通过作为一个构成部件的第1集电体110)牢固地维持配置于第1表面区域111的第1对电极层212与配置于第2表面区域113的第1电极层221的位置关系。因此,例如在使用第1集电体110构成层叠型电池的情况下,能够通过第1集电体110将构成电池的两个电池单元(单电池)相互连结。由此,能够防止例如由于电池制造时或电池使用时的冲击或振动等,使构成电池的各层(或各单电池)发生位置偏移或分离。即、能够通过第1集电体110提高构成电池的各层(或各单电池)的接合的强度。由此,能够使电池的可靠性提高。
另外,根据以上技术构成,能够通过第1折曲部分115将配置第1对电极层212的第1表面区域111与配置第1电极层221的第2表面区域113低电阻地连接。即、能够降低第1表面区域111与第2表面区域113之间的电阻。由此,例如即使在使电池以大电流工作的情况下,也难以发生由第1背面区域112与第2背面区域114的接触电阻引起的发热等。因此,例如即使使用薄的集电体作为第1集电体110,也难以发生性能降低。因此,能够实现电池的轻量化。
再者,实施方式1中的电池1000,可以如图1所示,还具备外侧电极层211和第1固体电解质层213。
外侧电极层211是第1对电极层212的对电极。
第1固体电解质层213配置于第1对电极层212与外侧电极层211之间。
根据以上技术构成,能够由外侧电极层211、第1对电极层212和第1固体电解质层213构成一个固体电池单元(第1发电元件210)。
再者,实施方式1中的电池1000,可以如图1所示,还具备外侧集电体140。
外侧集电体140与外侧电极层211接触配置。
第1固体电解质层213与第1集电体110和外侧集电体140接触配置。
根据以上技术构成,能够进一步提高电池的构成部件之间的接合强度。即、通过第1固体电解质层213,能够提高第1集电体110与外侧集电体140之间的接合强度。由此,能够抑制第1对电极层212从第1集电体110剥离。并且,能够抑制外侧电极层211从外侧集电体140剥离。因此,能够防止例如由于电池制造时或电池使用时的冲击或振动等,使构成第1发电元件210的各层发生位置偏移或分离。由此,能够使电池的可靠性进一步提高。
再者,实施方式1中的电池1000,可以如图1所示,还具备第2对电极层222和第2固体电解质层223。
第2对电极层222是第1电极层221的对电极。
第2固体电解质层223配置于第1电极层221与第2对电极层222之间。
根据以上技术构成,能够由第1电极层221、第2对电极层222和第2固体电解质层223构成一个固体电池单元(第2发电元件220)。由此,能够构成第1发电元件210和第2发电元件220经由第1集电体110串联而成的层叠型电池。此时,能够通过第1集电体110将第1发电元件210(即、外侧电极层211、第1对电极层212和第1固体电解质层213)与第2发电元件220(即、第1电极层221、第2对电极层222和第2固体电解质层223)牢固地连结。由此,能够防止例如由于电池制造时或电池使用时的冲击或振动等,使构成电池的各电池单元(第1发电元件210和第2发电元件220)发生位置偏移或分离。即、能够通过第1集电体110提高构成电池的各电池单元(第1发电元件210和第2发电元件220)的接合的强度。由此,能够通过第1发电元件210与第2发电元件220的串联提高电池电压,并且使电池的可靠性提高。
再者,实施方式1中的电池1000,可以如图1所示,还具备第2集电体120。
第2集电体120与第2对电极层222接触配置。
第2固体电解质层223与第1集电体110和第2集电体120接触配置。
根据以上技术构成,能够进一步提高电池的构成部件之间的接合强度。即、通过第2固体电解质层223,能够提高第1集电体110与第2集电体120之间的接合强度。由此,能够抑制第1电极层221从第1集电体110剥离。并且,能够抑制第2对电极层222从第2集电体120剥离。因此,能够防止例如由于电池制造时或电池使用时的冲击或振动等,使构成第2发电元件220的各层发生位置偏移或分离。由此,能够使电池的可靠性进一步提高。
利用下述比较例1和2对以上效果进行详细说明。
图34是表示比较例1中的电池9000的大致结构的剖视图。
比较例1中的电池9000具备集电体910和集电体920。在集电体910的表面区域911配置第1电极层221。另外,在集电体920的表面区域921配置第1对电极层212。此时,集电体910的背面区域912与集电体920的背面区域922相互接触配置。
在此,比较例1中的电池9000不具备实施方式1的电池1000中的第1集电体110。换言之,集电体910和集电体920没有通过相当于第1折曲部分115的部件相互连结。
因此,在比较例1中,无法提高电池的构成部件之间的接合强度。即、没有相互连结的集电体910与集电体920的位置关系发生偏移的可能性变高。因此,例如由于电池制造时或电池使用时的冲击或振动等,使位于集电体910的表面区域911侧的构成部件(例如第2发电元件220)与位于集电体920的表面区域921侧的构成部件(例如第1发电元件210)的位置关系发生偏移的可能性变高。所以在比较例1的电池9000中,无法使电池的可靠性提高。
与此相对,根据实施方式1,如上所述通过具备具有第1折曲部分115的第1集电体110,能够提高电池的构成部件之间的接合强度。例如,与比较例1的电池9000中仅在集电体910的背面区域912与集电体920的背面区域922之间设置接合层的情况相比,根据实施方式1,能够通过第1折曲部分115更牢固地维持电池的构成部件(例如第1发电元件210和第2发电元件220)的位置关系。另外,能够通过第1折曲部分115降低第1表面区域111与第2表面区域113之间的电阻。
图35是表示比较例2中的电池9100的大致结构的剖视图。
比较例2中的电池9100具备集电体900。集电体900以背面区域905与背面区域906接触的方式折曲。各发电元件(940a、940b、940c、940d)与集电体900的各表面区域(901、902、903、904)接触配置。即、各电极层(941a、941b、941c、941d)分别与集电体900的各表面区域(901、902、903、904)接触配置。另外,各固体电解质层(943a、943b、943c、943d)分别与各电极层(941a、941b、941c、941d)接触配置。另外,各对电极层(942a、942b、942c、942d)分别与各固体电解质层(943a、943b、943c、943d)接触配置。另外,各集电体(931、932、933、934)分别与各对电极层(942a、942b、942c、942d)接触配置。
在此,比较例2中的电池9100,隔着集电体900的折曲部分配置有相互为同极的两个电极层(即、电极层941b和电极层941c)。即、比较例2中的电池9100不具备包含实施方式1的电池1000中的第1集电体110的双极电极结构。换言之,比较例2中的电池9100不是像实施方式1的电池1000那样隔着第1集电体110的第1折曲部分115配置有相互为对电极的两个电极层(即、第1电极层221和第1对电极层212)的结构。
因此,在比较例2中,无法构成各发电元件串联而成的层叠型电池。即、在比较例2的电池9100中,各发电元件(940a、940b、940c、940d)只能并联。因此,在比较例2中无法通过将各发电元件串联来提高电池电压。
与此相对,根据实施方式1,如上所述能够构成第1发电元件210和第2发电元件220经由第1集电体110串联而成的层叠型电池。并且,能够通过第1集电体110提高构成电池的各电池单元(第1发电元件210和第2发电元件220)的接合的强度。由此,能够通过第1发电元件210与第2发电元件220的串联提高电池电压,并且使电池的可靠性提高。
另外,比较例2的电池9100中,在集电体900的表面区域901与表面区域902之间,配置有与集电体900成为对电极的集电体(931和932)。另外,比较例2的电池9100中,在集电体900的表面区域903与表面区域904之间,配置有与集电体900成为对电极的集电体(933和934)。即、比较例2中的电池9100不具备像实施方式1的电池1000那样与两侧的集电体接触配置的固体电解质层。
因此,在比较例2中,无法提高电池的构成部件之间的接合强度。即、在比较例2的电池9100中,例如集电体931与集电体932(或集电体933与集电体934)容易剥离。另外,在比较例2的电池9100中,各对电极层(942a、942b、942c、942d)容易从各集电体(931、932、933、934)剥离。因此,有可能发生各发电元件之间的位置偏移或分离。
与此相对,根据实施方式1,如上所述通过与两侧的集电体接触配置的固体电解质层(即、第1固体电解质层213和第2固体电解质层223),能够进一步提高电池的构成部件之间的接合强度。即、通过第1固体电解质层213,能够提高第1集电体110与外侧集电体140之间的接合强度。另外,通过第2固体电解质层223,能够提高第1集电体110与第2集电体120之间的接合强度。
第1集电体110、外侧集电体140和第2集电体120,例如可以是具有导电性的薄膜。作为构成第1集电体110、外侧集电体140和第2集电体120的材料,例如可使用金属(SUS、Al、Cu等)。第1集电体110的厚度(即、第1表面区域111与第1背面区域112之间的距离、或第2表面区域113与第2背面区域114之间的距离)例如可以为5~100μm。外侧集电体140与第2集电体120的厚度例如可以为5~100μm。
第1发电元件210和第2发电元件220例如是具有充电和放电的特性的发电部(例如电池)。例如,第1发电元件210和第2发电元件220可以是单电池。
再者,第1发电元件210和第2发电元件220可以具备固体电解质层。即、第1发电元件210和第2发电元件220可以是全固体电池。
另外,第1发电元件210和第2发电元件220的结构(例如各层的厚度、形成面积、所含材料等)既可以相同也可以不同。
外侧电极层211和第1电极层221是包含电极材料(例如活性物质)的层。
再者,外侧电极层211和第1电极层221的结构(例如各层的厚度、形成面积、所含材料等)既可以相同也可以不同。
第1对电极层212和第2对电极层222是包含对电极材料(例如活性物质)的层。对电极材料是构成电极材料的对电极的材料。
再者,第1对电极层212和第2对电极层222的结构(例如各层的厚度、形成面积、所含材料等)既可以相同也可以不同。
另外,如图1所示,外侧电极层211和第1对电极层212可以分别形成在比外侧集电体140和第1集电体110(即、第1集电体110的第1表面区域111)更小的范围。
另外,如图1所示,第1电极层221和第2对电极层222可以分别形成在比第1集电体110(即、第1集电体110的第2表面区域113)和第2集电体120更小的范围。
第1固体电解质层213和第2固体电解质层223是包含固体电解质的固体电解质层。
再者,第1固体电解质层213和第2固体电解质层223的结构(例如各层的厚度、形成面积、所含材料等)既可以相同也可以不同。
另外,如图1所示,第1固体电解质层213可以配置在比外侧电极层211和第1对电极层212更大的面积。即、第1固体电解质层213可以以覆盖外侧电极层211和第1对电极层212的形态配置。由此,能够防止由外侧电极层211与第1对电极层212的直接接触导致的短路。
另外,如图1所示,第1固体电解质层213可以配置在比外侧集电体140和第1集电体110(即、第1集电体110的第1表面区域111)更小的范围。或者,第1固体电解质层213的形成范围可以是与外侧集电体140和第1集电体110(即、第1集电体110的第1表面区域111)相同的范围。
另外,如图1所示,第2固体电解质层223可以配置在比第1电极层221和第2对电极层222更大的面积。即、第2固体电解质层223可以以覆盖第1电极层221和第2对电极层222的形态配置。由此,能够防止由第1电极层221与第2对电极层222的直接接触导致的短路。
另外,如图1所示,第2固体电解质层223可以配置在比第1集电体110(即、第1集电体110的第2表面区域113)和第2集电体120更小的范围。或者,第2固体电解质层223的形成范围可以是与第1集电体110(即、第1集电体110的第2表面区域113)和第2集电体120相同的范围。
在此,外侧电极层211和第1电极层221可以是负极活性物质层。此时,电极材料是负极活性物质。外侧集电体140是负极集电体。第1对电极层212和第2对电极层222是正极活性物质层。对电极材料是正极活性物质。第2集电体120是正极集电体。
或者,外侧电极层211和第1电极层221可以是正极活性物质层。此时,电极材料是正极活性物质。外侧集电体140是正极集电体。第1对电极层212和第2对电极层222是负极活性物质层。对电极材料是负极活性物质。第2集电体120是负极集电体。
作为正极活性物质层中所含有的正极活性物质,可使用公知的正极活性物质(例如钴酸锂、LiNO等)。作为正极活性物质的材料,可使用能够使Li插入和脱离的各种材料。
另外,作为正极活性物质层所含的材料,可使用公知的固体电解质(例如无机系固体电解质等)。作为无机系固体电解质,可使用硫化物固体电解质或氧化物固体电解质等。作为硫化物固体电解质,例如可使用Li2S:P2S5的混合物。正极活性物质的表面可以被固体电解质涂布。另外,作为正极活性物质层所含的材料,可使用导电材料(例如乙炔黑等)、粘结用粘合剂(例如聚偏二氟乙烯等)等。
可以将这些正极活性物质层所含的材料与溶剂一起捏合得到糊状的涂料,将该涂料涂布于正极集电体面上并进行干燥,从而制作正极活性物质层。为了提高正极活性物质层的密度,可以在干燥后进行压制。这样制作的正极活性物质层的厚度例如为5~300μm。
作为正极集电体,可使用金属箔(例如SUS箔、Al箔)等。
作为负极活性物质层中所含的负极活性物质,可使用公知的负极活性物质(例如石墨等)。作为负极活性物质的材料,可使用能够使Li脱离和插入的各种材料。
另外,作为负极活性物质层所含的材料,可使用公知的固体电解质(例如无机系固体电解质等)。作为无机系固体电解质,可使用硫化物固体电解质或氧化物固体电解质等。作为硫化物固体电解质,例如可使用Li2S:P2S5的混合物。另外,作为负极活性物质层所含的材料,可使用导电材料(例如乙炔黑等)、粘结用粘合剂(例如聚偏二氟乙烯等)等。
可以将这些负极活性物质层所含的材料与溶剂一起捏合得到糊状的涂料,将该涂料涂布于负极集电体上并进行干燥,从而制作负极活性物质层。为了提高负极活性物质层的密度,可以对负极板进行压制。这样制作的负极活性物质层的厚度例如为5~300μm。
作为负极集电体,可使用金属箔(例如SUS箔、Cu箔)等。
正极活性物质层和负极活性物质层的形成范围可以相同。或者,可以使负极活性物质层的形成范围比正极活性物质层的形成范围大。由此,例如能够防止由锂析出(或镁析出)导致的电池的可靠性降低。
作为固体电解质层中所含的固体电解质,可使用公知的固体电解质(例如无机系固体电解质等)。作为无机系固体电解质,可使用硫化物固体电解质或氧化物固体电解质等。作为硫化物固体电解质,例如可使用Li2S:P2S5的混合物。
另外,作为固体电解质层所含的材料,可使用粘结用粘合剂(例如聚偏二氟乙烯等)等。
可以将这些所含的材料与溶剂一起捏合得到糊状的涂料,将该涂料涂布于正极活性物质层或负极活性物质层上并进行干燥,从而制作固体电解质层。
再者,如图1所示,固体电解质层的形成范围可以是比相邻的集电体小的范围。或者,固体电解质层的形成范围可以是与相邻的集电体相同的范围。
再者,在实施方式1中,第1折曲部分115可以被第1固体电解质层213和第2固体电解质层223之中的至少一者覆盖。
根据以上技术构成,能够防止第1折曲部分115露出。因此,例如能够通过第1固体电解质层213或第2固体电解质层223来防止与第1集电体110相邻的其它集电体(例如外侧集电体140或第2集电体120)与第1集电体110相互接触。因此,能够降低与第1集电体110相邻的其它集电体(例如外侧集电体140或第2集电体120)与第1集电体110短路的可能性。由此,能够使电池的可靠性进一步提高。
图2是表示实施方式1中的电池1100的大致结构的图。
图2中的(a)是表示实施方式1中的电池1100的大致结构的x-z图(2A剖视图)。
图2中的(b)是表示实施方式1中的电池1100的大致结构的x-y图(2B剖视图)。
实施方式1中的电池1100,除了上述实施方式1中的电池1000的结构以外,还具备下述结构。
即、在实施方式1的电池1100中,第1折曲部分115被第1固体电解质层213和第2固体电解质层223这两者覆盖。更具体而言,第1折曲部分115的一部分(即、与第1表面区域111相邻的部分)被第1固体电解质层213覆盖。并且,第1折曲部分115的一部分(即、与第2表面区域113相邻的部分)被第2固体电解质层223覆盖。
再者,在实施方式1中,第1折曲部分115可以仅被第1固体电解质层213覆盖。或者,第1折曲部分115可以仅被第2固体电解质层223覆盖。
再者,在实施方式1中,如图1和图2所示,第1背面区域112与第2背面区域114可以相互接触。
根据以上技术构成,能够使相互接触的第1背面区域112和第2背面区域114之间导电。由此,能够通过第1折曲部分115提高电池的结构部件之间的接合强度,同时使电子在第1折曲部分115中能够移动,并且使电子在相互接触的第1背面区域112和第2背面区域114之间也能够移动。
再者,在实施方式1中,如图1和图2所示,第1背面区域112和第2背面区域114的整个面可以相互接触。或者,第1背面区域112和第2背面区域114的一部分可以相互接触。或者,第1背面区域112与第2背面区域114可以相互不接触。此时,在第1背面区域112与第2背面区域114之间可以配置其它部件。
图3是表示实施方式1中的电池1200的大致结构的图。
图3中的(a)是表示实施方式1中的电池1200的大致结构的x-z图(3A剖视图)。
图3中的(b)是表示实施方式1中的电池1200的大致结构的x-y图(3B剖视图)。
实施方式1中的电池1200,除了上述实施方式1中的电池1000的结构以外,还具备下述结构。
即、实施方式1中的电池1200还具备第1接合部分310。
第1接合部分310是将第1背面区域112与第2背面区域114接合的部件。
第1接合部分310配置于第1背面区域112与第2背面区域114之间。
根据以上技术构成,能够进一步提高电池的构成部件之间的接合强度。即、除了通过第1折曲部分115以外,还能够通过第1接合部分310更牢固地维持配置于第1表面区域111的第1对电极层212与配置于第2表面区域113的第1电极层221的位置关系。由此,能够防止例如由于电池制造时或电池使用时的冲击或振动等,使构成电池的各层(或各单电池)发生位置偏移或分离。从而能够使电池的可靠性提高。
再者,在实施方式1中,第1接合部分310可以包含导电性接合材料。
根据以上技术构成,能够使第1接合部分310具有导电性。即,能够使第1接合部分310中导电。由此,除了通过第1折曲部分115以外,还能够通过第1接合部分310将配置第1对电极层212的第1表面区域111与配置第1电极层221的第2表面区域113低电阻地连接。即、能够降低第1表面区域111与第2表面区域113的接触电阻。由此,例如即使在使电池以大电流工作的情况下,也能够难以发生由第1表面区域111与第2表面区域113的接触电阻导致的发热等。
再者,在实施方式1中,如图3所示,第1接合部分310可以配置在第1背面区域112与第2背面区域114相对的整个区域。此时,第1接合部分310可以形成为均匀连续的膜状。或者,第1接合部分310可以配置在第1背面区域112与第2背面区域114相对的区域的一部分。
图4是表示实施方式1中的电池1300的大致结构的图。
图4中的(a)是表示实施方式1中的电池1300的大致结构的x-z图(4A剖视图)。
图4中的(b)是表示实施方式1中的电池1300的大致结构的x-y图(4B剖视图)。
实施方式1中的电池1300除了上述实施方式1中的电池1000的结构以外,还具备下述结构。
即、实施方式1中的电池1300,作为第1接合部分310,还具备接合部分310a、接合部分310b和接合部分310c。
接合部分310a、接合部分310b和接合部分310c是将第1背面区域112与第2背面区域114接合的部件。
接合部分310a、接合部分310b和接合部分310c配置于第1背面区域112与第2背面区域114之间。
再者,接合部分310a、接合部分310b和接合部分310c之中的至少一者(或全部)可以包含导电性接合材料。
另外,实施方式1的电池1300中,在没有配置接合部分310a、接合部分310b和接合部分310c的位置,第1背面区域112与第2背面区域114可以相互接触。
再者,在实施方式1中,作为第1接合部分310(或接合部分310a、接合部分310b和接合部分310c之中的至少一者)中所含的接合材料,可使用通常公知的接合剂。例如,作为接合材料,可使用作为导电性接合材料的硅系软质导电性接合剂(例如スリーボンド制的TB3303G或TB3333C等)、含银的环氧导电性接合剂(例如藤倉化成制的XA-874或XA-910等)等。
图5是表示实施方式1中的第1集电体110的一例的大致结构的剖视图。
图5所示的第1集电体110,在第1表面区域111包含材料110a。
另外,图5所示的第1集电体110,在第2表面区域113包含材料110b。此时,材料110b是与材料110a不同的材料。
另外,图5所示的第1集电体110,在包含第1背面区域112、第2背面区域114和第1折曲部分115的区域包含材料110c。此时,材料110c是与材料110a和材料110b不同的材料。
图6是表示实施方式1中的第1集电体110的一例的大致结构的剖视图。
图6所示的第1集电体110,在第1表面区域111包含材料110a。
另外,图6所示的第1集电体110,在包含第2表面区域113、第1背面区域112、第2背面区域114和第1折曲部分115的区域含有材料110c。此时,材料110c是与材料110a不同的材料。
图7是表示实施方式1中的第1集电体110的一例的大致结构的剖视图。
图7所示的第1集电体110,在第2表面区域113包含材料110b。
另外,图7所示的第1集电体110,在包含第1表面区域111、第1背面区域112、第2背面区域114和第1折曲部分115的区域含有材料110c。此时,材料110c是与材料110b不同的材料。
图8是表示实施方式1中的第1集电体110的一例的大致结构的剖视图。
图8所示的第1集电体110,在包含第1背面区域112、第2背面区域114和第1折曲部分115的一部分的区域(例如折曲结构的内侧的区域)含有材料110c。
另外,图8所示的第1集电体110,在包含第1表面区域111、第2表面区域113和第1折曲部分115的一部分的区域(例如折曲结构的外侧的区域)含有材料110d。此时,材料110d是与材料110c不同的材料。
再者,在实施方式1中,第1表面区域111可以包含第1材料。例如,第1表面区域111可以由第1材料构成、或包含第1材料作为主成分。
另外,第2表面区域113可以包含第2材料。例如,第2表面区域113可以由第2材料构成、或包含第2材料作为主成分。
此时,如图5~图7的任一者所示的例子,第2材料可以是与第1材料不同的材料。
根据以上技术构成,作为第1材料可以使用适合与第1对电极层212的电连接的材料。同时,作为第2材料可以使用适合与第1电极层221的电连接的材料。由此,能够通过第1折曲部分115提高电池的构成部件之间的接合强度,并且使第1表面区域111与第1对电极层212的电连接、以及第2表面区域113与第1电极层221的电连接更加良好。
再者,在图5所示的例子中,第1材料是材料110a,第2材料是材料110b。
另外,在图6所示的例子中,第1材料是材料110a,第2材料是材料110c。
另外,在图7所示的例子中,第1材料是材料110c,第2材料是材料110b。
再者,在实施方式1中,如图5~图8的任一者所示的例子,第1背面区域112和第2背面区域114可以包含第3材料。例如第1背面区域112和第2背面区域114可以由第3材料构成、或包含第3材料作为主成分。即、第1背面区域112和第2背面区域114可以包含相同的材料110c。
根据以上技术构成,能够通过第1折曲部分115提高电池的构成部件之间的接合强度,并且提高发电元件之间的连接的可靠性。即、通过与第2背面区域114同样地由第3材料构成第1背面区域112,能够减少第1背面区域112与第2背面区域114之间的不良情况的发生。更具体而言,例如即使在环境气体(例如在内置有第1发电元件210与第2发电元件220的层叠体的容器之中残留、侵入或产生的气体成分)进入到第1背面区域112与第2背面区域114之间的微小的空隙区域中的情况下,通过第1背面区域112与第2背面区域114同样为第3材料,也不会发生微小电位差或电离率的差异等。因此,例如即使长期使用时,在第1背面区域112与第2背面区域114也不会发生腐蚀现象等不良情况。
再者,在实施方式1中,如图5、图6和图8的任一者所示的例子,第1材料可以是与第3材料不同的材料。
根据以上技术构成,作为第1材料可以使用适合与第1对电极层212的电连接的材料。由此,能够通过第1折曲部分115提高电池的构成部件之间的接合强度,并且通过第1材料的利用使第1表面区域111与第1对电极层212的电连接良好,同时能够与第2背面区域114同样地由第3材料构成第1背面区域112。
另外,通过使第1表面区域111与第1背面区域112作为一个部件(即第1集电体110)一体化(一体形成),在第1表面区域111与第1背面区域112之间不产生微小的空隙区域(例如第1表面区域111与第1背面区域112密合)。因此,能够防止环境气体侵入第1表面区域111与第1背面区域112之间。由此,即使在构成材料彼此不同的层之间即第1表面区域111与第1背面区域112之间,也能够防止腐蚀现象等不良情况的发生。
再者,在图5所示的例子中,第1材料是材料110a,第3材料是材料110c。
另外,在图6所示的例子中,第1材料是材料110a,第3材料是材料110c。
另外,在图8所示的例子中,第1材料是材料110d,第3材料是材料110c。
再者,在实施方式1中,如图5、图7和图8的任一者所示的例子,第2材料可以是与第3材料不同的材料。
根据以上技术构成,作为第2材料可以使用适合与第1电极层221的电连接的材料。由此,能够通过第1折曲部分115提高电池的构成部件之间的接合强度,并且通过第2材料的利用使第2表面区域113与第1电极层221的电连接良好,同时能够与第2背面区域114同样地由第3材料构成第1背面区域112。
另外,通过使第2表面区域113与第2背面区域114作为一个部件(即第1集电体110)一体化(一体形成),在第2表面区域113与第2背面区域114之间不产生微小的空隙区域(例如第2表面区域113与第2背面区域114密合)。因此,能够防止环境气体侵入第2表面区域113与第2背面区域114之间。由此,即使在构成材料彼此不同的层之间即第2表面区域113与第2背面区域114之间,也能够防止腐蚀现象等不良情况的发生。
再者,在图5所示的例子中,第2材料是材料110b,第3材料是材料110c。
另外,在图7所示的例子中,第2材料是材料110b,第3材料是材料110c。
另外,在图8所示的例子中,第2材料是材料110d,第3材料是材料110c。
再者,在第1对电极层212是正极活性物质层的情况(即对电极材料是正极活性物质的情况)下,作为第1表面区域111中所含的第1材料,可使用SUS(不锈钢)、Al(铝)等。
或者,在第1对电极层212是负极活性物质层的情况(即对电极材料是负极活性物质的情况)下,作为第1表面区域111中所含的第1材料,可使用SUS(不锈钢)、Cu(铜)等。
再者,在第1电极层221是正极活性物质层的情况(即电极材料是正极活性物质的情况)下,作为第2表面区域113中所含的第2材料,可使用SUS(不锈钢)、Al(铝)等。
或者,在第1电极层221是负极活性物质层的情况(即电极材料是负极活性物质的情况)下,作为第2表面区域113中所含的第2材料,可使用SUS(不锈钢)、Cu(铜)等。
另外,作为第1背面区域112和第2背面区域114中所含的第3材料,可使用Al(铝)、Cu(铜)、Pt(铂)、Ni(镍)以及包含它们的合金等。作为第3材料,如果使用Pt、Ni以及包含它们的合金,则能够使耐腐蚀性提高。或者,作为第3材料,可以是对于有可能在发电元件的周围微量存在的环境气体(例如H2S气体)等,化学耐性高的材料。例如,作为第3材料,可以是钽、金、铬镍铁合金或包含它们的合金等。
再者,在实施方式1中,“预定的区域包含预定材料作为主成分”例如意味着“预定的区域包含相对于该预定的区域整体为50重量%以上的预定材料”。
图9是表示实施方式1中的电池1400的大致结构的剖视图。
实施方式1中的电池1400,除了上述实施方式1中的电池1000的结构以外,还具备下述结构。
即、实施方式1中的电池1400还具备第2集电体120、第2电极层231、第2对电极层222和第2固体电解质层223。
第2对电极层222是第1电极层221和第2电极层231的对电极。
第2集电体120具有第3表面区域121、第3背面区域122、第4表面区域123、第4背面区域124和第2折曲部分125。
第3背面区域122是位于第3表面区域121背面的区域。
第4背面区域124是位于第4表面区域123背面的区域。
第2折曲部分125位于第3表面区域121与第4表面区域123之间。
通过第2集电体120在第2折曲部分125折曲,使第3背面区域122与第4背面区域124彼此相对。
第2电极层231与第4表面区域123接触配置。
第2对电极层222与第3表面区域121接触配置。
第2固体电解质层223配置于第1电极层221与第2对电极层222之间。
根据以上技术构成,能够进一步提高电池的构成部件之间的接合强度。即、能够在第3表面区域121和第4表面区域123(即、第2集电体120的一部分的区域、且由第2折曲部分125连结的两个区域)分别配置第2对电极层222和第2电极层231。由此,能够通过第2折曲部分125(换言之为通过作为一个构成部件的第2集电体120)牢固地维持配置于第3表面区域121的第2对电极层222与配置于第4表面区域123的第2电极层231的位置关系。因此,例如在使用第1集电体110和第2集电体120构成层叠型电池的情况下,能够通过第1集电体110和第2集电体120将构成电池的三个电池单元(单电池)相互连结。由此,能够防止例如由于电池制造时或电池使用时的冲击或振动等,使构成电池的各层(或各单电池)发生位置偏移或分离。即、能够通过第1集电体110和第2集电体120提高构成电池的各层(或各单电池)的接合的强度。由此,能够使电池的可靠性提高。
另外,根据以上技术构成,能够通过第2折曲部分125将配置第2对电极层222的第3表面区域121与配置第2电极层231的第4表面区域123低电阻地连接。即、能够降低第3表面区域121与第4表面区域123之间的电阻。由此,例如即使在使电池以大电流工作的情况下,也能够难以发生由第3背面区域122与第4背面区域124的接触电阻引起的发热等。因此,例如即使使用薄的集电体作为第2集电体120,也难以发生性能降低。所以能够实现电池的轻量化。
再者,实施方式1中的电池1400,如图9所示,可以还具备第3对电极层232和第3固体电解质层233。
第3对电极层232是第2电极层231的对电极。
第3固体电解质层233配置于第2电极层231与第3对电极层232之间。
根据以上技术构成,能够由第2电极层231、第3对电极层232和第3固体电解质层233构成一个固体电池单元(第3发电元件230)。由此,能够构成第1发电元件210、第2发电元件220和第3发电元件230分别经由第1集电体110和第2集电体120串联而成的层叠型电池。此时,能够通过第2集电体120将第2发电元件220(即、第1电极层221、第2对电极层222和第2固体电解质层223)与第3发电元件230(即、第2电极层231、第3对电极层232和第3固体电解质层233)牢固地连结。由此,能够防止例如由于电池制造时或电池使用时的冲击或振动等,使构成电池的各电池单元(第2发电元件220和第3发电元件230)发生位置偏移或分离。即、能够通过第2集电体120提高构成电池的各电池单元(第2发电元件220和第3发电元件230)的接合的强度。由此,能够通过第2发电元件220与第3发电元件230的串联提高电池电压,并且使电池的可靠性提高。
再者,实施方式1中的电池1400,如图9所示,可以还具备第3集电体130。
第3集电体130与第3对电极层232接触配置。
第3固体电解质层233与第2集电体120和第3集电体130接触配置。
根据以上技术构成,能够进一步提高电池的结构部件之间的接合强度。即、能够通过第3固体电解质层233提高第2集电体120与第3集电体130之间的接合强度。由此,能够抑制第2电极层231从第2集电体120剥离。并且,能够抑制第3对电极层232从第3集电体130剥离。因此,能够防止例如由于电池制造时或电池使用时的冲击或振动等,使构成第3发电元件230的各层发生位置偏移或分离。由此,能够使电池的可靠性进一步提高。
第2集电体120和第3集电体130例如可以是具有导电性的薄膜。作为构成第2集电体120和第3集电体130的材料,例如可使用金属(SUS、Al、Cu等)。第2集电体120的厚度(即、第3表面区域121与第3背面区域122之间的距离、或第4表面区域123与第4背面区域124之间的距离)例如可以为5~100μm。第3集电体130的厚度例如可以为5~100μm。
再者,作为第2集电体120的结构,可适当采用作为上述第1集电体110示出的结构。
另外,第1集电体110和第2集电体120的结构(例如厚度、形成面积、所含材料等)既可以相同也可以不同。
第3发电元件230例如是具有充电和放电的特性的发电部(例如电池)。例如,第3发电元件230可以是单电池。另外,第3发电元件230可以是全固体电池。
另外,第1发电元件210、第2发电元件220和第3发电元件230的结构(例如各层的厚度、形成面积、所含材料等)既可以相同也可以不同。
第2电极层231是包含电极材料(例如活性物质)的层。
再者,外侧电极层211、第1电极层221和第2电极层231的结构(例如各层的厚度、形成面积、所含材料等)既可以相同也可以不同。
第3对电极层232是包含对电极材料(例如活性物质)的层。对电极材料是构成电极材料的对电极的材料。
再者,第1对电极层212、第2对电极层222和第3对电极层232的结构(例如各层的厚度、形成面积、所含材料等)既可以相同也可以不同。
另外,如图9所示,第2电极层231和第3对电极层232可以分别形成在比第2集电体120(即、第2集电体120的第4表面区域123)和第3集电体130更小的范围。
第3固体电解质层233是包含固体电解质的固体电解质层。
再者,第1固体电解质层213、第2固体电解质层223和第3固体电解质层233的结构(例如各层的厚度、形成面积、所含材料等)既可以相同也可以不同。
另外,如图9所示,第3固体电解质层233可以配置在比第2电极层231和第3对电极层232更大的面积。即、第3固体电解质层233可以以覆盖第2电极层231和第3对电极层232的形态配置。由此,能够防止由第2电极层231与第3对电极层232的直接接触导致的短路。
另外,如图9所示,第3固体电解质层233可以配置在比第2集电体120(即、第2集电体120的第4表面区域123)和第3集电体130更小的范围。或者,第3固体电解质层233的形成范围可以是与第2集电体120(即、第2集电体120的第4表面区域123)和第3集电体130相同的范围。
在此,外侧电极层211、第1电极层221和第2电极层231可以是负极活性物质层。此时,电极材料是负极活性物质。外侧集电体140是负极集电体。第1对电极层212、第2对电极层222和第3对电极层232是正极活性物质层。对电极材料是正极活性物质。第3集电体130是正极集电体。
或者,外侧电极层211、第1电极层221和第2电极层231可以是正极活性物质层。此时,电极材料是正极活性物质。外侧集电体140是正极集电体。第1对电极层212、第2对电极层222和第3对电极层232是负极活性物质层。对电极材料是负极活性物质。第3集电体130是负极集电体。
图10是表示实施方式1中的电池1500的大致结构的剖视图。
实施方式1中的电池1500,除了上述实施方式1中的电池1400的结构以外,还具备下述结构。
即、实施方式1中的电池1200还具备第1接合部分310和第2接合部分320。
第2接合部分320是将第3背面区域122与第4背面区域124接合的部件。
第2接合部分320配置于第3背面区域122与第4背面区域124之间。
根据以上技术构成,能够进一步提高电池的构成部件之间的接合强度。即、除了通过第2折曲部分125以外,还能够通过第2接合部分320更加牢固地维持配置于第3表面区域121的第2对电极层222与配置于第4表面区域123的第2电极层231的位置关系。由此,能够防止例如由于电池制造时或电池使用时的冲击或振动等,使构成电池的各层(或各单电池)发生位置偏移或分离。从而能够使电池的可靠性提高。
再者,在实施方式1中,第2接合部分320可以包含导电性接合材料。
根据以上技术构成,能够使第2接合部分320具有导电性。即、在第2接合部分320中能够导电。由此,除了通过第2折曲部分125以外,还能够通过第2接合部分320将配置第2对电极层222的第3表面区域121与配置第2电极层231的第4表面区域123低电阻地连接。即、能够降低第3表面区域121与第4表面区域123的接触电阻。由此,例如即使使电池以大电流工作的情况下,也能够难以发生由第3表面区域121与第4表面区域123的接触电阻引起的发热等。
再者,在实施方式1中,如图10所示,第2接合部分320可以配置在第3背面区域122与第4背面区域124相对的整个区域。此时,第2接合部分320可以形成为均匀连续的膜状。或者,第2接合部分320可以配置在第3背面区域122与第4背面区域124相对的区域的一部分。
再者,第1接合部分310和第2接合部分320的结构(例如厚度、形成面积、所含材料等)既可以相同也可以不同。
图11是表示实施方式1中的电池1600的大致结构的剖视图。
在实施方式1中,如图11所示,可以由4个以上发电元件层叠从而构成电池。
图11所示的电池1600中,在第3集电体130上还层叠了第4个以后的发电元件。如果是多个发电元件(单电池)串联而成的双极电池,例如能够得到高电压。
构成实施方式1中的电池的发电元件的层叠数例如可以为2~200个。通过调整发电元件的层叠数,能够根据电池的用途(电子设备、电器设备、电动车、固定式蓄电池等)调整输出。
再者,在实施方式1中,发电元件的层叠结构的侧面的一部分(或全部)可以由绝缘材料(例如密封材料)被覆。由此,能够将串联的发电元件密封。此时,密封材料例如可以是防潮层压片。由此,能够通过密封材料防止发电元件因水分而发生劣化。另外,发电元件的层叠结构可以内置于密封壳体中。作为密封壳体,可采用一般公知的电池用壳体(例如层压袋、金属罐、树脂壳体等)。
另外,实施方式1中的电池可以还具备一对外部电极。在发电元件的整个层叠结构被密封材料密封的情况下,一对外部电极可以向层叠结构的上下面(或侧面)的外侧突出。其中一个外部电极例如可以与外侧集电体140连接。此时,另一个外部电极例如可以与第2集电体120或第3集电体130连接。由此,能够向与一对外部电极连接的负载放电,以及通过与一对外部电极连接的充电装置对电池(各发电元件)充电。
另外,通过后述的实施方式2对实施方式1中的电池的制造方法进行说明。
(实施方式2)
以下,对实施方式2进行说明。适当省略与上述实施方式1重复的说明。
图12是表示实施方式2中的电池制造装置2000的大致结构的图。
实施方式2中的电池制造装置2000具备电极层形成部410、对电极层形成部420和集电体折曲部430。
集电体折曲部430使集电体100折曲。
集电体100具有第1表面区域111、第1背面区域112、第2表面区域113、第2背面区域114和第1折曲区域116。
第1背面区域112是位于第1表面区域111背面的区域。
第2背面区域114是位于第2表面区域113背面的区域。
第1折曲区域116是位于第1表面区域111与第2表面区域113之间的区域。
通过电极层形成部410,与第2表面区域113接触地形成第1电极层221。
通过对电极层形成部420,与第1表面区域111接触地形成作为第1电极层221的对电极的第1对电极层212。
集电体折曲部430使第1折曲区域116折曲。
通过集电体折曲部430使集电体100在第1折曲区域116折曲,由此使第1背面区域112与第2背面区域114彼此相对。
图13是表示实施方式2中的电池制造方法的一例的流程图。
实施方式2中的电池制造方法,是使用了实施方式2中的电池制造装置的电池制造方法。例如,实施方式2中的电池制造方法是在实施方式2的电池制造装置中执行的电池制造方法。
实施方式2中的电池制造方法,包括第1电极层形成工序S1101(=工序(a1))、第1对电极层形成工序S1201(=工序(b1))、和第1折曲区域折曲工序S1301(=工序(c1))。
第1电极层形成工序S1101是通过电极层形成部410,与第2表面区域113接触地形成第1电极层221的工序。
第1对电极层形成工序S1201是通过对电极层形成部420,与第1表面区域111接触地形成作为第1电极层221的对电极的第1对电极层212的工序。
第1折曲区域折曲工序S1301是通过集电体折曲部430使第1折曲区域116折曲的工序。
在第1折曲区域折曲工序S1301中,通过集电体折曲部430使集电体100在第1折曲区域116折曲,由此使第1背面区域112与第2背面区域114彼此相对。
根据以上制造装置或制造方法,能够提高电池的构成部件之间的接合强度。即、能够在第1表面区域111和第2表面区域113(即、集电体100的一部分的区域、且由第1折曲区域116连结的两个区域)分别形成第1对电极层212和第1电极层221。由此,能够通过第1折曲区域116(换言之为通过作为一个构成部件的集电体100)牢固地维持第1对电极层212的形成位置与第1电极层221的形成位置的位置关系。因此,在将第1对电极层212和第1电极层221形成于集电体100的工序(或其它工序)中,能够防止第1对电极层212和第1电极层221的形成位置发生偏移。并且,能够防止例如由于电池制造时的冲击或振动等,使构成电池的各层(或各单电池)发生位置偏移或分离。由此,能够使电池制造时的成品率提高。
另外,根据以上技术构成,能够通过简单的单面成膜的工艺制作双极结构的电极。即、通过在集电体100的一面(即、第1表面区域111和第2表面区域113所位于的集电体100的表面)形成第1对电极层212和第1电极层221的工序、以及使第1折曲区域116折曲的工序,能够制作具备第1对电极层212和第1电极层221这两极的双极集电体。由此,与采用在集电体的两面成膜的工艺的情况相比,能够简单且低成本地制作双极结构的电极。
再者,作为集电体100的结构(例如材料、厚度等),可适当采用作为上述实施方式1中的第1集电体110所示的结构。此时,集电体100的一部分可以具有上述图5~图8的任一者所示的结构(材质)。
图14是表示实施方式2中的电池制造装置2100的大致结构的图。
实施方式2中的电池制造装置2100除了上述实施方式2的电池制造装置2000的结构以外,还具备下述结构。
即、实施方式2中的电池制造装置2100还具备固体电解质层形成部440和切断部450。
集电体100具有第1连结部分151和外侧区域141。
第1连结部分151是位于第1表面区域111旁边的区域。
外侧区域141是位于第1连结部分151旁边的区域。
通过电极层形成部410,与外侧区域141接触地形成作为第1对电极层212的对电极的外侧电极层211。
通过固体电解质层形成部440,在第1对电极层212与外侧电极层211之中的至少一者上形成第1固体电解质层213。
集电体折曲部430使第1连结部分151折曲。
通过集电体折曲部430使集电体100在第1连结部分151折曲,由此使第1固体电解质层213配置于第1对电极层212与外侧电极层211之间。
切断部450将第1连结部分151切断。
图15是表示实施方式2中的电池制造方法的一例的流程图。
图15所示的电池制造方法,除了上述图13所示的电池制造方法的工序以外,还具备下述工序。
即、图15所示的电池制造方法,还包括外侧电极层形成工序S1100(=工序(a0))、第1固体电解质层形成工序S1401(=工序(d1))、第1连结部分折曲工序S1501(=工序(e1))和第1连结部分切断工序S1601(=工序(f1))。
外侧电极层形成工序S1100是通过电极层形成部410,与外侧区域141接触地形成作为第1对电极层212的对电极的外侧电极层211的工序。
第1固体电解质层形成工序S1401是通过固体电解质层形成部440,在第1对电极层212和外侧电极层211之中的至少一者上形成第1固体电解质层213的工序。
第1连结部分折曲工序S1501是通过集电体折曲部430使第1连结部分151折曲的工序。第1连结部分折曲工序S1501可以在第1固体电解质层形成工序S1401之后执行。
在第1连结部分折曲工序S1501中,通过集电体折曲部430使集电体100在第1连结部分151折曲,由此使第1固体电解质层213配置于第1对电极层212与外侧电极层211之间。
第1连结部分切断工序S1601是通过切断部450将第1连结部分151切断的工序。第1连结部分切断工序S1601可以在第1连结部分折曲工序S1501之后执行。
根据以上制造装置或制造方法,能够通过简单的单面成膜的工艺制作一个固体电池单元(第1发电元件210)。即、通过在集电体100的一面(即、第1表面区域111和外侧区域141所位于的集电体100的表面)形成第1对电极层212和外侧电极层211的工序、使第1连结部分151折曲的工序、以及将第1连结部分151切断的工序,能够制作具备外侧电极层211、第1对电极层212和第1固体电解质层213的固体电池单元(第1发电元件210)。由此,与采用将各个单独的构成部件层叠多个的工艺的情况相比,能够抑制各构成部件的位置偏移,制作固体电池单元。
再者,在实施方式2中,集电体100可以具有第2连结部分152和第3表面区域121。
第2连结部分152是位于第2表面区域113旁边的区域。
第3表面区域121是位于第2连结部分152旁边的区域。
此时,在实施方式2的电池制造装置2100中,通过对电极层形成部420,可以与第3表面区域121接触地形成作为第1电极层221的对电极的第2对电极层222。
另外,通过固体电解质层形成部440,可以在第1电极层221和第2对电极层222之中的至少一者上形成第2固体电解质层223。
另外,集电体折曲部430可以使第2连结部分152折曲。
此时,可以通过集电体折曲部430使集电体100在第2连结部分152折曲,由此使第2固体电解质层223配置于第1电极层221与第2对电极层222之间。
另外,切断部450可以将第2连结部分152切断。
图16是表示实施方式2中的电池制造方法的一例的流程图。
图16所示的电池制造方法,除了上述图15所示的电池制造方法的工序以外,还具备下述工序。
即、图16所示的电池制造方法,还包括第2对电极层形成工序S1202(=工序(b2))、第2固体电解质层形成工序S1402(=工序(d2))、第2连结部分折曲工序S1502(=工序(e2))和第2连结部分切断工序S1602(=工序(f2))。
第2对电极层形成工序S1202是通过对电极层形成部420,与第3表面区域121接触地形成作为第1电极层221的对电极的第2对电极层222的工序。
第2固体电解质层形成工序S1402是通过固体电解质层形成部440,在第1电极层221和第2对电极层222之中的至少一者上形成第2固体电解质层223的工序。
第2连结部分折曲工序S1502是通过集电体折曲部430使第2连结部分152折曲的工序。第2连结部分折曲工序S1502可以在第2固体电解质层形成工序S1402之后执行。
在第2连结部分折曲工序S1502中,通过集电体折曲部430使集电体100在第2连结部分152折曲,由此使第2固体电解质层223配置于第1电极层221与第2对电极层222之间。
第2连结部分切断工序S1602是通过切断部450将第2连结部分152切断的工序。第2连结部分切断工序S1602可以在第2连结部分折曲工序S1502之后执行。
根据以上制造装置或制造方法,能够通过简单的单面成膜的工艺制作一个固体电池单元(第2发电元件220)。即、通过在集电体100的一面(即、第2表面区域113和第3表面区域121所位于的集电体100的表面)形成第1电极层221和第2对电极层222的工序、使第2连结部分152折曲的工序、以及将第2连结部分152切断的工序,能够制作具备第1电极层221、第2对电极层222和第2固体电解质层223的固体电池单元(第2发电元件220)。由此,与采用将各个单独的构成部件层叠多个的工艺的情况相比,能够抑制各构成部件的位置偏移,构成第1发电元件210和第2发电元件220经由集电体100的一部分(即第1集电体110)串联而成的层叠型电池。
根据以上制造装置或制造方法,能够制造实施方式1中的电池1000。
以下,对实施方式2中的电池制造方法的具体的一例进行说明。
图17是表示实施方式2中的集电体100的大致结构的图。
图17中的(a)是表示实施方式2中的集电体100的大致结构的x-z图(17A剖视图)。
图17中的(b)是表示实施方式2中的集电体100的大致结构的x-y图(俯视图)。
图18是表示外侧电极层形成工序S1100和第1电极层形成工序S1101的一例的图。
执行外侧电极层形成工序S1100,通过电极层形成部410,与外侧区域141接触地形成外侧电极层211。电极层形成部410例如可以将涂布材料(即、将构成外侧电极层211的材料与溶剂一起捏合而成的糊状的涂料)涂布于涂布于预先准备好的集电体100的外侧区域141上。然后可以将涂布材料干燥。进而可以在涂布材料干燥后进行压制。由此,能够提高外侧电极层211的材料的密度。
执行第1电极层形成工序S1101,通过电极层形成部410,与第2表面区域113接触地形成第1电极层221。电极层形成部410例如可以将涂布材料(即、将构成第1电极层221的材料与溶剂一起捏合而成的糊状的涂料)涂布于预先转备好的集电体100的第2表面区域113上。然后可以将涂布材料干燥。进而可以在涂布材料干燥后进行压制。由此,能够提高第1电极层221的材料的密度。
再者,外侧电极层形成工序S1100既可以在第1电极层形成工序S1101之前执行,也可以在第1电极层形成工序S1101之后执行。
如上所述,各电极层可以具有规则性地间断地形成在集电体100的表面上。例如图18所示,各电极层可以以一定间隔形成于矩形的区域。
图19是表示第1对电极层形成工序S1201和第2对电极层形成工序S1202的一例的图。
执行第1对电极层形成工序S1201,通过对电极层形成部420,与第1表面区域111接触地形成第1对电极层212。对电极层形成部420例如可以将涂布材料(即、将构成第1对电极层212的材料与溶剂一起捏合而成的糊状的涂料)涂布于预先转备好的集电体100的第1表面区域111上。
然后可以将涂布材料干燥。进而可以在涂布材料干燥后进行压制。由此,能够提高第1对电极层212的材料的密度。
执行第2对电极层形成工序S1202,通过对电极层形成部420,与第3表面区域121接触地形成第2对电极层222。对电极层形成部420例如可以将涂布材料(即、将构成第2对电极层222的材料与溶剂一起捏合而成的糊状的涂料)涂布于预先转备好的集电体100的第3表面区域121上。然后可以将涂布材料干燥。进而可以在涂布材料干燥后进行压制。由此,能够提高第2对电极层222的材料的密度。
再者,第1对电极层形成工序S1201既可以在第2对电极层形成工序S1202之前执行,也可以在第2对电极层形成工序S1202之后执行。
如上所述,各对电极层可以具有规则性地间断地形成在集电体100的表面上。例如图19所示,各对电极层可以以一定间隔形成于矩形的区域。
再者,第1对电极层形成工序S1201和第2对电极层形成工序S1202既可以在外侧电极层形成工序S1100和第1电极层形成工序S1101之前执行,也可以在外侧电极层形成工序S1100和第1电极层形成工序S1101之后执行。
图20是表示第1固体电解质层形成工序S1401和第2固体电解质层形成工序S1402的一例的图。
执行第1固体电解质层形成工序S1401,通过固体电解质层形成部440,在第1对电极层212和外侧电极层211之中的至少一者上形成第1固体电解质层213。固体电解质层形成部440例如可以将涂布材料(即、将构成第1固体电解质层213的材料与溶剂一起捏合而成的糊状的涂料)涂布于第1对电极层212和外侧电极层211之中的至少一者上。然后可以将涂布材料干燥。进而可以在涂布材料干燥后进行压制。由此,能够提高第1固体电解质层213的材料的密度。
再者,如图20所示,第1固体电解质层213可以形成在第1对电极层212和外侧电极层211这两者上。
或者,第1固体电解质层213可以仅形成在第1对电极层212和外侧电极层211之中的任一者上。该情况下,第1固体电解质层形成工序S1401可在外侧电极层形成工序S1100和第1对电极层形成工序S1201之中的一者之前执行。
执行第2固体电解质层形成工序S1402,通过固体电解质层形成部440,在第1电极层221和第2对电极层222之中的至少一者上形成第2固体电解质层223。固体电解质层形成部440例如可以将涂布材料(即、将构成第2固体电解质层223的材料与溶剂一起捏合而成的糊状的涂料)涂布于第1电极层221和第2对电极层222之中的至少一者上。然后可以将涂布材料干燥。进而可以在涂布材料干燥后进行压制。由此,能够提高第2固体电解质层223的材料的密度。
再者,如图20所示,第2固体电解质层223可以形成在第1电极层221和第2对电极层222这两者上。
或者,第2固体电解质层223可以仅形成在第1电极层221和第2对电极层222之中的任一者上。该情况下,第2固体电解质层形成工序S1402可在第1电极层形成工序S1101和第2对电极层形成工序S1202之中的一者之前执行。
再者,第1固体电解质层形成工序S1401既可以在第2固体电解质层形成工序S1402之前执行,也可以在第2固体电解质层形成工序S1402之后执行。
图21是表示形成有电极层、对电极层和固体电解质层的集电体100的大致结构的图。
图21中的(a)是表示集电体100的大致结构的x-z图(21A剖视图)。
图21中的(b)是表示集电体100的大致结构的x-y图(21B剖视图)。
再者,在第1固体电解质层形成工序S1401中,如图21所示,第1固体电解质层213可以形成在比外侧电极层211和第1对电极层212更大的范围。由此,能够将第1固体电解质层213与第1集电体110和外侧集电体140接触配置。
另外,在第2固体电解质层形成工序S1402中,如图21所示,第2固体电解质层223可以形成在比第1电极层221和第2对电极层222更大的范围。由此,能够将第2固体电解质层223与第1集电体110和第2集电体120接触配置。
图22是表示第1固体电解质层形成工序S1401和第2固体电解质层形成工序S1402的一例的图。
执行第1折曲区域折曲工序S1301,通过集电体折曲部430使第1折曲区域116折曲。集电体折曲部430例如可以具备折曲用部件616(例如杆部件、线部件等)。此时,集电体折曲部430可以使折曲用部件616与第1折曲区域116抵接,使集电体100和折曲用部件616之中的至少一者移动,由此使第1折曲区域116折曲。
在第1折曲区域折曲工序S1301中,通过使第1折曲区域116折曲,形成在上述实施方式1中所示的第1折曲部分115。
执行第1连结部分折曲工序S1501,通过集电体折曲部430使第1连结部分151折曲。集电体折曲部430例如可以具备折曲用部件651(例如杆部件、线部件等)。此时,集电体折曲部430可以使折曲用部件651与第1连结部分151抵接,使集电体100和折曲用部件651之中的至少一者移动,由此使第1连结部分151折曲。
执行第2连结部分折曲工序S1502,通过集电体折曲部430使第2连结部分152折曲。集电体折曲部430例如可以具备折曲用部件652(例如杆部件、线部件等)。此时,集电体折曲部430可以使折曲用部件652与第2连结部分152抵接,使集电体100和折曲用部件652之中的至少一者移动,由此使第2连结部分152折曲。
再者,第1折曲区域折曲工序S1301既可以在第1连结部分折曲工序S1501和第2连结部分折曲工序S1502之前执行,也可以在第1连结部分折曲工序S1501和第2连结部分折曲工序S1502之后执行。
另外,第1连结部分折曲工序S1501既可以在第2连结部分折曲工序S1502之前执行,也可以在第2连结部分折曲工序S1502之后执行。
或者,如图22所示,第1折曲区域折曲工序S1301、第1连结部分折曲工序S1501和第2连结部分折曲工序S1502可以同时执行。
图23是表示第1连结部分切断工序S1601和第2连结部分切断工序S1602的一例的图。
执行第1连结部分切断工序S1601,通过切断部450将第1连结部分151切断。切断部450例如可以通过切断用部件(例如切割机、冲模装置等)将第1连结部分151(例如图23所示的位置C1)切断。或者,切断部450例如可以采用通过化学反应等将第1连结部分151的一部分除去的方法将第1连结部分151切断。通过将第1连结部分151切断,解除外侧电极层211与第1对电极层212的短路状态。由此,能够作为第1发电元件210的单元电池进行充放电。
执行第2连结部分切断工序S1602,通过切断部450将第2连结部分152切断。切断部450例如可以通过切断用部件(例如切割机、冲模装置等)将第2连结部分152(例如图23所示的位置C2)切断。或者,切断部450例如可以采用通过化学反应等将第2连结部分152的一部分除去的方法将第2连结部分152切断。通过将第2连结部分152切断,解除第1电极层221与第2对电极层222的短路状态。由此,能够作为第2发电元件220的单元电池进行充放电。
再者,第1连结部分切断工序S1601既可以在第2连结部分切断工序S1602之前执行,也可以在第2连结部分切断工序S1602之后执行。
或者,第1连结部分切断工序S1601和第2连结部分切断工序S1602可以同时执行。
通过执行第1连结部分切断工序S1601和第2连结部分切断工序S1602,集电体100成为在上述实施方式1中所示的外侧集电体140、第1集电体110和第2集电体120。
根据以上实施方式2中的电池制造方法的具体的一例,能够制作上述实施方式1中的电池1000。
再者,在实施方式2的电池制造装置2100中,可以通过固体电解质层形成部440,在第1折曲区域116的一部分上形成第1固体电解质层213。另外,可以通过固体电解质层形成部440,在第1折曲区域116的一部分上形成第2固体电解质层223。
换言之,实施方式2的电池制造方法,在第1固体电解质层形成工序S1401中,可以通过固体电解质层形成部440,在第1折曲区域116的一部分上形成第1固体电解质层213。另外,在第2固体电解质层形成工序S1402中,可以通过固体电解质层形成部440,在第1折曲区域116的一部分上形成第2固体电解质层223。
根据以上技术构成,能够在形成固体电解质层(第1固体电解质层213和第2固体电解质层223之中的至少一者)的工序中,执行防止第1折曲区域116(即、集电体100折曲后的第1折曲部分115)露出的处理。即、能够通过简单的工艺防止第1折曲区域116(即、集电体100折曲后的第1折曲部分115)露出。因此,能够降低与第1折曲部分115相邻的集电体与第1折曲部分115发生短路的可能性。由此,能够使电池的可靠性进一步提高。
图24是表示形成有电极层、对电极层和固体电解质层的集电体100的大致结构的图。
图24中的(a)是表示集电体100的大致结构的x-z图(24A剖视图)。
图24中的(b)是表示集电体100的大致结构的x-y图(24B剖视图)。
在图24所示的例子中,第1折曲部分115的一部分被第1固体电解质层213覆盖,并且,第1折曲部分115的剩下的一部分被第2固体电解质层223覆盖。
根据以上的电池制造方法,能够制作上述实施方式1中的电池1100。
再者,在实施方式2的电池制造方法中,第1折曲部分115可以只被第1固体电解质层213覆盖。或者,第1折曲部分115可以只被第2固体电解质层223覆盖。
图25是表示形成有电极层、对电极层和固体电解质层的集电体100的大致结构的图。
图25中的(a)是表示集电体100的大致结构的x-z图(25A剖视图)。
图25中的(b)是表示集电体100的大致结构的x-y图(25B剖视图)。
如图25所示,在第1固体电解质层形成工序S1401中,可以通过固体电解质层形成部440,使第1固体电解质层213形成于第1连结部分151。
根据以上技术构成,能够在第1固体电解质层形成工序S1401中,在外侧电极层211、第1连结部分151和第1对电极层212上连续地形成第1固体电解质层213。因此,能够使形成第1固体电解质层213的工序更加简单化。
此时,在第1连结部分切断工序S1601中,切断部450可以将形成于第1连结部分151的第1固体电解质层213的一部分连同第1连结部分151一起切断。
另外,如图25所示,在第2固体电解质层形成工序S1402中,可以通过固体电解质层形成部440,使第2固体电解质层223形成于第2连结部分152。
根据以上技术构成,能够在第2固体电解质层形成工序S1402中,在第1电极层221、第2连结部分152和第2对电极层222上连续地形成第2固体电解质层223。因此,能够使形成第2固体电解质层223的工序更加简单化。
此时,在第2连结部分切断工序S1602中,切断部450可以将形成于第2连结部分152的第2固体电解质层223的一部分连同第2连结部分152一起切断。
再者,在构成第1固体电解质层213和第2固体电解质层223的材料相同的情况(即、成为第1固体电解质层213和第2固体电解质层223的涂布材料相同的情况)下,可连续地执行第1固体电解质层形成工序S1401和第2固体电解质层形成工序S1402。由此,能够使形成固体电解质层的工序更加简单化。
再者,在实施方式2中,可以通过集电体折曲部430使集电体100在第1折曲区域116折曲,由此使第1背面区域112与第2背面区域114相互接触。
换言之,在第1折曲区域折曲工序S1301中,可以通过集电体折曲部430使集电体100在第1折曲区域116折曲,由此使第1背面区域112与第2背面区域114相互接触。
根据以上技术构成,能够通过简单的工艺(折曲工序)使第1背面区域112与第2背面区域114接触。由此,能够使相互接触的第1背面区域112和第2背面区域114之间导电。从而能够通过第1折曲区域116(即第1折曲部分115)提高电池的构成部件之间的接合强度,使电子能够在第1折曲区域116(即第1折曲部分115)中移动,并且即使在相互接触的第1背面区域112和第2背面区域114之间也能使电子移动。
再者,在实施方式2中,如图22和图23所示,第1背面区域112与第2背面区域114的整个面可以相互接触。或者,第1背面区域112与第2背面区域114的一部分可以相互接触。或者,第1背面区域112与第2背面区域114可以相互接触。此时,可以在第1背面区域112与第2背面区域114之间配置其它部件。
图26是表示实施方式2中的电池制造装置2200的大致结构的图。
实施方式2中的电池制造装置2200,除了上述实施方式2中的电池制造装置2100的结构以外,还具备下述结构。
即、实施方式2中的电池制造装置2200还具备接合部分形成部460。
通过接合部分形成部460,与第1背面区域112和第2背面区域114之中的至少一者接触地形成第1接合部分310。
第1接合部分310是将第1背面区域112与第2背面区域114接合的部分。
图27是表示实施方式2中的电池制造方法的一例的流程图。
图27所示的电池制造方法,除了上述图16所示的电池制造方法的工序以外,还具备下述工序。
即、图27所示的电池制造方法,还包括第1接合部分形成工序S1701(=工序(g1))。
第1接合部分形成工序S1701是通过接合部分形成部460,与第1背面区域112和第2背面区域114之中的至少一者接触地形成第1接合部分310的工序。
根据以上制造装置或制造方法,能够进一步提高电池的构成部件之间的接合强度。即、除了通过第1折曲区域116(即第1折曲部分115)以外,还能够通过第1接合部分310更牢固地维持配置于第1表面区域111的第1对电极层212与配置于第2表面区域113的第1电极层221的位置关系。由此,能够防止例如由于电池制造时或电池使用时的冲击或振动等,使构成电池的各层(或各单电池)发生位置偏移或分离。从而能够使电池的可靠性提高。
图28是表示第1接合部分形成工序S1701的一例的图。
执行第1接合部分形成工序S1701,通过接合部分形成部460,与第1背面区域112和第2背面区域114之中的至少一者接触地形成第1接合部分310。接合部分形成部460例如可以将涂布材料(即、构成第1接合部分310的接合材料)涂布于第1背面区域112和第2背面区域114之中的至少一者上。
再者,在第1接合部分形成工序S1701中,可以通过接合部分形成部460,与第1背面区域112和第2背面区域114这两者接触地形成第1接合部分310。或者,可以通过接合部分形成部460,仅与第1背面区域112和第2背面区域114之中的一者接触地形成第1接合部分310。
图29是表示第1折曲区域折曲工序S1301的一例的图。
如图29所示,通过使形成有第1接合部分310的集电体100折曲,能够将第1接合部分310配置于第1背面区域112与第2背面区域114之间。
再者,第1接合部分形成工序S1701可以在第1折曲区域折曲工序S1301之前执行。
或者,第1接合部分形成工序S1701可以在第1折曲区域折曲工序S1301之后执行。此时,第1接合部分形成工序S1701可以是通过接合部分形成部460向第1背面区域112与第2背面区域114之间的间隙注入接合材料,由此形成第1接合部分310的工序。
根据以上的电池制造方法,能够制作上述实施方式1中的电池1200。
再者,在第1接合部分形成工序S1701中,可以通过接合部分形成部460,与第1背面区域112和第2背面区域114之中的至少一者接触地不连续地形成第1接合部分310。由此,能够制作上述实施方式1中的电池1300。
再者,在实施方式2中,集电体100可以具有第3背面区域122、第4表面区域123、第4背面区域124和第2折曲区域126。
第3背面区域122是位于第3表面区域121背面的区域。
第4背面区域124是位于第4表面区域123背面的区域。
第2折曲区域126是位于第3表面区域121与第4表面区域123之间的区域。
再者,在实施方式2的电池制造装置中,可以通过电极层形成部410,与第4表面区域123接触地形成第2电极层231。
另外,在实施方式2的电池制造装置中,可以通过集电体折曲部430使第2折曲区域126折曲。
图30是表示实施方式2中的电池制造方法的一例的流程图。
图30所示的电池制造方法,除了上述图16所示的电池制造方法的工序以外,还具备下述工序。
即、图30所示的电池制造方法,还包括第2电极层形成工序S1102(=工序(a2))和第2折曲区域折曲工序S1302(=工序(c2))。
第2电极层形成工序S1102是通过电极层形成部410,与第4表面区域123接触地形成第2电极层231的工序。
第2折曲区域折曲工序S1302是通过集电体折曲部430使第2折曲区域126折曲的工序。
根据以上制造装置或制造方法,能够提高电池的构成部件之间的接合强度。即、能够在第3表面区域121和第4表面区域123(即、集电体100的一部分的区域、且由第2折曲区域126连结的两个区域)分别形成第2对电极层222和第2电极层231。由此,能够通过第2折曲区域126(换言之为通过作为一个构成部件的集电体100)牢固地维持第2对电极层222的形成位置与第2电极层231的形成位置的位置关系。因此,在将第2对电极层222和第2电极层231形成于集电体100的工序(或其它工序)中,能够防止第2对电极层222和第2电极层231的形成位置发生偏移。并且,例如在使用集电体100构成层叠型电池的的情况下,在电池制造时,能够通过集电体100将构成电池的三个电池单元(单电池)相互连结。因此,能够防止例如由于电池制造时的冲击或振动等,使构成电池的各层(或各单电池)发生位置偏移或分离。由此,能够使电池制造时的成品率提高。
另外,根据以上技术构成,能够通过简单的单面成膜的工艺制作双极结构的电极。即、能够通过在集电体100的一面(即、第3表面区域121和第4表面区域123所位于的集电体100的表面)形成第2对电极层222和第2电极层231的工序、以及使第2折曲区域126折曲的工序,制作具备第2对电极层222和第2电极层231这两极的双极集电体。由此,与采用在集电体的两面成膜的工艺的情况相比,能够简单且低成本地制作双极结构的电极。
再者,在实施方式2中,集电体100可以具有第3连结部分153和第5表面区域131。
第3连结部分153是位于第4表面区域123旁边的区域。
第5表面区域131是位于第3连结部分153旁边的区域。
再者,在实施方式2的电池制造装置中,可以通过对电极层形成部420,与第5表面区域131接触地形成第3对电极层232。
另外,在实施方式2的电池制造装置中,可以通过固体电解质层形成部440,在第2电极层231和第3对电极层232之中的至少一者上形成第3固体电解质层233。
另外,可以通过集电体折曲部430使第3连结部分153折曲。
此时,可以通过集电体折曲部430使集电体100在第3连结部分153折曲,由此使第3固体电解质层233配置于第2电极层231与第3对电极层232之间。
另外,可以通过切断部450将第3连结部分153切断。
换言之,如图30所示,实施方式2中的电池制造方法可以还包括第3对电极层形成工序S1203(=工序(b3))、第3固体电解质层形成工序S1403(=工序(d3))、第3连结部分折曲工序S1503(=工序(e3))和第3连结部分切断工序S1603(=工序(f3))。
第3对电极层形成工序S1203是通过对电极层形成部420,与第5表面区域131接触地形成第3对电极层232的工序。
第3固体电解质层形成工序S1403是通过固体电解质层形成部440,在第2电极层231与第3对电极层232之中的至少一者上形成第3固体电解质层233的工序。
第3连结部分折曲工序S1503是通过集电体折曲部430使第3连结部分153折曲的工序。第3连结部分折曲工序S1503可以在第3固体电解质层形成工序S1403之后执行。
在第3连结部分折曲工序S1503中,通过集电体折曲部430使集电体100在第3连结部分153折曲,由此使第3固体电解质层233配置于第2电极层231与第3对电极层232之间。
第3连结部分切断工序S1603是通过切断部450将第3连结部分153切断的工序。第3连结部分切断工序S1603可以在第3连结部分折曲工序S1503之后执行。
根据以上制造装置或制造方法,能够通过第2电极层231、第3对电极层232和第3固体电解质层233构成一个固体电池单元(第3发电元件230)。由此,能够构成第1发电元件210、第2发电元件220和第3发电元件230分别经由第1集电体110和第2集电体120串联而成的层叠型电池。此时,能够通过第2集电体120将第2发电元件220(即、第1电极层221、第2对电极层222和第2固体电解质层223)与第3发电元件230(即、第2电极层231、第3对电极层232和第3固体电解质层233)牢固地连结。由此,能够防止例如由于电池制造时或电池使用时的冲击或振动等,使构成电池的各电池单元(第2发电元件220和第3发电元件230)发生位置偏移或分离。即、能够通过第2集电体120提高构成电池的各电池单元(第2发电元件220和第3发电元件230)的接合的强度。由此,能够通过第2发电元件220与第3发电元件230的串联提高电池电压,并且使电池的可靠性提高。
图31是表示第2折曲区域折曲工序S1302和第3连结部分折曲工序S1503的一例的图。
执行第2折曲区域折曲工序S1302,通过集电体折曲部430使第2折曲区域126折曲。集电体折曲部430例如可以具备折曲用部件626(例如杆部件、线部件等)。此时,集电体折曲部430可以使折曲用部件626与第2折曲区域126抵接,使集电体100和折曲用部件626之中的至少一者移动,由此使第2折曲区域126折曲。
在第2折曲区域折曲工序S1302中,通过使第2折曲区域126折曲,形成在上述实施方式1中所示的第2折曲部分125。
执行第3连结部分折曲工序S1503,通过集电体折曲部430使第3连结部分153折曲。集电体折曲部430例如可以具备折曲用部件653(例如杆部件、线部件等)。此时,集电体折曲部430可以使折曲用部件653与第3连结部分153抵接,使集电体100和折曲用部件653之中的至少一者移动,由此使第3连结部分153折曲。
再者,第2折曲区域折曲工序S1302既可以在第1折曲区域折曲工序S1301、第1连结部分折曲工序S1501和第2连结部分折曲工序S1502之前执行,也可以在第1折曲区域折曲工序S1301、第1连结部分折曲工序S1501和第2连结部分折曲工序S1502之后执行。
另外,第3连结部分折曲工序S1503既可以在第2折曲区域折曲工序S1302之前执行,也可以在第2折曲区域折曲工序S1302之后执行。
或者,如图31所示,第1折曲区域折曲工序S1301、第2折曲区域折曲工序S1302、第1连结部分折曲工序S1501、第2连结部分折曲工序S1502和第3连结部分折曲工序S1503可以同时执行。
再者,在第3固体电解质层形成工序S1403中,如图31所示,第3固体电解质层233可以形成在比第2电极层231和第3对电极层232更大的范围。由此,能够将第3固体电解质层233与第2集电体120和第3集电体130接触配置。
图32是表示第3连结部分切断工序S1603的一例的图。
执行第3连结部分切断工序S1603,通过切断部450将第3连结部分153切断。切断部450例如可以通过切断用部件(例如切割机、冲模装置等)将第3连结部分153切断。或者,切断部450例如可以采用通过化学反应等将第3连结部分153的一部分除去的方法将第3连结部分153切断。通过将第3连结部分153切断,解除第2电极层231与第3对电极层232的短路状态。由此,能够作为第3发电元件230的单元电池进行充放电。
再者,第3连结部分切断工序S1603既可以在第1连结部分切断工序S1601和第2连结部分切断工序S1602之前执行,也可以在第1连结部分切断工序S1601和第2连结部分切断工序S1602之后执行。
或者,如图32所示,第1连结部分切断工序S1601、第2连结部分切断工序S1602和第3连结部分切断工序S1603可以同时执行(例如可以将图32所示的C3的位置切断)。
通过执行第1连结部分切断工序S1601、第2连结部分切断工序S1602和第3连结部分切断工序S1603,使集电体100成为在上述实施方式1中所示的外侧集电体140、第1集电体110、第2集电体120和第3集电体130。
根据以上实施方式2中的电池制造方法的具体的一例,能够制作上述实施方式1中的电池1400。
再者,在实施方式2中,可以通过接合部分形成部460,与第3背面区域122和第4背面区域124之中的至少一者接触地形成第2接合部分320。
第2接合部分320是将第3背面区域122与第4背面区域124接合的部分。
图33是表示实施方式2中的电池制造方法的一例的流程图。
图33所示的电池制造方法,除了上述图30所示的电池制造方法的工序以外,还具备下述工序。
即、图33所示的电池制造方法,还包括第1接合部分形成工序S1701(=工序(g1))和第2接合部分形成工序S1702(=工序(g2))。
第2接合部分形成工序S1702是通过接合部分形成部460,与第3背面区域122和第4背面区域124之中的至少一者接触地形成第2接合部分320的工序。
根据以上制造装置或制造方法,能够进一步提高电池的构成部件之间的接合强度。即、除了通过第2折曲区域126(即第2折曲部分125)以外,还能够通过第2接合部分320更牢固地维持配置于第3表面区域121的第2对电极层222与配置于第4表面区域123的第2电极层231的位置关系。由此,能够防止例如通过电池制造时或电池使用时的冲击或振动等,使构成电池的各层(或各单电池)发生位置偏移或分离。从而能够使电池的可靠性提高。
再者,第2接合部分形成工序S1702既可以在第1接合部分形成工序S1701之前执行,也可以在第1接合部分形成工序S1701之后进行。
另外,第2接合部分形成工序S1702可以在第2折曲区域折曲工序S1302之前执行。
或者,第2接合部分形成工序S1702可以在第2折曲区域折曲工序S1302之后执行。此时,第2接合部分形成工序S1702可以是通过接合部分形成部460向第3背面区域122与第4背面区域124之间的间隙注入接合材料,由此形成第2接合部分320的工序。
根据以上的电池制造方法,能够制作上述的实施方式1中的电池1500。
再者,在实施方式2中,电极层形成部410、对电极层形成部420、固体电解质层形成部440和接合部分形成部460可以分别具备例如将涂布材料(例如电极材料、对电极材料、固体电解质材料、接合材料等)吐出的吐出机构(例如吐出口)、向吐出机构供给涂布材料的供给机构(例如罐和供给管)、使涂布对象等移动的移动机构(例如辊)、进行加压压迫的压制机构(例如压板和汽缸)等。这些机构可适当采用一般公知的装置和部件。
另外,在实施方式2中,集电体折曲部430例如可以具备使折曲对象折曲的折曲机构(例如杆部件、线部件等)、使折曲对象等移动的移动机构(例如辊)等。这些机构可适当采用一般公知的装置和部件。
另外,在实施方式2中,切断部450例如可以具备将切断对象切断的切断机构(例如切割机、冲模装置等)、使切断对象等移动的移动机构(例如辊)等。这些机构可适当采用一般公知的装置和部件。
另外,实施方式2中的电池制造装置可以还具备控制部500。控制部500控制电极层形成部410、对电极层形成部420、集电体折曲部430、固体电解质层形成部440、切断部450和接合部分形成部460的工作。
控制部500例如可以由处理器和存储器构成。该处理器例如可以是CPU(中央处理单元;Central Processing Unit)或MPU(微处理单元;Micro-Processing Unit)等。此时,该处理器可以将存储于存储器的程序读取并执行,由此执行本公开中所示的控制方法(电池制造方法)。
再者,在实施方式2的电池制造方法中,电极层、对电极层和固体电解质层不仅可以采用涂布方法形成,也可以采用其它方法(例如依次层叠、贴合、转印等)或涂布方法与其它方法的组合方法等形成。
另外,在实施方式2的电池制造方法中,可以在折曲工序之后等,通过压制机等对各发电元件进行加压压制。由此,能够实现高填充密度化和密合性的强化。即、在各层的层叠方向上,通过进行加压压迫,能够使各层变得致密,并且相互成为良好的接合状态。
产业可利用性
本公开的电池可作为电子设备、电器设备、电动车等的电池利用。

Claims (21)

1.一种电池,具备第1集电体、第1电极层和第1对电极层,
所述第1对电极层是所述第1电极层的对电极,
所述第1集电体具有第1表面区域、第1背面区域、第2表面区域、第2背面区域和第1折曲部分,
所述第1背面区域是位于所述第1表面区域背面的区域,
所述第2背面区域是位于所述第2表面区域背面的区域,
所述第1折曲部分位于所述第1表面区域与所述第2表面区域之间,
所述第1集电体在所述第1折曲部分折曲,由此使所述第1背面区域与所述第2背面区域彼此相对,
所述第1电极层与所述第2表面区域接触配置,
所述第1对电极层与所述第1表面区域接触配置。
2.根据权利要求1所述的电池,还具备外侧电极层和第1固体电解质层,
所述外侧电极层是所述第1对电极层的对电极,
所述第1固体电解质层配置于所述第1对电极层与所述外侧电极层之间。
3.根据权利要求2所述的电池,还具备外侧集电体,
所述外侧集电体与所述外侧电极层接触配置,
所述第1固体电解质层与所述第1集电体和所述外侧集电体接触配置。
4.根据权利要求2所述的电池,还具备第2对电极层和第2固体电解质层,
所述第2对电极层是所述第1电极层的对电极,
所述第2固体电解质层配置于所述第1电极层与所述第2对电极层之间。
5.根据权利要求4所述的电池,还具备第2集电体,
所述第2集电体与所述第2对电极层接触配置,
所述第2固体电解质层与所述第1集电体和所述第2集电体接触配置。
6.根据权利要求4所述的电池,
所述第1折曲部分被所述第1固体电解质层和所述第2固体电解质层之中的至少一者覆盖。
7.根据权利要求1所述的电池,
所述第1背面区域与所述第2背面区域彼此接触。
8.根据权利要求1所述的电池,还具备将所述第1背面区域与所述第2背面区域接合的第1接合部分,
所述第1接合部分配置于所述第1背面区域与所述第2背面区域之间。
9.根据权利要求8所述的电池,
所述第1接合部分包含导电性接合材料。
10.根据权利要求1所述的电池,
所述第1表面区域包含第1材料,
所述第2表面区域包含第2材料,
所述第2材料是与所述第1材料不同的材料。
11.根据权利要求1所述的电池,
所述第1背面区域和所述第2背面区域包含第3材料。
12.根据权利要求11所述的电池,
所述第1表面区域包含第1材料,
所述第1材料是与所述第3材料不同的材料。
13.根据权利要求11所述的电池,
所述第2表面区域包含第2材料,
所述第2材料是与所述第3材料不同的材料。
14.根据权利要求1所述的电池,还具备第2集电体、第2电极层、第2对电极层和第2固体电解质层,
所述第2对电极层是所述第1电极层和所述第2电极层的对电极,
所述第2集电体具有第3表面区域、第3背面区域、第4表面区域、第4背面区域和第2折曲部分,
所述第3背面区域是位于所述第3表面区域背面的区域,
所述第4背面区域是位于所述第4表面区域背面的区域,
所述第2折曲部分位于所述第3表面区域与所述第4表面区域之间,
所述第2集电体在所述第2折曲部分折曲,由此使所述第3背面区域与所述第4背面区域彼此相对,
所述第2电极层与所述第4表面区域接触配置,
所述第2对电极层与所述第3表面区域接触配置,
所述第2固体电解质层配置于所述第1电极层与所述第2对电极层之间。
15.一种电池制造方法,使用了电池制造装置,
所述电池制造装置具备电极层形成部、对电极层形成部、以及使集电体折曲的集电体折曲部,
所述集电体具有第1表面区域、第1背面区域、第2表面区域、第2背面区域和第1折曲区域,
所述第1背面区域是位于所述第1表面区域背面的区域,
所述第2背面区域是位于所述第2表面区域背面的区域,
所述第1折曲区域是位于所述第1表面区域与所述第2表面区域之间的区域,
所述电池制造方法包括以下工序:
形成工序a1,通过所述电极层形成部,与所述第2表面区域接触地形成第1电极层;
形成工序b1,通过所述对电极层形成部,与所述第1表面区域接触地形成作为所述第1电极层的对电极的第1对电极层;以及
折曲工序c1,通过所述集电体折曲部使所述第1折曲区域折曲,
在所述折曲工序c1中,通过所述集电体折曲部使所述集电体在所述第1折曲区域折曲,由此使所述第1背面区域与所述第2背面区域彼此相对。
16.根据权利要求15所述的电池制造方法,
所述电池制造装置具备固体电解质层形成部和切断部,
所述集电体具有位于所述第1表面区域旁边的第1连结部分、和位于所述第1连结部分旁边的外侧区域,
所述电池制造方法还包括以下工序:
形成工序a0,通过所述电极层形成部,与所述外侧区域接触地形成作为所述第1对电极层的对电极的外侧电极层;
形成工序d1,通过所述固体电解质层形成部,在所述第1对电极层和所述外侧电极层之中的至少一者上形成第1固体电解质层;
折曲工序e1,在所述形成工序d1之后,通过所述集电体折曲部使所述第1连结部分折曲;以及
切断工序f1,在所述折曲工序e1之后,通过所述切断部将所述第1连结部分切断,
在所述折曲工序e1中,通过所述集电体折曲部使所述集电体在所述第1连结部分折曲,由此使所述第1固体电解质层配置于所述第1对电极层与所述外侧电极层之间。
17.根据权利要求16所述的电池制造方法,
所述集电体具有位于所述第2表面区域旁边的第2连结部分、和位于所述第2连结部分旁边的第3表面区域,
所述电池制造方法还包括以下工序:
形成工序b2,通过所述对电极层形成部,与所述第3表面区域接触地形成作为所述第1电极层的对电极的第2对电极层;
形成工序d2,通过所述固体电解质层形成部,在所述第1电极层和所述第2对电极层之中的至少一者上形成第2固体电解质层;
折曲工序e2,在所述形成工序d2之后,通过所述集电体折曲部使所述第2连结部分折曲;以及
切断工序f2,在所述折曲工序e2之后,通过所述切断部将所述第2连结部分切断,
在所述折曲工序e2中,通过所述集电体折曲部使所述集电体在所述第2连结部分折曲,由此使所述第2固体电解质层配置于所述第1电极层与所述第2对电极层之间。
18.根据权利要求17所述的电池制造方法,
在所述形成工序d1中,通过所述固体电解质层形成部,在所述第1折曲区域的一部分上形成第1固体电解质层,
或者,
在所述形成工序d2中,通过所述固体电解质层形成部,在所述第1折曲区域的一部分上形成第2固体电解质层。
19.根据权利要求15所述的电池制造方法,
在所述折曲工序c1中,通过所述集电体折曲部使所述集电体在所述第1折曲区域折曲,由此使所述第1背面区域与所述第2背面区域彼此接触。
20.根据权利要求15所述的电池制造方法,
所述电池制造装置具备用于形成第1接合部分的接合部分形成部,所述第1接合部分将所述第1背面区域与所述第2背面区域接合,
所述电池制造方法还包括形成工序g1,通过所述接合部分形成部,与所述第1背面区域和所述第2背面区域之中的至少一者接触地形成所述第1接合部分。
21.根据权利要求15所述的电池制造方法,
所述集电体具有位于所述第2表面区域旁边的第2连结部分、位于所述第2连结部分旁边的第3表面区域、第3背面区域、第4表面区域、第4背面区域和第2折曲区域,
所述第3背面区域是位于所述第3表面区域背面的区域,
所述第4背面区域是位于所述第4表面区域背面的区域,
所述第2折曲区域是位于所述第3表面区域与所述第4表面区域之间的区域,
所述电池制造方法还包括以下工序:
形成工序a2,通过所述电极层形成部,与所述第4表面区域接触地形成第2电极层;
形成工序b2,通过所述对电极层形成部,与所述第3表面区域接触地形成作为所述第1电极层和所述第2电极层的对电极的第2对电极层;
折曲工序c2,通过所述集电体折曲部使所述第2折曲区域折曲;
形成工序d2,通过固体电解质层形成部,在所述第1电极层和所述第2对电极层之中的至少一者上形成第2固体电解质层;
折曲工序e2,在所述形成工序d2之后,通过所述集电体折曲部使所述第2连结部分折曲;以及
切断工序f2,在所述折曲工序e2之后,通过切断部将所述第2连结部分切断,
在所述折曲工序e2中,通过所述集电体折曲部使所述集电体在所述第2连结部分折曲,由此使所述第2固体电解质层配置于所述第1电极层与所述第2对电极层之间。
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