CN113557633A - 电池 - Google Patents

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CN113557633A CN202080020645.5A CN202080020645A CN113557633A CN 113557633 A CN113557633 A CN 113557633A CN 202080020645 A CN202080020645 A CN 202080020645A CN 113557633 A CN113557633 A CN 113557633A
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伊东裕介
古贺英一
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Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
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Abstract

本公开的电池(1000)具备：具有层叠的正极层(102、105)、负极层(103、106)和电解质层(104)的发电元件(110)；以及支撑所述发电元件(110)的支撑体(200)，所述发电元件具有与所述层叠的方向(z)水平的面即第1平面(111)、和与所述层叠的方向垂直的面即第2平面(112)，所述支撑体(200)具有与所述第1平面相接的第1支撑体部(210)、和包含在与所述第2平面垂直的方向(z)上对所述发电元件赋予弹性力的弯曲部(221)的第2支撑体部(200)。由发电元件的膨胀引起的应力主要在层叠的方向(z)上产生。弯曲部(221)同样能够在层叠的方向(z)上赋予弹性力。通过设置这样的弯曲部，即使发电元件发生膨胀，用于支撑发电元件的压力也难以增加，因此能够抑制发电元件中的剥离或裂纹的产生。

Description

电池
技术领域
本公开涉及电池。
背景技术
专利文献1公开了一种用于将包含正极、负极和电解质的发电元件连接的连接部件。连接部件由平面部和弯曲部构成，发电元件的底面部和连接部件的平面部以抵接的方式配设。
在先技术文献
专利文献1：日本特开2016-170941号公报
发明内容
发明要解决的课题
本公开提供一种可靠性高的电池。
用于解决课题的手段
根据本公开中非限定的例示的实施方式，提供以下技术方案。
本公开的一个技术方案中的电池，具备发电元件和支撑体，所述发电元件具有层叠的正极层、负极层和电解质层，所述支撑体支撑所述发电元件，所述发电元件具有第1平面和第2平面，所述第1平面是与所述层叠的方向水平的面，所述第2平面是与所述层叠的方向垂直的面，所述支撑体具有第1支撑体部和第2支撑体部，所述第1支撑体部与所述第1平面相接，所述第2支撑体部包含弯曲部，所述弯曲部在与所述第2平面垂直的方向上对所述发电元件赋予弹性力。
发明的效果
根据本公开，能够提供一种可靠性高的电池。
附图说明
图1是表示实施方式1涉及的电池的大致结构的立体图。
图2是表示沿图1的II-II线的发电元件的切断面的截面图。
图3A是实施方式涉及的电池被收纳于壳体时的侧视图。
图3B是比较例的电池被收纳于壳体时的侧视图。
图4A是实施方式的变形例1～3的电池所具备的第2支撑体部的周围的侧视图。
图4B是实施方式的变形例4～6的电池所具备的第2支撑体部的周围的侧视图。
图5是实施方式的变形例7涉及的电池被收纳于壳体时的侧视图。
具体实施方式
(成为本公开的基础的见解)
本发明人发现关于“背景技术”中记载的专利文献1的技术，会产生以下的问题。
首先，对本发明人的着眼点进行说明。现有的电池中，作为课题可举出由于发电元件伴随充放电发生体积变化等导致的可靠性的降低。
例如，对包含固体电解质的电池进行说明。更具体而言，该电池具备发电元件，该发电元件具有层叠的固体电解质和电极活性物质。这样的电池例如有全固体电池。另外，这样的电池的构成部件(即、固体电解质和电极活性物质)为固体材料，因此电极活性物质与固体电解质的界面成为固体-固体界面。
通常，全固体电池是通过实施加压成型而制作的。根据加压成型的条件，粒子彼此(在此，粒子例如是指电极活性物质粒子和/或固体电解质粒子)的接合会变得不充分，因此发电元件内的充放电反应有时不均匀地进行。另外，电极活性物质随着充放电而发生膨胀、收缩，因此当存在许多充放电深度不同的电极活性物质粒子的情况下，会在发电元件内的各处产生应力。该应力波及到发电元件整体，由此发生电极活性物质与固体电解质的剥离、或在电极活性物质和固体电解质产生细微的裂纹。因此，离子传导或电子传导路径被切断，电池特性大大降低。
另外，已知由电极活性物质的膨胀导致的应力(即、发电元件的膨胀导致的应力)，主要会产生在固体电解质和电极活性物质的层叠的方向上。由此，与层叠的方向垂直的发电元件的相对的面(例如底面和上表面)容易受到由发电元件的膨胀导致的应力的影响，容易向发电元件的外侧变形。
然而，为了将电池安装于壳体等，需要使电池得到支撑。例如专利文献1中，发电元件(电池)被连接部件支撑。具体而言，该连接部件以夹着发电元件的相对的面(专利文献1中为负极罐底面部和正极罐底面部)的方式进行支撑。
因此，如果上述膨胀的发电元件(电池)以被该连接部件夹持的方式得到支撑，则用于支撑发电元件的压力有可能产生在与膨胀导致的应力相反的方向(即、抑制发电元件的膨胀的方向)。该情况下，如果发生发电元件的膨胀，则由发电元件的膨胀导致的应力会挤压连接部件。其结果，从连接部件被压回，使得用于支撑发电元件的压力增加，即、抑制发电元件的膨胀的力增加，因此更容易发生发电元件中的剥离或裂纹。
由此，电池特性大大降低。这样的电池可靠性低。
(本公开的概要)
为解决这样的问题，本公开的一个技术方案涉及的电池，具备发电元件和支撑体，所述发电元件具有层叠的正极层、负极层和电解质层，所述支撑体支撑所述发电元件，所述发电元件具有第1平面和第2平面，所述第1平面是与所述层叠的方向水平的面，所述第2平面是与所述层叠的方向垂直的面，所述支撑体具有第1支撑体部和第2支撑体部，所述第1支撑体部与所述第1平面相接，所述第2支撑体部包含弯曲部，所述弯曲部在与所述第2平面垂直的方向上对所述发电元件赋予弹性力。
由此，第1支撑体部与第1平面相接而进行支撑。第1平面是与层叠的方向水平的方向，因此难以受到由发电元件的膨胀导致的应力的影响，难以变形。第1支撑体部与这样的第1平面相接而进行支撑，因此支撑体能够容易地支撑发电元件。
另外，由发电元件的膨胀导致的应力主要产生在层叠的方向上。弯曲部同样能够在层叠的方向上赋予弹性力。通过设置这样的弯曲部，即使发生发电元件的膨胀，用于支撑发电元件的压力也难以增加，因此能够抑制发电元件中的剥离或裂纹的产生。
也就是说，通过设置支撑体，能够容易地支撑发电元件，并且抑制发电元件中的剥离或裂纹的产生。由此，可得到可靠性高的电池。
另外，例如可以设为：所述支撑体是电极端子，所述支撑体与所述正极层和所述负极层中的一方连接。
由此，支撑体支撑发电元件，并且与发电元件电连接，从而不需要另外的电极等。因此，能够抑制电池的大型化。
另外，例如可以设为：所述第2支撑体部还包含沿着所述第2平面平行延伸的平行面部，所述平行面部与所述第2平面相接。
由此，通过第1支撑体部支撑第1平面，并且平行面部支撑第2平面，支撑体能够更容易地支撑发电元件。
另外，例如可以设为：所述第2支撑体部与所述第2平面隔离。
由此，即使发电元件膨胀，发电元件的第2平面也不会与第2支撑体部接触，第2平面不会受到来自于第2支撑体部的压力。通过这样，能够抑制发电元件中的剥离和裂纹的产生。
另外，例如可以设为：还具备位于所述第2支撑体部与所述第2平面之间的树脂部件。
由此，通过第1支撑体部支撑第1平面，并且第2支撑部材隔着树脂部件支撑第2平面，支撑体能够更容易地支撑发电元件。
另外，例如可以设为：所述第1支撑体部与所述第1平面的整个面相接。
由此，通过增加支撑体与发电元件的接触面积，支撑体能够更容易地支撑发电元件。
另外，例如可以设为：所述支撑体从所述第2平面向与所述第2平面垂直的方向突出1mm以上且10mm以下。
由此，通过突出的距离为1mm以上，在发电元件的周围产生充分的空间。因此，即使发电元件发生膨胀，发电元件的第2平面也不会与周围的物体接触，第2平面不会受到来自于周围的物体的压力。通过这样，能够抑制发电元件中的剥离或裂纹的产生。
另外，通过突出的距离为10mm以下，能够减小发电元件的周围的不必要的空间，从而抑制电池的大型化。
另外，例如可以设为：所述支撑体从所述第1平面向所述发电元件的相反侧的方向突出0.1mm以上且10mm以下。
如上所述，发电元件主要在层叠的方向上变形。但是，发电元件在与层叠的方向垂直的方向上也会稍稍变形。因此，通过将在与层叠的方向垂直的方向(例如从第1平面向发电元件的相反侧的方向)上突出的距离设为0.1mm以上，即使发电元件以向与层叠的方向垂直的方向延伸的方式变形，发电元件也能够允许向该垂直的方向的变形。因此，能够缓和发电元件的变形，提高电池的可靠性。
另外，通过进一步减小突出的距离，能够在更小的区域安装电池。因此，通过将突出的距离设为10mm以下，能够抑制电池的大型化。
另外，例如可以设为：所述支撑体由厚度为50μm以上且5000μm以下的板部件构成。
由此，在厚度为50μm以上的情况下，支撑体的机械强度提高。在厚度为5000μm以下的情况下，在支撑体中容易形成弯曲部。
另外，例如可以设为：所述电解质层是固体电解质层。
由此，能够在包含固体电解质的全固体电池中，提高电池的可靠性。
另外，例如可以设为：所述发电元件具有层叠的多个电池单元，所述多个电池单元分别具有所述正极层、所述负极层和所述电解质层。
由此，通过多个电池单元层叠，能够得到提高了电压或容量的电池。这样的电池中，能够使电池的可靠性提高。
另外，例如可以设为：沿着与所述第1平面和所述第2平面垂直的面切断的所述弯曲部的切断面形状包含U字形状或V字形状或L字形状。
由此，通过弯曲部的切断面形状包含上述形状，能够发挥充分的弹性力。
以下，参照附图对本公开涉及的电池的实施方式进行说明。
再者，以下说明的实施方式都只是表示优选的一个具体例。因此，以下的实施方式中示出的数值、形状、材料、构成要素、构成要素的配置和连接形态等只是一例，并不意图将本公开限定于此。由此，关于以下的实施方式的构成要素之中未记载于表示最上位概念的独立权利要求的构成要素，作为任意的构成要素进行说明。另外，各图是示意图，并不一定严格地进行图示。另外，各图中对于相同的构成部件附带相同的标记。
另外，附图中示出的各种要素只是为了便于理解本公开而示意性地图示，其尺寸比例和外观等可能会与实物存在差异。也就是说，各图是示意图，并不一定严格地进行图示。因此，例如各图中的比例尺等并不一定一致。另外，本说明书中，数值范围并不仅表示严格意义，其也包括实质同等的范围，例如包含几％左右的差异。
另外，在本说明书中的结构的说明中，“上”和“下”这样的用语并不是指绝对空间认知的上方(铅垂上方)和下方(铅垂下方)，而是作为以层叠结构中的层叠顺序为基准由相对的位置关系规定的用语使用。
以下的说明中，有时会将锂表示为Li，将硫表示为S，将磷表示为P，将硅表示为S，将硼表示为B，将锗表示为Ge，将氟表示为F，将氯表示为Cl，将溴表示为Br，将碘表示为I，将氧表示为O，将铝表示为Al，将镓表示为Ga，将铟表示为In，将铁表示为Fe，将锌表示为Zn，将钛表示为Ti，将镧表示为La，将锆表示为Zr，将氮表示为N，将氢表示为H，将砷表示为As，将锑表示为Sb，将碲表示为Te，将碳表示为C，将硒表示为Se，将钇表示为Y，将镁表示为Mg。
(实施方式)
利用图1～图3B，对实施方式涉及的电池1000进行说明。
图1是表示本实施方式涉及的电池1000的大致结构的立体图。图2是表示沿图1的II-II线的发电元件110的切断面的截面图。图3A是本实施方式涉及的电池1000被收纳于壳体400时的侧视图。图3B是比较例的电池1000x被收纳于壳体400时的侧视图。
本实施方式中的电池1000，具备发电元件110和支撑体200。本实施方式涉及的电池1000被收纳于壳体(参照图3)。
首先，利用图1和图2对发电元件110进行说明。
发电元件110具有层叠的多个电池单元101和绝缘部120。多个电池单元101分别具有正极层、负极层和电解质层。由此，发电元件110具有层叠的正极层、负极层和电解质层。本实施方式中，正极层包含正极102和正极集电体105，负极层包含负极103和负极集电体106，电解质层是固体电解质层104。
发电元件110的俯视形状(也就是沿z轴负方向观察发电元件110时的形状)为矩形，但不限于此。发电元件110的主面(俯视时的观察面)的面积例如可以为1cm2以上且1000cm2以下。
正极102是包含正极活性物质的层。正极102可以是包含正极活性物质和固体电解质的正极合剂层。
作为正极102中所含的正极活性物质，例如可使用含锂的过渡金属氧化物、过渡金属氟化物、聚阴离子材料、氟化聚阴离子材料、过渡金属硫化物、过渡金属氧氟化物、过渡金属氧硫化物或过渡金属氧氮化物等。特别是使用含锂的过渡金属氧化物作为正极活性物质的情况下，能够降低制造成本，并且提高平均放电电压。
另外，正极活性物质的形状可以是粒子形状。该情况下，正极活性物质粒子的中值粒径可以为0.1μm以上且100μm以下。如果正极活性物质粒子的中值粒径小于0.1μm，则在正极102中，正极活性物质粒子和固体电解质有可能无法形成良好的分散状态。由此，导致电池的充放电特性降低。另外，如果正极活性物质粒子的中值粒径大于100μm，则正极活性物质粒子内的离子扩散变慢。因此，电池的高输出下的工作有时变得困难。正极活性物质粒子的中值粒径可以大于固体电解质粒子的中值粒径。由此，可形成正极活性物质和固体电解质的良好的分散状态。
正极102的厚度(即、z轴方向的长度)可以为10～500μm。再者，当正极102的厚度小于10μm的情况下，有可能难以确保充分的电池的能量密度。再者，当正极102的厚度大于500μm的情况下，高输出下的工作有可能变得困难。
作为正极集电体105，例如可以使用由铝、不锈钢、钛或这些金属的合金等材料制成的多孔质或无孔的片或薄膜等。铝和铝的合金便宜且容易薄膜化。作为片或薄膜，可以是金属箔或丝网片等。正极集电体105的厚度可以为1～30μm。再者，当正极集电体105的厚度小于1μm的情况下，机械强度不充分，容易发生裂纹或破裂。再者，当正极集电体105的厚度大于30μm的情况下，电池的能量密度有可能降低。
负极103是包含负极活性物质的层。负极103可以是包含负极活性物质和固体电解质的负极合剂层。
作为负极103中所含的负极活性物质，例如可以是吸藏和释放金属离子的材料。负极活性物质例如可以是吸藏和释放锂离子的材料。作为负极活性物质，例如可以使用锂金属、与锂显示合金化反应的金属或合金、碳、过渡金属氧化物或过渡金属硫化物等。作为与锂显示合金化反应的金属或合金，例如可以使用硅化合物、锡化合物或铝化合物与锂的合金等。作为碳，例如可以使用石墨或硬碳或焦炭之类的非石墨系碳。作为过渡金属氧化物，例如可以使用氧化铜(CuO)或氧化镍(NiO)等。作为过渡金属硫化物，例如可以使用由CuS表示的硫化铜等。特别是在使用碳作为负极活性物质的情况下，能够降低制造成本，并且提高平均放电电压。从容量密度的观点出发，作为负极活性物质，优选使用硅(Si)、锡(Sn)、硅化合物或锡化合物。
另外，负极活性物质的形状可以是粒子形状。该情况下，负极活性物质粒子的中值粒径可以为0.1μm以上且100μm以下。如果负极活性物质粒子的中值粒径小于0.1μm，则在负极103中，负极活性物质粒子和固体电解质有可能无法形成良好的分散状态。由此，导致电池的充放电特性降低。另外，如果负极活性物质粒子的中值粒径大于100μm，则负极活性物质粒子内的锂扩散变慢。因此，电池的高输出下的工作有时变得困难。负极活性物质粒子的中值粒径可以大于固体电解质粒子的中值粒径。由此，能够形成负极活性物质与固体电解质的良好的分散状态。
负极103的厚度可以为10μm～500μm。再者，当负极103的厚度小于10μm的情况下，有可能难以确保充分的电池的能量密度。再者，当负极103的厚度大于500μm的情况下，高输出下的工作有可能变得困难。
作为负极集电体106，例如可以使用由不锈钢、镍、铜或这些金属的合金等金属材料制成的多孔质或无孔的片或薄膜等。铜和铜的合金便宜且容易薄膜化。作为片和薄膜，可以是金属箔或丝网片等。负极集电体106的厚度可以为1～30μm。再者，当负极集电体106的厚度小于1μm的情况下，机械强度不充分，容易产生裂纹或破裂。再者，当负极集电体106的厚度大于30μm的情况下，电池的能量密度有可能降低。
固体电解质层104包含固体电解质。
固体电解质层104的厚度可以为1～200μm。再者，当固体电解质层104的厚度小于1μm的情况下，正极102与负极103短路的可能性变高。再者，当固体电解质层104的厚度大于200μm的情况下，高输出下的工作有可能变得困难。
作为正极102、负极103和固体电解质层104中所含的固体电解质，例如可以使用硫化物固体电解质、氧化物固体电解质、卤化物固体电解质、高分子固体电解质或络合氢化物固体电解质等。正极102、负极103和固体电解质层104中所含的固体电解质分别可以由不同的材料构成。
作为硫化物固体电解质，例如可以使用Li2S-P2S5、Li2S-SiS2、Li2S-B2S3、Li2S-GeS2、Li3.25Ge0.25P0.75S4、Li10GeP2S12等。另外，可以向其中添加LiX(X：F、Cl、Br、I)、Li2O、MOp、LiqMOr(M：P、Si、Ge、B、Al、Ga、In、Fe、Zn中的任一者)(p、q、r：自然数)等。
作为氧化物固体电解质，例如可以使用以LiTi2(PO4)3及其元素置换体为代表的NASICON(Na Super Ionic Conductor；钠超离子导体)型固体电解质、(LaLi)TiO3系的钙钛矿型固体电解质、以Li14ZnGe4O16、Li4SiO4、LiGeO4及其元素置换体为代表的LISICON(Lithium Super Ionic Conductor；锂超离子导体)型固体电解质、以Li7La3Zr2O12及其元素置换体为代表的石榴石型固体电解质、Li3N及其H置换体、Li3PO4及其N置换体、或者是以LiBO2或Li3BO3等Li-B-O化合物作为基体添加Li2SO4或Li2CO3等而得到的玻璃或玻璃纤维等。
作为卤化物固体电解质，例如可以使用由组成式LiαMβXγ表示的材料，其中，α和β和γ是大于0的值，并且，M包含除了Li以外的金属元素和半金属元素之中的至少一种，并且，X是选自Cl、Br、I和F中的一种或两种以上元素。在此，半金属元素是B、Si、Ge、As、Sb或Te。金属元素是除了氢以外的周期表1族～12族中所含的所有元素、以及除了上述半金属元素和C、N、P、O、S、Se以外的13族～16族中所含的所有元素。即、金属元素是在与卤素化合物形成无机化合物时可成为阳离子的元素群。作为卤化物固体电解质，例如可以使用Li3YX6、Li2MgX4、Li2FeX4、LiAX4或Li3AX6(其中，A是Al、Ga或In)等(X：F、Cl、Br、I)。
作为高分子固体电解质，例如可以使用高分子化合物与锂盐的化合物。高分子化合物可以具有氧化乙烯结构。通过高分子化合物具有氧化乙烯结构，能够含有较多锂盐，能够进一步提高离子导电率。作为锂盐，可以使用LiPF6、LiBF4、LiSbF6、LiAsF6、LiSO3CF3、LiN(SO2CF3)2、LiN(SO2C2F5)2、LiN(SO2CF3)(SO2C4F9)或LiC(SO2CF3)3等。作为锂盐，可以单独使用选自这些之中的一种锂盐。或者，作为锂盐，也可以使用选自这些之中的两种以上锂盐的混合物。
作为络合氢化物固体电解质，例如可以使用LiBH4-LiI或LiBH4-P2S5等。
另外，固体电解质的形状可以为粒子形状。
正极102、固体电解质层104和负极103中的至少一者，可以出于提高粒子彼此的密合性的目的而包含粘结剂。粘结剂用于提高构成电极的材料的粘结性。作为粘结剂，可举出聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、芳纶树脂、聚酰胺、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚丙烯腈、聚丙烯酸、聚丙烯酸甲酯、聚丙烯酸乙酯、聚丙烯酸己酯、聚甲基丙烯酸、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸乙酯、聚甲基丙烯酸己酯、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯吡咯烷酮、聚醚、聚醚砜、六氟聚丙烯、丁苯橡胶或羧甲基纤维素等。另外，作为粘结剂，可以使用选自四氟乙烯、六氟乙烯、六氟丙烯、全氟烷基乙烯基醚、偏二氟乙烯、三氟氯乙烯、乙烯、丙烯、五氟丙烯、氟甲基乙烯基醚、丙烯酸和己二烯中的两种以上材料的共聚物。另外，可以将选自这些之中的两种以上混合作为粘结剂使用。
正极102和负极103中的至少一者，可以出于提高电子导电性的目的而包含导电助剂。作为导电助剂，例如可以使用氟化碳、天然石墨和人造石墨的石墨类、乙炔黑或科琴黑(注册商标)等炭黑类、碳纤维或金属纤维等导电性纤维类、铝等金属粉末类、氧化锌或钛酸钾等导电性晶须类、氧化钛等导电性金属氧化物、或者聚苯胺、聚吡咯或聚噻吩等导电性高分子化合物等。在使用石墨类或炭黑类等碳导电助剂的情况下，能够谋求低成本化。
绝缘部120是覆盖发电元件110中与层叠方向平行的面、具有绝缘性的层。发电元件110中与层叠方向平行的面具体是指发电元件110中与yz平面平行的面以及与zx平面平行的面。
绝缘部120所具有的绝缘性，在支撑体200为电极端子的情况(详细情况会在后面进行说明)下，是能够使支撑体200与发电元件110的正极层或负极层电绝缘的程度的绝缘性。
构成绝缘部120的材料例如为树脂材料，但不特别限定于此。
另外，如图2所示，在各个电池单元101中，负极层(负极集电体106和负极103)、电解质层(固体电解质层104)和正极层(正极102和正极集电体105)依次层叠。由此，层叠的方向是沿着z轴的方向。
如图1所示，发电元件110具有与层叠方向水平的面即第1平面111、以及与层叠方向垂直的面即第2平面112。由于层叠方向是沿着z轴的方向，因此第1平面111是与yz平面平行的面，第2平面112是与xy平面平行的面。发电元件110可以具有与第1平面111相对的第3平面113。
本实施方式中，第1平面111和第3平面113是露出了绝缘部120的面，第2平面112是露出了负极层所包含的负极集电体106的面。
已知发电元件110主要在层叠的方向上膨胀。由此，发电元件110主要以在z轴正方向和z轴负方向上延伸的方式变形。因此，第1平面111和第3平面113难以受到由发电元件110的膨胀导致的应力的影响，难以发生变形。另一方面，第2平面112容易受到由发电元件110的膨胀导致的应力的影响，容易发生变形。
接着，利用图3A对壳体400进行说明。再者，图3A是表示电池1000的侧视图和壳体400的侧视图的图。
壳体400是收纳电池1000的容器。壳体400可以收纳多个电池1000。壳体400的形状为具有收纳电池1000的内部空间的长方体形状，但不特别限定。壳体400由金属或树脂构成，但不特别限定。
如图3A所示，壳体400具有上表面部401和底面部402。上表面部401与发电元件110相接。在壳体400的内部空间，为了安装电池1000，使用支撑体200。
接着，利用图1和图3A对支撑体200进行说明。再者，图3A示出由发电元件110的膨胀导致的应力产生的方向P。
支撑体200是支撑发电元件110的部件。在支撑体200与发电元件110之间例如可以设有接合层。
支撑体200具有第1支撑体部210和第2支撑体部220。
第1支撑体部210与第1平面111相接。更具体而言，第1支撑体部210与第1平面111相接而进行支撑。第1支撑体部210的形状为平板形状，但只要能够与第1平面111相接就没有特别限定。
这样，第1支撑体部210与难以受到由发电元件110的膨胀导致的应力的影响从而难以发生变形的第1平面111相接来进行支撑。因此，支撑体200能够容易地支撑发电元件110。
另外，如图1所示，第1支撑体部210可以与第1平面111的整个面相接。
这样，通过增加支撑体200与发电元件110的接触面积，支撑体200能够更容易地支撑发电元件110。
再者，第1支撑体部210可以与第1平面111的一部分相接。例如，第1支撑体部210的y轴方向的长度d2可以小于发电元件110的y轴方向的长度。
第2支撑体部220可以与壳体400的底面部402连接。也就是说，底面部402是作为支撑电池1000的面的支撑面。
另外，通过设置支撑体200，发电元件110成为与支撑面(壳体的底面部402)分离的状态。
第2支撑体部220包含弯曲部221和平行面部222。
平行面部222沿着发电元件110所具有的第2平面112平行延伸，与第2平面112相接。第2支撑体部220包含的平行面部222可以与第1支撑体部210连接。
这样，通过第1支撑体部210支撑第1平面111，并且平行面部222支撑第2平面112，支撑体200能够更容易地支撑发电元件110。
弯曲部221是在与第2平面112垂直的方向上对发电元件110赋予弹性力的部位。本实施方式中，沿着与第1平面111和第2平面112垂直的面(即zx平面)切断的弯曲部221的切断面形状包含L字形状。通过弯曲部221的切断面形状包含L字形状，能够发挥充分的弹性力。第2支撑体部220可以具有多个弯曲部221。
弯曲部221是在第2支撑体部220中具有弯曲形状的部位。弯曲形状包括不具有曲率半径的弯折的形状、和以预定的曲率半径弯曲的形状这两种。
如图3A所示，在设有切断面形状包含L字形状的多个弯曲部221的情况下，第2支撑体部220可以具有折返形状。该情况下，该折返形状中，通过形成凸折形状和凹折形状反复的形状，第2支撑体部220具有波纹的形状。
这样，通过在第2支撑体部220设置弯曲部221，能够在与第2平面112垂直的方向(即层叠的方向)上赋予发电元件110弹性力。本实施方式中，第2支撑体部220具有平行面部222，平行面部222与第2平面112相接，因此弯曲部221能够赋予第2平面112弹性力。
在此，利用图3B对比较例涉及的电池1000x进行说明。
比较例涉及的电池1000x具备发电元件110x，不具备支撑体。发电元件110x的构成与本实施方式涉及的发电元件110相同。发电元件110x具有第1平面111x、第2平面112x和第3平面113x。另外，电池1000x被收纳于壳体400，与上表面部401和底面部402相接而被支撑。
在电池1000x中，如果发电元件110x发生膨胀，则会以在z轴正方向和z轴负方向上延伸的方式变形。其结果，发电元件110x从上表面部401和底面部402被压回，即、上表面部401和底面部402用于支撑发电元件110x的压力增加，因此更容易发生发电元件110x中的剥离和裂纹。也就是说，比较例涉及的电池1000x的可靠性低。
再次利用图3A对本实施方式涉及的电池1000进行说明。
如上所述，由发电元件110的膨胀导致的应力主要在层叠的方向上产生。弯曲部221能够同样在层叠的方向上赋予弹性力。通过设置这样的弯曲部，即使发生发电元件110的膨胀，用于支撑发电元件110的压力也难以增加，因此能够抑制发电元件110中的剥离和裂纹的产生。
也就是说，通过设置支撑体200，能够容易地支撑发电元件110，并且抑制发电元件110中的剥离和裂纹的产生。由此，可得到可靠性高的电池1000。
另外，如上所述，在发电元件110中，层叠有多个电池单元101。
这样，通过多个电池单元101层叠，能够提高电池1000的电压或容量。另一方面，在包含多个电池单元101的电池1000中，与包含1个电池单元101的电池相比，发电元件110的厚度增加。因此，受到发电元件110中的应力产生引起的翘曲等变形的影响的风险升高。因此，在这样的电池1000中，提高可靠性的技术更为重要。
支撑体200可以从第2平面112向与第2平面112垂直的方向(本实施方式中为z轴负方向)突出。更具体而言，支撑体200从第2平面112突出的距离d3可以为1mm以上且10mm以下。另外，换言之，突出的距离d3是发电元件110与支撑面(壳体的底面部402)的距离。
这样，通过突出的距离d3为1mm以上，在发电元件110的周围(具体而言为发电元件110与支撑面之间)产生充分的空间。因此，即使发电元件110发生膨胀，发电元件110的第2平面112也不会与周围的物体(具体而言为支撑面)接触，第2平面112不会受到来自于周围的物体(具体而言为支撑面)的压力。由此，能够抑制发电元件110中的剥离和裂纹的产生。
通过使突出的距离d3为10mm以下，能够减小发电元件110的周围(具体而言为发电元件110与支撑面之间)的不必要的空间，因此能够抑制电池1000的大型化。
作为构成支撑体200的材料，例如可使用金属或树脂，但并不特别限定。例如，作为金属可以使用铝、不锈钢、钛、镍、铜、镁或它们的合金等。例如，作为构成支撑体200的树脂，可以使用环氧树脂、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、丙烯酸、丙烯腈、聚酰胺、聚缩醛、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚氨酯、聚苯硫醚、聚砜、聚醚砜、聚芳酯、聚醚醚酮、聚醚酰亚胺、聚四氟乙烯、全氟烷氧基烷烃、聚氯三氟乙烯或聚偏二氟乙烯等。
支撑体200可以由厚度d1为50μm以上且5000μm以下的板部件构成。这样，在厚度d1为50μm以上的情况下，支撑体200的机械强度提高。在厚度d1为5000μm以下的情况下，在支撑体200中，容易形成弯曲部221。
支撑体200可以是电极端子。电极端子承担电力供给的作用。该情况下，支撑体200与正极层和负极层中的一者连接。在本实施方式中，支撑体200所具有的第2支撑体部220，与在第2平面112露出的负极层所包含的负极集电体106连接。在支撑体200为电极端子的情况下，支撑体200可以由上述金属构成。另外，该情况下，在支撑体200与发电元件110之间，不设置会阻碍电传导的接合层。
这样，支撑体200支撑发电元件110，并且与发电元件110电连接，因此不需要另外的电极等。因此，能够抑制电池的大型化。
另外，在支撑体200由金属构成的情况下，支撑体200的表面可以被树脂覆盖。例如，支撑体200的表面可以由树脂涂布。来自于树脂的柔软性使对于发电元件的变形的耐冲击性增强，由此第1平面111与第1支撑体部210的密合性提高，容易进行支撑。也就是说，能够赋予电池1000高的可靠性。
作为该情况下的树脂，可以使用聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、芳纶树脂、聚酰胺、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚丙烯腈、聚丙烯酸、聚丙烯酸甲酯、聚丙烯酸乙酯、聚丙烯酸己酯、聚甲基丙烯酸、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸乙酯、聚甲基丙烯酸己酯、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯吡咯烷酮、聚醚、聚醚砜、六氟聚丙烯、丁苯橡胶或羧甲基纤维素之类的有机高分子等。或者，可以使用硅橡胶、氯丁橡胶、丁腈橡胶、乙丙橡胶、氯磺化聚乙烯橡胶、丙烯酸橡胶、聚氨酯橡胶、氟橡胶、聚硫橡胶、天然橡胶、异戊二烯橡胶、丁苯橡胶、丁基橡胶、丁二烯橡胶之类的各种橡胶。
再者，在作为电极端子的支撑体200与发电元件110连接的部位，例如树脂可以是导电性高分子。通过覆盖支撑体200的树脂体现出作为集电体的功能，可期待速率特性的提高。作为导电性高分子，可以使用聚乙炔、聚苯胺、聚吡咯或聚噻吩等。
在作为电极端子的支撑体200与发电元件110连接的部位，例如可以使用树脂的导电性糊剂。覆盖支撑体200的树脂具有导电性，该树脂的柔软性使耐冲击性提高，由此能够确保电池1000具有高的可靠性。
或者，作为电极端子的支撑体200与发电元件110也可以由焊料连接。在支撑体200、焊料和发电元件110中，全都成为金属成分之间的连接，因此布线电阻大大降低，可期待高速率特性。通过使焊料兼具集电体的功能，能够削除集电体或使其薄膜化，减小发电元件110的厚度。通过发电元件110的厚度变薄，能够提高发电元件110的能量密度。
另外，在作为电极端子的支撑体200与发电元件110连接的部位，上述接合层之中可以不设置不具有导电性的材料。
但是，在支撑体200为电极端子的情况下，有可能发生以下问题。
如上所述，伴随充放电，发电元件110以在z轴正方向和z轴负方向上延伸的方式膨胀。其结果，在与作为电极端子的支撑体200电连接的第2平面112发生翘曲等变形。由此，发生发电元件110与电极端子(支撑体200)的连接不良，从而引起电流集中，导致电池特性大大降低。
但是，通过设置弯曲部221，由发电元件110的翘曲等变形导致的施加于电极端子(支撑体200)的压力得到缓和。因此，连接不良的影响减少。所以，能够实现在发电元件110中难以发生电流集中的电池1000。也就是说，能够实现可靠性高的电池1000。
另外，支撑体200为电极端子的情况下，支撑体200从第2平面112突出的距离d3可以为1mm以上且10mm以下。
这样，通过使突出的距离d3为1mm以上，能够缓和发电元件110变形(例如翘曲等变形)时产生的施加于电极端子(支撑体200)的应力，对于抑制连接不良可得到更高效果。
另外，通过使突出的距离d3为10mm以下，电极端子的尺寸难以变大，能够充分抑制布线电阻增大，提高电池特性。
再者，在本实施方式中，第2支撑体部220与负极集电体106连接，但不限于此。例如，第1支撑体部210可以与正极层和负极层中的一者连接。该情况下，可以在第1平面111露出正极层或与正极层电连接的部件，使正极层或与正极层电连接的部件与作为电极端子的第1支撑体部210连接。此时，可以不设置绝缘部120。
此时，第1支撑体部210可以与第1平面111的整个面相接。
这样，通过作为电极端子的第1支撑体部210与发电元件110的接触面积增加，能够防止由连接不良导致的电阻增大。
接着，对实施方式的变形例进行说明。在实施方式中，例示了第2支撑体部220具有平行面部222和L字形状的多个弯曲部221。但不限于此。以下所示的变形例1～变形例6的第2支撑体部的形状与实施方式的第2支撑体部220的形状不同。利用图4A和图4B对变形例1～变形例6的电池进行说明。
图4A是本实施方式的变形例1～3涉及的电池具备的第2支撑体部的周围的侧视图。图4B是本实施方式的变形例4～6涉及的电池具备的第2支撑体部的周围的侧视图。图4A和图4B是与图3A所示的本实施方式涉及的电池1000的区域IV相对应的变形例的电池的侧视图。
再者，在变形例中，对于与实施方式共通的构成要素，省略其详细说明。
(变形例1)
图4A的(a)是表示变形例1的电池1000a所具备的支撑体200a的周围的图。支撑体200a具有第1支撑体部210和包含弯曲部221a的第2支撑体部220a。本变形例中，沿着与第1平面111和第2平面112垂直的面(即zx平面)切断的弯曲部221a的切断面形状包含V字形状。如图4的(a)所示，V字形状的顶端部可以不是尖锐形状，而是圆弧形状。
通过弯曲部221a的切断面形状包含V字形状，能够发挥充分的弹性力。因此，能够抑制发电元件110中的剥离或裂纹的产生。
(变形例2)
图4A的(b)是表示变形例2的电池1000b所具备的支撑体200b的周围的图。支撑体200b具有第1支撑体部210和包含2个弯曲部221b的第2支撑体部220b。本变形例中，沿着与第1平面111或第2平面112垂直的面(即zx平面)切断的弯曲部221b的切断面形状包含L字形状。
即使在设有2个弯曲部221b的情况下，弯曲部221b也能够发挥充分的弹性力。因此，能够抑制发电元件110中的剥离或裂纹的产生。
(变形例3)
图4A的(c)是表示变形例3的电池1000c所具备的支撑体200c的周围的图。支撑体200c具有第1支撑体部210和包含弯曲部221c的第2支撑体部220c。本变形例中，沿着与第1平面111和第2平面112垂直的面(即zx平面)切断的弯曲部221c的切断面形状包含U字形状。如图4A的(c)所示，第2支撑体部220c可以具有折返形状。
通过弯曲部221c的切断面形状包含U字形状，能够发挥充分的弹性力。因此，能够抑制发电元件110中的剥离或裂纹的产生。
(变形例4)
图4B的(a)是表示变形例4的电池1000d所具备的支撑体200的周围的图。支撑体200具有第1支撑体部210和包含弯曲部221的第2支撑体部220。另外，第2支撑体部220可以包含平行面部222。
在实施方式中，第2支撑体部220(更具体为平行面部222)例示了与第2平面112相接。在本变形例中，第2支撑体部220与第2平面112隔离。更具体而言，第2支撑体部220所包含的平行面部222与第2平面112隔离。在平行面部222与第2平面112之间设有隔离空间230。
因此，即使发电元件110发生膨胀，发电元件110的第2平面112也不会与第2支撑体部220接触，第2平面112不会受到来自于第2支撑体部220的压力。由此，能够抑制发电元件110中的剥离或裂纹的产生。
也就是说，通过设置这样的支撑体200，能够容易地支撑发电元件110，并且抑制发电元件110中的剥离或裂纹的产生。
(变形例5)
图4B的(b)是表示变形例5的电池1000e所具备的支撑体200的周围的图。支撑体200具有第1支撑体部210和包含弯曲部221的第2支撑体部220。另外，第2支撑体部220可以包含平行面部222。本变形例涉及的电池1000e还具备位于第2支撑体部220与第2平面112之间的树脂部件240。更具体而言，树脂部件240位于第2支撑体部220所包含的平行面部222与第2平面112之间，与第2支撑体部220所包含的平行面部222和第2平面112相接。由此，第2支撑体部220隔着树脂部件240支撑发电元件110。
树脂部件240的形状为长方体形状，但只要树脂部件240能够位于第2支撑体部220所包含的平行面部222与第2平面112之间并与它们接触，就不特别限定。
树脂部件240由树脂材料构成。树脂材料例如可以使用上述支撑体200所用的材料，但不特别限定。另外，树脂材料可以使用弹性体材料。弹性体材料是具有弹性的材料，例如可举出热固性弹性体和热塑性弹性体等，但不限于此。
通过除了第1支撑体部210支撑第1平面111以外，第2支撑体部220隔着树脂部件240支撑第2平面112，支撑体200能够更容易地支撑发电元件110。
另外，对树脂部件240由弹性体材料构成的情况进行说明。树脂部件240对第2平面112与第2支撑体部220之间赋予弹性，因此即使发电元件110发生膨胀，用于支撑发电元件110的压力也难以增加，从而能够抑制发电元件110中的剥离或裂纹的产生。
(变形例6)
图4B的(c)是表示变形例6的电池1000f所具备的支撑体200f的周围的图。支撑体200f具有第1支撑体部210和包含弯曲部221的第2支撑体部220f。另外，第2支撑体部220可以包含平行面部222。
本变形例中，支撑体200f从第1平面111向发电元件110的相反侧的方向突出。突出的距离d4例如为0.1mm以上且10mm以下。从第1平面111向发电元件110的相反侧的方向是指x轴负方向。
如上所述，发电元件110主要以在层叠方向、即z轴正方向和z轴负方向上延伸的方式变形。但是发电元件110也会稍微以在与层叠方向垂直的方向、例如x轴正方向和x轴负方向上延伸的方式变形。因此，通过使突出的距离d4为0.1mm以上，即使发电元件110以向与层叠方向垂直的方向延伸的方式变形，发电元件110也能够允许该向垂直方向的变形。因此，发电元件110的变形得到缓和，电池1000f的可靠性提高。
另外，通过进一步减少突出的距离d4，能够在更小的区域安装电池1000f。因此，通过使突出的距离d4为10mm以下，能够抑制电池1000f的大型化。
在此，进一步利用图5对实施方式的变形例7进行说明。
图5是本变形例涉及的电池1000g被收纳于壳体400时的侧视图。
本变形例涉及的电池1000g具备发电元件110、第1支撑体和第2支撑体300。再者，本变形例中，第1支撑体的构成与上述记载的支撑体200相同，因此以下记为第1支撑体200。
第2支撑体300是支撑发电元件110的部件。第2支撑体300具有第1支撑体部310和第2支撑体部320。
第2支撑体300所具有的第1支撑体部310的结构与第1支撑体200所具有的第1支撑体部210相同，仅在第1支撑体部310与第3平面113相接这一点上与第1支撑体部210不同。也就是说，第1支撑体200和第2支撑体300分别支撑发电元件110的相对的面。
另外，第2支撑体300所具有的第2支撑体部320的结构与第1支撑体200所具有的第2支撑体部220相同。具体而言，第2支撑体部320包含弯曲部321和平行面部322。
通过第1支撑体200和第2支撑体300支撑第1平面111、第2平面112和第3平面，第1支撑体200和第2支撑体300能够更容易地支撑发电元件110。
(其他实施方式)
以上，基于实施方式和各变形例对本公开涉及的电池进行了说明，但本公开并不限定于这些实施方式和各变形例。只要不脱离本公开的主旨，将本领域技术人员能够想到的各种变形施加于实施方式而得到的方案、以及将实施方式和各变形例中的一部分构成要素组合构建的其它方案，都包含在本公开的范围内。
在变形例7中，第1支撑体200和第2支撑体300分别支撑发电元件110的相对的面，但不限于此。例如，电池可以具备3个以上支撑体。另外，发电元件的俯视形状(也就是沿z轴负方向观察发电元件时的形状)可以是矩形。3个以上支撑体可以支撑发电元件的俯视形状即矩形的各边或角。
在实施方式和各变形例中，电池具备1个发电元件，但不限于此。例如，电池可以具备多个发电元件。该情况下，例如可以在实施方式的发电元件110的z轴正侧设置与该发电元件110不同的其他发电元件。另外，可以在发电元件110与其他发电元件之间设置支撑体。
另外，在实施方式和各变形例中，在发电元件110与壳体400的底面部402之间设有第2支撑体部220，但不限于此。例如，可以在发电元件110与壳体400的上表面部401之间设置第2支撑体部220。
另外，如图2所示，发电元件110是具有以在层叠方向上相邻的电池单元101的负极集电体106与正极集电体105连接的方式层叠的结构的串联型的电池单元，但不限于此。发电元件也可以是具有以在层叠方向上相邻的电池的同电极的集电体彼此连接的方式层叠的结构的并联型的层叠电池。另外，也可以是串联型的层叠电池的同电极的集电体彼此连接而成的、串联与并联组合的层叠电池。
例如，在上述实施方式中，发电元件110是具有以在层叠方向上相邻的电池单元101的电极集电体与对电极集电体连接的方式层叠的结构的串联型的发电元件，但不限于此。发电元件也可以是具有以在层叠方向上相邻的电池的同电极的集电体彼此连接的方式层叠的结构的并联型的发电元件。另外，也可以是串联型的发电元件的同电极的集电体彼此连接而成的、串联与并联组合的发电元件。
另外，上述实施方式可以在权利要求的范围或与其均等的范围内进行各种变更、替换、附加、省略等。
产业可利用性
本公开的电池例如可用作锂离子二次电池(例如全固体电池)等。
附图标记说明
101 电池单元
102 正极
103 负极
104 固体电解质层
105 正极集电体
106 负极集电体
110、110x 发电元件
111、111x 第1平面
112、112x 第2平面
113、113x 第3平面
120 绝缘部
200 支撑体、第1支撑体
200a、200b、200c、200f 支撑体
210 第1支撑体部
220、220a、220b、220c、220f 第2支撑体部
221、221a、221b、221c 弯曲部
222 平行面部
230 隔离空间
240 树脂部件
300 第2支撑体
310 第1支撑体部
320 第2支撑体部
321 弯曲部
322 平行面部
400 壳体
401 上表面部
402 底面部
d1 厚度
d2 长度
d3 突出的距离
d4 突出的距离
P 应力产生的方向
1000、1000a、1000b、1000c、1000d、1000e、1000f、1000g、1000x电池。

Claims (12)

1.一种电池，具备发电元件和支撑体，
所述发电元件具有层叠的正极层、负极层和电解质层，
所述支撑体支撑所述发电元件，
所述发电元件具有第1平面和第2平面，所述第1平面是与所述层叠的方向水平的面，所述第2平面是与所述层叠的方向垂直的面，
所述支撑体具有第1支撑体部和第2支撑体部，所述第1支撑体部与所述第1平面相接，所述第2支撑体部包含弯曲部，所述弯曲部在与所述第2平面垂直的方向上对所述发电元件赋予弹性力。
2.根据权利要求1所述的电池，
所述支撑体是电极端子，
所述支撑体与所述正极层和所述负极层中的一方连接。
3.根据权利要求1或2所述的电池，
所述第2支撑体部还包含沿着所述第2平面平行延伸的平行面部，
所述平行面部与所述第2平面相接。
4.根据权利要求1或2所述的电池，
所述第2支撑体部与所述第2平面隔离。
5.根据权利要求1、2或4所述的电池，
还具备位于所述第2支撑体部与所述第2平面之间的树脂部件。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的电池，
所述第1支撑体部与所述第1平面的整个面相接。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的电池，
所述支撑体从所述第2平面向与所述第2平面垂直的方向突出1mm以上且10mm以下。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的电池，
所述支撑体从所述第1平面向所述发电元件的相反侧的方向突出0.1mm以上且10mm以下。
9.根据权利要求1～8中任一项所述的电池，
所述支撑体由厚度为50μm以上且5000μm以下的板部件构成。
10.根据权利要求1～9中任一项所述的电池，
所述电解质层是固体电解质层。
11.根据权利要求1～10中任一项所述的电池，
所述发电元件具有层叠的多个电池单元，
所述多个电池单元分别具有所述正极层、所述负极层和所述电解质层。
12.根据权利要求1～11中任一项所述的电池，
沿着与所述第1平面和所述第2平面垂直的面切断的所述弯曲部的切断面形状包含U字形状或V字形状或L字形状。
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