CN116420260A - 电池及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

电池具备发电元件、外装体和粘合体，所述发电元件包含正极层、负极层、以及在所述正极层与所述负极层之间与它们分别接触而配置的固体电解质层，所述外装体收纳所述发电元件，所述粘合体在所述发电元件的主面与所述外装体之间与它们分别接触而配置。

Description

电池及其制造方法
技术领域
本公开涉及电池及其制造方法。
背景技术
以往的电池，在将发电元件封入层压薄膜等外装体中时，存在发电元件相对于外装体产生位置偏移的问题。已知为了抑制该位置偏移而使用粘接层的电池(例如参照专利文献1)。
专利文献1公开了一种电池，其具备：具有至少一个全固体电池单元的全固体电池层叠体；与正极集电体层和负极集电体层分别连接的正极端子和负极端子；以及构成将全固体电池层叠体封入的外装体的外装体底部构件。另外，在该电池中，在全固体电池层叠体的正极集电体层或负极集电体层与外装体底部构件之间以及正极端子和负极端子与外装体底部构件之间的至少一处存在粘接层。
在先技术文献
专利文献1：日本特开2019-164892号公报
发明内容
发明要解决的课题
以往的电池中，难以进行发电元件与层压薄膜等外装体的相对定位。如果定位困难，则在外装体内容易发生发电元件的位置偏移。如果发生发电元件的位置偏移，则有时会损害电池的可靠性。
因此，本公开的目的是提供一种可靠性高的电池及其制造方法。
用于解决课题的手段
本公开的一个技术方案涉及的电池，具备发电元件、外装体和粘合体，所述发电元件包含正极层、负极层、以及在所述正极层与所述负极层之间与它们分别接触而配置的固体电解质层，所述外装体收纳所述发电元件，所述粘合体在所述发电元件的主面与所述外装体之间与它们分别接触而配置。
本公开的一个技术方案涉及的电池的制造方法，包括：准备外装体的工序；准备发电元件的工序；在所述外装体上配置粘合体的工序；将所述发电元件以与所述粘合体相接的方式进行配置的工序；将所述外装体的周围减压的工序；在减压气氛下将所述发电元件封入所述外装体内的工序；以及将所述外装体暴露于常压气氛的工序。
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是表示实施方式涉及的电池的大致结构的剖视图。
图2是将图1的区域II放大表示的主要部分放大剖视图。
图3是表示实施方式涉及的电池的发电元件的底面和粘合体的上表面的形状以及位置关系的立体图。
图4是表示实施方式涉及的电池的发电元件的底面和粘合体的上表面的形状以及位置关系的俯视图。
图5是表示实施方式涉及的电池的发电元件的底面和粘合体的变形例1的上表面的形状以及位置关系的俯视图。
图6是表示实施方式涉及的电池的发电元件的底面和粘合体的变形例2的上表面的形状以及位置关系的俯视图。
图7是示意性地表示在实施方式涉及的电池中从粘合体剥离外装体的情况的图。
图8是示意性地表示在实施方式涉及的电池中从发电元件剥离粘合体的情况的图。
图9是表示实施方式涉及的电池的制造方法的流程图。
具体实施方式
(成为本公开的基础的见解)
本发明人发现，在将以往的电池的发电元件封入外装体中的情况下，会产生以下问题。
以往的电池，由于在密封工序中粘接层中的粘接剂的挥发性物质挥发，有时会引起发电元件的性能降低。另外，还存在粘接剂因固化而收缩，由于此时产生的应力导致发电元件产生变形之类的问题。变形有时会使发电元件性能降低或破损、或者由于发电元件从粘接部剥离导致位置偏移等，降低电池的可靠性。
例如，在真空等减压气氛下通常进行的密封工序中，在使配置发电元件的腔室内的空间的压力恢复到大气压时，容易发生发电元件的位置偏移。在发生了位置偏移的情况下，例如发电元件的电极端子与用于向电池的外部取出电力的电极之间的电连接恶化，会使电池的可靠性降低。
因此，本公开为解决上述问题而完成，提供一种可靠性高的电池。
本公开的一个技术方案涉及的电池，具备发电元件、外装体和粘合体，所述发电元件包含正极层、负极层、以及在所述正极层与所述负极层之间与它们分别接触而配置的固体电解质层，所述外装体收纳所述发电元件，所述粘合体在所述发电元件的主面与所述外装体之间与它们分别接触而配置。
由此，粘合体实质上不含有在减压气氛下挥发的挥发性物质，因此能够抑制由挥发性物质引起的发电元件的性能劣化。另外，由于不使用粘接剂，因此也能够抑制由粘接剂引起的发电元件的变形的产生。本技术方案涉及的电池中，粘合体代替粘接剂来固定发电元件与外装体。也就是说，通过设置粘合体，能够抑制发电元件与外装体的位置偏移。另外，粘合体也能够保护发电元件免受来自外部的冲击。这样，根据本技术方案，能够实现可靠性高的电池。
另外，例如可以设为：所述粘合体与所述发电元件之间的剥离强度小于所述发电元件内的层间的剥离强度。
由此，能够在不破坏发电元件的情况下，容易地将粘合体从发电元件上剥离。因此，例如能够将剥离的粘合体再利用于其他发电元件的固定。
另外，例如可以设为：所述粘合体与所述外装体之间的剥离强度小于所述发电元件内的层间的剥离强度。
由此，能够容易地将粘合体从外装体上剥离。因此，例如能够将剥离的粘合体再利用于发电元件与其他外装体的固定。
另外，例如可以设为：在俯视所述主面的情况下，所述粘合体与所述主面的中心重叠。
由此，通过粘合体在发电元件的中心接触，能够减少粘合体对位置偏移的抑制效果的方向依赖性。也就是说，粘合体能够抑制发电元件相对于各个方向的位置偏移。
另外，例如可以设为：在俯视所述主面的情况下，所述粘合体的中心与所述主面的中心一致。
由此，通过以发电元件与粘合体的中心彼此重叠的方式设置，能够进一步减少粘合体对位置偏移的抑制效果的方向依赖性。也就是说，粘合体能够强烈地抑制发电元件相对于各个方向的位置偏移。
另外，例如可以设为：所述粘合体在所述主面的俯视下具有点对称、线对称或旋转对称的形状。
由此，作为粘合体的俯视形状，不是具有偏向一个方向的各向异性的形状，而是能够利用具有对称性的整齐的形状。也就是说，通过减小粘合体与发电元件的接合面的形状的偏差，能够减少粘合体对位置偏移的抑制效果的方向依赖性。由此，能够更强地抑制发电元件的位置偏移。
另外，例如可以设为：所述粘合体与所述主面的接触面积为所述主面的面积的10％以上且小于100％。
由此，能够确保粘合体与发电元件的接触面积较大，从而能够强烈地抑制发电元件的位置偏移。
另外，例如可以设为：还具备与所述正极层电连接的正极端子、以及与所述负极层电连接的负极端子，所述正极端子和所述负极端子分别具有与所述发电元件的侧面和所述主面相接的弯曲结构，所述粘合体在所述正极端子与所述负极端子之间与它们分别空出间隙而配置。
由此，由于将正极端子和负极端子沿着发电元件的侧面和主面进行配置，因此与向侧方引出的情况相比，不易发生各端子的破损等。另外，由于在粘合体与各端子之间设有间隙，因此即使在密封工序中粘合体膨胀，也不会压迫端子，能够抑制端子的破损。所以，能够实现可靠性高的电池。
另外，例如可以设为：所述外装体包含与所述粘合体相接的树脂层，所述粘合体和所述树脂层的合计厚度等于所述正极端子和所述负极端子各自的与所述主面相接的部分的厚度。
由此，能够抑制发电元件的挠曲以及外装体表面的凹凸的产生。
另外，例如可以设为：所述粘合体包含橡胶材料或凝胶材料。另外，例如可以设为：所述粘合体使用选自氟系聚合物、氟系橡胶、硅橡胶、丁基橡胶、乙丙橡胶、天然橡胶、氯丁橡胶、丁腈橡胶、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氨酯橡胶和聚对苯二甲酸乙二醇酯中的一种以上材料形成。
由此，粘合体的耐变形性和复原性高，因此能够强烈地抑制位置偏移。
另外，例如可以设为：所述外装体包含层压薄膜。
由此，能够提高发电元件的密封性，能够提高电池的可靠性。
另外，例如可以设为：所述固体电解质层是具有锂离子传导性的固体电解质层。
由此，能够实现充放电特性优异并且可靠性高的电池。
另外，例如本公开的一个技术方案涉及的电池的制造方法，包括：准备外装体的工序；准备发电元件的工序；在所述外装体上配置粘合体的工序；将所述发电元件以与所述粘合体相接的方式进行配置的工序；将所述外装体的周围减压的工序；在减压气氛下将所述发电元件封入所述外装体内的工序；以及将所述外装体暴露于常压气氛的工序。
由此，能够不使用粘接剂，而是使用粘合体将发电元件和外装体固定，能够抑制发电元件和外装体的位置偏移。由于粘合体实质上不含在减压气氛下挥发的挥发性物质，因此能够抑制由挥发性物质引起的发电元件的性能劣化。另外，由于不使用粘接剂，也能够抑制由粘接剂引起的发电元件的变形的产生。这样，根据本技术方案，能够制造可靠性高的电池。
另外，例如可以设为：在将所述发电元件以与所述粘合体相接的方式进行配置的工序中，对所述发电元件和所述粘合体进行按压或加压。
由此，能够提高发电元件与粘合体的密合强度，从而能够更强地抑制发电元件和外装体的位置偏移。
另外，例如可以设为：在将所述外装体的周围减压的工序中，对所述发电元件和所述粘合体进行按压或加压。
由此，能够提高发电元件与粘合体的密合强度，从而能够更强地抑制发电元件和外装体的位置偏移。
另外，例如可以设为：在将所述外装体暴露于常压气氛的工序中，对所述发电元件和所述粘合体进行按压或加压。
由此，能够提高发电元件与粘合体的密合强度，从而能够更强地抑制发电元件和外装体的位置偏移。
另外，例如可以设为：所述外装体包含层压薄膜。
由此，能够提高发电元件的密封性，能够提高电池的可靠性。
另外，例如可以设为：还包括将所述粘合体从所述外装体上剥离的工序、和将剥离的所述粘合体配置在与所述外装体不同的外装体上的工序。
由此，能够再利用粘合体。不仅能够减少电池的制造成本，还能够减少浪费的废弃物。
另外，例如本公开的另一技术方案涉及的电池的制造方法，包括：从上述各技术方案涉及的电池的所述外装体上剥离所述粘合体的工序；和将剥离的所述粘合体配置在与所述外装体不同的外装体上的工序。
由此，能够再利用粘合体。不仅能够减少电池的制造成本，还能够减少浪费的废弃物。
以下，参照附图对实施方式进行具体说明。
另外，以下说明的实施方式都是概括性的或具体的例子。在以下的实施方式中所示的数值、形状、材料、构成要素、构成要素的配置位置以及连接方式、工序、工序的顺序等只是一个例子，并不限定本发明。另外，在以下的实施方式的构成要素中，对于没有记载在独立权利要求中的构成要素，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。因此，例如在各图中比例尺等未必一致。另外，在各图中，对实质上相同的结构标注相同的附图标记，省略或简化重复的说明。
另外，在本说明书中，表示平行或垂直等要素间的关系的用语和表示矩形或圆形等要素的形状的用语以及数值范围，不是仅表示严格的意思的表现，而是表示实质上同等的范围，例如也包含百分之几左右的差异。
另外，在本说明书中，“上方”和“下方”这样的用语不是指绝对的空间认知中的上方(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础通过相对的位置关系而规定的用语来使用。另外，“上方”和“下方”这样的用语，不仅适用于两个构成要素彼此空出间隔而在两个构成要素之间存在另一个构成要素的情况，还适用于两个构成要素彼此紧贴配置而使两个构成要素接触的情况。
另外，在本说明书和附图中，x轴、y轴和z轴表示三维直角坐标系的三轴。在本说明书中，发电元件的“主面”是与发电元件的各层的层叠方向正交的面。层叠方向也被称为发电元件或电池的厚度方向。在以下的说明中，以z轴的正侧为上方或上侧，以z轴的负侧为下方或下侧进行说明。也就是说，在发电元件的各个面中，有时将z轴的正侧的面记载为“上表面”，将z轴的负侧的面记载为“下表面”或“底面”。
另外，在本说明书中，“俯视”是指相对于发电元件的主面从正面进行观察，是指从相对于发电元件的主面正交的方向、即从层叠方向观察主面。
(实施方式)
[1.概要]
首先，利用图1对实施方式涉及的电池的概要进行说明。图1是表示本实施方式涉及的电池1的大致结构的剖视图。
如图1所示，电池1具备发电元件2、外装体5和粘合体6。在本实施方式中，在将发电元件2密封在外装体5的内部时，将粘合体6与发电元件2一起收纳在外装体5内进行密封。粘合体6用于发电元件2相对于外装体5的定位。也就是说，通过粘合体6将发电元件2和外装体5固定，能够抑制发电元件2的位置偏移。
[2.结构]
接着，利用图1对本实施方式涉及的电池1的具体结构进行说明。
如图1所示，电池1具备发电元件2、外装体5、粘合体6、正极端子7、负极端子8、外部连接端子9和10。电池1例如是全固体电池。
发电元件2由包含1个以上电池单元的层叠体构成。在图1所示的例子中，发电元件2包括在厚度方向上层叠的3个电池单元21、22和23。电池单元21、22和23彼此串联电连接或并联电连接。或者，在电池单元21、22和23的连接关系中，也可以包含串联连接和并联连接这两者。电池单元21、22和23例如具有相同的结构。以下，作为代表对电池单元21进行说明。
电池单元21包括正极层、负极层和设置在正极层与负极层之间的固体电解质层。也就是说，电池单元21具有正极层、固体电解质层和负极层以该顺序层叠的结构。
固体电解质层含有固体电解质，至少分别与正极活性物质层和负极活性物质层接触。固体电解质层的一部分可以与正极集电体和负极集电体接触。正极层例如包括正极集电体和位于正极集电体与固体电解质层之间的正极活性物质层。负极层例如包括负极集电体和位于负极集电体与固体电解质层之间的负极活性物质层。也就是说，电池单元21具有正极集电体、正极活性物质层、固体电解质层、负极活性物质层和负极集电体依次层叠的结构。正极集电体、正极活性物质层、固体电解质层、负极活性物质层和负极集电体各自的俯视形状和大小例如彼此相同，但也可以不同。
作为正极集电体和负极集电体的材料，可以使用公知的材料。正极集电体和负极集电体例如可以使用由铜、铝、镍、铁、不锈钢、铂或金、或者它们的2种以上的合金等构成的箔状体、板状体或网状体等。
正极活性物质层至少含有正极活性物质，根据需要，也可以含有固体电解质、导电助剂和粘结剂中的至少一种。粘结剂也被称为粘合剂。
作为正极活性物质，可以使用能够吸藏和释放锂离子、钠离子或镁离子的公知的材料。吸藏和释放也被称为插入和脱离或溶解和析出。作为正极活性物质采用能够使锂离子脱离和插入的材料的情况下，例如可以使用钴酸锂复合氧化物(LCO)、镍酸锂复合氧化物(LNO)、锰酸锂复合氧化物(LMO)、锂-锰-镍复合氧化物(LMNO)、锂-锰-钴复合氧化物(LMCO)、锂-镍-钴复合氧化物(LNCO)或锂-镍-锰-钴复合氧化物(LNMCO)等。
作为固体电解质，可以使用锂离子传导体、钠离子传导体或镁离子传导体等公知的材料。作为固体电解质，可以使用无机固体电解质或高分子固体电解质。高分子固体电解质也可以是凝胶状固体电解质。
作为无机固体电解质，例如可以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采用能够传导锂离子的材料的情况下，例如可以使用由硫化锂(Li2S)和五硫化二磷(P2S5)构成的合成物。另外，作为硫化物固体电解质，也可以使用Li2S-SiS2、Li2S-B2S3或Li2S-GeS2等硫化物，或者也可以使用在上述硫化物中作为添加剂添加了Li3N、LiCl、LiBr、Li3PO4和Li4SiO4中的至少一种的硫化物。
作为氧化物固体电解质采用能够传导锂离子材料的情况下，例如可以使用Li7La3Zr2O12(LLZ)、Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3(LATP)或(La,Li)TiO3(LLTO)等。
作为导电助剂，例如可以使用乙炔黑、炭黑、石墨或碳纤维等导电性材料。另外，作为粘结剂，例如可以使用聚偏氟乙烯等粘结用粘合剂等。
负极活性物质层至少包含负极活性物质，根据需要，也可以与正极活性物质层同样地包含固体电解质、导电助剂和粘结剂中的至少一种。
作为负极活性物质，可以使用能够吸藏和释放锂离子、钠离子或镁离子的公知的材料。作为负极活性物质采用能够使锂离子脱离和插入的材料的情况下，例如可以使用天然石墨、人造石墨、石墨碳纤维或树脂烧成碳等碳材料、金属锂、锂合金或锂与过渡金属元素的氧化物等。
固体电解质层至少含有固体电解质，根据需要也可以含有粘结剂。固体电解质层也可以含有具有锂离子传导性的固体电解质。
作为固体电解质和粘结剂，可以使用上述的固体电解质和粘结剂。
发电元件2也可以是相邻的2个电池单元共用正极集电体或负极集电体的结构。也就是说，电池单元可以不包括正极集电体和负极集电体。另外，在多个电池单元21、22和23中，各层的侧面可以被由密封用树脂等构成的密封部件覆盖。另外，发电元件2中包含的电池单元的数量可以不是多个，发电元件2可以仅由一个电池单元构成。
如图1所示，发电单元2具有上表面2a、底面2b以及侧面2c和2d。上表面2a和底面2b分别是发电元件2的主面的一个例子。上表面2a和底面2b各自的俯视形状为矩形。发电元件2的厚度与上表面2a和底面2b的一边相比足够小。发电元件2的形状是扁平的长方体，例如是平板。另外，上表面2a和底面2b的俯视形状可以是六边形或八边形等多边形，也可以是圆形或椭圆形等。发电元件2的形状可以是棱柱体或圆柱体。
外装体5将发电元件2收纳并密封在内部。外装体5覆盖发电元件2的表面，能够保护发电元件2不受水分和空气等的影响。在本实施方式中，外装体5包括两片层压薄膜3和4。层压薄膜3和层压薄膜4通过相互的外周端部彼此贴合，在内部密封发电元件2。另外，外装体5也可以通过将1张层压薄膜折弯而构成。
外装体5例如在减压气氛下被覆发电元件2后，使外装体5暴露在常压气氛中。由此，外装体5周围的压力上升到大气压，从而与发电元件2紧贴。因此，在图1所示的例子中，在外装体5与发电元件2之间存在间隙，但实际上，间隙小到可以视为不存在的程度。
层压薄膜3是外装体5的上表面部分，接触并覆盖发电元件2的上表面2a。层压薄膜3例如具有树脂层、金属层和树脂层依次层叠而成的3层结构。具体而言，如图1所示，层压薄膜3包括内侧树脂层31、金属层32和外侧树脂层33。
内侧树脂层31和外侧树脂层33分别使用绝缘性的树脂材料形成。作为树脂材料，例如可以使用聚乙烯系树脂或聚丙烯系树脂等。内侧树脂层31与发电元件2的上表面2a接触。
金属层32是具有导电性的导电层的一个例子，使用铝等金属材料而形成。金属层32配置在内侧树脂层31与外侧树脂层33之间，与它们分别接触而设置。金属层32的厚度例如为1mm以下，作为一个例子为10μm。
层压薄膜4是外装体5的底面部分，接触并覆盖发电元件2的底面2b。层压薄膜4例如具有树脂层、金属层和树脂层依次层叠而成的3层结构。具体而言，如图1所示，层压薄膜4包括内侧树脂层41、金属层42和外侧树脂层43。
内侧树脂层41和外侧树脂层43分别使用绝缘性的树脂材料形成。作为树脂材料，例如可以使用聚乙烯系树脂或聚丙烯系树脂等。内侧树脂层41与发电元件2的底面2b接触。
金属层42是具有导电性的导电层的一个例子，使用铝等金属材料而形成。金属层42配置在内侧树脂层41与外侧树脂层43之间，与它们分别接触而设置。金属层42的厚度例如为1mm以下，作为一个例子为10μm。金属层42是用于从发电元件2取出电流的布线路径的一部分。具体而言，在金属层42上分别连接有正极端子7和8。
在内侧树脂层41上设置有内侧开口部44和45。内侧开口部44和45分别是使金属层42的内侧的面的不同部分露出的开口部。正极端子7通过内侧开口部44而与金属层42接触并且电连接。负极端子8通过内侧开口部45而与金属层42接触并且电连接。
另外，金属层42在连接正极端子7的部分和连接负极端子8的部分电绝缘。例如，如图1所示，设置有将金属层42分离的绝缘部48。绝缘部48由绝缘性的树脂材料形成。绝缘部48也可以是内侧树脂层41和外侧树脂层43的至少一方的一部分。由此，能够防止发电元件2的正极端子7和负极端子8经由金属层42而短路。
在外侧树脂层43上设置有外侧开口部46和47。外侧开口部46和47分别是使金属层42的外侧的面的不同部分露出的开口部。外部连接端子9经由外侧开口部46而与金属层42接触并且电连接。外部连接端子10经由外侧开口部47而与金属层42接触并且电连接。
内侧开口部44和45以及外侧开口部46和47分别在附图进深方向上并列地各设置2个，但并不限定于此。
另外，作为层压薄膜3和4，可以分别使用公知的层压薄膜。层压薄膜3和4的层数分别不限于3层，可以使用与规格目标相应的层数的层压薄膜。外装体5通过含有层压薄膜3和4，成为柔软性高并且对于空气和水分的阻隔性优异的外装体。
正极端子7与电池单元21、22和23各自的正极层电连接。正极端子7具有与发电元件2的侧面2c和底面2b相接的弯曲结构。也就是说，正极端子7的截面形状具有弯曲成L字状的形状。具体而言，如图1所示，正极端子7具有侧面被覆部71和主面被覆部72。
侧面被覆部71是覆盖发电元件2的侧面2c的部分。另外，在侧面2c上设置有绝缘性的树脂等，以防止侧面被覆部71与负极层接触而短路。
主面被覆部72与侧面被覆部71连接，是覆盖发电元件2的底面2b的一部分的部分。主面被覆部72经由内侧开口部44而与层压薄膜4的金属层42接触并且电连接。
正极端子7使用金属等导电性材料形成。例如，正极端子7是将分别从电池单元21、22和23引出的多个正极接头在发电元件2的下部集束而成的。集束部分相当于主面被覆部72。
负极端子8与电池单元21、22和23各自的负极层电连接。负极端子8具有与发电元件2的侧面2d和底面2b相接的弯曲结构。也就是说，负极端子8的截面形状具有弯曲成L字状的形状。具体而言，如图1所示，负极端子8具有侧面被覆部81和主面被覆部82。
侧面被覆部81是覆盖发电元件2的侧面2d的部分。另外，在侧面2d上设置有绝缘性的树脂等，以使侧面被覆部81不会与正极层接触而短路。
主面被覆部82与侧面被覆部81连接，是覆盖发电元件2的底面2b的一部分的部分。主面被覆部82经由内侧开口部45而与层压薄膜4的金属层42接触并且电连接。
负极端子8使用金属等导电性材料形成。例如，负极端子8是将分别从电池单元21、22和23引出的多个负极接头在发电元件2的下部集束而成的。集束部分相当于主面被覆部82。
另外，在本实施方式中，正极端子7和负极端子8以相互对置的方式配置，但不限于此。例如，正极端子7和负极端子8也可以分别设置在发电元件2的正交的两个侧面。或者，正极端子7和负极端子8也可以以覆盖发电元件2的一个侧面的方式并列设置。
外部连接端子9和10分别是用于将电池1连接到外部的端子。外部连接端子9和10使用金属等导电性材料形成。
外部连接端子9与正极端子7电连接。具体而言，外部连接端子9经由外侧开口部46而与金属层42的外侧表面接触。
外部连接端子10与负极端子8电连接。具体而言，外部连接端子10经由外侧开口部47而与金属层42的外侧表面接触。
另外，外部连接端子9和外侧开口部46设置在俯视时与内侧开口部44和主面被覆部72重叠的位置，但不限于此。由于金属层42延伸至层压薄膜4的端部，因此能够在所希望的位置设置外侧开口部46，安装外部连接端子9。对于外部连接端子10和外侧开口部47也是同样的。
粘合体6在发电元件2的底面2b与外装体5之间与它们分别接触而配置。具体而言，粘合体6在发电元件2的底面2b与层压薄膜4的上表面41a之间与它们分别接触。粘合体6是具有粘合性的弹性体，具有将接触的面彼此固定的功能。
粘合体6使用与层压薄膜3和4的树脂层不同的树脂材料形成。例如，粘合体6包含橡胶材料或凝胶材料。具体而言，粘合体6可使用选自聚四氟乙烯(PTFE)等氟系聚合物、氟系橡胶、硅橡胶、丁基橡胶、乙丙橡胶、天然橡胶、氯丁橡胶、丁腈橡胶、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氨酯橡胶和聚对苯二甲酸乙二醇酯中的一种以上材料形成。
粘合体6不含挥发性物质。粘合体6是在电池1的组装阶段，具体而言是在将发电元件2密封在外装体5中的阶段已经固化的部件。也就是说，粘合体6在载置于层压薄膜4的上表面41a的时间点被聚合。因此，在密封工序中，粘合体6不产生气体。
粘合体6在电池1的使用温度范围内弹性模量是一定的。具体而言，在电池1的使用温度范围内不包含粘合体6的玻璃化转变温度。另外，电池1的使用温度范围例如为﹣20℃以上且80℃以下的范围。
粘合体6通过填埋发电元件2和层压薄膜4各自存在的凹凸结构，能够使接合面的表面积最大化。即使在密封工序中的减压前的大气压下，通过粘合体6与发电元件2和层压薄膜4接触，也能够利用粘合体6所具有的粘合性来固定发电元件2和层压薄膜4。
粘合体6对于发电元件2的底面2b和层压薄膜4的上表面41a分别具有良好的润湿性。也就是说，粘合体6相对于底面2b和上表面41a分别具有低的接触角。粘合体6的表面张力小于发电元件2和层压薄膜4的表面张力。因此，对于接合面的亲和性变高，粘合体6对发电元件2和层压薄膜4的固定力提高。
粘合体6也可以具有使接触的部件返回到原来位置的力、即耐变形性和复原力。
在本实施方式中，粘合体6配置在正极端子7与负极端子8之间。具体而言，粘合体6在正极端子7与负极端子8之间与它们分别空出间隙而配置。
图2是将图1的区域II放大表示的主要部分放大剖视图。如图2所示，粘合体6和正极端子7空出距离d而设置。例如，粘合体6和正极端子7设置成完全不接触而完全分离。或者，也可以只有粘合体6的一部分与正极端子7接触。关于负极端子8也同样。
粘合体6在密封时通过在厚度方向上被按压而向外侧扩展。通过在粘合体6与正极端子7和负极端子8的每一个之间设置间隙，能够抑制粘合体6压迫正极端子7和负极端子8的每一个而使其破损。
另外，粘合体6和内侧树脂层41的合计厚度等于正极端子7和负极端子8各自的与底面2b相接的部分的厚度。具体而言，如图2所示，粘合体6的厚度t1与内侧树脂层41的厚度t2之和等于正极端子7的主面被覆部72的厚度t3相等。另外，虽然在图2中未示出，但负极端子8的主面被覆部82的厚度等于正极端子7的主面被覆部72的厚度t3。
由此，能够在将发电元件2密封在外装体5中时，使发电元件2的正极端子7和负极端子8分别与金属层42电连接。另外，由于能够将发电元件2的底面2b与金属层42的距离保持为一定，因此能够抑制发电元件2的挠曲以及外装体5的外表面的凹凸的产生。
另外，在外装体5和发电元件2不破损的范围内，合计厚度t1+t2也可以与厚度t3不同。例如，合计厚度t1+t2可以小于厚度t3，也可以大于厚度t3。例如，粘合体6的厚度t1可以等于主面被覆部72的厚度t3。粘合体6的厚度t1可以大于主面被覆部72的厚度t3，也可以小于厚度t3。
图3和图4是表示本实施方式涉及的电池1的发电元件2的底面2b和粘合体6的上表面6a的形状以及位置关系的立体图和俯视图。
如图3和图4所示，在俯视图中，粘合体6与发电单元2的底面2b的中心P重叠。具体而言，粘着体6的中心Q与底面2b的中心P一致。中心P和Q分别相当于所对应的面的重心。由于底面2b和上表面6a的俯视形状分别为矩形，因此中心P和Q成为对角线的交点。
另外，这里的“一致”不仅意味着完全一致，还意味着实质上可以视为一致的范围，即稍稍偏离。具体而言，“一致”是指俯视时的中心P与中心Q的距离为粘合体6或发电元件2的一边的10％以内。
在本实施方式中，粘合体6与发电元件2的底面2b的接合面积为底面2b的面积的10％以上且小于100％。图3中，用阴影表示接合面2e。由于在俯视时粘合体6比底面2b小，因此接合面2e与粘合体6的上表面6a一致。另外，接合面积越大，粘合体6对位置偏移的抑制力就越高。因此，接合面积可以是底面2b的面积的30％以上，可以是50％以上，可以是70％以上，也可以是90％以上。对于粘合体6与层压薄膜4的上表面41a的接合面积也是同样的。另外，发电元件2的底面2b的接合面与层压薄膜4的上表面41a的接合面可以是大致相似的形状。
粘合体6如图4所示，在俯视时具有点对称、线对称或旋转对称的形状。例如，俯视形状为矩形的粘合体6具有以中心Q为对称中心的点对称和旋转对称的形状。另外，粘合体6具有以穿过中心Q并与x轴或y轴平行的直线为轴的线对称的形状。在此，矩形也包括长方形或正方形。
另外，粘合体6的形状也可以不是矩形。图5和图6分别是表示本实施方式涉及的电池1的发电元件2的底面2b和粘合体的变形例的上表面的形状以及位置关系的俯视图。
如图5所示，电池1可以具备俯视形状为椭圆形的粘合体6A来代替粘合体6。粘合体6A的中心Q是椭圆的长轴和短轴的交点。或者，粘合体6A的俯视形状也可以是圆形。
另外，如图6所示，电池1可以具备俯视形状为矩形环状的粘合体6B来代替粘合体6。粘合体6B的中心Q相当于矩形环的重心。粘合体6B的俯视形状可以是六边形等其他多边形的环状，可以是圆环状，也可以是椭圆环状。另外，电池1可以还具备在粘合体6B的内侧配置的小的粘合体6。也就是说，电池1所具备的粘合体可以分离设置成多个岛状。
这样，粘合体6、6A和6B具有以中心Q为基准向一个方向偏移较少的形状。也就是说，粘合体6、6A和6B具有各向同性的形状。由此，通过减少粘合体6、6A或6B与发电元件2的接合面的形状的偏差，能够减少由粘合体6、6A或6B带来的抑制位置偏移效果的方向依赖性。从而能够更强地抑制发电元件2的位置偏移。
粘合体6具有粘合性，但不具有粘接性。粘合体6A和6B也是同样的。以下，对粘合和粘接的区别进行说明。
具有粘合性的粘合体6，通过表现出锚定(anchor)效果，将发电元件2和层压薄膜4固定。锚定效果是通过粘合体6的一部分进入表面的微小凹凸中并固定而体现的。粘合体6通过凝胶状的较弱的毛细管现象而进入凹凸中。另一方面，粘接剂也体现锚定效果。但是，粘接剂的锚定效果由于液状的粘接剂所产生的较强的毛细管现象而增强，比粘合体6的锚定效果更强。因此，粘接剂无法容易地剥离。
另外，粘接剂除了锚定效果以外，还通过静电效果、化学结合以及相互扩散的作用，进行更牢固的固定。由静电效果实现的固定，是基于在粘接剂与粘接剂所粘接的部件之间产生的静电力的固定。由化学结合实现的固定，是在粘接剂与粘接剂所粘接的部件的界面通过相互的分子化学结合而进行的固定。一般的环氧系的固化性粘接剂利用化学结合。相互扩散是通过粘接剂所粘接的部件的表面溶解，与粘接剂的分子缠绕并固化而进行的固定。以溶剂为主要成分的挥发性粘接剂利用相互扩散。
这样，粘接剂具有强的锚定效果、静电效果、化学结合以及相互扩散的固定功能，对部件牢固地固定。因此，在使用粘接剂将发电元件2与层压薄膜4粘接的情况下，在不破坏发电元件2的情况下剥离粘接剂是极其困难的。
与此相对，粘合体6是利用弱的锚定效果进行固定的部件，不具有静电效果、化学结合以及相互扩散带来的固定功能。因此，粘合体6能够在实现一定的固定功能的同时容易地剥离。
“容易”是指在剥离粘合体6时，发电元件2不被破坏。具体而言，粘合体6与发电元件2之间的剥离强度比发电元件2内的层间的剥离强度小。另外，粘合体6与层压薄膜4之间的剥离强度比发电元件2内的层间的剥离强度小。
图7是示意性地表示在本实施方式涉及的电池1中从粘合体6剥离外装体5的情况的图。粘合体6与层压薄膜4之间的剥离强度比发电元件2内的层间的剥离强度小，因此如图7所示，能够简单地剥离层压薄膜4。
图8是示意性地表示在本实施方式涉及的电池1中从发电元件2剥离粘合体6的情况的图。粘合体6与发电元件2之间的剥离强度比发电元件2内的层间的剥离强度小，因此如图8所示，能够简单地剥离粘合体6。
剥离的粘合体6能够用于抑制其他发电元件2与其他层压薄膜4的位置偏移。也就是说，能够再利用粘合体6。
[3.制造方法]
接着，对本实施方式涉及的电池1的制造方法进行说明。再者，以下说明的电池1的制造方法只是一个例子，电池1的制造方法不限于以下的例子。
图9是表示本实施方式涉及的电池1的制造方法的流程图。
首先，如图9所示，准备外装体5(S10)。具体而言，准备包含在外装体5中的层压薄膜3和4。更具体而言，在减压室内准备依次层叠有树脂层、铝层和树脂层的3层结构的层压薄膜3和4。
接着，准备多个电池单元21、22和23层叠而成的发电元件2(S11)。电池单元21、22和23可以分别采用通过在集电体上涂布正极活性物质、固体电解质和负极活性物质等而进行层叠等公知的方法来制作。通过以串联或并联的方式层叠电池单元21、22和23，形成发电元件2。另外，发电元件2的准备工序(S11)也可以在外装体5的准备工序(S10)之前或同时进行。
接着，在外装体5上配置粘合体6(S12)。具体而言，在层压薄膜4的没有形成内侧开口部44和45的区域配置粘合体6。此时，通过从上表面对粘合体6进行按压或加压，使粘合体6紧贴固定在层压薄膜4的上表面41a。再者，在粘合体6的配置工序(S12)中也可以不进行按压或加压。另外，此时使用的粘合体6如图8所示，可以是从其他层压薄膜剥离的粘合体。即，粘合体6可以是至少使用过1次的粘合体。
接着，将形成有正极端子7和负极端子8的发电元件2配置在粘合体6的上表面6a(S13)。此时，形成于层压薄膜4的内侧开口部44和45与正极端子7和负极端子8分别重叠地配置。通过在该状态下对发电元件2整体进行按压或加压，使层压薄膜4上的粘合体6的上表面6a与发电元件2的底面2b紧贴。由此，粘合体6和层压薄膜4被固定，从而能够不容易发生位置偏移。另外，在发电元件2的配置工序(S13)中也可以不进行按压或加压。
接着，对外装体5的周围进行减压(S14)。具体而言，以覆盖发电元件2的上表面2a的方式配置层压薄膜3，对层压薄膜3和4的周围、即对减压室内进行减压。然后，在减压气氛下将发电元件2封入层压薄膜3和4内(S15)。具体而言，将层压薄膜3与层压薄膜4的外周端部贴合。例如，对于层压薄膜3和4的外周端部，除了一部分以外都通过热压接进行接合，成型为袋状的层压薄膜即外装体5。在减压室内，对装有发电元件2的外装体5的密封空间进行减压，在减压的状态下，对未压接的部分进行热压接，由此将发电元件2密封在外装体5内。另外，在对层压薄膜3和4的周围进行减压的工序(S14)中，可以对发电元件2和粘合体6进行按压或加压。
密封后，将层压薄膜3和4、即外装体5暴露在常压气氛中(S16)。具体而言，通过使减压室内的压力上升至大气压，受到气流或大气压等外力，使外装体5与发电元件2紧贴。在未配置粘合体6的状态下，有时会由于这些外力使发电元件2移动而引起位置偏移。在本实施方式涉及的电池1中，由于粘合体6将发电元件2和层压薄膜4固定，因此即使对发电元件2施加这些外力，也能抑制发电元件2的移动，抑制位置偏移的发生。由于粘合体6不是粘接剂，不含挥发性物质，因此能够抑制由粘接剂中的挥发性物质导致的发电元件2的性能降低、以及由发电元件2的变形导致的破损和剥离等的发生。另外，在暴露于常压气氛的工序(S16)中，可以对发电元件2和粘合体6进行按压或加压。
(其他实施方式)
以上，基于实施方式对一个或多个技术方案涉及的电池及其制造方法进行了说明，但本公开并不限定于这些实施方式。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本实施方式而得到的技术方案、以及将不同的实施方式中的构成要素组合构建而成的技术方案，都包含在本公开的范围内。
例如，粘合体与发电元件2和层压薄膜4的各自的剥离强度，可以与发电元件2的层间的剥离强度相等，也可以更大。粘合体6即使不一定能够再利用也是可以的。
另外，例如粘合体的俯视形状可以不是各向同性的形状，可以是具有各向异性的形状。另外，粘合体在俯视时可以比发电元件2大。
另外，粘合体可以设置成在发电元件2的上表面2a与层压薄膜3之间与它们分别接触。也就是说，粘合体可以不设置在正极端子7与负极端子8之间。
另外，例如示出了内侧开口部44和45以及外侧开口部46和47都设置在层压薄膜4的例子，但不限于此。例如，也可以是内侧开口部44和外侧开口部46、或者内侧开口部45和外侧开口部47设置于层压薄膜3。也就是说，也可以是外部连接端子9和10中的一方经由层压薄膜3与发电元件2电连接，并且外部连接端子9和10中的另一方经由层压薄膜4与发电元件2电连接。
另外，上述各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、置换、附加、省略等。
产业可利用性
本公开能够用作可靠性高的电池，例如能够用于车载电池或各种电子设备中所含的电池等。
附图标记说明
1 电池
2 发电元件
2a、6a、41a上表面
2b底面
2c、2d侧面
2e 接合面
3、4 层压薄膜
5 外装体
6、6A、6B粘合体
7 正极端子
8 负极端子
9、10 外部连接端子
21、22、23电池单元
31、41 内侧树脂层
32、42 金属层
33、43 外侧树脂层
44、45 内侧开口部
46、47 外侧开口部
48 绝缘部
71、81 侧面被覆部
72、82 主面被覆部
P、Q中心

Claims (20)

1.一种电池，具备发电元件、外装体和粘合体，
所述发电元件包含正极层、负极层、以及在所述正极层与所述负极层之间与它们分别接触而配置的固体电解质层，
所述外装体收纳所述发电元件，
所述粘合体在所述发电元件的主面与所述外装体之间与它们分别接触而配置。
2.根据权利要求1所述的电池，
所述粘合体与所述发电元件之间的剥离强度小于所述发电元件内的层间的剥离强度。
3.根据权利要求1所述的电池，
所述粘合体与所述外装体之间的剥离强度小于所述发电元件内的层间的剥离强度。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的电池，
在俯视所述主面的情况下，所述粘合体与所述主面的中心重叠。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的电池，
在俯视所述主面的情况下，所述粘合体的中心与所述主面的中心一致。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的电池，
所述粘合体在所述主面的俯视下具有点对称、线对称或旋转对称的形状。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的电池，
所述粘合体与所述主面的接触面积为所述主面的面积的10％以上且小于100％。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的电池，还具备与所述正极层电连接的正极端子、以及与所述负极层电连接的负极端子，
所述正极端子和所述负极端子分别具有与所述发电元件的侧面和所述主面相接的弯曲结构，
所述粘合体在所述正极端子与所述负极端子之间与它们分别空出间隙而配置。
9.根据权利要求8所述的电池，
所述外装体包含与所述粘合体相接的树脂层，
所述粘合体和所述树脂层的合计厚度等于所述正极端子和所述负极端子各自的与所述主面相接的部分的厚度。
10.根据权利要求1～9中任一项所述的电池，
所述粘合体包含橡胶材料或凝胶材料。
11.根据权利要求1～10中任一项所述的电池，
所述粘合体使用选自氟系聚合物、氟系橡胶、硅橡胶、丁基橡胶、乙丙橡胶、天然橡胶、氯丁橡胶、丁腈橡胶、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氨酯橡胶和聚对苯二甲酸乙二醇酯中的一种以上材料形成。
12.根据权利要求1～11中任一项所述的电池，
所述外装体包含层压薄膜。
13.根据权利要求1～12中任一项所述的电池，
所述固体电解质层是具有锂离子传导性的固体电解质层。
14.一种电池的制造方法，包括：
准备外装体的工序；
准备发电元件的工序；
在所述外装体上配置粘合体的工序；
将所述发电元件以与所述粘合体相接的方式进行配置的工序；
将所述外装体的周围减压的工序；
在减压气氛下将所述发电元件封入所述外装体内的工序；以及
将所述外装体暴露于常压气氛的工序。
15.根据权利要求14所述的电池的制造方法，
在将所述发电元件以与所述粘合体相接的方式进行配置的工序中，
对所述发电元件和所述粘合体进行按压或加压。
16.根据权利要求14或15所述的电池的制造方法，
在将所述外装体的周围减压的工序中，
对所述发电元件和所述粘合体进行按压或加压。
17.根据权利要求14～16中任一项所述的电池的制造方法，
在将所述外装体暴露于常压气氛的工序中，
对所述发电元件和所述粘合体进行按压或加压。
18.根据权利要求14～17中任一项所述的电池的制造方法，
所述外装体包含层压薄膜。
19.根据权利要求14～18中任一项所述的电池的制造方法，还包括：
将所述粘合体从所述外装体上剥离的工序；和
将剥离的所述粘合体配置在与所述外装体不同的外装体上的工序。
20.一种电池的制造方法，包括：
从权利要求1～13中任一项所述的电池的所述外装体上剥离所述粘合体的工序；和
将剥离的所述粘合体配置在与所述外装体不同的外装体上的工序。
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