CN117321829A - 电池 - Google Patents

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Abstract

一种电池，具备固体电池部和结构体，所述固体电池部具有至少一个发电元件部，所述发电元件部包含第一电极层、第二电极层、以及位于所述第一电极层与所述第二电极层之间的第一固体电解质层，所述结构体具有第二固体电解质层和参比电极，所述第二固体电解质层具有在所述固体电池部的侧面与所述至少一个发电元件部相接的第一主面和与所述第一主面相反侧的第二主面，所述参比电极与所述第二主面相接。

Description

电池
技术领域
本公开涉及电池。
背景技术
代替以往的非水电解液系锂离子二次电池等电池中使用的含有可燃性有机溶剂的电解液，使用了阻燃性的固体电解质的固体电池，作为与安全方面相关的基本性能具有很高的优越性。因此，固体电池在产品化时，由于安全装置的简化等成本方面和能量密度方面的可能性高，所以作为下一代电池被看好，开发竞争正在加速。
另外，在实际使用电池时，如果能够测定工作中正极和负极等各电极的电位等电特性，则能够以该测定值为基础，进行更准确的电极状态的把握以及更适当的电池控制，例如能够维持高性能特性，提高安全性、循环特性和保存特性等性能。
作为调查各电极的单极电位和电化学行为的方法，已知有使用参比电极的3极测定法。例如，非专利文献1记载了各种结构的可进行3极测定的固体电池的结构。另外，专利文献1公开了一种由正极集电体、正极、固体电解质层、负极和负极集电体层叠而成的固体电池，其具备与固体电解质层或固体电解质部相接的作为参比电极的第3电极，所述固体电解质部是以与正极、固体电解质层和负极的侧面的长度一致的宽度连接的方式设置的。
在先技术文献
专利文献1：日本特开2013-20915号公报
非专利文献1：(社)电化学会编，“用问答方式理解的电化学测定法”，みみずく舎，2009年12月，p.10
发明内容
发明要解决的课题
为了制成高性能且高能量密度的全固体电池，一般将正负极电极和固体电解质层薄层化以及层叠化。为了用这样的全固体电池构成能够进行3极测定的电池，与仅通过浸渍在电解液中就形成电化学接触的液体系电池不同，需要在电池部与参比电极之间使固体电解质层电化学地接合和接触。在以往结构的能够进行3极测定的电池中，在参比电极用的固体电解质层的形成以及参比电极部的配置方面要求精密度等，难以通过3极测定来测定电特性。另外，以往结构中，有时在参比电极部容易发生破损和短路等，在能够进行3极测定的电池中也要求提高可靠性。
因此，本公开提供一种能够测定电极的电特性并且可靠性高的电池。
用于解决课题的手段
本公开的一个技术方案涉及的电池，具备固体电池部和结构体，所述固体电池部具有至少一个发电元件部，所述发电元件部包含第一电极层、第二电极层、以及位于所述第一电极层与所述第二电极层之间的第一固体电解质层，所述结构体具有第二固体电解质层和参比电极，所述第二固体电解质层具有在所述固体电池部的侧面与所述至少一个发电元件部相接的第一主面和与所述第一主面相反侧的第二主面，所述参比电极与所述第二主面相接。
发明的效果
根据本公开，能够提供一种可测定电极的电特性并且可靠性高的电池。
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2A是表示实施方式涉及的电池的大致结构的侧视图。
图2B是表示从图2A所示的电池中去除了参比电极集电体的状态的侧视图。
图3A是用于说明实施方式涉及的电池的电特性的测定方法的图。
图3B是用于说明实施方式涉及的电池的电特性的测定方法的图。
图4是表示实施方式的变形例1涉及的电池的大致结构的剖视图。
图5是表示实施方式的变形例2涉及的电池的大致结构的剖视图。
图6是表示实施方式的变形例3涉及的电池的大致结构的剖视图。
图7是表示实施方式的变形例4涉及的电池的大致结构的剖视图。
具体实施方式
(本公开的概要)
本公开的一个技术方案的概要如下所述。
本公开的一个技术方案涉及的电池，具备固体电池部和结构体，所述固体电池部具有至少一个发电元件部，所述发电元件部包含第一电极层、第二电极层、以及位于所述第一电极层与所述第二电极层之间的第一固体电解质层，所述结构体具有第二固体电解质层和参比电极，所述第二固体电解质层具有在所述固体电池部的侧面与所述至少一个发电元件部相接的第一主面和与所述第一主面相反侧的第二主面，所述参比电极与所述第二主面相接。由此，能够提供一种可测定电极的电特性并且可靠性高的电池。
另外，例如可以设为：在对所述第二主面俯视下，所述参比电极的面积小于所述第二主面的面积。
由此，与参比电极的面积为第二主面的面积以上的情况相比，参比电极不易与固体电池部接触。例如，即使在为了提高第二固体电解质层与发电元件部的接触性而将参比电极和第二固体电解质层按压到固体电池部的侧面的情况下，参比电极也不易与固体电池部接触，不易发生短路。因此，能够实现可靠性更高的电池。
另外，例如可以设为：所述至少一个发电元件部是多个发电元件部，所述固体电池部具有所述多个发电元件部层叠的结构，所述结构体还具有将所述第二固体电解质层的侧面被覆的外装体。
由此，与固体电池部相接的第二固体电解质层由外装体被覆，能够提高结构体的机械强度。因此，能够进一步提高电池的可靠性。
另外，例如可以设为：所述外装体具有与所述固体电池部的侧面相对的面，所述第二固体电解质层比所述面突出。
由此，即使发电元件部与第二固体电解质层接触，也能够抑制外装体与固体电池部的侧面干涉，因此，例如即使在固体电池部的侧面具有微细的凹凸的情况下，也能够提高发电元件部与第二固体电解质层的接触性。因此，容易形成发电元件部与第二固体电解质层之间的电化学接触。
另外，例如可以设为：所述外装体包含绝缘性树脂，并与所述固体电池部的侧面相接。
固体电池部的侧面大多具有来自发电元件部的各层材料的微细凹凸，通过这样的凹凸与外装体的绝缘性树脂的接合锚固效果，能够提高固体电池部与结构体的接合性。因此，能够提高电池的机械强度，并且第二固体电解质层被外装体牢固地保护，能够提高电池的可靠性。
另外，例如可以设为：所述外装体包含第一树脂层和第二树脂层，所述第一树脂层包含第一绝缘性树脂，所述第二树脂层包含第二绝缘性树脂，并且比所述第一树脂层柔软，所述第二树脂层位于所述第一树脂层与所述固体电池部之间，并且与所述固体电池部的侧面相接。
由此，比第一树脂层柔软且容易变形的第二树脂层与固体电池部的侧面接触，因此外装体不易因第二树脂层的变形而阻碍发电元件部与第二固体电解质层之间的接触，能够提高发电元件部与第二固体电解质层的接触性。另外，通过与固体电池部的侧面相接的第二树脂层也能够保护第二固体电解质层，因此能够提高电池的可靠性。
另外，例如可以设为：所述多个发电元件部并联电连接并层叠，所述第一主面与所述多个发电元件部中的两个以上发电元件部相接。
由此，能够增大第一主面，所以即使不进行精密的对位，也能够在固体电池部的侧面形成发电元件部与第二固体电解质层的接触。因此，能够容易地形成电池。另外，第一主面与固体电池部的侧面的接触面积变大，所以第二固体电解质层不易从固体电池部剥离，能够提高电池的耐久性。
另外，例如可以设为：所述外装体被覆所述第二主面的一部分。
由此，即使在将参比电极和第二固体电解质层按压到固体电池部的侧面的情况下，也能够通过被覆第二主面的一部分的外装体来抑制参比电极扩散(扩展)。
另外，例如可以设为：所述结构体还具有与所述参比电极相接的参比电极集电体，所述外装体被覆所述参比电极和所述参比电极集电体。
由此，参比电极和参比电极集电体也被外装体保护，因此能够进一步提高结构体的机械强度。从而，能够进一步提高电池的可靠性。
另外，例如可以设为：在对所述固体电池部的侧面俯视下，所述结构体不比所述固体电池部的层叠方向上的所述固体电池部的两端更向外侧突出。
由此，即使为了维持发电元件部的性能而从层叠方向对固体电池部进行加压，结构体相对于加压也难以干涉，能够抑制固体电池部的电池特性的降低。
另外，例如可以设为：所述固体电池部的层叠方向上的所述结构体的长度小于所述固体电池部的层叠方向上的所述固体电池部的长度。
由此，在固体电池部层叠方向上，结构体位于比固体电池部靠内侧的位置，因此即使在从层叠方向对固体电池部加压的情况下使固体电池部在层叠方向上被压缩，也难以阻碍固体电池部的压缩，能够提高固体电池部的电池特性。
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、制造工序的顺序等只是一个例子，并不限定本公开。另外，关于以下的实施方式的构成要素之中没有记载于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。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，平行或正交等表示要素间的关系的用语、矩形或圆形等表示要素的形状的用语、以及数值范围，不是仅表示严格的意思的表述，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的表述。
另外，在本说明书和附图中，x轴、y轴和z轴表示三维正交坐标的三轴。x轴和y轴分别与平行于固体电池部所包含的集电体和各层的主面的方向一致。z轴与固体电池部所包含的多个发电元件部的层叠方向和发电元件部所包含的各层的层叠方向一致。另外，只要没有特别说明，“层叠方向”就是指固体电池部中的各层层叠的方向，与固体电池部所包含的集电体和各层的主面法线方向一致。
另外，“俯视”某一面是指从正面观察该某一面的情况。
另外，在本说明书中，电池的结构中的“上”和“下”这样的用语不是指绝对的空间认识中的上方向(铅垂上方)和下方向(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位置关系规定的用语使用。此外，“上”和“下”这样的用语不仅适用于两个构成要素彼此紧密配置且两个构成要素相接的情况，也适用于两个构成要素彼此间隔开并且在两个构成要素之间存在其它构成要素的情况。
(实施方式)
首先，对实施方式涉及的电池进行说明。
[电池的结构]
首先，对本实施方式涉及的电池的结构进行说明。图1是表示本实施方式涉及的电池500的大致结构的剖视图。图2A是表示本实施方式涉及的电池500的大致结构的侧视图。图2A是对固体电池部100的侧面100a俯视时的图。图2B是表示从图2A所示的电池500中去除参比电极集电体170后的状态的侧视图。另外，图1表示图2A的I-I线的截面。另外，在图2A和图2B中，第二固体电解质层130的形状用虚线表示。
如图1和图2A所示，电池500具备：具有多个发电元件部50的固体电池部100；以及具有第二固体电解质层130、参比电极110、参比电极集电体170和外包装体190的结构体200。电池500例如是全固体电池。电池500例如是硬币型、层压型、圆筒型或方型等的电池。
固体电池部100具有多个发电元件部50、正极集电体60和负极集电体70。另外，固体电池部100具有多个发电元件部50层叠的结构。在图示的例子中，固体电池部100具有4个发电元件部50，但对于发电元件部50的数量没有限制，固体电池部100只要具有至少一个发电元件部50即可。固体电池部100的形状例如为长方体状、多棱柱状或圆柱状等。
固体电池部100的侧面100a与结构体200相接。具体而言，侧面100a与第二固体电解质层130和外装体190相接。固体电池部100和固体电池部100的各构成要素的侧面是将固体电池部100和固体电池部100的各构成要素的背对的两个主面连接的面，例如是与层叠方向平行的面。另外，侧面100a也可以相对于层叠方向倾斜。
多个发电元件部50并联电连接且层叠。另外，在多个发电元件部50中，相邻的发电元件部50隔着正极集电体60或负极集电体70而层叠。多个发电元件部50以相邻的发电元件部50的同极层彼此隔着集电体电连接的方式层叠。
发电元件部50包含正极层10、与正极层10相对配置的负极层20、以及位于正极层10与负极层20之间的第一固体电解质层30。正极层10是第一电极层的一个例子，负极层20是第二电极层的一个例子。在发电元件部50中，正极层10、第一固体电解质层30和负极层20依次层叠。发电元件部50的形状例如为长方体状、多棱柱状或圆柱状等。
多个发电元件部50以相邻的发电元件部50的各层的排列方向相反的方式层叠。因此，在相邻的发电元件部50中，各自的正极层10或各自的负极层20在不隔着第一固体电解质层30的状态下相对。
在多个发电元件部50的每一个中，在正极层10的与第一固体电解质层30相反侧的主面上层叠有正极集电体60，在负极层20的与第一固体电解质层30相反侧的主面上层叠有负极集电体70。在以各自的正极层10相对且不隔着第一固体电极质层30的方式层叠的相邻的发电元件部50之间配置有两个正极集电体60。另外，在以各自的负极层20相对且不隔着第一固体电解质层30的方式层叠的相邻的发电元件部50之间配置有两个负极集电体70。由此，相邻的发电元件部50的同极层彼此电连接。另外，配置在相邻的发电元件部50之间的正极集电体60和负极集电体70的数量不限于两个，也可以是一个。即、可以在一个正极集电体60的两个主面上层叠正极层10，可以在一个负极集电体70的两个主面上层叠负极层20。
另外，正极集电体60、负极集电体70、以及位于正极集电体60与负极集电体70之间的发电元件部50，构成单位电池单元80。即、单位电池单元80具有正极集电体60、负极集电体70和发电元件部50。因此，固体电池部100具有多个单位电池单元80以相邻的单位电池单元80的同极彼此连接的方式层叠的结构。由此，多个单位电池单元80并联电连接且层叠。
正极层10位于正极集电体60与第一固体电解质层30之间，并与正极集电体60和第一固体电解质层30相接。另外，正极层10的结构体200侧的侧面与第二固体电解质层130相接，具体而言与第一主面130a相接。
正极层10至少包含正极活性物质。作为正极层10的材料，除了正极活性物质以外，还可以根据需要使用含有固体电解质、导电助剂和粘合剂材料中的至少一者的正极合剂。
作为正极活性物质，可以使用能够吸藏和释放(插入和脱离，或者溶解和析出)锂离子、钠离子、镁离子、钾离子、钙离子或铜离子等金属离子的公知材料。
作为正极活性物质，例如可以举出含锂的过渡金属氧化物、不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、过渡金属氧硫化物和过渡金属氧氮化物等。在使用含锂的过渡金属氧化物作为正极活性物质的情况下，能够降低电池的制造成本，并且能够提高电池的平均放电电压。
作为正极活性物质，在采用能够脱离和插入锂离子的材料的情况下，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。作为具体的正极活性物质，例如可以举出LiCoO2、LiMn2O4、Li2NiMn3O8、LiVO2、LiCrO2、LiFePO4、LiCoPO4、LiNiO2、LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2、LiNixMnyAlzO2、LiNixCoyMnz和LiNixCoyAlz等。
作为固体电解质，可以使用传导锂离子、钠离子、镁离子、钾离子、钙离子、铜离子或银离子等金属离子或质子等的公知材料。固体电解质例如可使用硫化物固体电解质、卤素系固体电解质、氧化物固体电解质或高分子固体电解质等固体电解质材料。
作为硫化物固体电解质，在采用能够传导锂离子的材料的情况下，例如可使用由硫化锂(Li2S)和五硫化二磷(P2S5)构成的合成物(Li2S-P2S5)。另外，作为硫化物固体电解质，可以举出以下硫化物：Li2S-P2S5、Li2S-P2S5-LiBH4、Li7P3S11、Li2S-SiS2、Li2S-SiS2-Li3PO4、Li2S-SiS2-Li4SiO4、Li2S-B2S3、Li2S-GeS2、Li6PS5Cl、LiSiPSCl以及含有Li3N或Li3N(H)的硫化物等。另外，作为硫化物固体电解质，也可以使用在上述硫化物中作为添加剂添加了Li3N、LiCl、LiBr、LiI、Li3PO4和Li4SiO4中的至少一种的硫化物。另外，作为其他具体的硫化物固体电解质，可以举出Li10GeP2S12(LGPS)、Na3Zr2(SiO4)2PO4(NASICON)等。
作为氧化物固体电解质，在采用能够传导锂离子的材料的情况下，例如可以使用Li7La3Zr2O12(LLZ)、Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3(LATP)或(La,Li)TiO3(LLTO)等。
卤素系固体电解质是含有卤化物的固体电解质。卤化物例如是由Li、M’和X’构成的化合物。M’是选自除Li以外的金属元素和半金属元素中的至少一种元素。X’是选自F、Cl、Br和I中的至少一种元素。“金属元素”是指周期表第1族～第12族中包含的所有元素(除氢以外)以及周期表第13族～第16族中包含的所有元素(除了B、Si、Ge、As、Sb、Te、C、N、P、O、S和Se以外)。“半金属元素”表示B、Si、Ge、As、Sb和Te。例如，M’可以包含Y(钇)。作为包含Y的卤化物，可以举出Li3YCl6和Li3YBr6。
作为其他卤化物，例如可以举出Li2MgX’4、Li2FeX’4、Li(Al,Ga,In)X’4、Li3(Al,Ga,In)X’6、LiOX’和LiX’。具体而言，作为卤化物，例如可以举出Li3InBr6、Li3InCl6、Li2FeCl4、Li2CrCl4、Li3OCl和LiI。
高分子固体电解质只要是包含具有离子传导性的高分子材料的固体电解质，就没有特别限定，作为具有离子传导性的高分子材料，例如可以举出聚醚、聚醚衍生物、聚酯、聚亚胺等。
另外，作为固体电解质，除了上述的固体电解质材料以外，也可以使用添加氮的磷酸锂(LIPON)等薄膜系的固体电解质材料。
在正极层10中，相对于正极活性物质的体积和固体电解质的体积的合计，正极活性物质的体积比率例如为30％以上且95％以下。另外，相对于正极活性物质的体积和固体电解质的体积的合计，固体电解质的体积比率例如为5％以上且70％以下。通过使正极活性物质的量和固体电解质的量为这样的体积比率，容易充分确保电池500的能量密度，并且容易使电池500以高输出工作。
作为粘合剂材料，可以使用与一般的固体电池中使用的粘合剂同样的材料。作为粘合剂材料，例如可以举出聚偏二氟乙烯、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、苯乙烯-丁二烯橡胶、羧甲基纤维素、聚苯胺、聚噻吩、丁苯橡胶和聚丙烯酸酯等。另外，作为粘合剂材料，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、偏氟乙烯、氯三氟乙烯、乙烯、丙烯、五氟丙烯、氟甲基乙烯基醚、丙烯酸和己二烯中的2种以上材料的共聚物。
作为导电助剂，例如可以举出天然石墨和人造石墨等石墨、乙炔黑、炉黑和科琴黑(注册商标)等炭黑、VGCF、碳纳米管、碳纳米纤维、富勒烯、碳纤维和金属纤维等导电性纤维、氟化碳和铝粉末等金属粉末、氧化锌晶须和钛酸钾晶须等导电性晶须、氧化钛等导电性金属氧化物、以及聚苯胺、聚吡咯和聚噻吩等导电性高分子化合物等。
导电助剂的形状例如为针状、鳞片状、球状或椭圆球状。导电助剂可以是粒子。
正极层10的厚度例如为10μm以上且500μm以下。通过使正极层10的厚度在这样的范围内，容易充分确保电池500的能量密度，并且容易使电池500以高输出工作。另外，在本说明书中，固体电池部100的各构成要素的厚度是层叠方向上的各构成要素的长度。
作为正极层10的形成方法，例如可以举出将粉末的正极合剂单轴压缩成型的方法等。另外，正极层10可以通过在基体、第一固体电解质层30或正极集电体60等上涂布将正极合剂与溶剂一起混炼而成的糊状涂料并使其干燥来制作。
负极层20位于负极集电体70与第一固体电解质层30之间，并与负极集电体70和第一固体电解质层30相接。另外，负极层20的结构体200侧的侧面与第二固体电解质层130相接，具体而言与第一主面130a相接。
负极层20至少包含负极活性物质。作为负极层20的材料，除了负极活性物质以外，可以根据需要使用含有固体电解质、导电助剂和粘合剂材料中的至少一种的负极合剂。
作为负极活性物质，可以使用能够吸藏和释放(插入和脱离、或者溶解和析出)锂离子、钠离子、镁离子、钾离子、钙离子或铜离子等金属离子的公知材料。作为负极活性物质，可以举出金属材料、碳材料、氧化物、氮化物、锡化合物和硅化合物等。
作为负极活性物质，采用能够脱离和插入锂离子的材料的情况下，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。作为锂合金中使用的金属，可以举出铟、铝、硅、锗、锡和锌等。作为锂与过渡金属元素的氧化物，具体而言可以举出Li4Ti5O12和LixSiO等。
作为负极层20的固体电解质，可以使用上述固体电解质材料。另外，作为负极层20的导电助剂，可以使用上述导电助剂。另外，作为负极层20的粘合剂材料，可以使用上述粘合剂材料。
在负极层20中，相对于负极活性物质的体积和固体电解质的体积的合计，负极活性物质的体积比率例如为30％以上且95％以下。另外，相对于负极活性物质的体积和固体电解质的体积的合计，固体电解质的体积比率例如为5％以上且70％以下。通过使负极活性物质粒子的量和固体电解质的量为这样的体积比率，能够充分确保电池500的能量密度，并且容易使电池500以高输出工作。
负极层20的厚度例如为10μm以上且500μm以下。通过使负极层20的厚度在这样的范围内，容易充分确保电池500的能量密度，并且容易使电池500以高输出工作。
作为负极层20的形成方法，例如可以举出将粉末的负极合剂单轴压缩成型的方法等。另外，负极层20可以通过在基体、第一固体电解质层30或负极集电体70等上涂布将负极合剂与溶剂一起混炼而成的糊状涂料并使其干燥来制作。
第一固体电解质层30位于正极层10与负极层20之间，并与正极层10和负极层20相接。另外，第一固体电解质层30的结构体200侧的侧面与第二固体电解质层130相接，具体而言与第一主面130a相接。
第一固体电解质层30具有锂离子、钠离子、镁离子、钾离子、钙离子或铜离子等金属离子的传导性。第一固体电解质层30可以具有锂离子传导性。
第一固体电解质层30至少含有固体电解质，根据需要也可以含有粘合剂材料。另外，第一固体电解质层30可以包含具有锂离子传导性的固体电解质。
作为第一固体电解质层30的固体电解质，可以使用上述固体电解质材料。第一固体电解质层30可以使用一种固体电解质，也可以使用两种以上固体电解质。另外，作为第一固体电解质层30的粘合剂材料，可以使用上述粘合剂材料。
第一固体电解质层30的厚度例如为0.1μm以上且1000μm以下。从提高电池500的能量密度的观点出发，第一固体电解质层30的厚度可以为0.1μm以上且50μm以下。
作为第一固体电解质层30的形成方法，例如可以举出将粉末的第一固体电解质层30的含有材料单轴压缩成型的方法等。另外，第一固体电解质层30可以通过在基体、正极层10或负极层20等上涂布将第一固体电解质层30的含有材料与溶剂一起混炼而成的糊状涂料并使其干燥来制作。
正极层10的侧面、负极层20的侧面和第一固体电解质层30的侧面处于同一面，构成发电元件部50的侧面。再者，正极层10的侧面、负极层20的侧面和第一固体电解质层30的侧面也可以不处于同一面，例如也可以是第一固体电解质层30被覆正极层10和负极层20的侧面，仅由第一固体电解质层30的侧面构成发电元件部50的侧面。
正极集电体60位于正极层10的与第一固体电解质层30侧的相反侧，并与正极层10相接。另外，负极集电体70位于负极层20的与第一固体电解质层30侧的相反侧，并与负极层20相接。
作为正极集电体60和负极集电体70的材料，例如可以举出铜、铝、镍、铁、不锈钢、铂或金、它们的两种以上的合金、或者对它们中的任一者进行镀敷加工而成的材料等导电性高的金属材料。正极集电体60和负极集电体70可以由相同的材料构成，也可以由不同的材料构成。
正极集电体60和负极集电体70的形状只要根据电池500的形状等设定即可，没有特别限制。正极集电体60和负极集电体70的形状例如为棒状、板状、片状、箔状或网状等。
正极集电体60和负极集电体70的厚度例如为1μm以上且10mm以下。正极集电体60和负极集电体70的厚度可以为1μm以上且50μm以下。另外，根据电池500的形状，正极集电体60和负极集电体70的厚度可以为10mm以上。
正极层10、负极层20、第一固体电解质层30、正极集电体60和负极集电体70各自的俯视形状例如为矩形、圆形或多边形等。在从层叠方向观察的情况下，例如正极层10、负极层20、第一固体电解质层30、正极集电体60和负极集电体70的外缘一致。另外，在从层叠方向观察的情况下，正极层10、负极层20、第一固体电解质层30、正极集电体60和负极集电体70的外缘也可以不一致。
结构体200被设置成覆盖固体电池部100的侧面100a。在固体电池部100为长方体形状的情况下，结构体200例如仅覆盖固体电池部100的四个侧面中的一个侧面100a。
在对固体电池部100的侧面100a俯视下，结构体200不比固体电池部100的层叠方向上的固体电池部100的两端更向外侧突出。在本实施方式中，在对侧面100a俯视下，结构体200的最外周由外装体190构成，外装体190不比固体电池部100的层叠方向上的固体电池部100的两端更向外侧突出。固体电池部100的层叠方向上的结构体200的长度为固体电池部100的层叠方向上的固体电池部100的长度以下。由此，即使在为了维持电池特性而在层叠方向上对固体电池部100进行加压而使用的情况下，结构体200也不易干涉对固体电池部100的加压，容易维持固体电池部100的加压状态。另外，由于能够抑制因对固体电池部100的加压而产生的结构体200的变形等，因此能够提高电池500的可靠性。在本实施方式中，固体电池部100的层叠方向上的结构体200的长度与固体电池部100的层叠方向上的固体电池部100的长度相同。
结构体200具有第二固体电解质层130、参比电极110、参比电极集电体170和外装体190。第二固体电解质层130、参比电极110和参比电极集电体170以该顺序沿侧面100a的法线方向远离侧面100a排列配置。
结构体200的形状例如为长方体状，但也可以是圆柱状和多棱柱状等形状，也可以是与固体电池部100的形状相配合而弯曲的形状。另外，也可以在结构体200的表面的一部分上形成凸部或凹部。
第二固体电解质层130位于参比电极110与固体电池部100之间。在对固体电池部100的侧面100a俯视下，第二固体电解质层130被外装体190包围。
第二固体电解质层130具有在固体电池部100的侧面100a与发电元件部50相接的第一主面130a和与第一主面130a相反侧的第二主面130b。第一主面130a和第二主面130b是彼此背对的主面。另外，侧面100a、第一主面130a和第二主面130b例如相互平行。
第一主面130a例如在侧面100a与多个发电元件部50中的两个以上发电元件部50相接。在图示的例子中，第一主面130a与相邻的两个发电元件部50相接。由此，第二固体电解质层130的机械强度以及第二固体电解质层130与固体电池部100的接合性提高，能够提高电池500的可靠性。层叠方向上的第一主面130a的长度例如比发电元件部50的厚度的2倍大。另外，第一主面130a也可以仅与多个发电元件部50中的一个发电元件部50相接。另外，在图1所示的例子中，第一主面130a设置成与层叠方向上的发电元件部50的整体相接，但也可以仅与层叠方向上的发电元件部50的一部分相接。例如，第一主面130a可以与发电单元50的正极层10、第一固体电解质层30和负极层20中的至少一者相接。
具体而言，第一主面130a与构成发电元件部50的正极层10、负极层20和第一固体电解质层30各自的结构体200侧的全部侧面相接。也可以设为第一主面130a与正极集电体60和负极集电体70中的至少一者相接。在图示的例子中，第一主面130a与位于相接的两个发电元件部50之间的正极集电体60相接。另外，第一主面130a只要在侧面100a与发电元件部50的至少一部分相接即可。
另外，在对侧面100a俯视下，第二固体电解质层130的宽度比发电元件部50的宽度小，第二固体电解质层130位于比发电元件部50的宽度方向的两端靠内侧的位置。在此，“宽度”是指在对侧面100a俯视下，与层叠方向正交的方向的长度。另外，在对侧面100a俯视下，第二固体电解质层130的宽度方向的两端可以与发电元件部50的宽度方向的两端一致。
第二主面130b与参比电极110相接。另外，第二主面130b可以与外装体190相接。
构成第二固体电解质层130的材料可以使用与第一固体电解质层30相同的材料。另外，第一固体电解质层30和第二固体电解质层130可以使用相同的材料，也可以使用不同的材料。第二固体电解质层130可以使用一种固体电解质，也可以使用两种以上固体电解质。
另外，第二固体电解质层130的厚度例如为10μm以上且10mm以下。第二固体电解质层130的厚度例如大于第一固体电解质层30的厚度。另外，在本说明书中，结构体200的各构成要素的厚度是固体电池部100的侧面100a的法线方向上的各构成要素的长度。
参比电极110隔着第二固体电解质层130与侧面100a相对。参比电极110与第二固体电解质层130的第二主面130b相接。因此，参比电极110经由第二固体电解质层130与正极层10和负极层20离子传导地连接，因此能够使用参比电极110测定正极层10和负极层20的电特性。在对固体电池部100的侧面100a俯视下，参比电极110被外装体190包围。
如图2B所示，在对第二主面130b俯视下，参比电极110的面积小于第二主面130b的面积。对第二主面130b俯视时的参比电极110的面积是对第二主面130b俯视时的参比电极110的外缘所包围的区域的面积。另外，在对第二主面130b俯视下，参比电极110位于比第二主面130b的外缘靠内侧的位置。即、在对第二主面130b俯视下，参比电极110的整体设置在第二主面130b的一部分区域上，位于第二主面130b的内侧。在图2B中，第二主面130b的外缘是用虚线的矩形表示的部分。由此，与参比电极110的面积为第二主面130b的面积以上的情况相比，参比电极110不易与固体电池部100接触，从而抑制了参比电极110与固体电池部100之间的短路。例如，即使在为了提高第二固体电解质层130与发电元件部50接触性而将参比电极110和第二固体电解质层130按压在固体电池部100上的情况下，也能够抑制参比电极110由于按压力从第二主面130b突出而与固体电池部100接触。
在图2B中，在对第二主面130b俯视下，参比电极110不与第二主面130b的外缘相接。另外，在对第二主面130b俯视下，参比电极110只要不比第二主面130b的外缘更向外侧伸出，则也可以与第二主面130b的外缘的一部分相接。
作为参比电极110的材料，只要是与第二固体电解质层130电化学接触而显示平衡电位的材料，就可以没有特别限制地使用。参比电极110例如包含金属锂、锂合金和锂化合物中的至少一者。从测定精度的观点出发，作为参比电极110的材料，可以使用平衡电位的变动小的材料。作为平衡电位的变动小的材料，例如可以举出金属锂、In-Li等锂合金、以及Li4Ti5O12等锂化合物。
另外，结构体200具有一个第二固体电解质层130和一个参比电极110，但不限于此。结构体200中的第二固体电解质层130和参比电极110中的至少一方可以是多个。例如，结构体200可以具有多个第二固体电解质层130。例如，多个第二固体电解质层130被配置成分别与多个发电元件部50中的不同的发电元件部50相接。另外，该情况下，与多个第二固体电解质层130相接的参比电极110可以是单独的，也可以是共用的。
参比电极集电体170位于参比电极110的与第二固体电解质层130侧的相反侧，并与参比电极110相接。参比电极集电体170例如完全被覆参比电极110的与第二固体电解质层130侧相反侧的面。另外，对于参比电极集电体170与参比电极110相接的位置没有特别限定，只要是参比电极110与第二固体电解质层130相接的面以外的面，则参比电极集电体170可以与任一面相接。
参比电极集电体170的与参比电极110侧相反侧的面向外界露出，例如连接有用于取出电流的端子等。另外，结构体200也可以不具有参比电极集电体170，例如可以通过使端子等直接与参比电极110接触来测定电特性。
在对侧面100a俯视下，参比电极集电体170的外缘与参比电极110的外缘一致。即、在对侧面100a俯视下，参比电极集电体170和参比电极110为相同的大小。另外，在对侧面100a俯视下，参比电极集电体170和参比电极110也可以是不同的大小，例如参比电极集电体170可以比参比电极110大。
作为参比电极集电体170的材料，例如可以举出铜、铝、镍、铁、不锈钢、铂或金、它们的2种以上的合金、或者对它们中的任一者进行镀敷加工而成的材料等导电性高的金属材料。
参比电极集电体170的形状可以根据结构体200的形状等来设定，因此没有特别限制。参比电极集电体170的形状例如为棒状、板状、片状、箔状或网状等。
参比电极集电体170的厚度例如为1μm以上且20mm以下。另外，参比电极集电体170的厚度例如大于第二固体电解质层130和参比电极110的厚度。根据电池500和结构体200的形状，参比电极集电体170的厚度可以为10mm以上。
在对侧面100a俯视下，第二固体电解质层130、参比电极110和参比电极集电体170各自的形状例如为矩形、圆形或多边形等。
外装体190将连接第一主面130a的外缘和第二主面130b的外缘的面即第二固体电解质层130的侧面被覆。外装体190与第二固体电解质层130的侧面相接。结构体200的各构成要素的侧面例如是与固体电池部100的侧面100a的法线方向平行的面。外装体190不被覆第一主面130a。在对固体电池部100的侧面100a俯视下，外装体190包围第二固体电解质层130。另外，在对固体电池部100的侧面100a俯视下，外装体190包围第二固体电解质层130的全周(整个周围)，但不限于此。例如在对固体电池部100的侧面100a俯视下，外装体190以至少从预定方向上的两侧包围第二固体电解质层130的方式配置即可。在第二固体电解质层130的俯视形状为矩形的情况下，外装体190例如可以以仅被覆第二固体电解质层130的相对的两条边、或者仅被覆相对的两条边和另一条边的方式包围第二固体电解质层130。外装体190例如可以以从固体电池部100的层叠方向的两侧夹着第二固体电解质层130的方式配置。
另外，外装体190被覆第二主面130b的一部分。外装体190与第二主面130b中的、第二主面130b不与参比电极110接触的部分相接。由此，即使在将参比电极110和第二固体电解质层130按压在侧面100a上的情况下，也能够通过被覆第二主面130b的外装体190来抑制参比电极110扩散(扩展)，能够抑制参比电极110与固体电池部100的接触。另外，外装体190可以不被覆第二主面130b，可以在外装体190与参比电极110之间设置间隙。
另外，外装体190被覆参比电极110和参比电极集电体170。外装体190与参比电极110和参比电极集电体170相接。在对固体电池部100的侧面100a俯视下，外装体190包围参比电极110和参比电极集电体170。由此，参比电极110和参比电极集电体170也被外装体190保护，因此能够进一步提高结构体200的机械强度。从而，能够进一步提高电池500的可靠性。另外，外装体190也可以不被覆参比电极110和参比电极集电体170中的至少一方。
另外，外装体190被覆固体电池部100的侧面100a，并与侧面100a相接。外装体190例如从层叠方向上的侧面100a的一端连续被覆到另一端。另外，外装体190也可以不被覆层叠方向上的侧面100a的一端和另一端中的至少一方。
外装体190具有与侧面100a相对的面190a。面190a与侧面100a相接。另外，面190a例如与第一主面130a处于同一面。
在外装体190中，至少与固体电池部100相接的部分、换言之为包含面190a的部分，由含有绝缘性树脂或陶瓷等的绝缘性材料构成。在外装体190中，不接触固体电池部100的部分可以由与接触固体电池部100的部分相同的材料构成，也可以由不同的材料构成。在不接触固体电池部100的部分由与接触固体电池部100的部分不同的材料构成的情况下，可以由与接触固体电池部100的部分相比强度高的材料构成。另外，不接触固体电池部100的部分也可以由金属材料等导电性材料构成。该情况下，可以使外装体190作为参比电极110用的集电体发挥作用。
外装体190中所使用的绝缘性材料例如包含绝缘性树脂作为主要成分。绝缘性材料还可以包含树脂用的各种添加剂等。作为绝缘性树脂，例如可以举出环氧树脂、有机硅树脂、聚碳酸酯树脂、聚丁二烯树脂、丙烯酸树脂、聚酰胺树脂和聚缩醛树脂等。绝缘性树脂可以是热塑性树脂，也可以是热固性树脂，还可以是光固化性树脂。固体电池部100的侧面100a具有来自于发电元件部50各层材料的微细凹凸，通过外装体190含有绝缘性树脂，能够利用这样的凹凸与外装体190的绝缘性树脂的接合锚固效果，提高固体电池部100与结构体200的接合性。由此，电池500的机械强度提高，并且第二固体电解质层130被外装体190牢固地保护，能够提高电池500的可靠性。
[电池的制造方法]
接着，对本实施方式涉及的电池500的制造方法进行说明。另外，电池500的制造方法不限于以下的例子。
作为电池500的制造方法，例如可以举出分别制作固体电池部100和结构体200，并将结构体200按压在固体电池部100的侧面100a上的方法。
首先，制作固体电池部100。固体电池部100的制造方法可以采用与一般的电池的制造方法相同的方法。例如，先将构成正极层10的材料、构成第一固体电解质层30的材料和构成负极层20的材料的粉体依次加压进行压缩成型，由此制作发电元件部50。接着，以与发电元件部50的正极层10相接的方式层叠正极集电体60，以与发电元件部50的负极层20相接的方式层叠负极集电体70。制作多个层叠有这样的集电体的发电元件部50即单位电池单元80。通过将该单位电池单元80以并联电连接的方式层叠，制作固体电池部100。另外，固体电池部100只要层叠有发电元件部50和集电体，也可以采用上述方法以外的方法制作。
接着，制作结构体200。具体而言，首先准备具有用于形成第二固体电解质层130等的开口部的外装体190。接着，在外装体190的开口部内通过对构成第二固体电解质层130的材料加压进行压缩成型而形成第二固体电解质层130，在形成的第二固体电解质层130的第二主面130b上配置参比电极110，或者，对构成参比电极110的材料加压进行压缩成型。进而，在形成的参比电极110上配置参比电极集电体170，制作结构体200。另外，结构体200的制作不限于上述方法。例如，也可以通过用绝缘性树脂片等夹入第二固体电解质层130、参比电极110和参比电极集电体170的层叠体来形成外装体190，制作结构体200。
接着，将结构体200的第二固体电解质层130的第一主面130a按压在固体电池部100的侧面100a上，使第一主面130a与发电元件部50接触，由此能够制造电池500。
另外，作为其他的制造方法，在通过上述的方法等制作固体电池部100之后，在侧面100a上，以与发电元件部50相接的方式形成第二固体电解质层130，在形成的第二固体电解质层130的第二主面130b上形成参比电极110。进而，在形成的参比电极110上配置参比电极集电体170。接着，以包围并被覆第二固体电解质层130、参比电极110和参比电极集电体170的方式，在固体电池部100的侧面100a上涂布绝缘性树脂等而形成外装体190。这样，可以通过在侧面100a上直接制作结构体200来制造电池500。
在该制造方法的情况下，在固体电池部100的侧面100a，通过来自于发电元件部50各层构成材料的微细凹凸与绝缘性树脂的接合锚固效果，提高结构体200与固体电池部100的接合性。其结果，第二固体电解质层130和发电元件部50能够牢固地形成并维持电化学接触。
[电池的电特性的测定方法]
接着，对本实施方式涉及的电池500的电特性的测定方法进行说明。具体而言，使用图3A和图3B对具备发电元件部50的电池500的电特性的测定方法进行说明。
图3A和图3B是用于说明电池500的电特性的测定方法的图。
如图3A所示，首先采用上述的制造方法等，准备层叠有多个发电元件部50的固体电池部100和结构体200。而且，在固体电池部100的侧面100a，使第二固体电解质层130的第一主面130a与至少一个发电元件部50接触。例如，通过将结构体200按压在固体电池部100的侧面100a上，使第二固体电解质层130的第一主面130a与至少一个发电元件部50接触。由此，如图3B所示，形成电池500。
例如，如图3B所示，将电压测定器91经由正极集电体60和负极集电体70电连接至与第二固体电解质层130的第一主面130a相接的发电单元50中的一个的正极层10和负极层20。另外，将电压测定器92经由正极集电体60和参比电极集电体170电连接至正极层10和参比电极110。另外，将电压测定器93经由负极集电体70和参比电极集电体170电连接至负极层20和参比电极110。由此，能够测定正极层10与负极层20之间的电压V1、正极层10与参比电极110之间的电压V2、以及负极层20与参比电极110之间的电压V3。这样，测定正极层10和负极层20中的至少一方与参比电极110之间的电压等电特性。另外，作为电特性，也可以测定阻抗等电压以外的电特性。
此时，无论正极层10和负极层20的工作如何，参比电极110在与第二固体电解质层130之间作为平衡电位都会显示一定的值，因此作为参比电极110与正极层10和/或负极层20之间的电压差，可以测量正极层10和/或负极层20的电位。
[效果等]
以往的具有参比电极的固体电池，如非专利文献1所公开的那样，研究了多种结构，但其结构复杂，不容易形成。
另外，专利文献1公开的具有参比电极的固体电池具有正极、固体电解质层和负极层叠的结构，并且设有与固体电解质层或固体电解质部相接的作为参比电极的第3电极，能够测定正极和/或负极的电位，所述固体电解质部是以与正极、固体电解质层和负极的侧面的长度一致的宽度连接的方式设置的。
但是，在专利文献1所示的结构中，参比电极部中的固体电解质层与参比电极的宽度也相同，在为了进行稳定的电位测定而将参比电极部按压于固体电池的情况下，参比电极有可能从固体电解质层上突出而与固体电池接触，从而引发短路。
在本实施方式中，在对第二主面130b俯视下，参比电极110的面积小于第二主面130b的面积，参比电极110位于比第二主面130b的外缘靠内侧。由此，与参比电极110的面积为第二主面130b的面积以上的情况相比，参比电极110难以与固体电池部100接触。另外，即使在为了提高第二固体电解质层130与固体电池部100的侧面100a的接触性而加压的情况下，参比电极110也难以与固体电池部100接触，能够难以引起短路。
另外，在本实施方式中，为了进行3极测定，与发电元件部50接触的第二固体电解质层130不需要是在固体电池部100的层叠方向上第一主面130a的长度与发电元件部50的侧面的长度精确一致的结构，只要是能够与发电元件部50电化学接触的结构即可。
因此，如图1所示，电池500具备将多个发电元件部50并联电连接并层叠而成的固体电池部100、以及包含参比电极110和第二固体电解质层130的结构体200，成为通过将结构体200按压于固体电池部100的侧面100a，能够使第一主面130a与发电元件部50接触的结构。因此，能够容易地测定正极层10和/或负极层20的电特性。
另外，如图1所示，在固体电池部100的侧面100a，第二固体电解质层130的第一主面130a可以与多个发电元件部50中的两个以上发电元件部相接。由此，能够增大第一主面130a，所以即使不进行精密的对位，也能够在侧面100a形成发电元件部50与第二固体电解质层130的接触。从而，能够容易地形成电池500。另外，由于第一主面130a与侧面100a的接触面积变大，所以第二固体电解质层130难以从固体电池部100剥离，能够提高电池500的耐久性。另外，在制作结构体200时，为了使第一主面130a容易与发电元件部50接触，可以以在层叠方向上第一主面130a的长度比层叠的两个以上发电元件部50的长度大的程度的尺寸精度制作结构体200。
另外，在结构体200中，第二固体电解质层130和参比电极110被外装体190覆盖，由此机械强度提高，能够提高电池500的可靠性。另外，即使在电池500被收纳在层压膜之类的薄的外装体中的情况下，也能够实现结构体200中的第二固体电解质层130和参比电极110的形状维持，能够稳定地进行电位的测定。
由此，在电池500中，能够抑制参比电极110与固体电池部100的短路。另外，可以制作能够测定层叠的多个发电元件部50中的至少一个发电元件部50的正极层10和/或负极层20的电位等电特性的电池500。因此，根据本实施方式，能够测定电极的电特性，能够实现可靠性高的电池500。
通过使用本实施方式涉及的电池500来测定正极层10和/或负极层20单体的电位，能够在电池的开发中掌握正极层10和/或负极层20的电特性，并且正极层10和负极层20也可以分离地测定电特性，因此能够有效且高效地推进电池的开发和设计。
另外，在将本实施方式涉及的电池500应用展开为实用电池的情况下，例如能够实现以下效果。在正极层10中，例如在某一电位以上活性物质的结构发生变化，会导致充放电容量和循环特性等电极性能下降的情况下，能够对正极层10的电位进行监视和控制，使得正极层10的电位不会成为该电位以上。其结果，在电池500中，能够抑制由充电引起的电极性能的降低。另外，在负极层20中，例如在充电时使用到金属锂析出电位附近的电极的情况下，通过进行监视和控制以使其不成为金属锂的析出电位(例如0V以下，vs.Li+/Li)，能够抑制金属锂的析出。其结果，在电池500中，能够降低与充放电容量减少和循环劣化相伴的电池的寿命缩短、以及与金属锂的析出相伴的的短路现象、加热和起火等的危险性。
[变形例1]
接着，对实施方式的变形例1进行说明。在以下的变形例的说明中，以与实施方式的不同点为中心进行说明，省略或简化共同点的说明。
图4是表示本变形例涉及的电池501的大致结构的剖视图。
如图4所示，电池501与实施方式涉及的电池500相比，在代替结构体200而具备结构体201这一点上不同。
结构体201具有第二固体电解质层130、参比电极110、参比电极集电体170和外装体191。结构体201除了固体电池部100的层叠方向上的宽度比结构体200小这一点以外，是与结构体200同样的结构。
在对固体电池部100的侧面100a俯视下，结构体201不比固体电池部100的层叠方向上的固体电池部100的两端更向外侧突出。另外，固体电池部100的层叠方向上的结构体201的长度比固体电池部100的层叠方向上的固体电池部100的长度短。即、在对固体电池部100的侧面100a俯视下，结构体201整体位于比固体电池部100的层叠方向上的两端靠内侧。在本变形例中，在对侧面100a俯视下，结构体201的最外周由外装体191构成，外装体191的整体位于比固体电池部100的层叠方向上的两端靠内侧。由此，即使在沿层叠方向对固体电池部100加压而使用的情况下，结构体201也难以干涉对固体电池部100的加压，能够提高电池501的可靠性。进而，即使在从层叠方向对固体电池部100加压的情况下使固体电池部100在层叠方向上被压缩，由于结构体201位于固体电池部100的内侧，所以也难以阻碍固体电池部100的压缩，能够提高固体电池部100的电池特性。
[变形例2]
接着，对实施方式的变形例2进行说明。在以下的变形例的说明中，以与实施方式的不同点为中心进行说明，省略或简化共同点的说明。
图5是表示本变形例涉及的电池502的大致结构的剖视图。
如图5所示，电池502与实施方式涉及的电池500相比，在代替结构体200而具备结构体202这一点上不同。
结构体202具有第二固体电解质层130、参比电极110、参比电极集电体170和外装体192。
外装体192具有与固体电池部100的侧面100a相对的面192a。第二固体电解质层130比面192a突出，比面192a突出的位置的第一主面130a与侧面100a相接。另外，侧面100a与面192a不接触，外装体192与固体电池部100分离。
这样，通过使第二固体电解质层130比面192a突出，外装体192难以阻碍第一主面130a与侧面100a的接触，能够提高第一主面130a与侧面100a的接触性。例如，即使在侧面100a具有细微凹凸的情况下，将结构体200按压于侧面100a的力也容易作用在第一主面130a与侧面100a之间，容易在发电元件部50与第二固体电解质层130之间形成电化学接触。由此，能够提高使用参比电极110进行的电特性测定的精度。
[变形例3]
接着，对实施方式的变形例3进行说明。在以下的变形例的说明中，以与实施方式的不同点为中心进行说明，省略或简化共同点的说明。
图6是表示本变形例涉及的电池503的大致结构的剖视图。
如图6所示，电池503与实施方式涉及的电池500相比，在代替结构体200而具备结构体203这一点上不同。
结构体203具有第二固体电解质层130、参比电极110、参比电极集电体170和外装体193。
外装体193包含第一树脂层193b和第二树脂层193c。
第一树脂层193b隔着第二树脂层193c与固体电池部100相对。第一树脂层193b将第二固体电解质层130中未被第二树脂层193c覆盖的部分、参比电极110和参比电极集电体170被覆。第一树脂层193b包含第一绝缘性树脂。第一树脂层193b例如由含有第一绝缘性树脂作为主要成分的绝缘性材料构成。作为第一绝缘性树脂，例如使用作为用于外装体190的绝缘性树脂而列举的绝缘性树脂。
第二树脂层193c位于第一树脂层193b与固体电池部100之间。第二树脂层193c与固体电池部100的侧面100a相接。第二树脂层193c被覆第二固体电解质层130的侧面，并与该侧面相接。第二树脂层193c从固体电池部100的侧面100a起连续被覆第二固体电解质层130的侧面，因此能够有效地保护第二固体电解质层130。
第二树脂层193c比第一树脂层193b柔软。例如，第二树脂层193c的弹性模量低于第一树脂层193b的弹性模量。由此，比第一树脂层193b柔软且容易变形的第二树脂层193c与固体电池部100的侧面100a相接，因此外装体193难以阻碍第一主面130a与侧面100a的接触，能够提高第一主面130a与侧面100a的接触性。
另外，第二树脂层193c可以比第二固体电解质层130柔软。例如，第二树脂层193c的弹性模量可以低于第二固体电解质层130的弹性模量。由此，例如即使在侧面100a具有微细凹凸的情况下，由于第二树脂层193c比第二固体电解质层130更容易变形，所以将结构体200按压于侧面100a的力容易作用在第一主面130a与侧面100a间，从而在固体电池部100与第二固体电解质层130之间容易形成电化学接触。
第二树脂层193c包含第二绝缘性树脂。第二树脂层193c例如由含有第二绝缘性树脂作为主要成分的绝缘性材料构成。作为第二绝缘性树脂，例如使用弹性模量比第一绝缘性树脂低的树脂。作为第二绝缘性树脂，例如使用橡胶系或弹性体系的绝缘性树脂。另外，作为第二绝缘性树脂，也可以使用作为用于外装体190的绝缘性树脂而列举的绝缘性树脂。
另外，第二树脂层193c可以由含有第二绝缘性树脂作为主要成分的多孔质材料构成。该情况下，第二绝缘性树脂可以是与第一绝缘性树脂相同的树脂，也可以是弹性模量比第一绝缘性树脂高的树脂。
[变形例4]
接着，对实施方式的变形例4进行说明。在以下的变形例的说明中，以与实施方式的不同点为中心进行说明，省略或简化共同点的说明。
图7是表示本变形例涉及的电池504的大致结构的剖视图。
如图7所示，电池504与实施方式涉及的电池500相比，在代替结构体200而具备结构体204这一点上不同。
结构体204具有第二固体电解质层130、参比电极110、参比电极集电体170和外装体194。
外装体194被覆第二固体电解质层130、参比电极110和参比电极集电体170。外装体194从参比电极110的与固体电池部100侧相反的一侧被覆参比电极集电体170。因此，外装体194被覆第二固体电解质层130的侧面、参比电极110的侧面、参比电极集电体170的侧面、以及参比电极集电体170的与固体电池部100侧相反的一侧的主面。另外，外装体194和固体电池部100以夹着第二固体电解质层130、参比电极110和参比电极集电体170的方式配置。第二固体电解质层130、参比电极110和参比电极集电体170整体被外装体194和固体电池部100包围。这样，与固体电池部100的侧面100a相接的外装体194被覆第二固体电解质层130、参比电极110和参比电极集电体170，因此能够牢固地维持第二固体电解质层130与发电元件部50的接触，稳定地测定各层的电特性。特别是在外装体194包含绝缘性树脂的情况下，绝缘性树脂在与侧面100a相接的部位能够表现出接合锚固效果，所以能够更牢固地维持第二固体电解质层130与发电元件部50的接触。
另外，虽然未图示，但在电池504中，例如通过贯穿外装体194的引线等与参比电极集电体170连接，形成参比电极110与外部的电连接。
(其他实施方式)
以上，基于实施方式和变形例对本公开涉及的电池进行了说明，但本发明并不限定于这些实施方式和变形例。只要不脱离本公开的主旨，对实施方式和变形例实施本领域技术人员能够想到的各种变形而得到的方案、以及将实施方式和变形例中的一部分构成要素组合而构建出的其他方案，也包含在本公开的范围内。
例如，在上述实施方式中，固体电池部100具有多个发电元件部50层叠的结构，但不限于此。固体电池部100也可以是包含一个发电元件部50的结构。
另外，例如在上述实施方式中，多个发电元件部50并联电连接并层叠，但不限于此。多个发电元件部50也可以串联电连接并层叠。即、多个发电元件部50也可以以相邻的发电元件部50的异极性(不同极)电连接的方式层叠。该情况下，为了避免离子传导短路，第二固体电解质层130的第一主面130a仅与多个发电元件部50中的一个发电元件部50相接。另外，也可以组合串联和并联来连接多个发电元件部50。
另外，上述变形例中的结构体的特征可以组合。例如，结构体201可以如结构体202那样具有第二固体电解质层130突出的结构，也可以如结构体203那样成为包含第一树脂层193b和第二树脂层193c的结构，也可以如结构体204那样，从参比电极110的与固体电池部100侧相反的一侧，由外装体被覆参比电极集电体170。对于结构体202至结构体204也是同样的。
另外，上述实施方式和变形例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
本公开涉及的电池可用于电极的监测、设计或开发等。另外，本公开涉及的电池可以作为能够测定电极的电特性的电池，用于电子设备、电气设备装置、电动车辆等。
附图标记说明
10 正极层
20 负极层
30 第一固体电解质层
50 发电元件部
60 正极集电体
70 负极集电体
91、92、93电压测定器
100 固体电池部
100a 侧面
110 参比电极
130 第二固体电解质层
130a 第一主面
130b 第二主面
170 参比电极集电体
190、191、192、193、194外装体
190a、192a面
193b 第一树脂层
193c 第二树脂层
200、201、202、203、204结构体
500、501、502、503、504电池

Claims (11)

1.一种电池，具备固体电池部和结构体，
所述固体电池部具有至少一个发电元件部，所述发电元件部包含第一电极层、第二电极层、以及位于所述第一电极层与所述第二电极层之间的第一固体电解质层，
所述结构体具有第二固体电解质层和参比电极，所述第二固体电解质层具有在所述固体电池部的侧面与所述至少一个发电元件部相接的第一主面和与所述第一主面相反侧的第二主面，所述参比电极与所述第二主面相接。
2.根据权利要求1所述的电池，
在对所述第二主面俯视下，所述参比电极的面积小于所述第二主面的面积。
3.根据权利要求1或2所述的电池，
所述至少一个发电元件部是多个发电元件部，
所述固体电池部具有所述多个发电元件部层叠的结构，
所述结构体还具有将所述第二固体电解质层的侧面被覆的外装体。
4.根据权利要求3所述的电池，
所述外装体具有与所述固体电池部的侧面相对的面，
所述第二固体电解质层比所述面突出。
5.根据权利要求3所述的电池，
所述外装体包含绝缘性树脂，并与所述固体电池部的侧面相接。
6.根据权利要求5所述的电池，
所述外装体包含第一树脂层和第二树脂层，
所述第一树脂层包含第一绝缘性树脂，
所述第二树脂层包含第二绝缘性树脂，并且比所述第一树脂层柔软，
所述第二树脂层位于所述第一树脂层与所述固体电池部之间，并且与所述固体电池部的侧面相接。
7.根据权利要求3～6中任一项所述的电池，
所述多个发电元件部并联电连接并层叠，
所述第一主面与所述多个发电元件部中的2个以上发电元件部相接。
8.根据权利要求3～7中任一项所述的电池，
所述外装体被覆所述第二主面的一部分。
9.根据权利要求3～8中任一项所述的电池，
所述结构体还具有与所述参比电极相接的参比电极集电体，
所述外装体被覆所述参比电极和所述参比电极集电体。
10.根据权利要求1～9中任一项所述的电池，
在对所述固体电池部的侧面俯视下，所述结构体不比所述固体电池部的层叠方向上的所述固体电池部的两端更向外侧突出。
11.根据权利要求10所述的电池，
所述固体电池部的层叠方向上的所述结构体的长度小于所述固体电池部的层叠方向上的所述固体电池部的长度。
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JP2013020915A (ja) * 2011-07-14 2013-01-31 Toyota Motor Corp 固体電池
JP2016136490A (ja) * 2015-01-23 2016-07-28 トヨタ自動車株式会社 積層型全固体電池の製造方法
JP7326923B2 (ja) * 2019-06-26 2023-08-16 株式会社村田製作所 固体電池
JP2021064579A (ja) * 2019-10-16 2021-04-22 トヨタ自動車株式会社 全固体電池

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