CN117716562A - 电池和电池的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本公开的电池，具备第1电极、第2电极、固体电解质层、温度传感器和第1引出端子，所述固体电解质层配置于所述第1电极与所述第2电极之间，所述温度传感器包含选自热敏电阻和测温电阻体中的至少一者，并且与所述第1电极相接，所述第1引出端子与所述温度传感器相接。

Description

电池和电池的制造方法
技术领域
本公开涉及电池和电池的制造方法。
背景技术
专利文献1公开了一种具备温度检测单元的蓄电装置。
在先技术文献
专利文献1：日本特开2009-272113号公报
发明内容
发明要解决的课题
本公开的目的在于提供一种可靠性提高了的电池。
用于解决课题的手段
本公开的电池，具备第1电极、第2电极、固体电解质层、温度传感器和第1引出端子，
所述固体电解质层配置于所述第1电极与所述第2电极之间，
所述温度传感器包含选自热敏电阻和测温电阻体中的至少一者，并且与所述第1电极相接，
所述第1引出端子与所述温度传感器相接。
发明的效果
本公开提供一种可靠性提高了的电池。
附图说明
图1是表示第1实施方式的电池的大致结构的剖视图和俯视图。
图2是表示第2实施方式的电池的大致结构的剖视图和俯视图。
图3是表示第3实施方式的电池的大致结构的剖视图和俯视图。
图4是表示第4实施方式的电池的大致结构的剖视图和俯视图。
图5是表示第5实施方式的电池的大致结构的剖视图和俯视图。
图6是表示第6实施方式的电池的大致结构的剖视图和俯视图。
图7是表示第7实施方式的电池的大致结构的剖视图和俯视图。
图8是表示第8实施方式的电池的大致结构的剖视图和俯视图。
图9是表示第9实施方式的电池的大致结构的剖视图和俯视图。
具体实施方式
以下，参照附图对本公开的实施方式进行具体说明。
以下说明的实施方式均表示总括性或具体的例子。在以下的实施方式中示出的数值、形状、材料、构成要素的配置位置以及连接方式、制造工序、制造工序的顺序等只是一个例子，其主旨并不限定本公开。
在本说明书中，平行等表示要素间的关系性的用语和矩形等表示要素的形状的用语以及数值范围，并非仅表示严格意义的表达，而是意味着实质上同等的范围、例如也包含几％左右的差异的表达。
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，对实质相同的结构标注相同的附图标记，省略或简化重复的说明。
在本说明书和附图中，x轴、y轴和z轴表示三维正交坐标系的三个轴。在各实施方式中，将z轴方向设为电池的厚度方向。另外，在本说明书中，“厚度方向”是指与电池中的各层层叠的面垂直的方向。
在本说明书中，“俯视”是指沿着电池中的层叠方向观察电池的情况，本说明书中的“厚度”是指电池和各层的层叠方向的长度。
在本说明书中，“内侧”和“外侧”等中的“内”和“外”是指，在沿着电池中的层叠方向观察电池的情况下，电池的中心侧为“内”，电池的周缘侧为“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识别中的上方向(铅垂上方)和下方向(铅垂下方)，而是作为以层叠构成中的层叠顺序为基础由相对的位置关系规定的用语来使用。另外，“上”和“下”这样的用语不仅适用于两个构成要素相互隔开间隔地配置而在两个构成要素之间存在其他构成要素的情况，还适用于两个构成要素相互紧贴地配置而两个构成要素相接的情况。
(第1实施方式)
以下，对第1实施方式的电池进行说明。
第1实施方式的电池具备第1电极、第2电极、配置于第1电极与第2电极之间的固体电解质层、温度传感器、以及第1引出端子。温度传感器包含选自热敏电阻和测温电阻体中的至少一个，并且与第1电极相接。第1引出端子与温度传感器相接。
根据以上的结构，能够直接监视电池工作部的温度，所以能够得到高精度且高响应性的检测结果。因此，在电池存在异常发热的情况下，能够切实且迅速地将电池从外部电路切断。其结果，能够抑制电池的特性和可靠性(例如电池的寿命)的降低。另外，也能够抑制电池的起火或冒烟。进而，电池内的热从引出端子释放，从而能够抑制电池的特性劣化和异常发热。因此，根据第1实施方式的电池，即使是要求高安全性的薄且面积大的电池，也能够实现高可靠性。即、能够实现具有高安全性的大型且薄型的电池。
如[背景技术]一栏所记载的那样，专利文献1公开了一种具备温度检测单元的蓄电装置。但是，与第1实施方式的电池的温度传感器相当的温度检测单元，例如具有由热阻高的绝缘树脂被覆的构造，隔着该树脂与发电元件接触。因此，在检测温度的响应性以及温度精度方面存在问题。另外，由于温度检测单元由树脂被覆，所以树脂容易因经年劣化而改性并破损。因此，专利文献1所公开的蓄电装置在可靠性方面也存在问题。
图1是表示第1实施方式的电池的大致结构的剖视图和俯视图。
图1的(a)是第1实施方式的电池1000的剖视图。图1的(b)是从z轴方向上侧观察第1实施方式的电池1000的俯视图。图1的(a)中示出了图1的(b)的I-I线所示的位置处的截面。
如图1所示，电池1000具备第1电极100、第2电极200、固体电解质层300、作为温度传感器而设置的热敏电阻400、以及第1引出端子410。
在此，作为温度传感器，以热敏电阻为例进行说明，但温度传感器并不限定于此。温度传感器也可以包含测温电阻体。测温电阻体例如含有铂。
固体电解质层300配置于第1电极100与第2电极200之间。固体电解质层300可以与第1电极100和第2电极200这两者相接。
热敏电阻400与第1电极100相接。为了能够更高精度且高响应性地检测电池工作部的温度，优选热敏电阻400例如与第1电极100直接接触。即、热敏电阻400配置成不隔着例如保护膜之类的其他构件而与第1电极100相接。
引出端子410与热敏电阻400相接。
电池1000例如是全固体电池。
第1电极100例如包含第1集电体110和第1活性物质层120。
第2电极200例如包含第2集电体210和第2活性物质层220。
在第1实施方式的电池1000中，例如热敏电阻400可以与第1集电体110相接。例如，热敏电阻400的主面可以与第1集电体110相接。热敏电阻400例如可以与第1集电体110直接接触。第1集电体110例如可以兼作作为温度传感器的热敏电阻400的端子。另外，温度传感器的端子是指用于从温度传感器取出信号的端子。该情况下，第1引出端子410可以与热敏电阻400的另一个主面相接。根据这些结构，能够更高精度且高响应性地检测电池工作部的温度，并且能够将由于设置温度传感器而导致的电池1000的厚度增加抑制得较小。因此，能够实现具有高安全性的大型且薄型的电池。
在第1实施方式的电池1000中，热敏电阻400可以与第1集电体110电连接。根据该结构，第1集电体110能够用作作为温度传感器的热敏电阻400的端子。
热敏电阻400具有电阻根据温度变化而变化的工作部。通过测定该工作部的电阻的变化，能够检测电池1000的温度变化。
热敏电阻400的工作部可以内包于第1电极100中，并且与第1电极100相接。即、热敏电阻400的工作部可以不从第1电极100露出。根据以上的结构，能够更准确且响应性良好地测定容易发热的第1活性物质层120附近的温度变化。其结果，容易抑制电池1000的起火或冒烟。
热敏电阻400可以内包于第1电极100中。即、热敏电阻400的整体可以不从第1电极100露出。根据以上的结构，能够降低来自热敏电阻400的表面的散热的影响，因此能够进行更准确且响应性良好的温度测定。另外，能够测定在第1电极100的内部产生的热。由此，能够准确且迅速地监视电池1000的发热，所以容易抑制电池1000的起火或冒烟。进而，能够将在第1电极100产生的热从第1引出端子410向电池外部放出，所以能够抑制特性劣化和异常发热。
热敏电阻400可以配置在第1电极100的中央。该情况下，热敏电阻400的外周侧面例如与第1活性物质层120相接而不露出。根据以上的结构，能够测定电池1000中的容易发热的部位，所以容易抑制电池1000的起火或冒烟。进而，能够将在难以散热的中央产生的热经由第1引出端子410放出。
第1集电体110、第1活性物质层120、固体电解质层300、第2活性物质层220、第2集电体210和热敏电阻400在俯视时的大致形状均可以是矩形。该形状也可以不是矩形。
在图1中，第1集电体110、第1活性物质层120、固体电解质层300、第2活性物质层220和第2集电体210是彼此相同的大小，在俯视时各自的轮廓一致，但不限于此。
第1活性物质层120可以比第2活性物质层220小。
第1活性物质层120和第2活性物质层220可以比固体电解质层300小。
例如，在固体电解质层300覆盖第1活性物质层120和第2活性物质层220中的至少一者的情况下，固体电解质层300的一部分可以与第1集电体110和第2集电体210中的至少一者接触。
热敏电阻400的一部分可以在第1电极100的外部露出。
热敏电阻400不仅可以与第1电极100相接，还可以与固体电解质层300相接。另外，热敏电阻400可以配置成除了固体电解质层300以外还与第2电极200相接。
电池1000可以具备多个热敏电阻。例如，电池1000可以具备2个热敏电阻，配置成一个热敏电阻与第1电极100相接，另一个热敏电阻与第2电极200相接。
第1电极100可以是正极。该情况下，第2电极200是负极。第1集电体110和第1活性物质层120分别是正极集电体和正极活性物质层。第2集电体210和第2活性物质层220分别是负极集电体和负极活性物质层。根据以上的结构，能够准确且响应性良好地测定电池1000内容易发热的部位(即正极)的温度，所以容易抑制电池1000的起火或冒烟。
也可以设为第1电极100是负极，第2电极200是正极。
以下，有时将第1集电体110和第2集电体210统一简称为“集电体”。有时将第1活性物质层120和第2活性物质层220统一简称为“活性物质层”。
集电体只要由具有导电性的材料形成即可。
集电体例如可以使用由不锈钢、镍(Ni)、铝(Al)、铁(Fe)、钛(Ti)、铜(Cu)、钯(Pd)、金(Au)或铂(Pt)、或者这些中的2种以上的合金等形成的箔状体、板状体或网眼状体等。
集电体的材料可以考虑制造工艺、使用温度、使用压力、集电体上的电池工作电位、或导电性来选择。另外，可以考虑电池所需的拉伸强度或耐热性来选择集电体的材料。集电体例如可以是高强度电解铜箔、或将异种金属箔层叠而成的包层材料。
集电体例如可以具有10μm以上且100μm以下的厚度。
为了提高与活性物质层(即第1活性物质层120或第2活性物质层220)的密合性，集电体的表面可以加工成具有凹凸的粗糙面。由此，例如集电体界面的接合性被强化，电池1000的机械和热可靠性、以及循环特性提高。另外，由于集电体与活性物质层的接触面积增加，因此电阻降低。
第1活性物质层120可以与第1集电体110相接。第1活性物质层120可以覆盖第1集电体110的整个主面。
正极活性物质层包含正极活性物质。
正极活性材料是在比负极高的电位下在晶体结构内使锂(Li)离子或镁(Mg)离子之类的金属离子插入或脱离，并随之进行氧化或还原的物质。
正极活性物质例如是包含锂和过渡金属元素的化合物。该化合物例如为包含锂和过渡金属元素的氧化物、或包含锂和过渡金属元素的磷酸化合物。
包含锂和过渡金属元素的氧化物的例子有LiNixM1-xO2(其中，M是选自Co、Al、Mn、V、Cr、Mg、Ca、Ti、Zr、Nb、Mo和W中的至少一种，满足0＜x≤1)之类的锂镍复合氧化物、钴酸锂(LiCoO2)、镍酸锂(LiNiO2)和锰酸锂(LiMn2O4)之类的层状氧化物、或具有尖晶石结构的锰酸锂(例如LiMn2O4、Li2MnO3或LiMO2)。
包含锂和过渡金属元素的磷酸化合物的例子有具备橄榄石结构的磷酸铁锂(LiFePO4)。
作为正极活性材料，可以使用硫(S)和硫化锂(Li2S)之类的硫化物。该情况下，可以对正极活性物质粒子涂布或添加铌酸锂(LiNbO3)等。
正极活性物质可以仅使用这些材料中的1种，也可以组合使用这些材料中的2种以上。
为了提高锂离子导电性或电子传导性，正极活性物质层中除了正极活性物质以外，还可以含有正极活性物质以外的材料。即、正极活性物质层可以是合剂层。该材料的例子有无机系固体电解质、硫化物系固体电解质之类的固体电解质、乙炔黑之类的导电助剂、或聚环氧乙烷和聚偏氟乙烯之类的粘结用粘合剂。
第1活性物质层120可以具有5μm以上且300μm以下的厚度。
热敏电阻400可以具有10μm以上且1000μm的厚度。
第1引出端子410的至少一部分延伸至电池1000的侧面而露出端部。因此，通过测量能够作为热敏电阻400的端子发挥功能的第1集电体110与第1引出端子410之间(即热敏电阻400的两端)的电阻值，能够监视温度。
第1引出端子410的表面的至少一部分可以被粗糙化。该粗糙面的凹凸的高低差、即最大高度粗糙度Rz(JIS B 0601：2013)例如可以为0.5μm～5μm。这可以与热敏电阻粒子的尺寸为相同程度。由此，热敏电阻400与第1电极100或第1活性物质层120的接合通过锚固作用而被强化。因此，热敏电阻400与第1电极100的接合性的可靠性提高。其结果，温度精度以及响应性的长期稳定性提高。
引出端子410的材料可以是导电性的金属。
导电性的金属的例子有Cu、Ag、Pd、Pt或Au。这些金属具有高的导电性。
第1引出端子410的厚度可以为0.5μm以上且100μm以下。
第1引出端子410可以比热敏电阻400薄。由此，能够减少冷热循环所引起的、基于构成第1引出端子410的导体层与热敏电阻材料的热膨胀系数的差异的热冲击。其结果，例如能够抑制热敏电阻400从构成第1引出端子410的导体层剥离或者在热敏电阻400产生裂纹。因此，测定精度和可靠性提高。
热敏电阻400例如由电阻为负的温度系数(NTC特性)的材料构成。即、热敏电阻400可以是NTC热敏电阻。
热敏电阻400可以包含陶瓷材料。由此，第1实施方式的电池1000能够将可在大范围温度下使用的可靠性优异的热敏电阻内置。另外，例如在电池1000的层叠工艺中，能够通过压粉形成(即涂布工艺)以厚膜型热敏电阻的形态在电池1000内内置热敏电阻400。或者，也可以以板状的陶瓷烧结体元件的形态进行埋入。由此，在电池化工艺中能够将热敏电阻400内置在电池1000中，从而能够实现生产率优异的热敏电阻内置电池。
陶瓷材料可以是氧化物陶瓷。即、热敏电阻400可以包含氧化物陶瓷。由此，高温耐性和化学稳定性提高，所以对于发热时和电池工作的发电元件内的氧化还原反应，可得到高的特性稳定性。其结果，能够以高可靠性进行电池内的温度测定。
氧化物陶瓷例如可以是包含选自Ni、Mn、Co和Fe中的至少1种的过渡金属氧化物。
热敏电阻400可以使用NTC热敏电阻组合物，该NTC热敏电阻组合物使用了氧化物半导体陶瓷材料。热敏电阻400例如可以使用包含Mn-Ni-Co系、Mn-Ni-Co-Fe、Mn-Ni-Co-Cr、Co-Cu-Ni、Co-Cu-Li、Co-Cu-Ni-Li、Co-Cu-Ni-Si、Mn-Ni-Cr、Mg-Al-Cr或La-Co系的复合氧化物。这样，热敏电阻400可以由包含过渡金属氧化物的陶瓷材料构成。
该过渡金属氧化物可以包含具有尖晶石结构的结晶相作为主要成分。由此，高温耐性和化学稳定性提高，因此对于放热时和电池工作的氧化还原，可得到高的特性稳定性。另外，由于热敏电阻400的电阻值和热敏电阻常数的控制能够在大范围内进行，因此能够在与用途相应的温度范围内进行测量。在此，热敏电阻常数是指电阻的温度梯度的系数，以下记载为“B常数”。
热敏电阻400的材料可以具有1000Ω·cm～3000Ω·cm(25℃)的室温电阻率和3000K～6000K(例如25℃至50℃之间)的B常数。具有大的B常数的材料的电阻值的温度依赖性大，因此能够用于提高温度检测精度。
也可以组合使用具有不同特性的多个热敏电阻。由此，能够根据用途来调整电阻值或B常数。
活性物质层中所含的一般的活性物质多为包含过渡金属(例如Co、Mn或Ni)的氧化物。因此，包含过渡金属氧化物的热敏电阻具有接近电极材料的热膨胀特性，从而能够抑制在冷热循环等中产生的结构缺陷(例如裂纹)。因此，即使在热敏电阻400内包于第1电极100中的情况下，也能够以高可靠性执行温度感测。
在热敏电阻400为氧化物陶瓷的情况下，热敏电阻400通常在大约1000℃～1400℃下烧结而合成。因此，即使在电池烧损那样的温度(例如500℃以上)下也稳定，具有高耐热性。
热敏电阻的高温稳定性，可以通过将热敏电阻元件(例如烧结体或粉体)例如在使用温度区域进行热处理，确认其特性变化或状态变化、裂纹的有无、或热分析(TG-DTA)来判定。通常，如果是比烧成温度低的温度，则几乎不发生变化。再者，特性变化例如是电阻值和B常数的变化。另外，状态变化例如是结晶相变化。结晶相变化通过X射线衍射(XRD)来确认。裂纹的有无通过光学显微镜或扫描电子显微镜(SEM)等来确认。另外，只要知道热敏电阻的组成，就能判明大致的烧成温度。热敏电阻的组成可以通过荧光X射线分析(XRF)或能量分散型X射线分光器(EDS)来测定。热敏电阻的材料是微量添加物的影响较小的材料系，因此即使是EDS那样的组成解析，也足以对热敏电阻的烧结温度进行大致估计。
热敏电阻400的材料可以是烧结后的块体，也可以是由将烧结组合物粉碎后的粒子构成的压粉组织，还可以是厚膜涂布后的材料。作为厚膜涂布的热敏电阻，例如可使用聚环氧乙烷、聚偏二氟乙烯或缩丁醛树脂之类的粘结用粘合剂等。另外，也可以含有邻苯二甲酸苄基丁酯(BBP)或邻苯二甲酸二丁酯(DBP)之类的作为增塑剂发挥作用的物质。由此，在加压时，追随压粉体组织或导体电极层等的凹凸而强化与周围的接合性，能够抑制结构缺陷。
第2活性物质层220可以与第2集电体210相接。第2活性物质层220可以覆盖第2集电体210的整个主面。
负极活性物质层包含负极活性物质。
负极活性材料是在比正极低的电位下在晶体结构内使锂(Li)离子或镁(Mg)离子之类的金属离子插入或脱离，并随之进行氧化或还原的物质。
负极活性物质的例子有天然石墨、人造石墨、石墨碳纤维和树脂烧成碳之类的碳材料、或与固体电解质合剂化的合金系材料。合金系材料的例子有LiAl、LiZn、Li3Bi、Li3Cd、Li3Sb、Li4Si、Li4.4Pb、Li4.4Sn、Li0.17C和LiC6之类的锂合金、钛酸锂(Li4Ti5O12)之类的锂与过渡金属元素的氧化物、氧化锌(ZnO)或氧化硅(SiOx)之类的金属氧化物。
负极活性物质可以仅使用这些材料中的1种，也可以组合使用这些材料中的2种以上。
为了提高锂离子导电性或电子传导性，负极活性物质层中除了负极活性物质以外，还可以含有负极活性物质以外的材料。该材料的例子有无机系固体电解质、硫化物系固体电解质之类的固体电解质、乙炔黑之类的导电助剂、或聚环氧乙烷和聚偏氟乙烯之类的粘结用粘合剂。
第2活性物质层220可以具有5μm以上且300μm以下的厚度。
固体电解质层300包含固体电解质。固体电解质层300例如含有固体电解质作为主要成分。固体电解质层300可以仅由固体电解质构成。
固体电解质可以是具有离子传导性的公知的电池用的固体电解质。作为固体电解质，例如可使用传导锂离子或镁离子之类的金属离子的固体电解质。
作为固体电解质，例如可以使用硫化物系固体电解质或氧化物系固体电解质之类的无机系固体电解质。
硫化物系固体电解质例如为Li2S-P2S5系、Li2S-SiS2系、Li2S-B2S3系、Li2S-GeS2系、Li2S-SiS2-LiI系、Li2S-SiS2-Li3PO4系、Li2S-Ge2S2系、Li2S-GeS2-P2S5系或Li2S-GeS2-ZnS系。
氧化物系固体电解质例如为含锂的金属氧化物、含锂的金属氮化物、磷酸锂(Li3PO4)或含锂的过渡金属氧化物。含锂的金属氧化物的例子有Li2O-SiO2或Li2O-SiO2-P2O5。含锂的金属氮化物的例子有LixPyO1-zNz。含锂的过渡金属氧化物的例子有锂钛氧化物。
作为固体电解质，可以仅使用这些材料中的1种，也可以组合使用这些材料中的2种以上。
固体电解质层300可以包含具有锂离子传导性的固体电解质。
固体电解质层300中，除了上述固体电解质以外，还可以包含聚环氧乙烷或聚偏二氟乙烯之类的粘结用粘合剂等。
固体电解质层300可以具有5μm以上且150μm以下的厚度。
固体电解质的材料可以由粒子的凝集体构成。或者，固体电解质的材料可以由烧结组织构成。
(第2实施方式)
以下，对第2实施方式的电池进行说明。会适当省略在第1实施方式中说明的事项。
图2是表示第2实施方式的电池的大致结构的剖视图和俯视图。
图2的(a)是第2实施方式的电池1100的剖视图。图2的(b)是从z轴方向上侧观察第2实施方式的电池1100的俯视图。图2的(a)中示出了图2的(b)的II-II线所示的位置处的截面。
如图2所示，电池1100的热敏电阻401不仅与第1电极100相接，还与固体电解质层300相接。
根据以上的结构，即使第1电极100为薄层，也能够检测发热。因此，容易抑制具备薄层化的电极的电池1100的起火或冒烟。
在图2所示的电池1100中，热敏电阻401与第1集电体110相接。热敏电阻401在与接触第1集电体110的面相反的表面，与第1引出端子411相接。热敏电阻401具有能够测定第1电极100的厚度方向所有温度的结构。具体而言，例如热敏电阻401与第1电极100的全部厚度位置相接。由此，能够迅速且高精度地感测第1电极100内的发热。因此，根据以上的结构，能够抑制电池1100的特性劣化或烧损，从而使电池1100具有高可靠性。
热敏电阻401只要与第1电极100相接即可，可以不与第1集电体110相接。即、可以在热敏电阻401和第1集电体110之间配置第1活性物质层120。
热敏电阻401可以比第1活性物质层120厚。
为了提高第1引出端子411与固体电解质层300的接合性，可以在第1引出端子411的主面例如设置凹凸，使接触面积增加。例如，也可以将以凹凸的高低差、即最大高度粗糙度Rz(JIS B 0601：2013)成为几微米左右的方式使表面粗糙化了的金属材料(例如Cu)用作第1引出端子411。为了提高热敏电阻401与第1引出端子411的接合性，第1引出端子411的表面的至少一部分如第1实施方式的电池1000的第1引出端子410中所说明的那样，例如可以进行表面粗糙化设置0.5μm～5μm的凹凸。
对于第1引出端子411的引出区域，例如可以实施锚孔等孔加工来强化与周围的接合性。对于孔的形状没有特别限定，例如可以为圆形、椭圆形或矩形。通过对第1引出端子411实施这样的孔加工，能够提高电池1100相对于冷热循环等的可靠性。
(第3实施方式)
以下，对第3实施方式的电池进行说明。会适当省略在上述的实施方式中说明的事项。
图3是表示第3实施方式的电池的大致结构的剖视图和俯视图。
图3的(a)是第3实施方式的电池1200的剖视图。图3的(b)是从z轴方向上侧观察第3实施方式的电池1200的俯视图。图3的(a)中示出了图3的(b)的III-III线所示的位置处的截面。
如图3所示，电池1200在具备多个热敏电阻这一点上与第1实施方式的电池1000不同。如图3所示，电池1200具备与第1电极100相接的2个热敏电阻400a、400b。2个热敏电阻400a、400b配置在第1电极100的不同厚度位置处。另外，设置有与热敏电阻400a相接的第1引出端子410a、与热敏电阻400b相接的第1引出端子410b、410c。热敏电阻400a与第1集电体110相接。第1集电体110还作为热敏电阻400a的端子发挥作用。
根据以上的结构，能够以高响应性和高精度监视第1电极100内的不同厚度位置处的温度。另外，由于设置有多个第1引出端子，因此第1电极100内的散热性提高。其结果，电池1200具有高可靠性。
再者，设置于电池1200的热敏电阻不限定于2个，也可以是3个以上。
(第4实施方式)
以下，对第4实施方式的电池进行说明。会适当省略在上述的实施方式中说明的事项。
图4是表示第4实施方式的电池的大致结构的剖视图和俯视图。
图4的(a)是第4实施方式的电池1300的剖视图。图4的(b)是从z轴方向上侧观察第4实施方式的电池1300的俯视图。图4的(a)中示出了图4的(b)的IV-IV线所示的位置处的截面。
如图4所示，电池1300在具备第2引出端子这一点上与第3实施方式的电池1200不同。如图4所示，电池1300具备第1引出端子410a、410b和第2引出端子412。第1引出端子410a、410b向电池1300的第1侧面1300a引出。第2引出端子412向与第1侧面1300a不同的电池1300的第2侧面1300b引出。
根据以上的结构，能够将在电池1300内产生的热在更大范围分散并放出。其结果，可进一步抑制电池1300的特性劣化和异常发热。因此，电池1300具有高可靠性。
为了提高散热性，第2引出端子412的引出方向可以与第1引出端子410a、410b的引出方向相反。即、上述的电池1300的第2侧面1300b可以是与电池1300的第1侧面1300a相对的面。
(第5实施方式)
以下，对第5实施方式的电池进行说明。会适当省略在上述的实施方式中说明的事项。
图5是表示第5实施方式的电池的大致结构的剖视图和俯视图。
图5的(a)是第5实施方式的电池1400的剖视图。图5的(b)是从z轴方向上侧观察第5实施方式的电池1400的俯视图。图5的(a)中示出了图5的(b)的V-V线所示的位置处的截面。
如图5所示，电池1400在热敏电阻的形状不同这一点上与第1实施方式的电池1000不同。第5实施方式的电池1400具备具有中空框体的形状的热敏电阻402。热敏电阻402的中空部分被第1活性物质层120充满。充满热敏电阻402的中空部分的第1活性物质层120与热敏电阻402相接。
根据以上的结构，能够以高响应性和高精度检测在位于热敏电阻402的中空部分的第1活性物质层120中产生的热。
热敏电阻402的中空部分在俯视下可以位于第1活性物质层120的中央。由此，能够以包围容易发热的活性物质层的中央附近的方式配置热敏电阻402。进而，热敏电阻402与第1活性物质层120的接触面积增大。其结果，能够以高响应性和高精度检测发热。因此电池1400具有高可靠性。
热敏电阻402的中空部分的形状可以不是矩形。热敏电阻402的中空部分的形状的其他例子有圆形、正方形、多边形、星形或十字架形。另外，热敏电阻402的框体的外形形状也不限定于矩形，可以是圆形、正方形、多边形、星形或十字架形等。
(第6实施方式)
以下，对第6实施方式的电池进行说明。会适当省略在上述的实施方式中说明的事项。
图6是表示第6实施方式的电池的大致结构的剖视图和俯视图。
图6的(a)是第6实施方式的电池1500的剖视图。图6的(b)是从z轴方向上侧观察第6实施方式的电池1500的俯视图。图6的(a)中示出了图6的(b)的VI-VI线所示的位置处的截面。
如图6所示，电池1500在设置热敏电阻的位置和热敏电阻的数量不同这一点上与第1实施方式的电池1000不同。如图6所示，电池1500包含4个热敏电阻400c。4个热敏电阻400c分别布置在第1电极100的4个角。
根据以上的结构，能够在利用热敏电阻400c保护发电元件中容易破损的角部的同时，监视电池内温度。即、除了提高电池1500对于外部应力的耐性以外，还能够以高响应性且高精度检测在电池1500内产生的热。因此，电池1500具有高可靠性。
在图6中，热敏电阻400c配置在第1电极100的全部4个角上，但不限于此。热敏电阻400c配置在第1电极100的至少1个角即可。
热敏电阻400c不仅可以配置在第1电极100的角，也可以配置在第2电极200的角。
对于热敏电阻400c的形状没有特别限定。热敏电阻400c的形状可以不是矩形。
在电池1500具备多个热敏电阻400c的情况下，多个热敏电阻400c的形状和尺寸可以各不相同。
(第7实施方式)
以下，对第7实施方式的电池进行说明。会适当省略在上述的实施方式中说明的事项。
图7是表示第7实施方式的电池的大致结构的剖视图和俯视图。
图7的(a)是第7实施方式的电池1600的剖视图。图7的(b)是从z轴方向上侧观察第7实施方式的电池1600的俯视图。图7的(a)中示出了图7的(b)的VII-VII线所示的位置处的截面。
如图7所示，电池1600在还具备与第2电极200相接的热敏电阻403这一点上与第1实施方式的电池1000不同。热敏电阻403例如与第2电极200的第2集电体210相接。因此，第2集电体210能够兼作热敏电阻403的端子。另外，设置有与热敏电阻403相接的引出端子412。
根据以上的结构，即使在第2电极200内发热的情况下，也能够检测发热。因此，电池1600能够进一步提高可靠性。
可作为与第2电极200相接的热敏电阻403而使用的热敏电阻，与第1实施方式中说明的热敏电阻400相同。与第2电极200相接的热敏电阻403可以具有不同于与第1电极100相接的热敏电阻400的形状和尺寸。
(第8实施方式)
以下，对第8实施方式的电池进行说明。会适当省略在上述的实施方式中说明的事项。
图8是表示第8实施方式的电池的大致结构的剖视图和俯视图。
图8的(a)是第8实施方式的电池1700的剖视图。图8的(b)是从z轴方向上侧观察第8实施方式的电池1700的俯视图。图8的(a)中示出了图8的(b)的VIII-VIII线所示的位置处的截面。
如图8所示，电池1700中除了第7实施方式的电池1600的结构以外，还具备与固体电解质层300相接的热敏电阻404。即、电池1700具备分别与第1电极100、第2电极200和固体电解质层300相接的热敏电阻。电池1700还具备与热敏电阻404相接的引出端子413。
根据以上的结构，在电池1700中，即使在第1电极100、第2电极200和固体电解质层300中的任一层发热的情况下，也能够检测发热。进而，散热路径也更多，且成为大范围。因此，电池1700具有更高的可靠性。
(第9实施方式)
以下，对第9实施方式的电池进行说明。会适当省略在上述的实施方式中说明的事项。
图9是表示第9实施方式的电池的大致结构的剖视图和俯视图。
图9的(a)是第9实施方式的电池1800的剖视图。图9的(b)是从z轴方向上侧观察第9实施方式的电池1800的俯视图。图9的(a)中示出了图9的(b)的IX-IX线所示的位置处的截面。
如图9所示，电池1800在热敏电阻是芯片型的层叠热敏电阻405这一点上、即在使用具有层叠结构的热敏电阻这一点上，与第1实施方式的电池1000不同。
根据以上的结构，能够通过小型的热敏电阻来测定电池1800内的温度。其结果，能够在抑制对电池1800的体积能量密度的影响的同时使用热敏电阻。另外，通过使用耐候性和抗挠曲性优异的芯片型的层叠热敏电阻405，能够实现内置有可靠性优异的热敏电阻的电池1800。
层叠热敏电阻405例如具有在相对的电极之间配置有热敏电阻材料的结构。由此，层叠热敏电阻405能够根据电极与热敏电阻材料的重叠面积以及电极间的距离，在大范围内控制热敏电阻的电阻值。其结果，层叠热敏电阻405能够调整为容易测定且容易控制的期望的电阻值。
层叠热敏电阻405也可以具备内部电极。通过如层叠陶瓷电容器那样使内部电极由层叠结构构成，层叠热敏电阻405能够在更大范围内控制电阻值。另外，该情况下，也能够使用内部电极来增加散热路径。因此，根据该结构，能够提高温度测定灵敏度(即响应性和精度)，并且能够更有效地抑制特性劣化以及异常发热。
作为层叠热敏电阻405，例如可以使用所谓的0603尺寸(0.6×0.3×0.3mm)的芯片元件等公知的层叠热敏电阻。
对于层叠热敏电阻405的材料没有特别限定，例如可以是Mn-Co-Ni-Cu系的NTC热敏电阻材料。
层叠热敏电阻405的内部电极的材料例如可以是Pd。
层叠热敏电阻405的内部电极例如可以具有0.5μm～3μm的厚度。
作为层叠热敏电阻405的电极，为了强化与热敏电阻材料的接合，可以使用包含玻璃成分和Cu的材料。该情况下，玻璃成分相对于Cu，可以以0.1质量％～5质量％的比例含有。另外，可以对层叠热敏电阻405的电极实施焊料安装用的Ni/Sn镀敷。在Ni/Sn镀敷中，Ni的厚度例如可以为0.5μm～5μm，Sn的厚度例如可以为1μm～10μm。由此，能够通过焊料熔融来实施层叠热敏电阻405与集电体的电连接。
层叠热敏电阻405的形状不限于0603尺寸。层叠热敏电阻405的形状例如也可以是0402(0.4mm×0.2mm×0.2mm)。层叠热敏电阻405的形状为小型时，能够降低对体积容量密度的影响。
在图9中，层叠热敏电阻405配置在第1电极100的中央。层叠热敏电阻405的一个电极(电极405a)与第1集电体110相接并通过焊料而电连接。为了接合，也可以代替焊料而使用导电性树脂。另一个电极(电极405b)可以利用第1引出端子410引出至电池1800的侧面。
[电池的制造方法]
本公开的电池的制造方法，例如包括：
在第1集电体上形成温度传感器、与所述温度传感器相接的引出端子、以及第1活性物质层，制作接合有所述温度传感器的第1电极；
制作第2电极；
在选自所述第1电极和所述第2电极中的至少一个电极上形成固体电解质层；以及
将所述第1电极和所述第2电极接合，使所述固体电解质层配置于它们之间。
以下，对本公开的电池的制造方法进行更具体的说明。在此，作为一个例子，对第1实施方式的电池1000的制造方法进行说明。
在以下的说明中，对第1电极100为正极、第2电极200为负极的情况的例子进行说明。
首先，制作正极活性物质层、负极活性物质层和热敏电阻的印刷形成中使用的各糊剂。作为正极活性物质层和负极活性物质层各自的合剂中使用的固体电解质原料，例如准备平均粒径约为10μm、以三斜晶系结晶为主要成分的Li2S-P2S5系硫化物的玻璃粉末。该玻璃粉末例如具有2×10-3S/cm至3×10-3S/cm的离子传导性。作为正极活性物质，例如使用平均粒径约为5μm、层状结构的Li·Ni·Co·Al复合氧化物(例如LiNi0.8Co0.15Al0.05O2)的粉末。通过使含有上述正极活性物质和上述玻璃粉末的合剂分散于有机溶剂等中，制作正极活性物质层用糊剂。作为负极活性物质，例如使用平均粒径约为10μm的天然石墨的粉末。通过使含有上述负极活性物质和上述玻璃粉末的合剂分散于有机溶剂等中，制作负极活性物质层用糊剂。作为热敏电阻的材料，例如使用平均粒径为3μm、Mn-Ni-Cr-Al系氧化物半导体的NTC热敏电阻的粉末(例如电阻率为1kΩ·cm～3kΩ·cm、B常数为4000K～5000K)。通过使其分散于上述有机溶剂等中，制作热敏电阻糊剂。
接着，作为正极集电体层和负极集电体层，例如准备约30μm的厚度的铜箔。通过丝网印刷法，在用作正极集电体层的铜箔的一个表面上，以预定的厚度及形状印刷热敏电阻糊剂。热敏电阻糊剂在80℃～130℃下干燥。接着，作为热敏电阻的引出电极，使用与正极集电体相同的铜箔，载置从热敏电阻的主面到电池的一侧面的第1引出端子。在配置有热敏电阻和第1引出电极的正极集电体层上，进一步以预定的厚度和形状印刷正极活性物质层用糊剂，在80℃～130℃下干燥。另一方面，在用作负极集电体层的铜箔的一个表面上，以预定的厚度和形状印刷负极活性物质层用糊剂，在80℃～130℃下干燥。各糊剂例如以约50μm～100μm的厚度印刷。这样，制作在正极集电体上形成有热敏电阻、第1引出电极和正极活性物质层的正极、以及在负极集电体上形成有负极活性物质层的负极。
接着，通过使含有上述玻璃粉末的合剂分散于有机溶剂等中，制作固体电解质层用糊剂。在正极上和负极上，使用金属掩模，例如以约100μm的厚度印刷上述固体电解质层用糊剂。然后，将印刷有固体电解质层用糊剂的内置有热敏电阻的正极和负极在80℃～130℃下干燥。
接着，将印刷在正极活性物质层上的固体电解质和印刷在负极活性物质层上的固体电解质以相互接触且相对的方式层叠。层叠后的层叠体例如收纳于具有矩形外形的模具中。
接着，在加压模具冲头与层叠体之间插入厚度为70μm、弹性模量为5×106Pa左右的弹性体片材。通过该结构，经由弹性体片材对层叠体施加压力。然后，一边将加压模具以压力300MPa加热至50℃，一边加压90秒。由此，得到内置有热敏电阻的正极、固体电解质层和负极层叠而成的电池。
再者，电池的制造方法和顺序不限于上述的例子。
再者，在上述的制造方法中，示出了通过印刷来涂布正极活性物质层用糊剂、热敏电阻用糊剂、负极活性物质层用糊剂和固体电解质层用糊剂的例子，但不限于此。作为印刷方法，例如可以使用刮刀法、压延法、旋涂法、浸涂法、喷墨法、胶印法、模涂法或喷雾法等。
以上，基于实施方式对本公开的电池进行了说明，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，对实施方式实施了本领域技术人员想到的各种变形的方案、以及将实施方式中的一部分构成要素组合而构建的其他方案，也包含在本公开的范围内。
产业可利用性
本公开涉及的电池例如可用作各种电子设备或汽车等所使用的全固体锂离子电池等二次电池。
附图标记说明
100第1电极
110第1集电体
120第1活性物质层
200第2电极
210第2集电体
220第2活性物质层
300固体电解质层
400、401、402、403、404热敏电阻
410、411、412、413引出端子

Claims (21)

1.一种电池，具备第1电极、第2电极、固体电解质层、温度传感器和第1引出端子，
所述固体电解质层配置于所述第1电极与所述第2电极之间，
所述温度传感器包含选自热敏电阻和测温电阻体中的至少一者，并且与所述第1电极相接，
所述第1引出端子与所述温度传感器相接。
2.根据权利要求1所述的电池，
所述第1电极包含第1集电体，
所述温度传感器与所述第1集电体相接。
3.根据权利要求2所述的电池，
所述第1集电体兼作所述温度传感器的端子。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的电池，
所述温度传感器包含热敏电阻，
所述热敏电阻具有电阻根据温度变化而变化的工作部。
5.根据权利要求4所述的电池，
所述工作部内包于所述第1电极中，并且与所述第1电极相接。
6.根据权利要求4或5所述的电池，
所述热敏电阻内包于所述第1电极中。
7.根据权利要求6所述的电池，
所述热敏电阻配置在所述第1电极的中央。
8.根据权利要求4所述的电池，
所述热敏电阻与所述第1电极和所述固体电解质层相接。
9.根据权利要求4～8中任一项所述的电池，
所述热敏电阻具有中空框状的形状。
10.根据权利要求4～9中任一项所述的电池，
所述热敏电阻具有层叠结构。
11.根据权利要求4～10中任一项所述的电池，
所述热敏电阻为芯片形。
12.根据权利要求4～11中任一项所述的电池，
所述热敏电阻具备内部电极。
13.根据权利要求4～12中任一项所述的电池，
所述热敏电阻包含陶瓷材料。
14.根据权利要求13所述的电池，
所述陶瓷材料是氧化物陶瓷。
15.根据权利要求14所述的电池，
所述氧化物陶瓷是包含选自Ni、Mn、Co和Fe中的至少一者的过渡金属氧化物。
16.根据权利要求13～15中任一项所述的电池，
所述热敏电阻是NTC热敏电阻。
17.根据权利要求16所述的电池，
所述陶瓷材料包含具有尖晶石结构的结晶相作为主要成分。
18.根据权利要求1～17中任一项所述的电池，
还具备第2引出端子，
所述第2引出端子与所述温度传感器相接，并且向与所述第1引出端子不同的方向引出。
19.根据权利要求1～18中任一项所述的电池，
所述第1电极包含第1集电体，
所述温度传感器与所述第1集电体电连接。
20.根据权利要求1～19中任一项所述的电池，
所述第1电极是正极。
21.一种电池的制造方法，包括：
在第1集电体上形成温度传感器、与所述温度传感器相接的引出端子、以及第1活性物质层，制作接合有所述温度传感器的第1电极；
制作第2电极；
在选自所述第1电极和所述第2电极中的至少一个电极上形成固体电解质层；以及
将所述第1电极和所述第2电极接合，使所述固体电解质层配置于它们之间。
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