CN117981138A - 电池和电池的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本公开的一方式的电池具备：发电元件，其由多个电池单元串联电连接地层叠而成，所述多个电池单元分别包含电极层、对电极层和位于所述电极层与所述对电极层之间的固体电解质层；侧面绝缘层，其从所述发电元件的层叠方向上的一端至另一端覆盖所述发电元件的侧面；侧面导电部，其与位于所述发电元件的所述另一端的对电极层连接，并沿着所述侧面绝缘层配置；对电极集电端子，其配置在所述发电元件的所述一端侧的第一主面上，与所述侧面导电部连接，并比与位于所述另一端的对电极层连接的集电体的厚度厚；以及绝缘层，其配置在所述对电极集电端子与所述第一主面之间。

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
以往，已知将串联的多个电池单元彼此并联而成的电池(例如参照专利文献1和2)。
现有技术文献
专利文献1：日本特开2013-120717号公报
专利文献2：日本特开2008-198492号公报
发明内容
对于以往的电池，要求进一步提高电池特性。
因此，本公开提供一种高性能的电池及其制造方法。
本公开一方式的电池，具备：发电元件，其由多个电池单元串联电连接地层叠而成，所述多个电池单元分别包含电极层、对电极层和位于所述电极层与所述对电极层之间的固体电解质层；侧面绝缘层，其从所述发电元件的层叠方向上的一端至另一端覆盖所述发电元件的侧面；侧面导电部，其与位于所述发电元件的所述另一端的对电极层连接，并沿着所述侧面绝缘层配置；对电极集电端子，其配置在所述发电元件的所述一端侧的第一主面上，与所述侧面导电部连接，并比与位于所述另一端的对电极层连接的集电体的厚度厚；以及绝缘层，其配置在所述对电极集电端子与所述第一主面之间。
本公开一方式的电池，包含以下步骤：准备多个电池单元，所述多个电池单元分别包含电极层、对电极层和位于所述电极层与所述对电极层之间的固体电解质层；形成层叠体，所述层叠体是以所述电极层、所述对电极层和所述固体电解质层的排列顺序在各电池单元中相同的方式将所述多个电池单元层叠而成的；用绝缘构件从所述层叠体的一端至另一端覆盖所述层叠体的侧面；沿着所述绝缘构件配置导电部，所述导电部与位于所述层叠体的所述另一端的对电极层连接；以及在所述层叠体的一端侧的主面上，隔着绝缘层设置与所述导电部连接的对电极集电端子。
根据本公开，可以提供高性能的电池及其制造方法。
附图说明
图1是实施方式1的电池的截面图。
图2是实施方式1的电池的俯视图。
图3A是实施方式1的发电元件所含的电池单元一例的截面图。
图3B是实施方式1的发电元件所含的电池单元另一例的截面图。
图3C是实施方式1的发电元件所含的电池单元另一例的截面图。
图4是实施方式1的发电元件的截面图。
图5是实施方式2的电池的截面图。
图6是实施方式2的电池的俯视图。
图7是实施方式3的电池的截面图。
图8是表示实施方式3的电池另一例的截面图。
图9是实施方式4的电池的截面图。
图10是实施方式4的电池的俯视图。
图11是实施方式5的电池的截面图。
图12是实施方式5的电池的俯视图。
图13是表示实施方式5的电池另一例的截面图。
图14是表示实施方式的电池的制造方法的流程图。
具体实施方式
(本公开的概要)
本公开一方式的电池具备：发电元件，其由多个电池单元串联电连接地层叠而成，所述多个电池单元分别包含电极层、对电极层和位于所述电极层与所述对电极层之间的固体电解质层；侧面绝缘层，其从所述发电元件的层叠方向上的一端至另一端覆盖所述发电元件的侧面；侧面导电部，其与位于所述发电元件的所述另一端的对电极层连接，并沿着所述侧面绝缘层配置；对电极集电端子，其配置在所述发电元件的所述一端侧的第一主面上，与所述侧面导电部连接，并比与位于所述另一端的对电极层连接的集电体的厚度厚；以及绝缘层，其配置在所述对电极集电端子与所述第一主面之间。
由此，能够实现高性能的电池。例如，能够实现安装性和可靠性优异的电池。
具体而言，能够利用设有对电极集电端子的主面容易地进行电池的安装。例如，发电元件的主面的面积比发电元件的侧面大。在面积大的面上设有集电端子，所以能够以大面积进行电池的安装，能够提高连接的可靠性。另外，例如，也可以根据安装基板的布线布局调整对电极集电端子的形状及配置，所以也能够提高连接的自由度。
另外，正极和负极的连接能够在同一主面进行，所以能够使电池的安装紧凑。例如，能够减小在安装基板上形成的连接端子的图案(也称为焊垫)。另外，能够在将发电元件的主面和安装基板平行配置的状态下进行安装，所以能够实现相对于安装基板的低位安装。
另外，电极集电端子的厚度与位于另一端的对电极层所连接的集电体的厚度相比更大，导电性更高，所以能够提高大电流特性。
另外，例如，本公开一方式的电池也可以还具备电极集电端子，所述电极集电端子配置在所述第一主面上，并与位于所述一端的电极层连接。
由此，对电极集电端子和电极集电端子被设在同一主面上，所以能够进一步提高安装性。
另外，例如，本公开一方式的电池也可以还具备中间层，所述中间层配置在所述电极集电端子与所述第一主面之间。
由此，通过设置中间层，能够得到例如使对电极集电端子和电极集电端子的高度一致、或者确保电绝缘等效果。
另外，例如，所述对电极集电端子和所述电极集电端子各自的从所述第一主面起的高度也可以彼此相同。
由此，例如能够容易地向基板等平面安装，还能够提高安装的可靠性。
另外，例如，在对所述第一主面俯视时，所述对电极集电端子和所述电极集电端子也可以沿着远离所述侧面的方向依次排列。
由此，能够使对电极集电端子的宽度与侧面导电部的宽度为同等。因此，能够降低电阻，能够取出大电流。
另外，例如，在对所述第一主面俯视时，所述对电极集电端子也可以包围所述电极集电端子。
由此，例如，能够利用能够将对电极集电端子和电极集电端子一起嵌入的布线部件等。能够牢固且简单地连接布线部件与电池。
另外，例如，本发明一方式的电池也可以还具备密封构件，所述密封构件使所述对电极集电端子和所述电极集电端子各自的至少一部分露出，并密封所述发电元件、所述侧面绝缘层和所述侧面导电部。
由此，能够保护发电元件不受外部气体和水等的影响，因此能够进一步提高电池的可靠性。
另外，例如，也可以是：所述多个电池单元各自包含集电体，位于所述一端的电极层包含电极集电体，所述电极集电体的厚度比所述多个电池单元中的一个所含的集电体的厚度厚。
由此，能够利用配置有对电极集电端子一侧的电极层的电极集电体作为电极集电端子。作为电极集电端子利用的电极集电体的厚度大、导电性高，所以能够提高大电流特性。
另外，例如，所述侧面导电部也可以还覆盖所述发电元件的所述另一端侧的第二主面。
由此，侧面导电部从发电元件的侧面绕到主面，所以侧面导电部的连接可靠性变高。例如，侧面导电部的覆盖主面的部分被发电元件卡住，所以即使在从外部施加力的情况下侧面导电部也不易脱落。另外，侧面导电部与对电极层的接触面积增大，所以能够降低侧面导电部与对电极层的连接电阻，能够提高大电流特性。
另外，例如，所述侧面导电部也可以是金属板。
由此，机械强度强，能够简单地形成。
另外，例如，所述对电极集电端子也可以是所述金属板的一部分。
由此，能够一体地形成侧面导电部和对电极集电端子。能够削减部件数量，减少与电池制造相关的工序数。
另外，例如，所述侧面绝缘层也可以含有树脂。
由此，能够提高电池的耐冲击性。另外，能够缓和因电池的温度变化或因充放电时的膨胀收缩而施加到电池上的应力。
另外，例如，所述侧面导电部也可以比位于所述另一端的对电极层所连接的集电体的厚度厚。
由此，与位于另一端的对电极层所连接的集电体的厚度相比，侧面导电部的厚度大，导电性高，所以能够提高大电流特性。
另外，本公开一方式的电池的制造方法包含以下步骤：准备多个电池单元，所述多个电池单元分别包含电极层、对电极层和位于所述电极层与所述对电极层之间的固体电解质层；形成层叠体，所述层叠体是以所述电极层、所述对电极层和所述固体电解质层的排列顺序在各电池单元中相同的方式将所述多个电池单元层叠而成的；用绝缘构件从所述层叠体的一端至另一端覆盖所述层叠体的侧面；沿着所述绝缘构件配置导电部，所述导电部与位于所述层叠体的所述另一端的对电极层连接；以及在所述层叠体的一端侧的主面上，隔着绝缘层设置与所述导电部连接的对电极集电端子。
由此，可以制造上述高性能的电池。
以下，参照附图对实施方式具体说明。
再者，以下说明的实施方式都表示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及连接方式、步骤、步骤的顺序等是一例，没有限定本公开的意思。另外，对于以下的实施方式中的构成要素之中没有记载在独立权利要求中的构成要素，作为任选的构成要素加以说明。
以下，参照附图对实施方式具体说明。
再者，以下说明的实施方式都表示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及连接方式、步骤、步骤的顺序等是一例，没有限定本公开的意思。另外，对于以下的实施方式中的构成要素之中没有记载在独立权利要求中的构成要素，作为任选的构成要素加以说明。
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，表示平行或正交等要素间的关系的用语、表示矩形或长方体等要素的形状的用语、及数值范围不是仅表示严格意义的表达，而是表示实质上同等的范围，例如，这是表示也包含百分之几左右的差异的表现。
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的三个轴。在电池的发电元件的俯视形状为矩形的情况下，x轴和y轴分别与平行于该矩形的第一边和与该第一边正交的第二边的方向一致。z轴与发电元件所包含的多个电池单元的层叠方向一致。
另外，在本说明书中，"层叠方向"与集电体和活性物质层的主面法线方向一致。另外，在本说明书中，"俯视"在单独使用等情况下，只要没有特别说明，就是指从相对于发电元件的主面垂直的方向观察时的情况。再者，如"第一侧面的俯视"等那样，记载为"某一面的俯视"的情况下，是指从正面观察这"某一面"时的情况。
另外，在本说明书中，"上方"和"下方"这样的用语不是指绝对空间认识上的上方(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位置关系来规定的用语来使用。另外，"上方"和"下方"这样的用语不仅适用于2个构成要素彼此间隔开配置而在2个构成要素之间存在别的构成要素的情况，也适用于2个构成要素彼此紧密接触配置而使2个构成要素接触的情况。在以下的说明中，将z轴的负方向侧设为"下方"或"下侧"，将z轴的正方向侧设为"上方"或"上侧"。
另外，在本说明书中，"覆盖A"这一表现方式是指覆盖"A"的至少一部分。即，"覆盖A"不仅包括"覆盖A的全部"的情况，也包括"仅覆盖A的一部分"的情况。"A"是例如层或端子等预定构件的侧面及主面等。
另外，在本说明书中，"第一"、"第二"等序数词，只要没有特别说明，就不是指构成要素的数量或顺序，而是为了避免同种构成要素的混淆，对构成要素加以区别而使用的。
(实施方式1)
以下，对实施方式1的电池的结构进行说明。
图1是本实施方式的电池1的截面图。如图1所示，电池1具备发电元件10、侧面绝缘层20、侧面导电部30、对电极集电端子41、电极集电端子42、对电极中间层51和电极中间层52。电池1例如是全固体电池。
[1.发电元件]
首先，使用图1和图2对发电元件10的具体结构进行说明。图2是本实施方式的电池1的俯视图。再者，图1表示图2的I-I线的截面。
发电元件10的俯视形状例如图2所示为矩形。也就是说，发电元件10的形状为扁平的长方体。在此，扁平是指厚度(即z轴方向上的长度)比主面的各边(即x轴方向及y轴方向各自的长度)或最大宽度短。发电元件10的俯视形状可以是正方形、六边形或八边形等其他多边形，也可以是圆形或椭圆形等。再者，在图1等的截面图中，为了容易理解发电元件10的层结构，夸张地图示了各层的厚度。
如图1和图2所示，发电元件10包含4个侧面11、12、13和14、以及2个主面15和16。在本实施例中，侧面11、12、13和14以及主面15和16都是平坦面。
侧面11和12彼此背对并且彼此平行。侧面13和14彼此背对并且彼此平行。侧面11、12、13和14例如是通过将多个电池单元100的层叠体一并切断而形成的切断面。
主面15是第一主面的一例。主面16是第二主面的一例。主面15和16彼此背对并且彼此平行。主面15是发电元件10的最上面。主面16是发电元件10的最下面。主面15和16的面积分别大于侧面11、12、13和14的面积。
如图1所示，发电元件10具有多个电池单元100。电池单元100是最小结构的电池，也被称为单电池。多个电池单元100以串联电连接的方式层叠。在本实施方式中，发电元件10具有的所有电池单元100串联电连接。在图1所示的例子中，发电元件10具有的电池单元100的个数为8个，但不限于此。例如，发电元件10具有的电池单元100的个数可以是2个或4个等偶数个，也可以是3个或5个等奇数个。
多个电池单元100各自包含电极层110、对电极层120和固体电解质层130。电极层110具有电极集电体111和电极活性物质层112。对电极层120具有对电极集电体121和对电极活性物质层122。在多个电池单元100的每一个中，电极集电体111、电极活性物质层112、固体电解质层130、对电极活性物质层122和对电极集电体121以该顺序沿z轴层叠。
再者，电极层110是电池单元100的正极层和负极层中的一个。对电极层120是电池单元100的正极层和负极层中的另一个。以下，以电极层110为负极层且对电极层120为正极层的情况为例进行说明。
在本实施方式中，在多个电池单元100之中，层叠方向上相邻的2个电池单元100共用集电体。即，2个电池单元100中的一者的电极集电体111和2个电池单元100中的另一者的对电极集电体121是1枚中间层集电体140。
具体而言，在中间层集电体140的下面层叠有电极活性物质层112。在中间层集电体140的上面层叠有对电极活性物质层122。中间层集电体140也被称为双极集电体。
图1所示的端部层集电体151和152位于发电元件10的层叠方向上的两端。位于作为层叠方向上的一端的上端的端部层集电体152是电极集电体111。在电极集电体111的下面配置有电极活性物质层112。位于作为层叠方向上的另一端的下端的端部层集电体151是对电极集电体121。在对电极集电体121的上面配置有对电极活性物质层122。
以下，使用图3A对电池单元100的各层进行说明。图3A是本实施方式的发电元件10所含的电池单元100的截面图。
图3A所示的电极集电体111和对电极集电体121分别是图1所示的中间层集电体140或者端部层集电体151或152。电极集电体111和对电极集电体121分别是具有导电性的箔状、板状或网状的构件。电极集电体111和对电极集电体121例如也可以分别是具有导电性的薄膜。作为构成电极集电体111和对电极集电体121的材料，例如可使用不锈钢(SUS)、铝(Al)、铜(Cu)、镍(Ni)等金属。电极集电体111和对电极集电体121也可以使用不同的材料形成。
电极集电体111和对电极集电体121各自的厚度例如为5μm以上且100μm以下，但不限于此。电极活性物质层112与电极集电体111的主面接触。再者，电极集电体111也可以包含设在与电极活性物质层112接触的部分的、含有导电性材料的层即集电体层。对电极活性物质层122与对电极集电体121的主面接触。再者，对电极集电体121也可以包含设在与对电极活性物质层122接触的部分的、含有导电性材料的层即集电体层。
电极活性物质层112配置在电极集电体111的靠对电极层120侧的主面上。电极活性物质层112例如含有负极活性物质作为电极材料。电极活性物质层112与对电极活性物质层122相对地配置。
作为电极活性物质层112所含有的负极活性物质，例如可使用石墨、金属锂等负极活性物质。作为负极活性物质的材料，可使用能够脱离和插入锂(Li)或镁(Mg)等离子的各种材料。
另外，作为电极活性物质层112的含有材料，例如也可以使用无机系固体电解质等固体电解质。作为无机系固体电解质，例如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，例如可使用硫化锂(Li2S)和五硫化二磷(P2S5)的混合物。另外，作为电极活性物质层112的含有材料，也可以使用例如乙炔黑等导电材料、或者例如聚偏二氟乙烯等粘结用粘合剂等。
将电极活性物质层112的含有材料与溶剂一起混炼而得到糊状涂料，将该糊状涂料涂敷在电极集电体111的主面上使其干燥，由此制作电极活性物质层112。为了提高电极活性物质层112的密度，也可以在干燥后对包含电极活性物质层112和电极集电体111的电极层110(也称为电极板)进行压制。电极活性物质层112的厚度例如为5μm以上且300μm以下，但不限于此。
对电极活性物质层122配置在对电极集电体121的靠电极层110侧的主面上。对电极活性物质层122是例如含有活性物质等正极材料的层。正极材料是构成负极材料的对电极的材料。对电极活性物质层122例如含有正极活性物质。
作为对电极活性物质层122所含有的正极活性物质，例如可使用钴酸锂复合氧化物(LCO)、镍酸锂复合氧化物(LNO)、锰酸锂复合化合物(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)、锂-镍-锰-钴复合氧化物(LNMCO)等正极活性物质。作为正极活性物质的材料，可使用能够脱离和插入Li或Mg等的离子的各种材料。
另外，作为对电极活性物质层122的含有材料，例如也可以使用无机系固体电解质等固体电解质。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和P2S5的混合物。正极活性物质的表面也可以被固体电解质覆盖。另外，作为对电极活性物质层122的含有材料，可使用例如乙炔黑等导电材料、或者例如聚偏二氟乙烯等粘结用粘合剂等。
将对电极活性物质层122的含有材料与溶剂一起混炼而得到糊状涂料，将该糊状涂料涂敷在对电极集电体121的主面上并干燥，由此制作对电极活性物质层122。为了提高对电极活性物质层122的密度，也可以在干燥后对包含对电极活性物质层122和对电极集电体121的对电极层120(也称为对电极板)进行压制。对电极活性物质层122的厚度例如为5μm以上且300μm以下，但不限于此。
固体电解质层130配置在电极活性物质层112与对电极活性物质层122之间。固体电解质层130分别与电极活性物质层112和对电极活性物质层122接触。固体电解质层130是含有电解质材料的层。作为电解质材料，可使用一般公知的电池用电解质。固体电解质层130的厚度可以为5μm以上且300μm以下，或者也可以为5μm以上且100μm以下。
固体电解质层130含有固体电解质。作为固体电解质，例如可使用无机系固体电解质等固体电解质。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和P2S5的混合物。再者，固体电解质层130在电解质材料以外，还可以含有例如聚偏二氟乙烯等粘结用粘合剂等。
在本实施方式中，电极活性物质层112、对电极活性物质层122和固体电解质层130被维持为平行平板状。由此，能够抑制由弯曲引起的开裂或坍塌的发生。再者，也可以使电极活性物质层112、对电极活性物质层122和固体电解质层130一起平滑地弯曲。
另外，在本实施方式中，对电极集电体121的侧面11侧的端面和电极集电体111的侧面11侧的端面在从z轴方向观察时是一致的。对电极集电体121和电极集电体111各自的侧面12侧的端面也是同样的。
更具体而言，在电池单元100中，电极集电体111、电极活性物质层112、固体电解质层130、对电极活性物质层122和对电极集电体121各自的形状及大小相同，各自的轮廓一致。也就是说，电池单元100的形状为扁平长方体状的平板形状。
如上所述，在本实施方式的发电元件10中，如图1所示，在多个电池单元100中共用中间层集电体140。这样的发电元件10，不仅是图3A所示的电池单元100，还通过组合层叠图3B和图3C所示的电池单元100B和100C而形成。再者，在此，将图3A所示的电池单元100作为电池单元100A进行说明。
图3B所示的电池单元100B具有从图3A所示的电池单元100A除去了电极集电体111的结构。也就是说，电池单元100B的电极层110B仅由电极活性物质层112构成。
图3C所示的电池单元100C具有从图3A所示的电池单元100A中除去了对电极集电体121的结构。也就是说，电池单元100C的对电极层120C仅由对电极活性物质层122构成。
图4是表示本实施方式的发电元件10的截面图。图4是仅抽出图1的发电元件10的图。如图4所示，在最下层配置电池单元100A，朝向上方以相同方向依次层叠多个电池单元100C。由此，形成发电元件10。
再者，形成发电元件10的方法不限定于此。例如，也可以将多个电池单元100B以相同方向依次层叠后，将电池单元100A配置在最上层。另外，例如，也可以将电池单元100A配置在与最上层和最下层的任一个都不同的位置。另外，也可以使用多个电池单元100A。另外，也可以通过对1枚集电体进行两面涂敷，形成共用集电体的2个电池单元100的组件，将形成的组件层叠。
如上所述，在本实施方式的发电元件10中，所有的电池单元100串联连接，不包含并联连接的电池单元。因此，能够实现高电压的电池1。
[2.侧面绝缘层]
接着，对侧面绝缘层20进行说明。
侧面绝缘层20从发电元件10的下端至上端覆盖发电元件10的侧面11。例如，侧面绝缘层20覆盖整个侧面11。由此，侧面绝缘层20能够确保侧面导电部30与电极活性物质层112、对电极活性物质层122、固体电解质层130以及中间层集电体140的绝缘。
侧面绝缘层20使用具有电绝缘性的绝缘材料形成。例如，侧面绝缘层20含有树脂。树脂例如是环氧系树脂，但不限定于此。再者，作为绝缘材料也可以使用无机材料。作为能够使用的绝缘材料，根据柔软性、阻气性、耐冲击性、耐热性等各种特性而选定。
再者，侧面绝缘层20也可以不覆盖侧面11的一部分。例如，侧面绝缘层20也可以不覆盖位于发电元件10的最下层的端部层集电体151的端面。
[3.侧面导电部]
接着，对侧面导电部30进行说明。
侧面导电部30与位于发电元件10的另一端的对电极层120连接，并沿着侧面绝缘层20配置。具体而言，侧面导电部30覆盖发电元件10的主面16，与位于发电元件10的下端的端部层集电体151、即对电极集电体121连接。侧面导电部30与配置在发电元件10的主面15上的对电极集电端子41连接。
在发电元件10的侧面11，侧面导电部30没有与电极活性物质层112、固体电解质层130、对电极活性物质层122、中间层集电体140和上端的端部层集电体152接触。由此，能够抑制发电元件10的短路。
侧面导电部30覆盖侧面11的大致整个区域。具体而言，侧面导电部30的宽度(即y轴方向上的长度)与侧面11的宽度(即y轴方向上的长度)大致相等。由此，能够提高侧面导电部30的导电性。具体而言，在侧面导电部30电流沿着层叠方向流动，所以与电流流动的方向正交的截面的截面积变大，能够提高大电流特性。
侧面导电部30使用具有导电性的树脂材料等形成。或者，侧面导电部30也可以使用焊锡等金属材料形成。作为能够使用的导电性材料，根据柔软性、阻气性、耐冲击性、耐热性、焊锡湿润性等各种特性而选定。
[4.集电端子]
接着，对于对电极集电端子41和电极集电端子42进行说明。
对电极集电端子41与侧面导电部30连接。对电极集电端子41是电池1的外部连接端子之一，在本实施方式中是正极的取出端子。如图1所示，对电极集电端子41隔着对电极中间层51配置在发电元件10的主面15上。对电极集电端子41与侧面导电部30的上端部接触。
电极集电端子42与作为电极集电体111的端部层集电体152连接。电极集电端子42是电池1的外部连接端子之一，在本实施方式中是负极的取出端子。如图1所示，电极集电端子42隔着电极中间层52配置在发电元件10的主面15上。例如，电极中间层52是导电层，电极集电端子42经由电极中间层52与最上层的电极集电体111连接。
这样，在本实施方式中，对电极集电端子41和电极集电端子42被设在发电元件10的同一主面15上。如图2所示，对电极集电端子41和电极集电端子42沿着从侧面11朝向侧面12的方向(即x轴的正方向)依次排列。具体而言，在用与y轴平行的假想线将主面15二等分为2个区域的情况下，在x轴的负方向侧的区域设置对电极集电端子41，在x轴的正方向侧的区域设置电极集电端子42。
例如，对电极集电端子41的宽度(即y轴方向上的长度)为侧面11的宽度(即y轴方向上的长度)的一半以上。可以使对电极集电端子41的宽度与侧面导电部30的宽度(即y轴方向上的长度)为同等。由此，能够扩大相对于电流从侧面导电部30向对电极集电端子41流动的方向的宽度，所以能够降低电阻，有效地取出大电流。
对电极集电端子41和电极集电端子42分别使用具有导电性的材料形成。例如，对电极集电端子41和电极集电端子42是由铜、铝、不锈钢等金属构成的金属箔或金属板。或者，对电极集电端子41和电极集电端子42也可以是固化了的焊锡。
[5.中间层]
接着，对于对电极中间层51和电极中间层52进行说明。
对电极中间层51配置在对电极集电端子41与主面15之间。在本实施方式中，主面15是电极集电体111的主面，因此必须确保对电极集电端子41与主面15的绝缘。因此，对电极中间层51是绝缘层。
电极中间层52配置在电极集电端子42与主面15之间。在本实施方式中，主面15是电极集电体111的主面，因此也可以不确保电极集电端子42与主面15的绝缘。因此，电极中间层52也可以是导电层。另外，也可以不设置电极中间层52。
在本实施方式中，在对电极集电端子41与主面15之间必须存在对电极中间层51，因此对电极集电端子41的从主面15起的高度和电极集电端子42的从主面15起的高度容易不同。通过设置电极中间层52并调整其厚度，例如，能够简单地使电极集电端子42和对电极集电端子41各自从主面15起的高度相同。再者，也可以不设置电极中间层52而使电极集电端子42的厚度成为对电极集电端子41和对电极中间层51的合计厚度。通过使对电极集电端子41和电极集电端子42各自从主面15起的高度相同，能够容易地相对于基板(未图示)平行地安装电池1。
对电极中间层51的俯视形状及大小与对电极集电端子41相同，但不限定于此。例如，对电极中间层51在俯视下也可以大于对电极集电端子41。对电极中间层51也可以与电极中间层52或电极集电端子42接触。
电极中间层52的俯视形状及大小与电极集电端子42相同，但不限定于此。例如，电极中间层52在俯视下可以大于电极集电端子42，也可以小于电极集电端子42。电极集电端子42的一部分也可以与主面15接触。
对电极中间层51例如使用具有电绝缘性的绝缘材料形成。例如，对电极中间层51含有树脂。树脂例如是环氧系树脂，但不限定于此。再者，作为绝缘材料也可以使用无机材料。
电极中间层52例如使用具有导电性的导电材料形成。电极中间层52例如可以使用金属或导电性树脂等形成。
再者，在电极中间层52是绝缘层的情况下，对电极中间层51和电极中间层52也可以是1个绝缘层。例如，也可以作为对电极中间层51和电极中间层52设置覆盖主面15的大致整体的绝缘层。再者，在电极中间层52是绝缘层的情况下，可以使电极集电端子42与最上层的电极集电体111接触而进行电连接。
对电极中间层51和电极中间层52除了确保绝缘以外，还可以具有耐冲击性、防锈、防水等附加功能。作为对电极中间层51和电极中间层52，可以利用适合于这些功能的材料。对电极中间层51和电极中间层52也可以分别具有多种不同材料的层叠结构。
[6.总结]
如上所述，在本实施方式的电池1中，多个电池单元100被串联层叠，所以能够实现高能量密度和高电压的电池1。另外，在发电元件10的主面15设有对电极集电端子41和电极集电端子42。即，来自发电元件10的电流取出所需的正极和负极双方的端子设在同一主面15上。例如，主面15与侧面11、12、13和14相比面积更大。由于在面积大的面上设有端子，所以能够以大面积进行电池1的安装，能够提高连接的可靠性。另外，由于能够根据安装对象的基板的布线布局来调整端子的形状和配置，所以还能够提高连接的自由度。
另外，正极和负极双方的端子设在同一主面上，所以能够使电池1的安装紧凑。例如，能够减小形成在安装基板上的连接端子的图案(也称为焊垫)。另外，能够在将电池1的主面15和安装基板平行配置的状态下进行安装，所以能够实现相对于安装基板的低位安装。安装可以利用回流焊锡连接等。这样，能够实现安装性优异的电池1。
另外，通过侧面绝缘层20覆盖发电元件10的侧面11，能够形成从位于发电元件10的下端的对电极集电体121至发电元件10的上端连续的侧面导电部30。通过使侧面导电部30的宽度与侧面11的宽度为同等，能够确保与电流流动方向正交的截面的截面积大。也就是说，在侧面导电部30能够流过大电流，所以能够实现大电流特性优异的电池1。
另外，用于从下端的对电极集电体121向上端围绕的侧面导电部30，隔着侧面绝缘层20形成在发电元件10的侧面11。通过使侧面绝缘层20与侧面11密合，并使侧面导电部30与侧面绝缘层20密合，能够使围绕所需的结构紧凑。因此，能够提高单位体积的能量密度，能够实现高能量密度的电池1。
另外，由于设有与位于最上层的电极集电体111不同的构件即电极集电端子42，所以能够抑制向最上层的电极集电体111的电流集中。同样地，由于设有与位于最下层的对电极集电体121不同的构件即对电极集电端子41，所以能够抑制向最下层的对电极集电体121的电流集中。在发生向电极集电体111或对电极集电体121的电流集中的情况下，因由电流产生的热引起温度上升，电极集电体111或对电极集电体121恐怕会剥离，并且恐怕会促进最上层或最下层的电池单元100的劣化。根据本实施方式，作为来自各电池单元100的电流的路径，利用对电极集电端子41和电极集电端子42。因此，能够抑制向最上层的电极集电体111和最下层的对电极集电体121的电流集中，能够提高电池1的可靠性。
另外，电池1的发电元件10的侧面11、12、13和14例如可以通过将层叠了的多个电池单元100一并切断而成为平坦侧面。通过一并切断，例如，各层的涂敷始末端的膜厚不会渐增或渐减等，电极层110、对电极层120和固体电解质层130的各面积准确地确定。由此，电池单元100的容量波动变小，所以能够使电池容量的精度良好。
(实施方式2)
接着，对实施方式2进行说明。
实施方式2的电池与实施方式1的电池相比，对电极集电端子和电极集电端子的形状不同。以下，以与实施方式1的不同点为中心进行说明，省略或简化共同点的说明。
图5是本实施方式的电池201的截面图。图6是本实施方式的电池201的俯视图。再者，图5表示图6的V-V线的截面。如图5和图6所示，电池201与实施方式1电池1相比，代替对电极集电端子41、电极集电端子42、对电极中间层51和电极中间层52，具备对电极集电端子241、电极集电端242、对电极中间层251和电极中间层252。
如图6所示，对电极集电端子241在对主面15俯视时包围电极集电端子242。对电极集电端子241和电极集电端子242以彼此不接触的方式在其间设有间隙。对电极集电端子241包围整个电极集电端子242，但也可以仅包围其一部分。例如，对电极集电端子241也可以包围电极集电端子242的y轴方向的正方向侧和负方向侧以及x轴方向的负方向侧，而不包围x轴方向的正方向侧。
电极集电端子242设在从主面15的中心偏向x轴的正方向侧的位置，但也可以设在主面15的中心。或者，电极集电端子242也可以设在主面15的拐角部分。
电极集电端子242的俯视形状为圆形，但不特别限定。电极集电端子242和对电极集电端子241也可以分别具有与所连接的外部布线(未图示)的端子形状相对应的形状。
如图5所示，电极集电端子242的从主面15起的高度h2比对电极集电端子241的从主面15起的高度h1高。由此，例如，能够将电极集电端子242的比对电极集电端子241突出的部分的侧面用于与外部布线(未图示)的连接。由于能够增大电极集电端子242与外部布线的接触面积，所以能够降低接触电阻，并且能够提高机械连接强度的牢固性。
另外，通过使电极集电端子242与对电极集电端子241的高度不同，能够使电极集电端子242与对电极集电端241的距离变长。因此，能够抑制短路的发生。
对电极中间层251和电极中间层252分别以与对电极集电端子241和电极集电端子242的形状相对应的形状形成。也可以不设置电极中间层252。
(实施方式3)
接着，对实施方式3进行说明。
实施方式3的电池与实施方式1的电池相比，在没有设置电极集电端子这点上不同。以下，以与实施方式1的不同点为中心进行说明，省略或简化共同点的说明。
图7是本实施方式的电池301的截面图。如图7所示，电池301与实施方式1的电池1相比，不具备电极集电端子42和电极中间层52。
在本实施方式的电池301中，作为最上层的端部层集电体152的电极集电体111的一部分作为电极集电端子342发挥作用。也就是说，电极集电端子342也可以看作是构成主面15的构件、即最上层的电极集电体111。另一方面，对电极集电端子41与实施方式1同样地是与构成主面15的最上层的电极集电体111不同的构件。
这样，通过使最上层的电极集电体111作为电极集电端子342发挥作用，能够减少部件数量。
再者，在本实施方式中，也可以如图8所示的电池302那样，使最上层的电极集电体111的厚度大于其他中间层集电体140的厚度。由此，最上层的电极集电体111的电阻变低，所以能够抑制电流集中引起的发热。或者，除了厚度以外，作为最上层的电极集电体111也可以使用导电性高的材料。
(实施方式4)
接着，对实施方式4进行说明。
实施方式4的电池与实施方式1的电池相比，在侧面导电部和对电极集电端子被一体形成这点上不同。以下，以与实施方式1的不同点为中心进行说明，省略或简化共同点的说明。
图9是本实施方式的电池401的截面图。图10是本实施方式的电池401的俯视图。再者，图9表示图10的IX-IX线的截面。如图9和图10所示，电池401与实施方式1的电池1相比，代替侧面导电部30和对电极集电端子41，具备侧面导电部430和对电极集电端子441。
侧面导电部430和对电极集电端子441一体地构成。具体而言，侧面导电部430和对电极集电端子441使用相同的导电性材料形成。例如，通过弯折1枚金属板而形成侧面导电部430和对电极集电端子441。更具体而言，1枚金属板以覆盖发电元件10的主面16、侧面11和主面15的方式在2处弯折。也就是说，发电元件10在层叠方向上被金属板夹持。其中，覆盖主面15的部分作为对电极集电端子441发挥作用。由此，能够以强的机械强度简单地形成侧面导电部430。再者，侧面导电部430和对电极集电端子441也可以通过接合或焊接多枚金属板而一体地形成。
如图10所示，侧面导电部430和对电极集电端子441各自的y轴方向上的长度比侧面11短，但不限定于此。侧面导电部430和对电极集电端子441也可以设置成从侧面13或14伸出。另外，也可以在侧面导电部430与侧面绝缘层20之间设置间隙。即，侧面导电部430也可以不与侧面绝缘层20接触。
(实施方式5)
接着，对实施方式5进行说明。
实施方式5的电池与实施方式1的电池相比，在具备密封构件这点上不同。以下，以与实施方式1的不同点为中心进行说明，省略或简化共同点的说明。
图11是本实施方式的电池501的截面图。图12是本实施方式的电池501的俯视图。再者，图11表示图12的XI-XI线的截面。如图11和图12所示，电池501与实施方式1的电池1相比，具备密封构件560。
密封构件560使对电极集电端子41和电极集电端子42各自的至少一部分露出，并且密封发电元件10。密封构件560例如设置成发电元件10、侧面绝缘层20和侧面导电部30不露出。
密封构件560例如使用具有电绝缘性的绝缘材料形成。作为绝缘材料，例如可使用密封剂等一般公知的电池的密封构件的材料。作为绝缘材料，例如可使用树脂材料。再者，绝缘材料也可以是绝缘性且不具有离子传导性的材料。例如，绝缘材料也可以是环氧树脂、丙烯酸树脂、聚酰亚胺树脂和倍半硅氧烷中的至少一种。
再者，密封构件560也可以含有多种不同的绝缘材料。例如，密封构件560也可以具有多层结构。多层结构的各层也可以使用不同材料形成，具有不同性质。
密封构件560也可以含有粒状的金属氧化物材料。作为金属氧化物材料，可使用氧化硅、氧化铝、氧化钛、氧化锌、氧化铈、氧化铁、氧化钨、氧化锆、氧化钙、沸石、玻璃等。例如，密封构件560也可以使用分散有由金属氧化物材料构成的多个粒子的树脂材料形成。
金属氧化物材料的粒子尺寸在电极集电体111与对电极集电体121的间隔以下即可。金属氧化物材料的粒子形状例如为球状、椭圆球状或棒状等，但不限定于此。
通过设置密封构件560，能够在机械强度、防止短路、防湿等各个方面提高电池501的可靠性。
再者，在此，示出实施方式1的电池1具备密封构件560的例子，但其他实施方式的电池也同样可以具备密封构件560。例如图13所示的电池502那样，实施方式4的电池401也可以具备密封构件560。图13是本实施方式另一例的电池502的截面图。该情况下，密封构件560也使对电极集电端子441和电极集电端子42露出，并覆盖发电元件10、侧面绝缘层20和侧面导电部430。密封构件560仅使构成侧面导电部430和对电极集电端子441的金属板之中的主面15侧的部分露出。
(制造方法)
接着，对上述各实施方式的电池的制造方法进行说明。
图14是表示各实施方式的电池的制造方法一例的流程图。以下，对实施方式1的电池1的例子进行说明。
如图14所示，首先，准备多个电池单元(S10)。所准备的电池单元例如是图3A～图3C所示的电池单元100A和100B或100C。
接着，层叠多个电池单元100(S20)。具体而言，以电极层110、对电极层120和固体电解质层130的排列顺序在各电池单元中相同的方式，形成将多个电池单元100依次层叠而成的层叠体。在本实施方式中，通过将电池单元100A、100B和100C适当组合并层叠，形成例如图4所示的发电元件10。发电元件10是层叠体的一例。
再者，也可以在层叠了多个电池单元100之后，使发电元件10的侧面平坦化。例如，通过一并切断多个电池单元100的层叠体，能够形成各侧面平坦的发电元件10。切断处理例如通过刀具、激光或喷射等进行。
接着，用侧面绝缘层20覆盖发电元件10的侧面11的下端至上端(S30)。侧面绝缘层20例如通过涂敷具有流动性的树脂材料并使其固化而形成。涂布通过喷墨法、喷雾法、丝网印刷法或凹版印刷法等进行。固化根据使用的树脂材料，通过干燥、加热、光照射等进行。或者，也可以通过将绝缘板或绝缘薄膜粘接或接合在侧面11上而形成侧面绝缘层20。
接着，沿着侧面绝缘层20配置与发电元件10的下端的对电极层120连接的侧面导电部30(S40)。例如，以覆盖发电元件10的主面16的一部分和侧面绝缘层20的方式，涂敷导电性树脂等导电糊并使其固化，由此形成侧面导电部30。再者，侧面导电部30也可以通过例如印刷、镀敷、蒸镀、溅射、焊接、钎焊、接合、喷镀等方法形成。侧面导电部30例如与侧面绝缘层20密合而形成。由此，能够提高电池1的能量密度。
接着，在发电元件10的主面15上形成集电端子(S50)。具体而言，在主面15上，隔着对电极中间层51形成对电极集电端子41，隔着电极中间层52形成电极集电端子42。对电极集电端子41和电极集电端子42通过利用镀敷、印刷或钎焊等在预期区域配置金属材料等导电性材料而形成。
再者，对电极中间层51和电极中间层52例如通过涂敷具有流动性的树脂材料并使其固化而形成。涂敷通过喷墨法、喷雾法、丝网印刷法或凹版印刷法等进行。固化根据使用的树脂材料，通过干燥、加热、光照射等进行。
经过以上工序，能够制造图1所示的电池1。
再者，也可以对在步骤S10中准备好的多个电池单元100个别地、或者在多个电池单元的层叠后，进行沿层叠方向压制的工序。
另外，对电极中间层51和电极中间层52也可以在步骤S30中，接在侧面绝缘层20的形成之后、或者与侧面绝缘层20的形成同时形成。或者，对电极中间层51和电极中间层52也可以在层叠体的形成(S20)之后且切断侧面之前形成。
另外，例如，在侧面导电部30的形成(S40)中，也可以通过焊接或接合弯折的金属板，而一体地形成侧面导电部430和对电极集电端子441。该情况下，在进行金属板的连接之前，形成对电极中间层51。由此，能够制造图9所示的电池401。
另外，也可以在集电端子的形成(S50)之后，形成图11、图12和图13所示的密封构件560。密封构件560例如通过涂敷具有流动性的树脂材料并使其固化而形成。涂敷通过喷墨法、喷雾法、丝网印刷法或凹版印刷法等进行。固化根据使用的树脂材料，通过干燥、加热、光照射等进行。
(其他实施方式)
以上，基于实施方式对1个或多个方式的电池及电池的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，对本实施方式实施了本领域技术人员能够想到的各种变形后的方式、以及组合不同的实施方式中的构成要素而构建的方式也包含在本公开的范围内。
另外，例如，在上述实施方式中，示出在相邻的电池单元间共用1枚集电体作为中间层集电体的例子，但集电体也可以不共用。也可以将对电极集电体和电极集电体重叠而构成中间层集电体。
另外，例如，侧面绝缘层和侧面导电部也可以设在发电元件的2个以上的侧面。例如，也可以在发电元件的全部4个侧面设置侧面绝缘层和侧面导电部。
另外，上述各实施方式可以在专利请求保护的范围或其均等的范围内进行各种变更、置换、附加、省略等。
产业上的可利用性
本公开能够用作例如电子设备、电设备装置和电动车辆等的电池。
附体标记说明
1、201、301、302、401、501、502电池
10发电元件
11、12、13、14侧面
15、16 主面
20 侧面绝缘层
30、430 侧面导电部
41、241、441对电极集电端子
42、242、342电极集电端子
51、251 对电极中间层
52、252 电极中间层
100、100A、100B、100C电池单元
110、110B电极层
111 电极集电体
112 电极活性物质层
120、120C对电极层
121 对电极集电体
122 对电极活性物质层
130 固体电解质层
140 中间层集电体
151、152 端部层集电体
560 密封构件

Claims (14)

1.一种电池，具备：
发电元件，其由多个电池单元串联电连接地层叠而成，所述多个电池单元分别包含电极层、对电极层和位于所述电极层与所述对电极层之间的固体电解质层；
侧面绝缘层，其从所述发电元件的层叠方向上的一端至另一端覆盖所述发电元件的侧面；
侧面导电部，其与位于所述发电元件的所述另一端的对电极层连接，并沿着所述侧面绝缘层配置；
对电极集电端子，其配置在所述发电元件的所述一端侧的第一主面上，与所述侧面导电部连接，并比与位于所述另一端的对电极层连接的集电体的厚度厚；以及
绝缘层，其配置在所述对电极集电端子与所述第一主面之间。
2.根据权利要求1所述的电池，
还具备电极集电端子，所述电极集电端子配置在所述第一主面上，并与位于所述一端的电极层连接。
3.根据权利要求2所述的电池，
还具备中间层，所述中间层配置在所述电极集电端子与所述第一主面之间。
4.根据权利要求2或3所述的电池，
所述对电极集电端子和所述电极集电端子各自的从所述第一主面起的高度彼此相同。
5.根据权利要求2～4中任一项所述的电池，
在对所述第一主面俯视时，所述对电极集电端子和所述电极集电端子沿着远离所述侧面的方向依次排列。
6.根据权利要求2～4中任一项所述的电池，
在对所述第一主面俯视时，所述对电极集电端子包围所述电极集电端子。
7.根据权利要求2～6中任一项所述的电池，
还具备密封构件，所述密封构件使所述对电极集电端子和所述电极集电端子各自的至少一部分露出，并密封所述发电元件、所述侧面绝缘层和所述侧面导电部。
8.根据权利要求1所述的电池，
所述多个电池单元各自包含集电体，
位于所述一端的电极层包含电极集电体，
所述电极集电体的厚度比所述多个电池单元中的一个所含的集电体的厚度厚。
9.根据权利要求1～8中任一项所述的电池，
所述侧面导电部还覆盖所述发电元件的所述另一端侧的第二主面。
10.根据权利要求9所述的电池，
所述侧面导电部是金属板。
11.根据权利要求10所述的电池，
所述对电极集电端子是所述金属板的一部分。
12.根据权利要求1～11中任一项所述的电池，
所述侧面绝缘层含有树脂。
13.根据权利要求1～12中任一项所述的电池，
所述侧面导电部比与位于所述另一端的对电极层连接的集电体的厚度厚。
14.一种电池的制造方法，包含以下步骤：
准备多个电池单元，所述多个电池单元分别包含电极层、对电极层和位于所述电极层与所述对电极层之间的固体电解质层；
形成层叠体，所述层叠体是以所述电极层、所述对电极层和所述固体电解质层的排列顺序在各电池单元中相同的方式将所述多个电池单元层叠而成的；
用绝缘构件从所述层叠体的一端至另一端覆盖所述层叠体的侧面；
沿着所述绝缘构件配置导电部，所述导电部与位于所述层叠体的所述另一端的对电极层连接；以及
在所述层叠体的一端侧的主面上，隔着绝缘层设置与所述导电部连接的对电极集电端子。
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