JP2004071303A

JP2004071303A - 全固体電池装置、その製造方法ならびに全固体電池の評価方法

Info

Publication number: JP2004071303A
Application number: JP2002227807A
Authority: JP
Inventors: Tatsuji Mino; 美濃　辰治; Hironori Ishii; 石井　弘徳
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2002-08-05
Filing date: 2002-08-05
Publication date: 2004-03-04

Abstract

【課題】本発明は、電池部材の堆積によって製造する全固体電池およびその電池部材の試片を同一基板上に堆積することにより、電池を適切に評価する装置と評価方法を提供することを目的とする。
【解決手段】全固体電池を基板上に形成するとともに、その電池の少なくとも１種の電池部材の堆積工程と同時に、同一基板上の他の部位に当該電池部材の試片を堆積し、これら試片の両端または上下に一対の導電端子を形成する。これを評価用装置として、その電池および電池部材試片の特性を測定し、それらの測定データから故障電池などの解析を行う。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、イオン伝導性無機固体電解質を用いる全固体電池の評価に用いる装置およびその製造方法、全固体電池の評価方法、ならびに全固体電池の電池部材の評価に用いる素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子機器の小型軽量化に伴い、その電源となる電池についても小型軽量化の要望が強くなっている。電池の小型化を進めるため、従来からイオン伝導性無機固体電解質を用いる全固体電池が注目されている。全固体電池は、漏液することがなく、かつ薄型化が可能なことから、特に、ＩＣカードや携帯電話などの小型薄型機器の電源として有望視されている。さらに、例えば、プリント基板に組み込んで使用したり、腕時計用やパソコンのバックアップ用などの電源として応用することもできる。特に、薄型化に適した電池として、ドライプロセスを用いて作製する全固体電池が注目され、この電池については、例えば、米国特許第５、５６７、６６０号明細書、同第５、５１２、１４７号明細書、特開昭６１−１６５９６５号公報、特開平６−１５３４１２号公報、特開平１０−２８４１３０号公報、および特開２０００−１０６３６６号公報などで開示されている。
【０００３】
全固体電池では、固体電解質層を介しての正極と負極との間のイオンの移動により充放電反応が行われる。特に、ドライプロセスを用いて作製された全固体電池は、各電池部材が全て固体の薄膜であり、これら薄膜が密接して積層されているので、電池を解体調査しても各電池部材やそれらの界面状態などの観察、あるいは電池部材毎の特性調査が困難である。そのため、製造された電池の特性、特に故障電池の異常原因を解析することは容易ではなく、解体調査をその決め手とすることができない。
【０００４】
また、この電池の電極層、固体電解質層、集電体層および絶縁層などの各電池部材が全て所定のパターンで形成される薄膜であり、量産工程においてもこれらの各電池部材が一個の電池毎に個別に形成されるという特異性がある。従来の非水電解質二次電池の場合には、通常、各工程で調製された電極用合剤や電解液などのロットの中から、被検試料を抜き取り、特性確認を行ってからそのロットを次工程に供する、という方法などで工程が管理されている。しかし、全固体電池の場合は上記の特異性により、抜き取った被検試料の特性が、同一ロットの電池部材の特性と全く同一と見なすことができない。さらに、全固体電池の製造過程では、各工程で作製される電池部材の電気的特性に加えて、マスク合わせ精度や工程内での異物混入などの状態を管理する手段が必要である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、全固体電池の上記の問題点を解決し、全固体電池の的確な特性解析を可能にする全固体電池の評価用装置、その製造方法、およびそれらの装置を用いた全固体電池の評価方法、ならびに電池部材の特性評価を的確に行うための評価用素子を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の全固体電池装置は、基板上に形成された少なくとも１個の全固体電池、および前記全固体電池を構成する電池部材の少なくとも１種を含む電池部材素子を具備し、前記全固体電池が、（１）基板上に順次堆積された第１電極層、固体電解質層および第２電極層、（２）少なくとも一方の電極層に接触している集電体層、および（３）前記電池部材の１つまたは複数の特定領域を被覆する絶縁層を含み、前記電池部材素子が、前記基板上に前記全固体電池とは異なる位置に堆積された電池部材の少なくとも１種の試片、および前記試片の両端または上下に形成された一対の導電端子を含むことを特徴とする。
【０００７】
上記本発明の全固体電池装置において、前記電池部材素子は、互いに接触しないように堆積された電池部材の１種の複数の試片、前記複数の試片の両端に形成された導電端子、および、前記試片のうちの少なくとも一対の試片の間を連結する位置に堆積された他の１種の電池部材の試片を具備するものが好ましい。前記電池部材の１種が電子伝導性を有し、前記他の１種の電池部材が電気絶縁性を有することがさらに好ましい。
【０００８】
さらに前記電池部材素子は、前記基板上に順次堆積された下部導電端子、固体電解質層または電極層の試片、および上部導電端子を具備するもの、ならびに前記基板上に順次堆積された下部導電端子、固体電解質層と電極層とが積層された試片、および上部導電端子を具備するものが好ましい。
【０００９】
本発明の全固体電池装置の製造方法は、基板上に、全固体電池、および前記全固体電池を構成する電池部材の少なくとも１種を含む電池部材素子を作製する方法であって、
（１）前記全固体電池を作製する工程が、（１−１）基板上に、第１電極層、固体電解質層および第２電極層をその順に堆積する工程、（１−２）少なくとも一方の電極層に接触させる集電体層を堆積する工程、および（１−３）前記電池部材の１つまたは複数の特定領域を被覆するために該電池部材上に絶縁層を堆積する工程を含み、
（２）前記電池部材素子を作製する工程が、（２−１）電池部材の少なくとも１種を、前記基板上の前記全固体電池とは異なる位置に、前記全固体電池の作製工程における当該電池部材の堆積工程と同時に、１つまたは複数の試片として堆積する工程、および（２−２）前記試片の両端または上下の一対の導電端子を形成する工程を含むことを特徴とするものである。
【００１０】
本発明の全固体電池の評価方法は、本発明の上記全固体電池装置のいずれかを用い、前記全固体電池の特性を測定する工程、前記電池部材素子における電池部材の特性を測定する工程、および前記測定したデータを解析する工程を有することを特徴とするものである。前記本発明の全固体電池の評価方法は、各電池部材の特性および全固体電池の特性から、前記全固体電池の故障解析を行うことが好ましい。
【００１１】
本発明の全固体電池の電池部材素子は、集電体層、第１電極層、固体電解質層、第２電極層、および絶縁層からなる群より選ばれる少なくとも１種の電池部材の試片、ならびに前記試片の両端または上下に接続された一対の導電端子を基板上に形成したことを特徴とするものである。
【００１２】
上記本発明の全固体電池の電池部材素子は、互いに接触しないように堆積された電池部材の１種の複数の試片、前記各試片の両端に形成された導電端子、および前記試片のうちの少なくとも一対の試片の間を連結する位置に堆積された他の１種の電池部材の試片を具備するもの、ならびに基板上に順次堆積された下部導電端子、固体電解質層または電極層の試片、および上部導電端子を具備するもの、ならびに基板上に順次堆積された下部導電端子、固体電解質層と電極層とが積層された試片、および上部導電端子を具備するものが好ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の全固体電池装置は、基板上に形成された少なくとも１個の全固体電池、および全固体電池を構成する電池部材の少なくとも１種を含む電池部材素子を具備するものである。この電池部材素子は、基板上の全固体電池とは異なる位置に堆積された電池部材の少なくとも１種の試片、および前記試片の両端または上下に形成された一対の導電端子を含むものである。
【００１４】
上記本発明の全固体電池装置における電池部材素子の１つの好ましい形態として、互いに接触しないように堆積された電池部材の１種の複数の試片、これら試片の両端に形成された導電端子、および少なくとも一対の試片の間を連結する位置に他の１種の電池部材の試片を堆積させたものがある。この電池部材素子により、２種の電池部材の特性を測定することができる。この場合、前記電池部材の１種は電子伝導性を有する電池部材（集電体層または電極層）であり、前記他の１種の電池部材は電気絶縁性を有する電池部材（固体電解質層または絶縁層）であることがさらに好ましい。
【００１５】
上記形態の電池部材素子のより具体的な形態の例として、前記電池部材の１種の試片が、帯状の第１の試片、および、第１の試片との間隔がそれぞれ異なる位置に第１の試片と平行に堆積された、第１の試片より長さが短く、かつ互いに長さの異なる複数の第２の試片からなり、さらに第１の試片と第２の試片との間をそれぞれ連結する位置に堆積された、前記電池部材の他の１種の試片を具備するものがある。
【００１６】
上記の電池部材素子の基板としては、例えば、アルミナ、セラミックスおよびガラスのような絶縁性材料を用いることができる。Ｃｕ、ＡｌあるいはＮｉなどの金属、または、Ｓｉ、ＳｉＣあるいはＧａ−Ａｓなどの半導体などの導電性材料を基板に用いる場合には、少なくとも電池部材試片が形成される部分の基板表面は、酸化シリコンや窒化シリコンなどの絶縁膜を形成するなどの方法で電気絶縁性を付与することが必要である。これらの各電池部材素子により、下部集電体層や上部集電体層のシート抵抗、固体電解質層のイオン伝導度、電気抵抗および絶縁耐圧、下部電極や上部電極のシート抵抗、ならびに絶縁層の絶縁耐圧などの諸特性を測定できる。
【００１７】
さらに、上記本発明の全固体電池装置における電池部材素子の他の好ましい形態として、基板上に順次堆積された下部導電端子、固体電解質層または電極層の試片、および上部導電端子を具備するものがある。これらの電池部材素子により、固体電解質層のイオン伝導度、電気抵抗および絶縁耐圧などの層断面方向の特性値、ならびに上部電極層または下部電極層の電気抵抗など層断面方向の特性値を測定できる。さらに、他の好ましい電池部材素子の形態としては、前記基板上に順次堆積された下部導電端子、固体電解質層と電極層とが積層された試片、および上部導電端子を具備するものがある。この電池部材素子により固体電解質層と電極層との積層膜の層断面方向の電気抵抗を測定することができる。
【００１８】
本発明の全固体電池装置においては、電池、ならびに試片の上下部に一対の導電端子を備えた形態の電池部材素子が形成される部分の基板表面は導電性または絶縁性のいずれであってもよい。一方、試片の両端に一対の導電端子を備えた形態の電池部材素子が形成される部分の基板表面は絶縁性を有することが必要である。導電性を有する基板表面に電池あるいは前者の電池部材素子を形成する場合には、基板あるいはその表面が下部集電体層あるいは下部導電端子を兼用することができるため、これらを省略してもよい。さらに、例えばプリント基板のように、表面の少なくとも一部に導電性材料を被覆した絶縁性材料を用い、導電性の表面部分に電池あるいは前者の電池部材素子を形成し、絶縁性の表面部分に後者の電池部材素子を形成することもできる。なお、全固体電池装置における電池に用いる基板と同様の基板を、全固体電池の生産品にも用いることができる。
【００１９】
本発明の全固体電池装置の製造方法は、全固体電池を基板上に形成する過程で、電池部材の少なくとも１種を、基板上の全固体電池とは異なる位置に、全固体電池の当該電池部材の堆積工程と同時に、１つまたは複数の試片として堆積する工程、およびこれら試片の両端または上下の一対の導電端子を形成する工程を含むものである。
【００２０】
本発明の全固体電池の評価方法は、本発明の上記全固体電池装置のいずれかを用い、全固体電池の特性および電池部材素子における電池部材の特性を測定するそれぞれの工程、ならびにこれらの測定データを解析する工程を有するものであり、この評価方法により、特に全固体電池の故障解析を行うことが有効である。ここでいう電池の特性とは、充放電特性や保存特性以外に、開放電圧や電池内部抵抗などの静特性を含む。
【００２１】
本発明の全固体電池の評価方法における故障解析の一例としては、全固体電池装置の電池の特性測定により得られる充放電曲線を観測し、電池電圧の分極の程度を調べるとともに、同装置中の電池部材素子によって、例えば上下電極層のシート抵抗や固体電解質層のイオン伝導度を測定し、上記分極がどの部材の特性に由来するものかを特定する。例えば、上部電極層のシート抵抗が、正常な特性を示す電池の場合と比較して大きければ、分極の原因が少なくとも上部電極層に由来することが推定できる。
【００２２】
また、本発明の全固体電池装置を保管することにより、製造された全固体電池およびその全固体電池の電池部材と同質の電池部材を、現物試料として保管することができる。製造された全固体電池の初期特性、保存特性、および充放電特性などの諸特性を解析する場合、保管されている電池および電池部材素子の諸特性を測定し、これらの諸特性と照合することにより、より高精度の解析を行うことができる。これによって、特に、製造された電池の特性に異常が発生した場合に、正確かつ迅速な原因究明が可能となり、適切な対策を早期に講じることができる。また、電池部材試片の寸法、堆積位置、および外観などを観察することにより、当該電池の電池部材の堆積状況の良否およびエッチングの程度などを判定することができる。
【００２３】
さらに、製造ロット毎に、当該ロットの電池の諸特性と、これと同時に製造された全固体電池装置から得られる測定値との関連性を把握し、そのデータを蓄積することにより、全固体電池装置の測定値から、そのロットの電池の保存特性や充放電サイクル特性など、確認に長期間を要する諸特性の予測判定を行うことも可能となる。また、大型基板上に多数の電池の電池部材を所定のパターンで同時に堆積し、全ての電池部材の堆積工程が終了した後に、個別の電池単位に分割する全固体電池の製造方式では、当該ロットの全固体電池と同一基板を用いて全固体電池装置を同時に製作することができる。この場合には、電池部材試片の寸法やパターニング精度をチエックすることにより、その製造ロットの当該電池部材のマスク合わせ精度や加工精度を的確に評価することができる。本発明の全固体電池装置は、上記の例に限定されることなく、全固体電池の製品管理および工程管理を行う上での評価手段として広く活用することができる。
【００２４】
本発明の電池部材素子は、上記のように全固体電池とともに同一基板上に搭載して全固体電池装置を構成する場合と、単独で全固体電池の電池部材の評価用手段として用いられる場合がある。後者の場合の電池部材素子は、全固体電池の製造過程での各電池部材の堆積工程、すなわち基板上に薄膜状の各電池部材を順次積層して形成するそれぞれの工程、に先立ってその工程と同一条件下で、当該電池部材の電池部材素子を基板上に形成したものである。当該電池部材の堆積工程が開始される以前に、これらの電池部材素子に組み込まれた電池部材試片の特性値を測定しあるいは堆積状態を観察することによって、適切な工程条件を確認した上で、当該電池部材の堆積工程を実施できる。さらに、これらの電池部材素子を保管することによって、当該全固体電池および電池部材の特性を解析する際の試料としても役立てることができる。
以下、具体的な実施の形態を例示して、本発明をより詳細に説明する。
【００２５】
《実施の形態１》
電池と各種電池部材素子を搭載した全固体電池装置についての実施の形態を以下に例示する。図１はその平面図であり、便宜上各種の絶縁層を省略している。上部集電体層１１０、上部電極層２０７および下部集電体層１１１などの電池部材から構成された電池１０１と、第１の電池部材素子１０２、第２の電池部材素子１２３、第３の電池部材素子１２９、第４の電池部材素子１３７、第５の電池部材素子１４７および第６の電池部材素子１５７がそれぞれ同一の基板上に配設されている。
【００２６】
第１の電池部材素子１０２には、複数の上部電極層試片１０４ａ、１０４ｂおよび１０４ｃが設けられている。これら上部電極層試片は互いに長さが異なり、かつ平行に配置されている。それぞれの上部電極層試片の両端には導電端子１０５が設けられている。固体電解質層試片１０３ａ、１０３ｂおよび１０３ｃは、それぞれの一端が上部電極層試片１０４ａ、１０４ｂおよび１０４ｃの側部と接触した状態で形成されている。各上部電極層試片１０４ａ、１０４ｂおよび１０４ｃと対向し、平行な位置に設けられた他の上部電極層試片１０６の側部に、各固体電解質層試片１０３ａ、１０３ｂおよび１０３ｃの他端がそれぞれ接触している。上部電極層試片１０６の両端には、それぞれ導電端子１０７ａおよび１０７ｂが設けられている。
【００２７】
図２は図１のＸ１−Ｘ２線で切った断面図である。図２において、第１の電池部材素子１０２内では、上部電極層試片１０４ａおよび１０６に接して固体電解質層試片１０３ａが形成され、上部電極層試片１０４ａおよび１０６は導電端子１０５ａおよび１０７ａにそれぞれ接続されている。電池は、アルミニウム製の基板２０１上に順次形成された下部集電体層１１１、下部電極層２０３、固体電解質層２０６、上部電極層２０７、上部集電体層１１０および絶縁被覆層２１０などの絶縁層から構成されている。ここで、上部電極層試片１０４ａおよび１０６は、上部電極層２０７と同時に堆積された同質の層からなり、固体電解質層試片１０３ａは固体電解質層２０６と同時に堆積された同質の層からなっている。第１の電池部材素子１０２は、酸化シリコンからなる第１絶縁膜２０４および窒化シリコンからなる第２絶縁膜２０５によって、電池および基板２０１から絶縁されている。
【００２８】
図１に示した導電端子１０５ａと１０５ｂの間の電気抵抗を電気抵抗計により計測して、上部電極層試片１０４ａのシート抵抗を測定することができる。また、導電端子１０５ａと１０７ａの間のイオン伝導度をイオン伝導度計により計測して、固体電解質層試片１０３ａのイオン伝導度を測定することができる。他の上部電極層試片１０４ｂ、１０４ｃおよび１０６のシート抵抗、ならびに他の固体電解質層試片１０３ｂおよび１０３ｃのイオン伝導度についても、上記の方法に準じて測定することができる。
【００２９】
図１において、第２の電池部材素子１２３は、長さが異なる複数の上部集電体層試片１２４ａおよび１２４ｂが互いに平行に設けられ、それらの両端には、それぞれ導電端子１２５ａおよび１２５ｂが設けられている。上部集電体層試片１２４ａおよび１２４ｂの側部には、絶縁被覆層試片１２６ａおよび１２６ｂの一端がそれぞれ接続されている。上部集電体層試片１２４ａおよび１２４ｂと対向し、これらと平行に配置された他の上部集電体層試片１２７の側部には、絶縁被覆層試片１２６ａおよび１２６ｂの他端がそれぞれ接続されている。上部集電体層試片１２７の両端には、それぞれ導電端子１２８ａおよび１２８ｂを備えている。
【００３０】
図３は、図１のＹ１−Ｙ２線で切った断面図である。上記の第２の電池部材素子１２３は第２絶縁膜２０５で周囲を囲まれた部分に設けられている。上部集電体層試片１２４ａおよび１２７が、絶縁被覆層試片１２６ａを介して形成されている。ここで、上部集電体層試片１２４ａおよび１２７は上部集電体層１１０と同時に堆積された同質の層からなり、絶縁被覆層試片１２６ａは絶縁被覆層２１０と同時に堆積された同質の層からなっている。また、第２の電池部材素子１２３は、電池と基板２０１から第１絶縁膜２０４によって絶縁されている。電池は、下部集電体層１１１、下部電極層２０３、固体電解質層２０６、上部電極層２０７、上部集電体層１１０および絶縁被覆層２１０などの絶縁層から構成されている。
【００３１】
図１に示した導電端子１２８ａと１２８ｂの間の電気抵抗を電気抵抗計によって計測することにより、上部集電体層試片１２７のシート抵抗を測定することができる。また、導電端子１２８ａと１２５ａの間の電気抵抗を絶縁抵抗計によって計測することにより、絶縁被覆層試片１２６ａの絶縁耐圧を測定することができる。なお、他の上部集電体層試片１２４ａおよび１２４ｂのシート抵抗、および絶縁被覆層試片１２６ｂの絶縁耐圧についても上記の方法に準じて測定することができる。
【００３２】
図１において、第３の電池部材素子１２９は、長さが異なる複数の下部電極層試片１３０ａ、１３０ｂおよび１３０ｃが互いに平行に設けられ、それらの両端には、それぞれ導電端子１３１ａおよび１３１ｂが設けられている。図４は、図１のＺ１−Ｚ２線で切った断面図である。各下部電極層試片１３０ａ、１３０ｂおよび１３０ｃは第１絶縁膜２０４、第２絶縁膜２０５、および絶縁被覆層２１０と同時に堆積された第３絶縁膜４０５により周囲を被覆されている。図１の導電端子１３１ａと１３１ｂの間の電気抵抗を電気抵抗計で測定することにより、下部電極層試片１３０ａのシート抵抗を測定することができる。他の下部電極層試片１３０ｂおよび１３０ｃのシート抵抗も上記に準じて測定することができる。
【００３３】
上記のように、第１〜３の電池部材素子において、それぞれ複数の電池部材試片を設け、これら複数試片の特性値を測定することにより、測定データの信頼性を高めることができる。また、仮に、堆積時に一部の電池部材試片に異物が混入したり、ピンホールなどの欠陥が発生した場合でも、他の正常な電池部材試片によって、特性値を測定することができる。
【００３４】
さらに、複数の電池部材試片の長さを変化させ、これらの測定値を比較することにより、堆積時の異物混入やピンホールなどの欠陥の程度を推測できる。例えば、全ての固体電解質層試片が正常な絶縁抵抗値を示す場合には、これら固体電解質層試片中には問題視すべき導電性異物の混入がないことが推測できる。また、短い固体電解質層試片では絶縁状態が破壊されているが、長い固体電解質層試片では正常な絶縁抵抗値を示す場合と、いずれの固体電解質層試片でも絶縁状態が破壊されている場合とでは、後者の場合に導電性異物の混入の程度がより大きいことが推測できる。
【００３５】
図１において、第４の電池部材素子１３７では、下部集電体層１１１と同時に堆積された下部導電端子１３６、固体電解質層２０６と同時に堆積された固体電解質層試片１３９、および上部集電体層１１０と同時に堆積された上部導電端子１３５が積層されている。第５の電池部材素子１４７では、下部集電体層１１１と同時に堆積された下部導電端子１４６、下部電極層２０３と同時に堆積された下部電極層試片１４９、および上部集電体層１１０と同時に堆積された上部導電端子１４５が積層されている。第６の電池部材素子１５７では、下部集電体層１１１と同時に堆積された下部導電端子１５６、上部電極層２０７と同時に堆積された上部電極層試片１５９、および上部集電体層１１０と同時に堆積された上部導電端子１５５が積層されている。
【００３６】
図５は、図１のＷ１−Ｗ２線で切った断面図である。基板２０１上に、第４の電池部材素子１３７、第５の電池部材素子１４７および第６の電池部材素子１５７が、絶縁被膜８１０によって相互に隔離されて形成されている。第４の電池部材素子１３７、第５の電池部材素子１４７および第６の電池部材素子１５７のそれぞれの上部導電端子１３５、１４５および１５５の上面から下部集電端子１３６、１４６および１５６にかけて、絶縁被膜８０７、８０８および８０９が形成されている。
【００３７】
第４の電池部材素子１３７の下部導電端子１３６の露出部と上部導電端子１３５の露出部との間の電気抵抗あるいはイオン伝導度を、絶縁抵抗計あるいはイオン伝導度計により測定して、固体電解質層試片１３９の層断面方向の絶縁抵抗あるいはイオン伝導度を測定することができる。第５の電池部材素子１４７の下部導電端子１４６の露出部と上部導電端子１４５の露出部との間の電気抵抗を電気抵抗計により測定して、下部電極層試片１４９の層断面方向の電気抵抗を測定することができる。さらに、第６の電池部材素子１５７の下部導電端子１５６の露出部と上部導電端子１５５の露出部との間の電気抵抗を電気抵抗計により測定して、上部電極層試片１５９の層断面方向の電気抵抗を測定することができる。
【００３８】
上記第４〜６の電池部材素子の固体電解質層試片あるいは電極層試片の膜厚は、同一基板上に搭載される電池、あるいは同一製造ロットの全固体電池の固体電解質層あるいは電極層と同じ膜厚であることが好ましく、膜厚および平面的形状とも同一であることがさらに好ましい。これにより、全固体電池に搭載されている電池あるいは当該製造ロットの全固体電池に組み込まれている固体電解質層および電極層そのもの、またはそれに近いものの特性値を直接的に測定することができる。
【００３９】
全固体電池装置を作製する場合、必ずしも、図１のように同じ基板上に第１〜６の電池部材素子の全てを搭載する必要はなく、目的に応じて搭載する電池部材素子の種類を選択すればよい。例えば、下部電極層の工程条件の確認が既に完了している場合など、第３の電池部材素子が不要な場合には、これを省略した構成にすれば良い。電池と電池部材素子を組み合わせた各種の全固体電池装置は、各電池部材を堆積する際のマスクパターンを変更することなどで容易に作製することができる。
【００４０】
《実施の形態２》
電池と第１の電池部材素子を同一基板上に搭載した全固体電池装置の製造方法を、図６および図７により工程順に説明する。図６および図７は、この全固体電池装置の図１のＸ１−Ｘ２線に相当する部分で切った断面図を示す。まず、面積１．５ｃｍ×１．５ｃｍのアルミナ製の基板５０１上に、スパッタ法により、厚さ１．０μｍのアルミニウム膜５２０を形成する。次に、感光性レジストを１５００ｒｐｍのスピンコーターを用いて２０００Åの膜厚に塗布し、１００℃で３０分間のベーキングを行い、レジスト膜５０３を形成する。次に、パターニングされた石英マスクを用いてエキシマレーザー露光装置により、短波長光線を照射する。その後、現像液に浸し、レジスト膜５０３をパターニングする。その状態を図６（１）に示す。
【００４１】
次いで、ドライエッチングにより、レジスト膜５０３を被覆していない部分のアルミニウム膜５２０をエッチングして除去する。除去されない部分のアルミニウム膜５２０が電池の下部集電体層５０２となる。Ａｌ以外の下部集電体層の材料として、ＷやＭｏなどの金属、Ａｌ―Ｓｉ−Ｃｕなどの合金、ＷＳｉやＴｉＳｉのようなシリサイドを用いることができる。
エッチング後、Ｏ_２プラズマアッシング法およびレジスト剥離液への浸漬により、レジスト膜５０３を完全に除去する。次に第１絶縁膜５０４として、プラズマＣＶＤ法によって、例えば厚さ１０μｍの酸化シリコン膜を堆積させる。第１絶縁膜としては、酸化シリコン膜以外に、窒化シリコン膜などを第１絶縁膜に用いることができる。
【００４２】
次いで、レジストエッチバック法もしくはＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）法により、第１絶縁膜５０４を平滑化した後、その表面に感光性レジストを１５００ｒｐｍのスピンコーターにより２０００Åの膜厚に塗布し、１００℃で３０分間のベーキングを行いレジスト膜５０５を形成する。次に、パターニングされた石英マスクを用いてエキシマレーザー露光装置により、短波長光線を照射する。その後、現像液に浸し、レジスト膜５０５のパターニングを完了させる。その状態を図６（２）に示す。
【００４３】
次いで、ＣＦ_４／ＣＨＦ_３／Ｏ_２ガスを用いたドライエッチングにより、レジスト膜５０５を被覆していない部分の第１絶縁膜５０４を除去する。その後、Ｏ_２プラズマアッシングおよびレジスト剥離液への浸漬により、レジスト膜５０５を完全に除去する。次に、　第２絶縁膜５０６として、例えば、プラズマＣＶＤ法により厚さ５μｍの窒化シリコン膜を堆積する。窒化シリコン膜に代えて酸化シリコン膜などの絶縁膜を用いることもできる。次に、レジストエッチバック法もしくはＣＭＰ法により第２絶縁膜５０６を平滑化する。その表面に感光性レジストを１５００ｒｐｍのスピンコーターにより２０００Åの膜厚に塗布し、１００℃で３０分間のベーキングを行いレジスト膜５０７を形成する。次に、パターニングされた石英マスクを用いてエキシマレーザー露光装置により、短波長光線を照射する。その後、現像液に浸し、レジスト膜５０７のパターニングを完了させる。その状態を図６（３）に示す。
【００４４】
次に、ＣＦ_４／ＣＨＦ_３ガスを用いたドライエッチングにより、レジスト膜５０７を被覆していない部分の第２絶縁膜５０６を除去し、下部集電体層５０２上および第１の電池部材素子が形成される位置にそれぞれ開口部を形成する。その後、Ｏ_２プラズマアッシングおよびレジスト剥離液への浸漬によりレジスト膜５０７を完全に除去する。次に、パターン化された金属マスクを用いて、例えば、真空蒸着装置によりＬｉＣｏＯ_２をスパッタして、下部集電体層５０２上の開口部に厚み１０μｍの下部電極層５０８を堆積する。スパッタは、例えば、Ａｒ／Ｏ_２＝３／１の体積比の混合ガスを２０ｓｃｃｍで供給し、２０ｍＴｏｒｒの減圧雰囲気中で、パワー２００Ｗの条件で行う。下部電極層の材質は、後述する固体電解質層および上部電極層との組合わせにより適宜選択できる。
【００４５】
次に、スパッタ法により、前記第２絶縁膜５０６の開口部のそれぞれに、厚み５μｍのＬｉ_２Ｓ−ＳｉＳ_２−Ｌｉ_３ＰＯ_４からなる固体電解質層５０９および固体電解質層試片５１９を堆積する。その状態を図６（４）に示す。スパッタは、例えば２０ｍＴｏｒｒのＮ_２雰囲気中で、パワー３５Ｗの条件で行う。
【００４６】
固体電解質層の材料としては、各種のイオン伝導性固体電解質を用いることができる。リチウムイオン伝導性固体電解質としては、Ｌｉ_２Ｓ−ＳｉＳ_２、Ｌｉ_３ＰＯ_４−Ｌｉ_２Ｓ−ＳｉＳ_２、ＬｉＩ−Ｌｉ_２Ｓ−ＳｉＳ_２、ＬｉＩ、ＬｉＩ−Ａｌ_２Ｏ_３、Ｌｉ_３Ｎ、Ｌｉ_３Ｎ−ＬｉＩ−ＬｉＯＨ、Ｌｉ_２Ｏ−ＳｉＯ_２、Ｌｉ_２Ｏ−Ｂ_２Ｏ_３、ＬｉＩ−Ｌｉ_２Ｓ−Ｐ_２Ｏ_５、ＬｉＩ−Ｌｉ_２Ｓ−Ｂ_２Ｓ_３、Ｌｉ_３．６Ｓｉ_０．６Ｐ_０．４Ｏ_４およびＬｉＩ−Ｌｉ_３ＰＯ_４−Ｐ_２Ｓ_５などを用いることができる。銅イオン伝導性固体電解質としては、ＲｂＣｕ_４Ｉ_１．５Ｃｌ_３．５、ＣｕＩ−Ｃｕ_２Ｏ−ＭｏＯ_３およびＲｂ_４Ｃｕ_１６Ｉ_７Ｃｌ_１３などを用いることができる。銀イオン伝導性固体電解質としては、α―ＡｇＩ、Ａｇ_６Ｉ_４ＷＯ_４、Ｃ_６Ｈ_５ＮＨＡｇ_５Ｉ_６、ＡｇＩ−Ａｇ_２Ｏ−ＭｏＯ_３、ＡｇＩ−Ａｇ_２Ｏ−Ｂ_２Ｏ_３およびＡｇＩ−Ａｇ_２Ｏ−Ｖ_２Ｏ_５などを用いることができる。さらにプロトン伝導性固体電解質としては、ＬａＭｇ_０．５Ｃｅ_０．５Ｏ_３、Ｌａ_２Ｚｒ_２Ｏ_７およびα―Ａｌ_２Ｏ_３などを用いることができる。
【００４７】
次に、感光性レジストを１５００ｒｐｍのスピンコーターにより２０００Åの膜厚に塗布し、１００℃で３０分間のベーキングを行いレジスト膜５１０を形成する。次に、パターニングされた石英マスクを用いてエキシマレーザー露光装置により、短波長光線を照射する。その後、現像液に浸し、レジスト膜５１０のパターニングを完了させる。次に、ＣＦ_４／Ｏ_２ガスを用いたドライエッチングにより、レジスト膜５１０が被覆されていない部分の第２絶縁膜５０６を除去し、開口部５１１を形成する。その状態を図７（１）に示す。次に、Ｏ_２プラズマアッシングおよびレジスト剥離液によりレジスト膜５１０を完全に除去する。
【００４８】
次にパターニングされた金属マスクを用いて、例えば、真空蒸着により、固体電解質層５０９上および開口部５１１内に厚み５μｍの金属Ｌｉ膜を堆積させる。固体電解質層５０９上のＬｉ膜は電池の上部電極層５１２となり、開口部５１１内に堆積した金属Ｌｉ層は、第１の電池部材素子の上部電極層試片５１３となる。その状態を図７（２）に示す。なお、上部電極層の材料として、金属Ｌｉ以外にＬｉ−Ａｌ合金やカーボンなどを用いることができる。
【００４９】
次に、プラズマＣＶＤ法により、例えば、酸化シリコン膜および窒化シリコン膜を各々５．０μｍの膜厚で堆積させ、第３絶縁膜５１４を基板の全面に形成する。次に、第３絶縁膜５１４上に、感光性レジストを１５００ｒｐｍのスピンコーターにより２０００Åの膜厚に塗布し、１００℃で３０分間のベーキングを行いレジスト膜５１５を形成する。次に、パターニングされた石英マスクを用いてエキシマレーザー露光装置により、レジスト膜５１５に短波長光線を照射する。その後、現像液に浸し、レジスト膜５１５のパターニングを完了させる。その状態を図７（３）に示す。
【００５０】
次に、ＣＦ_４／ＣＨＦ_３／Ｏ_２ガスを用いたドライエッチングにより、レジスト膜５１５を被覆していない部分の第３絶縁膜５１４を除去した後に、Ｏ_２プラズマアッシングおよびレジスト剥離液によりレジスト膜５１５を完全に除去する。次に、スパッタ法により厚さ１０μｍで銅膜を基板全面に堆積させる。次に、フォトリソグラフィ法とドライエッチング法により銅膜をパターニングし、電池の上部集電体層５１６、および第１の電池部材素子用の導電端子５１７を形成する。その状態を図７（４）に示す。このようにして、第１の電池部材素子と電池を同一基板上に形成することができる。
【００５１】
上記の例では、上部電極層を負極、下部電極層を正極としたが、本発明では、正負極のいずれが上部電極層あるいは下部電極層であってもよい。また、正極および負極の活物質は固体電解質層の電解質材料との組み合わせによって適宜選択できる。電解質としてリチウムイオン伝導性固体電解質を用いる場合には、通常のリチウム二次電池用活物質を用いることができる。例えば、正極活物質として、Ｌｉ_ｘＣｏＯ_２、Ｌｉ_ｘＮｉＯ_２、Ｌｉ_ｘＭｎ_２Ｏ_４、Ｌｉ_ｘＴｉＳ_２、Ｌｉ_ｘＭｏＳ_２、Ｌｉ_ｘＭｏＯ_２、Ｌｉ_ｘＶ_２Ｏ_５およびＬｉ_ｘＶ_６Ｏ_１３などを用いることができる。負極活物質として、金属Ｌｉ、カーボン、Ｌｉ_３／４Ｔｉ_５／３Ｏ_４などを用いることができる。
【００５２】
電解質が銅イオン伝導性固体電解質の場合には、正極活物質としてＣｕ_２Ｓ、Ｃｕ_ｘＴｉＳ_２およびＣｕ_２Ｍｏ_６Ｓ_７．８などを、負極活物質として金属Ｃｕなどを用いることができる。また、電解質が銀イオン伝導性固体電解質の場合には、正極活物質としてＡｇ_０．７Ｖ_２Ｏ_５、Ａｇ_ｘＴｉＳ_２などを、負極活物質として金属Ａｇなどを用いることができる。さらに、電解質がプロトン伝導性固体電解質の場合には、正極活物質としてＮｉ（ＯＨ）_２などを用い、負極活物質としてＴｉＦｅ、ＺｎＭｎ_２、ＺｒＶ_２、ＺｒＮｉ_２、ＣａＮｉ_５、ＬａＮｉ_５、ＭｍＮｉ_５、Ｍｇ_２ＮｉおよびＭｇ_２Ｃｕなどの水素吸蔵合金、ならびに金属Ｃｄなどを用いることができる。
【００５３】
《実施の形態３》
次に、電池と第２の電池部材素子を搭載した全固体電池装置の製造方法について、図８および図９に沿って説明する。この装置の製造工程は、第２絶縁膜５０６を堆積させるまでは実施の形態２の製造プロセスと同じである。なお、そのプロセスの後の工程では、金属マスクまたは石英マスクには、第２の電池部材素子用のパターンを組み込んだものを用いる。
【００５４】
図８および図９は、図１のＹ１−Ｙ２線に相当する部分で切った断面を示している。基板６０１上には下部集電体層６０２が形成され、この側面および上面は第１絶縁膜６０３と第２絶縁膜６０４で覆われ、さらに、第２絶縁膜６０４上にパターニングされたレジスト膜６０５が形成されている。その状態を図８（１）に示す。次に、ＣＦ_４／Ｏ_２ガスを用いたドライエッチングにより、レジスト膜６０５を被覆していない部分の第２絶縁膜６０４を除去し、溝部６０６ａおよび６０６ｂを形成する。その後、Ｏ_２プラズマアッシングおよびレジスト剥離液により、レジスト膜６０５を完全に除去する。その状態を図８（２）に示す。
【００５５】
次いで、実施の形態２の方法に準じて、電池の下部電極層６１０、固体電解質層６１１および上部電極層６１２を形成し、さらにその上に第３絶縁膜６０７を形成する。次いで、第３絶縁層６０７上にレジスト膜６０８を形成し、パターニングを行う。その状態を　図８（３）に示す。レジスト膜６０８の形成およびパターニングは、実施の形態２に準じた方法で行う。次に、ＣＦ_４／ＣＨＦ_３／Ｏ_２ガスを用いたドライエッチングにより、レジスト膜６０８を被覆していない部分の第３絶縁膜６０７を除去する。これにより、上部電極層６１２上の開口部と上部集電体層試料用の開口部６０９を形成する。第３絶縁膜６０７が除去されていない部分により、電池の絶縁被覆層６１８および絶縁被覆層試片６１９が形成される。その後、Ｏ_２プラズマアッシングおよびレジスト剥離液によりレジスト膜６０８を完全に除去する。その状態を図９（１）に示す。
【００５６】
次に、スパッタ法により、基板全面に銅膜６１３を６μｍの厚さで堆積させる。この時、開口部６０９の内部にも銅膜６１３が堆積される。次に、実施の形態２に準じた方法でレジスト膜６１６を形成し、パターニングを行う。その状態を図９（２）に示す。次に、ドライエッチングによりレジスト膜６１６が形成されていない部分の銅膜６１３をエッチングにより除去する。その後、Ｏ_２プラズマアッシングおよびレジスト剥離液への浸漬によりレジスト膜６１６を完全に除去する。エッチングで除去されない部分の銅膜により、電池の上部集電体層６１７、電池部材素子の上部集電体層試片６１４および導電端子６１５が形成される。その状態を図９（３）に示す。Ｃｕ以外の上部集電体層の材料として、Ａｌ、Ｗ、およびＭｏなどの金属、Ａｌ―Ｓｉ−Ｃｕなどの合金、ＷＳｉやＴｉＳｉなどのシリサイド、ならびにＳｉ、ＳｉＣおよびＧａ−Ａｓなどの半導体を用いることもできる。
【００５７】
《実施の形態４》
次に、第３の電池部材素子の製造方法を図１０および図１１に沿って説明する。まず、第１絶縁膜７０２および第２絶縁膜７０３を実施の形態２に準じた方法で基板７０１上に堆積させ、その上にレジスト膜７０４を形成する。次いで、第３の電池部材素子用にパターニングされた石英マスクを用いてエキシマレーザー露光装置により、短波長光線を照射する。その後、現像液に浸し、レジスト膜７０４をパターニングする。その状態を図１０（１）に示す。
【００５８】
次に、ＣＦ_４／Ｏ_２ガスを用いたドライエッチングにより、レジスト膜７０４を被覆していない部分の第２絶縁膜７０３を除去し、その後、Ｏ_２プラズマアッシングおよびレジスト剥離液によりレジスト膜７０４を完全に除去する。これにより、第３の電池部材素子の下部電極層試片をその内部に堆積させるための複数の溝部７０５が形成される。その状態を図１０（２）に示す。次に、第３の電池部材素子用にパターンニングされた金属マスクを用いて、真空蒸着装置により、溝部７０５の内部にＬｉＣｏＯ_２をスパッタにより堆積させ、厚み１０μｍの複数の下部電極層試片７０６を形成する。その状態を図１０（３）に示す。スパッタは、例えば、Ａｒ／Ｏ_２＝３／１の体積比の混合ガスを流速２０ｓｃｃｍで供給される２０ｍＴｏｒｒの減圧雰囲気中で、パワー２００Ｗで行う。
【００５９】
次に、プラズマＣＶＤ法により第３絶縁膜７０７としてシリコン酸化膜およびシリコン窒化膜を各々膜厚１．０μｍで全面に堆積する。この上に、実施の形態２の方法に準じてレジスト膜７０８を形成する。次に、第３の電池部材素子用にパターニングされた石英マスクを用いて実施の形態２の方法に準じて、レジスト膜７０８のパターニングを行う。その状態を図１１（１）に示す。
【００６０】
次に、ＣＦ_４／ＣＨＦ_３／Ｏ_２ガスを用いたドライエッチングにより、レジスト膜７０８を被覆していない部分の第３絶縁膜７０７を除去し、第３の電池部材素子の下部電極層試片７０６の両端部と接続する開口部を形成する。その後、Ｏ_２プラズマアッシングおよびレジスト剥離液によりレジスト膜７０８を完全に除去する。上記開口部に銅膜を堆積させることによって、導電端子７０９が形成される。その状態を図１１（２）に示す。
【００６１】
本発明において、実施の形態１のように、電池と多数の電池部材素子を搭載する全固体電池装置、電池と任意に選択された電池部材素子を搭載する全固体電池装置、および単独の電池部材素子のいずれを製作する場合にも、それぞれに固有のパターニングが施されたマスクを用いることにより、基本的には上記の実施の形態２〜４に準じたプロセスで製造できる。例えば、電池と第１および第２の電池部材素子とを搭載する場合には、電池と第１〜６の電池部材素子の全てを搭載する場合のマスクパターンから、第３〜６の電池部材素子のパターンを削除したマスクを用いればよい。また、各電池部材素子を単独で作製する場合には、電池用および他の電池部材素子用のパターンを削除したマスクを用いて、上記実施の形態に準じた方法で製造することができる。また、全固体電池装置や電池部材素子の構造や形状は、マスクパターンを適宜変更することにより、自由に変更することができる。
【００６２】
全固体電池は固体状の電解質を用いるので、漏液の心配をすることなく使用できる。また、薄膜技術によって全固体電池を作製することにより、従来の電池では不可能な薄型の電源が実現できる。このような特徴を活かし、全固体電池は、例えばＩＣカードや携帯電話などの移動体通信機器の電源として用いることができる。その他、時計用やパソコンのバックアップ用などのあらゆる電気機器および電子機器電源として応用することができる。本発明による全固体電池装置もまた、前記全固体電池に準じて機器の電源として応用することが可能である。
【００６３】
【発明の効果】
本発明による全固体電池装置およびこれを用いた評価方法により、製造された全固体電池の諸特性を電池部材の特性と照合して的確に解析することができる。特に、製造された電池に故障があった場合の解析とその早期対策を可能にする効果は大きい。さらに、同一ロットで製造された電池の特性の良否を、早期に判定できるなどの効果が得られる。加えて、本発明による電池部材素子を活用することにより、全固体電池の製造過程での各電池部材の適正な形成条件を事前に確認できるなどの効果が得られる。このような本発明の効果により、電池の製品品質管理および製造工程管理を適切に行うことができる。その結果、製品不良率および各工程での不良率を大幅に低減できるとともに、高品質全固体電池の製造が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の全固体電池装置の平面図である。
【図２】図１のＸ１−Ｘ２線の断面図である。
【図３】図１のＹ１−Ｙ２線の断面図である。
【図４】図１のＺ１−Ｚ２線の断面図である。
【図５】図１のＷ１−Ｗ２線の断面図である。
【図６】本発明による他の実施例の全固体電池装置の製造工程を示す縦断面図である。
【図７】図６の製造工程に続く製造工程を示す縦断面図である。
【図８】本発明によるさらに他の実施例の全固体電池装置の製造工程を示す縦断面図である。
【図９】図８の製造工程に続く製造工程を示す縦断面図である。
【図１０】本発明による実施例の電池部材素子の製造工程を示す縦断面図である。
【図１１】図１０の製造工程に続く製造工程を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１０１　　電池
１０２　　第１の電池部材素子
１０３、１３９、５１９　固体電解質層試片
１０４、１０６、１５９、５１３　　上部電極層試片
１０５、１０７、１２５、１２８、１３１、５１７、６１５、７０９導電端子
１１０、５１６、６１７　　上部集電体層
１１１、５０２、６０２　　下部集電体層
１２３　　第２の電池部材素子
１２４、１２７、６１４　上部集電体層試片
１２６、６１９　絶縁被覆層試片
１２９　　第３の電池部材素子
１３０、１４９、７０６　下部電極層試片
１３５、１４５、１５５　上部導電端子
１３６、１４６、１５６　下部導電端子
１３７　　第４の電池部材素子
１４７　第５の電池部材素子
１５７　　第６の電池部材素子
２０１、５０１、６０１、７０１　基板
２０３、５０８、６１０　　下部電極層
２０４、５０４、６０３、７０２　　第１絶縁膜
２０５、５０６、６０４、７０３　　第２絶縁膜
２０６、５０９、６１１　　固体電解質層
２０７、５１２、６１２　　上部電極層
２１０、６１８　　絶縁被覆層
４０５、５１４、６０７、７０７　　第３絶縁膜
５０３、５０５、５０７、５１０、５１５、６０５、６０８、６１６、７０４、７０８　　レジスト膜
５１１、６０９　　開口部
５２０　アルミニウム膜
６０６、７０５　　溝部
６１３　銅膜
８０７、８０８、８０９、８１０　絶縁被膜

Claims

基板上に形成された少なくとも１個の全固体電池、および前記全固体電池を構成する電池部材の少なくとも１種を含む電池部材素子を具備し、前記全固体電池が、（１）基板上に順次堆積された第１電極層、固体電解質層および第２電極層、（２）少なくとも一方の電極層に接触している集電体層、および（３）前記電池部材の１つまたは複数の特定領域を被覆する絶縁層を含み、前記電池部材素子が、前記基板上に前記全固体電池とは異なる位置に堆積された電池部材の少なくとも１種の試片、および前記試片の両端または上下に形成された一対の導電端子を含む全固体電池装置。
前記電池部材素子が、互いに接触しないように堆積された電池部材の１種の複数の試片、前記複数の試片の両端に形成された導電端子、および、前記試片のうちの少なくとも一対の試片の間を連結する位置に堆積された他の１種の電池部材の試片を具備する請求項１に記載の全固体電池装置。
前記電池部材の１種が電子伝導性を有し、前記他の１種の電池部材が電気絶縁性を有する請求項２に記載の全固体電池装置。
前記電池部材素子が、前記基板上に順次堆積された下部導電端子、固体電解質層または電極層の試片、および上部導電端子を具備する請求項１に記載の全固体電池装置。
前記電池部材素子が、前記基板上に順次堆積された下部導電端子、固体電解質層と電極層とが積層された試片、および上部導電端子を具備する請求項１に記載の全固体電池装置。
基板上に、全固体電池、および前記全固体電池を構成する電池部材の少なくとも１種を含む電池部材素子を作製する方法であって、
（１）前記全固体電池を作製する工程が、（１−１）基板上に、第１電極層、固体電解質層および第２電極層をその順に堆積する工程、（１−２）少なくとも一方の電極層に接触させる集電体層を堆積する工程、および（１−３）前記電池部材の１つまたは複数の特定領域を被覆するために該電池部材上に絶縁層を堆積する工程を含み、
（２）前記電池部材素子を作製する工程が、（２−１）電池部材の少なくとも１種を、前記基板上の前記全固体電池とは異なる位置に、前記全固体電池の作製工程における当該電池部材の堆積工程と同時に、１つまたは複数の試片として堆積する工程、および（２−２）前記試片の両端または上下の一対の導電端子を形成する工程を含む全固体電池装置の製造方法。
請求項１〜５のいずれかに記載の全固体電池装置を用い、前記全固体電池の特性を測定する工程、前記電池部材素子における電池部材の特性を測定する工程、および前記測定したデータを解析する工程を有することを特徴とする全固体電池の評価方法。
各電池部材の特性および全固体電池の特性から、前記全固体電池の故障解析を行う請求項７に記載の全固体電池の評価方法。
集電体層、第１電極層、固体電解質層、第２電極層、および絶縁層からなる群より選ばれる少なくとも１種の電池部材の試片、ならびに前記試片の両端または上下に接続された一対の導電端子を基板上に形成した、全固体電池の電池部材素子。
互いに接触しないように堆積された電池部材の１種の複数の試片、前記各試片の両端に形成された導電端子、および前記試片のうちの少なくとも一対の試片の間を連結する位置に堆積された他の１種の電池部材の試片を具備する請求項９に記載の全固体電池の電池部材素子。
基板上に順次堆積された下部導電端子、固体電解質層または電極層の試片、および上部導電端子を具備する請求項９に記載の全固体電池の電池部材素子。
基板上に順次堆積された下部導電端子、固体電解質層と電極層とが積層された試片、および上部導電端子を具備する請求項９に記載の全固体電池の電池部材素子。