JP2010055764A

JP2010055764A - 電池及び電池の製造方法

Info

Publication number: JP2010055764A
Application number: JP2008216284A
Authority: JP
Inventors: Toshimitsu Hirai; 利充平井; Yasushi Takano; 靖高野; Kohei Ishida; 紘平石田
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2008-08-26
Filing date: 2008-08-26
Publication date: 2010-03-11
Anticipated expiration: 2028-08-26
Also published as: US20100055559A1; JP5487577B2

Abstract

【課題】複数の膜の間を電子もしくはイオン化物質が通過し易く、充電や放電の性能が良い電池を提供する。
【解決手段】電池１は基板５と、基板５の同一面上に隣接して配置された中間集電体膜９、正極電解質膜１０、負極電解質膜１２を有する。中間集電体膜９と正極電解質膜１０とは隣接して配置され、中間集電体膜９と正極電解質膜１０との一部が重ねて配置される。同様に、中間集電体膜９と負極電解質膜１２とは隣接して配置され、中間集電体膜９と負極電解質膜１２との一部が重ねて配置される。
【選択図】図１

Description

本発明は、電池及び電池の製造方法等にかかわり、特に、同一面上に複数の電解質膜が配置された電池に関するものである。

携帯用電子機器や電気自動車は電気を供給する２次電池を備えている。この電池を小型かつ高出力にする構造と製造方法が特許文献１に開示されている。それによると、電池は直線状の充放電反応部が絶縁体上に複数配置されたバイポーラ電池となっている。この充放電反応部は直線状に形成した電極、正極活物質部、固体電解質部、負極活物質部、電極の膜がこの順序で配置されている（以下、電極を集電体膜、活物質部を電解質膜、固体電解質部を中間電解質膜と称す）。

充放電反応部の製造にはインクジェット法が用いられている。各膜の材料を含むインクを用意し、各インクを絶縁体に吐出して塗布する。そして、塗布したインクを乾燥した後、重合等の過程を経て各膜を形成していた。

特開２００５−１７４６１７号公報

絶縁体上には集電体膜、電解質膜、中間電解質膜が配置されている。隣接する各膜は膜の端同士が接触して配置されている。充電及び放電が行われるとき電子もしくはイオン化物質が各膜の間を移動する。このとき、電子もしくはイオン化物質は各膜が接触している接触面を通過する。接触面を境にして膜の構造が変わるので、接触面では電子もしくはイオン化物質が通過し難くなっている。膜が薄いとき隣接する膜の接触面の面積が狭いので、電子もしくはイオン化物質が通過し難くなる。このため、複数の膜の間を電子もしくはイオン化物質が通過し易く、充電や放電の性能が良い電池が望まれていた。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。

［適用例１］
本適用例にかかる電池であって、基体と、前記基体の同一面上に隣接して配置された複数の膜と、を有し、前記膜の少なくとも一部が隣接する前記膜に重ねて配置されることを特徴とする。

この電池によれば、基体上に複数の膜が配置されている。そして、膜の内部を電子もしくはイオン化物質が移動することにより、充電及び放電が行われる。膜は複数配置されるので、膜と膜との間を電子もしくはイオン化物質が移動する。このとき、隣接する膜の接触する面積が狭いときより広い方が膜と膜との間を電子もしくはイオン化物質が移動し易くなる。そして、隣接する膜の端同士が接触するように膜を配置するときに比べて、隣接する膜の端同士を重ねて配置する方が膜同士の接触面積を広くすることができる。従って、隣接する膜と膜との間で電子もしくはイオン化物質を移動し易くすることができる。

［適用例２］
上記適用例にかかる電池において、複数の前記膜は集電体膜及び電解質膜を含み、前記集電体膜と前記電解質膜とが隣接して配置され、隣接する前記集電体膜と前記電解質膜との少なくとも一部が重ねて配置されることを特徴とする。

この電池によれば、隣接する集電体膜と電解質膜とが重ねて配置されている。集電体膜は電子を電解質膜に供給もしくは電解質膜から収集する膜であり、電子の移動が行われる膜である。そして、集電体膜と電解質膜とが重ねて配置されている為、集電体膜と電解質膜との接触面積が広く形成されている。その結果、集電体膜と電解質膜との間で電子を移動し易くすることができる。

［適用例３］
上記適用例にかかる電池において、前記集電体膜上に前記電解質膜が重ねて配置されることを特徴とする。

この電池によれば、集電体膜を形成した後に電解質膜を形成し易い配置になっている。集電体膜は導電性の良い材質で形成されるので、金属が用いられることが多い。このとき、集電体膜は金属の微粒子を塗布した後、焼成して形成される。電解質膜を配置した後に集電体膜を形成する場合には、集電体膜を焼成する熱により電解質膜に損傷を与える可能性がある。一方、本適用例では電解質膜を形成する前に集電体膜を形成できるので、電解質膜に損傷を与え難くすることができる。

［適用例４］
上記適用例にかかる電池において、前記電解質膜は正極活物質を含む正極電解質膜であることを特徴とする。

この電池によれば、集電体膜と正極電解質膜との一部が重ねて配置される。従って、集電体膜と正極電解質膜との間で電子を移動し易くすることができる。その結果、正極電解質膜にて電気化学反応を活性化することができる。

［適用例５］
上記適用例にかかる電池において、前記電解質膜は負極活物質を含む負極電解質膜であることを特徴とする。

この電池によれば、集電体膜と負極電解質膜との一部が重ねて配置される。従って、集電体膜と負極電解質膜との間で電子を移動し易くすることができる。その結果、負極電解質膜にて電気化学反応を活性化することができる。

［適用例６］
上記適用例にかかる電池において、複数の前記膜は複数の電解質膜を含み、少なくとも一対の前記電解質膜が隣接して配置され、隣接する前記電解質膜の少なくとも一部が重ねて配置されることを特徴とする。

この電池によれば、隣接する電解質膜が重ねて配置されている。電解質膜はイオン化物質の移動が行われる膜である。そして、電解質膜同士が重ねて配置されている為、電解質膜同士の接触面積が広く形成されている。その結果、隣接する電解質膜の間でイオン化物質を移動し易くすることができる。

［適用例７］
上記適用例にかかる電池において、前記電解質膜は正極活物質を含む正極電解質膜と活物質を含まない中間電解質膜とを有し、前記正極電解質膜と前記中間電解質膜とが隣接して配置され、隣接する前記正極電解質膜と前記中間電解質膜との少なくとも一部が重ねて配置されることを特徴とする。

この電池によれば、隣接する正極電解質膜と中間電解質膜とが重ねて配置されている。従って、正極電解質膜と中間電解質膜との間でイオン化物質を移動し易くすることができる。その結果、正極電解質膜にて電気化学反応を活性化することができる。

［適用例８］
上記適用例にかかる電池において、前記電解質膜は負極活物質を含む負極電解質膜と活物質を含まない中間電解質膜とを有し、前記負極電解質膜と前記中間電解質膜とが隣接して配置され、隣接する前記負極電解質膜と前記中間電解質膜との少なくとも一部が重ねて配置されることを特徴とする。

この電池によれば、隣接する負極電解質膜と中間電解質膜とが重ねて配置されている。従って、負極電解質膜と中間電解質膜との間でイオン化物質を移動し易くすることができる。その結果、負極電解質膜にて電気化学反応を活性化することができる。

［適用例９］
本適用例にかかる電池の製造方法は、集電体膜と電解質膜とが基体の同一面上に配置された電池の製造方法であって、前記基体上に前記集電体膜を配置する集電体配置工程と、前記基体上に前記電解質膜を配置する電解質配置工程と、を有し、前記電解質配置工程は前記集電体配置工程の後に行われ、前記電解質配置工程において前記集電体膜と前記電解質膜とを隣接して配置し、前記集電体膜と前記電解質膜との少なくとも一部を重ねて配置することを特徴とする。

この電池の製造方法によれば、集電体膜を形成した後に電解質膜を形成している。集電体膜は導電性の良い材質で形成されるので、金属が用いられることが多い。このとき、集電体膜は金属の微粒子を塗布した後、焼成して形成される。電解質膜を配置した後に集電体膜を形成する場合には、集電体膜を焼成する熱により電解質膜に損傷を与える可能性がある。一方、本適用例では電解質膜を形成する前に集電体膜を形成するので、集電体膜を焼成する熱により電解質膜に損傷を与え難くすることができる。

以下、具体化した実施形態について図面に従って説明する。
尚、各図面における各部材は、各図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各部材毎に縮尺を異ならせて図示している。

（第１の実施形態）
本実施形態における特徴的な電池と電池を製造する場合の例とについて図１〜図１１に従って説明する。

（電池）
最初に、電池１について図１を用いて説明する。図１（ａ）は、電池を示す概略斜視図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）の電池のＡ−Ａ’線に沿う模式断面図である。図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、電池１は矩形のシート状の上外装２及び下外装３を備え、上外装２と下外装３とが外周において密着して配置されている。電池１の両端には上外装２と下外装３との間から電池基板４が突出して配置されている。電池基板４は基体としての基板５を備え、基板５の一端には膜及び集電体膜としての負極集電体膜６が配置されている。負極集電体膜６と逆側の端には膜及び集電体膜としての正極集電体膜７が配置されている。負極集電体膜６は電池１の負極端子であり、正極集電体膜７は正極端子となっている。負極集電体膜６と正極集電体膜７とが配置されている方向をＹ方向とし、Ｙ方向と直交する方向をＸ方向とする。そして、電池１の厚み方向をＺ方向とする。

上外装２及び下外装３の材料は絶縁性に優れ、引張り強度や耐衝撃性があり破れ難く、さらには熱伝導性の良い材料が好ましい。上外装２及び下外装３の材料には、例えば、金属箔と樹脂フィルムとが積層された高分子金属複合フィルム、アルミラミネートフィルム、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィン系材料等からなるフィルム等を用いることができる。本実施形態では、例えば、アルミラミネートフィルムを採用している。

図１（ｃ）は電池基板を示す模式平面図である。図１（ｃ）に示すように、電池基板４は基板５上の両端に負極集電体膜６と正極集電体膜７とを備えている。負極集電体膜６と正極集電体膜７との間には電解質パターン８と膜及び集電体膜としての中間集電体膜９とが交互に配置されている。電解質パターン８は、それぞれ膜及び電解質膜としての正極電解質膜１０、中間電解質膜１１、負極電解質膜１２により構成され、この順に並べ配置されている。負極集電体膜６と負極電解質膜１２とが隣接して配置され、正極集電体膜７と正極電解質膜１０とが隣接して配置されている。各膜は直線状に形成され、平行に配置されている。本実施形態では、例えば、１個の電池基板４に電解質パターン８が４個配置され、各電解質パターン８の間に中間集電体膜９が３個配置されている。電解質パターン８と中間集電体膜９の個数は電池基板４の大きさと性能に合わせて設定すれば良く、特に限定されない。

図１（ｄ）は電池基板を示す要部模式断面図である。図１（ｄ）に示すように、中間集電体膜９と隣接して正極電解質膜１０が配置され、正極電解質膜１０の一部が中間集電体膜９上に重ねて配置されている。正極電解質膜１０と隣接して中間電解質膜１１が配置され、正極電解質膜１０の一部が中間電解質膜１１上に重ねて配置されている。中間電解質膜１１と隣接して負極電解質膜１２が配置され、負極電解質膜１２の一部が中間電解質膜１１上に重ねて配置されている。さらに、負極電解質膜１２と隣接して中間集電体膜９が配置され、負極電解質膜１２の一部が中間集電体膜９上に重ねて配置されている。そして、隣接する膜の少なくとも一部が重ねて配置されている。

同様に、負極集電体膜６と隣接して負極電解質膜１２が配置され、負極電解質膜１２の一部が負極集電体膜６上に重ねて配置されている。また、正極集電体膜７と隣接して正極電解質膜１０が配置され、正極電解質膜１０の一部が正極集電体膜７上に重ねて配置されている。

基板５は絶縁性のある板またはシートであればよく、ガラス板、シリコン板を用いることができる。他にも、ポリプロピレン、ポリイミド、ポリエステル等の樹脂板や樹脂と絶縁性のある材料を混成した紙フェノール基板、紙エポキシ基板、ガラスコンポジット基板、ガラスエポキシ基板等を用いることができる。基板５は剛体に限らず可撓性のあるシートでも良い。本実施形態では、例えば、ポリプロピレン板を採用している。基板５は必ずしも板状に限らず、電解質パターン８や集電体膜が形成可能な面を備えていれば良い。

負極集電体膜６と正極集電体膜７と中間集電体膜９との材料は、導電性を有する材料を用いることができる。例えば、アルミニウム、ステンレス、銅、ニッケル、銀等の金属を微粒子により形成した膜や金属箔、電解箔、圧延箔を用いることができる。本実施形態では、例えば、アルミニウム微粒子により形成した膜を採用している。集電体の厚みは、特に制約はないが、集電体の強度が保てる厚みが良い。本実施形態では、例えば、厚みは通常５〜３０μｍを採用している。

正極電解質膜１０は正極活物質、導電助剤、金属粒子、結着材、電解質材料（電解質支持塩及び電解質ポリマー）、添加剤、等から構成されている。正極活物質は遷移金属とリチウムとの複合酸化物（リチウム−遷移金属複合酸化物）を用いることができる。例えば、ＬｉＭｎＯ₂、ＬｉＭｎ₂Ｏ₄、Ｌｉ₂ＭｎＯ₄等のＬｉ−Ｍｎ系複合酸化物、ＬｉＣｏＯ₂等のＬｉ−Ｃｏ系複合酸化物、Ｌｉ₂Ｃｒ₂Ｏ₇、Ｌｉ₂ＣｒＯ₄等のＬｉ−Ｃｒ系複合酸化物、ＬｉＮｉＯ₂等のＬｉ−Ｎｉ系複合酸化物を用いることができる。他にも、ＬｉＮｉ１・ｘＣｏｘＯ₂等のＬｉ−Ｎｉ−Ｃｏ系複合酸化物、ＬｉＮｉ１／２Ｍｎ１／２Ｏ₂等のＬｉ−Ｎｉ−Ｍｎ系複合酸化物、ＬｉＮｉ１／３Ｍｎ１／３Ｃｏ１／３Ｏ₂等のＬｉ−Ｎｉ−Ｍｎ−Ｃｏ系複合酸化物、Ｌｉ₄Ｔｉ₅Ｏ₁₂等のＬｉ−Ｔｉ系酸化物を用いることができる。他にも、ＬｉｘＦｅＯｙ、ＬｉＦｅＯ₂等のＬｉ−Ｆｅ系複合酸化物、ＬｉＦｅＰＯ₄等の燐酸鉄リチウム系化合物等やＬｉ₂Ｓ等のリチウム硫化物等から選択することが可能である。また、これらの材料に限定されるものではなく各種の材料から選択することが可能である。本実施形態においては、例えば、正極活物質にＬｉ₂ＭｎＯ₄を採用している。

導電助剤としては、アセチレンブラック、カーボンブラック、グラファイト、種々炭素繊維、カーボンナノチューブ等を用いることができる。また、これらの材料に限定されるものではなく各種の材料から選択することが可能である。本実施形態においては、例えば、導電助剤にアセチレンブラックを採用している。金属粒子は負極集電体膜６と同じ金属を微細な粒子にしたものであり、本実施形態においては、例えば、金属粒子にアルミニウム微粒子を採用している。

結着材としては、ポリフッ化ビニリデン、スチレン−ブタジエンゴム、ポリイミド等を用いることができる。ただし、これらに限られるわけではなく、公知の結着材を用いることができる。また、結着材がなくとも電解質ポリマーが正極活物質の微粒子同士を結びつける場合には必ずしも必要でない。本実施形態においては、例えば、結着材にポリフッ化ビニリデンを採用している。

電解質支持塩には公知のリチウム塩が用いられ、例えば、ＬｉＢＥＴＩ（リチウムビス（パーフルオロエチレンスルホニルイミド）；Ｌｉ（Ｃ₂Ｆ₅ＳＯ₂）₂Ｎとも記載）を用いることができる。他にも、ＬｉＢＦ₄、ＬｉＰＦ₆、ＬｉＮ（ＳＯ₂ＣＦ₃）₂、ＬｉＮ（ＳＯ₂Ｃ₂Ｆ₅）₂、ＬｉＢＯＢ（リチウムビスオキサイドボレート）及びこれらの混合物等を用いることができる。これらの材料に限定されるものではなく各種の材料から選択することが可能である。本実施形態においては、例えば、電解質支持塩にリチウムビスを採用している。

電解質ポリマーとしては、ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）、ポリプロピレンオキシド（ＰＰＯ）、及びこれらの共重合体等を用いることができる。これらのポリアルキレンオキシド系高分子は、イオンを伝導する機能を備え、上述のリチウム塩をよく溶解する特徴がある。さらに、ポリアルキレンオキシド系高分子は重合した後で機械的強度が高くなる性質を備えている。本実施形態においては、例えば、電解質ポリマーにポリエチレンオキシドを採用している。添加剤は、例えば、電池の性能や寿命を高めるためのトリフルオロプロピレンカーボネートや、補強材として各種フィラー等を適宜用いてもよい。添加剤がなくとも電池の性能が得られる場合には添加剤は必ずしも必要ではない。さらに、電解質ポリマーを重合させるために重合開始剤を用いても良い。重合開始剤は電解質ポリマーの架橋性基に作用して架橋反応を進行させ、重合方法（熱重合法、光重合法、放射線重合法、電子線重合法等）や重合させる化合物に応じて適宜選択する必要がある。例えば、光重合開始剤としてベンジルジメチルケタール、熱重合開始剤としてアゾビスイソブチロニトリル等を用いることができるが、これらに制限されるべきものではない。本実施形態においては、例えば、重合開始剤にアゾビスイソブチロニトリルを採用している。

中間電解質膜１１は電解質材料（電解質支持塩及び電解質ポリマー）、添加剤、等から構成されている。これらの材料は正極電解質膜１０の材料と同様な材料を用いることができる。本実施形態においては、例えば、電解質ポリマーにポリエチレンオキシドを採用し、電解質支持塩にはリチウムビスを採用している。

負極電解質膜１２は負極活物質、導電助剤、結着材、電解質材料（電解質支持塩及び電解質ポリマー）、添加剤、等から構成されている。負極活物質は各種の黒鉛類、例えば、グラファイトカーボン、ハードカーボン、ソフトカーボン等、公知の黒鉛類を用いることができる。他にも公知の金属化合物、金属酸化物、Ｌｉ金属酸化物（リチウム−遷移金属複合酸化物を含む）、ホウ素添加炭素、Ｌｉ₄Ｔｉ₅Ｏ₁₂等のリチウム−チタン複合酸化物、Ｌｉ₂₂Ｓｉ₅等のシリコン化合物、ＬｉＣ₆等の炭素化合物、リチウム金属等を用いることができ、これらの材料を単独で使用しても良いし、複合して用いても良い。負極活物質はこれらに制限されるべきものではなく従来公知のものを適宜利用することができる。本実施形態においては、例えば、負極活物質にＬｉ₄Ｔｉ₅Ｏ₁₂を採用している。

導電助剤、結着材、電解質材料は正極電解質膜１０と同様な材料をそれぞれ用いることができる。負極活物質に黒鉛を用いる場合には導電助剤は必ずしも必要ではない。本実施形態においては、例えば、導電助剤にアセチレンブラックを採用し、結着材にポリフッ化ビニリデンを採用している。さらに、電解質ポリマーにポリエチレンオキシドを採用し、電解質支持塩にはリチウムビスを採用している。

正極電解質膜１０、電解質パターン８、負極電解質膜１２の厚さは厚い方が薄い場合に比べて、イオン化物質を多く含有できるため、充電量の大きな電池１にすることができる。各層の厚さは特に限定されてないが、本実施形態では、例えば、各層の厚さは５〜３０μｍを採用している。

電池１を充電するとき、電池１と図示しない充電装置とを接続する。そして、電池１に電圧を印加する。正極電解質膜１０に含まれるリチウム金属がイオン化してリチウムイオンになる。リチウムイオンは中間電解質膜１１を経由して負極電解質膜１２に移動する。負極電解質膜１２ではリチウムイオンに電子が供給され、リチウム金属を含む化合物が形成される。

電池１を放電するとき、図示しない電気的負荷を接続する。このとき、負極電解質膜１２に含まれるリチウム金属がリチウムイオンになる。そして、リチウムイオンが中間電解質膜１１を経由して正極電解質膜１０に移動する。さらに、負極電解質膜１２は電子を放出する。この電子は負極集電体膜６、電気的負荷、正極集電体膜７を経由し正極電解質膜１０に流入する。従って、正極電解質膜１０にはリチウムイオンと電子が供給される。そして、リチウムイオンと電子とが結合して、リチウム金属を含む化合物が形成される。

充電及び放電するとき、リチウムイオンが正極電解質膜１０と中間電解質膜１１と負極電解質膜１２との間を移動する。そして、電子が負極集電体膜６と負極電解質膜１２との間を移動する。他にも、電子が正極集電体膜７と正極電解質膜１０との間を移動する。さらに、電子が中間集電体膜９と負極電解質膜１２との間を移動する。さらに、電子が中間集電体膜９と正極集電体膜７との間を移動する。そして、リチウムイオン及び電子を移動し易くすることにより電池１は出力を大きくすることができる。

（液滴吐出装置）
図２は、液滴吐出装置の構成を示す概略斜視図である。液滴吐出装置１５により、膜を構成する材料を含む機能液が吐出されて塗布される。図２に示すように、液滴吐出装置１５には、直方体形状に形成される基台１６を備えている。本実施形態では、この基台１６の長手方向をＹ方向とし、同Ｙ方向と直交する方向をＸ方向とする。

基台１６の上面１６ａには、Ｙ方向に延びる一対の案内レール１７ａ，１７ｂが同Ｙ方向全幅にわたり凸設されている。その基台１６の上側には、一対の案内レール１７ａ，１７ｂに対応する図示しない直動機構を備えたステージ１８が取付けられている。そして、ステージ１８はＹ方向に移動可能になっている。

さらに、基台１６の上面１６ａには、案内レール１７ａ，１７ｂと平行に主走査位置検出器１９が配置され、ステージ１８の位置が計測できるようになっている。そのステージ１８の上面には、載置面２０が形成され、その載置面２０には、図示しない吸引式の基板チャック機構が設けられている。そして、載置面２０に基板２１を載置して、基板２１を載置面２０の所定位置に位置決めする。その後、基板チャック機構によって基板２１が載置面２０に固定されるようになっている。

基台１６のＸ方向両側には、一対の支持台２２ａ，２２ｂが立設され、その一対の支持台２２ａ，２２ｂには、Ｘ方向に延びる案内部材２３が架設されている。案内部材２３は、その長手方向の幅がステージ１８のＸ方向よりも長く形成され、その一端が支持台２２ａ側に張り出すように配置されている。案内部材２３の上側には、吐出する液体を供給可能に収容する収容タンク２４が配設されている。一方、その案内部材２３の下側には、Ｘ方向に延びる案内レール２５がＸ方向全幅にわたり凸設されている。

案内レール２５に沿って移動可能に配置されるキャリッジ２６は、略直方体形状に形成されている。そのキャリッジ２６は直動機構を備え、Ｘ方向に移動可能になっている。案内部材２３とキャリッジ２６との間には、副走査位置検出装置２７が配置され、キャリッジ２６の位置が計測可能になっている。そして、キャリッジ２６のステージ１８側に向いている下面２６ａには、液滴吐出ヘッド２８が凸設されている。ステージ１８とキャリッジ２６とを移動しながら、液滴吐出ヘッド２８から液滴を吐出することにより、所望のパターンに描画することが可能になっている。

Ｘ方向と逆の基台１６側面であってキャリッジ２６の移動範囲と対向する場所には、保守装置２９が配置され、液滴吐出ヘッド２８をクリーニングする機構が配置されている。そして、液滴吐出ヘッド２８をクリーニングすることにより、液滴吐出ヘッド２８を正常に吐出可能な状態に保つことが可能となっている。

図３（ａ）は、キャリッジを示す模式平面図である。図３（ａ）に示すようにキャリッジ２６には９個の液滴吐出ヘッド２８が配置され、液滴吐出ヘッド２８の下面には、それぞれノズルプレート３０が備えられている。そのノズルプレート３０には、それぞれ複数のノズル３１がＸ方向に所定の間隔で配列されている。

図３（ｂ）は、液滴吐出ヘッドの構造を示す要部模式断面図である。図３（ｂ）に示すように、ノズルプレート３０の上側であってノズル３１と相対する位置には、キャビティ３２が形成されている。そして、キャビティ３２には収容タンク２４に貯留されている材料液としての機能液３３が供給される。キャビティ３２の上側には、上下方向に振動して、キャビティ３２内の容積を拡大縮小する振動板３４と、上下方向に伸縮して振動板３４を振動させる圧電素子３５が配設されている。圧電素子３５が上下方向に伸縮して振動板３４を振動し、振動板３４がキャビティ３２内の容積を拡大縮小する。それにより、キャビティ３２内に供給された機能液３３は液滴３６となってノズル３１から吐出される。

詳細に述べると、液滴吐出ヘッド２８が圧電素子３５を制御駆動するためのノズル駆動信号を受けると、圧電素子３５が伸張する。そして、圧電素子３５が振動板３４を押圧することにより、キャビティ３２内の容積を縮小させる。その結果、液滴吐出ヘッド２８のノズル３１からは、縮小した容積分の機能液３３が液滴３６となって吐出される。

（電池の製造方法）
次に、上述した液滴吐出装置１５を用いて、電池１を製造する方法について図４〜図１１にて説明する。図４は、電池を製造する製造工程を示すフローチャートである。図５〜図１１は、電池の製造方法を説明する図である。

図４に示したフローチャートにおいて、ステップＳ１は、撥液面形成工程に相当し、基板の上面に撥液面を形成する工程である。次にステップＳ２に移行する。ステップＳ２は、集電体塗布工程に相当し、集電体の材料からなる機能液を塗布して乾燥する工程である。次にステップＳ３に移行する。ステップＳ３は、集電体固化工程に相当し、塗布した集電体の機能液を焼成して固化する工程である。ステップＳ２及びステップＳ３がステップＳ１１の集電体配置工程であり、集電体を配置する工程となっている。次にステップＳ４に移行する。ステップＳ４は、中間電解質塗布工程に相当し、電解質支持塩及び電解質ポリマー等からなる機能液を塗布して乾燥する工程である。次にステップＳ５に移行する。ステップＳ５は、中間電解質固化工程に相当し、塗布した電解質ポリマーを重合させる工程である。ステップＳ４及びステップＳ５がステップＳ１２の中間電解質配置工程であり、中間電解質膜を配置する工程となっている。次にステップＳ６に移行する。

ステップＳ６は、表面改質工程に相当する。この工程は、ステップＳ１にて形成した撥液面の撥液性を除去する。そして、撥液性を除去した場所と別の場所に撥液面を形成する工程である。次にステップＳ７に移行する。ステップＳ７は、正負電解質塗布工程に相当する。この工程では、正極電解質膜を形成する予定の場所に正極活物質、導電助剤、結着材、電解質ポリマー、電解質支持塩、添加剤等の材料からなる機能液を塗布する。さらに、負極電解質膜を形成する予定の場所に負極活物質、導電助剤、結着材、電解質ポリマー、電解質支持塩、添加剤等の材料からなる機能液を塗布する。その後、塗布した機能液を乾燥する工程である。次にステップＳ８に移行する。ステップＳ８は、正負電解質固化工程に相当し、塗布した正極及び負極の電解質膜の機能液に含まれる電解質ポリマーを重合させる工程である。ステップＳ７及びステップＳ８がステップＳ１３の正負電解質配置工程であり、正極及び負極の電解質膜を配置する工程となっている。そして、ステップＳ１２の中間電解質配置工程とステップＳ１３の正負電解質配置工程とが電解質配置工程である。電解質配置工程はステップＳ１１の集電体配置工程の後に実施される工程となっている。ステップＳ９は、外装配置工程に相当し、外装部品を配置する工程である。以上の工程により電池の製造工程を終了する。

続いて、図５〜図１１を用いて電池の製造工程を詳細に説明する。図５はステップＳ１の撥液面形成工程に対応する図である。図５（ａ）において、撥液面を形成する予定の場所である撥液領域３９を斜線にて示す。撥液領域３９は負極集電体膜６、正極集電体膜７、中間集電体膜９、中間電解質膜１１を配置する予定の場所を取り囲んで配置される。

図５（ｂ）に示すように、凸版印刷法の１種であるマイクロコンタクトプリンティング法を用いる。この方法を実施する印刷機４０は微細なパターンを印刷することが可能になっている。

印刷機４０は載置台４１とスタンプ台４２とスタンプ４３を備えている。載置台４１は印刷する基板５を載置するための台であり、基板５を吸着して保持する機構を備えている。スタンプ台４２には受皿が形成され、受皿には多孔質の樹脂からなるインクマット４２ａが配置されている。インクマット４２ａには撥液性の膜を形成するための液体材料を配置してある。この液体材料としては、撥液原料を溶剤に溶かしたものが用いられ、本実施形態においては、例えば、オプツールＤＳＸ（ダイキン工業社製）をフッ素系溶剤に希釈した液体材料を採用している。

スタンプ４３はステージ４４に保持されている。ステージ４４は昇降機構と直動機構とを備えている。そして、ステージ４４はインクマット４２ａと対向する位置に移動した後下降することにより、スタンプ４３をインクマット４２ａに押圧する。次に、ステージ４４が上昇して基板５と対向する位置に移動した後下降することにより、スタンプ４３を基板５に押圧する。つまり、印刷機４０は液状材料を基板５に印刷することが可能になっている。

スタンプ４３は弾力性を有する樹脂等により形成されている。本実施形態では、例えば、シリコンゴムを採用している。スタンプ４３には撥液領域３９に対応するパターンが形成されている。このパターンは光リソグラフィー法や電子線リソグラフィー法を用いて形成することにより高精度なパターンになっている。

スタンプ４３を用いて撥液性の膜を形成するための液体材料を基板５に転写する。続いて、塗布した液状材料を乾燥して固化する。その結果、図５（ｃ）に示すように、基板５上に撥液膜４５が形成される。この撥液膜４５の上面を撥液面４５ａとする。

図６（ａ）〜図６（ｂ）はステップＳ２の集電体塗布工程に対応する図である。ステップＳ２では、図６（ａ）に示す負極集電体配置予定場所４６、正極集電体配置予定場所４７、中間集電体配置予定場所４８に集電体の材料等からなる機能液３３を塗布する。負極集電体配置予定場所４６、正極集電体配置予定場所４７、中間集電体配置予定場所４８はそれぞれ負極集電体膜６、正極集電体膜７、中間集電体膜９を配置する予定の場所である。

そして、図６（ｂ）に示すように、液滴吐出ヘッド２８のノズル３１から中間集電体配置予定場所４８に液滴３６を吐出する。この液滴３６は第１機能液３３ａからなり、第１機能液３３ａは集電体の材料を分散媒に分散した液状体である。

この分散媒は、特に限定されないが、作業効率の観点から、常圧における沸点が５０〜２００℃のものが好ましい。この分散媒は、Ｎ−メチルピロリドン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド等のアミド系溶媒；アセトニトリル、プロピオニトリル等のニトリル系溶媒を用いることができる。他にも、テトラヒドロフラン、１，２−ジメトキシエタン、ジイソプロピルエーテル等のエーテル系溶媒；アセトン、エチルメチルケトン、ジエチルケトン、イソブチルメチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン系溶媒を用いることができる。他にも、酢酸エチル、酢酸プロピル、乳酸メチル等のエステル系溶媒；ベンゼン、トルエン、キシレン、クロロベンゼン等の芳香族系溶媒；クロロホルム、１，２−ジクロロエタン等のハロゲン系溶媒；及びこれらの溶媒の２種以上からなる混合溶媒；等を用いることができる。本実施形態では、例えば、プロピレンカーボネイトとＮ−メチルピロリドンとの混合液を採用している。

中間集電体配置予定場所４８の周囲には撥液面４５ａが形成されているため、第１機能液３３ａは中間集電体配置予定場所４８に精度良く塗布可能になっている。尚、負極集電体配置予定場所４６及び正極集電体配置予定場所４７においても同様に行う。その結果、図６（ｃ）に示すように、中間集電体配置予定場所４８に第１機能液３３ａが塗布される。尚、負極集電体配置予定場所４６及び正極集電体配置予定場所４７においても同様に第１機能液３３ａが塗布される。

続いて、図６（ｄ）に示すように、第１機能液３３ａが塗布された基板５を乾燥装置４９の内部に配置する。乾燥装置４９は乾燥室５０を備えている。乾燥室５０は載置台５１を備え、基板５をこの載置台５１に配置する。乾燥室５０は図中上側の供給管５２及び供給バルブ５３を介して乾燥気体供給部５４と接続されている。さらに、乾燥室５０は図中下側の排気管５５及び排気バルブ５６を介して排気部５７と接続されている。そして、乾燥気体供給部５４から供給される乾燥気体５８が供給バルブ５３及び供給管５２を介して乾燥室５０に供給される。乾燥気体供給部５４と排気部５７とを制御することにより、乾燥室５０の気圧を制御することができる。そして、第１機能液３３ａを減圧乾燥することが可能になっている。

乾燥気体５８は基板５に塗布された第１機能液３３ａに沿って流動する。このとき、第１機能液３３ａに含まれる溶媒及び分散媒を乾燥気体５８中に蒸発させて除去することにより、第１機能液３３ａを乾燥させる。そして、第１機能液３３ａが乾燥することにより、第１機能液３３ａの材料からなる膜が形成される。次に、分散媒を含んだ乾燥気体５８は排気管５５及び排気バルブ５６を通過して、排気部５７により図示しない処理装置に排気される。

続いて、ステップＳ３の集電体固化工程では乾燥室５０の温度を上げて、第１機能液３３ａに含まれる金属微粒子を焼成する。その結果、図６（ｅ）に示すように、中間集電体配置予定場所４８に中間集電体膜９が形成される。同様に、負極集電体配置予定場所４６には負極集電体膜６を形成し、正極集電体配置予定場所４７に正極集電体膜７を形成する。

図７（ａ）〜図７（ｃ）はステップＳ４の中間電解質塗布工程に対応する図である。ステップＳ４では、図７（ａ）に示す中間膜配置予定場所６１に中間電解質膜１１の材料等からなる機能液３３を塗布する。中間膜配置予定場所６１は中間電解質膜１１を配置する予定の場所である。そして、図７（ｂ）に示すように、液滴吐出ヘッド２８のノズル３１から中間膜配置予定場所６１に液滴３６を吐出する。この液滴３６は第２機能液３３ｂからなり、第２機能液３３ｂは中間電解質膜１１の材料を溶媒もしくは分散媒に溶解もしくは分散した液状体である。この溶媒もしくは分散媒はステップＳ２にて用いた分散媒と同様の液体を用いることができる。

その結果、図７（ｃ）に示すように、中間膜配置予定場所６１に第２機能液３３ｂが塗布される。中間膜配置予定場所６１の周囲には撥液面４５ａが形成されている為、中間膜配置予定場所６１に精度良く第２機能液３３ｂを塗布できる。

図７（ｄ）はステップＳ５の中間電解質固化工程に対応する図である。ステップＳ５では、ステップＳ３と同様に第２機能液３３ｂを乾燥する。その後、第２機能液３３ｂに含まれる電解質ポリマーを乾燥装置４９を用いて加熱して重合することにより第２機能液３３ｂを固化する。その結果、図７（ｄ）に示すように、中間膜配置予定場所６１に中間電解質膜１１が形成される。

図８はステップＳ６の表面改質工程に対応する図である。図８（ａ）は撥液面４５ａのうち撥液性を除去して親液化する場所である親液化領域４５ｂを示している。中間集電体膜９と中間電解質膜１１との間の場所は親液化領域４５ｂである。他にも、負極集電体膜６と中間電解質膜１１との間の場所が親液化領域４５ｂであり、正極集電体膜７と中間電解質膜１１との間の場所も親液化領域４５ｂである。

図８（ｂ）に示すように、マスク６２を用いて親液化領域４５ｂの撥液面４５ａに限定してレーザ光６３を照射する。照射する場所の撥液面４５ａを改質することにより、撥液性を除去する。光の照射条件は、撥液膜４５を形成する材料や厚み等を考慮して、撥液膜４５の表面が親液化するように光の強度及び照射時間等を適宜調整する。また、照射する光には、例えばＮｂ：ＹＡＧレーザ光、炭酸ガスレーザ光等のレーザ光の他、紫外光等を用いても良い。

次に、負極集電体膜６、正極集電体膜７、中間集電体膜９、中間電解質膜１１上に撥液膜４５を配置することにより、撥液面４５ａを形成する。撥液膜４５の形成方法はステップＳ１において撥液膜４５を形成した方法と同様の方法を用いる。

図８（ｃ）は撥液面４５ａを形成する場所を示す。図８（ｃ）に示すように中間電解質膜１１上に配置する撥液膜４５の幅は中間電解質膜１１の幅の１／３程度にする。この撥液膜４５の幅を撥液幅６４とする。撥液膜４５は中間電解質膜１１の幅方向（Ｙ方向）の中央に配置する。同様に、中間集電体膜９上に配置する撥液膜４５の幅は中間集電体膜９の幅の１／３程度にする。本実施形態では、例えば、中間電解質膜１１の幅と中間集電体膜９の幅とは同じ長さに設定した。従って、中間集電体膜９上に形成する撥液膜４５の幅と中間電解質膜１１上に形成する撥液膜４５の幅とは同じ撥液幅６４にした。そして、撥液膜４５は中間集電体膜９の幅方向（Ｙ方向）の中央に配置する。

負極集電体膜６上に配置する撥液膜４５は負極集電体膜６の中間電解質膜１１側の端６ａから撥液幅６４の長さだけ離れた場所に配置する。そして、負極集電体膜６上の撥液膜４５の幅も撥液幅６４と同じにする。同様に、正極集電体膜７上に配置する撥液膜４５は正極集電体膜７の中間電解質膜１１側の端７ａから撥液幅６４の長さだけ離れた場所に配置する。そして、正極集電体膜７上の撥液膜４５の幅も撥液幅６４と同じにする。撥液膜４５の位置と幅とはこれに限定されない。電池１の性能と製造の難易度を考慮して設定するのが好ましい。

図９（ａ）〜図１０（ｃ）はステップＳ７の正負電解質塗布工程に対応する図である。図９（ａ）は負極電解質膜１２の材料を含む機能液３３を塗布する予定の場所である負極電解質膜配置予定場所６５を示す。中間集電体膜９と中間電解質膜１１との間の場所において負極集電体膜６から偶数番目の場所は負極電解質膜配置予定場所６５である。他にも、負極集電体膜６と中間電解質膜１１との間の場所が負極電解質膜配置予定場所６５である。

そして、図９（ｂ）に示すように、液滴吐出ヘッド２８のノズル３１から負極電解質膜配置予定場所６５に液滴３６を吐出する。この液滴３６は第３機能液３３ｃからなり、第３機能液３３ｃは負極電解質膜１２の材料を溶媒もしくは分散媒に溶解もしくは分散した液状体である。この溶媒もしくは分散媒は、特に限定されないが、ステップＳ２で用いた分散媒を用いることができる。

負極電解質膜配置予定場所６５の周囲には撥液面４５ａが形成されているため、第３機能液３３ｃは負極電解質膜配置予定場所６５に精度良く塗布可能になっている。その結果、図９（ｃ）に示すように、負極電解質膜配置予定場所６５に第３機能液３３ｃが塗布される。

図１０（ａ）は正極電解質膜１０の材料を含む機能液３３を塗布する予定の場所である正極電解質膜配置予定場所６６を示す。中間集電体膜９と中間電解質膜１１との間の場所において負極電解質膜配置予定場所６５以外の場所は正極電解質膜配置予定場所６６である。他にも、正極集電体膜７と中間電解質膜１１との間の場所が正極電解質膜配置予定場所６６である。

そして、図１０（ｂ）に示すように、液滴吐出ヘッド２８のノズル３１から正極電解質膜配置予定場所６６に液滴３６を吐出する。この液滴３６は第４機能液３３ｄからなり、第４機能液３３ｄは正極電解質膜１０の材料を溶媒もしくは分散媒に溶解もしくは分散した液状体である。この溶媒もしくは分散媒は、特に限定されないが、ステップＳ２で用いた分散媒を用いることができる。

正極電解質膜配置予定場所６６の周囲には撥液面４５ａが形成されているため、第４機能液３３ｄは正極電解質膜配置予定場所６６に精度良く塗布可能になっている。その結果、図１０（ｃ）に示すように、正極電解質膜配置予定場所６６に第４機能液３３ｄが塗布される。

図１０（ｄ）はステップＳ８の正負電解質固化工程に対応する図である。ステップＳ８では、ステップＳ３と同様に乾燥装置４９を用いて第３機能液３３ｃ及び第４機能液３３ｄを乾燥する。その後、乾燥室５０の温度を上げて第３機能液３３ｃ及び第４機能液３３ｄに含まれる電解質ポリマーを重合することにより第３機能液３３ｃ及び第４機能液３３ｄを固化する。その結果、図１０（ｄ）に示すように、負極電解質膜配置予定場所６５に負極電解質膜１２が形成され、正極電解質膜配置予定場所６６に正極電解質膜１０が形成される。そして、負極電解質膜１２の一端が中間集電体膜９上に重ねて配置され、負極電解質膜１２の他端が中間電解質膜１１上に重ねて配置される。同様に、正極電解質膜１０の一端が中間集電体膜９上に重ねて配置され、正極電解質膜１０の他端が中間電解質膜１１上に重ねて配置される。この工程で電池基板４が完成する。

図１１はステップＳ９の外装配置工程に対応する図である。図１１（ａ）に示すように、ステップＳ９において、電池基板４を囲んで上外装２及び下外装３を配置する。予め、上外装２と下外装３とはＸ方向の両端が接続されて筒状に形成されている。そして、上外装２及び下外装３の中に電池基板４を挿入する。このとき、負極集電体膜６及び正極集電体膜７の一部が上外装２及び下外装３から突出するように配置する。次に、上外装２のＹ方向両端の端部２ａと下外装３のＹ方向両端の端部３ａに接着剤を塗布する。そして、接着剤を塗布した上外装２と下外装３とをそれぞれ基板５に押圧して、接着剤を固化することにより、上外装２と下外装３とで覆われた基板５を密閉する。その結果、図１１（ｂ）に示すように電池１が完成する。

上述したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
（１）本実施形態によれば、基板５上に負極集電体膜６、正極集電体膜７、正極電解質膜１０、中間電解質膜１１、負極電解質膜１２の膜が配置されている。そして、膜の内部を電子もしくはイオン化物質が移動することにより、充電及び放電が行われる。膜は複数配置され、膜と膜との間を電子もしくはイオン化物質が移動する。このとき、膜と膜とが接触する面積が狭いときより広いときの方が膜と膜との間を電子もしくはイオン化物質が移動し易くなる。そして、隣接する膜の端同士が接触するように膜を配置するときに比べて、隣接する膜の端同士を重ねて配置する方が膜同士の接触面積を広くすることができる。従って、隣接する端同士を重ねて配置することにより隣接する膜と膜との間で電子もしくはイオン化物質を移動し易くすることができる。

（２）本実施形態によれば、隣接する負極集電体膜６と負極電解質膜１２とが重ねて配置されている。負極集電体膜６は電子を負極電解質膜１２に供給もしくは電解質膜から収集する膜であり、電子の移動が行われる膜である。そして、負極集電体膜６と負極電解質膜１２とが重ねて配置されている為、負極集電体膜６と負極電解質膜１２との接触面積が広く形成されている。その結果、負極集電体膜６と負極電解質膜１２との間で電子を移動し易くすることができる。

同様に、正極集電体膜７と正極電解質膜１０とが重ねて配置されている為、正極集電体膜７と正極電解質膜１０との接触面積が広く形成されている。その結果、正極集電体膜７と正極電解質膜１０との間で電子を移動し易くすることができる。

同様に、中間集電体膜９と負極電解質膜１２とが重ねて配置されている為、中間集電体膜９と負極電解質膜１２との接触面積が広く形成されている。その結果、中間集電体膜９と負極電解質膜１２との間で電子を移動し易くすることができる。

同様に、中間集電体膜９と正極電解質膜１０とが重ねて配置されている為、中間集電体膜９と正極電解質膜１０との接触面積が広く形成されている。その結果、中間集電体膜９と正極電解質膜１０との間で電子を移動し易くすることができる。

（３）本実施形態によれば、負極集電体膜６、正極集電体膜７、中間集電体膜９の集電体膜の上に重ねて電解質パターン８の電解質膜が配置されている。従って、集電体膜を形成した後に電解質パターン８の電解質膜を形成し易い配置になっている。集電体膜は導電性の良い材質で形成されるので、金属が用いられることが多い。このとき、集電体膜は金属の微粒子を塗布した後、焼成して形成される。電解質膜を配置した後に集電体膜を形成する場合には、集電体膜を焼成する熱により電解質膜に損傷を与える可能性がある。一方、本実施形態では電解質膜を形成する前に集電体膜を形成できるので、電解質膜に損傷を与え難くすることができる。

（４）本実施形態によれば、正極電解質膜１０の一端と中間電解質膜１１の一端とが重ねて配置されている。同様に、負極電解質膜１２の一端と中間電解質膜１１の一端とが重ねて配置されている。電解質膜はイオン化物質の移動が行われる膜である。そして、電解質膜同士が重ねて配置されている為、電解質膜同士の接触面積が広く形成されている。その結果、隣接する電解質膜の間でイオン化物質を移動し易くすることができる。

（５）本実施形態によれば、ステップＳ１１の集電体配置工程にて負極集電体膜６、正極集電体膜７、中間集電体膜９の集電体膜を形成する。その後、ステップＳ１２の中間電解質配置工程及びステップＳ１３の正負電解質配置工程にて電解質パターン８の電解質膜を形成している。電解質膜を形成する前に集電体膜を形成するので、集電体膜を焼成する熱により電解質膜に損傷を与えることをなくすことができる。

（６）本実施形態によれば、撥液面４５ａを配置した後、撥液面４５ａに囲まれた場所に膜の材料を含む機能液３３を塗布している。従って、撥液面４５ａの位置及び形状を精度良く形成することにより、負極集電体膜６、正極集電体膜７、中間集電体膜９、正極電解質膜１０、中間電解質膜１１、負極電解質膜１２の各膜の位置及び形状を精度良く形成することができる。

（第２の実施形態）
次に、電池及び電池の製造方法の一実施形態について図１２及び図１３を用いて説明する。図１２は電池基板を示す要部断面図であり、図１３は電池を製造する製造工程を示すフローチャートである。本実施形態が第１の実施形態と異なるところは、正極電解質膜１０及び負極電解質膜１２の上に隣接する膜の一端が重ねて配置される点である。尚、第１の実施形態と同じ点については説明を省略する。

すなわち、本実施形態では図１２に示すように、電池６７の電池基板６８は基板５を備えている。基板５上には膜及び集電体膜としての中間集電体膜６９が配置されている。さらに、基板５上には膜及び電解質膜としての正極電解質膜７０、中間電解質膜７１、負極電解質膜７２が配置されている。中間集電体膜６９と隣接して正極電解質膜７０が配置され、中間集電体膜６９の一部が正極電解質膜７０上に重ねて配置されている。正極電解質膜７０と隣接して中間電解質膜７１が配置され、中間電解質膜７１の一部が正極電解質膜７０上に重ねて配置されている。中間電解質膜７１と隣接して負極電解質膜７２が配置され、中間電解質膜７１の一部が負極電解質膜７２上に重ねて配置されている。さらに、負極電解質膜７２と隣接して中間集電体膜６９が配置され、中間集電体膜６９の一部が負極電解質膜７２上に重ねて配置されている。

次に、電池６７の製造方法について図１２及び図１３を用いて説明する。ステップＳ２１は、撥液面形成工程に相当する。この工程は、基板５に撥液面４５ａを配置する工程である。撥液面４５ａは正極電解質膜７０及び負極電解質膜７２を配置する予定の場所を取り囲む場所に配置する。撥液面４５ａの形成方法は第１の実施形態と同様であり、説明を省略する。次にステップＳ２２に移行する。ステップＳ２２は、正負電解質塗布工程に相当する。この工程では、正極電解質膜の材料からなる第４機能液３３ｄを基板５上に塗布する。さらに、負極電解質膜の材料からなる第３機能液３３ｃを基板５上に塗布する。その後、塗布した第３機能液３３ｃ及び第４機能液３３ｄを乾燥する工程である。第３機能液３３ｃ及び第４機能液３３ｄの塗布方法と乾燥方法は第１の実施形態と同様であり、説明を省略する。次にステップＳ２３に移行する。ステップＳ２３は、正負極電解質固化工程に相当し、塗布した第３機能液３３ｃ及び第４機能液３３ｄに含まれる電解質ポリマーを重合させる工程である。ステップＳ２２及びステップＳ２３がステップＳ３１の正負電解質配置工程であり、正極及び負極の電解質膜を配置する工程となっている。次にステップＳ２４に移行する。

ステップＳ２４は、表面改質工程に相当する。この工程では、ステップＳ２１にて形成した撥液面４５ａの撥液性を除去する。そして、正極電解質膜７０及び負極電解質膜７２上に撥液面４５ａを形成する工程である。撥液面４５ａの除去方法と形成方法は第１の実施形態と同様であり、説明を省略する。次にステップＳ２５に移行する。ステップＳ２５は、集電体塗布工程に相当し、集電体膜の材料からなる第１機能液３３ａを塗布して乾燥する工程である。このとき、第１機能液３３ａを正極電解質膜７０及び負極電解質膜７２の一部上から基板５上にかけて塗布する。塗布方法は第１の実施形態と同様であり、説明を省略する。次にステップＳ２６に移行する。ステップＳ２６は、集電体固化工程に相当し、塗布した集電体の第１機能液３３ａを焼成して固化する工程である。中間集電体膜６９の一部は正極電解質膜７０及び負極電解質膜７２に重ねて形成される。同様に、負極集電体膜６の一部は負極電解質膜７２に重ねて形成され、正極集電体膜７の一部は正極電解質膜７０に重ねて形成される。塗布方法と焼成方法は第１の実施形態と同様であり、説明を省略する。ステップＳ２５及びステップＳ２６がステップＳ３２の集電体配置工程であり、集電体を配置する工程となっている。次にステップＳ２７に移行する。

ステップＳ２７は、中間電解質塗布工程に相当し、この工程では、中間電解質膜７１の材料からなる第２機能液３３ｂを塗布する。その後、塗布した第２機能液３３ｂを乾燥する工程である。このとき、第２機能液３３ｂを正極電解質膜７０及び負極電解質膜７２の一部上から基板５上にかけて塗布する。第２機能液３３ｂの塗布方法と乾燥方法は第１の実施形態と同様であり、説明を省略する。次にステップＳ２８に移行する。ステップＳ２８は、中間電解質固化工程に相当し、塗布した第２機能液３３ｂに含まれる電解質ポリマーを重合させる工程である。中間電解質膜７１の一部は正極電解質膜７０及び負極電解質膜７２に重ねて形成される。ステップＳ２７及びステップＳ２８がステップＳ３３の中間電解質配置工程であり、中間電解質膜７１を配置する工程となっている。そして、ステップＳ３１の正負電解質配置工程とステップＳ３３の中間電解質配置工程とが電解質配置工程である。ステップＳ９は、外装配置工程に相当し、外装部品を配置する工程である。以上の工程により電池の製造工程を終了する。

上述したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
（１）本実施形態によれば、基板５上に負極集電体膜６、正極集電体膜７、中間集電体膜６９、正極電解質膜７０、中間電解質膜７１、負極電解質膜７２の膜が配置されている。そして、隣接する膜の端同士を重ねて配置している。従って、隣接する膜と膜との間で電子もしくはイオン化物質を移動し易くすることができる。

（２）本実施形態によれば、各膜を形成する前に各膜を取り囲んで撥液面４５ａを形成している。従って、各膜を精度良く形成することができる。

（３）本実施形態によれば、負極集電体膜６及び正極集電体膜７は基板５上にのみ形成されているので、形状及び膜厚を精度良く形成することができる。

（第３の実施形態）
次に、電池の一実施形態について図１４を用いて説明する。図１４は電池基板を示す要部断面図である。本実施形態が第１の実施形態と異なるところは、正極電解質膜１０及び負極電解質膜１２の上に中間電解質膜１１の一端が重ねて配置される点である。尚、第１の実施形態と同じ点については説明を省略する。

すなわち、本実施形態では図１４に示すように、電池７５の電池基板７６は基板５を備えている。基板５上には膜及び電解質膜としての中間集電体膜７７、正極電解質膜７８、中間電解質膜７９、負極電解質膜８０が配置されている。中間集電体膜７７と隣接して正極電解質膜７８が配置され、正極電解質膜７８の一部が中間集電体膜７７上に重ねて配置されている。正極電解質膜７８と隣接して中間電解質膜７９が配置され、中間電解質膜７９の一部が正極電解質膜７８上に重ねて配置されている。中間電解質膜７９と隣接して負極電解質膜８０が配置され、中間電解質膜７９の一部が負極電解質膜８０上に重ねて配置されている。さらに、負極電解質膜８０と隣接して中間集電体膜７７が配置され、負極電解質膜８０の一部が中間集電体膜７７上に重ねて配置されている。

次に、電池基板７６を形成する概要の製造方法を説明する。まず負極集電体膜６、正極集電体膜７、中間集電体膜７７の配置する予定の場所の周囲に撥液面４５ａを配置する。その後、負極集電体膜６、正極集電体膜７、中間集電体膜７７を配置する。次に、正極電解質膜７８及び負極電解質膜８０を配置する予定の場所の撥液面４５ａを除去する。続いて、正極電解質膜７８及び負極電解質膜８０を配置する。次に、正極電解質膜７８及び負極電解質膜８０上に撥液面４５ａを配置する。次に、中間電解質膜７９を配置する。以上で、電池基板７６が完成する。本実施形態の構成においても第１の実施形態の（１）、（２）、（３）、（４）、（５）、（６）と同様の効果を得ることができる。

（第４の実施形態）
次に、電池の一実施形態について図１５を用いて説明する。図１５は電池基板を示す要部断面図である。本実施形態が第１の実施形態と異なるところは、正極電解質膜１０及び負極電解質膜１２の上に中間集電体膜９の一端が重ねて配置される点である。尚、第１の実施形態と同じ点については説明を省略する。

すなわち、本実施形態では図１５に示すように、電池８３の電池基板８４は基板５を備えている。基板５上には膜及び電解質膜としての中間集電体膜８５、正極電解質膜８６、中間電解質膜８７、負極電解質膜８８が配置されている。中間集電体膜８５と隣接して正極電解質膜８６が配置され、中間集電体膜８５の一部が正極電解質膜８６上に重ねて配置されている。正極電解質膜８６と隣接して中間電解質膜８７が配置され、正極電解質膜８６の一部が中間電解質膜８７上に重ねて配置されている。中間電解質膜８７と隣接して負極電解質膜８８が配置され、負極電解質膜８８の一部が中間電解質膜８７上に重ねて配置されている。さらに、負極電解質膜８８と隣接して中間集電体膜８５が配置され、中間集電体膜８５の一部が負極電解質膜８８上に重ねて配置されている。

次に、電池基板８４を形成する概要の製造方法を説明する。まず中間電解質膜８７を配置する予定の場所の周囲に撥液面４５ａを配置する。その後、中間電解質膜８７を配置する。次に、正極電解質膜８６及び負極電解質膜８８を配置する予定の場所の撥液面４５ａを除去する。続いて、正極電解質膜８６及び負極電解質膜８８を配置する。次に、正極電解質膜８６及び負極電解質膜８８上に撥液面４５ａを配置する。次に、負極集電体膜６、正極集電体膜７、中間集電体膜８５を配置する予定の場所の撥液面を除去する。続いて、負極集電体膜６、正極集電体膜７、中間集電体膜８５を配置する。以上で、電池基板８４が完成する。本実施形態の構成においても第１の実施形態の（１）、（２）、（４）、（６）と同様の効果を得ることができる。

尚、本実施形態は上述した実施形態に限定されるものではなく、種々の変更や改良を加えることも可能である。変形例を以下に述べる。
（変形例１）
前記第１の実施形態では、電池１は１枚の電池基板４により構成されたが、複数の基板に構成されても良い。図１６は、電池の断面図である。例えば、図１６に示す電池９０のように、３枚の電池基板４を重ねて配置しても良い。そして、各電池基板４の負極集電体膜６を配線９１を用いて接続し、各電池基板４の正極集電体膜７を配線９１を用いて接続する。各電池基板４を並列接続することにより電流出力の大きな電池９０にすることができる。尚、電池基板４の枚数は限定されず、２枚でも良く、４枚以上でも良い。この内容は第２〜第４の実施形態にも適用することができる。

（変形例２）
前記第１の実施形態では、基板５上に撥液面４５ａを形成したが、撥液面４５ａのパターンと同形状の隔壁を設けても良い。機能液３３を撥液面４５ａ上に流動させ難くすることができる。従って、１回に塗布する機能液３３の量を増やすことができる。

（変形例３）
前記第１の実施形態では、マイクロコンタクトプリンティング法を用いて撥液膜４５を形成したが、他の方法を採用しても良い。例えばフッ素系化合物を含むガス（フッ素含有ガス）を処理ガスとしてプラズマ処理する方法を採用することができる。フッ素化合物を用いることにより、基板５の表面にフッ素基が導入され、これにより液体材料を弾くことが可能になる。フッ素化合物としては、例えばＣＦ₄、ＳＦ₆、ＣＨＦ₃等が挙げられる。

（変形例４）
前記第１の実施形態では、キャビティ３２を加圧する加圧手段に、圧電素子３５を用いたが、他の方法でも良い。例えば、コイルと磁石とを用いて振動板３４を変形させて、加圧しても良い。他に、キャビティ３２内にヒータ配線を配置して、ヒータ配線を加熱することにより、機能液３３を気化させたり、機能液３３に含む気体を膨張させたりして加圧しても良い。他にも、静電気の引力及び斥力を用いて振動板３４を変形させて、加圧しても良い。前記実施形態と同様に機能液３３を塗布することができる。

（変形例５）
前記第１の実施形態では、正極電解質膜１０、中間電解質膜１１、負極電解質膜１２が直線状に平行に配置された。これに限らず、例えば、正極電解質膜１０及び負極電解質膜１２は方形の凹凸を平面上に形成し、互いの凸部と凹部とが噛み合うようなパターンに配置しても良い。凹凸の形状は方形に限らず他の形状でも良い。凹凸の形状は波型でも良く、三角形や多角形でも良い。また、直線でも良く。非周期的なパターンでも良い。この内容は第２〜第４の実施形態にも適用することができる。

（変形例６）
前記第１の実施形態では、正極電解質膜１０、中間電解質膜１１、負極電解質膜１２、負極集電体膜６、正極集電体膜７、中間集電体膜９の各膜の材料を含む機能液３３の塗布と固化を１回のみ行ったが、複数回繰り返しても良い。各膜の材料を含む機能液３３の塗布と乾燥を複数回行って膜の厚みを厚くした後、固化しても良い。各膜が厚い方が、イオン化物質や電子が移動し易くなるので、電池１の性能を上げることができる。この内容は第２〜第４の実施形態にも適用することができる。

（変形例７）
前記第１の実施形態では、ステップＳ７の正負電解質塗布工程において、負極電解質膜１２の材料を含む第３機能液３３ｃを塗布した後、正極電解質膜１０の材料を含む第４機能液３３ｄを塗布した。塗布する順番は逆でも良い。同様の膜を形成することができる。

（変形例８）
前記第１の実施形態では、ステップＳ５の中間電解質固化工程で中間電解質膜１１の重合を行い、ステップＳ８の正負電解質固化工程で正極電解質膜１０及び負極電解質膜１２の重合を行った。これに限らず、ステップＳ４の中間電解質塗布工程にて中間電解質膜１１の材料を含む第２機能液３３ｂが乾燥により固化するときには、ステップＳ５を省略しても良い。そして、ステップＳ８において、中間電解質膜１１を重合しても良い。工程を減らせるので、生産性良く電池１を製造することができる。この内容は第２〜第４の実施形態にも適用することができる。

（変形例９）
前記第１の実施形態では、基板５上に各種の膜を配置して電池基板４を形成したが、基板５に限らず直方体等の面上に形成しても良い。各種の構造物の面を活用して電池を形成することができる。このとき、各種の構造物の面を有効利用することができる。

（変形例１０）
前記第２の実施形態では、ステップＳ３２の集電体配置工程の後、ステップＳ３３の中間電解質配置工程を行ったが、この工程順に限らない。ステップＳ３３の後ステップＳ３２を行っても良い。この場合にも、中間集電体膜６９及び中間電解質膜７１を配置することができる。

（変形例１１）
前記第１の実施形態において、中間電解質膜１１は電解液を含まない膜であったが、電解液を含んだ層にしても良い。ステップＳ４の中間電解質塗布工程にて、中間電解質膜１１の材料を塗布したあとに電解液を塗布しても良い。また、ステップＳ５の中間電解質固化工程にて中間電解質膜１１を形成したあとに電解液を塗布しても良い。中間電解質膜１１がゲル電解質になり、イオン化物質を伝導し易くすることができる。尚、この内容は第２の実施形態〜第４の実施形態にも適用することができる。

第１の実施形態にかかわり、（ａ）は、電池を示す概略斜視図、（ｂ）は、（ａ）の、電池のＡ−Ａ’線に沿う模式断面図、（ｃ）は電池基板を示す模式平面図、（ｄ）は電池基板を示す要部模式断面図。液滴吐出装置の構成を示す概略斜視図。（ａ）は、キャリッジを示す模式平面図、（ｂ）は、液滴吐出ヘッドの構造を示す要部模式断面図。電池を製造する製造工程を示すフローチャート。電池の製造方法を説明する図。電池の製造方法を説明する図。電池の製造方法を説明する図。電池の製造方法を説明する図。電池の製造方法を説明する図。電池の製造方法を説明する図。電池の製造方法を説明する図。第２の実施形態にかかわる電池基板を示す要部断面図。電池を製造する製造工程を示すフローチャート。第３の実施形態にかかわる電池基板を示す要部断面図。第４の実施形態にかかわる電池基板を示す要部断面図。変形例にかかわる電池の断面図。

符号の説明

５…基体としての基板、６…膜及び集電体膜としての負極集電体膜、７…膜及び集電体膜としての正極集電体膜、９，６９，７７，８５…膜及び集電体膜としての中間集電体膜、１０，７０，７８，８６…膜及び電解質膜としての正極電解質膜、１１，７１，７９，８７…膜及び電解質膜としての中間電解質膜、１２，７２，８０，８８…膜及び電解質膜としての負極電解質膜。

Claims

基体と、前記基体の同一面上に隣接して配置された複数の膜と、を有し、
前記膜の少なくとも一部が隣接する前記膜に重ねて配置されることを特徴とする電池。
請求項１に記載の電池であって、
複数の前記膜は集電体膜及び電解質膜を含み、
前記集電体膜と前記電解質膜とが隣接して配置され、隣接する前記集電体膜と前記電解質膜との少なくとも一部が重ねて配置されることを特徴とする電池。
請求項２に記載の電池であって、
前記集電体膜上に前記電解質膜が重ねて配置されることを特徴とする電池。
請求項３に記載の電池であって、
前記電解質膜は正極活物質を含む正極電解質膜であることを特徴とする電池。
請求項３に記載の電池であって、
前記電解質膜は負極活物質を含む負極電解質膜であることを特徴とする電池。
請求項１に記載の電池であって、
複数の前記膜は複数の電解質膜を含み、
少なくとも一対の前記電解質膜が隣接して配置され、隣接する前記電解質膜の少なくとも一部が重ねて配置されることを特徴とする電池。
請求項６に記載の電池であって、
前記電解質膜は正極活物質を含む正極電解質膜と活物質を含まない中間電解質膜とを有し、
前記正極電解質膜と前記中間電解質膜とが隣接して配置され、隣接する前記正極電解質膜と前記中間電解質膜との少なくとも一部が重ねて配置されることを特徴とする電池。
請求項６に記載の電池であって、
前記電解質膜は負極活物質を含む負極電解質膜と活物質を含まない中間電解質膜とを有し、
前記負極電解質膜と前記中間電解質膜とが隣接して配置され、隣接する前記負極電解質膜と前記中間電解質膜との少なくとも一部が重ねて配置されることを特徴とする電池。
集電体膜と電解質膜とが基体の同一面上に配置された電池の製造方法であって、
前記基体上に前記集電体膜を配置する集電体配置工程と、
前記基体上に前記電解質膜を配置する電解質配置工程と、を有し、
前記電解質配置工程は前記集電体配置工程の後に行われ、
前記電解質配置工程において前記集電体膜と前記電解質膜とを隣接して配置し、前記集電体膜と前記電解質膜との少なくとも一部を重ねて配置することを特徴とする電池の製造方法。