JP2011100623A - 積層型電池 - Google Patents

Abstract

【課題】 積層体と樹脂との間の剥離強度に優れ、耐震動性に優れるとともに、省スペース化可能な積層型電池を提供する。
【解決手段】 複数の発電要素が積層されてなるとともに、積層方向側面側の少なくとも一部が樹脂被覆部とされている、積層体を備え、積層体は、樹脂被覆部側の端部が積層方向視で互いに揃えられた少なくとも一組の発電要素と、少なくとも一組の発電要素の間に介在するように設けられた他の発電要素と、からなり、少なくとも一組の発電要素の樹脂被覆部側の端部と、他の発電要素の樹脂被覆部側の端部とが、積層方向視で互いにずらされている、積層型電池とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は積層型電池に関する。

発電要素が複数積層されてなる積層型電池は、薄型化や軽量化が容易であるという利点を有する。特に、発電要素に係る電極を、集電体の表裏に正極層と負極層とを設けたバイポーラ電極とすることにより、出力密度やエネルギー密度の向上が可能であり、放熱性にも優れる積層型電池とすることができる。また、積層型電池の電解質として固体電解質を用いた場合、電池内部からの液漏れや副生ガスの発生がないため、信頼性に優れるとともに、簡易な構造にて電池を構成することができる。一方、積層型電池は、一般的な電池と同様に、電池内部に水分が混入した場合、電池を構成する化合物と水分とが反応し、電池が劣化する場合がある。従って、積層型電池において、防水性の確保は必須となっており、対策として防水性のフィルム等に発電要素等を収容してなるものが提案されている。

一方、電池用途の多様化に伴って、車両等の駆動用電源としても使用可能な電池が求められており、このような電池にあっては、上記防水性の他、防震性や耐衝撃性を備えていなければならない。このような観点から、特許文献１には、バイポーラ構造の電池において、電池要素の外部が少なくとも１以上の樹脂群によって被覆されていることを特徴とするバイポーラ電池が提案されている。また、特許文献２には、単電池層及び集電体が複数積層され、各層の端部に連通路形成部分を設け、当該連通路形成部分が階段状に位置をずらされて設けられるように、各層が複数積層されている電池が提案されており、当該階段状にずらされた部分を接着剤により接着・封止することが開示されている。また、特許文献３には、階段状にずらしてバイポーラ電極を積層したバイポーラ電池が開示されている。

特開２００５−００５１６３号公報 特開２００５−３１０５８８号公報 特開２００６−１３９９９４号公報

特許文献１に係るバイポーラ電池によれば、電池要素の外部を樹脂群により被覆することで、積層体の強度をある程度向上させることができるものと考えられる。しかしながら、当該形態にあっては、積層体と樹脂との剥離強度が十分でない。すなわち、電池を車両等に適用するにあたっては、積層体と樹脂とがより強固に接着されたものとする必要があった。この点、特許文献２や３のように、積層体の発電要素を階段状にずらして積層することで、当該階段状にずらした端部において、積層体と樹脂との接触面積が増大させることができ、これによって剥離強度向上させることができるものと考えられる。しかしながら、積層体の発電要素を階段状にずらして積層した場合、積層型電池を設置すると無駄なデッドスペースを生じることとなり、このような積層型電池を、省スペースにて設置するためには、電極面積の縮小等が必要となっていた。

本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、積層体と樹脂との間の剥離強度に優れ、耐震動性に優れるとともに、省スペース化可能な積層型電池を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明は以下の構成をとる。すなわち、
第１の本発明は、複数の発電要素が積層されてなるとともに、積層方向側面側の少なくとも一部が樹脂被覆部とされている、積層体を備え、当該積層体は、樹脂被覆部側の端部が積層方向視で互いに揃えられた少なくとも一組の発電要素と、当該少なくとも一組の発電要素の間に介在するように設けられた他の発電要素と、からなり、当該少なくとも一組の発電要素の樹脂被覆部側の端部と、当該他の発電要素の樹脂被覆部側の端部とが、積層方向視で互いにずらされている、積層型電池である。

第１の本発明及び以下に示す本発明において、「発電要素」とは、積層型電池において、発電部となり得る要素をいい、例えば、発電要素を複数積層した場合に、正極集電体、正極層、電解質層、負極層及び負極集電体をこの順に有する単電池が複数構成されるものや、或いは、バイポーラ電極が複数構成されるようなものを挙げることができる。また、「積層方向側面側の少なくとも一部」とは、積層方向に対して側面を形成するような側（積層方向に沿って形成される面側）の少なくとも一部分をいい、例えば、略矩形状の発電要素を複数積層した場合は、積層方向に沿って形成される側面の少なくとも一部分をいう。「樹脂被覆部」とは、樹脂によって被覆・接着される部分をいう。

第２の本発明は、第一発電要素と第二発電要素とを交互に複数積層してなるとともに、積層方向側面側の少なくとも一部が樹脂被覆部とされている、積層体を備え、当該積層体において、第一発電要素の樹脂被覆部側の端部と、第二発電要素の樹脂被覆部側の端部とが、積層方向視で交互にずらされるように積層されている、積層型電池である。

第２の本発明において、「第一発電要素」と「第二発電要素」とは、積層体とした場合において、発電要素の積層方向視の設置位置が異なること以外は、同様の構成からなる発電要素とすることができる。

第２の本発明において、複数の第一発電要素は、樹脂被覆部側の端部が、積層方向視で互いに揃えられ、複数の第二発電要素は、樹脂被覆部側の端部が、積層方向視で互いに揃えられていることが好ましい。より省スペース化可能な積層型電池とすることができるからである。

第１の本発明によれば、積層体が、樹脂被覆部側の端部が積層方向視で互いに揃えられた少なくとも一組の発電要素と、当該少なくとも一組の発電要素の間に介在するように設けられた他の発電要素と、からなり、当該少なくとも一組の発電要素の樹脂被覆部側の端部と、当該他の発電要素の樹脂被覆部側の端部とが、積層方向視で互いにずらされているので、積層体と樹脂との接触面積が増大して剥離強度や耐震性が向上されるとともに、省スペース化が可能な積層型電池とすることができる。

第２の本発明によれば、第一発電要素と第二発電要素とを交互に複数積層してなるとともに、積層方向側面側の少なくとも一部が樹脂被覆部とされている、積層体を備え、第一発電要素の樹脂被覆部側の端部と、第二発電要素の樹脂被覆部側の端部とが、積層方向視で互いにずらされているので、積層体と樹脂との接触面積が増大して剥離強度や耐震性が向上されるとともに、省スペース化が可能な積層型電池とすることができる。

本発明に係る発電要素及び積層型電池を説明するための概略図である。 積層型電池の製造方法に係るフローチャートである。 本発明に係る発電要素及び積層型電池を説明するための概略図である。 本発明に係る積層型電池による効果を説明するための概略図である。 実施例に係る積層型電池を説明するための図である。

以下、積層型リチウム二次電池を例示して、本発明を詳細に説明する。ただし、本発明は、当該形態に限定されるものではなく、種々の積層型電池に適用することができる。

１．第１実施形態
図１は、第１実施形態に係る発電要素１０及び積層型電池１００を概略的に示す図である。図１（Ａ）は、発電要素１０の構成を示す概略図であり、図１（Ｂ）は、当該発電要素１０が積層されてなる積層型電池１００の構成を示す概略図である。図１（Ｂ）においては、説明のため、積層型電池１００の正負極リードや外装体等については省略して示している。

＜発電要素１０＞
図１（Ａ）に示されるように、発電要素１０は、正極層１１と負極層１２と、当該正極層１１及び負極層１２の間に設けられた集電体１４と、正極層１１上に設けられた固体電解質層１３と、を備えたバイポーラ電極とされている。

（正極層１１、負極層１２）
正極層１１及び負極層１２は、活物質や固体電解質を含み、任意に導電助剤及び結着剤等を含む層である。積層型電池１００がリチウム二次電池である場合、活物質としては、ＬｉＣｏＯ_２、ＬｉＮｉＯ_２、Ｌｉ_１＋ｘＮｉ_１／３Ｍｎ_１／３Ｃｏ_１／３Ｏ_２、ＬｉＭｎ_２Ｏ_４、Ｌｉ_１＋ｘＭｎ_{２−ｘ−ｙ}Ｍ_ｙＯ_４（ＭはＡｌ、Ｍｇ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｚｎのいずれか）で表される異種元素置換Ｌｉ−Ｍｎスピネル、Ｌｉ_ｘＴｉＯ_ｙ、ＬｉＭＰＯ_４（ＭはＦｅ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｉのいずれか）、Ｖ_２Ｏ_５、ＭｏＯ_３、ＴｉＳ_２、グラファイト、ハードカーボン等の炭素材料、ＬｉＣｏＮ、Ｌｉ_ｘＳｉ_ｙＯ_ｚ、リチウム金属又はリチウム合金（ＬｉＭ、ＭはＳｎ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｇｅ、Ｓｂ、Ｐ等のいずれか）、リチウム貯蔵性金属間化合物（Ｍｇ_ｘＭ、ＭはＳｎ、Ｇｅ、Ｓｂのいずれか、或いは、Ｎ_ｙＳｂ、ＮはＩｎ、Ｃｕ、Ｍｎのいずれか）や、これらの誘導体等を用いることができる。ここで、正極活物質と負極活物質には明確な区別はなく、２種類の化合物の充放電電位を比較して貴な電位を示すものを正極層１１に、卑な電位を示すものを負極層１２に用いて、任意の電圧のリチウム二次電池を構成することができる。また、積層型電池１００がリチウム二次電池である場合、固体電解質としては、Ｌｉ_２Ｏ−Ｂ_２Ｏ_３−Ｐ_２Ｏ_５、Ｌｉ_２Ｏ−ＳｉＯ_２、Ｌｉ_２Ｏ−Ｂ_２Ｏ_３−ＺｎＯ等の酸化物系非晶質固体電解質、Ｌｉ_２Ｓ−ＳｉＳ_２、ＬｉＩ−Ｌｉ_２Ｓ−ＳｉＳ_２、ＬｉＩ−Ｌｉ_２Ｓ−Ｐ_２Ｓ_５、ＬｉＩ−Ｌｉ_２Ｓ−Ｂ_２Ｓ_３、Ｌｉ_３ＰＯ_４−Ｌｉ_２Ｓ−Ｓｉ_２Ｓ、Ｌｉ_３ＰＯ_４−Ｌｉ_２Ｓ−ＳｉＳ_２、ＬｉＰＯ_４−Ｌｉ_２Ｓ−ＳｉＳ，ＬｉＩ−Ｌｉ_２Ｓ−Ｐ_２Ｏ_５、ＬｉＩ−Ｌｉ_３ＰＯ_４−Ｐ_２Ｓ_５、Ｌｉ_２Ｓ−Ｐ_２Ｓ_５等の硫化物系非晶質固体電解質、或いは、ＬｉＩ−ＬｉＩ−Ａｌ_２Ｏ_３、Ｌｉ_３Ｎ、Ｌｉ_３Ｎ−ＬｉＩ−ＬｉＯＨ等や、Ｌｉ_１．３Ａｌ_０．３Ｔｉ_０．７（ＰＯ_４）_３、Ｌｉ_{１＋ｘ＋ｙ}Ａ_ｘＴｉ_２−ｘＳｉ_ｙＰ_３−ｙＯ_１２（ＡはＡｌ又はＧａ、０≦ｘ≦０．４、０＜ｙ≦０．６）、[（Ｂ_１／２Ｌｉ_１／２）_１−ｚＣ_ｚ]ＴｉＯ_３（ＢはＬａ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍのいずれか、ＣはＳｒ又はＢａ、０≦ｚ≦０．５）、Ｌｉ_５Ｌａ_３Ｔａ_２Ｏ_１２、Ｌｉ_７Ｌａ_３Ｚｒ_２Ｏ_１２、Ｌｉ_６ＢａＬａ_２Ｔａ_２Ｏ_１２、Ｌｉ_３ＰＯ_{（４−３／２ｗ）}Ｎ_ｗ（ｗ＜１）、Ｌｉ_３．６Ｓｉ_０．６Ｐ_０．４Ｏ_４等の結晶質酸化物・酸窒化物を用いることができる。一方、導電助剤としては、従来のものを特に限定されることなく用いることができ、例えば、アセチレンブラック等の炭素材料を用いることが好ましい。結着剤についても、従来のものを特に限定されることなく用いることができ、例えば、ポリフッ化ビニリデン等のフッ素樹脂やスチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）等のゴム性状樹脂等を用いることが好ましい。正極層１１や負極層１２に含まれる各物質の混合比については、積層型電池１００を適切に作動可能な比率であれば、特に限定されるものではない。また、正極層１１や負極層１２は、後述する正極集電体１４や負極集電体１５に、適切に形成されていれば、厚みや形状等は特に限定されるものではない。

（固体電解質層１３）
固体電解質層１３は、固体電解質と、任意に結着剤等を含む層である。固体電解質としては、上記した固体電解質を用いることができる。結着剤についても上記と同様のものを用いることができる。固体電解質層１３に含まれる各物質の混合比については、積層型電池１００を適切に作動可能な比率であれば、特に限定されるものではない。また、固体電解質層１３は、正極層１１及び負極層１２の間に適切に設けられ、正極層１１と負極層１２との間のイオン伝導に寄与することができる形態であれば、厚みや形状等は特に限定されるものではない。

（集電体１４）
集電体１４は、バイポーラ電極に用いられる集電体であれば、その材質等は特に限定されるものではなく、例えば、厚さ１０〜５００μｍ程度の金属箔等を用いることができる。具体的には、ステンレス鋼、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｖ、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｃｏ、Ｚｎ、Ｇｅ、Ｉｎ、Ｌｉ等の金属箔、或いは、ポリアミド、ポリイミド、ＰＥＴ、ＰＰＳ、ポリプロピレンなどのフィルムやガラス、シリコン板等の上にＣｕ、Ｎｉ、Ｖ、Ａｌ、Ｐｔ、Ａｕ等の金属を蒸着したもの等を用いることができる。集電体の厚みや大きさは特に限定されるものではない。

＜積層型電池１００＞
上記の発電要素１０を積層し積層体とすることで積層型電池１００が作製される。積層型電池１００は積層バイポーラ電池であり、積層体の積層方向側部（図１の紙面左右方向端部）は、樹脂埋めのための樹脂被覆部とされている。また、積層型電池１００の積層体において、積層方向両端には、正極層１１及び固体電解質層１３のみ備えられない発電要素１０（１０ｃ）と、負極層１２のみ備えられない発電要素１０（１０ｄ）とが備えられており、当該発電要素１０ｃ、１０ｄの集電体１４、１４に正極リード、負極リード（不図示）が取り付けられ、外部に電気エネルギーを取り出し可能とされている。正極リード、負極リードの材質、大きさ、位置等については、積層体で発生した電気エネルギーを外部に取り出し可能な形態であれば、特に限定されるものではない。

積層型電池１００の積層体は、樹脂被覆部側の端部が積層方向視で互いに揃えられた少なくとも一組の発電要素１０ａ、１０ａと、当該少なくとも一組の発電要素の間に介在するように設けられた他の発電要素１０ｂと、を有しており、少なくとも一組の発電要素１０ａ、１０ａの樹脂被覆部側の端部と、他の発電要素１０ｂの樹脂被覆部側の端部とは、積層方向視で幅Ｘの分だけ互いにずらされている。このように樹脂被覆部側端部において、発電要素１０ａと発電要素１０ｂとを積層方向視で交互にずらして積層することにより、樹脂被覆部の表面積を増大させることができ、樹脂被覆部を樹脂埋めした場合に積層体と樹脂との間の剥離強度に優れるとともに、省スペース化可能な積層型電池１００とすることができる。特に、図１に示されるように、積層型電池１００の積層体を、複数の第一発電要素１０ａ、１０ａ、…と第二発電要素１０ｂ、１０ｂ、…からなるものとし、第一発電要素１０ａ、１０ａ、…の樹脂被覆部側の端部が、積層方向視で互いに揃えられ、第二発電要素１０ｂ、１０ｂ、…の樹脂被覆部側の端部が、積層方向視で互いに揃えられ、且つ、第一発電要素１０ａ、１０ａ、…の樹脂被覆部側の端部と、第二発電要素１０ｂ、１０ｂ、…の樹脂被覆部側の端部とが、積層方向視で互いにずらされるように、発電要素１０を積層することによって、より省スペース化が可能な積層型電池１００とすることができる。積層型電池１００の省スペース化等の効果について、詳しくは後述する。

発電部１０及び積層型電池１００の作製方法については特に限定されるものではないが、例えば、図２に示されるような工程Ｓ１〜工程Ｓ９を有する作製方法Ｓ１００によって作製される。作製方法Ｓ１００は、集電体１４の表面側に上記活物質等を含む正極ペーストを塗布・乾燥して、正極層１１を形成する工程Ｓ１と、正極層１１の上に上記固体電解質等を含む固体電解質ペーストを塗布・乾燥して固体電解質層１３を形成する工程Ｓ２と、これを任意にプレスする工程Ｓ３と、集電体１４の裏面側に上記活物質等を含む負極ペーストを塗布・乾燥して負極層１２を形成する工程Ｓ４と、これを任意にプレスする工程Ｓ５とを有する。工程Ｓ１〜Ｓ５により発電要素１０が作製され、当該工程Ｓ１〜Ｓ５を繰り返すことで複数の発電要素１０、１０、…が作製される。尚、上記の通り、発電要素１０、１０、…のうち、一つは正極層１１及び固体電解質層１３が設けられていない発電要素１０ｃとされ、一つは負極層１２が設けられていない発電要素１０ｄとされる。その後、当該発電要素１０、１０、…を積層する工程Ｓ６により積層体が作製される。積層時には位置合わせ治具を用いることが好ましい。このとき、発電要素１０ｃ、１０ｄの間には、樹脂被覆部の端部がずらされるように、発電要素１０ａ、発電要素１０ｂが交互に積層される。積層体を作製した後は、発電要素１０ｃ、１０ｄに正極リード、負極リードを溶着する工程Ｓ７、樹脂被覆部を樹脂埋めする工程Ｓ８、工程Ｓ８後の積層体をラミネートフィルムにラミネート挿入する工程Ｓ９を経て、積層型電池１００が作製される。尚、上記各ペーストの塗布・乾燥方法は特に限定されるものではない。例えばドクターブレードにより塗布可能である。また、発電要素１０の作製については上記形態の他、負極層１２の上に固体電解質層１３を設けてもよいし、集電体１４の表裏に正極層１１と負極層１２とを設け、その後正極層１１又は負極層１２のいずれかの上に固体電解質層１３を設けてもよい。さらに、負極層１２と正極層１１とを別の集電体１４、１４に設けてもよい。さらに、集電体１４の片面にのみ、正極層１１、固体電解質層１３、及び負極層１２を設けてもよい。

積層型電池１００の作製時、発電要素１０ａと発電要素１０ｂとは、積層面の７０％以上が接触するように、互いにずらされて積層されることが好ましい。例えば、図１において、幅Ｘの長さが、集電体１４の１辺の長さＡの０％を超え３０％以下であることが好ましく、０．１％以上１０％以下であることがより好ましく、０．５％以上５％以下であることが特に好ましい。このような範囲とすることで、積層型電池１００の電池性能を劣化させることがなく、正極層１１と負極層１２との短絡が防がれ、且つ、積層体と樹脂との間の接触面積を増大させることができ、十分な電池性能を得つつ、剥離強度をより適切に向上させることができる。また、樹脂埋めする工程Ｓ８において、積層体側面端部の樹脂被覆部を樹脂埋めする場合、当該樹脂の被覆幅（図１の長さＢ）は、長さＡの０％を超え１００％以下であることが好ましく、１％以上４０％以下であることがより好ましく、３％以上１５％以下であることが特に好ましい。尚、図１においては、積層方向一方側面に係る樹脂被覆部（図１紙面左側の樹脂被覆部）だけでなく、積層方向他方側面に係る樹脂被覆部（図１紙面右側の樹脂被覆部）についても、図１の長さＢだけ樹脂が被覆される。樹脂の被覆範囲をこのようにすることで、積層体と樹脂とを強固に結着することができ、さらに剥離強度に優れる積層型電池１００とすることができる。

２．第２実施形態
本発明に係る積層型電池は、上記積層型電池１００の他、図３に示されるような発電要素２０が積層されてなる積層体を備えた積層型電池２００であってもよい。図３は、第２実施形態に係る発電要素２０及び積層型電池２００を概略的に示す図である。図３（Ａ）は、発電要素２０の構成を示す概略図であり、図３（Ｂ）は、当該発電要素２０が積層されてなる積層型電池２００の構成を示す概略図である。図３（Ｂ）においては、説明のため、積層型電池２００の正負極リードや外装体等については省略して示している。

＜発電要素２０＞
図３（Ａ）に示されるように、発電要素２０は、正極層２１が設けられた正極集電体２４と、負極層２２が設けられた負極集電体２５と、当該正極層２１及び負極層２２の間に設けられた固体電解質層２３と、を備えている。正極層２１、負極層２２及び固体電解質層２３に含まれる物質は、上記正極層１１、負極層１２及び固体電解質層１３に含まれるものと同様であるため説明を省略する。正極層２１、負極層２２及び固体電解質層２３の各層の厚みについては特に限定されるものではない。

（正極集電体２４、負極集電体２５）
正極集電体２４及び負極集電体２５は、積層型電池２００の正極集電体、負極集電体として用いることが可能なものであれば、その材質等は特に限定されるものではなく、例えば、金属箔等を用いることができる。具体的には、ステンレス鋼、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｖ、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｃｏ、Ｚｎ等の金属箔、或いは、ポリアミド、ポリイミド、ＰＥＴ、ＰＰＳ、ポリプロピレンなどのフィルムやガラス、シリコン板等の上にＣｕ、Ｎｉ、Ｖ、Ａｌ、Ｐｔ、Ａｕ等の金属を蒸着したもの等を用いることができる。集電体の厚みや大きさは特に限定されるものではない。

＜積層型電池２００＞
上記の発電要素２０を積層し積層体とすることで積層型電池２００が作製される。積層型電池２００は積層バイポーラ電池であり、積層体の積層方向側部（図３の紙面左右方向端部）は、樹脂埋めのための樹脂被覆部とされている。積層方向両端の集電体２４、２５には正極リード、負極リード（不図示）が取り付けられ、外部に電気エネルギーを取り出し可能とされている。

積層型電池２００は、樹脂被覆部側の端部が積層方向視で互いに揃えられた少なくとも一組の発電要素２０ａ、２０ａと、当該少なくとも一組の発電要素の間に介在するように設けられた他の発電要素２０ｂと、を有しており、少なくとも一組の発電要素２０ａ、２０ａの樹脂被覆部側の端部と、他の発電要素２０ｂの樹脂被覆部側の端部とは、積層方向視で幅Ｙの分だけ互いにずらされている。このように樹脂被覆部側端部において、発電要素２０ａと発電要素２０ｂとを積層方向視で交互にずらして積層することにより、樹脂被覆部の表面積を増大させることができ、樹脂被覆部を樹脂埋めした場合に積層体と樹脂との間の剥離強度に優れるとともに、省スペース化可能な積層型電池２００とすることができる。特に、図３に示されるように、積層型電池２００の積層体を、複数の第一発電要素２０ａ、２０ａ、…と第二発電要素２０ｂ、２０ｂ、…からなるものとし、第一発電要素２０ａ、２０ａ、…の樹脂被覆部側の端部が、積層方向視で互いに揃えられ、第二発電要素２０ｂ、２０ｂ、…の樹脂被覆部側の端部が、積層方向視で互いに揃えられ、且つ、第一発電要素２０ａ、２０ａ、…の樹脂被覆部側の端部と、第二発電要素２０ｂ、２０ｂ、…の樹脂被覆部側の端部とが、積層方向視で互いにずらされるように、発電要素２０を積層することによって、より省スペース化が可能な積層型電池２００とすることができる。積層型電池２００の省スペース化等の効果について、詳しくは後述する。

発電要素２０の作製方法については特に限定されるものではなく、例えば、下記のように作製することができる。すなわち、正極集電体２４上に活物質や固体電解質を含み、任意に導電助剤及び結着剤を含む正極ペーストを塗布・乾燥し、正極集電体２４上に正極層２１を形成する。塗布・乾燥方法については特に限定されるものではなく、ドクターブレード等を用いて塗布可能である。一方、負極集電体２５上に活物質や固体電解質を含み、任意に導電助剤及び結着剤を含む負極ペーストを塗布・乾燥し、負極集電体２５上に負極層２２を形成する。その後、正極層２１の上に固体電解質を含む固体電解質ペーストを塗布・乾燥し固体電解質層２３を形成し、当該固体電解質層２３が正極層２１と負極層２２との挟まれるように、負極層２２が形成された負極集電体２５を固体電解質層２３の上に積層する。その後、任意にプレス処理等を施すことによって、発電要素２０を作製することができる。尚、固体電解質層２３を負極層２２上に形成し、正極層２１が形成された正極集電体２４を積層してもよい。

積層型電池２００の作製方法については特に限定されるものではなく、例えば、下記のように作製することができる。すなわち、発電要素２０を複数作製した後、積層型電池１００に係る上記工程Ｓ６〜Ｓ９と同様の方法によって、発電要素２０（２０ａ）及び発電要素２０（２０ｂ）を交互に積層し、積層体の適切な箇所に、正極・負極リードを溶着した後、ラミネートフィルム等にラミネート挿入することによって、積層型電池２００を作製することができる。

積層型電池２００の作製時、発電要素２０ａと発電要素２０ｂとは、積層面の７０％以上が接触するように、互いにずらされて積層されることが好ましい。例えば、図３において、幅Ｙの長さが、集電体２４、２５の１辺の長さＣの０％を超え３０％以下であることが好ましく、０．１％以上１０％以下であることがより好ましく、０．５％以上５％以下であることが特に好ましい。このような範囲とすることで、積層型電池１００の電池性能を劣化させることがなく、正極層１１と負極層１２との短絡が防がれ、且つ、積層体と樹脂との間の接触面積を増大させることができ、十分な電池性能を得つつ、剥離強度をより適切に向上させることができる。また、端部を樹脂埋めする場合、当該樹脂の被覆幅（図３の長さＤ）は、長さＣの０％を超え１００％以下であることが好ましく、１％以上４０％以下であることがより好ましく、３％以上１５％以下であることが特に好ましい。尚、図３においては、積層方向一方側面に係る樹脂被覆部（図３紙面左側の樹脂被覆部）だけでなく、積層方向他方側面に係る樹脂被覆部（図３紙面右側の樹脂被覆部）についても、図３の長さＤだけ樹脂が被覆される。樹脂被覆範囲をこのようにすることで、積層体と樹脂とを強固に結着することができ、さらに剥離強度に優れる積層型電池２００とすることができる。

本発明に係る積層型電池１００、２００の効果について詳述する。図４は、従来の積層型電池の一形態である積層型電池５００と、本発明に係る積層型電池１００とを比較する図である。図４に示されるように、従来の積層型電池５００は、発電要素が階段状にずらされて積層されている。図４（Ａ）に示されるように、積層型電池１００は、積層体の樹脂被覆部について積層型電池５００と同等の接触面積及び電極面積を有しながら、積層体の設置スペースが削減されており、積層体と樹脂との剥離強度を向上させつつ、従来よりも省スペース化が可能とされている。また、図４（Ｂ）に示されるように、積層型電池１００は、積層体の樹脂被覆部について積層型電池５００と同等の接触面積を有し、また、設置するのに必要なスペースが同等でありながら、電極面積が増大されており、積層体と樹脂との剥離強度を向上させつつ、従来よりも発電性能の向上を図ることができる。さらに、図４（Ｃ）に示されるように、積層型電池１００は、積層型電池５００と同等の電極面積を有し、また、設置するのに必要なスペースが同等でありながら、積層体の樹脂被覆部における接触面積が増大されており、十分な発電性能を得つつ、従来よりも積層体と樹脂との剥離強度を向上させることができる。このように、積層型電池１００によれば、発電要素１０ａと発電要素１０ｂとが交互にずらされて積層されてなることにより、積層体と樹脂との剥離強度や耐震性に優れ、省スペース化が可能であり、発電性能が向上された積層型電池とすることができる。

積層型電池２００についても同様で、発電要素２０ａと発電要素２０ｂとが交互にずらされて積層することにより、積層体と樹脂との剥離強度や耐震性に優れ、省スペース化が可能で、発電性能が向上された積層型電池とすることができる。

実施例により、本発明に係る積層型電池をさらに詳しく説明する。

＜発電要素の作製＞
図５（Ａ）に示されるようなバイポーラ電極を発電要素とした。当該発電要素は以下のように作製した。

（正極層の形成）
正極活物質としてＬｉＣｏＯ_２と、固体電解質としてＬｉ_２Ｓ−Ｐ_２Ｓ_５と、導電助剤としてアセチレンブラックと、結着剤としてＳＢＲとを用いて、これらを４５：４５：７：３質量％の比率で乾式混合した。その後、固形分率が５０％となるように溶媒としてヘプタンにより湿式混練を行い、正極ペーストを作製した。７０ｍｍ×７０ｍｍ、厚さ１５μｍのステンレス鋼箔を用意し、当該箔上に作製した正極ペーストをドクターブレードによって塗布した。正極ペーストはステンレス鋼箔の中央に５０ｍｍ×５０ｍｍの塗布面積にて塗布した。塗布後、８０℃で乾燥させ、ステンレス鋼箔上に正極層を形成した。

（固体電解質層の形成）
固体電解質としてＬｉ_２Ｓ−Ｐ_２Ｓ_５と、結着剤としてＳＢＲとを用いて、これらを９５：５質量％の比率で乾式混合した。その後、固形分率が５０％となるようにヘプタンにより湿式混練を行い、電解質のペーストを作製した。作製した電解質ペーストを上記正極層の上からドクターブレードで塗布した。固体電解質ペーストは、正極層の周縁から５ｍｍはみだすように塗布され、塗布面積は６０ｍｍ×６０ｍｍとした。塗布後、８０℃で乾燥させ、正極層を覆うように固体電解質層を形成した。

ステンレス鋼箔上の正極層と固体電解質層とを、１ｔｏｎ／ｃｍ^２の圧力で一括でプレスした。プレス後の各層の厚みは、正極層が６０μｍ、固体電解質層が３０μｍであった。

（負極層の形成）
負極活物質としてＬｉ_４Ｔｉ_５Ｏ_１２と、固体電解質としてＬｉ_２Ｓ−Ｐ_２Ｓ_５と、導電助剤としてアセチレンブラックと、結着材としてＳＢＲとを用いて、これらを４５：４５：７：３質量％となるように乾式混合した。その後、固形分率が５０％となるようにヘプタンにより湿式混練を行い、負極ペーストを作製した。作製した負極ペーストを、上記ステンレス鋼箔の正極層及び固体電解質層が設けられる側とは反対側であって、正極層と対応する位置にドクターブレードによって塗布した。負極ペーストはステンレス鋼箔を挟んで正極層と線対称となる位置に塗布され、塗布面積は５０ｍｍ×５０ｍｍとした。塗布後、８０℃で乾燥させ、ステンレス鋼箔に負極層を形成した。

ステンレス鋼箔上に形成した負極層につき、１ｔｏｎ／ｃｍ_２の圧力でプレスした。プレス後の負極層の厚みについては、７０μｍであった。このようにして図５（Ａ）に係る発電要素（バイポーラ電極）を複数作製した。

＜積層体の作製＞
作製した発電要素を積層して、図５（Ｂ）に示されるような積層体を作製した。まず、発電要素を５枚用意した。このうち、積層体の最外層となる発電要素については、最外層に電極層が形成されていないもの（図１の発電要素１０ｃ、１０ｄ）を用い、それ以外については、発電要素１０ａ、１０ａ及び発電要素１０ｂとした。発電要素１０ａと１０ｂとは、それ自体の構成は同一であるが、積層方向視で、端部位置が互いにずらされるようにして積層される。積層用の位置合わせ治具を用いて、上記５枚の発電要素を積層し、積層バイポーラ電極とした。このとき、最外となる発電要素（発電要素１０ｃ、１０ｄ）間には、発電要素１０ａ、発電要素１０ｂ及び発電要素１０ａをこの順に積層した。積層体の積層方向側面のうち少なくとも一面において、発電要素１０ａ、１０ａは、積層方向視で互いに端部位置が揃えられており、発電要素１０ｃ、１０ｂ及び１０ｄは、積層方向視で互いに端部位置が揃えられており、且つ、発電要素１０ａ、１０ａと発電要素１０ｃ、１０ｂ及び１０ｄとは、積層方向視において、端部位置がずらされるように積層した。端部位置のずらし幅（図５（Ｂ）に示される幅Ｐ）は、２ｍｍとした。当該発電要素がずらされて積層された積層方向側面（図５（Ｂ）においては、紙面左右方向両端面）を樹脂被覆部とした。

（正極、負極リードの溶着）
作製した積層体の積層方向両端面に、銅からなる正極リード（３０ｍｍ×７０ｍｍ、厚さ１００μｍ）、銅からなる負極リード（３０ｍｍ×７０ｍｍ、厚さ１００μｍ）を溶着し、積層体で発生した電気エネルギーを外部に取り出し可能とした。

（樹脂埋め）
上記積層体の積層方向一側面に設けられた樹脂被覆部を、樹脂により保護した。このとき、樹脂を樹脂被覆部の隙間に空隙なく充填するため密閉容器内で、真空引きを行った。樹脂としては、エポキシ樹脂を用いた。当該樹脂は、積層体の端面の１０ｍｍの位置まで覆うようにした（すなわち、図５（Ｂ）の幅Ｑを１０ｍｍとした。）。

（ラミネート挿入）
上記のようにして作製した積層体を、ナイロンからなる保護層／アルミニウム層／ＰＰからなる熱融着層の３層からなるラミネート外装材を用いてラミネート挿入し、積層型電池とした。

作製した積層型電池は、積層体と樹脂との剥離強度に優れるものであった。

以上、現時点において、最も実践的であり、且つ、好ましいと思われる実施形態に関連して本発明を説明したが、本発明は、本願明細書中に開示された実施形態に限定されるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨あるいは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う積層型電池もまた本発明の技術範囲に包含されるものとして理解されなければならない。

本発明は、携帯機器、電気自動車、ハイブリッド車等の電源として好適に用いることができる。

１０、２０ 発電要素
１１、２１ 正極層
１２、２２ 負極層
１３、２３ 固体電解質層
１４ 集電体
２４ 正極集電体
２５ 負極集電体
１００、２００ 積層型電池

Claims (3)

1. 複数の発電要素が積層されてなるとともに、積層方向側面側の少なくとも一部が樹脂被覆部とされている、積層体を備え、
   前記積層体は、前記樹脂被覆部側の端部が積層方向視で互いに揃えられた少なくとも一組の発電要素と、前記少なくとも一組の発電要素の間に介在するように設けられた他の発電要素と、からなり、
   前記少なくとも一組の発電要素の前記樹脂被覆部側の端部と、前記他の発電要素の前記樹脂被覆部側の端部とが、積層方向視で互いにずらされている、積層型電池。
2. 第一発電要素と第二発電要素とを交互に複数積層してなるとともに、積層方向側面側の少なくとも一部が樹脂被覆部とされている、積層体を備え、
   該積層体において、前記第一発電要素の前記樹脂被覆部側の端部と、前記第二発電要素の前記樹脂被覆部側の端部とが、積層方向視で交互にずらされるように積層されている、積層型電池。
3. 複数の前記第一発電要素は、前記樹脂被覆部側の端部が、積層方向視で互いに揃えられ、複数の前記第二発電要素は、前記樹脂被覆部側の端部が、積層方向視で互いに揃えられている、請求項２に記載の積層型電池。

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