JP2012226862A - Monopolar solid state battery, laminate solid state battery, and mobile entity - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a monopolar solid state battery which prevents short-circuiting by side current collectors.SOLUTION: A monopolar solid state battery is provided to achieve the above objective, which includes a cathode active material layer, a surface cathode current collector, an anode active material layer, a surface anode current collector, and a solid electrolyte layer. At least one side of the surface cathode current collector and the surface anode current collector is connected to side current collectors disposed in a lamination direction, characterized in that the side current collectors extend way up to the counter electrode sides across the solid electrolyte layer and are isolated from the counter electrodes by spaces formed between themselves and the counter electrodes, and that the side current collectors come in indented form.

Description

本発明は、側面集電体による短絡を防止したモノポーラ型固体電池に関する。   The present invention relates to a monopolar solid battery that prevents a short circuit caused by a side current collector.

近年におけるパソコン、ビデオカメラおよび携帯電話等の情報関連機器や通信機器等の急速な普及に伴い、その電源として利用される電池の開発が重要視されている。また、自動車産業界等においても、電気自動車用あるいはハイブリッド自動車用の高出力かつ高容量の電池の開発が進められている。現在、種々の電池の中でも、エネルギー密度が高いという観点から、リチウム電池が注目を浴びている。   With the rapid spread of information-related equipment and communication equipment such as personal computers, video cameras, and mobile phones in recent years, development of batteries that are used as power sources has been regarded as important. Also in the automobile industry and the like, development of high-power and high-capacity batteries for electric vehicles or hybrid vehicles is being promoted. Currently, lithium batteries are attracting attention among various batteries from the viewpoint of high energy density.

現在市販されているリチウム電池は、可燃性の有機溶媒を含む電解液が使用されているため、短絡時の温度上昇を抑える安全装置の取り付けや短絡防止のための構造・材料面での改善が必要となる。これに対し、電解液を固体電解質層に変えて、電池を固体化したリチウム固体電池は、電池内に可燃性の有機溶媒を用いないので、安全装置の簡素化が図れ、製造コストや生産性に優れると考えられている。   Since lithium batteries currently on the market use an electrolyte containing a flammable organic solvent, it is possible to install safety devices that suppress the temperature rise during short circuits and to improve the structure and materials to prevent short circuits. Necessary. On the other hand, a lithium solid state battery in which the electrolyte solution is changed to a solid electrolyte layer to solidify the battery does not use a flammable organic solvent in the battery, so the safety device can be simplified, and the manufacturing cost and productivity can be simplified. It is considered excellent.

固体電池は、一般的には、正極活物質層と、正極活物質層上に形成された正極集電体と、負極活物質層と、負極活物質層上に形成された負極集電体と、正極活物質層および負極活物質層の間に形成された固体電解質層と、を有する。例えば正極集電体は、負極(負極活物質層、負極集電体)と接触すると、短絡が生じるため、短絡を防止する工夫が必要になる。特許文献1の図8では、モノポーラ型固体電池において、単電池層19の両側面にスペースを設けることにより短絡を防止している。また、特許文献1の図9では、バイポーラ型固体電池において、シール部31を設けることにより短絡を防止している。   A solid battery generally includes a positive electrode active material layer, a positive electrode current collector formed on the positive electrode active material layer, a negative electrode active material layer, and a negative electrode current collector formed on the negative electrode active material layer. And a solid electrolyte layer formed between the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer. For example, when the positive electrode current collector comes into contact with the negative electrode (negative electrode active material layer, negative electrode current collector), a short circuit occurs, and thus a device for preventing the short circuit is necessary. In FIG. 8 of Patent Document 1, in a monopolar solid battery, a short circuit is prevented by providing spaces on both side surfaces of the unit cell layer 19. In FIG. 9 of Patent Document 1, a short circuit is prevented by providing a seal portion 31 in the bipolar solid state battery.

また、特許文献2には、双極型電極の集電体に表面粗化を行い、凹凸形状を形成することが開示されている。また、特許文献3には、活物質を保持するための凹部を有する活物質層基体を備えた活物質層が開示されている。   Further, Patent Document 2 discloses that a current collector is subjected to surface roughening to form a concavo-convex shape on a bipolar electrode current collector. Patent Document 3 discloses an active material layer including an active material layer substrate having a recess for holding an active material.

特開2010−212092号公報JP 2010-212092 A 特開2010−257893号公報JP 2010-257893 A 特開2009−283452号公報JP 2009-283451 A

高エネルギー密度化の観点から、電池を構成する各部材はできるだけ密に配置することが望まれる。そこで、活物質層上に形成された集電体と、電池の積層方向に配置された側面集電体とを電気的に接続した電池の開発が進んでいる。側面集電体を用いることで、例えばモノポーラ型固体電池を積層配置した場合に、側面での集電が容易になる。さらに、側面集電体を積層方向に配置することで、側面集電体を斜めに配置した場合に比べて、不要なスペースを削減することができる。   From the viewpoint of increasing the energy density, it is desirable to arrange the members constituting the battery as densely as possible. Therefore, development of a battery in which a current collector formed on an active material layer and a side current collector arranged in the stacking direction of the batteries is electrically connected is progressing. By using the side current collector, for example, when monopolar solid batteries are stacked and arranged, current collection on the side surface is facilitated. Furthermore, by disposing the side current collector in the stacking direction, unnecessary space can be reduced compared to the case where the side current collector is disposed obliquely.

このように、側面集電体を有する電池は、高エネルギー密度化を図りやすいという利点があるが、一方で、組付不良や振動等で側面集電体が撓むことで、側面集電体(例えば側面正極集電体)が対極(負極)と接触し短絡が生じる場合がある。本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、側面集電体による短絡を防止したモノポーラ型固体電池を提供することを主目的とする。   As described above, a battery having a side current collector has an advantage that it is easy to achieve high energy density, but on the other hand, the side current collector bends due to poor assembly, vibration, or the like. There may be a case where a short circuit occurs due to contact of the counter electrode (negative electrode) (for example, the side positive electrode current collector). This invention is made | formed in view of the said situation, and it aims at providing the monopolar type | mold solid battery which prevented the short circuit by a side surface electrical power collector.

上記目的を達成するために、本発明においては、正極活物質層と、上記正極活物質層上に形成された表面正極集電体と、負極活物質層と、上記負極活物質層上に形成された表面負極集電体と、上記正極活物質層および上記負極活物質層の間に形成された固体電解質層とを有するモノポーラ型固体電池であって、上記表面正極集電体および上記表面負極集電体の少なくとも一方が、積層方向に配置された側面集電体と接続され、上記側面集電体が、上記固体電解質層を超えて対極側まで存在し、かつ、上記対極との間に形成されたスペースにより上記対極と絶縁され、上記側面集電体が、凹凸形状を有することを特徴とするモノポーラ型固体電池を提供する。   In order to achieve the above object, in the present invention, a positive electrode active material layer, a surface positive electrode current collector formed on the positive electrode active material layer, a negative electrode active material layer, and a negative electrode active material layer are formed. Monopolar solid battery having the surface negative electrode current collector and the positive electrode active material layer and the solid electrolyte layer formed between the negative electrode active material layer, the surface positive electrode current collector and the surface negative electrode At least one of the current collectors is connected to a side current collector arranged in the stacking direction, the side current collector exists beyond the solid electrolyte layer to the counter electrode side, and between the counter electrode Provided is a monopolar solid battery which is insulated from the counter electrode by a formed space, and the side current collector has an uneven shape.

本発明によれば、側面集電体が凹凸形状を有することから、凹凸形状を有しない平板状集電体に比べて、積層方向とは直交する方向の力に対する強度を向上させることができる。その結果、組付不良や振動等で側面集電体が撓んだとしても、側面集電体(例えば側面正極集電体)が対極(負極)と接触し短絡が生じることを防止できる。   According to the present invention, since the side surface current collector has a concavo-convex shape, the strength against a force in a direction orthogonal to the stacking direction can be improved as compared with a flat plate current collector not having a concavo-convex shape. As a result, even if the side current collector is bent due to poor assembly or vibration, the side current collector (for example, the side positive current collector) can be prevented from coming into contact with the counter electrode (negative electrode) to cause a short circuit.

上記発明においては、上記側面集電体の凹凸形状が、平板状集電体が折れ曲がることにより形成された形状であることが好ましい。このような凹凸形状は、例えば平板状集電体にプレス加工を行うことにより容易に作成でき、積層方向とは直交する方向の力に対する強度を容易に向上させることができるからである。   In the said invention, it is preferable that the uneven | corrugated shape of the said side surface collector is a shape formed when the flat collector is bent. This is because such a concavo-convex shape can be easily created by, for example, pressing a flat plate current collector, and the strength against a force in a direction orthogonal to the stacking direction can be easily improved.

上記発明においては、上記側面集電体の凹凸形状が、平板状集電体の表面に補強材を配置することにより形成された形状であることが好ましい。このような凹凸形状は、例えば平板状集電体に補強材を貼り付けることにより容易に作成でき、積層方向とは直交する方向の力に対する強度を容易に向上させることができるからである。   In the said invention, it is preferable that the uneven | corrugated shape of the said side surface collector is a shape formed by arrange | positioning a reinforcing material on the surface of a flat collector. This is because such a concavo-convex shape can be easily created, for example, by sticking a reinforcing material to a flat plate current collector, and the strength against a force in a direction perpendicular to the stacking direction can be easily improved.

上記発明においては、上記側面集電体の凹凸形状の凸部が、上記積層方向に沿って形成されていることが好ましい。   In the said invention, it is preferable that the uneven | corrugated shaped convex part of the said side surface collector is formed along the said lamination direction.

また、本発明においては、上述したモノポーラ型固体電池を2以上積層した積層型固体電池であって、隣り合う上記モノポーラ型固体電池が、上記表面正極集電体または上記表面負極集電体を共有し、積層された上記モノポーラ型固体電池が、上記側面集電体を共有していることを特徴とする積層型固体電池を提供する。   Further, in the present invention, a stacked solid battery in which two or more of the above-described monopolar solid batteries are stacked, and the adjacent monopolar solid batteries share the surface positive electrode current collector or the surface negative electrode current collector. And the laminated monopolar solid battery shares the side current collector, and the laminated solid battery is provided.

本発明によれば、上述したモノポーラ型固体電池を用いることにより、組付不良や振動等で側面集電体が撓んだとしても、側面集電体(例えば側面正極集電体)が対極(負極)と接触し短絡が生じることを防止できる。   According to the present invention, by using the above-described monopolar solid battery, the side current collector (for example, the side cathode current collector) is counter electrode (for example, the side cathode current collector) even if the side current collector is bent due to poor assembly or vibration. It is possible to prevent a short circuit from occurring due to contact with the negative electrode.

また、本発明においては、上述したモノポーラ型固体電池、または、上述した積層型固体電池を有することを特徴とする移動体を提供する。   Moreover, in this invention, the mobile body characterized by having the monopolar solid battery mentioned above or the laminated solid battery mentioned above is provided.

本発明によれば、上述したモノポーラ型固体電池または積層型固体電池を有することから、発進、停止の繰り返しに起因する短絡を防止した移動体とすることができる。   According to the present invention, since the monopolar solid battery or the stacked solid battery described above is included, it is possible to provide a moving body that prevents a short circuit due to repeated starting and stopping.

本発明のモノポーラ型固体電池は、側面集電体による短絡を防止できるという効果を奏する。   The monopolar solid battery of the present invention has an effect that a short circuit due to a side current collector can be prevented.

本発明のモノポーラ型固体電池の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the monopolar type solid battery of this invention. 側面集電体が平板状集電体である場合のモノポーラ型固体電池の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of a monopolar type | mold solid battery in case a side surface electrical power collector is a flat collector. 本発明における側面集電体の形状を例示する概略平面図である。It is a schematic plan view which illustrates the shape of the side current collector in the present invention. 本発明のモノポーラ型固体電池の他の例を示す概略斜視図である。It is a schematic perspective view which shows the other example of the monopolar type | mold solid battery of this invention. 本発明における凹凸形状を例示する概略平面図である。It is a schematic plan view which illustrates the uneven | corrugated shape in this invention. 本発明における凹凸形状を例示する概略平面図である。It is a schematic plan view which illustrates the uneven | corrugated shape in this invention. 本発明のモノポーラ型固体電池を例示する概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which illustrates the monopolar type solid battery of the present invention. 本発明の積層型固体電池の一例を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows an example of the laminated type solid battery of this invention.

以下、本発明のモノポーラ型固体電池、積層型固体電池、および移動体について、詳細に説明する。   Hereinafter, the monopolar solid battery, the stacked solid battery, and the moving body of the present invention will be described in detail.

A.モノポーラ型固体電池
まず、本発明のモノポーラ型固体電池について説明する。本発明のモノポーラ型固体電池は、正極活物質層と、上記正極活物質層上に形成された表面正極集電体と、負極活物質層と、上記負極活物質層上に形成された表面負極集電体と、上記正極活物質層および上記負極活物質層の間に形成された固体電解質層とを有するモノポーラ型固体電池であって、上記表面正極集電体および上記表面負極集電体の少なくとも一方が、積層方向に配置された側面集電体と接続され、上記側面集電体が、上記固体電解質層を超えて対極側まで存在し、かつ、上記対極との間に形成されたスペースにより上記対極と絶縁され、上記側面集電体が、凹凸形状を有することを特徴とするものである。
A. First, the monopolar solid battery of the present invention will be described. The monopolar solid battery of the present invention includes a positive electrode active material layer, a surface positive electrode current collector formed on the positive electrode active material layer, a negative electrode active material layer, and a surface negative electrode formed on the negative electrode active material layer. A monopolar solid battery having a current collector and a solid electrolyte layer formed between the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer, wherein the surface positive electrode current collector and the surface negative electrode current collector At least one is connected to a side current collector arranged in the stacking direction, the side current collector is present beyond the solid electrolyte layer to the counter electrode side, and a space formed between the counter electrode Thus, the side current collector is insulated from the counter electrode and has a concavo-convex shape.

図1(a)は本発明のモノポーラ型固体電池の一例を示す概略斜視図であり、図1(b)は本発明のモノポーラ型固体電池の一例を示す概略断面図である。図1(a)、(b)に示されるモノポーラ型固体電池10は、正極活物質層1と、正極活物質層1上に形成された表面正極集電体2と、負極活物質層3と、負極活物質層3上に形成された表面負極集電体4と、正極活物質層1および負極活物質層3の間に形成された固体電解質層5とを有する。   FIG. 1A is a schematic perspective view showing an example of the monopolar solid battery of the present invention, and FIG. 1B is a schematic cross-sectional view showing an example of the monopolar solid battery of the present invention. A monopolar solid battery 10 shown in FIGS. 1A and 1B includes a positive electrode active material layer 1, a surface positive electrode current collector 2 formed on the positive electrode active material layer 1, and a negative electrode active material layer 3. And a surface negative electrode current collector 4 formed on the negative electrode active material layer 3 and a solid electrolyte layer 5 formed between the positive electrode active material layer 1 and the negative electrode active material layer 3.

表面正極集電体2は、電池の積層方向に配置された側面正極集電体6aと電気的に接続されている。側面正極集電体6aは、固体電解質層5を超えて対極(負極)側まで存在し、かつ、負極(負極活物質層3、表面負極集電体4)との間に形成されたスペースSにより、負極と絶縁されている。一方、表面負極集電体4は、電池の積層方向に配置された側面負極集電体6bと電気的に接続されている。側面負極集電体6bは、固体電解質層5を超えて対極(正極)側まで存在し、かつ、正極(正極活物質層1、表面正極集電体2)との間に形成されたスペースSにより、正極と絶縁されている。モノポーラ型固体電池10においては、側面正極集電体6aおよび側面負極集電体6bが、それぞれ凹凸形状を有する。その結果、凹凸形状を有しない平板状集電体に比べて、積層方向とは直交する方向の力11に対する強度が向上する。 The surface positive electrode current collector 2 is electrically connected to the side surface positive electrode current collector 6a arranged in the battery stacking direction. The side positive electrode current collector 6a exists beyond the solid electrolyte layer 5 to the counter electrode (negative electrode) side, and is formed between the negative electrode (the negative electrode active material layer 3 and the surface negative electrode current collector 4). 1 is insulated from the negative electrode. On the other hand, the surface negative electrode current collector 4 is electrically connected to the side surface negative electrode current collector 6b arranged in the stacking direction of the battery. The side negative electrode current collector 6b exists beyond the solid electrolyte layer 5 to the counter electrode (positive electrode) side, and is formed between the positive electrode (positive electrode active material layer 1, surface positive electrode current collector 2). 2 is insulated from the positive electrode. In the monopolar type solid battery 10, the side positive electrode current collector 6a and the side negative electrode current collector 6b each have an uneven shape. As a result, the strength against the force 11 in the direction perpendicular to the stacking direction is improved as compared with a flat plate current collector that does not have an uneven shape.

本発明によれば、側面集電体が凹凸形状を有することから、凹凸形状を有しない平板状集電体に比べて、積層方向とは直交する方向の力に対する強度を向上させることができる。その結果、組付不良や振動等で側面集電体が撓んだとしても、側面集電体(例えば側面正極集電体)が対極(負極)と接触し短絡が生じることを防止できる。例えば、図2(a)に示すように、側面集電体6が、凹凸形状を有しない平板状集電体である場合、積層方向とは直交する方向の力に対する強度が低い。そのため、図2(b)に示すように、組付不良や振動等で、積層方向とは直交する方向の力11が加わり、側面集電体6が撓むと、側面集電体6が対極(正極活物質層1、表面正極集電体2)と接触し短絡が生じる。これに対して、本発明においては、側面集電体が凹凸形状を有するため、積層方向とは直交する方向の力に対する強度が向上し、短絡を防止できる。   According to the present invention, since the side surface current collector has a concavo-convex shape, the strength against a force in a direction orthogonal to the stacking direction can be improved as compared with a flat plate current collector not having a concavo-convex shape. As a result, even if the side current collector is bent due to poor assembly or vibration, the side current collector (for example, the side positive current collector) can be prevented from coming into contact with the counter electrode (negative electrode) to cause a short circuit. For example, as shown in FIG. 2A, when the side current collector 6 is a flat plate current collector that does not have an uneven shape, the strength against a force in a direction orthogonal to the stacking direction is low. Therefore, as shown in FIG. 2B, when the force 11 in the direction orthogonal to the stacking direction is applied due to improper assembly or vibration, and the side current collector 6 bends, the side current collector 6 becomes counter electrode ( Contact with the positive electrode active material layer 1 and the surface positive electrode current collector 2) causes a short circuit. On the other hand, in the present invention, since the side surface current collector has a concavo-convex shape, the strength against a force in a direction orthogonal to the stacking direction is improved, and a short circuit can be prevented.

また、本発明によれば、側面集電体を積層方向に配置することで、電池を構成する各部材を最大限密に配置することができ、電池の高エネルギー密度化を図ることができる。さらに、本発明においては、側面集電体(例えば側面正極集電体)と対極(負極)との間にスペースを設けて両者を絶縁しているが、絶縁部材を用いて絶縁する場合に比べて、部品数を少なくすることができ、コスト低減や歩留まり向上を図ることができる。   Further, according to the present invention, by arranging the side current collectors in the stacking direction, the members constituting the battery can be arranged as densely as possible, and the energy density of the battery can be increased. Furthermore, in the present invention, a space is provided between the side current collector (for example, the side positive electrode current collector) and the counter electrode (negative electrode) to insulate both, but compared to the case of insulating using an insulating member. Thus, the number of parts can be reduced, and the cost can be reduced and the yield can be improved.

以下、本発明のモノポーラ型固体電池について、モノポーラ型固体電池の構成と、モノポーラ型固体電池の部材とに分けて説明する。   Hereinafter, the monopolar solid battery of the present invention will be described separately for the configuration of the monopolar solid battery and the members of the monopolar solid battery.

1.モノポーラ型固体電池の構成
本発明のモノポーラ型固体電池は、電池の積層方向に配置された側面集電体を有する。電池の積層方向とは、電池の部材が積層されている厳密な方向(垂直方向)のみならず、その方向に対して、±10°の範囲内で傾いている方向も包含される。
1. Configuration of Monopolar Solid Battery The monopolar solid battery of the present invention has a side current collector disposed in the battery stacking direction. The battery stacking direction includes not only a strict direction (vertical direction) in which the battery members are stacked, but also a direction inclined within a range of ± 10 ° with respect to the direction.

表面正極集電体および表面負極集電体の少なくとも一方は、側面集電体と接続される。すなわち、表面正極集電体が側面正極集電体と接続され、表面負極集電体が側面負極集電体と接続されない態様であっても良く、表面負極集電体が側面負極集電体と接続され、表面正極集電体が側面正極集電体と接続されない態様であっても良く、表面正極集電体および表面負極集電体が、それぞれ側面正極集電体および側面負極集電体と接続される態様であっても良い。表面集電体および側面集電体は、例えば導電性接着材を用いて接続されていることが好ましい。   At least one of the surface positive electrode current collector and the surface negative electrode current collector is connected to the side surface current collector. That is, the surface positive electrode current collector may be connected to the side surface negative electrode current collector, and the surface negative electrode current collector may not be connected to the side surface negative electrode current collector. The surface positive electrode current collector may be connected to the side positive electrode current collector, and the surface positive electrode current collector and the surface negative electrode current collector may be connected to the side positive electrode current collector and the side negative electrode current collector, respectively. It may be connected. The surface current collector and the side current collector are preferably connected using, for example, a conductive adhesive.

本発明における側面集電体は、固体電解質層を超えて対極側まで存在し、かつ、対極との間に形成されたスペースにより対極と絶縁される。ここで、側面集電体と対極の端部とのクリアランスをWとする。なお、対極の端部とは、集電体および活物質層のうち、より側面集電体に近い部材の端部をいう。一方、対極の活物質層の幅をWとする。例えば図1(b)に示すように、側面正極集電体6aと、対極(負極活物質層3、表面負極集電体4)の端部とのクリアランスをWとし、負極活物質層3の幅をWとする。Wは、Wに対して、2%〜20%の範囲内であることが好ましく、5%〜10%の範囲内であることがより好ましい。また、側面集電体に生じる撓みの程度は、側面集電体の材質や厚さによって異なるものであるが、この撓みを考慮すると、Wの値は、0.1mm以上であることが好ましく、1.0mm以上であることがより好ましい。 The side current collector in the present invention exists beyond the solid electrolyte layer to the counter electrode side and is insulated from the counter electrode by a space formed between the counter electrode. Here, the clearance between the side current collector and the end portion of the counter electrode and the W 1. Note that the end portion of the counter electrode refers to an end portion of a member closer to the side surface current collector among the current collector and the active material layer. On the other hand, the width of the active material layer of the counter electrode and W 2. For example, as shown in FIG. 1 (b), and side positive electrode current collector 6a, a counter electrode (negative electrode active material layer 3, the surface anode current collector 4) the clearance between the end portion of the W 1, the anode active material layer 3 Is W 2 . W 1 is preferably in the range of 2% to 20% and more preferably in the range of 5% to 10% with respect to W 2 . In addition, the degree of bending that occurs in the side current collector varies depending on the material and thickness of the side current collector, but considering this deflection, the value of W 1 is preferably 0.1 mm or more. More preferably, it is 1.0 mm or more.

また、本発明における側面集電体の材料としては、例えば、金、銀、パラジウム、銅、ニッケル、鉄、SUS、アルミニウム、チタン、カーボン等を挙げることができ、中でも、金が好ましい。酸化還元反応の影響を受けにくいからである。側面集電体は、例えば平板状集電体を用いてなるものであることが好ましい。また、側面集電体は、凹凸形状を有する。側面集電体の凹凸形状は、凹凸形状を有しない平板状集電体に比べて、積層方向とは直交する方向の力に対する強度を向上させることができる形状であれば特に限定されるものではない。   Moreover, as a material of the side surface collector in this invention, gold | metal | money, silver, palladium, copper, nickel, iron, SUS, aluminum, titanium, carbon etc. can be mentioned, for example, Gold is preferable. This is because it is hardly affected by the oxidation-reduction reaction. The side current collector is preferably formed using, for example, a flat plate current collector. The side current collector has an uneven shape. The concavo-convex shape of the side current collector is not particularly limited as long as the shape can improve the strength against the force in the direction orthogonal to the stacking direction as compared with the flat plate current collector having no concavo-convex shape. Absent.

側面集電体の凹凸形状の一例としては、図1(a)に示したように、平板状集電体が折れ曲がることにより形成された形状(以下、第一の凹凸形状と称する場合がある)を挙げることができる。第一の凹凸形状は、例えば平板状集電体にプレス加工を行うことにより容易に作成でき、積層方向とは直交する方向の力に対する強度を容易に向上させることができる。第一の凹凸形状としては、例えば、矩形の凸部および凹部が交互に形成された形状(図3(a))、三角形の凸部および凹部が交互に形成された形状(図3(b))、曲線状の凸部および凹部が交互に形成された形状(図3(c))等を挙げることができる。   As an example of the uneven shape of the side current collector, as shown in FIG. 1A, a shape formed by bending the flat plate current collector (hereinafter, sometimes referred to as a first uneven shape) Can be mentioned. The first concavo-convex shape can be easily created by, for example, pressing a flat plate current collector, and the strength against a force in a direction orthogonal to the stacking direction can be easily improved. Examples of the first uneven shape include a shape in which rectangular convex portions and concave portions are alternately formed (FIG. 3A), and a shape in which triangular convex portions and concave portions are alternately formed (FIG. 3B). ), A shape in which curved convex portions and concave portions are alternately formed (FIG. 3C), and the like.

中でも、第一の凹凸形状は、表面集電体と面接触可能な形状であることが好ましく、具体的には、図3(a)のような形状が好ましい。より効率的に集電できるからである。例えば図3(a)に示すように、側面集電体6が表面集電体(図示せず)と連続的に面接触する部分の長さをLとし、側面集電体6の凹凸形状を含めた幅をWとし、側面集電体6の厚さ(平板状集電体自体の厚さ)をTとした場合、Lの値は、例えば1mm以上であることが好ましく、1mm〜5mmの範囲内であることがより好ましい。Wの値は、例えば1mm〜5mmの範囲内であることが好ましく、1mm〜2mmの範囲内であることがより好ましい。Tの値は、例えば1μm〜1000μmの範囲内であることが好ましく、10μm〜50μmの範囲内であることがより好ましい。   Especially, it is preferable that a 1st uneven | corrugated shape is a shape which can be surface-contacted with a surface electrical power collector, and the shape like FIG. 3 (a) is specifically preferable. This is because current can be collected more efficiently. For example, as shown in FIG. 3A, the length of the portion where the side current collector 6 is in continuous surface contact with the surface current collector (not shown) is L, and the uneven shape of the side current collector 6 is When the included width is W and the thickness of the side current collector 6 (thickness of the flat plate current collector itself) is T, the value of L is preferably 1 mm or more, for example, 1 mm to 5 mm. More preferably within the range. The value of W is preferably in the range of 1 mm to 5 mm, for example, and more preferably in the range of 1 mm to 2 mm. The value of T is preferably in the range of 1 μm to 1000 μm, for example, and more preferably in the range of 10 μm to 50 μm.

側面集電体の凹凸形状の他の例としては、図4に示すように、平板状集電体7の表面に補強材8を配置することにより形成された形状(以下、第二の凹凸形状と称する場合がある)を挙げることができる。第二の凹凸形状は、例えば平板状集電体に補強材を貼り付けることにより容易に作成でき、積層方向とは直交する方向の力に対する強度を容易に向上させることができる。補強材の材料としては、例えば、金属、樹脂、無機材料等を挙げることができる。   As another example of the uneven shape of the side current collector, as shown in FIG. 4, a shape formed by disposing the reinforcing material 8 on the surface of the flat plate current collector 7 (hereinafter, the second uneven shape). May be referred to). The second concavo-convex shape can be easily created, for example, by sticking a reinforcing material to a flat plate current collector, and the strength against a force in a direction orthogonal to the stacking direction can be easily improved. Examples of the reinforcing material include metals, resins, and inorganic materials.

また、側面集電体の凹凸形状が形成される方向は、凹凸形状を有しない平板状集電体に比べて、積層方向とは直交する方向の力に対する強度を向上させることができる方向であれば特に限定されるものではない。ここで、図5、図6は、それぞれ、第一の凹凸形状および第二の凹凸形状を例示する概略平面図である。図5(a)、図6(a)に示すように、側面集電体6の凹凸形状の凸部は、積層方向に沿って形成されていることが好ましい。積層方向とは直交する方向の力に対する強度をより向上させることができるからである。ここで、「積層方向に沿って形成される」とは、電池の部材が積層されている厳密な方向(垂直方向)に形成されている場合のみならず、その方向に対して、±10°の範囲内で傾いた方向に形成されている場合も包含される。一方、図5(b)、図6(b)に示すように、側面集電体6の凹凸形状の凸部は、積層方向に対して所定の角度(±10°より大きな角度)を有するように形成されていても良い。また、図6(c)に示すように、補強材8は、網目状に形成されていても良い。   In addition, the direction in which the uneven shape of the side surface current collector is formed is a direction that can improve the strength against the force in the direction perpendicular to the stacking direction as compared with the flat plate current collector having no uneven shape. There is no particular limitation. Here, FIGS. 5 and 6 are schematic plan views illustrating the first uneven shape and the second uneven shape, respectively. As shown in FIGS. 5A and 6A, it is preferable that the concavo-convex convex portions of the side current collector 6 are formed along the stacking direction. This is because the strength against a force in a direction orthogonal to the stacking direction can be further improved. Here, “formed along the stacking direction” means not only when the battery members are formed in a strict direction (vertical direction) but also ± 10 ° with respect to the direction. The case where it is formed in a tilted direction within the range is also included. On the other hand, as shown in FIG. 5B and FIG. 6B, the concavo-convex convex portion of the side current collector 6 has a predetermined angle (an angle greater than ± 10 °) with respect to the stacking direction. It may be formed. Moreover, as shown in FIG.6 (c), the reinforcing material 8 may be formed in mesh shape.

また、本発明においては、図7(a)に示すように、活物質層(例えば正極活物質層1)は、側面集電体(例えば側面正極集電体6a)との間に空間を有していても良く、図7(b)に示すように、活物質層(例えば正極活物質層1)は、側面集電体(例えば側面正極集電体6a)と接するように形成されていても良いが、後者がより好ましい。活物質層および側面集電体の間の空間は、より高エネルギー密度化を図ることができるからである。さらに、この場合、側面集電体は、活物質層から直接集電することができるという利点もある。また、図7(c)に示すように、活物質層(例えば正極活物質層1)と側面集電体(例えば側面正極集電体6a)との間、および、表面集電体(例えば表面正極集電体2)と側面集電体(例えば側面正極集電体6a)との間の少なくとも一方には、接着材層9が形成されていることが好ましい。位置ズレや組付不良を抑制できるからである。接着材層9は、導電性接着材を用いてなるものであることが好ましい。導電性接着材としては、例えば、金属微粒子と、接着性樹脂とを含有するものを挙げることができる。接着性樹脂としては、例えばエポキシ樹脂およびシリコン樹脂等を挙げることができる。   In the present invention, as shown in FIG. 7A, the active material layer (for example, the positive electrode active material layer 1) has a space between the side surface current collector (for example, the side surface positive electrode current collector 6a). As shown in FIG. 7B, the active material layer (for example, the positive electrode active material layer 1) is formed so as to be in contact with the side surface current collector (for example, the side surface positive electrode current collector 6a). The latter is more preferable. This is because the space between the active material layer and the side current collector can achieve higher energy density. Furthermore, in this case, the side surface current collector has an advantage that current can be collected directly from the active material layer. Further, as shown in FIG. 7C, between the active material layer (for example, the positive electrode active material layer 1) and the side surface current collector (for example, the side surface positive electrode current collector 6a), and the surface current collector (for example, the surface) The adhesive layer 9 is preferably formed on at least one of the positive electrode current collector 2) and the side surface current collector (for example, the side surface positive electrode current collector 6a). This is because misalignment and assembly failure can be suppressed. The adhesive layer 9 is preferably formed using a conductive adhesive. Examples of the conductive adhesive include those containing metal fine particles and an adhesive resin. Examples of the adhesive resin include an epoxy resin and a silicon resin.

2.モノポーラ型固体電池の部材
次に、本発明のモノポーラ型固体電池の部材について説明する。本発明のモノポーラ型固体電池は、側面集電体、正極活物質層、表面正極集電体、負極活物質層、表面負極集電体および固体電解質層を少なくとも有するものである。
2. Next, members of the monopolar solid battery of the present invention will be described. The monopolar solid battery of the present invention has at least a side current collector, a positive electrode active material layer, a surface positive electrode current collector, a negative electrode active material layer, a surface negative electrode current collector, and a solid electrolyte layer.

(1)側面集電体
側面集電体の材料や厚さ等については、上述した内容と同様であるので、ここでの記載は省略する。
(1) Side current collector The material, thickness, and the like of the side current collector are the same as those described above, and are not described here.

(2)正極活物質層
本発明における正極活物質層は、少なくとも正極活物質を含有する層である。また、正極活物質層は、正極活物質の他に、導電化材、結着材および固体電解質材料の少なくとも一つを含有していても良い。
(2) Positive electrode active material layer The positive electrode active material layer in the present invention is a layer containing at least a positive electrode active material. The positive electrode active material layer may contain at least one of a conductive material, a binder, and a solid electrolyte material in addition to the positive electrode active material.

本発明における正極活物質は、特に限定されるものではなく、一般的な正極活物質を用いることができる。このような正極活物質としては、例えば本発明のモノポーラ型固体電池がリチウム固体電池である場合、LiCoO、LiNiO、LiCo1/3Ni1/3Mn1/3、LiVO、LiCrO等の層状正極活物質、LiMn、Li(Ni0.25Mn0.75、LiCoMnO、LiNiMn等のスピネル型正極活物質、LiCoPO、LiMnPO、LiFePO等のオリビン型正極活物質、Li12等のナシコン型正極活物質等を挙げることができる。 The positive electrode active material in the present invention is not particularly limited, and a general positive electrode active material can be used. As such a positive electrode active material, for example, when the monopolar solid battery of the present invention is a lithium solid battery, LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiCo 1/3 Ni 1/3 Mn 1/3 O 2 , LiVO 2 , LiCrO layered positive electrode active material 2 such, LiMn 2 O 4, Li ( Ni 0.25 Mn 0.75) 2 O 4, LiCoMnO 4, Li 2 NiMn 3 spinel positive electrode active material such O 8, LiCoPO 4, LiMnPO 4 An olivine-type positive electrode active material such as LiFePO 4 , a NASICON-type positive electrode active material such as Li 3 V 2 P 3 O 12, and the like.

正極活物質の形状は、例えば粒子状であることが好ましい。正極活物質の平均粒径(D50)は、例えば1nm〜100μmの範囲内、中でも10nm〜30μmの範囲内であることが好ましい。正極活物質層における正極活物質の含有量は、容量の観点からはより多いことが好ましく、例えば60重量%〜99重量%の範囲内、中でも70重量%〜95重量%の範囲内であることが好ましい。 The shape of the positive electrode active material is preferably particulate, for example. The average particle diameter (D 50 ) of the positive electrode active material is, for example, preferably in the range of 1 nm to 100 μm, and more preferably in the range of 10 nm to 30 μm. The content of the positive electrode active material in the positive electrode active material layer is preferably higher from the viewpoint of capacity, for example, in the range of 60 wt% to 99 wt%, particularly in the range of 70 wt% to 95 wt%. Is preferred.

導電化材の材料としては、所望の電子伝導性を有するものであれば特に限定されるものではないが、例えば炭素材料を挙げることができる。さらに、炭素材料としては、具体的には、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、カーボンブラック、コークス、炭素繊維、黒鉛を挙げることができる。また、結着材の材料としては、化学的、電気的に安定なものであれば特に限定されるものではないが、例えばポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)等のフッ素系結着材、および、スチレンブタジエンゴム等のゴム系結着材等を挙げることができる。また、固体電解質材料については、後述する「(6)固体電解質層」で説明する。   The material for the conductive material is not particularly limited as long as it has desired electronic conductivity, and examples thereof include a carbon material. Furthermore, specific examples of the carbon material include acetylene black, ketjen black, carbon black, coke, carbon fiber, and graphite. The material of the binder is not particularly limited as long as it is chemically and electrically stable. For example, fluorine-based materials such as polyvinylidene fluoride (PVDF) and polytetrafluoroethylene (PTFE) are used. Examples thereof include a binder and a rubber-based binder such as styrene butadiene rubber. The solid electrolyte material will be described later in “(6) Solid electrolyte layer”.

正極活物質層の厚さは、電池の構成によって大きく異なるものであるが、例えば0.1μm〜1000μmの範囲内、中でも10μm〜50μmの範囲内であることが好ましい。   The thickness of the positive electrode active material layer varies greatly depending on the configuration of the battery. For example, the thickness is preferably in the range of 0.1 μm to 1000 μm, and more preferably in the range of 10 μm to 50 μm.

(3)表面正極集電体
本発明における表面正極集電体は、固体電解質層とは反対側の正極活物質層の表面に形成されるものである。表面正極集電体の材料としては、電子伝導性を有するものであれば特に限定されるものではないが、例えばSUS、アルミニウム、ニッケル、鉄、チタンおよびカーボン等を挙げることができる。
(3) Surface positive electrode current collector The surface positive electrode current collector in the present invention is formed on the surface of the positive electrode active material layer on the side opposite to the solid electrolyte layer. The material for the surface positive electrode current collector is not particularly limited as long as it has electronic conductivity, and examples thereof include SUS, aluminum, nickel, iron, titanium, and carbon.

(4)負極活物質層
本発明における負極活物質層は、少なくとも負極活物質を含有する層である。また、負極活物質層は、負極活物質の他に、導電化材、結着材および固体電解質材料の少なくとも一つを含有していても良い。
(4) Negative electrode active material layer The negative electrode active material layer in the present invention is a layer containing at least a negative electrode active material. The negative electrode active material layer may contain at least one of a conductive material, a binder, and a solid electrolyte material in addition to the negative electrode active material.

本発明における負極活物質としては、例えば、金属活物質およびカーボン活物質を挙げることができる。金属活物質としては、例えばIn、Al、SiおよびSn等を挙げることができる。一方、カーボン活物質としては、例えばメソカーボンマイクロビーズ(MCMB)、高配向性グラファイト(HOPG)等の黒鉛、ハードカーボンおよびソフトカーボン等の非晶質炭素等を挙げることができる。   Examples of the negative electrode active material in the present invention include a metal active material and a carbon active material. Examples of the metal active material include In, Al, Si, and Sn. On the other hand, examples of the carbon active material include graphite such as mesocarbon microbeads (MCMB) and highly oriented graphite (HOPG), and amorphous carbon such as hard carbon and soft carbon.

負極活物質の形状は、例えば粒子状であることが好ましい。負極活物質の平均粒径(D50)は、例えば1nm〜100μmの範囲内、中でも10nm〜30μmの範囲内であることが好ましい。負極活物質層における負極活物質の含有量は、容量の観点からはより多いことが好ましく、例えば60重量%〜99重量%の範囲内、中でも70重量%〜95重量%の範囲内であることが好ましい。なお、導電化材、結着材および固体電解質材料については、上述した正極活物質層に記載した内容と同様であるので、ここでの記載は省略する。 The shape of the negative electrode active material is preferably particulate, for example. The average particle diameter (D 50 ) of the negative electrode active material is, for example, preferably in the range of 1 nm to 100 μm, and more preferably in the range of 10 nm to 30 μm. The content of the negative electrode active material in the negative electrode active material layer is preferably larger from the viewpoint of capacity, for example, in the range of 60 wt% to 99 wt%, particularly in the range of 70 wt% to 95 wt%. Is preferred. In addition, since it is the same as that of the content described in the positive electrode active material layer mentioned above about a electrically conductive material, a binder, and a solid electrolyte material, description here is abbreviate | omitted.

負極活物質層の厚さは、電池の構成によって大きく異なるものであるが、例えば0.1μm〜1000μmの範囲内、中でも10μm〜50μmの範囲内であることが好ましい。   The thickness of the negative electrode active material layer varies greatly depending on the configuration of the battery. For example, the thickness is preferably in the range of 0.1 μm to 1000 μm, and more preferably in the range of 10 μm to 50 μm.

(5)表面負極集電体
本発明における表面負極集電体は、固体電解質層とは反対側の負極活物質層の表面に形成されるものである。表面負極集電体の材料としては、電子伝導性を有するものであれば特に限定されるものではないが、例えばSUS、銅、ニッケルおよびカーボン等を挙げることができる。
(5) Surface negative electrode current collector The surface negative electrode current collector in the present invention is formed on the surface of the negative electrode active material layer on the side opposite to the solid electrolyte layer. The material for the surface negative electrode current collector is not particularly limited as long as it has electronic conductivity, and examples thereof include SUS, copper, nickel, and carbon.

(6)固体電解質層
本発明における固体電解質層は、固体電解質材料を含有する層である。固体電解質材料としては、例えば、硫化物固体電解質材料および酸化物固体電解質材料を挙げることができる。硫化物固体電解質材料は、酸化物固体電解質材料に比べて、イオン伝導性が高いものが多い点で好ましく、酸化物固体電解質材料は、硫化物固体電解質材料に比べて、化学的安定性が高い点で好ましい。
(6) Solid electrolyte layer The solid electrolyte layer in the present invention is a layer containing a solid electrolyte material. Examples of the solid electrolyte material include a sulfide solid electrolyte material and an oxide solid electrolyte material. The sulfide solid electrolyte material is preferable in that it has a higher ion conductivity than the oxide solid electrolyte material, and the oxide solid electrolyte material has higher chemical stability than the sulfide solid electrolyte material. This is preferable.

リチウム固体電池に用いられる酸化物固体電解質材料としては、例えば、NASICON型構造を有する化合物等を挙げることができる。NASICON型構造を有する化合物の一例としては、一般式Li1+xAlGe2−x(PO(0≦x≦2)で表される化合物を挙げることができる。上記一般式において、xの範囲は、0以上であれば良く、中でも、0より大きいことが好ましく、0.3以上であることがより好ましい。一方、xの範囲は、2以下であれば良く、中でも、1.7以下であることが好ましく、1以下であることがより好ましい。中でも、本発明においては、上記固体電解質材料が、Li1.5Al0.5Ge1.5(POであることが好ましい。また、NASICON型構造を有する化合物の他の例としては、一般式Li1+xAlTi2−x(PO(0≦x≦2)で表される化合物を挙げることができる。上記一般式において、xの範囲は、0以上であれば良く、中でも、0より大きいことが好ましく、0.3以上であることがより好ましい。一方、xの範囲は、2以下であれば良く、中でも、1.7以下であることが好ましく、1以下であることがより好ましい。中でも、本発明においては、上記固体電解質材料が、Li1.5Al0.5Ti1.5(POであることが好ましい。また、酸化物固体電解質材料の他の例としては、LiLaTiO(例えば、Li0.34La0.51TiO)、LiPON(例えば、Li2.9PO3.30.46)、LiLaZrO(例えば、LiLaZr12)等を挙げることができる。 Examples of the oxide solid electrolyte material used for the lithium solid state battery include a compound having a NASICON type structure. As an example of a compound having a NASICON type structure, a compound represented by the general formula Li 1 + x Al x Ge 2-x (PO 4 ) 3 (0 ≦ x ≦ 2) can be given. In the above general formula, the range of x may be 0 or more, more preferably greater than 0, and more preferably 0.3 or more. On the other hand, the range of x should just be 2 or less, and it is preferable that it is 1.7 or less especially, and it is more preferable that it is 1 or less. Among these, in the present invention, the solid electrolyte material is preferably Li 1.5 Al 0.5 Ge 1.5 (PO 4 ) 3 . Another example of the compound having a NASICON structure is a compound represented by the general formula Li 1 + x Al x Ti 2-x (PO 4 ) 3 (0 ≦ x ≦ 2). In the above general formula, the range of x may be 0 or more, more preferably greater than 0, and more preferably 0.3 or more. On the other hand, the range of x should just be 2 or less, and it is preferable that it is 1.7 or less especially, and it is more preferable that it is 1 or less. Among these, in the present invention, the solid electrolyte material is preferably Li 1.5 Al 0.5 Ti 1.5 (PO 4 ) 3 . Other examples of the oxide solid electrolyte material include LiLaTiO (for example, Li 0.34 La 0.51 TiO 3 ), LiPON (for example, Li 2.9 PO 3.3 N 0.46 ), LiLaZrO ( for example, mention may be made of Li 7 La 3 Zr 2 O 12 ) or the like.

リチウム固体電池に用いられる硫化物固体電解質材料としては、例えば、LiS−P、LiS−P−LiI、LiS−P−LiO、LiS−P−LiO−LiI、LiS−SiS、LiS−SiS−LiI、LiS−SiS−LiBr、LiS−SiS−LiCl、LiS−SiS−B−LiI、LiS−SiS−P−LiI、LiS−B、LiS−P−Z(ただし、m、nは正の数。Zは、Ge、Zn、Gaのいずれか。)、LiS−GeS、LiS−SiS−LiPO、LiS−SiS−LiMO(ただし、x、yは正の数。Mは、P、Si、Ge、B、Al、Ga、Inのいずれか。)等を挙げることができる。なお、上記「LiS−P」の記載は、LiSおよびPを含む原料組成物を用いてなる硫化物固体電解質材料を意味し、他の記載についても同様である。 Examples of the sulfide solid electrolyte material used in the lithium solid state battery include Li 2 S—P 2 S 5 , Li 2 S—P 2 S 5 —LiI, Li 2 S—P 2 S 5 —Li 2 O, Li 2 S-P 2 S 5 -Li 2 O-LiI, Li 2 S-SiS 2, Li 2 S-SiS 2 -LiI, Li 2 S-SiS 2 -LiBr, Li 2 S-SiS 2 -LiCl, Li 2 S-SiS 2 -B 2 S 3 -LiI, Li 2 S-SiS 2 -P 2 S 5 -LiI, Li 2 S-B 2 S 3, Li 2 S-P 2 S 5 -Z m S n ( provided that , M, and n are positive numbers. Z is any of Ge, Zn, and Ga.), Li 2 S—GeS 2 , Li 2 S—SiS 2 —Li 3 PO 4 , Li 2 S—SiS 2 —Li x MO y (where, x, y is the number of positive .M is, P, S , Mention may be made of Ge, B, Al, Ga, any of an In.) And the like. The description of “Li 2 S—P 2 S 5 ” means a sulfide solid electrolyte material using a raw material composition containing Li 2 S and P 2 S 5, and the same applies to other descriptions. is there.

固体電解質材料の形状は、例えば粒子状であることが好ましい。固体電解質材料の平均粒径(D50)は、例えば1nm〜100μmの範囲内、中でも10nm〜30μmの範囲内であることが好ましい。固体電解質層における固体電解質材料の含有量は、例えば60重量%以上、中でも70重量%以上、特に80重量%以上であることが好ましい。固体電解質層は、結着材を含有していても良く、固体電解質材料のみから構成されていても良い。 The shape of the solid electrolyte material is preferably particulate, for example. The average particle diameter (D 50 ) of the solid electrolyte material is, for example, preferably in the range of 1 nm to 100 μm, and more preferably in the range of 10 nm to 30 μm. The content of the solid electrolyte material in the solid electrolyte layer is, for example, preferably 60% by weight or more, more preferably 70% by weight or more, and particularly preferably 80% by weight or more. The solid electrolyte layer may contain a binder or may be composed only of a solid electrolyte material.

固体電解質層の厚さは、電池の構成によって大きく異なるものであるが、例えば0.1μm〜1000μmの範囲内、中でも0.1μm〜300μmの範囲内、特に10μm〜30μmの範囲内であることが好ましい。   The thickness of the solid electrolyte layer varies greatly depending on the configuration of the battery. For example, the thickness of the solid electrolyte layer may be within a range of 0.1 μm to 1000 μm, particularly within a range of 0.1 μm to 300 μm, and particularly within a range of 10 μm to 30 μm. preferable.

(7)モノポーラ型固体電池
本発明のモノポーラ型固体電池の種類としては、例えばリチウム固体電池、ナトリウム固体電池、マグネシウム固体電池およびカルシウム固体電池等を挙げることができ、中でもリチウム固体電池が好ましい。さらに、本発明のモノポーラ型固体電池は、一次電池であっても良く、二次電池であっても良いが、中でも二次電池であることが好ましい。繰り返し充放電でき、例えば車両用電池として有用だからである。また、モノポーラ型固体電池の製造方法は、特に限定されるものではなく、一般的な電池における製造方法と同様である。
(7) Monopolar Solid Battery As examples of the monopolar solid battery of the present invention, a lithium solid battery, a sodium solid battery, a magnesium solid battery, a calcium solid battery, and the like can be given. Among these, a lithium solid battery is preferable. Furthermore, the monopolar solid battery of the present invention may be a primary battery or a secondary battery, and among these, a secondary battery is preferable. This is because it can be repeatedly charged and discharged and is useful, for example, as a vehicle battery. Moreover, the manufacturing method of a monopolar type solid battery is not specifically limited, It is the same as the manufacturing method in a general battery.

B.積層型固体電池
次に、本発明の積層型固体電池について説明する。本発明の積層型固体電池は、上述したモノポーラ型固体電池を2以上積層した積層型固体電池であって、隣り合う上記モノポーラ型固体電池が、上記表面正極集電体または上記表面負極集電体を共有し、積層された上記モノポーラ型固体電池が、上記側面集電体を共有していることを特徴とするものである。
B. Next, the stacked solid battery of the present invention will be described. The laminated solid battery of the present invention is a laminated solid battery in which two or more of the above-described monopolar solid batteries are laminated, and the adjacent monopolar solid batteries are the surface positive electrode current collector or the surface negative electrode current collector. The monopolar solid batteries stacked and shared share the side current collector.

図8は、本発明の積層型固体電池の一例を示す概略断面図である。図8に示される積層型固体電池20は、モノポーラ型固体電池10を2以上積層した電池であって、隣り合うモノポーラ型固体電池10が、表面正極集電体2または表面負極集電体4を共有し、積層されたモノポーラ型固体電池10が、側面集電体6a、6bを共有していることを特徴とするものである。   FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing an example of the stacked solid battery of the present invention. The stacked solid battery 20 shown in FIG. 8 is a battery in which two or more monopolar solid batteries 10 are stacked, and the adjacent monopolar solid battery 10 is connected to the surface positive electrode current collector 2 or the surface negative electrode current collector 4. The shared and stacked monopolar solid battery 10 shares the side current collectors 6a and 6b.

本発明によれば、上述したモノポーラ型固体電池を用いることにより、組付不良や振動等で側面集電体が撓んだとしても、側面集電体(例えば側面正極集電体)が対極(負極)と接触し短絡が生じることを防止できる。また、積層されるモノポーラ型固体電池の数は、特に限定されるものではないが、例えば2個〜1000個の範囲内であり、10個〜1000個の範囲内であることが好ましい。   According to the present invention, by using the above-described monopolar solid battery, the side current collector (for example, the side cathode current collector) is counter electrode (for example, the side cathode current collector) even if the side current collector is bent due to poor assembly or vibration. It is possible to prevent a short circuit from occurring due to contact with the negative electrode. The number of monopolar solid batteries to be stacked is not particularly limited, but is, for example, in the range of 2 to 1000, and preferably in the range of 10 to 1000.

C.移動体
次に、本発明の移動体について説明する。本発明の移動体は、上述したモノポーラ型固体電池、または、上述した積層型固体電池を有することを特徴とするものである。
C. Next, the moving body of the present invention will be described. The moving body of the present invention is characterized by having the above-described monopolar solid battery or the above-described stacked solid battery.

本発明によれば、上述したモノポーラ型固体電池または積層型固体電池を有することから、発進、停止の繰り返しに起因する短絡を防止した移動体とすることができる。また、例えば平板状集電体を用いた場合、凹凸形状の側面集電体と同等の強度を発揮させるためには、平板状集電体の厚さを厚くする必要があり、電池の軽量化が困難であるという問題がある。これに対して、本発明の移動体は、凹凸形状の側面集電体を用いたモノポーラ型固体電池を使用しているため、軽量化を図ることができ、移動体の燃費を向上させることができる。   According to the present invention, since the monopolar solid battery or the stacked solid battery described above is included, it is possible to provide a moving body that prevents a short circuit due to repeated starting and stopping. In addition, for example, when using a flat plate current collector, it is necessary to increase the thickness of the flat plate current collector in order to achieve the same strength as the uneven side current collector. There is a problem that is difficult. On the other hand, since the mobile body of the present invention uses a monopolar solid battery using a concavo-convex side current collector, the weight can be reduced and the fuel efficiency of the mobile body can be improved. it can.

本発明の移動体は、上述したモノポーラ型固体電池または積層型固体電池を有し、移動可能なものであれば特に限定されるものではないが、例えば車両等を挙げることができる。車両としては、例えば、ハイブリッド自動車、電気自動車等の四輪車、バイク等の二輪車等を挙げることができる。   The mobile body of the present invention is not particularly limited as long as it has the above-described monopolar solid battery or stacked solid battery and is movable, and examples thereof include vehicles. Examples of the vehicle include four-wheeled vehicles such as hybrid vehicles and electric vehicles, and two-wheeled vehicles such as motorcycles.

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。   The present invention is not limited to the above embodiment. The above-described embodiment is an exemplification, and the present invention has substantially the same configuration as the technical idea described in the claims of the present invention, and any device that exhibits the same function and effect is the present invention. It is included in the technical scope of the invention.

1 … 正極活物質層
2 … 表面正極集電体
3 … 負極活物質層
4 … 表面負極集電体
5 … 固体電解質層
6 … 側面集電体
6a … 側面正極集電体
6b … 側面負極集電体
7 … 平板状集電体
8 … 補強材
9 … 接着材層
10 … モノポーラ型固体電池
20 … 積層型固体電池
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Positive electrode active material layer 2 ... Surface positive electrode current collector 3 ... Negative electrode active material layer 4 ... Surface negative electrode current collector 5 ... Solid electrolyte layer 6 ... Side surface current collector 6a ... Side surface positive electrode current collector 6b ... Side surface negative electrode current collector Body 7 ... Flat current collector 8 ... Reinforcing material 9 ... Adhesive layer 10 ... Monopolar solid battery 20 ... Stacked solid battery

Claims (6)

正極活物質層と、前記正極活物質層上に形成された表面正極集電体と、負極活物質層と、前記負極活物質層上に形成された表面負極集電体と、前記正極活物質層および前記負極活物質層の間に形成された固体電解質層とを有するモノポーラ型固体電池であって、
前記表面正極集電体および前記表面負極集電体の少なくとも一方が、積層方向に配置された側面集電体と接続され、
前記側面集電体が、前記固体電解質層を超えて対極側まで存在し、かつ、前記対極との間に形成されたスペースにより前記対極と絶縁され、
前記側面集電体が、凹凸形状を有することを特徴とするモノポーラ型固体電池。
A positive electrode active material layer, a surface positive electrode current collector formed on the positive electrode active material layer, a negative electrode active material layer, a surface negative electrode current collector formed on the negative electrode active material layer, and the positive electrode active material A monopolar solid battery having a layer and a solid electrolyte layer formed between the negative electrode active material layer,
At least one of the surface positive electrode current collector and the surface negative electrode current collector is connected to a side surface current collector disposed in the stacking direction,
The side current collector exists beyond the solid electrolyte layer to the counter electrode side, and is insulated from the counter electrode by a space formed between the counter electrode,
The monopolar solid battery, wherein the side current collector has an uneven shape.
前記側面集電体の凹凸形状が、平板状集電体が折れ曲がることにより形成された形状であることを特徴とする請求項1に記載のモノポーラ型固体電池。   2. The monopolar solid battery according to claim 1, wherein the uneven shape of the side surface current collector is a shape formed by bending a flat plate current collector. 3. 前記側面集電体の凹凸形状が、平板状集電体の表面に補強材を配置することにより形成された形状であることを特徴とする請求項1に記載のモノポーラ型固体電池。   2. The monopolar solid battery according to claim 1, wherein the uneven shape of the side surface current collector is a shape formed by disposing a reinforcing material on a surface of the flat plate current collector. 前記側面集電体の凹凸形状の凸部が、前記積層方向に沿って形成されていることを特徴とする請求項1から請求項3までのいずれかの請求項に記載のモノポーラ型固体電池。   The monopolar solid battery according to any one of claims 1 to 3, wherein the concavo-convex convex portion of the side current collector is formed along the stacking direction. 請求項1から請求項4までのいずれかの請求項に記載のモノポーラ型固体電池を2以上積層した積層型固体電池であって、
隣り合う前記モノポーラ型固体電池が、前記表面正極集電体または前記表面負極集電体を共有し、
積層された前記モノポーラ型固体電池が、前記側面集電体を共有していることを特徴とする積層型固体電池。
A stacked solid battery in which two or more monopolar solid batteries according to any one of claims 1 to 4 are stacked,
The adjacent monopolar solid batteries share the surface positive electrode current collector or the surface negative electrode current collector,
The laminated solid battery, wherein the laminated monopolar solid battery shares the side current collector.
請求項1から請求項4までのいずれかの請求項に記載のモノポーラ型固体電池、または、請求項5に記載の積層型固体電池を有することを特徴とする移動体。   A moving body comprising the monopolar solid battery according to any one of claims 1 to 4 or the stacked solid battery according to claim 5.
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