JP2014086226A - 全固体電池システム - Google Patents

Abstract

【課題】電池の加熱効率を高めることが可能な全固体電池システムを提供する。
【解決手段】固体電解質層、該固体電解質層を挟むように積層された一対の電極層を有する電極体、一対の電極層を構成する一方の電極層に接続された第１集電体、及び、一対の電極層を構成する他方の電極層に接続された第２集電体を有する積層体と、該積層体を収容する外装体と、該外装体の外側に配置された加熱手段と、を備え、積層体は、少なくとも積層の方向の一端に、第１集電体又は第２集電体が配置され、少なくとも一端に配置されている第１集電体又は第２集電体の、外装体に対向する面は、電極層が配置されていない未電極部を有し、該未電極部と外装体とが接続されている、全固体電池システムとする。
【選択図】図１

Description

本発明は、全固体電池及び加熱手段を有する全固体電池システムに関する。

リチウムイオン二次電池は、従来の二次電池よりもエネルギー密度が高く、高電圧で作動させることができる。そのため、小型軽量化を図りやすい二次電池として携帯電話等の情報機器に使用されており、近年、電気自動車用やハイブリッド自動車用としての需要も高まっている。

リチウムイオン二次電池は、正極層及び負極層（以下において、これらをまとめて「電極層」ということがある。）と、これらの間に配置された電解質層とを有し、電解質層に用いられる電解質としては、例えば非水系の液体状や固体状の物質等が知られている。液体状の電解質（以下において、「電解液」という。）が用いられる場合には、電解液が正極層や負極層の内部へと浸透しやすい。そのため、正極層や負極層に含有されている活物質と電解液との界面が形成されやすく、性能を向上させやすい。ところが、広く用いられている電解液は可燃性であるため、安全性を確保するためのシステムを搭載する必要がある。一方、難燃性である固体状の電解質（以下において、「固体電解質」という。）を用いると、上記システムを簡素化できる。それゆえ、固体電解質を含有する層（以下において、「固体電解質層」といい、正極層、固体電解質層、及び、負極層を積層して形成される構造体を「電極体」ということがある。）が備えられる形態のリチウムイオン二次電池（以下において、「全固体電池」ということがある。）の開発が進められている。

このようなリチウムイオン二次電池に関する技術として、例えば特許文献１には、電池の外面若しくは内面に発熱体を配置した加熱機構を有する二次電池が開示されている。また、特許文献２には、負極集電体の両面に負極合剤層が形成された両面塗工部、負極集電体の片面に負極合剤層が形成された片面塗工部、及び、負極集電体の両面が露出した未塗工部からなる負極を有し、片面塗工部及び未塗工部が電極群の最外周部に配され、片面塗工部及び未塗工部の負極集電体露出部が電池ケースの内面に直接接触している円筒形非水電解液二次電池が開示されている。また、特許文献３には、少なくとも電気化学デバイスユニット同士の間及び最外層の最表部に熱伝導性部材が配置されている電気化学デバイスモジュールが開示されている。

特開平４−１０３６６号公報 国際公開第２００９／１４４９１９号 特開２００３−２９７３０３号公報

特許文献１では、その第１図に記載されているように、電池セル（単電池）の正極集電体に相当するステンレス鋼の板（ＳＵＳ）の外面にＰＴＣ面状発熱体を貼付しており、発熱体とＳＵＳとの間には特殊合成樹脂（絶縁シール材）が介在している。ここで一般に、樹脂は熱伝導率が低いことが知られている。したがって、特許文献１に開示されている技術では、電池に熱が伝わり難く、電池の加熱充電時間が長くなりやすかった。また、電気自動車用やハイブリッド自動車用といった大型機器の動力源として用いる場合、リチウムイオン二次電池は、電気的に接続された複数の電極体を有する組電池の状態で使用される。特許文献１に開示されている技術のように、正極集電体の外面側（正極層が形成されていない側）に発熱体を配置した単電池を複数積層して組電池を形成すると、組電池の全体積に占める発熱体の体積が大きくなり過ぎるため、特許文献１に開示されている技術では、組電池の性能を向上させ難かった。なお、特許文献２や特許文献３に開示されている技術は、電池の温度を低下させやすくするために電池の放熱性を向上させることを目的としているため、電池を加熱する特許文献１に開示された技術とは通常組み合わせられないと考えられる。

そこで本発明は、電池の加熱効率を高めることが可能な全固体電池システムを提供することを課題とする。

本発明者らは、鋭意検討の結果、固体電解質の中には、加熱しても内部抵抗が増大し難いものがあり、内部抵抗が増大し難い固体電解質を用いた全固体電池は、加熱した状態で急速充電しても電池が劣化し難いことを知見した。加熱された全固体電池を急速充電する場合、充電を短時間で終了させるためには全固体電池の加熱時間を短縮することが有効であり、そのためには、外装体に収容されている電極層に熱が伝わりやすい形態にすることが有効である。本発明者らは、鋭意検討の結果、集電体と外装体との間に、電極層、好ましくは電極層及び樹脂層を介在させることなく、加熱手段に接続された外装体と集電体とを直接接触させることにより、外装体に収容された電池の加熱効率を高めることが可能になることを知見した。また、優れた熱伝導性（例えば銅以上の熱伝導性。以下において同じ。）を有する物質（以下において、「高熱伝導性物質」ということがある。）を介して、加熱手段に接続された外装体と集電体とを接触させる（集電体と外装体との間に高熱伝導性物質を介在させる）ことによっても、外装体に収容された電池の加熱効率を高めることが可能になることを知見した。本発明は、これらの知見に基づいて完成させた。

上記課題を解決するために、本発明は以下の手段をとる。すなわち、
本発明は、固体電解質層、該固体電解質層を挟むように積層された一対の電極層を有する電極体、一対の電極層を構成する一方の電極層に接続された第１集電体、及び、一対の電極層を構成する他方の電極層に接続された第２集電体を有する積層体と、該積層体を収容する外装体と、該外装体の外側に配置された加熱手段と、を備え、積層体は、少なくとも積層の方向の一端に、第１集電体又は第２集電体が配置され、少なくとも一端に配置されている第１集電体又は第２集電体の、外装体に対向する面は、電極層が配置されていない未電極部を有し、該未電極部と外装体とが接続されている、全固体電池システムである。

ここで、本発明において、「一対の電極層」とは、正極層及び負極層をいう。例えば、「一方の電極層」が負極層であり、「他方の電極層」が正極層である場合、「第１集電体」は負極層に接続された負極集電体であり、「第２集電体」は正極層に接続された正極集電体である。本発明において、「積層体」は、積層体を構成する各層を積層する方向（以下において、「積層方向」という。）の少なくとも一端に第１集電体又は第２集電体が配置されていれば良い。本発明では、積層体の積層方向両端に第１集電体が配置される形態や、積層体の積層方向両端に第２集電体が配置される形態や、積層体の積層方向一端に第１集電体が配置され且つ積層方向他端に第２集電体が配置される形態も許容される。ただし、外装体が導電性を有する場合であって、且つ、積層体の積層方向一端に第１集電体を配置し積層方向他端に第２集電体を配置する場合には、外装体に対向する第１集電体の面又は外装体に対向する第２集電体の面に、絶縁処理を施す。また、本発明において、「未電極部と外装体とが接続されている」とは、未電極部と外装体とが直接接触している形態のほか、電極層以外の物質（電極層よりも優れた熱伝導性を有する物質。例えば高熱伝導性物質。）が未電極部と外装体との間に介在している形態も含む概念である。

また、上記本発明において、一対の電極層を構成する一方の電極層又は両方の電極層は、硫化物固体電解質及び活物質を含有することが好ましい。ここで、硫化物固体電解質及び活物質を含有する電極層が負極層である場合、硫化物固体電解質と共に含有される活物質は負極活物質である。また、硫化物固体電解質及び活物質を含有する電極層が正極層である場合、硫化物固体電解質と共に含有される活物質は正極活物質である。

本発明によれば、第１集電体や第２集電体の未電極部と外装体とを直接接触させること、又は、高熱伝導性物質を介して間接的に接触させることが可能になるので、加熱手段によって加熱された外装体から電極層に熱が伝わりやすい。電極層に熱が伝わりやすい形態にすることにより、電池の加熱効率を高めることが可能になるので、本発明によれば、電池の加熱効率を高めることが可能な全固体電池システムを提供することができる。また、電池の加熱効率を高めることにより、電池の加熱時間を短縮することが可能になるので、本発明によれば、電池の加熱急速充電の所要時間を短縮することが可能な全固体電池システムも提供することができる。

本発明の全固体電池システム１０を説明する図である。 従来の全固体電池９０を説明する図である。 本発明の全固体電池システム２０を説明する図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明について説明する。以下の図面では、繰り返される符号の一部を省略することがある。なお、以下に示す形態は本発明の例示であり、本発明は以下に示す形態に限定されない。

図１は、第１実施形態にかかる本発明の全固体電池システム１０を説明する概念図である。図１では、負極集電体１ａ及び正極集電体１ｃのそれぞれに接続された外部端子の記載を省略している。
図１に示した全固体電池システム１０は、積層体１、及び、該積層体１を収容する外装体２を有する全固体電池３と、外装体２に接続された加熱手段４と、を有している。積層体１は、積層方向一端側から順に、負極集電体１ａ、電極体１ｂ、正極集電体１ｃ、電極体１ｄ、負極集電体１ａ、電極体１ｂ、正極集電体１ｃ、電極体１ｄ、及び、負極集電体１ａを有している。全固体電池システム１０において、正極集電体１ｃの端部（外装体２に対向する面を含む）は不図示の絶縁体で被覆されている。また、電極体１ｂ及び電極体１ｄは、負極集電体１ａに接続された負極層１ｂａと、正極集電体１ｃに接続された正極層１ｂｃと、負極層１ｂａ及び正極層１ｂｃに挟まれた固体電解質層１ｂｂと、を有している。電極体１ｂ及び電極体１ｄは、負極層１ｂａ及び正極層１ｂｃの配置のみが異なり、一方（電極体１ｂ又は電極体１ｄ）の上下を反転させると他方（電極体１ｄ又は電極体１ｂ）と同じになる。全固体電池システム１０において、積層方向の一端側及び他端側に配置されている負極集電体１ａ、１ａは、外装体２と対向する面に負極層１ｂａ及び正極層１ｂｃが配置されていない。すなわち、積層方向の一端側及び他端側に配置されている負極集電体１ａ、１ａは、外装体２と対向する面が未電極部となっており、この未電極部が外装体２と直接接触している。

図２は、従来の全固体電池９０を説明する概念図である。図２において、全固体電池システム１０と同様の構成には図１で使用した符号と同一の符号を付している。
図２に示した全固体電池９０は、積層体９１、及び、該積層体９１を収容する外装体２を有している。積層体９１は、積層方向一端側から順に、負極層１ｂａ、負極集電体１ａ、電極体１ｂ、正極集電体１ｃ、電極体１ｄ、負極集電体１ａ、電極体１ｂ、正極集電体１ｃ、電極体１ｄ、負極集電体１ａ、及び、負極層１ｂａを有している。全固体電池９０では、積層方向の一端側及び他端側に配置されている負極層１ｂａ、１ｂａが外装体２と接触している。

図２に示した全固体電池９０の外装体２を加熱して外装体２の温度を上昇させると、当該外装体２に収容されている積層体９１には、外装体２に接触している負極層１ｂａ、１ｂａを介して熱が伝わる。しかしながら、負極層１ｂａ、１ｂａは負極集電体１ａよりも熱伝導率が低いため、全固体電池９０では積層体９１の加熱効率が低い。これに対し、図１に示した全固体電池システム１０では、外装体２が、負極集電体１ａ、１ａの未電極部と直接接触しているので、外装体２から負極集電体１ａ、１ａへ熱が直接伝わる。負極集電体１ａ、１ａは負極層１ｂａ、１ｂａよりも熱伝導率が高いので、全固体電池システム１０の積層体１は、全固体電池９０の積層体９１よりも加熱されやすい。したがって、本発明によれば、全固体電池３の加熱効率を高めることが可能な、全固体電池システム１０を提供することができる。なお、全固体電池システム１０では、例えば、全固体電池３の充電を開始する前に、加熱手段４を用いて外装体２が所定の温度（例えば８０℃前後の温度）へと加熱される。全固体電池システム１０では全固体電池３が加熱されやすいので、全固体電池３が所定の温度へと達するまでの所要時間を、従来よりも短縮することが可能になる。加熱時間を短縮することにより、加熱急速充電の所要時間を短縮することができるので、全固体電池システム１０によれば、加熱急速充電の所要時間を短縮することも可能になる。

本発明において、負極集電体１ａ及び正極集電体１ｃは、全固体電池の集電体として使用可能な公知の金属等を用いることができる。そのような金属としては、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｖ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｍｇ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｚｎ、Ｇｅ、Ｉｎからなる群から選択される一又は二以上の元素を含む金属材料を例示することができる。これらの中でも、電極体１ｂ、１ｄが加熱されやすい形態にする等の観点から、負極集電体１ａにはＣｕ（例えばＣｕ箔等）を用いることが好ましく、正極集電体１ｃにはＡｌ（例えばＡｌ箔等）を用いることが好ましい。本発明において、負極集電体１ａ及び正極集電体１ｃの形状は特に限定されず、例えば、箔状や板状等の形態にすることができる。

また、負極層１ｂａに含有させる負極活物質としては、リチウムイオンを吸蔵放出可能な公知の負極活物質を適宜用いることができる。そのような負極活物質としては、例えば、カーボン活物質、酸化物活物質、及び、金属活物質等を挙げることができる。カーボン活物質は、炭素を含有していれば特に限定されず、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）、ハードカーボン、ソフトカーボン等を挙げることができる。酸化物活物質としては、例えばＮｂ_２Ｏ_５、Ｌｉ_４Ｔｉ_５Ｏ_１２、ＳｉＯ等を挙げることができる。金属活物質としては、例えばＳｉ、及び、Ｓｉ合金等を挙げることができる。負極活物質の形状は、例えば粒子状、薄膜状等にすることができる。負極活物質の平均粒径（Ｄ５０）は、例えば１ｎｍ以上１００μｍ以下であることが好ましく、１０ｎｍ以上３０μｍ以下であることがより好ましい。

また、負極層１ｂａには、負極活物質とともに、固体電解質、導電材、及び、バインダーを適宜含有させることができる。負極層１ｂａに含有させることが可能な固体電解質としては、全固体電池に使用可能な公知の固体電解質を適宜用いることができる。そのような固体電解質としては、Ｌｉ_２Ｏ−Ｂ_２Ｏ_３−Ｐ_２Ｏ_５、Ｌｉ_２Ｏ−ＳｉＯ_２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−Ｐ_２Ｏ_５、ＬｉＩ−Ｌｉ_３ＰＯ_４−Ｐ_２Ｓ_５、Ｌｉ_２Ｓ−Ｐ_２Ｓ_５、Ｌｉ_３ＰＳ_４等の硫化物系非晶質固体電解質のほか、ＬｉＩ、Ｌｉ_３Ｎ、Ｌｉ_５Ｌａ_３Ｔａ_２Ｏ_１２、Ｌｉ_７Ｌａ_３Ｚｒ_２Ｏ_１２、Ｌｉ_６ＢａＬａ_２Ｔａ_２Ｏ_１２、Ｌｉ_３ＰＯ_{（４−３／２ｗ）}Ｎ_ｗ（ｗはｗ＜１）、Ｌｉ_３．６Ｓｉ_０．６Ｐ_０．４Ｏ_４等を例示することができる。ただし、全固体電池の性能を高めやすい形態にする等の観点から、固体電解質は硫化物固体電解質を用いることが好ましく、加熱急速充電を行っても劣化し難い形態にする等の観点からは、硫化物固体電解質の中でもＰＳ４を主骨格とする硫化物固体電解質を使用することがより好ましい。ここで、「ＰＳ４を主骨格とする」とは、ＰＳ４以外の骨格が不純物として含まれる形態は許容されるが、ＰＳ４以外の骨格を意図的に含有させる形態は除外されることを意味する。ＰＳ４を主骨格とする硫化物固体電解質としては、Ｌｉ_３ＰＳ_４や、ｘＬｉＩ・（１００−ｘ）（０．７５Ｌｉ_２Ｓ・０．２５Ｐ_２Ｓ_５）（ｘは０＜ｘ＜３０）等を例示することができる。なお、硫化物固体電解質の熱伝導率は、室温で０．３２Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上０．４２Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下程度であり、他の固体電解質よりも熱伝導率が高い傾向があるため、硫化物固体電解質を用いることにより、加熱効率を高めやすくなる。

また、負極層１ｂａに含有させることが可能な導電材としては、気相成長炭素繊維、アセチレンブラック（ＡＢ）、ケッチェンブラック（ＫＢ）、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）、カーボンナノファイバー（ＣＮＦ）等の炭素材料のほか、全固体電池の使用時の環境に耐えることが可能な金属材料を例示することができる。

また、負極層１ｂａに含有させることが可能なバインダーとしては、アクリロニトリルブタジエンゴム（ＡＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）等を例示することができる。

上記負極活物質、固体電解質、導電材、及び、バインダー等を液体に分散して調整したスラリー状の負極組成物を用いて負極層１ｂａを作製する場合、使用可能な液体としてはヘプタン等を例示することができ、無極性溶媒を好ましく用いることができる。また、負極層１ｂａの厚さは、例えば０．１μｍ以上１ｍｍ以下であることが好ましく、１μｍ以上１００μｍ以下であることがより好ましい。また、全固体電池３の性能を高めやすくするために、負極層１ｂａはプレスする過程を経て作製されることが好ましい。本発明において、負極層１ｂａをプレスする際の圧力は２００ＭＰａ以上とすることが好ましく、４００ＭＰａ程度とすることより好ましい。

また、固体電解質層１ｂｂに含有させる固体電解質としては、全固体電池に使用可能な公知の固体電解質を適宜用いることができる。そのような固体電解質としては、負極層１ｂａに含有させることが可能な上記固体電解質等を例示することができる。このほか、固体電解質層１ｂｂには、可塑性を発現させる等の観点から、固体電解質同士を結着させるバインダーを含有させることができる。そのようなバインダーとしては、負極層１ｂａに含有させることが可能な上記バインダー等を例示することができる。ただし、高出力化を図りやすくするために、固体電解質の過度の凝集を防止し且つ均一に分散された固体電解質を有する固体電解質層１ｂｂを形成可能にする等の観点から、固体電解質層１ｂｂに含有させるバインダーは５質量％以下とすることが好ましい。また、液体に上記固体電解質等を分散して調整したスラリー状の固体電解質組成物を負極層１ｂａや正極層１ｂｃ等に塗布する過程を経て固体電解質層１ｂｂを作製する場合、固体電解質等を分散させる液体としては、ヘプタン等を例示することができ、無極性溶媒を好ましく用いることができる。固体電解質層１ｂｂにおける固体電解質材料の含有量は、質量％で、例えば６０％以上、中でも７０％以上、特に８０％以上であることが好ましい。固体電解質層１ｂｂの厚さは、電池の構成によって大きく異なるが、例えば、０．１μｍ以上１ｍｍ以下であることが好ましく、１μｍ以上１００μｍ以下であることがより好ましい。

また、正極層１ｂｃに含有させる正極活物質としては、全固体電池で使用可能な正極活物質を適宜用いることができる。そのような正極活物質としては、コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ_２）やニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ_２）等の層状活物質のほか、Ｌｉ_１＋ｘＮｉ_１／３Ｍｎ_１／３Ｃｏ_１／３Ｏ_２（−０．０５≦ｘ≦０．１）、マンガン酸リチウム（ＬｉＭｎ_２Ｏ_４）、Ｌｉ_１＋ｘＭｎ_{２−ｘ−ｙ}Ｍ_ｙＯ_４（ＭがＡｌ、Ｍｇ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｎｉ及びＺｎから選ばれる１種以上であり、０≦ｘ≦０．０６、０．０３≦ｙ≦０．１５）で表される組成の異種元素置換Ｌｉ−Ｍｎスピネル、チタン酸リチウム（Ｌｉ_ｘＴｉＯ_ｙ、０．３６≦ｘ≦２、１．８≦ｙ≦３）、リン酸金属リチウム（ＬｉＭＰＯ_４、ＭはＦｅ、Ｍｎ、Ｃｏ及びＮｉから選ばれる１種以上）等を例示することができる。正極活物質の形状は、例えば粒子状や薄膜状等にすることができる。正極活物質の平均粒径（Ｄ５０）は、例えば１ｎｍ以上１００μｍ以下であることが好ましく、１０ｎｍ以上３０μｍ以下であることがより好ましい。

また、正極層１ｂｃには、正極活物質とともに、固体電解質、導電材、及び、バインダーを適宜含有させることができる。正極層１ｂｃに含有させることが可能な固体電解質としては、負極層１ｂａに含有させることが可能な上記固体電解質等を例示することができる。

正極層１ｂｃに硫化物固体電解質を含有させる場合、正極活物質と硫化物固体電解質との界面に高抵抗層が形成され難くすることにより、電池抵抗の増加を防止しやすい形態にする観点から、正極活物質は、イオン伝導性酸化物で被覆されていることが好ましい。正極活物質を被覆するリチウムイオン伝導性酸化物は、リチウムイオン伝導性を有し、且つ、活物質や固体電解質と接触しても流動しない被覆層の形態を維持し得る物質を含有していれば良い。そのようなリチウムイオン伝導性酸化物としては、例えば、一般式Ｌｉ_ｘＡＯ_ｙ（Ａは、Ｂ、Ｃ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｐ、Ｓ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔａ又はＷであり、ｘ及びｙは正の数である。）で表される酸化物を挙げることができる。具体的には、Ｌｉ_３ＢＯ_３、ＬｉＢＯ_２、Ｌｉ_２ＣＯ_３、ＬｉＡｌＯ_２、Ｌｉ_４ＳｉＯ_４、Ｌｉ_２ＳｉＯ_３、Ｌｉ_３ＰＯ_４、Ｌｉ_２ＳＯ_４、Ｌｉ_２ＴｉＯ_３、Ｌｉ_４Ｔｉ_５Ｏ_１２、Ｌｉ_２Ｔｉ_２Ｏ_５、Ｌｉ_２ＺｒＯ_３、ＬｉＮｂＯ_３、Ｌｉ_２ＭｏＯ_４、Ｌｉ_２ＷＯ_４等を例示することができる。また、正極活物質の表面をイオン伝導性酸化物で被覆する場合、イオン伝導性酸化物は、正極活物質の少なくとも一部を被覆していれば良く、正極活物質の全面を被覆していても良い。また、正極活物質を被覆するイオン伝導性酸化物の厚さは、例えば、０．１ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることが好ましく、１ｎｍ以上２０ｎｍ以下であることがより好ましい。なお、イオン伝導性酸化物の厚さは、例えば、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）等を用いて測定することができる。

また、正極層１ｂｃに含有させることが可能な導電材としては、負極層１ｂａに含有させることが可能な上記導電材等を例示することができ、正極層１ｂｃに含有させることが可能なバインダーとしては、負極層１ｂａに含有させることが可能な上記バインダー等を例示することができる。

上記正極活物質、固体電解質、導電材、及び、バインダー等を液体に分散して調整したスラリー状の正極組成物を用いて正極層１ｂｃを作製する場合、使用可能な液体としてはヘプタン等を例示することができ、無極性溶媒を好ましく用いることができる。また、正極層１ｂｃの厚さは、例えば０．１μｍ以上１ｍｍ以下であることが好ましく、１μｍ以上１００μｍ以下であることがより好ましい。また、全固体電池の性能を高めやすくするために、正極層１ｂｃはプレスする過程を経て作製されることが好ましい。本発明において、正極層１ｂｃをプレスする際の圧力は４００ＭＰａ程度とすることができる。

また、外装体２は、積層体１を収容し密閉可能であり、且つ、全固体電池３の使用時の環境に耐え得る公知の物質によって構成することができる。全固体電池３の加熱効率を高めやすい形態にする等の観点から、外装体２は高熱伝導性物質によって構成されていることが好ましい。そのような物質としては、炭素材料（カーボンナノチューブやダイヤモンドを含む）、銀、銅等を例示することができる。

また、加熱手段４は、外装体２を加熱することが可能であればその形態は特に限定されず、公知の加熱手段を適宜用いることができる。ただし、固体電解質として硫化物固体電解質を用いる場合には、例えば８０℃以上の温度に電極体を加熱してから急速充電を行う場合があるため、加熱手段は、外装体２を８０℃以上の温度に加熱し得る手段であることが好ましい。

本発明に関する上記説明では、略同じ大きさの負極層１ｂａ及び正極層１ｂｃを有する全固体電池システム１０を例示したが、本発明は当該形態に限定されない。本発明の全固体電池システムに備えられる負極層及び正極層は、それぞれ異なる大きさとすることも可能である。

また、本発明に関する上記説明では、負極集電体１ａ、１ａの未電極部と外装体２とが直接接触している形態を例示したが、本発明は当該形態に限定されない。本発明の全固体電池システムは、例えば、積層体の両端に正極集電体を配置し、両端に配置された正極集電体の未電極部と外装体とを直接接触させる形態であっても良い。このほか、本発明の全固体電池システムは、正極集電体又は負極集電体の未電極部に、高熱伝導性物質を被覆することにより被覆層（高熱伝導体層）を形成し、この被覆層と外装体とを接触させる形態であっても良い。以下に、このような形態の全固体電池システムについて説明する。

図３は、第２実施形態にかかる本発明の全固体電池システム２０を説明する概念図である。図２において、全固体電池システム１０と同様の構成には図１で使用した符号と同一の符号を付し、その説明を適宜省略する。
図３に示した全固体電池システム２０は、積層体２１、及び、該積層体２１を収容する外装体２を有する全固体電池２２と、外装体２に接続された加熱手段４と、を有している。積層体２１は、積層方向一端側から順に、高熱伝導体層２１ａ、負極集電体１ａ、電極体１ｂ、正極集電体１ｃ、電極体１ｄ、負極集電体１ａ、電極体１ｂ、正極集電体１ｃ、電極体１ｄ、負極集電体１ａ、及び、高熱伝導体層２１ａを有している。全固体電池システム２０において、積層方向の一端側及び他端側に配置されている高熱伝導体層２１ａ、２１ａに接触している負極集電体１ａ、１ａは、高熱伝導体層２１ａ、２１ａ側の面に負極層１ｂａ及び正極層１ｂｃが配置されていない。すなわち、積層方向の一端側及び他端側に配置されている負極集電体１ａ、１ａは、高熱伝導体層２１ａ、２１ａ側の面が未電極部となっており、この未電極部が高熱伝導体層２１ａ、２１ａと直接接触している。

全固体電池システム２０において、高熱伝導体層２１ａは、銀やカーボンナノチューブ等、熱伝導率の高く、且つ、全固体電池２２の作動時の環境に耐え得る高熱伝導性物質によって構成されている。このような構成とすることにより、加熱手段４によって加熱された外装体２の熱が、高熱伝導体層２１ａ、２１ａを介して負極集電体１ａ、１ａへと伝わりやすくすることが可能になる。したがって、全固体電池システム２０によれば、全固体電池２２の加熱効率を高めることが可能になる。

１、２１、９１…積層体
１ａ…負極集電体（第１集電体又は第２集電体）
１ｂ、１ｄ…電極体
１ｂａ…負極層（電極層）
１ｂｂ…固体電解質層
１ｂｃ…正極層（電極層）
１ｃ…正極集電体（第２集電体又は第１集電体）
２…外装体
３、２２、９０…全固体電池
４…加熱手段
１０、２０…全固体電池システム
２１ａ…高熱伝導体層

Claims (2)

1. 固体電解質層、該固体電解質層を挟むように積層された一対の電極層を有する電極体、前記一対の電極層を構成する一方の電極層に接続された第１集電体、及び、前記一対の電極層を構成する他方の電極層に接続された第２集電体を有する積層体と、該積層体を収容する外装体と、該外装体の外側に配置された加熱手段と、を備え、
   前記積層体は、少なくとも前記積層の方向の一端に、前記第１集電体又は前記第２集電体が配置され、
   少なくとも前記一端に配置されている前記第１集電体又は前記第２集電体の、前記外装体に対向する面は、前記電極層が配置されていない未電極部を有し、該未電極部と前記外装体とが接続されている、全固体電池システム。
2. 前記一対の電極層を構成する一方の電極層又は両方の電極層は、硫化物固体電解質及び活物質を含有する、請求項１に記載の全固体電池システム。

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