JP2019061861A - 全固体電池およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】弾性部を含む筐体を用いて全固体電池セルの積層方向に加圧することにより、固体と固体との界面における界面抵抗を低く維持する全固体電池およびその製造方法を提供する。【解決手段】全固体電池は、第１電極および第２電極と、その間に配置された固体電解質層を有する少なくとも１つの全固体電池セルを含むセル積層体と、前記セル積層体を覆う筐体と、を備え、前記筐体は、前記セル積層体の上面および下面を覆う弾性部を含む第１筐体部と、前記セル積層体の側面を覆う第２筐体部とを有するように構成される。【選択図】図８
Description
本発明は、固体電解質を含む全固体電池およびその製造方法に関する。
リチウムイオン二次電池は、他の二次電池に比較して、エネルギー密度が高く、高電圧での動作が可能であるため、小型軽量化が可能であり、自動車および携帯電話等の電源として広く利用されることが期待されている。
しかし、一般的なリチウムイオン二次電池は、正極および負極と、これらの間のエチレンカーボネート等の液体の電解質（電解液）とを有するが、こうした電解液は、一般的に可燃性ガスを発生させ、液漏れの虞がある。そこで、固体電解質層を用いた全固体電池が将来の二次電池として有望視されている。
また、電解質として硫化物系固体電解質を用いた全固体電池は、固体電解質の性質上、大気に晒した状態で使用することはできず、大気から遮断する必要がある。全固体電池を大気から遮断する外装体としては、一般に、ラミネートフィルムや、剛性を有する材料を用いた外装体がある。
例えば、特許文献１には、正極集電体、正極活物質層（正極層）、固体電解質層（セパレータ）、負極活物質層（負極層）、および負極集電体を積層してなるセル積層体を（特許文献１の図２参照）、ラミネートフィルム製の外装体に封入した固体電池が開示されている。また特許文献２には、上記と同様の構成のセル積層体を、直方体形状を有する金属製の電池ケースに収容した固体電池が記載されている。
また全固体電池では、充放電反応が、全て固体と固体との界面で生じる。そのため、全固体電池では、電解液を用いる電池とは異なり、固体と固体との界面（例えば活物質と固体電解質との界面）における界面抵抗が電池の性能を大きく左右する。そのため、セル積層体を収容する外装体は、セル積層体をその積層方向に加圧して、セル積層体を構成する固体と固体との界面における界面抵抗を低減するように構成することが重要である。
しかしながら、セル積層体をその積層方向を加圧するという観点において、ラミネートフィルムを用いた外装体は、セル積層体を加圧できる反面、振動または外的衝撃から全固体電池を保護することは困難であり（特許文献１）、剛性を有する材料を用いた外装体は、振動または外的衝撃から全固体電池を保護することは可能であるが、直方体形状を有する電池ケースをセル積層体の積層方向に加圧しても、剛性があるため、積層体には十分な圧力が加わらず、セル積層体を構成する固体と固体との界面における界面抵抗を低減することはできない（特許文献２）。
本発明に係る第１の態様は、全固体電池に関し、この全固体電池は、第１電極および第２電極と、その間に配置された固体電解質層を有する少なくとも１つの電池セルを含むセル積層体と、前記セル積層体を覆う筐体と、を備え、前記筐体は、前記セル積層体の上面および下面を覆う弾性部を含む第１筐体部と、前記セル積層体の側面を覆う第２筐体部とを有するように構成される。
本発明に係る第２の態様は、全固体電池の製造方法に関し、この製造方法は、第１電極および第２電極と、その間に配置された固体電解質層を有する少なくとも１つ電池セルを積層して、セル積層体を形成する工程と、前記セル積層体の上面および下面を覆うように、弾性部を含む第１筐体部を配置する工程と、前記セル積層体の側面を覆うように第２筐体部を配置する工程と、を有する。
本発明に係る態様によれば、弾性部を含む筐体を用いて電池セルの積層方向に加圧することにより、固体と固体との界面における界面抵抗を低く維持することができる。
添付図面を参照して本発明に係る全固体電池およびその製造方法の実施形態を以下説明する。各実施形態の説明において、理解を容易にするために方向を表す用語（たとえば「上下」、「左右」、「前後」、および「Ｘ，Ｙ，Ｚ」等）を適宜用いるが、これは説明のためのものであって、これらの用語は本発明を限定するものでない。なお各図面において、全固体電池の各構成部品の形状または特徴を明確にするため、これらの寸法を相対的なものとして図示し、必ずしも同一の縮尺比で表したものではない。
図９は、本発明の実施形態に係る全固体電池１を示す斜視図である。本発明の実施形態に係る全固体電池１は、概略、少なくとも１つの全固体電池セル５０を含むセル積層体１０と、セル積層体１０を大気から遮断するための筐体２とを有する。詳細後述するが、この筐体２は、セル積層体１０の下面５２ａおよび上面５２ｂを覆うように対向して配置され、弾性を有する金属材料（例えば、ばね鋼）で形成された一対の第１筐体部２０，３０を有し、第１筐体部２０，３０を介してセル積層体１０の下面５２ａおよび上面５２ｂに大気圧を加えることにより、固体と固体との界面（例えば活物質と固体電解質との界面）における界面抵抗を低く維持するように構成されている。
（第１工程）
図１〜図１０を参照しながら、本発明の実施形態に係る全固体電池１の各構成部品およびその製造方法について以下説明する。図１は、本発明に係るセル積層体の斜視図である。図２は、本発明に係る全固体電池の製造方法の第１工程を示す斜視図である。
図１〜図１０を参照しながら、本発明の実施形態に係る全固体電池１の各構成部品およびその製造方法について以下説明する。図１は、本発明に係るセル積層体の斜視図である。図２は、本発明に係る全固体電池の製造方法の第１工程を示す斜視図である。
まず複数の全固体電池セル５０（本願では、単に「電池セル５０」ともいう。）を積層して構成されるセル積層体１０を準備する。なお、全固体電池セル５０は、詳細図示しないが、正極集電体、正極（第１電極または第２電極）、固体電解質層、負極（第２電極または第１電極）、および負極集電体を積層して形成される。また、全固体電池セル５０は、正極集電体および負極集電体から電気を取り出す正極タブ４４および負極タブ４６を有する。各全固体電池セル５０の正極タブ４４同士および負極タブ４６同士を接続して、各全固体電池セル５０を並列に接続してもよいし、隣接する全固体電池セル５０の正極タブ４４と負極タブ４６とを接続して、各全固体電池セル５０を直列に接続してもよい。
固体電解質層には、イオン伝導性の無機固体電解質が使用できる。無機固体電解質としては、硫化物（硫化物系固体電解質）、水素化物（水素化物系固体電解質）が好ましい。水素化物には、一般に、錯体水素化物と呼ばれる固体電解質も含まれる。固体電解質の結晶状態は、特に制限されず、結晶性および非晶質のいずれであってもよい。
硫化物としては、例えば、Ｌｉ２Ｓと、周期表第１３族元素、第１４族元素、および第１５族元素からなる群より選択された少なくとも一種の元素を含む一種または二種以上の硫化物とを含むものが好ましい。硫化物の具体例としては、Ｌｉ２Ｓ−ＳｉＳ２、Ｌｉ２Ｓ−Ｐ２Ｓ５、Ｌｉ２Ｓ−ＧｅＳ２、Ｌｉ２Ｓ−Ｂ２Ｓ３、Ｌｉ２Ｓ−Ｇａ２Ｓ３、Ｌｉ２Ｓ−Ａｌ２Ｓ３、Ｌｉ２Ｓ−ＧｅＳ２−Ｐ２Ｓ５、Ｌｉ２Ｓ−Ａｌ２Ｓ３−Ｐ２Ｓ５、Ｌｉ２Ｓ−Ｐ２Ｓ３、Ｌｉ２Ｓ−Ｐ２Ｓ３−Ｐ２Ｓ５、ＬｉＸ−Ｌｉ２Ｓ−Ｐ２Ｓ５、ＬｉＸ−Ｌｉ２Ｓ−ＳｉＳ２、ＬｉＸ−Ｌｉ２Ｓ−Ｂ２Ｓ３（Ｘ：Ｉ、Ｂｒ、Ｃｌ、またはＩ）などが挙げられる。
水素化物としては、例えば、水素化ホウ素リチウムの錯体水素化物などが挙げられる。錯体水素化物としては、例えば、ＬｉＢＨ４−ＬｉＩ系錯体水素化物およびＬｉＢＨ４−ＬｉＮＨ２系錯体水素化物、ＬｉＢＨ４−Ｐ２Ｓ５、ＬｉＢＨ４−Ｐ２Ｉ４などが挙げられる。固体電解質は、一種を単独で用いてもよく、必要に応じて、二種以上を併用してもよい。
正極としては、リチウムイオン二次電池において、正極活物質として使用されるものを特に制限なく用いることができる。リチウムイオン二次電池で使用される正極活物質を例に挙げると、例えば、コバルト、ニッケル、および／またはマンガンなどを含むリチウム含有酸化物［例えば、コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ２）、ニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ２）、マンガン酸リチウム（スピネル型マンガン酸リチウム（ＬｉＭｎ２Ｏ４など）、ニッケルコバルトマンガン酸リチウム（ＬｉＮｉ１／３Ｃｏ１／３Ｍｎ１／３Ｏ２など）、Ｌｉ過剰の複合酸化物（Ｌｉ２ＭｎＯ３−ＬｉＭＯ２）などの酸化物］の他、酸化物以外の化合物も挙げられる。酸化物以外の化合物としては、例えば、オリビン系化合物（ＬｉＭＰＯ４）、イオウ含有化合物（Ｌｉ２Ｓなど）などが挙げられる。なお、上記式中、Ｍは遷移金属を示す。
負極としては、電荷のキャリアとなるイオンを挿入および脱離することができる限り、特に制限されず、リチウムイオン二次電池で使用される公知の負極極活物質が利用できる。リチウムイオン二次電池を例に挙げると、黒鉛（天然黒鉛、人造黒鉛など）、ハードカーボン、非晶質炭素などの炭素質材料の他、リチウムイオンを合金化、脱合金化が可能なリチウム金属や合金、Ｓｉ単体などが挙げられる。
集電体としては、高温で電極や固体電解質に金属イオンが溶出、拡散しないものであれば特に制限なく使用することができる。このような集電体の形態としては、例えば、金属箔、板状体、粉体の集合体などが挙げられ、集電体の材質を成膜したものを用いてもよい。金属箔は、電解箔、エッチド箔などであってもよい。集電体は、電極を形成する際に、波打ったり、破れたりしない強度を有するものが望ましい。
正極に使用する集電体の材質としては、正極の酸化還元電位において安定な材質、例えば、アルミニウム、マグネシウム、ステンレス鋼、チタン、鉄、コバルト、亜鉛、スズ、またはこれらの合金などが例示される。負極に使用する集電体の材質としては、負極の酸化還元電位において安定な材質、例えば、銅、ニッケル、ステンレス鋼、チタン、これらの合金などが挙げられる。
セル積層体１０は、１つまたはそれ以上の電池セル５０を積層して構成されたものであり、図１に示すように、ＸＹ平面に実質的に平行な下面５２ａおよび上面５２ｂ、ＹＺ平面に実質的に平行な端面５４ａ，５４ｂ、およびＸＺ平面に実質的に平行な側面５６ａ，５６ｂを有する。セル積層体１０が単一の電池セル５０で構成された場合は、電池セル５０が下面５２ａおよび上面５２ｂ、端面５４ａ，５４ｂ、および側面５６ａ，５６ｂを有する。本願では、セル積層体１０に関わる上記構成を以下、上面，下面および側面，端面と称す。
図２は、本発明に係る全固体電池の製造方法の第１工程を示す斜視図である。第１工程では、セル積層体１０の下面および上面に下側筐体部２０および上側筐体部３０を配置する。本願では、下側筐体部２０および上側筐体部３０を総称して「第１筐体部２０，３０」ともいう。第１筐体部２０，３０は、これに限定するものではないが、例えば鋼材（ばね鋼を含む）、ステンレス、もしくはチタン等の金属、またはポリカーボネートもしくはエンジニアリングプラスチック類などの各種プラスチック材料等を用いて形成される。図２に示すように、下側筐体部２０は、セル積層体１０の下面に矩形形状の底板２１と、底板２１の各辺からＺ方向に延びる下側連結部２２ａ〜２２ｄとを有する。一方、上側筐体部３０は、セル積層体１０の上面に対向する矩形形状の天板３１と、天板３１の各辺からＺ方向とは逆の方向（−Ｚ方向）に延びる上側連結部３２ａ〜３２ｄとを有する（上側連結部３２ａ，３２ｂのみ図示）。下側筐体部２０および上側筐体部３０は、例えば所定の弾性を有する薄い金属板を折り曲げ加工を行うことにより、下側連結部２２ａ〜２２ｄおよび上側連結部３２ａ〜３２ｄを形成してもよい。ただし、下側筐体部２０および上側筐体部３０は、薄い金属板を用いて形成されるものであるが、その形状および特徴を明確にするため、各図面において、実質的な厚みを有するものとして図示されている。
下側筐体部２０および上側筐体部３０は、その底板２１および天板３１がセル積層体１０の下面および上面と実質的に同一の形状および寸法を有し、下側連結部２２ａ〜２２ｄおよび上側連結部３２ａ〜３２ｄの間にセル積層体１０が配置されるような形態を有する。
より具体的には、第１工程において、下側筐体部２０の底板２１上に緩衝材（クッション材）４０を配置し、その上にセル積層体１０（図２では５つの電池セル５０）を配置する。緩衝材４０は、衝撃を吸収し、絶縁性を有する弾性体であれば、任意の構成材料を用いて形成することができ、例えば絶縁フィルムが被膜された板ばねや、ゴム製または樹脂製の板状部材で形成してもよい。
最も上部に配置された電池セル５０の上に、同様の形状および材料で形成された別の緩衝材４２を配置し、その上に上側筐体部３０をさらに配置する。下側筐体部２０および上側筐体部３０は、下側連結部２２ａ〜２２ｄおよび上側連結部３２ａ〜３２ｄが互いに対向するように配置される。なお、電池セル５０は、図２に示すように、正極タブ４４および負極タブ４６を有するので、これらの間に延びる下側連結部２２ａおよび上側連結部３２ａは、他の下側連結部２２ｂ〜２２ｄおよび上側連結部３２ｂ〜３２ｄより幅狭に形成してもよい。
図３は、下側筐体部２０の下側連結部２２ｂおよび上側筐体部３０の上側連結部３２ｂをＸ方向から見た側面図である。図３（ａ）に示すように、下側連結部２２ａ〜２２ｄは孔部２４を有し、上側連結部３２ａ〜３２ｄは孔部２４に連結可能なフック（突起部）３４を有する。ただし逆に、上側連結部３２ａ〜３２ｄが孔部を有し、下側連結部２２ａ〜２２ｄが開口部に連結可能なフックを有してもよい。孔部２４およびフック３４は、例えば打ち抜き加工により形成することができる。また下側筐体部２０および上側筐体部３０は、これに限定されるものではなく、任意の形態を有する下側連結部２２ａ〜２２ｄおよび上側連結部３２ａ〜３２ｄを用いて連結されるように構成してもよい。
上述のように、下側筐体部２０、下側緩衝材４０、少なくとも１つの電池セル５０、上側緩衝材４２、および上側筐体部３０を配置した後、上側筐体部３０を下側筐体部２０に向けて加圧する。このとき、下側緩衝材４０および上側緩衝材４２がＺ方向に収縮し、図３（ｂ）に示すように上側連結部３２ａ〜３２ｄのフック３４を下側連結部２２ａ〜２２ｄの孔部２４に係合させることができる。
（第２工程）
図４〜図７は、本発明に係る全固体電池１の製造方法の第２工程を示す斜視図である。図４に示すように、第１工程で形成されたセル積層体１０の各電池セル５０の正極タブ４４および負極タブ４６を折り曲げ、互いに重ね合わせ、Ｘ方向に突出する長さが一定となるように切り揃える。さらに重ね合わせた正極タブ４４および負極タブ４６の束にタブ貫通孔４８を設ける。
図４〜図７は、本発明に係る全固体電池１の製造方法の第２工程を示す斜視図である。図４に示すように、第１工程で形成されたセル積層体１０の各電池セル５０の正極タブ４４および負極タブ４６を折り曲げ、互いに重ね合わせ、Ｘ方向に突出する長さが一定となるように切り揃える。さらに重ね合わせた正極タブ４４および負極タブ４６の束にタブ貫通孔４８を設ける。
次に、端子板６０を準備する。端子板６０は、通常、ベークライト等のフェノール系熱硬化性樹脂で形成されるが、絶縁性を有する任意の材料を用いて形成されてもよい。端子板６０は、各タブ貫通孔４８に位置合わせされる一対の端子貫通孔６２を有する。また端子板６０は、後述するが、空気を筐体２の外部に排気するための通気孔６４を有する。図５に示すように、端子板６０を正極タブ４４および負極タブ４６の束の下方に配置し、一対の金属製のねじ付きロッド６６およびナット６８を用いて、正極タブ４４および負極タブ４６の束を端子板６０に固定する。
なお上記説明では、端子板６０は、絶縁性材料で形成されるものとしたが、必ずしも絶縁性を有するものである必要はなく、導電性を有する材料を用いて形成してもよい。この場合、ねじ付きロッド６６およびナット６８と導電性を有する端子板６０との間に、例えばセラミック等の絶縁材料で形成されたワッシャ等を介在させ、正極タブ４４および負極タブ４６が互いに電気的に導通する（短絡する）ことがないように構成される。
そして図６の矢印に示すように、正極タブ４４および負極タブ４６の束が固定された端子板６０を折り返し、図７に示すように、端子板６０がセル積層体１０の図中右側の端面に対向するように端子板６０を配置する。このとき、正極タブ４４および負極タブ４６に接続され、端子板６０から突出するねじ付きロッド６６の一方の端部は、全固体電池１の正極端子７０および負極端子７２を構成する。このように端子板６０を折り返して、セル積層体１０の図中右側の端面に対向するように配置することにより、セル積層体１０と正極端子７０および負極端子７２との間の間隔を縮減させることができる。その結果、本発明に係る全固体電池１は、単位体積あたりのエネルギー密度を増大させることができる。
（第３工程）
図８〜図１０は、本発明に係る全固体電池１の製造方法の第３工程を示す斜視図である。まず、左側筐体部８０および右側筐体部９０を準備する。本願では、左側筐体部８０および右側筐体部９０を総称して「第２筐体部８０，９０」ともいう。図８に示すように、左側筐体部８０および右側筐体部９０（第２筐体部８０，９０）は、下側筐体部２０ならびに上側筐体部３０（第１筐体部２０，３０）の周縁部３６（図中、上側筐体部３０の周縁部３６のみを破線で示す。）、およびセル積層体１０の側面ならびに端面を覆うように形成される。また左側筐体部８０および右側筐体部９０はそれぞれ、図７に示すセル積層体１０の外側形状と相補的な内側形状を有する左側収容部８２および右側収容部９２を画定する。さらに右側筐体部９０は、端子板６０に対向する開口部９４を有する。
図８〜図１０は、本発明に係る全固体電池１の製造方法の第３工程を示す斜視図である。まず、左側筐体部８０および右側筐体部９０を準備する。本願では、左側筐体部８０および右側筐体部９０を総称して「第２筐体部８０，９０」ともいう。図８に示すように、左側筐体部８０および右側筐体部９０（第２筐体部８０，９０）は、下側筐体部２０ならびに上側筐体部３０（第１筐体部２０，３０）の周縁部３６（図中、上側筐体部３０の周縁部３６のみを破線で示す。）、およびセル積層体１０の側面ならびに端面を覆うように形成される。また左側筐体部８０および右側筐体部９０はそれぞれ、図７に示すセル積層体１０の外側形状と相補的な内側形状を有する左側収容部８２および右側収容部９２を画定する。さらに右側筐体部９０は、端子板６０に対向する開口部９４を有する。
左側収容部８２および右側収容部９２を図８に示す矢印の方向に移動させて、第２工程で形成されたセル積層体１０を、左側収容部８２および右側収容部９２内に収容する。そして図９に示すように、左側筐体部８０および右側筐体部９０（第２筐体部８０，９０）を下側筐体部２０および上側筐体部３０（第１筐体部２０，３０）の周縁部３６に接合させるとともに左側筐体部８０および右側筐体部９０を互いに接合させ、さらに右側筐体部９０を端子板６０に接合させることにより、全固体電池１の筐体２を作製することができる。すなわち、本発明の実施形態に係る全固体電池１の筐体２は、第１筐体部２０，３０、第２筐体部８０，９０、および端子板６０により画定される。
なお上記接合には、任意の手法を用いることができるが、例えば、金属と金属との接合にはレーザ溶接を用い、金属と樹脂との接合には接着剤を用いてもよい。上記接合工程後、正極端子７０および負極端子７２は、端子板６０から右側筐体部９０の開口部９４を通って外部に延出している（図９）。
このように全固体電池１の筐体２は、下側筐体部２０ならびに上側筐体部３０（第１筐体部２０，３０）、左側筐体部８０ならびに右側筐体部９０（第２筐体部８０，９０）、および端子板６０の内部に気密に封止された空間（封止空間）を形成し、その内部にセル積層体１０を収容するものである。また第３工程では、全固体電池１の筐体２（封止空間）内の空気は、端子板６０に設けた通気孔６４から外部に排気され、封止空間内が減圧される。さらに封止空間内が減圧された後、例えば溶融した熱可塑性樹脂を用いて、通気孔６４を気密に封止することにより、筐体２（封止空間）内の減圧状態を維持する。例えば、封止空間内を減圧する際に通気孔６４に連結した真空チューブを溶融、硬化させることにより、筐体２（封止空間）内の減圧状態を維持してもよい。
図１０（ａ）および（ｂ）は、筐体２（封止空間）内が減圧される前後の第１筐体部２０，３０および第２筐体部８０，９０の状態を示すＹＺ面に平行な断面図である。第１筐体部２０，３０は、弾性を有する部材（例えば薄い金属板）で形成されており、封止空間内が減圧される前においては、上下方向にわずかに膨らんでいるが（図１０（ａ））、封止空間内が減圧された後においては、大気圧に相当する圧力が下側筐体部２０および上側筐体部３０（第１筐体部２０，３０）に均一に加えられて、ほぼ平坦な形状を有するようになる（図１０（ｂ））。こうして本発明の実施形態に係る全固体電池１は、セル積層体１０を大気から実質的に完全に遮断することができる。また、全固体電池１は、大気圧に相当する圧力で第１筐体部２０，３０を均一に加圧することで、全固体電池セル５０の電極の充放電に伴う膨張収縮により、電極内または電極と固体電解質間で空隙が発生することを抑制でき、固体と固体との界面（例えば活物質層と固体電解質との界面）における界面抵抗を低く維持することができる。
なお、第１筐体部２０，３０および第２筐体部８０，９０は、同一の材料を用いて形成してもよいし、異なる材料を用いて形成してもよい。同一の材料を用いて両者を形成する場合、第１筐体部２０，３０を第２筐体部８０，９０より薄くして、前者を後者より高い弾性を有するように形成してもよい。これにより、より弾性の高い第１筐体部２０，３０は、セル積層体１０の下面および上面に対する大気圧による加圧の効果を高めるとともに、第２筐体部８０，９０は、セル積層体１０の端面および側面を外力から十分に保護することができる。
また、同一の材料を用いて両者を形成する場合、厚みを同一としつつ、第２筐体部８０，９０を、第１筐体部２０，３０より硬度の大きい材料、例えば炭素含有量のより多いばね鋼を用いて形成してもよい。ばね鋼以外の材料を用いる場合、第２筐体部８０，９０を、第１筐体部２０，３０より引張強さのより大きい材料を用いて形成してもよい。さらに両者を異なる材料を用いて形成する場合、樹脂材料と金属材料とを組み合わせたものであってもよい。いずれの場合であっても、上記説明したように、第１筐体部２０，３０を用いて大気圧による下面および上面への加圧の効果を高め、第２筐体部８０，９０を用いて側面等を外力から保護することができる。
（変形例）
上記説明では、第１工程において、正極タブ４４および負極タブ４６の束を固定して、正極端子７０および負極端子７２を設けるために端子板６０を用いたが、端子板６０を省略することができる。この場合、詳細図示しないが、右側筐体部９０に、開口部９４の代わりに、ねじ付きロッド６６を挿通させるための端子貫通孔６２、および空気を筐体２の外部に排気するための通気孔６４を設ける。そして、互いに重ね合わせた正極タブ４４および負極タブ４６の束にタブ貫通孔４８を設け、絶縁材料で形成されたワッシャ等を介在させて、タブ貫通孔４８内にねじ付きロッド６６を挿通させる。さらにタブ貫通孔４８から延出するねじ付きロッド６６の一方の端部を、別の絶縁性ワッシャ等を介在させて、ナット６８により右側筐体部９０に固定する。変形例に係る全固体電池１は、端子板６０を省略することにより、そのスペースおよび重量を削減し、単位体積および単位重量あたりのエネルギー密度をさらに低減することができる。
上記説明では、第１工程において、正極タブ４４および負極タブ４６の束を固定して、正極端子７０および負極端子７２を設けるために端子板６０を用いたが、端子板６０を省略することができる。この場合、詳細図示しないが、右側筐体部９０に、開口部９４の代わりに、ねじ付きロッド６６を挿通させるための端子貫通孔６２、および空気を筐体２の外部に排気するための通気孔６４を設ける。そして、互いに重ね合わせた正極タブ４４および負極タブ４６の束にタブ貫通孔４８を設け、絶縁材料で形成されたワッシャ等を介在させて、タブ貫通孔４８内にねじ付きロッド６６を挿通させる。さらにタブ貫通孔４８から延出するねじ付きロッド６６の一方の端部を、別の絶縁性ワッシャ等を介在させて、ナット６８により右側筐体部９０に固定する。変形例に係る全固体電池１は、端子板６０を省略することにより、そのスペースおよび重量を削減し、単位体積および単位重量あたりのエネルギー密度をさらに低減することができる。
１…全固体電池、
２…筐体、
１０…セル積層体、
２０…下側筐体部、２１…底板、２２…下側連結部、２４…孔部、
３０…上側筐体部、３１…天板、３２…上側連結部、３４…フック（突起部）、
４０，４２…緩衝材、４４…正極タブ、４６…負極タブ、４８…タブ貫通孔、
５０…全固体電池セル、５２ａ…下面、５２ｂ…上面、５４…端面、５６…側面、
６０…端子板、６２…端子貫通孔、６４…通気孔、６６…ねじ付きロッド、６８…ナット、
７０…正極端子、７２…負極端子、
８０…左側筐体部、８２…左側収容部、
９０…右側筐体部、９２…右側収容部、９４…開口部
２…筐体、
１０…セル積層体、
２０…下側筐体部、２１…底板、２２…下側連結部、２４…孔部、
３０…上側筐体部、３１…天板、３２…上側連結部、３４…フック（突起部）、
４０，４２…緩衝材、４４…正極タブ、４６…負極タブ、４８…タブ貫通孔、
５０…全固体電池セル、５２ａ…下面、５２ｂ…上面、５４…端面、５６…側面、
６０…端子板、６２…端子貫通孔、６４…通気孔、６６…ねじ付きロッド、６８…ナット、
７０…正極端子、７２…負極端子、
８０…左側筐体部、８２…左側収容部、
９０…右側筐体部、９２…右側収容部、９４…開口部
Claims (6)
- 第１電極および第２電極と、その間に配置された固体電解質層を有する少なくとも１つの電池セルを含むセル積層体と、
前記セル積層体を覆う筐体と、を備え、
前記筐体は、前記セル積層体の上面および下面を覆う弾性部を含む第１筐体部と、前記セル積層体の側面を覆う第２筐体部とを有することを特徴とする全固体電池。 - 前記筐体の内部は減圧された状態であることを特徴とする請求項１に記載の全固体電池。
- 前記セル積層体の側面を覆う第２筐体部は前記弾性部よりも剛性の高い剛性部を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の全固体電池。
- 第１電極および第２電極と、その間に配置された固体電解質層を有する少なくとも１つ電池セルを積層して、セル積層体を形成する工程と、
前記セル積層体の上面および下面を覆うように、弾性部を含む第１筐体部を配置する工程と、
前記セル積層体の側面を覆うように第２筐体部を配置する工程と、を有することを特徴とする全固体電池の製造方法。 - 前記筐体の内部は減圧された状態であることを特徴とする請求項４に記載の全固体電池の製造方法。
- 前記第２筐体部は前記弾性部よりも高い剛性部を含むことを特徴とする請求項４または５に記載の全固体電池の製造方法。
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