JP2020115423A - 全固体電池 - Google Patents

Abstract

【課題】積層電極体の膨張収縮による外装体の破損を防止できる技術を提供する。【解決手段】ここに開示される全固体電池は、正極１３と負極１７との間に固体電解質層１４が配置された積層電極体１０と、積層電極体１０を収容するラミネートフィルム製の外装体３０とを備え、正極１３が箔状の正極集電体１１を有している。ここに開示される全固体電池では、厚み方向Ｚにおける最外側に配置された正極集電体１１と外装体３０との間に無機フィルム２０が配置されている。また、無機フィルム２０は、短辺方向Ｙにおける長さが正極集電体１１よりも長くなるように、長辺方向に沿った複数の折れ目ｍ１〜ｍ３、ｖ１〜ｖ４が形成された状態で折り畳まれている。これにより、積層電極体１０の膨張収縮による応力が外装体３０に伝わることを防止できるため、伸縮の疲労によって外装体３０が破損することを防止できる。【選択図】図４

Description

本発明は、全固体電池に関する。詳しくは、ラミネートフィルム製の外装体の内部に積層電極体が収容された全固体電池に関する。

電解質として固体電解質を使用したいわゆる全固体電池（固体電解質電池ともいう。）は、高機能化、高信頼性を有し、さらには液漏れの恐れがない安全でクリーンなエネルギーが得られることから、重要性がますます高まっている。特に、軽量で高エネルギー密度が得られる全固体リチウムイオン電池（「固体電解質リチウムイオン電池」ともいう。）は、車両搭載用高出力電源に好ましく用いられるものとして期待されている。

一般的に、全固体電池は、ラミネートフィルム製の外装体の内部に電極体を収容することによって構築される。かかる全固体電池用の電極体としては、正極と負極との間に固体電解質層が配置された積層電極体が挙げられる。かかる積層電極体を備えた全固体電池の一例が特許文献１に開示されている。この特許文献１では、第１の金属層と、第２の金属層と、アルミニウム層とを有した先行短絡層が設けられている。このような先行短絡層を積層電極体の外側に配置することによって、電池の出力低下を抑制できると共に、内部短絡が生じた際のジュール発熱を抑制できる。

特開２０１７−１０３１２３号公報

ところで、全固体電池では、充放電に伴う積層電極体の膨張収縮によって外装体が破損し、電池内部への水分の浸入によって電池性能の低下やガスの発生などが生じるおそれがある。具体的には、一般的な構造の全固体電池では、ラミネートフィルム製の外装体と積層電極体とが密着しているため、積層電極体の膨張収縮に追従して外装体が伸縮する可能性がある。この充放電に伴う外装体の伸縮が繰り返されると、外装体に疲労が蓄積して破損する可能性がある。

本発明は、かかる問題を解決するべく創出されたものであり、その目的は、充放電に伴う積層電極体の膨張収縮による外装体の破損を防止できる技術を提供することである。

ここに開示される全固体電池は、平面視矩形状の全固体電池である。かかる全固体電池は、正極と負極との間に固体電解質層が配置された積層電極体と、積層電極体を収容するラミネートフィルム製の外装体とを備え、正極が、箔状の正極集電体と、該正極集電体の表面に形成された正極合材層とを有している。そして、ここに開示される全固体電池では、厚み方向における最外側に配置された正極の正極集電体と外装体との間に無機フィルムが配置されており、無機フィルムは、短辺方向における長さが正極集電体よりも長くなるように、長辺方向に沿った複数の折れ目が形成された状態で折り畳まれている。

ここに開示される全固体電池では、最外側の正極の正極集電体（すなわち、積層電極体の外側面）と外装体との間に無機フィルムが配置されている。これによって、外装体と積層電極体とが密着することを防止し、積層電極体の膨張収縮による応力が外装体に直接加えられることを防止できる。
そして、ここに開示される全固体電池における無機フィルムは、複数の折れ目が形成されるように折り畳まれている。このため、上記膨張収縮による応力が無機フィルムに掛かると、当該折れ目を支点に無機フィルムが撓み、無機フィルム同士が重なった部分が滑る。これによって、積層電極体の膨張収縮による応力を無機フィルムにおいて吸収できるため、当該応力が外装体まで伝わることを防止できる。
なお、本発明者の検討によると、平面視矩形状の全固体電池では、短辺方向における膨張収縮の度合いが大きくなる傾向がある。この短辺方向への膨張収縮に対して上述の応力吸収効果が適切に発揮されるように、ここに開示される全固体電池では、複数の折れ目が長辺方向に沿って形成されていると共に、折り畳んだ後の無機フィルムの短辺方向における長さが正極集電体よりも長くなっている。
以上のとおり、ここに開示される全固体電池によると、積層電極体の膨張収縮による応力が外装体に伝わることを確実に防止できるため、伸縮に伴う疲労によって外装体が破損することを好適に防止できる。

本発明の一実施形態に係る全固体電池の平面図である。 本発明の一実施形態に係る全固体電池の正面図である。 本発明の一実施形態に係る全固体電池の側面図である。 図２中のＩＶ−ＩＶ線における矢視断面図である。 本発明の一実施形態に係る全固体電池に用いられる無機フィルムの平面図である。

以下、図面を適宜参照しながら、ここで開示される全固体電池の好適な実施形態について説明する。なお、本明細書において特に言及している事項以外の事柄であって本発明の実施に必要な事柄は、該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。また、本明細書中の数値範囲Ａ〜Ｂ（Ａ、Ｂは任意の数）は、Ａ以上Ｂ以下を示すものとする。

なお、本明細書において「（正負極）活物質」とは、正極側または負極側において電荷担体（例えばリチウムイオン二次電池においてはリチウムイオン）の吸蔵および放出に関与する物質をいう。また、以下の説明では、ここで開示される全固体電池の一例として、固体電解質層を備えたリチウムイオン二次電池（全固体リチウムイオン二次電池）を挙げている。しかし、ここで開示される技術の適用対象は、リチウムイオン二次電池に限られない。ここで開示される全固体電池の種類としては、他の金属イオンを電荷担体とするもの、例えば、ナトリウムイオン二次電池、マグネシウムイオン二次電池、等を構成する全固体電池であってもよい。

１．全体構成
図１は、本実施形態に係る全固体電池の平面図である。図２は、本実施形態に係る全固体電池の正面図である。図３は、本実施形態に係る全固体電池の側面図である。また、図４は、図２中のＩＶ−ＩＶ線における矢視断面図である。

図１に示すように、本実施形態に係る全固体電池１は、平面視矩形状（平面視において長方形）の電池である。本明細書の各図における符号Ｘは当該全固体電池１の長辺方向を示し、符号Ｙは短辺方向を示し、符号Ｚは厚み方向を示す。

本実施形態に係る全固体電池１では、ラミネートフィルム製の外装体３０の内部に、積層電極体１０が収容されている。図４に示すように、積層電極体１０は、シート状の正極１３および負極１７と、当該正極１３と負極１７との間に配置された固体電解質層１４とを備えており、これらを複数積層させることによって構成されている。上記正極１３は、正極集電体１１と、その表面に形成された正極合材層１２とを備えている。また、負極１７は、負極集電体１５と、その表面に形成された負極合材層１６とを備えている。正極１３および負極１７の各々は、正極合材層１２と負極合材層１６とが対向するように積層される。そして、正極合材層１２と負極合材層１６との間に固体電解質層１４が配置される。

また、図２に示すように、本実施形態に係る全固体電池１では、長辺方向Ｘにおける一方の端部に正極端子４２が取り付けられ、他方の端部に負極端子４４が取り付けられている。具体的には、正極端子４２は、一端が外装体３０の内部において正極集電体１１と接続されており、他端が外装体３０の外部に露出している。同様に、負極端子４４は、一端が外装体３０の内部において負極集電体１５と接続されており、他端が外装体３０の外部に露出している。これらの正極端子４２および負極端子４４は、車両のモーター等の外部機器と接続される。

図２および図３に示すように、本実施形態に係る全固体電池１では、無機フィルム２０が外装体３０の内部に収容されている。詳しくは後述するが、この無機フィルム２０を、積層電極体１０と外装体３０との間に配置することによって、積層電極体１０の膨張収縮による外装体３０の破損を防止できる。

以下、本実施形態に係る全固体電池１を構成する各層について詳細に説明する。

２．正極
正極１３は、この種の電池で使用されているものを特に制限なく用いることができる。正極１３は、正極集電体１１と、当該正極集電体１１の表面に形成された正極合材層１２とを備えたシート状の電極である。図２に示すように、この正極１３の長辺方向Ｘにおける一方の側縁部には、正極合材層１２が形成されておらず、正極集電体１１が露出した正極露出部１１ａが形成されている。この全固体電池１では、複数の正極１３の各々の正極露出部１１ａが束ねられた状態で正極端子４２に接続されている。

（１）正極集電体
正極集電体１１は、この種の電池の正極集電体として用いられ得るものを特に制限なく使用できる。典型的には、正極集電体１１は、良好な導電性を有する金属、例えば、アルミニウム、ニッケル、チタン、ステンレス鋼等の金属材から構成される。特にアルミニウム（例えばアルミニウム箔）が好ましい。正極集電体１１の厚みは特に限定されないが、電池の容量密度と集電体の強度との兼ね合いから、５μｍ〜５０μｍ程度が適当であり、８μｍ〜３０μｍ程度がより好ましい。

（２）正極合材層
図４に示される正極合材層１２は、正極活物質と固体電解質とを含有する。この正極合材層１２の厚みは、特に限定されず、典型的には、１０μｍ〜５００μｍであり得る。

正極活物質には、この種の電池で従来から用いられている種々の化合物を使用することができる。好適例として、例えば、ＬｉＣｏＯ_２、ＬｉＮｉＯ_２、ＬｉＮｉ_ｘＣｏ_ｙＭｎ_{（１−ｘ−ｙ）}Ｏ_２（ここで０＜ｘ＜１、０＜ｙ＜１、０＜ｘ＋ｙ＜１）等に代表される層状構造の複合酸化物が挙げられる。あるいは、Ｌｉ_２ＮｉＭｎ_３Ｏ_８、ＬｉＭｎ_２Ｏ_４、Ｌｉ_１＋ｘＭｎ_２−ｙＭ_ｙＯ_４（ここでＭは存在しないか若しくはＡｌ、Ｍｇ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｚｎから選ばれる一種以上の金属元素、０≦ｘ＜１、０≦ｙ＜２）で表されるようなスピネル構造の複合酸化物、ＬｉＦｅＰＯ_４等のオリビン構造の複合化合物、等が挙げられる。
正極活物質の平均粒子径は、例えば０．５μｍ〜２０μｍ程度が適当であり、１μｍ〜１０μｍ程度が特に好ましい。なお、本明細書における「平均粒子径」は、レーザ回折・散乱法によって測定した粒度分布に基づいて算出されたものである。

上記したように、全固体電池の正極合材層１２には、正極活物質の他に、固体電解質が含まれている。固体電解質には、この種の電池で従来から用いられている種々の化合物を使用できる。なお、高いイオン伝導性を有するという観点から、固体電解質は、硫化物固体電解質を含むと好ましい。かかる硫化物固体電解質としては、例えば、Ｌｉ_２Ｓ−ＳｉＳ_２系、Ｌｉ_２Ｓ−Ｐ_２Ｓ_３系、Ｌｉ_２Ｓ−Ｐ_２Ｓ_５系、Ｌｉ_２Ｓ−ＧｅＳ_２系、Ｌｉ_２Ｓ−Ｂ_２Ｓ_３系、Ｌｉ_３ＰＯ_４−Ｐ_２Ｓ_５系、Ｌｉ_４ＳｉＯ_４−Ｌｉ_２Ｓ−ＳｉＳ_２系、等のガラス若しくはガラスセラミックスが挙げられる。また、より高いイオン伝導性を実現するという観点から、硫化物固体電解質には、Ｌｉ_２Ｓとハロゲン化リチウム（例えばＬｉＣｌ、ＬｉＢｒ、ＬｉＩ）とから構成されるＬｉ_２Ｓベースの固溶体が好ましく用いられる。このような硫化物固体電解質の好適例として、ＬｉＢｒ−Ｌｉ_２Ｓ−Ｐ_２Ｓ_５、ＬｉＩ−Ｌｉ_２Ｓ−Ｐ_２Ｓ_５、ＬｉＢｒ−ＬｉＩ−Ｌｉ_２Ｓ−Ｐ_２Ｓ_５、等が挙げられる。
また、固体電解質の平均粒子径は、例えば０．５μｍ〜１０μｍ程度が適当であり、１μｍ〜５μｍ程度が特に好ましい。また、正極合材層１２中の正極活物質と固体電解質との配合比は特に限定されない。典型的には、正極活物質（Ｐ）と固体電解質（Ｅ）との質量比（Ｐ：Ｅ）は、５０：５０〜９５：５程度であり得る。

なお、従来のこの種の電池の正極合材層と同様に、正極合材層１２には、上述した正極活物質や固体電解質の他に、種々の任意成分を必要に応じて含ませることができる。かかる任意成分としては、例えば、導電材やバインダ等が挙げられる。導電材としては、アセチレンブラック等のカーボンブラックやその他（グラファイト、カーボンナノチューブ等）の炭素材料を好適に使用し得る。バインダとしては、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）等のフッ素系バインダや、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）等のゴム系バインダを好適に使用することができる。

３．負極
図４に示すように、負極１７は、負極集電体１５と、当該負極集電体１５の表面に形成された負極合材層１６とを備えたシート状の電極である。そして、上述した正極１３と同様に、負極１７にも電極端子（負極端子４４）を接続するための領域である負極露出部１５ａ（図２参照）が設けられている。具体的には、負極１７の長辺方向Ｘにおける一方の側縁部には、負極合材層１６が形成されておらず、負極集電体１５が露出した負極露出部１５ａが形成されている。この全固体電池１では、複数の負極１７の各々の負極露出部１５ａが束ねられた状態で負極端子４４に接続されている。

（１）負極集電体
負極集電体１５は、安価であり、かつ、良好な導電性を有するという観点から、銅または銅合金を少なくとも含む材料によって構成されている。また、負極集電体１５の厚みは特に限定されないが、電池の容量密度と集電体の強度との兼ね合いから、５μｍ〜５０μｍ程度が適当であり、８μｍ〜３０μｍ程度がより好ましい。

（２）負極合材層
図４に示される負極合材層１６は、負極活物質と固体電解質とを含有する。かかる負極合材層１６の厚みは、特に限定されないが、例えば１０μｍ〜５００μｍであり得る。

負極活物質には、この種の電池で従来から用いられている種々の化合物を使用することができる。負極活物質の平均粒子径は、例えば１μｍ〜２０μｍ程度が適当であり、２μｍ〜１０μｍ程度が特に好ましい。かかる負極活物質の一例として、グラファイト、メソカーボンマイクロビーズ、カーボンブラック（アセチレンブラック、ケッチェンブラック等）のような炭素系の負極活物質が挙げられる。

また、負極活物質の好適例として、ケイ素（Ｓｉ）を含む負極活物質（Ｓｉ系負極活物質）や、スズ（Ｓｎ）を含む負極活物質（Ｓｎ系負極活物質）が挙げられる。
Ｓｉ系負極活物質としては、Ｓｉ、ＳｉＯ_ａ（ここで０．０５＜ａ＜１．９５）で表される酸化ケイ素、ＳｉＣ_ｂ（０＜ｂ＜１）で表される炭化ケイ素、ＳｉＮ_ｃ（０＜ｃ＜４／３）で表される窒化ケイ素、等を含む負極活物質が挙げられる。また、Ｓｉ系負極活物質のその他の例として、ケイ素とケイ素以外の元素とからなる合金材料が挙げられる。ケイ素以外の元素としては、例えば、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｐｂ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇｅ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｔｉ等が挙げられる。
一方、Ｓｎ系負極活物質としては、例えば、スズ、スズ酸化物、スズ窒化物、スズ含有合金等、及びこれらの固溶体等を含む負極活物質が挙げられる。また、これらに含有されるスズ原子の一部が１種又は２種以上の元素で置換されていてもよい。スズ酸化物としては、ＳｎＯ_ｄ（０＜ｄ＜２）で表される酸化スズ、二酸化スズ（ＳｎＯ_２）等が挙げられる。スズ含有合金としては、Ｎｉ−Ｓｎ合金、Ｍｇ−Ｓｎ合金、Ｆｅ−Ｓｎ合金、Ｃｕ−Ｓｎ合金、Ｔｉ−Ｓｎ合金等が挙げられる。スズ化合物としては、ＳｎＳｉＯ_３、Ｎｉ_２Ｓｎ_４、Ｍｇ_２Ｓｎ等が挙げられる。

上述したＳｉ系負極活物質やＳｎ系負極活物質は、エネルギー密度が高い一方で充放電における膨張収縮の度合いが大きいという特徴を有している。例えば、Ｓｉ系負極活物質を使用した負極合材層１６は、満充電時の体積が充電前の体積の２〜３倍に膨張する。このため、これらの負極活物質を使用すると、充放電時の外装体の伸縮の度合いも大きくなるため、外装体の破損が生じやすくなる。しかし、本実施形態によると、積層電極体１０の膨張収縮によって生じた応力が外装体３０に伝わることを防止できるため、外装体３０を破損させることなく、Ｓｉ系負極活物質やＳｎ系負極活物質を使用できる。

また、負極合材層１６には、負極活物質の他に固体電解質が含まれている。負極合材層１６に含まれる固体電解質には、正極合材層１２に含まれる固体電解質と同様のもの（例えば、硫化物固体電解質）を使用することができるため、重複した説明は省略する。なお、負極合材層１６中の負極活物質と固体電解質との配合比は特に限定されない。典型的には、負極活物質（Ｎ）と固体電解質（Ｅ）との質量比（Ｎ：Ｅ）は、５０：５０〜９５：５程度であり得る。

なお、従来のこの種の電池の負極合材層と同様に、負極合材層１６には、負極活物質や固体電解質以外の種々の任意成分を含ませることができる。例えば、正極合材層１２と同様に、導電材やバインダ等を含み得る。導電材としては、アセチレンブラック等のカーボンブラックやその他（グラファイト、カーボンナノチューブ等）の炭素材料を好適に使用し得る。バインダとしては、ＰＶＤＦ、ＰＴＦＥ等のフッ素系バインダや、ＳＢＲ等のゴム系バインダを好適に使用することができる。

３．固体電解質層
固体電解質層１４には固体電解質が含まれている。固体電解質層１４に含まれる固体電解質には、正極合材層１２や負極合材層１６に含まれる固体電解質と同様のもの（例えば、硫化物固体電解質）を使用することができるため、重複した説明は省略する。なお、従来のこの種の電池の固体電解質層と同様に、固体電解質層１４には、固体電解質以外の種々の任意成分を含ませることができる。例えば、固体電解質層１４は、負極合材層１６と同種のバインダ等を含んでいてもよい。

４．外装体
上述したように、本実施形態に係る全固体電池１は、積層電極体１０を収容するラミネートフィルム製の外装体３０を備えている。かかる外装体３０には、例えば、金属箔３４の表面に樹脂層３２が形成された樹脂ラミネート金属箔が用いられる。樹脂層３２は、電池内部に配置される層であり、積層電極体１０の厚み方向Ｚにおける最外側の層（正極集電体１１および負極集電体１５）と対向する。樹脂層３２には、所定の機械的強度を有する樹脂材料が使用される。例えば、樹脂層３２は、ポリエステル、ナイロン、ポリオレフィン、ポリエチレン、ポリプロピレン等から構成されていると好ましい。一方、金属箔３４は、電池外部に配置される層であり、樹脂層３２の保護の観点から、所定の強度を有する金属材料が使用される。例えば、金属箔３４は、アルミニウム、アルミニウム合金等から構成されていると好ましい。

５．無機フィルム
上述したように、本実施形態に係る全固体電池１は、無機フィルム２０を備えている。図４に示すように、無機フィルム２０は、厚み方向Ｚにおける最外側に配置された正極１３の正極集電体１１と、外装体３０の樹脂層３２との間に配置されている。

無機フィルム２０は、正極集電体１１に対する摩擦係数が、正極集電体１１と樹脂層３２との間の摩擦係数よりも低くなる無機材料であれば、種々の無機材料を特に制限なく使用することができる。かかる無機フィルム２０の材料の好適例として、金属材料やセラミック材料などが挙げられる。なお、正極集電体１１に対する摩擦係数を考慮すると、無機フィルム２０は、正極集電体１１と同じ材料、すなわち、アルミニウム、ニッケル、チタン、ステンレス鋼等の金属材料を好ましく用いることができる。このような正極集電体１１に対する摩擦係数が低い材料を使用することによって、無機フィルム２０と正極集電体１１とが密着することを防止し、積層電極体１０の膨張収縮による応力が無機フィルム２０を介して外装体３０に伝わることを防止できる。

図５は、本実施形態において用いられる無機フィルムの平面図である。この図５に示されるように、本実施形態における無機フィルム２０は、シート状の無機フィルムを長辺方向Ｘに沿った複数の折れ目ｍ１〜ｍ３、ｖ１〜ｖ４が形成されるように折り畳むことによって作製される。具体的には、無機フィルム２０は、図５中の山折り線ｍ１〜ｍ３において凸形状に癖付けされ、谷折り線ｖ１〜ｖ４において凹形状に癖付けされている。図４に示すように、このようにして折り畳まれた無機フィルム２０には、上面が平坦な凸部２２と底面が平坦な凹部２４とが形成される。この無機フィルム２０の凹部２４の底面は、積層電極体１０の正極集電体１１と接触し、凸部２２の上面は、外装体３０の樹脂層３２と接触する。なお、図５に示すように、これらの凸部２２と凹部２４は、長辺方向Ｘに延び、かつ、短辺方向Ｙにおいて交互に連続するように形成される。

なお、ここに開示される技術において、無機フィルム２０を折り畳む回数（折れ目の数）は、特に限定されない。ただし、折り畳まれた後の無機フィルム２０の短辺方向Ｙの長さが、正極集電体１１の短辺方向Ｙの長さよりも長くなるように、無機フィルム２０を折り畳む回数を調節することが求められる。詳しくは後述するが、これによって、積層電極体１０の短辺方向Ｙへの膨張収縮によって生じた応力が外装体３０に伝わることを防止できる。

上述した無機フィルム２０を正極集電体１１と樹脂層３２との間に配置することによって、積層電極体１０の膨張収縮による外装体３０の破損を好適に防止できる。以下、本実施形態による破損防止効果について具体的に説明する。

まず、本実施形態に係る全固体電池１では、正極集電体１１と樹脂層３２との間に無機フィルム２０が配置されている。これによって、積層電極体１０と外装体３０とが密着することを防止し、積層電極体１０の膨張収縮による応力が外装体３０に直接伝わることを防止できる。

次に、本実施形態では、積層電極体１０の膨張収縮による応力が無機フィルム２０を介して外装体３０に伝わることを防止するために、下記の構成を有している。
第１に、本実施形態では、正極集電体１１と樹脂層３２との間に介在させる部材として、無機材料からなる無機フィルム２０を用いているため、無機フィルム２０と正極集電体１１とが密着しにくくなっている。このため、膨張収縮した積層電極体１０に対して、無機フィルム２０の凹部２４の底面が滑るため、膨張収縮による応力が無機フィルム２０に伝わりにくい。
第２に、本実施形態では、無機フィルム２０に複数の折り目ｍ１〜ｍ４、ｖ１〜ｖ４が形成されている。このため、上記膨張収縮による応力が無機フィルム２０に伝わった場合、折り目ｍ１〜ｍ４、ｖ１〜ｖ４を支点にして無機フィルム２０が撓み、折り畳まれた無機フィルム２０同士が滑るため、上記応力が無機フィルム２０において吸収される。このため、本実施形態では、無機フィルム２０に応力が伝わったとしても、当該応力が外装体３０に伝達されにくくなっている。
第３に、本実施形態では、上記折り目ｍ１〜ｍ４、ｖ１〜ｖ４が長辺方向Ｘに沿って形成されていると共に、折り畳まれた後の無機フィルム２０の短辺方向Ｙにおける長さが正極集電体１１よりも長くなっている。これによって、積層電極体１０の膨張収縮の度合いが大きい短辺方向Ｙにおいて、折り目を形成することによる応力吸収効果を発揮させることができる。

以上のように、本実施形態に係る全固体電池１では、積層電極体１０の膨張収縮による応力が外装体３０に直接伝わることを防止するだけでなく、無機フィルム２０を介して外装体３０に応力が伝達されることも防止できる。このため、本実施形態によると、積層電極体１０の膨張収縮に追従して外装体３０が伸縮することを確実に防止し、疲労の蓄積による外装体３０の破損を好適に防止できる。

なお、本実施形態では、正極集電体１１と外装体３０との間のみに無機フィルム２０が配置されているが、無機フィルムは、少なくとも正極集電体と外装体との間に配置されていればよく、他の部分に無機フィルムを追加することを制限するものではない。例えば、正極集電体と外装体との間に加え、最外側の負極集電体と外装体との間に無機フィルムを配置してもよい。これによって、より好適に外装体の破損を防止できる。

また、本実施形態では、底面が平坦な凸部２２と上面が平坦な凹部２４が形成されるように無機フィルム２０が折り畳まれている。しかし、無機フィルムの折り畳み方は、本実施形態に限定されない。例えば、山折りと谷折りを交互に形成することによって、先端が鋭角な凸部と凹部が交互に形成された無機フィルムを形成してもよい。樹脂層３２や正極集電体１１の保護という観点からは、図４に示されるような凸部２２と凹部２４が形成されるように無機フィルム２０を折り畳む方が好ましい。

以上、本発明の一実施形態に係る全固体電池を説明したが、上述の説明は例示にすぎず、請求の範囲を限定するものではない。請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した実施形態を様々に変形、変更したものが含まれる。

１ 全固体電池
１０ 積層電極体
１１ 正極集電体
１１ａ 正極露出部
１２ 正極合材層
１３ 正極
１４ 固体電解質層
１５ 負極集電体
１５ａ 負極露出部
１６ 負極合材層
１７ 負極
２０ 無機フィルム
２２ 凸部
２４ 凹部
３０ 外装体
３２ 樹脂層
３４ 金属箔
４２ 正極端子
４４ 負極端子

Claims (1)

1. 平面視矩形状の全固体電池であって、
   正極と負極との間に固体電解質層が配置された積層電極体と、
   前記積層電極体を収容するラミネートフィルム製の外装体と
   を備え、
   前記正極は、箔状の正極集電体と、該正極集電体の表面に形成された正極合材層とを有し、
   厚み方向における最外側に配置された前記正極の前記正極集電体と前記外装体との間に無機フィルムが配置されており、
   前記無機フィルムは、短辺方向における長さが前記正極集電体よりも長くなるように、長辺方向に沿った複数の折れ目が形成された状態で折り畳まれている、全固体電池。

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