JP2021170563A - 電池、および、電池製造方法、および、電池製造装置 - Google Patents

電池、および、電池製造方法、および、電池製造装置 Download PDF

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Abstract

【課題】従来技術においては、正極層と負極層とが短絡するリスクを低減することが望まれる。【解決手段】第１電極層と、前記第１電極層上に位置する固体電解質層と、前記固体電解質層上に位置し、前記第１電極層の対極層である第２電極層と、空間部分と、を備え、第１厚み部分は、第１活物質層上に、位置し、第２厚み部分は、前記第１電極層上に、位置し、第２活物質層は、前記第１厚み部分と対向する位置であり、かつ、前記第２厚み部分を介して前記第１活物質層と対向しない位置に、位置し、前記第２集電体は、前記第２厚み部分と対向する位置と前記第２活物質層が形成された領域とに延在して、位置し、前記第２厚み部分は、前記第２電極層と接し、前記空間部分は、前記第２電極層と前記第２厚み部分とにより囲まれる、電池。【選択図】図１

Description

本開示は、電池、および、電池製造方法、および、電池製造装置に関する。
特許文献１は、正極層および負極層よりも大面積の固体電解質層を形成することを開示している。
特許文献２は、正極活物質層及び／又は負極活物質層の外周からはみ出した固体電解質の厚さが、正極活物質層及び負極活物質層の間に介在する固体電解質の厚さよりも厚いことを特徴とする固体電池、を開示している。
特開２０１０−２８２８０３号公報 特開２０１１−０９６５５０号公報
従来技術においては、正極層と負極層とが短絡するリスクを低減することが望まれる。
本開示の一様態における電池は、第１電極層と、前記第１電極層上に位置する固体電解質層と、前記固体電解質層上に位置し、前記第１電極層の対極層である第２電極層と、空間部分と、を備え、前記第１電極層は、第１集電体と、前記第１集電体上に位置する第１活物質層と、を備える層であり、前記第２電極層は、第２集電体と、前記第２集電体上に位置する第２活物質層と、を備える層であり、前記固体電解質層は、第１厚みを有する第１厚み部分と、前記第１厚みよりも大きい第２厚みを有する第２厚み部分と、を備える層であり、前記第１厚み部分は、前記第１活物質層上に、位置し、前記第２厚み部分は、前記第１電極層上に、位置し、前記第２活物質層は、前記第１厚み部分と対向する位置であり、かつ、前記第２厚み部分を介して前記第１活物質層と対向しない位置に、位置し、前記第２集電体は、前記第２厚み部分と対向する位置と前記第２活物質層が形成された領域とに延在して、位置し、前記第２厚み部分は、前記第２電極層と接し、前記空間部分は、前記第２電極層と前記第２厚み部分とにより囲まれる。
本開示の一様態における電池製造方法は、電池製造装置を用いた電池製造方法であって、前記電池製造装置は、固体電解質層を第１電極層上に形成する固体電解質層形成部と、前記第１電極層の対極層である第２電極層を前記固体電解質層と対向する位置に形成する電極層形成部と、を備え、前記第１電極層は、第１集電体と、前記第１集電体上に位置する第１活物質層と、を備える層であり、前記第２電極層は、第２集電体と、前記第２集電体上に位置する第２活物質層と、を備える層であり、前記固体電解質層は、第１厚みを有する第１厚み部分と、前記第１厚みよりも大きい第２厚みを有する第２厚み部分と、を備える層であり、前記固体電解質層形成部により、前記第１活物質層上に、前記第１厚み部分を形成する工程（ａ１）と、前記固体電解質層形成部により、前記第１電極層上に、前記第２厚み部分を形成する工程（ａ２）と、前記工程（ａ２）よりも後に、前記電極層形成部により、前記第１厚み部分と対向する位置であり、かつ、前記第２厚み部分を介して前記第１活物質層と対向しない位置に、前記第２活物質層を形成する工程（ｂ）と、前記電極層形成部により、前記第２厚み部分と対向する位置と前記第２活物質層が形成された
領域とに延在して、前記第２集電体を形成する工程（ｃ）と、を包含する。
本開示の一様態における電池製造装置は、固体電解質層を第１電極層上に形成する固体電解質層形成部と、前記第１電極層の対極層である第２電極層を前記固体電解質層と対向する位置に形成する電極層形成部と、を備え、前記第１電極層は、第１集電体と、前記第１集電体上に位置する第１活物質層と、を備える層であり、前記第２電極層は、第２集電体と、前記第２集電体上に位置する第２活物質層と、を備える層であり、前記固体電解質層は、第１厚みを有する第１厚み部分と、前記第１厚みよりも大きい第２厚みを有する第２厚み部分と、を備える層であり、前記固体電解質層形成部は、前記第１活物質層上に、前記第１厚み部分を形成し、前記固体電解質層形成部は、前記第１電極層上に、前記第２厚み部分を形成し、前記電極層形成部は、前記第１厚み部分と対向する位置であり、かつ、前記第２厚み部分を介して前記第１活物質層と対向しない位置に、前記第２活物質層を形成し、前記電極層形成部は、前記第２厚み部分と対向する位置と前記第２活物質層が形成された領域とに延在して、前記第２集電体を形成する。
本開示によれば、正極層と負極層とが短絡するリスクを低減できる。
図１は、実施の形態１における電池１０００の概略構成を示す図である。 図２は、実施の形態１における電池１１００の概略構成を示す断面図である。 図３は、実施の形態１における電池１２００の概略構成を示す断面図である。 図４は、実施の形態１における電池１３００の概略構成を示す断面図である。 図５は、実施の形態２における電池製造装置２０００の概略構成を示す図である。 図６は、実施の形態２における電池製造方法を示すフローチャートである。 図７は、実施の形態２における電池製造方法の変形例を示すフローチャートである。 図８は、第１電極層１００の概略構成を示す断面図である。 図９は、第２電極層２００の概略構成を示す断面図である。 図１０は、実施の形態２における電池製造方法の変形例を示すフローチャートである。 図１１は、実施の形態２におけるスクリーンマスク８００の概略構成を示す図である。 図１２は、固体電解質層３００の膜厚分布の一例を示す断面図である。 図１３は、実施の形態２におけるスクリーンマスク８１０〜８３０の概略構成を示す図である。 図１４は、比較例１における電池９１０の概略構成を示す断面図である。 図１５は、比較例２における電池９２０の概略構成を示す断面図である。 図１６は、比較例３における電池９３０の概略構成を示す断面図である。 図１７は、比較例４における電池９４０の概略構成を示す断面図である。 図１８は、実施の形態１における電池１４００の概略構成を示す断面図である。 図１９は、実施の形態１における電池１５００の概略構成を示す断面図である。 図２０は、実施の形態２における電池製造方法の変形例を示すフローチャートである。
以下、本開示の実施の形態が、図面を参照しながら、説明される。
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１における電池１０００の概略構成を示す図である。
図１（ａ）は、第１電極層１００と固体電解質層３００と第２電極層２００のｘ−ｚ図（断面図）である。
図１（ｂ）は、第１電極層１００と固体電解質層３００のｘ−ｙ図（上面透視図）である。
実施の形態１における電池１０００は、第１電極層１００と、第２電極層２００と、固体電解質層３００と、空間部分４００と、を備える。
第１電極層１００は、第１集電体１１０と、第１活物質層１２０と、を備える層である。
第１活物質層１２０は、第１集電体１１０上に位置する。第１活物質層１２０は、第１活物質を含む。
第２電極層２００は、第１電極層１００の対極層である。第２電極層２００は、固体電解質層３００上に位置する。第２電極層２００は、第２集電体２１０と、第２活物質層２２０と、を備える層である。
第２活物質層２２０は、第２集電体２１０上に位置する。第２活物質層２２０は、第２活物質を含む。
なお、第１電極層１００は正極層であってもよい。このとき、第１集電体１１０は正極集電体である。第１活物質層１２０は正極活物質層である。第１活物質は正極活物質である。第２電極層２００は負極層である。第２集電体２１０は負極集電体である。第２活物質層２２０は負極活物質層である。第２活物質は負極活物質である。
もしくは、第１電極層１００は負極層であってもよい。このとき、第１集電体１１０は負極集電体である。第１活物質層１２０は負極活物質層である。第１活物質は負極活物質である。第２電極層２００は正極層である。第２集電体２１０は正極集電体である。第２活物質層２２０は正極活物質層である。第２活物質は正極活物質である。
固体電解質層３００は、第１電極層１００上（すなわち、第１活物質層１２０および第１集電体１１０の少なくとも一方の上）に位置する。固体電解質層３００は、固体電解質を含む。固体電解質層３００は、第１厚み部分３１０と、第２厚み部分３２０と、を備える層である。
第１厚み部分３１０は、第１厚みｔ１を有する。第１厚み部分３１０は、第１活物質層１２０上に、位置する。
第２厚み部分３２０は、第２厚みｔ２を有する。第２厚みｔ２は、第１厚みｔ１よりも、大きい。第２厚み部分３２０は、第１電極層１００上（すなわち、第１活物質層１２０および第１集電体１１０の少なくとも一方の上）に、位置する。図１に示される電池１０
００においては、第２厚み部分３２０は、第１集電体１１０上に、位置する。
第２活物質層２２０は、第２集電体２１０上に位置する。第２活物質層２２０は、第２活物質を含む。第２活物質層２２０は、第１厚み部分３１０と対向する位置（例えば、接触する位置）であり、かつ、第２厚み部分３２０を介して第１活物質層１２０と対向しない位置に、位置する。
第２集電体２１０は、第２厚み部分３２０と対向する位置と第２活物質層２２０が形成された領域とに延在して、位置する。このとき、第２集電体２１０は、第１集電体１１０と平行に位置してもよい。
第２厚み部分３２０は、第２電極層２００と接する。例えば、第２集電体２１０は、第２厚み部分３２０と接してもよい。
空間部分４００は、第２厚み部分３２０と第２電極層２００とにより囲まれる。例えば、空間部分４００は、第２活物質層２２０および第２集電体２１０のうちの少なくとも一方と第２厚み部分３２０とにより囲まれてもよい。
以上の構成によれば、正極集電体と負極集電体（すなわち、第１集電体１１０と第２集電体２１０）とが接触する可能性を低減できる。すなわち、固体電解質層３００の第２厚み部分３２０により、正極集電体と負極集電体との間隔を、一定の距離以上（例えば、第２厚み以上）に、維持できる。したがって、正極集電体と負極集電体とが、互いに近接することを回避できる。このため、例えば、正極層と負極層との間にセパレータを備えない全固体電池においても、正極集電体と負極集電体とが直接接触して正極層と負極層とが短絡するリスクを低減できる。さらに、正極層と負極層とを絶縁するための別部材（例えば、絶縁スペーサー）が不要となる。これにより、電池の製造工程を、より簡便化かつ低コスト化できる。
また、以上の構成によれば、空間部分４００により、変形および応力を緩和することができる。すなわち、電池の使用時における各層（第１活物質層１２０、第２活物質層２２０、固体電解質層３００）の膨張・収縮に伴う応力を、空間部分４００により緩和できる。例えば、第２活物質層２２０が膨張した際には、隣接する空間部分４００に、第２活物質層２２０の一部が膨らみ出ることを許容できる。また、例えば、電池に曲げ変形が加わった際に生じる応力を、空間部分４００により緩和できる。また、電池の製造時に生じる応力を、空間部分４００により緩和できる。
以上の効果の詳細が、下記の比較例１〜３を用いて、説明される。
図１４は、比較例１における電池９１０の概略構成を示す断面図である。
比較例１における電池９１０においては、固体電解質層３００は、各集電体の端部にまで、形成されていない。すなわち、各集電体の一部が露出している。
ここで、比較例１における電池９１０は、固体電解質層３００において、第２厚み部分３２０を、備えていない。
このため、第１集電体１１０と第２集電体２１０との間隔は、各集電体の端部において、不安定となる。したがって、第１集電体１１０と第２集電体２１０とが、近接し易い。このため、露出した集電体同士が直接接触するリスクがある。
このように、比較例１においては、正極層と負極層との間の位置精度の不良に起因する短絡の発生リスクがある。
これに対して、実施の形態１によれば、上述したように、固体電解質層３００において、第２厚み部分３２０を備えることにより、正極集電体と負極集電体とが接触する可能性を低減できる。
図１５は、比較例２における電池９２０の概略構成を示す断面図である。
比較例２における電池９２０においては、固体電解質層３００は、各集電体の端部において、切断されている。例えば、電池９２０における各集電体の露出する部分を除去するように、各集電体の端部が固体電解質層３００とともに切断され除去された構成である。
このように、集電体上の固体電解質層が切断される場合は、切断部付近の固体電解質に、クラックまたは脱落による微小な欠陥が生じ易い。このため、電池端部の固体電解質は、絶縁体としての機能を損ねる可能性が生じる。
さらに、比較例２における電池９２０は、固体電解質層３００において、第２厚み部分３２０を、備えていない。
このため、第１集電体１１０と第２集電体２１０との間隔は、集電体の端部において、不安定となる。したがって、第１集電体１１０と第２集電体２１０とが、近接し易い。このため、露出した集電体同士が直接接触するリスクがある。
このように、比較例２においては、正極層と負極層との間の絶縁不良に起因する短絡の発生リスクがある。
これに対して、実施の形態１によれば、上述したように、固体電解質層３００において、第２厚み部分３２０を備えることにより、正極集電体と負極集電体とが接触する可能性を低減できる。
図１６は、比較例３における電池９３０の概略構成を示す断面図である。
比較例３における電池９３０は、上述の比較例２における電池９２０の構成に加えて、さらに、絶縁スペーサー９０を備える構成である。すなわち、絶縁スペーサー９０が、第１集電体１１０と第２集電体２１０との間に、配置されている。
絶縁スペーサー９０を設けることによって、第１集電体１１０と第２集電体２１０の接触による短絡を防止することはできる。しかし、比較例３における電池９３０の製造方法においては、絶縁スペーサー９０を別途準備する工程が、必要となる。さらに、絶縁スペーサー９０を、第１集電体１１０と第２集電体２１０との間に、精度良く位置決めする工程、および、固定する工程が、必要となる。
このように、比較例３においては、電池の製造工程が、複雑化および高コスト化する。
これに対して、実施の形態１によれば、固体電解質層３００に第２厚み部分３２０を形成する工程を行うことで、絶縁スペーサー９０を用いる場合に必要となる複雑な工程を省略できる。固体電解質層３００に第２厚み部分３２０を形成する工程は、固体電解質層３００を形成する工程の中の一工程として、容易に付加できる。すなわち、比較例３のような絶縁スペーサー９０を用いる場合よりも、電池の製造工程を、より簡便化かつ低コスト
化できる。
図１７は、比較例４における電池９４０の概略構成を示す断面図である。
比較例４における電池９４０においては、固体電解質層３００は、はみ出し部分９１を有する。はみ出し部分９１の厚さは、第１電極層１００と第２集電体２１０との間の距離よりも短い。すなわち、はみ出し部分９１は、第２集電体２１０と接していない。また、はみ出し部分９１は、第１電極層１００と大きな接触面積を有しない。このため、外力が加わった際に、はみ出し部分９１が位置ずれ（例えば、第１電極層１００から乖離）する可能性が生じる。
このため、第１集電体１１０と第２集電体２１０との間隔は、集電体の端部において、不安定となる。したがって、第１集電体１１０と第２集電体２１０とが、近接し易い。このため、露出した集電体同士が直接接触するリスクがある。
このように、比較例４においては、正極層と負極層との間の絶縁不良に起因する短絡の発生リスクがある。
これに対して、実施の形態１によれば、上述したように、固体電解質層３００において、第２厚み部分３２０を備えることにより、正極集電体と負極集電体とが接触する可能性を低減できる。
なお、実施の形態１においては、第２厚み部分３２０（または、第３厚み部分３３０）と第１電極層１００（すなわち、第１活物質層１２０および第１集電体１１０の少なくとも一方）との接触面積は、第２厚み部分３２０と第２集電体２１０との接触面積よりも大きくてもよい。このとき、第２厚み部分３２０（または、第３厚み部分３３０）と第１電極層１００（すなわち、第１活物質層１２０および第１集電体１１０の少なくとも一方）との接触部分が、第１厚み部分３１０と結合（例えば、一体的に形成）していてもよい。
以上の構成によれば、第２厚み部分３２０（または、第３厚み部分３３０）の強度を高めることができる。すなわち、第１電極層１００と第２集電体２１０とが近接するような外力が加わった場合であっても、第２厚み部分３２０（または、第３厚み部分３３０）が位置ずれ（例えば、第１電極層１００から乖離）することを抑制できる。これにより、正極集電体と負極集電体とが接触する可能性を、より低減できる。
なお、図１に示されるように、空間部分４００は、第２厚み部分３２０と第２活物質層２２０と第２集電体２１０と固体電解質層３００とにより囲まれてもよい。
ここで、第２活物質層２２０がより広い範囲に形成されて、第２活物質層２２０が第２厚み部分３２０と接していてもよい。この場合、空間部分４００は、第２厚み部分３２０と第２活物質層２２０と固体電解質層３００とにより囲まれる。
また、図１に示されるように、第２集電体２１０の全体が、第１集電体１１０と平行に位置してもよい。すなわち、第１集電体１１０と第２集電体２１０との距離は、成膜領域の全域で、一定となってもよい。
もしくは、第２集電体２１０の一部が、第１集電体１１０と平行に位置してもよい。すなわち、例えば、第１厚み部分３１０が形成された範囲での第１集電体１１０と第２集電体２１０との間の距離と、第２厚み部分３２０が形成された範囲での第１集電体１１０と第２集電体２１０との間の距離と、が同じであってもよい。
また、図１に示されるように、第１活物質層１２０は、第１集電体１１０よりも、狭い範囲に形成されてもよい。
また、図１に示されるように、第２活物質層２２０は、第２集電体２１０よりも、狭い範囲に形成されてもよい。
また、図１に示されるように、固体電解質層３００は、第１活物質層１２０および第２活物質層２２０のいずれよりも、大面積に形成されてもよい。これにより、正極層と負極層との直接接触による短絡を防止できる。
また、図１に示されるように、第２活物質層２２０の形成範囲は、第１活物質層１２０の形成範囲よりも、大きくてもよい。このとき、第１活物質層１２０は正極活物質層であり、第２活物質層２２０は負極活物質層であってもよい。すなわち、負極活物質層の形成範囲は、正極活物質層の形成範囲よりも、大きくてもよい。これにより、例えば、リチウム析出による、電池の不具合（例えば、信頼性の低下）を防止できる可能性がある。
もしくは、第１活物質層１２０と第２活物質層２２０の形成範囲は、同じでもよい。
また、図１に示されるように、固体電解質層３００は、第１集電体１１０または第２集電体２１０よりも狭い範囲に、形成されてもよい。これにより、例えば、集電体を所定形状に切断する際に、固体電解質層３００に、クラックが発生したり、その一部が脱落したりすることを低減できる。また、切断時に、切断くずの発生、および、切断粉の発生を、低減することができる。
もしくは、固体電解質層３００の形成範囲は、第１集電体１１０または第２集電体２１０の全範囲と、同じ範囲であってもよい。集電体の全域に固体電解質層３００を形成してから切断を行った場合には、固体電解質層３００に微小クラックが入る可能性がある。しかし、切断領域には第２厚み部分３２０（すなわち、第１厚み部分３１０に比べて大幅に厚い部分）が形成されている。このため、正負極間の短絡には至りにくい。
正極集電体としては、金属箔（例えば、ＳＵＳ箔、Ａｌ箔）、など、が用いられうる。正極集電体の厚みは、例えば、５〜５０μｍであってもよい。
正極活物質層に含有される正極活物質としては、公知の正極活物質（例えば、コバルト酸リチウム、ＬｉＮＯ、など）が用いられうる。正極活物質の材料としては、Ｌｉを離脱および挿入することができる各種材料が用いられうる。
また、正極活物質層の含有材料としては、公知の固体電解質（例えば、無機系固体電解質など）が用いられうる。無機系固体電解質としては、硫化物固体電解質または酸化物固体電解質などが用いられうる。硫化物固体電解質としては、例えば、Ｌｉ２Ｓ：Ｐ２Ｓ５の混合物が用いられうる。正極活物質の表面は、固体電解質でコートされていてもよい。また、正極活物質層の含有材料としては、導電材（例えば、アセチレンブラックなど）、結着用バインダー（例えば、ポリフッ化ビニリデンなど）、など、が用いられうる。
負極集電体としては、金属箔（例えば、ＳＵＳ箔、Ｃｕ箔）、など、が用いられうる。負極集電体の厚みは、例えば、５〜５０μｍであってもよい。
負極活物質層に含有される負極活物質としては、公知の負極活物質（例えば、グラファイト、など）が用いられうる。負極活物質の材料としては、Ｌｉを離脱および挿入するこ
とができる各種材料が用いられうる。
また、負極活物質層の含有材料としては、公知の固体電解質（例えば、無機系固体電解質など）が用いられうる。無機系固体電解質としては、硫化物固体電解質または酸化物固体電解質などが用いられうる。硫化物固体電解質としては、例えば、Ｌｉ２Ｓ：Ｐ２Ｓ５の混合物が用いられうる。また、負極活物質層の含有材料としては、導電材（例えば、アセチレンブラックなど）、結着用バインダー（例えば、ポリフッ化ビニリデンなど）、など、が用いられうる。
固体電解質層３００に含有される固体電解質としては、公知の固体電解質（例えば、無機系固体電解質など）が用いられうる。無機系固体電解質としては、硫化物固体電解質または酸化物固体電解質などが用いられうる。硫化物固体電解質としては、例えば、Ｌｉ２Ｓ：Ｐ２Ｓ５の混合物が用いられうる。
また、固体電解質層３００の含有材料としては、結着用バインダー（例えば、ポリフッ化ビニリデンなど）、など、が用いられうる。
なお、実施の形態１における電池１０００においては、図１に示されるように、第２厚み部分３２０は、第１厚み部分３１０と第１集電体１１０の第１端との間、および、第１厚み部分３１０と第１集電体１１０の第２端との間に、位置してもよい。
以上の構成によれば、第１集電体１１０の第１端と第１集電体１１０の第２端との両方が、第２集電体２１０と接触する可能性を、より低減できる。
ここで、第１集電体１１０の第１端と第２端は、例えば、図１におけるｘ方向における両端部（外縁）であってよい。
もしくは、第１集電体１１０の第１端と第２端は、例えば、図１におけるｙ方向における両端部（外縁）であってよい。
また、実施の形態１における電池１０００においては、図１に示されるように、第２厚み部分３２０は、第１厚み部分３１０と第１集電体１１０の四方の端との間に、位置してもよい。
以上の構成によれば、第１集電体１１０の四方の端が、第２集電体２１０と接触する可能性を、より低減できる。
ここで、図１に示されるように、第２厚み部分３２０は、連続する１つの部分として、第１厚み部分３１０と第１集電体１１０の四方の端との間に、位置してもよい。
もしくは、第２厚み部分３２０は、互いに分断された複数の部分（すなわち、互いに連続しない複数の部分）として、第１厚み部分３１０と第１集電体１１０の四方の端との間に、位置してもよい。
また、実施の形態１における電池１０００においては、図１に示されるように、空間部分４００は、第２活物質層２２０の周囲を囲んで、位置してもよい。
以上の構成によれば、空間部分４００により、変形および応力を、より緩和することができる。すなわち、例えば、第２活物質層２２０が膨張した際には、その周囲を囲む空間部分４００に、第２活物質層２２０が膨らみ出ることを許容できる。
図２は、実施の形態１における電池１１００の概略構成を示す断面図である。
図２に示される電池１１００においては、第２厚み部分３２０は、第１活物質層１２０に、位置する。
以上の構成によれば、第１活物質層１２０を、より広い範囲に形成することができる。したがって、より多くの第１活物質を含む、電池を構成することができる。
また、実施の形態１においては、固体電解質層３００は、第３厚み部分３３０を備えてもよい。
第３厚み部分３３０は、第３厚みｔ３を有する。第３厚みｔ３は、第１厚みｔ１よりも大きく、かつ、第２厚みｔ２よりも小さい。
第３厚み部分３３０は、第２活物質層２２０と対向する位置、もしくは、第１活物質層１２０上に、位置する。
以上の構成によれば、第２厚み部分３２０と第３厚み部分３３０とにより、第１集電体１１０と第２集電体２１０との間隔を、より強固に、固定することができる。これにより、第１集電体１１０と第２集電体２１０とが接触する可能性を、より低減できる。
図３は、実施の形態１における電池１２００の概略構成を示す断面図である。
図３に示される電池１２００においては、第３厚み部分３３０は、第２活物質層２２０と対向する位置に、位置する。
以上の構成によれば、図３のように第２厚み部分３２０のみが第２集電体２１０と接触しうる場合でも、第２厚み部分３２０の近傍に位置する第３厚み部分３３０が、第２厚み部分３２０を構造的に支持することができる。したがって、第２厚み部分３２０と第３厚み部分３３０とにより、第１集電体１１０と第２集電体２１０との間隔を、より強固に、固定することができる。これにより、第１集電体１１０と第２集電体２１０とが接触する可能性を、より低減できる。
なお、図３に示される電池１２００においては、空間部分４００は、第２厚み部分３２０と第２活物質層２２０と第２集電体２１０と固体電解質層３００と第３厚み部分３３０とにより囲まれる。
図４は、実施の形態１における電池１３００の概略構成を示す断面図である。
図４に示される電池１３００においては、第３厚み部分３３０は、第１活物質層１２０上に、位置する。
以上の構成によれば、図４のように第２厚み部分３２０と第３厚み部分３３０との両方により、第２集電体２１０を支持することができる。したがって、第２厚み部分３２０と第３厚み部分３３０とにより、第１集電体１１０と第２集電体２１０との間隔を、より強固に、固定することができる。これにより、第１集電体１１０と第２集電体２１０とが接触する可能性を、より低減できる。
なお、図４に示される電池１３００においては、空間部分４００は、第２厚み部分３２
０と第２集電体２１０と固体電解質層３００とにより囲まれる。
また、図４に示される電池１３００においては、第３厚み部分３３０は、第２集電体２１０に、接していてもよい。
また、図４に示される電池１３００は、第２空間部分４１０を備える。第２空間部分４１０は、第３厚み部分３３０と第２活物質層２２０と第２集電体２１０と固体電解質層３００とにより囲まれる。第２空間部分４１０は、空間部分４００と、同様の効果を奏しうる。
以上のように、実施の形態１における電池は、固体電解質層３００の厚みを均一ではなく、多段階の厚みに形成することに特徴がある。
なお、実施の形態１においては、第１厚みｔ１は、第１厚み部分３１０における最大厚みを意味してもよい。
また、実施の形態１においては、第２厚みｔ２は、第２厚み部分３２０における最大厚みを意味してもよい。
また、実施の形態１においては、第３厚みｔ３は、第３厚み部分３３０における最大厚みを意味してもよい。
図１８は、実施の形態１における電池１４００の概略構成を示す断面図である。
実施の形態１における電池１４００は、上述の実施の形態１における電池１０００の構成に加えて、下記の構成を備える。
すなわち、実施の形態１における電池１４００においては、第１活物質層１２０は、第１層１２０ａと第２層１２０ｂとを有する。
第１活物質層１２０の第１層１２０ａは、固体電解質層３００と接する層である。第１活物質層１２０の第１層１２０ａは、例えば、第１活物質層１２０の第２層１２０ｂよりも高い濃度で、固体電解質を含む層である。
第１活物質層１２０の第２層１２０ｂは、第１集電体１１０と接する層である。第１活物質層１２０の第２層１２０ｂは、例えば、第１活物質層１２０の第１層１２０ａよりも高い濃度で、第１活物質を含む層である。
また、実施の形態１における電池１４００においては、第２活物質層２２０は、第１層２２０ａと第２層２２０ｂとを有する。
第２活物質層２２０の第１層２２０ａは、固体電解質層３００と接する層である。第２活物質層２２０の第１層２２０ａは、例えば、第２活物質層２２０の第２層２２０ｂよりも高い濃度で、固体電解質を含む層である。
第２活物質層２２０の第２層２２０ｂは、第２集電体２１０と接する層である。第２活物質層２２０の第２層２２０ｂは、例えば、第２活物質層２２０の第１層２２０ａよりも高い濃度で、第２活物質を含む層である。
図１９は、実施の形態１における電池１５００の概略構成を示す断面図である。
実施の形態１における電池１５００は、上述の実施の形態１における電池１０００の構成に加えて、下記の構成を備える。
すなわち、実施の形態１における電池１５００においては、第２電極層２００は、第２固体電解質層２３０を、さらに備える。
第２固体電解質層２３０は、第２活物質層２２０と第１厚み部分３１０との間に、位置する。第２固体電解質層２３０は、固体電解質を含む層である。
第２厚み部分３２０は、第２固体電解質層２３０と接する。このとき、第２厚み部分３２０は、第２固体電解質層２３０のみに接していてもよい。もしくは、第２厚み部分３２０は、第２固体電解質層２３０と第２集電体２１０との両方に接していてもよい。
空間部分４００は、第２固体電解質層２３０と第２厚み部分３２０とにより囲まれる。
以上の構成によれば、空間部分４００により、変形および応力を緩和することができる。すなわち、電池の使用時における各層（第１活物質層１２０、第２活物質層２２０、固体電解質層３００、第２固体電解質層２３０）の膨張・収縮に伴う応力を、空間部分４００により緩和できる。例えば、第２活物質層２２０と第２固体電解質層２３０とが膨張した際には、隣接する空間部分４００に、第２固体電解質層２３０の一部が膨らみ出ることを許容できる。
なお、実施の形態１における電池１５００においては、第２厚み部分３２０は、第２集電体２１０と第２固体電解質層２３０とに、接してもよい。
また、実施の形態１における電池１５００においては、空間部分４００は、第２固体電解質層２３０の周囲を囲んで、位置してもよい。
以上の構成によれば、空間部分４００により、変形および応力を、より緩和することができる。すなわち、例えば、第２活物質層２２０と第２固体電解質層２３０とが膨張した際には、その周囲を囲む空間部分４００に、第２固体電解質層２３０が膨らみ出ることを許容できる。
なお、第２固体電解質層２３０に含まれる材料と固体電解質層３００に含まれる材料とは、互いに同じであってもよいし、互いに異なっていてもよい。
なお、実施の形態１における電池の製造方法は、後述の実施の形態２として、説明される。
（実施の形態２）
以下、実施の形態２が説明される。上述の実施の形態１と重複する説明は、適宜、省略される。
図５は、実施の形態２における電池製造装置２０００の概略構成を示す図である。
実施の形態２における電池製造装置２０００は、固体電解質層形成部５００と、電極層形成部６００と、を備える。
固体電解質層形成部５００は、固体電解質層３００を第１電極層１００上に形成する。
より具体的には、固体電解質層形成部５００は、第１活物質層１２０上に、第１厚み部分３１０を形成する。
さらに、固体電解質層形成部５００は、第１電極層１００上（すなわち、第１活物質層１２０および第１集電体１１０の少なくとも一方の上）に、第２厚み部分３２０を形成する。
電極層形成部６００は、第２電極層２００を固体電解質層３００と対向する位置に形成する。
より具体的には、電極層形成部６００は、固体電解質層形成部５００による第２厚み部分３２０の形成よりも後に、第２活物質層２２０を形成する。電極層形成部６００は、第１厚み部分３１０と対向する（例えば、接触する）位置であり、かつ、第２厚み部分３２０を介して第１活物質層１２０と対向しない位置に、第２活物質層２２０を形成する。
電極層形成部６００は、第２厚み部分３２０と対向する位置と第２活物質層２２０が形成された領域とに延在して、第２集電体２１０を形成する。
図６は、実施の形態２における電池製造方法を示すフローチャートである。
実施の形態２における電池製造方法は、実施の形態２における電池製造装置２０００を用いた電池製造方法である。例えば、実施の形態２における電池製造方法は、実施の形態２における電池製造装置２０００において実行される電池製造方法である。
実施の形態２における電池製造方法は、第１厚み部分形成工程Ｓ１１０１（＝工程（ａ１））と、第２厚み部分形成工程Ｓ１１０２（＝工程（ａ２））と、第２活物質層形成工程Ｓ１２０１（＝工程（ｂ））と、第２集電体形成工程Ｓ１２０２（＝工程（ｃ））と、を包含する。
第１厚み部分形成工程Ｓ１１０１は、固体電解質層形成部５００により、第１活物質層１２０上に、第１厚み部分３１０を形成する工程である。
第２厚み部分形成工程Ｓ１１０２は、固体電解質層形成部５００により、第１電極層１００上（すなわち、第１活物質層１２０および第１集電体１１０の少なくとも一方の上）に、第２厚み部分３２０を形成する工程である。
第２活物質層形成工程Ｓ１２０１は、第２厚み部分形成工程Ｓ１１０２よりも後に、実行される工程である。第２活物質層形成工程Ｓ１２０１は、電極層形成部６００により、第１厚み部分３１０と対向する（例えば、接触する）位置であり、かつ、第２厚み部分３２０を介して第１活物質層１２０と対向しない位置に、第２活物質層２２０を形成する工程である。
第２集電体形成工程Ｓ１２０２は、電極層形成部６００により、第２厚み部分３２０と対向する位置と第２活物質層２２０が形成された領域とに延在して、第２集電体２１０を形成する工程である。
以上の製造装置または製造方法によれば、実施の形態１における電池を製造することができる。
以上の製造装置または製造方法によれば、正極集電体と負極集電体（すなわち、第１集電体１１０と第２集電体２１０）とが接触する可能性を低減できる。すなわち、固体電解質層３００の第２厚み部分３２０により、正極集電体と負極集電体との間隔を、一定の距離以上（例えば、第２厚み以上）に、維持できる。したがって、正極集電体と負極集電体とが、互いに近接することを回避できる。このため、例えば、正極層と負極層との間にセパレータを備えない全固体電池においても、正極集電体と負極集電体とが直接接触して正極層と負極層とが短絡するリスクを低減できる。さらに、正極層と負極層とを絶縁するための別部材（例えば、絶縁スペーサー）が不要となる。これにより、電池の製造工程を、より簡便化かつ低コスト化できる。
また、以上の製造装置または製造方法によれば、実施形態１において上述した空間部分４００を形成することができる。したがって、空間部分４００により、変形および応力を緩和することができる。すなわち、電池の使用時における各層（第１活物質層１２０、第２活物質層２２０、固体電解質層３００）の膨張・収縮に伴う応力を、空間部分４００により緩和できる。例えば、第２活物質層２２０が膨張した際には、隣接する空間部分４００に、第２活物質層２２０の一部が膨らみ出ることを許容できる。また、例えば、電池に曲げ変形が加わった際に生じる応力を、空間部分４００により緩和できる。また、電池の製造時に生じる応力を、空間部分４００により緩和できる。
また、以上の製造装置または製造方法によれば、第２厚み部分３２０の形成の後に第２活物質層２２０を形成することで、電池製造時においても、各集電体の位置の安定性を高め、かつ、集電体どうしの接触の可能性を低減できる。
なお、実施の形態２においては、第２電極層２００としては、予め用意されたもの（作製済みのもの）を用いてもよい。
このとき、電極層形成部６００は、例えば、予め用意された第２電極層２００を固体電解質層３００が形成された第１電極層１００に貼り合せることで、固体電解質層３００の上に第２活物質層２２０と第２集電体２１０とを形成してもよい。
言い換えれば、第２活物質層形成工程Ｓ１２０１と第２集電体形成工程Ｓ１２０２とは、例えば、予め用意された第２電極層２００を固体電解質層３００が形成された第１電極層１００に貼り合せる工程として、同時に、実行されてもよい。
また、実施の形態２においては、第１電極層１００としては、予め用意されたもの（作製済みのもの）を用いてもよい。
もしくは、第１電極層１００は、実施の形態２における製造装置および製造方法により、作製されてもよい。
図７は、実施の形態２における電池製造方法の変形例を示すフローチャートである。
図７に示されるように、実施の形態２における電池製造方法は、第１集電体形成工程Ｓ１００１と、第１活物質層形成工程Ｓ１００２と、をさらに包含してもよい。
第１集電体形成工程Ｓ１００１は、電極層形成部６００により、第１集電体１１０を形成する工程である。
第１活物質層形成工程Ｓ１００２は、電極層形成部６００により、第１集電体１１０上に、第１活物質層１２０を形成する工程である。
なお、電極層形成部６００においては、第１電極層１００を形成する機構と、第２電極層２００を形成する機構とは、その一部が共通する構成であってもよいし、互いに異なるものであってもよい。
以下に、実施の形態２における電池製造方法の具体的な一例が、説明される。
図８は、第１電極層１００の概略構成を示す断面図である。
図８に示されるように、第１集電体１１０の上に、第１活物質層１２０を形成する。
すなわち、実施の形態１において説明された活物質の含有材料を溶媒と共に練り込んだペースト状の塗料を、第１集電体１１０上に塗工乾燥して、第１電極層１００を作製する。
第１活物質層１２０の密度を高めるために、第１電極層１００はプレスされてもよい。
このようにして作製される第１活物質層１２０の厚みは、例えば、５〜３００μｍである。
なお、第１活物質は、正極活物質であってもよい。このとき、第１活物質層１２０は、正極活物質層である。また、第１集電体１１０は、正極集電体である。この場合、第１電極層１００は、正極板である。
図９は、第２電極層２００の概略構成を示す断面図である。
図９に示されるように、第２集電体２１０の上に、第２活物質層２２０を形成する。
すなわち、実施の形態１において説明された活物質の含有材料を溶媒と共に練り込んだペースト状の塗料を、第２集電体２１０上に塗工乾燥して、第２電極層２００を作製する。
第２活物質層２２０の密度を高めるために、第２電極層２００はプレスされてもよい。
このようにして作製される第２活物質層２２０の厚みは、例えば、５〜３００μｍである。
なお、第２活物質は、負極活物質であってもよい。このとき、第２活物質層２２０は、負極活物質層である。また、第２集電体２１０は、負極集電体である。この場合、第２電極層２００は、負極板である。
第１電極層１００の上に、固体電解質層３００を形成する。
すなわち、実施の形態１において説明された固体電解質層の含有材料を溶媒と共に練り込んだペースト状の塗料を、第１活物質層１２０上に塗工乾燥して、固体電解質層３００を作製する。
具体的な固体電解質層３００の形成方法としては、例えば、図１１または図１３などを用いて示される方法が、用いられうる。
以上のように、第１電極層１００と第２電極層２００とを作製した後、例えば、第１電極層１００と第２電極層２００とを、固体電解質層３００を介して、貼り合せる。より具体的には、固体電解質層３００が形成された第１電極層１００と第２電極層２００とを、固体電解質層３００を介して第１活物質層１２０と第２活物質層２２０とが対向するように重ねて、プレス機などで、加圧圧迫を行ってもよい。加圧圧迫により、緻密な各層が良好な接合状態となる。形成した各層を密着積層することで、全固体電池として良好に機能する。なお、加圧圧迫を行った場合でも、実施の形態１において説明された空間部分は残存しうる。
なお、実施の形態２においては、固体電解質層形成部５００は、塗工剤である固体電解質を塗工する塗工機構を備えてもよい。
また、実施の形態２においては、電極層形成部６００は、固体電解質層３００が形成された第１電極層１００に第２電極層２００を貼り合わせる機構を備えてもよい。もしくは、実施の形態２においては、電極層形成部６００は、塗工剤である第２活物質を塗工する塗工機構を備えてもよい。
また、固体電解質層形成部５００および電極層形成部６００は、例えば、塗工剤を吐出する吐出機構（例えば、吐出口）、吐出機構に塗工剤を供給する供給機構（例えば、タンクおよび供給管）、塗工対象などを移動させる移動機構（例えば、ローラー）、加圧圧迫するプレス機構（例えば、プレス台およびシリンダ）、など、を備えてもよい。これらの機構については、一般に公知の装置および部材が、適宜、用いられうる。
また、実施の形態２における電池製造装置２０００は、図５に示されるように、制御部７００をさらに備えてもよい。
制御部７００は、固体電解質層形成部５００および電極層形成部６００の動作を制御する。
制御部７００は、例えば、プロセッサとメモリとにより、構成されてもよい。当該プロセッサは、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）またはＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ−Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）などであってもよい。このとき、当該プロセッサは、メモリに記憶されているプログラムを読み出して実行することで、本開示で示される制御方法（電池製造方法）を実行してもよい。
全固体電池では、電解液の代わりに、固体電解質が用いられる。このため、正極または負極と固体電解質との接合状態が重要となる。全固体電池は、薄膜積層プロセスによっても形成可能である。もしくは、生産性に優れた塗工プロセスで正極層および負極層および固体電解質層を形成することも可能である。このとき、塗工方法としては、バー塗工、ダイ塗工、スクリーン塗工、インクジェット塗工、その他の工法、が用いられうる。また、製造工程における各層の形成順は、特に限定されない。例えば、順次積層、貼り合わせ、転写、ならびに、これらの組合せ工法、を適用することができる。
なお、実施の形態２における電池製造装置２０００においては、固体電解質層形成部５００は、「第２距離」が「第１距離」以上となる第２厚みｔ２を有する第２厚み部分３２０を形成してもよい。
言い換えれば、実施の形態２における電池製造方法においては、第２厚み部分形成工程Ｓ１１０２においては、固体電解質層形成部５００により、「第２距離」が「第１距離」以上となる第２厚みｔ２を有する第２厚み部分３２０が形成されてもよい。
ここで、当該「第１距離」は、第１厚み部分３１０が形成された位置における、第１活物質層１２０の厚みと第２活物質層２２０の厚みと第１厚みｔ１とを合わせた距離である。
また、当該「第２距離」は、第２厚み部分３２０が形成された位置における、第１集電体１１０の面から第２厚み部分３２０の第２集電体２１０側に位置する端部までの距離である。
以上の構成によれば、第２厚み部分３２０を第２集電体２１０と接触させることができる。これにより、第２厚み部分３２０により、第２集電体２１０の位置を、より強固に、固定することができる。したがって、正極集電体と負極集電体とが、互いに近接することを、より回避できる。また、電池の構造的な安定性を、より高めることができる。
また、実施の形態２における電池製造装置２０００においては、固体電解質層形成部５００は、第１厚み部分３１０と第１集電体１１０の第１端との間、および、第１厚み部分３１０と第１集電体１１０の第２端との間に、第２厚み部分３２０を形成してもよい。
言い換えれば、実施の形態２における電池製造方法においては、第２厚み部分形成工程Ｓ１１０２においては、固体電解質層形成部５００により、第１厚み部分３１０と第１集電体１１０の第１端との間、および、第１厚み部分３１０と第１集電体１１０の第２端との間に、第２厚み部分３２０が形成されてもよい。
以上の構成によれば、第１集電体１１０の第１端と第１集電体１１０の第２端との両方が、第２集電体２１０と接触する可能性を、より低減できる。
また、実施の形態２における電池製造装置２０００においては、固体電解質層形成部５００は、第１厚み部分３１０と第１集電体１１０の四方の端との間に、第２厚み部分３２０を形成してもよい。
言い換えれば、実施の形態２における電池製造方法においては、第２厚み部分形成工程Ｓ１１０２においては、固体電解質層形成部５００により、第１厚み部分３１０と第１集電体１１０の四方の端との間に、第２厚み部分３２０が形成されてもよい。
以上の構成によれば、第１集電体１１０の四方の端が、第２集電体２１０と接触する可能性を、より低減できる。また、空間部分４００が第２活物質層２２０の周囲を囲んで位置できる。空間部分４００により、変形および応力を、より緩和することができる。すなわち、例えば、第２活物質層２２０が膨張した際には、周囲を囲む空間部分４００に、第２活物質層２２０が膨らみ出ることを許容できる。
図１０は、実施の形態２における電池製造方法の変形例を示すフローチャートである。
実施の形態２においては、固体電解質層３００は、第３厚みｔ３を有する第３厚み部分３３０を備えてもよい。このとき、第３厚みｔ３は、第１厚みｔ１よりも大きく、かつ、第２厚みｔ２よりも小さい。
このとき、実施の形態２における電池製造装置２０００においては、固体電解質層形成部５００は、第２活物質層２２０と対向する位置、もしくは、第１活物質層１２０上に、第３厚み部分３３０を形成してもよい。
言い換えれば、実施の形態２における電池製造方法においては、第２厚み部分形成工程Ｓ１１０２においては、固体電解質層形成部５００により、第２活物質層２２０と対向する位置、もしくは、第１活物質層１２０上に、第３厚み部分３３０を形成する第３厚み部分形成工程Ｓ１１０３（＝工程（ａ３））を、さらに包含してよい。
以上の構成によれば、第２厚み部分３２０と第３厚み部分３３０とにより、第１集電体１１０と第２集電体２１０との間隔を、より強固に、固定することができる。これにより、第１集電体１１０と第２集電体２１０とが接触する可能性を、より低減できる。
また、実施の形態２における電池製造装置２０００においては、固体電解質層形成部５００は、第１厚み部分３１０と第２厚み部分３２０とを、同時に、形成してもよい。
言い換えれば、実施の形態２における電池製造方法においては、第１厚み部分形成工程Ｓ１１０１と第２厚み部分形成工程Ｓ１１０２とは、同時に、実行されてもよい。
以上の構成によれば、第２厚み部分３２０の形成に要する時間を、短縮することができる。
また、実施の形態２における電池製造装置２０００においては、固体電解質層形成部５００は、第１厚み部分３１０と第２厚み部分３２０と第３厚み部分３３０とを、同時に、形成してもよい。
言い換えれば、実施の形態２における電池製造方法においては、第１厚み部分形成工程Ｓ１１０１と第２厚み部分形成工程Ｓ１１０２と第３厚み部分形成工程Ｓ１１０３とは、同時に、実行されてもよい。
以上の構成によれば、第２厚み部分３２０および第３厚み部分３３０の形成に要する時間を、短縮することができる。
図１１は、実施の形態２におけるスクリーンマスク８００の概略構成を示す図である。
実施の形態２におけるスクリーンマスク８００は、３段階の開口率のメッシュを有する。
スクリーンマスク８００を用いて、スクリーン塗工を行うことで、固体電解質層３００の厚みを多段階の厚みに形成できる。
スクリーンマスク８００において、第１開口部８０１には、例えば、正極活物質層と負極活物質層が対向する領域を中心とした第１領域に対応する位置に、開口率の小さなメッシュが配置される。
また、スクリーンマスク８００において、第２開口部８０２には、例えば、負極活物質層が存在するが正極活物質層が存在しない領域を中心とした第２領域に対応する位置に、開口率が中程度のメッシュが配置される。
さらに、スクリーンマスク８００において、第３開口部８０３には、例えば、正極活物質層および負極活物質層のいずれもが存在しない領域を中心とした第３領域に対応する位置に、開口率が高いメッシュが配置される。
図１２は、固体電解質層３００の膜厚分布の一例を示す断面図である。
図１２は、スクリーンマスク８００により固体電解質層３００のみが形成された場合の構成を示す。
スクリーンマスク８００のようなメッシュを用いることにより、第１領域では薄い固体電解質層を、第２領域では第１領域より厚い固体電解質層を、第３領域では第２領域よりも更に厚い固体電解質層を、それぞれ形成することができる。
また、実施の形態２における電池製造装置２０００においては、固体電解質層形成部５００は、第１厚み部分３１０と第２厚み部分３２０とを、別々のタイミングで、形成してもよい。
言い換えれば、実施の形態２における電池製造方法においては、第１厚み部分形成工程Ｓ１１０１と第２厚み部分形成工程Ｓ１１０２とは、別々のタイミングで、実行されてもよい。
以上の構成によれば、第２厚み部分３２０の形成位置を、より精度良く決定することができる。
また、実施の形態２における電池製造装置２０００においては、固体電解質層形成部５００は、第１厚み部分３１０と第２厚み部分３２０と第３厚み部分３３０とを、別々のタイミングで、形成してもよい。
言い換えれば、実施の形態２における電池製造方法においては、第１厚み部分形成工程Ｓ１１０１と第２厚み部分形成工程Ｓ１１０２と第３厚み部分形成工程Ｓ１１０３とは、別々のタイミングで、実行されてもよい。
以上の構成によれば、第２厚み部分３２０および第３厚み部分３３０の形成位置を、より精度良く決定することができる。
図１３は、実施の形態２におけるスクリーンマスク８１０〜８３０の概略構成を示す図である。
実施の形態２におけるスクリーンマスク８１０〜８３０は、３種類の開口率のメッシュを、それぞれ有する。
スクリーンマスク８１０〜８３０を用いて、順次、スクリーン塗工を行うことで、固体電解質層３００の厚みを多段階の厚みに形成できる。
図１３（ａ）に示されるように、スクリーンマスク８１０が有する第４開口部には、固体電解質層が形成される全領域（例えば、第１領域と第２領域と第３領域）に対応する位置に、メッシュが配置される。
また、図１３（ｂ）に示されるように、スクリーンマスク８２０が有する第５開口部には、正極活物質層と負極活物質層が対向する領域を除いた固体電解質層が形成される領域（例えば、第２領域と第３領域）に対応する位置に、メッシュが配置される。
さらに、図１３（ｃ）に示されるように、スクリーンマスク８３０が有する第６開口部には、正極活物質層または負極活物質層のいずれかが存在する領域を除いた固体電解質層が形成される領域（例えば、第３領域）に対応する位置に、メッシュが配置される。
スクリーンマスク８１０〜８３０を用いて、複数回の塗工を行う。これにより、上述の図１２に示されるような、第１〜第３領域で厚みが３段階の固体電解質層３００を形成することができる。
なお、第４〜第６の開口部を用いた塗工順序は、適宜、変更されてもよい。
なお、バー塗工またはダイ塗工の工法を用いる場合にも、複数回の塗工を行うなどして、同様に、厚みが３段階の固体電解質層を形成することができる。
また、例えば、インクジェット塗工において、ペーストの塗工面積あたりのドット数を正極活物質層と負極活物質層が対向する領域を中心とした第１領域で最も少なく、負極活物質層が存在するが正極活物質層が存在しない領域を中心とした第２領域でやや多く、正極活物質層および負極活物質層のいずれもが存在しない領域を中心とした第３領域で最も多くしてもよい。これにより、第１領域では薄い固体電解質層を、第２領域では第１領域より厚い固体電解質層を、第３領域では第２領域よりも更に厚い固体電解質層を、それぞれ形成することができる。すなわち、固体電解質層の厚みを、多段階の厚みに、形成することができる。
また、塗工面積あたりのドット数を同じにして、インクドット径を正極活物質層と負極活物質層が対向する領域を中心とした第１領域で最も小さく、負極活物質層が存在するが正極活物質層が存在しない領域を中心とした第２領域でやや大きく、正極活物質層および負極活物質層のいずれもが存在しない領域を中心とした第３領域で最も大きくしてもよい。これにより、第１領域では薄い固体電解質層を、第２領域では第１領域より厚い固体電解質層を、第３領域では第２領域よりも更に厚い固体電解質層を、それぞれ形成することができる。
実施の形態２における電池製造方法は、ペースト塗工による方法だけでなく、固体電解質層の形成に薄膜プロセスを用いた方法にも適用できる。例えば、蒸着法またはスパッタ法で成膜領域を制限するメタルマスクの形状を３種類用意して、積層成膜してもよい。これにより、ペースト塗工成膜の時と同様に、第１領域では薄い固体電解質層を、第２領域では第１領域より厚い固体電解質層を、第３領域では第２領域よりも更に厚い固体電解質層を、それぞれ形成することができる。
固体電解質層の厚みを多段階に形成することにより、正極集電体と負極集電体間の距離を成膜領域の全域にわたって、例えば、一定にすることができる。例えば、正極活物質層の厚みを１００μｍ、正極活物質層より広い領域に形成した負極活物質層の厚みを１３０μｍとしてもよい。このとき、固体電解質層の厚みを第１の領域で３０μｍ、第２の領域で１３０μｍ、第３の領域で２６０μｍとしてもよい。この場合、正極集電体と負極集電体間の距離を成膜領域の全域で２６０μｍに一定とすることができる。
このように、正極集電体と負極集電体間の距離を成膜領域の全域で一定とすることによって、固体電解質の成膜領域の外側に成膜が施されない集電体が存在しても、正極集電体と負極集電体が接触するリスクを大幅に低減できる。
なお、上述の薄い電解質層が形成される第１領域は、正極活物質層と負極活物質層が対向する領域よりも、若干広くてもよい。また、第２領域の外縁部は、負極活物質層が存在するが正極活物質層が存在しない領域よりも、若干広くてもよい。これによれば、正極活物質層または負極活物質層と固体電解質層の塗工位置が設計位置から僅かにずれたときに、塗工厚みの重ね合わせが局部的に厚くなることを回避できる。すなわち、局部的な厚み
による、層間の接着の不具合およびプレス工程での割れの発生を、防ぐことができる。
また、第１領域は正極活物質層と負極活物質層が対向する領域よりも若干広くし、第２領域の外縁部を負極活物質層が存在するが正極活物質層が存在しない領域よりも若干広くすると、電池内部には、実施の形態１において説明された空間部分が生じる。
また、正極活物質層の周辺または負極活物質層の周辺など、空間部分の位置は、積層成膜工程における成膜範囲または成膜順序などにより、適宜、変更することができる。例えば、正極集電体上に正極活物質層と固体電解質層を形成したものと、負極集電体上に正極活物質層より広範囲に負極活物質層を形成したものを対向させて接合した場合には、図１または図３に示す空間部分を形成することができる。また、負極集電体上に負極活物質層と固体電解質層を形成したものと、正極集電体上に負極活物質層より狭い範囲に正負極活物質層を形成したものを対向させて接合した場合には、図２または図４に示す空間部分を形成することができる。
図２０は、実施の形態２における電池製造方法の変形例を示すフローチャートである。
図２０に示されるように、実施の形態２における電池製造方法は、第２固体電解質層形成工程Ｓ１２０３（＝工程（ｄ））をさらに包含してもよい。
第２固体電解質層形成工程Ｓ１２０３は、電極層形成部６００により、第２活物質層２２０と第１厚み部分３１０との間に、第２固体電解質層２３０を形成する工程である。
言い換えれば、実施の形態２における電池製造装置２０００においては、電極層形成部６００は、第２活物質層２２０と第１厚み部分３１０との間に、第２固体電解質層２３０を形成してもよい。
以上の構成によれば、第２固体電解質層２３０を備える第２電極層２００を有する電池（例えば、上述の実施の形態１における電池１５００）を、製造することができる。
なお、図２０に示されるように、第２固体電解質層形成工程Ｓ１２０３は、第２厚み部分形成工程Ｓ１１０２の後に、実行されてもよい。このとき、第２活物質層形成工程Ｓ１２０１は、第２固体電解質層形成工程Ｓ１２０３の後に、実行されてもよい。
なお、電極層形成部６００は、例えば、予め用意された第２電極層２００を固体電解質層３００が形成された第１電極層１００に貼り合せることで、固体電解質層３００の上に第２固体電解質層２３０と第２活物質層２２０と第２集電体２１０とを形成してもよい。
言い換えれば、第２活物質層形成工程Ｓ１２０１と第２集電体形成工程Ｓ１２０２と第２固体電解質層形成工程Ｓ１２０３とは、例えば、予め用意された第２電極層２００を固体電解質層３００が形成された第１電極層１００に貼り合せる工程として、同時に、実行されてもよい。
なお、図２０に示される実施の形態２における電池製造方法の変形例においては、工程（ａ２）においては、固体電解質層形成部５００により、「第２距離」が「第３距離」以上となる第２厚みｔ２を有する第２厚み部分３２０が形成されてもよい。
言い換えれば、実施の形態２における電池製造装置２０００においては、固体電解質層形成部５００は、「第２距離」が「第３距離」以上となる第２厚みｔ２を有する第２厚み部分３２０を形成してもよい。
ここで、当該「第３距離」は、第１厚み部分３１０が形成された位置における、第１活物質層１２０の厚みと第２活物質層２２０の厚みと第１厚みｔ１と第２固体電解質層の厚みとを合わせた距離である。
また、当該「第２距離」は、第２厚み部分３２０が形成された位置における、第１集電体１１０の面から第２厚み部分３２０の第２集電体２１０側に位置する端部までの距離である。
本開示は、例えば、異なる面積の複数の機能層を積層して構成される各種デバイス用途（例えば、電池をはじめとする各種エネルギーデバイス、各種セラミックデバイス、炭素材料デバイス、など）に、好適に利用できる。
１００ 第１電極層
１１０ 第１集電体
１２０ 第１活物質層
２００ 第２電極層
２１０ 第２集電体
２２０ 第２活物質層
２３０ 第２固体電解質層
３００ 固体電解質層
３１０ 第１厚み部分
３２０ 第２厚み部分
３３０ 第３厚み部分
４００ 空間部分
４１０ 第２空間部分
５００ 固体電解質層形成部
６００ 電極層形成部
７００ 制御部
１０００、１１００、１２００、１３００、１４００、１５００ 電池
２０００ 電池製造装置

Claims (7)

  1. 第１電極層と、
    前記第１電極層上に位置する固体電解質層と、
    前記固体電解質層上に位置し、前記第１電極層の対極層である第２電極層と、
    空間部分と、
    を備え、
    前記第１電極層は、第１集電体と、前記第１集電体上に位置する第１活物質層と、を備える層であり、
    前記第２電極層は、第２集電体と、前記第２集電体上に位置する第２活物質層と、を備える層であり、
    前記固体電解質層は、第１厚みを有する第１厚み部分と、前記第１厚みよりも大きい第２厚みを有する第２厚み部分と、を備える層であり、
    前記第１厚み部分は、前記第１活物質層上に、位置し、
    前記第２厚み部分は、前記第１電極層上に、位置し、
    前記第２活物質層は、前記第１厚み部分と対向する位置であり、かつ、前記第２厚み部分を介して前記第１活物質層と対向しない位置に、位置し、
    前記第２集電体は、前記第２厚み部分と対向する位置と前記第２活物質層が形成された領域とに延在して、位置し、
    前記第２活物質層は、前記第１厚み部分と接触する位置に、位置し、
    前記第２厚み部分は、前記第２集電体と接し、
    前記空間部分は、前記第２活物質層および前記第２集電体のうちの少なくとも一方と前記固体電解質層とにより囲まれ、
    前記空間部分は、前記第２厚み部分に接する、
    電池。
  2. 前記第２厚み部分は、前記第１厚み部分と前記第１集電体の第１端との間、および、前記第１厚み部分と前記第１集電体の第２端との間に、位置する、
    請求項１に記載の電池。
  3. 前記第２厚み部分は、前記第１厚み部分と前記第１集電体の四方の端との間に、位置する、
    請求項２に記載の電池。
  4. 前記空間部分は、前記第２活物質層の全ての辺と接するように前記第２活物質層の周囲を囲んで、位置する、
    請求項１から３のいずれかに記載の電池。
  5. 前記固体電解質層は、前記第１厚みよりも大きくかつ前記第２厚みよりも小さい第３厚みを有する第３厚み部分を備え、
    前記第３厚み部分は、前記第２活物質層と対向する位置、もしくは、前記第１活物質層上に、位置する、
    請求項１から４のいずれかに記載の電池。
  6. 電池製造装置を用いた電池製造方法であって、
    前記電池製造装置は、固体電解質層を第１電極層上に形成する固体電解質層形成部と、前記第１電極層の対極層である第２電極層を前記固体電解質層と対向する位置に形成する電極層形成部と、を備え、
    前記第１電極層は、第１集電体と、前記第１集電体上に位置する第１活物質層と、を備える層であり、
    前記第２電極層は、第２集電体と、前記第２集電体上に位置する第２活物質層と、を備える層であり、
    前記固体電解質層は、第１厚みを有する第１厚み部分と、前記第１厚みよりも大きい第２厚みを有する第２厚み部分と、を備える層であり、
    前記固体電解質層形成部により、前記第１活物質層上に、前記第１厚み部分を形成する工程（ａ１）と、
    前記固体電解質層形成部により、前記第１電極層上に、前記第２厚み部分を形成する工程（ａ２）と、
    前記工程（ａ２）よりも後に、前記電極層形成部により、前記第１厚み部分と対向する位置であり、かつ、前記第２厚み部分を介して前記第１活物質層と対向しない位置に、前記第２活物質層を形成する工程（ｂ）と、
    前記電極層形成部により、前記第２厚み部分と対向する位置と前記第２活物質層が形成された領域とに延在して、前記第２集電体を形成する工程（ｃ）と、
    を包含し、
    前記第２活物質層は、前記第１厚み部分と接触する位置に、位置し、
    前記第２厚み部分は、前記第２集電体と接し、
    前記電極層形成部は、空間部分を形成し、
    前記空間部分は、前記第２活物質層および前記第２集電体のうちの少なくとも一方と前記固体電解質層とにより囲まれ、
    前記空間部分は、前記第２厚み部分に接する、
    電池製造方法。
  7. 固体電解質層を第１電極層上に形成する固体電解質層形成部と、
    前記第１電極層の対極層である第２電極層を前記固体電解質層と対向する位置に形成する電極層形成部と、
    を備え、
    前記第１電極層は、第１集電体と、前記第１集電体上に位置する第１活物質層と、を備える層であり、
    前記第２電極層は、第２集電体と、前記第２集電体上に位置する第２活物質層と、を備える層であり、
    前記固体電解質層は、第１厚みを有する第１厚み部分と、前記第１厚みよりも大きい第２厚みを有する第２厚み部分と、を備える層であり、
    前記固体電解質層形成部は、前記第１活物質層上に、前記第１厚み部分を形成し、
    前記固体電解質層形成部は、前記第１電極層上に、前記第２厚み部分を形成し、
    前記電極層形成部は、前記第１厚み部分と対向する位置であり、かつ、前記第２厚み部分を介して前記第１活物質層と対向しない位置に、前記第２活物質層を形成し、
    前記電極層形成部は、前記第２厚み部分と対向する位置と前記第２活物質層が形成された領域とに延在して、前記第２集電体を形成し、
    前記第２活物質層は、前記第１厚み部分と接触する位置に、位置し、
    前記第２厚み部分は、前記第２集電体と接し、
    前記電極層形成部は、空間部分を形成し、
    前記空間部分は、前記第２活物質層および前記第２集電体のうちの少なくとも一方と前記固体電解質層とにより囲まれ、
    前記空間部分は、前記第２厚み部分に接する、
    電池製造装置。
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