JP2023172252A - 電池の製造方法および電池 - Google Patents

電池の製造方法および電池 Download PDF

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耕次 西田
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Tsutomu Osuga
覚 河瀬
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Abstract

【課題】生産性および体積エネルギー密度が高い電池の製造方法および電池を提供する。【解決手段】電池の製造方法は、電極集電体５０における複数の部位であって、ｘ軸方向に沿って並ぶ複数の部位のそれぞれの両面に、電極層、固体電解質層および対極層を電極集電体５０側からこの順で積層することで発電要素７０を形成する工程と、電極集電体５０および発電要素７０を、ｘ軸方向に沿って切断することで、第１切断面を形成する工程と、複数の部位のうち隣り合う部位に形成された発電要素７０が対面するように電極集電体５０をｘ軸方向において折り返し、かつ、電極集電体５０を折り返すことで対面する発電要素７０の間に位置するように対極集電体１０を配置することで、複数の発電要素７０が積層された積層体を形成する工程と、を含む。【選択図】図５

Description

本開示は、電池の製造方法および電池に関する。
特許文献１および特許文献２には全固体電池の積層セルに関する構成が開示されている。
特開２０１２－２４３３９５号公報 国際公開第２０２０／１４５１７７号
従来技術においては、電池の体積エネルギー密度と生産性との両立が求められている。そこで、本開示は、生産性および体積エネルギー密度が高い電池の製造方法および電池を提供することを目的とする。
本開示の一態様に係る電池の製造方法は、電極集電体における複数の部位であって、第１方向に沿って並ぶ複数の部位のそれぞれの両面に、電極層、固体電解質層および対極層を前記電極集電体側からこの順で積層することで発電要素を形成する工程と、前記電極集電体および前記発電要素を、前記第１方向に沿って切断することで、第１切断面を形成する工程と、前記複数の部位のうち隣り合う部位に形成された前記発電要素が対面するように前記電極集電体を前記第１方向において折り返し、かつ、前記電極集電体を折り返すことで対面する前記発電要素の間に位置するように対極集電体を配置することで、複数の前記発電要素が積層された積層体を形成する工程と、を含む。
本開示の一態様に係る電池は、それぞれが、電極層、固体電解質層および対極層が積層された構造を有する複数の発電要素と、前記複数の発電要素のそれぞれの前記電極層と電気的に接続される電極集電体と、前記複数の発電要素のそれぞれの前記対極層と電気的に接続される対極集電体と、を備え、前記電極集電体は、積層方向に沿って並ぶ複数の電極集電部と、前記複数の電極集電部のうち隣り合う電極集電部同士を接続し、第１方向において折り返されている電極折り返し部と、を有し、前記複数の発電要素のそれぞれは、前記複数の電極集電部のそれぞれの両面に、前記電極層が前記電極集電体に電気的に接続されるように積層され、前記対極集電体は、前記複数の電極集電部のうち隣り合う電極集電部に積層されて対面する前記発電要素の間に位置し、前記第１方向と交差する方向における、前記発電要素の前記電極層、前記固体電解質層および前記対極層のそれぞれの端面は面一である。
本開示によれば、電池の生産性および体積エネルギー密度を高めることができる。
図１は、実施の形態１に係る電池の斜視図である。 図２は、実施の形態１に係る電池の断面図である。 図３は、実施の形態１に係る電池の別の断面図である。 図４は、実施の形態１に係る電池の製造方法の一例を示すフローチャートである。 図５は、実施の形態１に係るセル積層集電体の斜視図である。 図６は、実施の形態１に係るセル積層集電体の断面図である。 図７は、実施の形態１に係るセル積層集電体の別の断面図である。 図８は、実施の形態１に係るセル積層集電体がつづら折り状に折り返された状態を示す断面図である。 図９は、実施の形態１に係る対極集電体がつづら折り状に折り返された状態を示す断面図である。 図１０は、実施の形態２に係る電池の斜視図である。 図１１は、実施の形態２に係る電池の断面図である。 図１２は、実施の形態２に係る電池の別の断面図である。 図１３は、実施の形態３に係る電池の断面図である。 図１４は、実施の形態３に係る電池の別の断面図である。 図１５は、実施の形態３に係る電池の製造方法の一例を示すフローチャートである。 図１６は、実施の形態４に係る電池の斜視図である。 図１７は、実施の形態４に係る電池の断面図である。 図１８は、実施の形態４に係る電池の別の断面図である。 図１９は、実施の形態５に係る電池の斜視図である。 図２０は、実施の形態５に係る絶縁保護層が形成された対極集電体の斜視図である。
（本開示の一態様を得るに至った経緯）
電池を用いてデバイスを駆動させるには、駆動に必要な電圧および容量を確保する必要がある。一定の電圧および容量をもつ単位電池を直列または並列で組み合わせて使用することができるが、組電池にすることでパック体積の増大に繋がり体積エネルギー密度を低下させてしまう一因となる。このため、予め単位電池の容量を大きくすることは有用である。単位電池の容量は、例えば、電池反応面積を増大することで大きくすることができる。電池の容量を高めるための製造方法としてけんかい式および積層方式等の製造方法が知られている。
けんかい方式は、体積エネルギー密度を高くすることが可能である一方で、けんかいする際に電池の発電要素に曲げ方向の応力が印加されるため、活物質等が含まれる層が集電体から剥離して電池性能および信頼性を低下させてしまう場合がある。積層方式は、個片化された複数の発電要素を積層方向に積み重ねる方式であり、大容量化に適した工法である一方、生産性の向上に余地が存在する。また、積層方式では発電要素の端部が、各層の面積の違い等によって電池として機能しにくく、体積エネルギー密度の向上も求められている。
そこで、本開示は、積層方式の電池において、生産性および体積エネルギー密度が高い電池の製造方法および電池を提供する。
（本開示の概要）
以下に、本開示に係る電池の製造方法の複数の例について示す。
＜１＞電極集電体における複数の部位であって、第１方向に沿って並ぶ複数の部位のそれぞれの両面に、電極層、固体電解質層および対極層を前記電極集電体側からこの順で積層することで発電要素を形成する工程と、
前記電極集電体および前記発電要素を、前記第１方向に沿って切断することで、第１切断面を形成する工程と、
前記複数の部位のうち隣り合う部位に形成された前記発電要素が対面するように前記電極集電体を前記第１方向において折り返し、かつ、前記電極集電体を折り返すことで対面する前記発電要素の間に位置するように対極集電体を配置することで、複数の前記発電要素が積層された積層体を形成する工程と、を含む、
電池の製造方法。
これにより、個片化された電極集電体を発電要素と共に積層するのではなく、必要な数の発電要素を含む長さの発電要素が両面に形成された電極集電体を折り返すことで、発電要素と電極集電体と対極集電体とを積層できる。そのため、個片化された電極集電体を用いて発電要素を積層するよりも工数を減らして、積層方式の電池の生産性を高めることができる。また、複数の発電要素が形成された電極集電体を第１方向に沿って切断するため、複数の発電要素の各層の大きさを近づけて、電池の体積エネルギー密度を高めることができると共に、個別に発電要素を切断するよりも切断回数を減らして、電池の生産性を高めることができる。
＜２＞前記積層体を形成する工程は、
前記電極集電体を折り返す前に、前記第１方向と交差する第２方向に延在し、かつ、前記対極集電体の一部が前記発電要素と積層方向に沿って並ぶように前記対極集電体を配置することと、
前記対極集電体を前記第２方向において折り返して、１つの前記両面に形成された前記発電要素を前記対極集電体で挟むことと、
前記電極集電体を前記第１方向において折り返して、前記電極集電体を折り返すことで対面する前記発電要素で前記対極集電体を挟むことと、を含む、
＜１＞に記載の電池の製造方法。
これにより、電極集電体および対極集電体を、複数の発電要素ごとに個片化する必要が無く、個片化した集電体を用いて発電要素を積層するよりも工数を減らして、電池の生産性を高めることができる。
＜３＞前記積層体を形成する工程において、前記第２方向と直交する方向における端部に絶縁保護層が形成された前記対極集電体を用いる、
＜２＞に記載の電池の製造方法。
これにより、互いに交差する方向で折り返された電極集電体と対極集電体とが近接しやすい積層体のコーナー部において、絶縁保護層が存在することで電極集電体と対極集電体との接触による短絡を抑制できる。
＜４＞前記積層体を形成する工程の後に、前記電極集電体の折り返し部分を覆い、前記電極集電体の折り返し部分に電気的に接続される第１導電部材を形成する工程をさらに含む、
＜２＞または＜３＞に記載の電池の製造方法。
これにより、第１導電部材を電極層の取出端子として用いることができるため、電極集電体を引き出す等によって端子を形成する場合よりも、端子構造をコンパクト化でき、電池の体積エネルギー密度を高めることができる。
＜５＞前記対極集電体は、複数のくしば部分が設けられたくし形状を有し、
前記積層体を形成する工程は、前記電極集電体を折り返すことで対面する前記発電要素の間に前記複数のくしば部分の少なくとも１つを差し込むことを含む、
＜１＞に記載の電池の製造方法。
これにより、電極集電体を折り返すことで対面する発電要素の間にくしば部分を差し込むだけで対極集電体を配置できるため、電池の生産性を高めることができる。
＜６＞積層された複数の前記発電要素を一括で切断することで、前記積層体に第２切断面を形成する工程と、
前記第２切断面において、前記電極層または前記対極層と電気的に接続される第２導電部材を形成する工程と、をさらに含む、
＜１＞から＜５＞のいずれか１つに記載の電池の製造方法。
これにより、積層体において電池容量に寄与しにくい端部を切除して、第２切断面において発電要素を露出させ、露出した発電要素に接続される端子として第２導電部材を形成できる。そのため、電池の体積エネルギー密度をさらに高めることができる。
＜７＞前記積層体を形成する工程の前に、前記第１方向における前記発電要素の端面を覆う第１絶縁部材を形成する工程をさらに含む、
＜１＞から＜６＞のいずれか１つに記載の電池の製造方法。
これにより、電極集電体を折り返す際に発電要素に応力が加わった場合でも、発電要素の端面での発電要素の割れまたは欠け等による崩落を抑制できる。
＜８＞前記積層体を形成する工程の前に、前記第１切断面を覆う第２絶縁部材を形成する工程をさらに含む、
＜１＞から＜７＞のいずれか１つに記載の電池の製造方法。
これにより、第１切断面において発電要素が第２絶縁部材に保護されると共に、対極集電体と発電要素および電極集電部とが近接する部分での接触による短絡を抑制できる。
＜９＞前記積層体を形成する工程の後に、前記発電要素における前記電極集電体の折り返し部分が配置される側とは反対側の端面を覆う第３絶縁部材を形成する工程をさらに含む、
＜１＞から＜８＞のいずれか１つに記載の電池の製造方法。
これにより、発電要素の端面のうち電極集電体の折り返し部分で覆われずに露出する部分を保護できる。
＜１０＞前記電極層は負極層であり、
前記対極層は正極層である、
＜１＞から＜９＞のいずれか１つに記載の電池の製造方法。
例えば、発電要素の形成において、電極集電体側の電極層を対極層よりも大きく形成することで、各層の位置合わせの精度が低くても発電要素を形成でき、生産性を高めやすい。この場合に、大きく形成する電極層が負極層であり、対極層が正極層であることで、負極層が正極層からのイオンを受容しやすくなり、金属析出を抑制できる。そのため、電極層を対極層よりも大きく形成して生産性を高めた場合でも信頼性を高めることができる。
また、以下では、本開示に係る電池の複数の例について示す。
＜１１＞それぞれが、電極層、固体電解質層および対極層が積層された構造を有する複数の発電要素と、
前記複数の発電要素のそれぞれの前記電極層と電気的に接続される電極集電体と、
前記複数の発電要素のそれぞれの前記対極層と電気的に接続される対極集電体と、を備え、
前記電極集電体は、積層方向に沿って並ぶ複数の電極集電部と、前記複数の電極集電部のうち隣り合う電極集電部同士を接続し、第１方向において折り返されている電極折り返し部と、を有し、
前記複数の発電要素のそれぞれは、前記複数の電極集電部のそれぞれの両面に、前記電極層が前記電極集電体に電気的に接続されるように積層され、
前記対極集電体は、前記複数の電極集電部のうち隣り合う電極集電部に積層されて対面する前記発電要素の間に位置し、
前記第１方向と交差する方向における、前記発電要素の前記電極層、前記固体電解質層および前記対極層のそれぞれの端面は面一である、
電池。
これにより、発電要素が両面に形成された電極集電体を折り返して発電要素が積層されるため、個片化した電極集電体を用いて発電要素と共に積層するよりも工数を減らして、電池の生産性を高めることができる。また、発電要素の各層の端面が面一であるため、発電要素の各層の大きさを近づけることができ、電池の体積エネルギー密度を高めることができる。
＜１２＞前記対極集電体は、積層方向に沿って並び、前記複数の発電要素のそれぞれの前記対極層と電気的に接続される複数の対極集電部と、前記複数の対極集電部のうち隣り合う対極集電部同士を接続し、前記第１方向と交差する第２方向において折り返されている対極折り返し部と、を有し、
前記複数の対極集電部の少なくとも１つは、前記対面する前記発電要素の間に位置する、
＜１１＞に記載の電池。
これにより、電極集電体の電極集電部および対極集電体の対極集電部を、複数の発電要素ごとに個片化する必要が無く、個片化した集電体を用いて発電要素を積層するよりも工数を減らして、電池の生産性を高めることができる。
＜１３＞前記対極集電体は、複数のくしば部分が設けられたくし形状を有し、
前記複数のくしば部分は、前記複数の発電要素のそれぞれの前記対極層と電気的に接続され、
前記複数のくしば部分の少なくとも１つは、前記対面する前記発電要素の間に差し込まれている、
＜１１＞に記載の電池。
これにより、隣り合う電極集電部に積層されて対面する発電要素の間にくしば部分を差し込むだけで対極集電体を配置できるため、電池の生産性を高めることができる。
以下では、実施の形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。
なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置および接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本開示を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。したがって、例えば、各図において縮尺などは必ずしも一致しない。また、各図において、実質的に同一の構成については同一の符号を付しており、重複する説明は省略または簡略化する。
また、本明細書において、平行または直交などの要素間の関係性を示す用語、および、矩形または直方体などの要素の形状を示す用語、ならびに、数値範囲は、厳格な意味のみを表す表現ではなく、実質的に同等な範囲、例えば数％程度の差異をも含むことを意味する表現である。
また、本明細書および図面において、ｘ軸、ｙ軸およびｚ軸は、三次元直交座標系の三軸を示している。ｘ軸およびｙ軸はそれぞれ、電池の発電要素の平面視形状が矩形である場合に、当該矩形の第１辺、および、当該第１辺に直交する第２辺に平行な方向に一致する。ｚ軸は、電池に含まれる複数の発電要素の積層方向に一致する。本明細書において、ｘ軸方向は第１方向の一例であり、ｙ軸方向は第２方向の一例である。
また、本明細書において、「積層方向」は、複数の発電要素が積層されて並ぶ方向であり、集電体および発電要素の各層の主面法線方向に一致する。また、本明細書において、「平面視」とは、単独で使用される場合など、特に断りのない限り、発電要素の主面に対して垂直な方向から見たときのことをいう。なお、「側面の平面視」などのように、「ある面の平面視」と記載されている場合は、当該「ある面」を正面から見たときのことをいう。
また、本明細書において、「上方」および「下方」という用語は、絶対的な空間認識における上方向（鉛直上方）および下方向（鉛直下方）を指すものではなく、積層構成における積層順を基に相対的な位置関係により規定される用語として用いる。また、「上方」および「下方」という用語は、２つの構成要素が互いに間隔を空けて配置されて２つの構成要素の間に別の構成要素が存在する場合のみならず、２つの構成要素が互いに密着して配置されて２つの構成要素が接する場合にも適用される。以下の説明では、ｚ軸の負側を「下方」または「下側」とし、ｚ軸の正側を「上方」または「上側」とする。
また、本明細書において、「Ａを覆う」という表現は、「Ａ」の少なくとも一部を覆うことを意味する。すなわち、「Ａを覆う」とは、「Ａの全てを覆う」場合だけでなく、「Ａの一部のみを覆う」場合も含む表現である。「Ａ」は、例えば、層または端子などの所定の部材の端面、側面および主面などである。
また、本明細書において、「第１」、「第２」などの序数詞は、特に断りのない限り、構成要素の数または順序を意味するものではなく、同種の構成要素の混同を避け、構成要素を区別する目的で用いられている。
また、本明細書において、ある構成要素の「端面」とは、ある構成要素の互いに背向する２つの主面を繋ぐ面である。
（実施の形態１）
［全体構成］
まず、実施の形態１に係る電池の構成について説明する。
図１は、本実施の形態に係る電池１の斜視図である。図２は、本実施の形態に係る電池１の断面図である。図３は、本実施の形態に係る電池１の別の断面図である。なお、図１では、実際には見えていない箇所の電極集電体５０および対極集電体１０の形状が破線で示されている。また、図２は、図１のＩＩ－ＩＩ線を通る積層方向に沿った断面を表している。また、図３は、図１のＩＩＩ－ＩＩＩ線を通る積層方向に沿った断面を表している。
図１から図３に示されるように、電池１は、複数の発電要素７０と、電極集電体５０と、対極集電体１０と、第１絶縁部材６０と、第２絶縁部材６１と、第３絶縁部材６２と、を備える。電池１は、例えば全固体電池である。
電池１の概略形状は直方体状である。電池１の概略形状は扁平な直方体状であってもよい。ここで、扁平とは、厚み（すなわち、ｚ軸方向の長さ）が主面の各辺（すなわち、ｘ軸方向およびｙ軸方向の各々の長さ）または最大幅より短いことを意味する。なお、本明細書に係る図面において、電池１の層構造を分かりやすくするため、各層および集電体等の厚みを誇張して図示している。
［発電要素］
複数の発電要素７０は、隣り合う発電要素７０の間に電極集電体５０または対極集電体１０を挟みながら、発電要素７０の厚み方向（ｚ軸方向）に沿って積層されている。発電要素７０は、電池の発電部の最小構成であり、単位セルとも称される。複数の発電要素７０は、電気的に並列接続されるように積層されている。図示される例では、電池１が備える発電要素７０の個数が８個であるが、これに限らない。後述するように、発電要素７０は、複数の電極集電部５１の両面に積層されるため、発電要素７０の数は、例えば、４個以上の偶数である。
発電要素７０の平面視形状は、例えば、矩形状である。そのため、発電要素７０の概略形状は、例えば、扁平な直方体状である。本実施の形態においては、平面視において、発電要素７０の形状は、ｘ軸方向に平行な互いに対向する２辺と、ｙ軸方向に平行な互いに対向する２辺とを含む矩形である。
複数の発電要素７０の各々は、電極層４０と、対極層２０と、固体電解質層３０と、を含む。電極層４０および対極層２０はそれぞれ、活物質を含み、電極活物質層および対極活物質層とも称される。複数の発電要素の各々では、電極層４０、固体電解質層３０、および対極層２０がこの順でｚ軸方向に沿って積層されている。
なお、電極層４０は、発電要素７０の正極層および負極層の一方である。対極層２０は、発電要素７０の正極層および負極層の他方である。以下では、電極層４０が負極層であり、対極層２０が正極層である場合を一例として説明する。この場合には、後述するように、電極集電体５０上に発電要素７０を形成する場合において、発電要素７０における電極集電体５０側に負極層である電極層４０を配置することになる。電極層４０を大きく形成することでその後に形成する固体電解質層３０および対極層２０を形成しやすくなり、生産性を高めることができる。また、大きく形成する電極層４０が負極層であることで、正極層からのイオンを受容しやすくなり、金属析出を抑制でき、生産性を高めた場合でも信頼性を高めることができる。
複数の発電要素７０の構成および形状は、互いに実質的に同一である。隣り合う２つの発電要素７０では、発電要素７０を構成する各層の並び順が逆になっている。つまり、発電要素７０を構成する各層の並び順が交互に入れ替わりながら、複数の発電要素７０は、ｚ軸方向に沿って並んで積層されている。これにより、複数の発電要素７０は、電気的に並列接続されるように積層される。また、例えば、ｚ軸方向に沿って見た場合に、複数の発電要素７０の外縁の位置は揃っている。
複数の発電要素７０のうちの互いに隣り合う２つの発電要素７０は、電極集電体５０または対極集電体１０を介して積層されている。また、隣り合う発電要素７０では、電極層４０同士または対極層２０同士が対面するように積層される。そのため、対面する電極層４０の間には電極集電体５０が配置され、対面する対極層２０の間には対極集電体１０が配置される。また、複数の発電要素７０の各々は、他の発電要素７０を介さずに、電極集電体５０と対極集電体１０とに挟まれている。各発電要素７０において、電極層４０は電極集電体５０に接し、対極層２０は対極集電体１０に接する。
ｘ軸方向と交差する方向、具体的にはｘ軸方向と直交するｙ軸方向における発電要素７０の端面７０ａにおいて対極層２０、固体電解質層３０および電極層４０それぞれの端面は面一である。また、ｙ軸方向における、電極集電体５０の電極集電部５１の端面５０ａと当該電極集電部５１の両面に積層された２つの発電要素７０の端面７０ａとは面一である。上記の電極集電部５１の端面５０ａと２つの発電要素７０の端面７０ａとが面一でつながった面は、例えば、一括切断により形成された切断面である。
固体電解質層３０は、電極層４０と対極層２０との間に配置される。固体電解質層３０は、電極層４０と対極層２０との各々に接する。固体電解質層３０の厚みは、例えば、５μｍ以上１５０μｍ以下である。
固体電解質層３０は、少なくとも固体電解質を含み、必要に応じて、バインダー材料を含んでいてもよい。固体電解質層３０は、リチウムイオン伝導性を有する固体電解質を含んでいてもよい。
固体電解質としては、リチウムイオン伝導体、ナトリウムイオン伝導体またはマグネシウムイオン伝導体など公知の材料が用いられうる。固体電解質には、例えば、硫化物固体電解質、ハロゲン系固体電解質または酸化物固体電解質等の固体電解質材料が用いられる。硫化物固体電解質としては、リチウムイオンを伝導できる材料の場合、例えば、硫化リチウム（Ｌｉ２Ｓ）および五硫化二リン（Ｐ２Ｓ５）からなる合成物が用いられる。また、硫化物固体電解質としては、Ｌｉ２Ｓ－ＳｉＳ２、Ｌｉ２Ｓ－Ｂ２Ｓ３またはＬｉ２Ｓ－ＧｅＳ２などの硫化物が用いられてもよく、上記硫化物に添加剤としてＬｉ３Ｎ、ＬｉＣｌ、ＬｉＢｒ、Ｌｉ３ＰＯ４およびＬｉ４ＳｉＯ４のうち少なくとも１種が添加された硫化物が用いられてもよい。
酸化物固体電解質としては、リチウムイオンを伝導できる材料の場合、例えば、Ｌｉ７Ｌａ３Ｚｒ２Ｏ１２（ＬＬＺ）、Ｌｉ１．３Ａｌ０．３Ｔｉ１．７（ＰＯ４）３（ＬＡＴＰ）または（Ｌａ，Ｌｉ）ＴｉＯ３（ＬＬＴＯ）などが用いられる。
バインダー材料としては、例えば、エラストマー類が用いられ、ポリフッ化ビニリデン、アクリル樹脂またはセルロース樹脂などの有機化合物が用いられてもよい。
電極層４０は、電極集電体５０の主面に接している。電極層４０と電極集電体５０との間には導電材料を含む層である集電体層が設けられていてもよい。電極層４０は、固体電解質層３０を介して対極層２０に対向して配置されている。電極層４０の厚みは、例えば５μｍ以上３００μｍ以下であるが、これに限らない。
電極層４０は、少なくとも負極活物質を含み、必要に応じて、固体電解質、導電助剤およびバインダー材料のうち少なくとも１つを含んでもよい。負極活物質としては、リチウムイオン、ナトリウムイオンまたはマグネシウムイオンを吸蔵および放出（挿入および脱離、または、溶解および析出）できる公知の材料が用いられうる。負極活物質としては、リチウムイオンを離脱および挿入することができる材料の場合、例えば、天然黒鉛、人造黒鉛、黒鉛炭素繊維もしくは樹脂焼成炭素などの炭素材料、金属リチウム、リチウム合金またはリチウムと遷移金属元素との酸化物などが用いられる。
固体電解質としては、上述の固体電解質材料が用いられうる。また、導電助剤としては、例えば、アセチレンブラック、カーボンブラック、グラファイトまたはカーボンファイバーなどの導電材料が用いられる。また、バインダー材料としては、上述のバインダー材料が用いられうる。
例えば、電極層４０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、電極集電体５０の主面上に塗工し乾燥させることにより、電極層４０が作製される。電極層４０の密度を高めるために、乾燥後に、電極層４０をプレスしてもよい。
対極層２０は、対極集電体１０の主面に接している。対極層２０と対極集電体１０との間には導電材料を含む層である集電体層が設けられていてもよい。対極層２０の厚みは、例えば５μｍ以上３００μｍ以下であるが、これに限らない。
対極層２０は、少なくとも正極活物質を含み、必要に応じて、固体電解質、導電助剤およびバインダー材料のうち少なくとも１つを含んでもよい。
正極活物質としては、リチウムイオン、ナトリウムイオンまたはマグネシウムイオンを吸蔵および放出（挿入および脱離、または、溶解および析出）できる公知の材料が用いられうる。正極活物質としては、リチウムイオンを離脱および挿入することができる材料の場合、例えば、コバルト酸リチウム複合酸化物（ＬＣＯ）、ニッケル酸リチウム複合酸化物（ＬＮＯ）、マンガン酸リチウム複合酸化物（ＬＭＯ）、リチウム‐マンガン‐ニッケル複合酸化物（ＬＭＮＯ）、リチウム‐マンガン‐コバルト複合酸化物（ＬＭＣＯ）、リチウム‐ニッケル‐コバルト複合酸化物（ＬＮＣＯ）またはリチウム‐ニッケル‐マンガン‐コバルト複合酸化物（ＬＮＭＣＯ）などが用いられる。
固体電解質としては、上述の固体電解質材料が用いられうる。また、導電助剤としては、上述の導電材料が用いられうる。また、バインダー材料としては、上述のバインダー材料が用いられうる。
例えば、対極層２０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、固体電解質層３０の主面上に塗工し乾燥させることにより、対極層２０が作製される。対極層２０の密度を高めるために、乾燥後に、対極層２０をプレスしてもよい。
［集電体］
次に、電池１が備える集電体について説明する。
電極集電体５０は、複数の発電要素７０のそれぞれの電極層４０と電気的に接続される。電極集電体５０は、各発電要素７０を電気的に並列接続する機能を担っている。なお、本明細書において、電気的に接続されるとは、特に断りの無い限り、実質的に同電位になるように電気的に接続されることを意味する。電極集電体５０は、複数の発電要素７０のそれぞれの電極層４０と接している。電極集電体５０は、例えば、つづら折り状にｘ軸方向において折り曲げられた１枚の集電体である。
電極集電体５０は、積層方向（ｚ軸方向）に沿って並ぶ複数の電極集電部５１と、複数の電極集電部５１のうち隣り合う電極集電部５１同士を接続し、ｘ軸方向において折り返されている電極折り返し部５２と、電極集電部５１から電池１の外側に向かって延びる電極引出部５３と、を有する。電極集電部５１と電極折り返し部５２と電極引出部５３とは、例えば、同じ材料からなる１つの部材を加工して形成された、各々の部位に対して付された呼称である。
複数の電極集電部５１はそれぞれ、発電要素７０が積層される層状の部分である。電極集電部５１は、平面視において、発電要素７０と重なる。複数の電極集電部５１は、所定の間隔を空けてｚ軸方向に沿って並んでいる。ｚ軸方向において隣り合う電極集電部５１同士は、電極折り返し部５２によって接続されている。複数の発電要素７０のそれぞれは、複数の電極集電部５１のそれぞれの両面に、電極層４０が電極集電体５０に電気的に接続されるように積層されている。つまり、発電要素７０における電極集電部５１側には、電極層４０が配置され、電極集電部５１の両面は電極層４０に接している。
電極折り返し部５２は、隣り合う電極集電部５１の間で電極集電体５０が折り返されることで形成された折り返し部分である。電極集電体５０は、つづら折り状に折り返されているため、ｘ軸方向の正側から負側に向かって折り返される電極折り返し部５２と、ｘ軸方向の負側から正側に向かって折り返される電極折り返し部５２とを有する。電極集電体５０は、例えば、複数の電極折り返し部５２を有し、図示される例では、電極集電体５０は、３回折り返されているため、３つの電極折り返し部５２を有する。電極折り返し部５２は、電極集電体５０が折り返されることで対面する２つの発電要素７０を、ｘ軸方向の正側または負側から覆っている。電極折り返し部５２と発電要素７０の端面との間には、第１絶縁部材６０が配置されている。
電極折り返し部５２の発電要素７０側は、第１絶縁部材６０に接している。これにより、電池１を小型化できるため、体積エネルギー密度を向上できる。なお、電極折り返し部５２と第１絶縁部材６０との間に隙間が設けられていてもよい。
電極引出部５３は、電極集電体５０が折り返されずに電池１の外側に引き出された電極集電体５０の端部である。電極引出部５３は、平面視において、電池１の電極引出部５３以外の部分よりもｘ軸方向に突出している。電極引出部５３は、露出しており、電池１の電極端子として利用される。本実施の形態では、電極集電体５０は、２つの電極引出部５３を有し、２つの電極引出部５３はどちらもｘ軸方向の負側に引き出されている。２つの電極引出部５３が引き出される方向は、電極集電体５０が折り返される回数によって決まるため、電極集電体５０が折り返される回数によっては、２つの電極引出部５３の一方がｘ軸方向の負側に引き出され、他方がｘ軸方向の正側に引き出される。
対極集電体１０は、複数の発電要素７０のそれぞれの対極層２０と電気的に接続される。対極集電体１０は、各発電要素７０を電気的に並列接続する機能を担っている。対極集電体１０は、複数の発電要素７０のそれぞれの対極層２０と接している。対極集電体１０は、例えば、ｘ軸方向と交差する方向、具体的には、ｘ軸方向と直交するｙ軸方向においてつづら折り状に折り曲げられた１枚の集電体である。電極集電体５０と対極集電体１０とは、互いに交差するように折り返され、ｚ軸方向に沿って電極集電体５０と対極集電体１０とが交互に並ぶように、積層されている。また、対極集電体１０は、電極集電部５１の両面に積層された２つの発電要素７０を挟むように折り返されている。そのため、電池１において、最上部および最下部の集電体は対極集電体１０（具体的には対極集電部１１）になる。
対極集電体１０は、積層方向（ｚ軸方向）に沿って並ぶ複数の対極集電部１１と、複数の対極集電部１１のうち隣り合う対極集電部１１同士を接続し、ｘ軸方向において折り返されている対極折り返し部１２と、対極集電部１１から電池１の外側に向かって延びる対極引出部１３と、を有する。対極集電部１１と対極折り返し部１２と対極引出部１３とは、例えば、同じ材料からなる１つの部材を加工して形成された、各々の部位に対して付された呼称である。
複数の対極集電部１１はそれぞれ、発電要素７０が積層される層状の部分である。対極集電部１１は、平面視において、発電要素７０と重なる。複数の対極集電部１１は、所定の間隔を空けてｚ軸方向に沿って並んでいる。ｚ軸方向において隣り合う対極集電部１１同士は、対極折り返し部１２によって接続されている。複数の対極集電部１１のそれぞれは、発電要素７０を挟んで複数の電極集電部５１のいずれかに対向して配置される。発電要素７０における対極集電部１１側には、対極層２０が配置され、対極集電部１１の少なくとも一方の面は対極層２０に接している。複数の対極集電部１１は、両面に発電要素７０が積層された複数の電極集電部５１のそれぞれを、各電極集電部５１の両面に積層された発電要素７０を介して挟むように配置される。つまり、複数の対極集電部１１のうちのｚ軸方向に沿って隣り合う２つの対極集電部１１の間には、複数の電極集電部５１のいずれかの両面に積層された２つの発電要素７０が配置される。そのため、電池１では、対極集電部１１と、電極集電部５１の両面に積層された２つの発電要素７０と当該電極集電部５１とで構成される積層構造とが、交互にｚ軸方向に沿って並んで積層されている。また、複数の対極集電部１１のうち最上部および最下部以外の対極集電部１１は、電極集電体５０が折り返されることにより対面する２つの発電要素７０の間に位置する。
対極折り返し部１２は、１つの電極集電部５１の両面に積層された２つの発電要素７０を挟むように対極集電体１０を折り返すことで形成された折り返し部分である。対極集電体１０は、つづら折り状に折り返されているため、ｙ軸方向の正側から負側に向かって折り返される対極折り返し部１２と、ｙ軸方向の負側から正側に向かって折り返される対極折り返し部１２とを有する。対極集電体１０は、例えば、複数の対極折り返し部１２を有し、図示される例では、対極集電体１０は、４回折り返されているため、４つの対極折り返し部１２を有する。対極折り返し部１２は、電極集電部５１の両面に積層された２つの発電要素７０を、ｙ軸方向の正側または負側から覆っている。対極折り返し部１２と発電要素７０の端面との間には、第２絶縁部材６１が配置されている。
対極折り返し部１２の発電要素７０側は、第２絶縁部材６１に接している。これにより、電池１を小型化できるため、体積エネルギー密度を向上できる。なお、対極折り返し部１２と第２絶縁部材６１との間に隙間が設けられていてもよい。
対極引出部１３は、対極集電体１０が折り返されずに電池１の外側に引き出された対極集電体１０の端部である。対極引出部１３は、平面視において、電池１の対極引出部１３以外の部分よりもｙ軸方向に突出している。対極引出部１３は、露出しており、電池１の対極端子として利用される。本実施の形態では、対極集電体１０は、２つの対極引出部１３を有し、２つの対極引出部１３の一方がｙ軸方向の負側に引き出され、他方がｙ軸方向の正側に引き出されている。２つの対極引出部１３が引き出される方向は、対極集電体１０が折り返される回数によって決まるため、対極集電体１０が折り返される回数によっては、２つの対極引出部１３はどちらもｙ軸方向の正側または負側に引き出される。
電極集電体５０および対極集電体１０それぞれの材料としては、公知の材料が用いられうる。例えば、電極集電体５０および対極集電体１０それぞれの材料としては、銅、アルミニウム、ニッケル、鉄、ステンレス、白金もしくは金、または、これらの２種以上の合金などからなる箔状体、板状体または網目状体などが用いられる。電極集電体５０および対極集電体１０それぞれの厚みは、例えば、５μｍ以上１００μｍ以下であるが、これに限らない。
［絶縁部材］
次に電池１が備える絶縁部材について説明する。
第１絶縁部材６０は、ｘ軸方向における発電要素７０の端面を覆い、当該端面に接している。これにより、発電要素７０と電極折り返し部５２との接触による短絡を抑制できる。電池１では、各発電要素７０に対して、ｘ軸方向における正側および負側の発電要素７０の端面を覆うように複数の第１絶縁部材６０が設けられている。
第１絶縁部材６０は、例えば、ｘ軸方向における発電要素７０の端面において、電極層４０の端面および固体電解質層３０の端面を完全に覆い、対極層２０の端面の一部を覆う。第１絶縁部材６０は、電極集電体５０の主面にも接している。そのため、第１絶縁部材６０は、電極集電体５０の発電要素７０が積層された面から、当該発電要素７０の対極層２０の端面の一部までを連続的に覆っている。また、第１絶縁部材６０は、対極層２０の主面を覆っていない。なお、第１絶縁部材６０は、固体電解質層３０および対極層２０の端面を覆っていなくてもよい。また、第１絶縁部材６０は、対極層２０の主面を覆っていてもよい。
第２絶縁部材６１は、電極集電部５１の端面５０ａと当該電極集電部５１の両面に積層された２つの発電要素７０の端面７０ａとを覆う。これにより、発電要素７０および電極集電部５１と対極折り返し部１２との接触による短絡を抑制できる。また、第２絶縁部材６１は、端面５０ａおよび端面７０ａに接している。電池１では、各電極集電部５１の両面に積層された２つの発電要素７０に対して、ｙ軸方向における正側および負側のそれぞれで当該電極集電部５１および当該２つの発電要素７０の端面７０ａを覆うように複数の第２絶縁部材６１が設けられている。第２絶縁部材６１は、例えば、ｙ軸方向における発電要素７０の端面７０ａを完全に覆っている。また、第２絶縁部材６１は、例えば、端面７０ａ側とは反対側において対極集電体１０の対極折り返し部１２に接している。
第３絶縁部材６２は、ｘ軸方向における発電要素７０の端面および対極集電体１０の対極集電部１１の端面を覆う。これにより、ｘ軸方向における発電要素７０の端面および対極集電体１０の対極集電部１１の端面が保護される。第３絶縁部材６２は、発電要素７０における電極集電体５０の電極折り返し部５２が配置される側とは反対側の端面を覆う。電池１では、ｘ軸方向における正側および負側の複数の発電要素７０のそれぞれの端面のうち、電極折り返し部５２に覆われていない発電要素７０の端面の全面を覆うように複数の第３絶縁部材６２が設けられている。
また、第３絶縁部材６２は、ｘ軸方向における発電要素７０の端面のうち第１絶縁部材６０に覆われていない部分に接している。また、第３絶縁部材６２は、ｘ軸方向における発電要素７０の端面のうち第１絶縁部材６０に覆われている部分を、第１絶縁部材６０の外側から覆っている。
第１絶縁部材６０、第２絶縁部材６１および第３絶縁部材６２はそれぞれ、例えば、樹脂および金属酸化物の少なくとも一方を含む。樹脂としては、例えば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂およびポリイミド樹脂等が挙げられる。樹脂は、熱硬化性樹脂または紫外線硬化性樹脂であってもよい。金属酸化物としては、例えば、酸化ケイ素、酸化チタンおよび酸化アルミ等が挙げられる。
なお、電池１は、第１絶縁部材６０、第２絶縁部材６１および第３絶縁部材６２のうち少なくとも１つを備えていなくてもよい。
［製造方法］
次に、本実施の形態に係る電池１の製造方法について、図４から図９を参照しながら説明する。
図４は、本実施の形態に係る電池１の製造方法の一例を示すフローチャートである。図５は、本実施の形態に係るセル積層集電体２の斜視図である。図６は、本実施の形態に係るセル積層集電体２の断面図である。図７は、本実施の形態に係るセル積層集電体２の別の断面図である。図８は、本実施の形態に係るセル積層集電体２がつづら折り状に折り返された状態を示す断面図である。図９は、本実施の形態に係る対極集電体１０がつづら折り状に折り返された状態を示す断面図である。なお、図５においては、発電要素７０の層構造等の詳細構成の図示は省略されている。また、図６は、図５のＶＩ－ＶＩ線を通る積層方向に沿った断面を表している。また、図７は、図５のＶＩＩ－ＶＩＩ線を通る積層方向に沿った断面を表している。
図４に示されるように、電池１の製造方法では、まず、電極集電体５０の両面に発電要素７０を形成する（ステップＳ１１）。具体的には、図５および図６に示されるように、ｘ軸方向に延在する長尺状の電極集電体５０を準備する。電極集電体５０は、ｘ軸方向に沿って並ぶ複数の部位である複数の電極集電部５１を有する。複数の電極集電部５１は、後の工程において複数の電極集電部５１の間で折り返すことができるように、互いに離間している。そして、複数の電極集電部５１それぞれの両面に、電極層４０、固体電解質層３０および対極層２０を電極集電体５０側からこの順で順次積層することで発電要素７０を形成する。１つの電極集電部５１に対して、２つの発電要素７０が形成される。これにより、電極集電体５０の両面に、ｘ軸方向に沿って並ぶ複数の発電要素７０が形成される。また、１つの電極集電部５１の両面に形成された発電要素７０同士は、平面視において同じ位置である。
電極層４０、固体電解質層３０および対極層２０は、それぞれ、例えば、塗布法を用いて順に積層される。塗布法を用いることにより、容易に発電要素７０を電極集電体５０上に積層することができる。塗布法としては、例えば、ダイコート法、ドクターブレード法、ロールコーター法、スクリーン印刷法、グラビアロール法またはインクジェット法等のコーティング方法が用いられる。これらの中でも、長尺状の電極集電体５０上に効率的に電極層４０、固体電解質層３０および対極層２０を形成できる観点から、塗布法としてダイコート法が用いられてもよい。
塗布法を用いる場合、電極層４０、固体電解質層３０および対極層２０のそれぞれを形成する材料（上述の電極層４０、固体電解質層３０および対極層２０それぞれの材料）と溶媒とを適宜混合してスラリーを得る塗料化工程を行う。
塗料化工程に用いられる溶媒には、公知の全固体電池（たとえば、リチウムイオン全固体電池）を作製する際に用いられる公知の溶媒が用いられうる。
塗料化工程で得られた各層のスラリーを、電極集電体５０の複数の電極集電部５１の両面に、電極層４０、固体電解質層３０および対極層２０の順番で積層塗工を実施する。例えば、ロールｔｏロールプロセスなどを用いて、ｘ軸方向に沿って電極集電体５０を流しながら、ダイコート用のダイからスラリーを吐出して、電極集電体５０上にスラリーを塗工する。これにより、連続プロセスで発電要素７０を形成でき、生産性を高めることができる。このように連続プロセスで発電要素７０を形成する場合、ｘ軸方向は、連続プロセスの流れ方向であるとも言える。ダイコート用のダイは、例えば、ｘ軸方向に直交する方向に延在する吐出口を有するダイを用いる。これにより、吐出口の延在方向の長さの幅の層を容易に形成できる。各層のスラリーを順次塗工し、全ての層の塗工後に、必要に応じて、溶媒等を除去する熱処理を実施する。
また、発電要素７０の形成において、例えば、平面視において、電極層４０、固体電解質層３０および対極層２０の順で面積が小さくなるように、電極層４０、固体電解質層３０および対極層２０を積層する。電極層４０、固体電解質層３０および対極層２０の位置を完全に合わせて塗布することは困難であり、精密な位置合わせをする場合には生産性の低下を招く。一方、このような面積関係により、固体電解質層３０および対極層２０の形成位置がずれても、下側の層からはみ出て形成されにくくなるため、塗布速度を速めても電池１の信頼性を担保できる。また、上述のように、この場合に電極層４０が負極層であることにより、正極層よりも負極層が大きく形成されて、金属の析出を抑制できる。
複数の電極集電部５１のそれぞれの両面に発電要素７０が形成された電極集電体５０は、電池１に含まれる数の発電要素７０を含むｘ軸方向の長さになるように切断される。また、電極集電体５０の端部に、所定の長さの発電要素７０が積層されない領域（電池１における電極引出部５３）を設けて電極集電体５０が切断される。これにより、電池１に含まれる数の発電要素７０が積層された電極集電体５０であるセル積層集電体２が得られる。なお、この切断処理は、後述するステップＳ１６で、電極集電体５０を折り返すことが完了するまでであれば、どのタイミングで行われてもよい。また、あらかじめ必要な長さの電極集電体５０が準備されて、目的とする数の発電要素７０が形成されていれば、この切断処理は行われなくてもよい。
次に、電極集電体５０および発電要素７０を、ｘ軸方向に沿って切断することで切断面２ａを形成する（ステップＳ１２）。切断面２ａは第１切断面の一例である。具体的には、ステップＳ１２では、ｘ軸方向、かつ、発電要素７０の主面に交差（例えば直交）する方向に沿って、電極集電体５０、および、複数の電極集電部５１のそれぞれの両面に積層された発電要素７０を一括で切断する。例えば、対極層２０、固体電解質層３０、電極層４０および電極集電体５０それぞれの端面同士が面一となるように一括切断される。その結果、図７に示されるように、電極集電体５０（電極集電部５１）のｙ軸方向における端面５０ａと、電極集電部５１の両面に積層された２つの発電要素７０のｙ軸方向における端面７０ａとで構成される切断面２ａが形成される。切断面２ａは、例えば、電極集電体５０および発電要素７０のｙ軸方向における両側の端部に形成される。また、端面７０ａは、対極層２０、固体電解質層３０および電極層４０それぞれの端面同士が面一となった面で構成されている。これにより、ステップＳ１１で発電要素７０が形成された時点では発電要素７０の各層の大きさが異なる場合でも、発電要素７０の各層の大きさを近づけることができる。対極層２０と電極層４０との大きさの差となる部分は、電池容量に寄与しないため、発電要素７０の各層の大きさを近づけることで、電池１の体積エネルギー密度を高めることができる。また、ｘ軸方向に沿って切断されるため、ｘ軸方向に沿って見た場合に、ｘ軸方向に沿って並ぶ発電要素７０同士の位置も揃うことになる。
切断は、例えば、刃物によって切り下される方法で行われてもよく、回転刃によってスリットを形成するようにして行われてもよい。また、切断は、レーザーまたはジェットなどによって行われてもよい。また、切断後、切断面２ａを研磨してもよい。これにより、切断に伴うバリ等を除去して、短絡等を抑制できる。
次に、複数の電極集電部５１のそれぞれの両面に形成された発電要素７０に対して、高圧プレス処理を行う（ステップＳ１３）。これにより、発電要素７０を緻密化して、電池性能を高めることができる。高圧プレス処理は、例えばロールプレス等により、複数の発電要素７０に対して連続プロセスで行われる。この場合にも、ｘ軸方向に電極集電体５０を流しながら、複数の電極集電部５１の両面に形成された発電要素７０に対して順次プレスが行われる。そのため、この場合もｘ軸方向が連続プロセスの流れ方向となる。なお、高圧プレス処理（ステップＳ１３）は、ステップＳ１２の前に行われてもよく、ステップＳ１１と並行して、発電要素７０の各層に対して行われてもよい。
次に、ｘ軸方向における発電要素７０の端面を覆う第１絶縁部材６０を形成する（ステップＳ１４）。図５および図６に示されるように、複数の電極集電部５１のそれぞれの両面に形成された発電要素７０のｘ軸方向における正側および負側の端面に第１絶縁部材６０を形成する。なお、図５から図７には、ステップＳ１４まで完了した状態のセル積層集電体２が示されている。
第１絶縁部材６０は、例えば、ステップＳ１１で挙げた塗布法を用いて形成されうる。例えば、図６に示されるように、電極集電体５０に接する部分から対極層２０の端面の一部までを覆うように第１絶縁部材６０の材料を塗布する。第１絶縁部材６０の形成には、ステップＳ１１と同じ方法が用いられてもよく、ステップＳ１１と異なる方法が用いられてもよい。
第１絶縁部材６０の材料として、例えば、絶縁性物質（例えば、金属酸化物）を溶媒に分散させた塗料を発電要素７０の端面および電極集電体５０上に塗布し、乾燥して溶媒を蒸発することで第１絶縁部材６０を得ることができる。第１絶縁部材６０の材料として、樹脂が用いられる場合には、樹脂を溶解または分散させた溶液が発電要素７０の端面および電極集電体５０上に塗布されてもよいし、紫外線硬化性樹脂または熱硬化性樹脂が発電要素７０の端面および電極集電体５０上に塗布されて、硬化処理が行われてもよい。第１絶縁部材６０の形成に用いられる溶媒には、金属酸化物または樹脂を分散または溶解させる一般的な有機溶媒または水系溶媒等が用いられうる。
このような発電要素７０の端面を覆う第１絶縁部材６０が形成されることにより、電極集電体５０を折り返す際に発電要素７０に応力が加わった場合でも、発電要素７０の端面での発電要素７０の割れまたは欠け等による崩落を抑制できる。
次に、切断面２ａを覆う第２絶縁部材６１を形成する（ステップＳ１５）。第２絶縁部材６１は、例えば、切断面２ａにおいて、発電要素７０の端面７０ａおよび電極集電部５１の端面５０ａを全て覆うように形成される。第２絶縁部材６１は、例えば、ステップＳ１１で挙げた塗布法を用いて形成されうる。
このような切断面２ａを覆う第２絶縁部材６１が形成されることにより、切断面２ａにおいて発電要素７０が第２絶縁部材６１に保護されると共に、対極集電体１０と発電要素７０および電極集電部５１とが近接する部分での接触による短絡を抑制できる。
なお、ステップＳ１２からステップＳ１５の順序は、ステップＳ１６の前であれば特に制限されず、入れ替わってもよい。
次に、複数の電極集電部５１のうち隣り合う電極集電部５１に形成された発電要素７０が対面するように電極集電体５０をｘ軸方向において折り返し、かつ、電極集電体５０を折り返すことで対面する発電要素７０の間に位置するように対極集電体１０を配置する（ステップＳ１６）。ステップＳ１６においては、複数の発電要素７０がｚ軸方向に沿って並んで積層されるように、電極集電体５０をｘ軸方向においてつづら折り状に折り返す。これにより、複数の発電要素７０が積層された積層体が形成される。ステップＳ１６で形成される積層体は、例えば、図１から図３で示される電池１から第３絶縁部材６２を除いた構成を有する。電極集電体５０が折り返されることで対面する発電要素７０では、当該発電要素７０の対極層２０同士が向かい合う。対極集電体１０は、この向かい合った対極層２０の間に配置される。
具体的には、まず、図５に示されるように、電極集電体５０を折り返す前に、ｘ軸方向と交差する方向、具体的にはｘ軸方向と直行するｙ軸方向に延在し、かつ、対極集電体１０の一部が発電要素７０と積層方向（ｚ軸方向）に沿って並ぶように対極集電体１０を配置する。この際、対極集電体１０には、例えば、ｙ軸方向に延在する長尺状の対極集電体１０を必要なｙ軸方向の長さに切断したものが準備される。そして、対極集電体１０をｙ軸方向において折り返して、１つの電極集電部５１の両面に形成された発電要素７０を対極集電体１０で挟むことと、電極集電体５０を折り返して、電極集電体５０を折り返すことで対面する発電要素７０で対極集電体１０を挟むこととを繰り返す。また、この繰り返しは、全ての発電要素７０が積層されるまで繰り返される。これにより、電極集電体５０は、つづら折り状になるようにｘ軸方向において折り返される。また、対極集電体１０はつづら折り状になるようにｙ軸方向において折り返される。
対極集電体１０が折り返されることで、対極集電体１０の新たな一部が発電要素７０と積層方向に沿って並び、発電要素７０の対極層２０の主面に接する。この対極集電体１０の新たな一部が対極集電部１１となる。また、発電要素７０が形成された電極集電体５０、つまりセル積層集電体２が折り返されることで、当該対極集電部１１に、別の発電要素７０の対極層２０が接して積層される。これらが繰り返されることで、複数の発電要素７０のそれぞれが対極集電体１０と電極集電体５０とに挟まれるようにして、複数の発電要素７０が積層される。
図８に示されるように、電極集電体５０は、ｘ軸方向において、つづら折り状になるように折り返されて、全ての発電要素７０が積層され、かつ、折り返し部分である電極折り返し部５２が形成される。図８では、対極集電体１０を除いて、電極集電体５０（セル積層集電体２）が折り返された状態が図示されている。セル積層集電体２では、ｘ軸方向に沿って切断面２ａが形成され、発電要素７０の端面７０ａおよび電極集電体５０の端面の位置が揃っているため、折り返しでの位置規制が容易である。
また、図９に示されるように、対極集電体１０は、ｙ軸方向において、つづら折り状になるように折り返されて、発電要素７０に接する部分である対極集電部１１と、折り返し部分である対極折り返し部１２とが形成される。図９では、電極集電体５０を除いて、対極集電体１０が折り返された状態が図示されている。
このように、電極集電体５０と対極集電体１０とは、互いに交差する方向でつづら折り状に交互に折り返されて、複数の発電要素７０が積層された積層体が形成される。これにより、電極集電体５０および対極集電体１０を、複数の発電要素７０ごとに個片化する必要が無く、個片化した集電体を用いて発電要素７０を積層するよりも工数を減らして、電池１の生産性を高めることができる。
次に、必要に応じて複数の発電要素７０が積層された積層体に接着プレスを行う（ステップＳ１７）。具体的には、平板プレス等によって、複数の発電要素７０が積層された積層体を積層方向にプレスし、対極集電体１０と発電要素７０とを密着させる。
次に、発電要素７０における電極集電体５０の電極折り返し部５２が配置される側とは反対側の端面を覆う第３絶縁部材６２を形成する（ステップＳ１８）。第３絶縁部材６２は、ｘ軸方向の両側のどちらにも電極折り返し部５２が形成されていない発電要素７０におけるｘ軸方向の両側の端面にも形成される。これにより、発電要素７０の端面のうち電極折り返し部５２で覆われずに露出する部分を保護できる。第３絶縁部材６２は、例えば、ステップＳ１１で挙げた塗布法を用いて形成されうる。なお、第３絶縁部材６２の形成（ステップＳ１８）は、接着プレス（ステップＳ１７）の前に行われてもよい。
以上の工程を経て、図１から図３で示される電池１が得られる。
以上のように、本実施の形態に係る電池１の製造方法では、電極集電体５０におけるｘ軸方向に沿って並ぶ複数の電極集電部５１の両面に発電要素７０を形成し、電極集電体５０を折り返すことで複数の発電要素７０を積層する。また、電極集電体５０を折り返すことで対面する発電要素７０の間に位置するように対極集電体１０を配置する。これにより、個片化された電極集電体を発電要素７０と共に積層するのではなく、必要な数の発電要素７０を含む長さの電極集電体５０（セル積層集電体２）を折り返すことで発電要素７０と電極集電体５０と対極集電体１０とを積層できる。そのため、個片化された電極集電体を用いて発電要素７０を積層するよりも工数を減らして、積層方式の電池１の生産性を高めることができる。
また、電池１の製造方法では、複数の発電要素７０が形成された電極集電体５０をｘ軸方向に沿って切断する。そのため、複数の発電要素７０の各層の大きさを近づけて、電池１の体積エネルギー密度を高めることができると共に、個別に発電要素７０を切断するよりも切断回数を減らして電池１の生産性を高めることができる。
（実施の形態２）
続いて、実施の形態２について説明する。以下では、実施の形態１との相違点を中心に説明を行い、共通点の説明を省略または簡略化する。
図１０は、本実施の形態に係る電池１０１の斜視図である。図１１は、本実施の形態に係る電池１０１の断面図である。図１２は、本実施の形態に係る電池１０１の別の断面図である。なお、図１１は、図１０のＸＩ－ＸＩ線を通る積層方向に沿った断面を表している。また、図１２は、図１０のＸＩＩ－ＸＩＩ線を通る積層方向に沿った断面を表している。
図１０から図１２に示されるように、本実施の形態に係る電池１０１は、実施の形態１に係る電池１と比較して、電極集電体接続端子１５０および対極集電体接続端子１１０をさらに備え、第３絶縁部材６２を備えない点で相違する。また、本実施の形態に係る電池１０１は、実施の形態１に係る電池１と比較して、電極集電体５０が電極引出部５３を有しておらず、対極集電体１０が対極引出部１３を有していない点でも相違する。なお、電池１０１は、電池１と同様に第３絶縁部材６２を備えていてもよい。
電極集電体接続端子１５０は、第１導電部材の一例であり、電極集電体５０の電極折り返し部５２に電気的に接続される。電極集電体接続端子１５０は、電極折り返し部５２の発電要素７０側とは反対側（図示される例では、ｘ軸方向の正側）から電極折り返し部５２を覆う。また、電極集電体接続端子１５０は、積層された複数の発電要素７０の側面をｘ軸方向の正側から覆っている。電極集電体接続端子１５０は、例えば、積層方向に延在し、電池１０１におけるｘ軸方向の正側に設けられた複数の電極折り返し部５２のそれぞれに接続されている。
対極集電体接続端子１１０は、対極集電体１０の対極折り返し部１２に電気的に接続される。対極集電体接続端子１１０は、対極折り返し部１２の発電要素７０側とは反対側（図示される例では、ｙ軸方向の負側）から対極折り返し部１２を覆う。また、対極集電体接続端子１１０は、積層された複数の発電要素７０の側面をｙ軸方向の負側から覆っている。対極集電体接続端子１１０は、例えば、積層方向に延在し、電池１０１におけるｙ軸方向の負側に設けられた複数の対極折り返し部１２のそれぞれに接続されている。
電極集電体接続端子１５０および対極集電体接続端子１１０それぞれの材料としては、例えば、銅、アルミニウム、ニッケル、鉄、ステンレス、白金若しくは金、または、これらの２種以上の合金などからなる箔状体、板状体又は網目状体などが用いられる。電極集電体接続端子１５０および対極集電体接続端子１１０それぞれの厚みは、例えば、５μｍ以上１０００μｍ以下であるが、これに限らない。電極集電体接続端子１５０および対極集電体接続端子１１０の厚みは、例えば、電極集電体５０および対極集電体１０の厚みより大きい。
電池１０１は、例えば、上記で説明した電池１の製造方法におけるステップＳ１７の後に、電極集電体接続端子１５０および対極集電体接続端子１１０を形成することで製造される。また、例えば、ステップＳ１７の後に、電極引出部５３および対極引出部１３に相当する部分を切除する。電極集電体接続端子１５０の形成は、例えば、銀ペーストなどの導電性樹脂または半田等を用いて電極集電体接続端子１５０と電極折り返し部５２とを接続することで行われる。これにより、電極集電体接続端子１５０が電極折り返し部５２と電気的に接続される。また、電極集電体接続端子１５０と電極折り返し部５２とは、外部から加圧して拘束する等によって接触させることで接続されてもよい。対極集電体接続端子１１０の形成も、電極集電体接続端子１５０と同様の方法で行われる。
このように、電極折り返し部５２を覆い、電極折り返し部５２に電気的に接続される電極集電体接続端子１５０、および、対極折り返し部１２を覆い、対極折り返し部１２に電気的に接続される対極集電体接続端子１１０が形成されることで、端子部分を突出させる必要が無く小型化できる。よって、体積エネルギー密度を高めることができる。
また、発電要素７０の数が多い場合には、電極集電体５０および対極集電体１０の長さが長くなる。そのため、電極集電体５０および対極集電体１０の一部を端子として利用する場合、電流経路が長くなるために高抵抗化したり、外部との接続箇所が増えて体積エネルギー密度が低下したりする懸念がある。これに対して、電極集電体接続端子１５０および対極集電体接続端子１１０が、積層された複数の発電要素７０を覆うように電極集電体５０および対極集電体１０に接続されることで、低抵抗化と体積エネルギー密度の向上とを両立できる。
（実施の形態３）
続いて、実施の形態３について説明する。以下では、実施の形態１および２との相違点を中心に説明を行い、共通点の説明を省略または簡略化する。
図１３は、本実施の形態に係る電池２０１の断面図である。図１４は、本実施の形態に係る電池２０１の別の断面図である。なお、図１３および図１４は、図２および図３に対応する位置での断面を表している。
図１３および図１４に示されるように、本実施の形態に係る電池２０１は、実施の形態１に係る電池１に相当する積層体に切断面２０１ａおよび切断面２０１ｂを形成し、形成した切断面２０１ａに電極端子２５０および対極絶縁層２５１を形成し、形成した切断面２０１ｂに対極端子２１０および電極絶縁層２１１を形成することで得られる電池である。そのため、電池２０１は、電池１の構成に加えて、電極端子２５０、対極絶縁層２５１、対極端子２１０および電極絶縁層２１１を備える。切断面２０１ａおよび切断面２０１ｂはそれぞれ、第２切断面の一例である。電極端子２５０および対極端子２１０はそれぞれ、第２導電部材の一例である。
切断面２０１ａは、例えば、電池１のｘ軸方向の負側における端部を積層方向（ｚ軸方向）に沿って切断することで形成される切断面である。切断面２０１ａは、発電要素７０、電極集電体５０および対極集電体１０のそれぞれの端面で構成される。切断面２０１ａにおいて、発電要素７０、電極集電体５０および対極集電体１０のそれぞれの端面は面一である。
切断面２０１ｂは、例えば、電池１のｙ軸方向の正側における端部を積層方向に沿って切断することで形成される切断面である。切断面２０１ｂは、発電要素７０、電極集電体５０および対極集電体１０のそれぞれの端面で構成される。切断面２０１ｂにおいて、発電要素７０、電極集電体５０および対極集電体１０のそれぞれの端面は面一である。
切断面２０１ａおよび切断面２０１ｂはそれぞれ、複数の発電要素７０の積層体における上下面を繋ぐ側面である。
対極絶縁層２５１は、切断面２０１ａにおいて対極集電体１０および対極層２０を覆っている。対極絶縁層２５１は、例えば、切断面２０１ａにおいて対極集電体１０および対極層２０を完全に覆っている。
対極絶縁層２５１は、切断面２０１ａにおいて、複数の発電要素７０の各々の対極層２０を覆っている。対極絶縁層２５１は、複数の発電要素７０の各々の電極層４０の少なくとも一部を覆っていない。本実施の形態においては、対極絶縁層２５１は、複数の発電要素７０の各々の電極層４０を覆っていない。対極絶縁層２５１は、例えば、切断面２０１ａの平面視において、ストライプ形状を有する。
このとき、対極絶縁層２５１は、隣り合う２つの発電要素７０の対極層２０を連続的に覆っている。具体的には、対極絶縁層２５１は、隣り合う２つの発電要素７０の一方の固体電解質層３０の少なくとも一部から、隣り合う２つの発電要素７０の他方の固体電解質層３０の少なくとも一部までを連続的に覆っている。
このように、対極絶縁層２５１は、切断面２０１ａにおいて、固体電解質層３０の少なくとも一部を覆っている。具体的には、切断面２０１ａを平面視した場合に、対極絶縁層２５１の輪郭は、固体電解質層３０に重なっている。これにより、対極絶縁層２５１の製造ばらつきによって幅（ｚ軸方向の長さ）が変動したとしても、対極層２０を露出させるおそれが低くなる。このため、対極絶縁層２５１を覆うように形成される電極端子２５０を介して電極層４０と対極層２０とが短絡することを抑制することができる。
なお、対極絶縁層２５１は、切断面２０１ａにおいて、固体電解質層３０の全てを覆っていてもよい。具体的には、対極絶縁層２５１の輪郭は、固体電解質層３０と電極層４０との境界に重なっていてもよい。また、対極絶縁層２５１は、電極層４０の少なくとも一部を被覆していてもよい。つまり、対極絶縁層２５１は、切断面２０１ａにおいて、発電要素７０の積層方向に沿って対極層２０から電極層４０の一部までを覆っていてもよい。
対極絶縁層２５１は、例えば、１つまたは２つの対極層２０毎に分離して設けられているが、これに限らない。例えば、対極絶縁層２５１は、ストライプ形状の部分に加えて、切断面２０１ａのｙ軸方向における端部において、ｚ軸方向に沿って設けられていてもよい。つまり、対極絶縁層２５１の形状は、切断面２０１ａの平面視において、はしご形状であってもよい。
電極絶縁層２１１は、切断面２０１ｂにおいて電極集電体５０および電極層４０を覆っている。電極絶縁層２１１は、例えば、切断面２０１ｂにおいて電極集電体５０および電極層４０を完全に覆っている。
電極絶縁層２１１は、切断面２０１ｂにおいて、複数の発電要素７０の各々の電極層４０を覆っている。電極絶縁層２１１は、複数の発電要素７０の各々の対極層２０の少なくとも一部を覆っていない。本実施の形態においては、電極絶縁層２１１は、複数の発電要素７０の各々の対極層２０を覆っていない。電極絶縁層２１１は、例えば、切断面２０１ｂの平面視において、ストライプ形状を有する。
このとき、電極絶縁層２１１は、隣り合う２つの発電要素７０の電極層４０を連続的に覆っている。具体的には、電極絶縁層２１１は、隣り合う２つの発電要素７０の一方の固体電解質層３０の少なくとも一部から、隣り合う２つの発電要素７０の他方の固体電解質層３０の少なくとも一部までを連続的に覆っている。
このように、電極絶縁層２１１は、切断面２０１ｂにおいて、固体電解質層３０の少なくとも一部を覆っている。具体的には、切断面２０１ｂを平面視した場合に、電極絶縁層２１１の輪郭は、固体電解質層３０に重なっている。これにより、電極絶縁層２１１の製造ばらつきによって幅（ｚ軸方向の長さ）が変動したとしても、電極層４０を露出させるおそれが低くなる。このため、電極絶縁層２１１を覆うように形成される対極端子２１０を介して電極層４０と対極層２０とが短絡することを抑制することができる。
なお、電極絶縁層２１１は、切断面２０１ｂにおいて、固体電解質層３０の全てを覆っていてもよい。具体的には、電極絶縁層２１１の輪郭は、固体電解質層３０と対極層２０との境界に重なっていてもよい。また、電極絶縁層２１１は、対極層２０の少なくとも一部を被覆していてもよい。つまり、電極絶縁層２１１は、切断面２０１ｂにおいて、発電要素７０の積層方向に沿って電極層４０から対極層２０の一部までを覆っていてもよい。
電極絶縁層２１１は、例えば、１つまたは２つの電極層４０毎に分離して設けられているが、これに限らない。例えば、電極絶縁層２１１は、ストライプ形状の部分に加えて、切断面２０１ｂのｘ軸方向における端部において、ｚ軸方向に沿って設けられていてもよい。つまり、電極絶縁層２１１の形状は、切断面２０１ｂの平面視において、はしご形状であってもよい。
電極端子２５０は、切断面２０１ａにおいて電極集電体５０および電極層４０を覆い、電極集電体５０および電極層４０と電気的に接続されている。本実施の形態においては、電極端子２５０は、切断面２０１ａおよび対極絶縁層２５１を覆う。具体的には、電極端子２５０は、対極絶縁層２５１と、切断面２０１ａのうち対極絶縁層２５１に覆われていない部分とを覆っている。これにより、電極端子２５０が対極絶縁層２５１の外側に位置することになり、電池２０１において切断面２０１ａ側から容易に電流を取り出すことができる。
切断面２０１ａのうち対極絶縁層２５１に覆われていない部分では、電極端子２５０は、電極集電体５０および電極層４０の各々の端面に接触し、電極集電体５０および電極層４０と電気的に接続される。
電極端子２５０は、複数の発電要素７０の各々の電極層４０と電気的に接続されている。つまり、電極端子２５０は、各発電要素７０を電気的に並列接続する機能の一部を担っている。電極端子２５０は、切断面２０１ａの上端から下端まで（ｚ軸方向の全体）を一括して覆っている。
対極端子２１０は、切断面２０１ｂにおいて対極集電体１０および対極層２０を覆い、対極集電体１０および対極層２０と電気的に接続されている。本実施の形態においては、対極端子２１０は、切断面２０１ｂおよび電極絶縁層２１１を覆う。具体的には、対極端子２１０は、電極絶縁層２１１と、切断面２０１ｂのうち電極絶縁層２１１に覆われていない部分とを覆っている。これにより、対極端子２１０が電極絶縁層２１１の外側に位置することになり、電池２０１において切断面２０１ｂ側から容易に電流を取り出すことができる。
切断面２０１ｂのうち電極絶縁層２１１に覆われていない部分では、対極端子２１０は、対極集電体１０および対極層２０の各々の端面に接触し、対極集電体１０および対極層２０と電気的に接続される。
対極端子２１０は、複数の発電要素７０の各々の対極層２０と電気的に接続されている。つまり、対極端子２１０は、各発電要素７０を電気的に並列接続する機能の一部を担っている。対極端子２１０は、切断面２０１ｂの上端から下端まで（ｚ軸方向の全体）を一括して覆っている。
対極端子２１０および電極端子２５０は、導電性を有する樹脂材料などを用いて形成されている。あるいは、対極端子２１０および電極端子２５０は、半田などの金属材料を用いて形成されていてもよい。使用可能な導電性の材料としては、柔軟性、ガスバリア性、耐衝撃性、耐熱性、半田濡れ性などの様々な特性を基に選定される。対極端子２１０および電極端子２５０は、互いに同じ材料を用いて形成されるが、異なる材料を用いて形成されてもよい。
なお、対極端子２１０および電極端子２５０はそれぞれ、電極絶縁層２１１および対極絶縁層２５１を覆っておらず、複数の発電要素７０の各々の電極層４０および対極層２０ごとに独立して設けられていてもよい。また、この場合、電池２０１は、電極絶縁層２１１および対極絶縁層２５１を備えていなくてもよい。
また、電池２０１は、対極端子２１０および電極絶縁層２１１の組と電極端子２５０および対極絶縁層２５１の組とのうちの一方のみを備えていなくてもよい。この場合、電池２０１には、切断面２０１ａおよび切断面２０１ｂのうちの一方のみが形成されていてもよい。
次に、本実施の形態に係る電池２０１の製造方法について説明する。図１５は、本実施の形態に係る電池２０１の製造方法の一例を示すフローチャートである。
図１５に示されるように、電池２０１の製造方法では、まず、電池１に相当する積層体を形成する（ステップＳ２１）。ステップＳ２１では、電池１の製造方法において説明したステップＳ１１からステップＳ１８が行われる。これにより、電池１に相当する積層体が得られる。
次に、ステップＳ２１で得られた積層体を切断する（ステップＳ２２）。具体的には、電池１における積層された複数の発電要素７０を一括で切断することで、電池１に切断面２０１ａおよび切断面２０１ｂを形成する。これにより、切断面２０１ａおよび切断面２０１ｂにおいて、発電要素７０の端部が露出する。例えば、電池１のｘ軸方向における端部を積層方向に沿って切断して切断面２０１ａを形成し、電池１のｙ軸方向における端部を積層方向に沿って切断して切断面２０１ｂを形成する。なお、電池１に２つの切断面を形成する場合、切断面２０１ａおよび切断面２０１ｂのように、互いに直交する２つの切断面を形成しなくてもよく、例えば、互いに対向して平行な２つの切断面を形成してもよい。また、形成する切断面は１つであってもよく、３つまたは４つであってもよい。また、平面視における積層体の全ての端部に切断面を形成してもよい。積層体のすべての端部に切断面を形成することで、体積エネルギー密度をさらに高めることができる。
次に、切断面２０１ａおよび切断面２０１ｂに絶縁層を形成する（ステップＳ２３）。具体的には、切断面２０１ａに対極絶縁層２５１を形成し、切断面２０１ｂに電極絶縁層２１１を形成する。
対極絶縁層２５１および電極絶縁層２１１は、例えば、流動性を有する樹脂材料を塗工して硬化させることによって形成される。塗工は、インクジェット法、スプレー法、スクリーン印刷法またはグラビアロール法などによって行われる。硬化は、用いる樹脂材料によって、乾燥、加熱、光照射などによって行われる。
なお、対極絶縁層２５１および電極絶縁層２１１の形成を行う際に、絶縁部材を形成すべきでない領域にテープなどによるマスキングまたはレジスト処理によって保護部材を形成する処理を行ってもよい。この場合、対極絶縁層２５１および電極絶縁層２１１の形成後に、保護部材を除去する。
次に、切断面２０１ａおよび切断面２０１ｂに導電部材を形成する（ステップＳ２４）。具体的には、切断面２０１ａにおいて、各電極層４０と電気的に接続する電極端子２５０を形成する。また、切断面２０１ｂにおいて、各対極層２０と電気的に接続する対極端子２１０を形成する。
例えば、対極絶縁層２５１と、切断面２０１ａの対極絶縁層２５１に覆われていない部分とを覆うように導電性樹脂を塗工して硬化させることで、電極端子２５０を形成する。また、電極絶縁層２１１と、切断面２０１ｂの電極絶縁層２１１に覆われていない部分とを覆うように導電性樹脂を塗工して硬化させることで、対極端子２１０を形成する。なお、電極端子２５０および対極端子２１０は、例えば印刷、めっき、蒸着、スパッタ、溶接、はんだ付け、接合その他の方法によって形成されてもよい。
以上の工程を経て、図１３および図１４に示される電池２０１を製造することができる。
このように、電池２０１の製造方法では、積層体を切断して切断面２０１ａおよび切断面２０１ｂを形成し、形成された切断面２０１ａおよび切断面２０１ｂに電極端子２５０および対極端子２１０を形成する。これにより、積層体において電池容量に寄与しにくい端部を切除できる。また、切断面２０１ａおよび切断面２０１ｂにおいて発電要素７０を露出させ、露出した発電要素７０に接続される電極端子２５０および対極端子２１０を形成できる。そのため、電池２０１の体積エネルギー密度をさらに高めることができる。
なお、ステップＳ２１で形成される積層体の構造は、電池１と同じでなくてもよく、切断面２０１ａおよび切断面２０１ｂが形成される積層体の端部において、電極引出部５３、対極引出部１３、第２絶縁部材６１および第３絶縁部材６２等が設けられていない積層体であってもよい。また、ステップＳ２１で形成される積層体の構造は、後述する電池３０１または電池４０１と同様の構造であってもよい。
また、切断面２０１ａおよび切断面２０１ｂは、電池１の端部を積層方向に沿って切断した切断面に限らず、大判の電池１を準備して、大判の電池１を分割することで形成された切断面であってもよい。また、切断面２０１ａおよび切断面２０１ｂは、積層方向に対して傾斜していてもよい。
また、切断面２０１ａに電極端子２５０および対極絶縁層２５１が形成され、切断面２０１ｂに対極端子２１０および電極絶縁層２１１が形成されていたが、これに限らない。切断面２０１ａに対極端子２１０および電極絶縁層２１１が形成され、切断面２０１ｂに電極端子２５０および対極絶縁層２５１が形成されてもよい。また、電池２０１において、切断面２０１ａおよび切断面２０１ｂのうちの一方が形成され、当該一方の切断面が、電極端子２５０および対極絶縁層２５１が形成される領域と、対極端子２１０および電極絶縁層２１１が形成される領域とを含んでいてもよい。
（実施の形態４）
続いて、実施の形態４について説明する。以下では、実施の形態１から３との相違点を中心に説明を行い、共通点の説明を省略または簡略化する。
図１６は、本実施の形態に係る電池３０１の斜視図である。図１７は、本実施の形態に係る電池３０１の断面図である。図１８は、本実施の形態に係る電池３０１の別の断面図である。なお、なお、図１６では、実際には見えていない箇所の電極集電体５０および対極集電体３１０の形状が破線で示されている。また、図１７は、図１６のＸＶＩＩ－ＸＶＩＩ線を通る積層方向に沿った断面を表している。また、図１８は、図１６のＸＶＩＩＩ－ＸＶＩＩＩ線を通る積層方向に沿った断面を表している。
図１６から図１８に示されるように、本実施の形態に係る電池３０１は、実施の形態１に係る電池１と比較して、対極集電体１０の代わりに対極集電体３１０を備える点で相違する。
対極集電体３１０は、複数の発電要素７０のそれぞれの対極層２０と電気的に接続される。対極集電体３１０は、各発電要素７０を電気的に並列接続する機能を担っている。対極集電体３１０は、複数のくしば部分として複数の対極集電部３１１が設けられたくし形状である。対極集電体３１０は、複数の対極集電部３１１と、対極接続部３１２とを有する。
複数の対極集電部３１１と、対極接続部３１２とは、例えば、同じ材料からなる１つの部材を加工して形成された、各々の部位に対して付された呼称である。つまり、複数の対極集電部３１１と、対極接続部３１２とは、一体で形成されている。複数の対極集電部３１１と、対極接続部３１２とは、別の部材として形成して接続されていてもよい。
複数の対極集電部３１１はそれぞれ、発電要素７０が積層される層状の部分である。複数の対極集電部３１１は、例えば、互いに同じ形状および大きさである。なお、複数の対極集電部３１１のうちの少なくとも１つが、対極接続部３１２側とは反対側に引き延ばされて、実施の形態１で説明した対極引出部１３が形成されていてもよい。
複数の対極集電部３１１は、所定の間隔を空けてｚ軸方向に沿って並んでいる。複数の対極集電部３１１同士は、対極接続部３１２によって接続されている。具体的には、複数の対極集電部３１１のそれぞれのｙ軸方向の負側の端部が対極接続部３１２に接続されている。そのため、複数の対極集電部３１１は、対極接続部３１２からｙ軸方向に沿って立設しているとも言える。
複数の対極集電部３１１のそれぞれは、発電要素７０を挟んで複数の電極集電部５１のいずれかに対向して配置される。発電要素７０における対極集電部３１１側には、対極層２０が配置され、対極集電部３１１に少なくとも一方の面は対極層２０に接している。複数の対極集電部３１１は、両面に発電要素７０が積層された複数の電極集電部５１のそれぞれを当該両面の発電要素７０を介して挟むように配置される。つまり、複数の対極集電部３１１のうちのｚ軸方向に沿って隣り合う２つの対極集電部３１１の間には、複数の電極集電部５１のいずれかの両面に積層された２つの発電要素７０が配置される。そのため、電池３０１では、対極集電部３１１と、電極集電部５１の両面に積層された２つの発電要素７０とが、交互にｚ軸方向に沿って並んで積層されている。また、複数の対極集電部３１１の最上部および最下部以外の対極集電部３１１は、電極集電体５０を折り返すことで対面する発電要素７０の間に、ｙ軸方向に沿って差し込まれている。
対極接続部３１２は、くし形状の根元部分に相当する。対極接続部３１２は、複数の発電要素７０をｙ軸方向の負側から覆う層状の部分である。対極接続部３１２と発電要素７０の端面との間には、第２絶縁部材６１が配置されている。
対極接続部３１２の発電要素７０側は、第２絶縁部材６１に接している。これにより、電池３０１を小型化できるため、体積エネルギー密度を向上できる。なお、対極接続部３１２と第２絶縁部材６１との間に隙間が設けられていてもよい。
対極接続部３１２は、露出しており、例えば、電池３０１の対極端子として利用される。これにより、対極端子を形成する工程が必要なく、電池３０１の生産性を高めることができる。また、端子部分を省スペース化できるため、電池３０１の体積エネルギー密度を向上できる。
対極集電体３１０は、例えば、銅、アルミニウム、ニッケル、鉄、ステンレス、白金若しくは金、または、これらの２種以上の合金などで構成される。
電池３０１は、例えば、上記で説明した電池１の製造方法におけるステップＳ１６において、電極集電体５０を折り返すことで対面する発電要素７０の間に複数の対極集電部３１１の最上部および最下部以外の対極集電部３１１を差し込むことで形成される。例えば、図８で示されるような状態で折り返されたセル積層集電体２を固定する。そして、複数の対極集電部３１１のうちのｚ軸方向に沿って隣り合う２つの対極集電部３１１の間に、１つの電極集電部５１の両面に積層された２つの発電要素７０が配置されるように、折り返されて固定されたセル積層集電体２に対極集電部３１１をｙ軸方向に沿って差し込む。これにより、図１６から図１８で示される電池３０１が得られる。なお、電極折り返し部５２が１つのみである場合には、発電要素７０の電極折り返し部５２側とは反対側から、折り返されたセル積層集電体２に対極集電部３１１を差し込んでもよい。
このように、電極集電体５０を折り返すことで対面する発電要素７０の間に、対極集電体３１０のくしば部分である対極集電部３１１を差し込むことで、折り返す工程が不要になり、生産性を高めることができる。例えば、発電要素７０の平面視形状の長辺と短辺との差が大きい場合、および、基板実装用途などの発電要素７０のサイズが小さい場合などでは、実施の形態１のように対極集電体１０を折り返すことが難しい場合がある。このような場合には、特に対極集電体３１０を用いることが有効である。
なお、電池３０１は、実施の形態２のように、電極集電体接続端子１５０をさらに備える構成を有していてもよい。
（実施の形態５）
続いて、実施の形態５について説明する。以下では、実施の形態１から４との相違点を中心に説明を行い、共通点の説明を省略または簡略化する。
図１９は、本実施の形態に係る電池４０１の斜視図である。図２０は、本実施の形態に係る絶縁保護層６３が形成された対極集電体１０の斜視図である。
図１９に示されるように、本実施の形態に係る電池４０１は、電池１の製造において、端部に絶縁保護層６３が形成された対極集電体１０を用いて製造された電池である。具体的には、電池４０１の製造方法では、上記で説明した電池１の製造方法におけるステップＳ１６において、図２０で示される絶縁保護層６３が形成された対極集電体１０を用いる。
図２０に示されるように、絶縁保護層６３は、対極集電体１０が延在する方向であるｙ軸方向と直行する方向（ｘ軸方向）の両側の端部に形成されている。絶縁保護層６３は、例えば、対極集電体１０のｘ軸方向の両側の端面を完全に覆い、対極集電体１０の２つの主面のそれぞれのｘ軸方向の両側の端部も覆っている。
絶縁保護層６３の材料には、第１絶縁部材６０、第２絶縁部材６１および第３絶縁部材６２の材料として挙げたものが用いられうる。例えば、絶縁保護層６３は、対極集電体１０の端部に、絶縁保護層６３の材料を塗布する等によって形成される。
上述したように、電池１の製造方法においては、電極集電体５０と対極集電体１０とを互いに交差する方向で交互に折り返す。そのため、複数の発電要素７０が積層された積層体のコーナー部では、電極集電体５０と対極集電体１０とが近接する。図２０に示されるような端部に絶縁保護層６３が形成された対極集電体１０を用いることで、複数の発電要素７０が積層された積層体のコーナー部における電極集電体５０と対極集電体１０との接触による短絡を抑制できる。
なお、対極集電体１０に絶縁保護層６３を形成する代わりに、積層体のコーナー部を角落としまたは面取りすることによって、電極集電体５０と対極集電体１０との接触による短絡を抑制してもよい。角落としおよび面取りの方法としては、一般的に用いられる刃物等による切断工法またはグラインダー等による研磨工法を使用することが可能である。また、角落としまたは面取りによって露出する発電要素７０、電極集電体５０および対極集電体１０の露出箇所に、絶縁保護層を形成してもよい。
（他の実施の形態）
以上、本開示に係る電池について、実施の形態に基づいて説明したが、本開示は、これらの実施の形態に限定されるものではない。本開示の主旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を実施の形態に施したものや、実施の形態における一部の構成要素を組み合わせて構築される別の形態も、本開示の範囲に含まれる。
例えば、上記の実施の形態では、全ての複数の電極集電部５１の両面に発電要素７０が積層されていたが、これに限らない。例えば、複数の電極集電部５１のうち、最も電極集電体５０の端部側に位置する電極集電部５１には、片面のみに発電要素７０が積層されてもよい。これにより、最上部および最下部の集電体を電極集電体５０（具体的には電極集電部５１）にすることも可能である。また、この場合には、発電要素７０の数は奇数個でありうる。
また、例えば、上記の実施の形態では、全体が繋がった１つの対極集電体１０または対極集電体３１０が用いられたが、これに限らない。対極集電体として、個片化された複数の平板状の対極集電体を用いて、各平板状の対極集電体が複数の発電要素７０のそれぞれの対極層２０側に積層されてもよい。また、対極集電体のうち電池の最上部および最下部の少なくとも一方に位置する部分が個片化された平板状の対極集電体であってもよい。
また、例えば、上記実施の形態では、電極集電体５０上に電極層４０、固体電解質層３０および対極層２０を積層することで発電要素７０を形成したがこれに限らない。例えば、電極集電体５０上に電極層４０または電極層４０および固体電解質層３０を積層し、対極集電体１０上に対極層２０または対極層２０および固体電解質層３０を積層してもよい。そして、電極集電体５０上の電極層４０または電極層４０および固体電解質層３０と、対極集電体１０上の対極層２０または対極層２０および固体電解質層３０とが対面して積層されるように、電極集電体５０と対極集電体１０とを折り返しながら積層することで発電要素７０が形成されてもよい。
また、上記の実施の形態は、特許請求の範囲またはその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。
本開示に係る電池は、例えば、各種の電子機器または自動車などに用いられる全固体電池などの二次電池として利用されうる。
１、１０１、２０１、３０１、４０１ 電池
２ セル積層集電体
２ａ、２０１ａ、２０１ｂ 切断面
１０、３１０ 対極集電体
１１、３１１ 対極集電部
１２ 対極折り返し部
１３ 対極引出部
２０ 対極層
３０ 固体電解質層
４０ 電極層
５０ 電極集電体
５０ａ 端面
５１ 電極集電部
５２ 電極折り返し部
５３ 電極引出部
６０ 第１絶縁部材
６１ 第２絶縁部材
６２ 第３絶縁部材
６３ 絶縁保護層
７０ 発電要素
７０ａ 端面
１１０ 対極集電体接続端子
１５０ 電極集電体接続端子
２１０ 対極端子
２１１ 電極絶縁層
２５０ 電極端子
２５１ 対極絶縁層
３１２ 対極接続部

Claims (13)

  1. 電極集電体における複数の部位であって、第１方向に沿って並ぶ複数の部位のそれぞれの両面に、電極層、固体電解質層および対極層を前記電極集電体側からこの順で積層することで発電要素を形成する工程と、
    前記電極集電体および前記発電要素を、前記第１方向に沿って切断することで、第１切断面を形成する工程と、
    前記複数の部位のうち隣り合う部位に形成された前記発電要素が対面するように前記電極集電体を前記第１方向において折り返し、かつ、前記電極集電体を折り返すことで対面する前記発電要素の間に位置するように対極集電体を配置することで、複数の前記発電要素が積層された積層体を形成する工程と、を含む、
    電池の製造方法。
  2. 前記積層体を形成する工程は、
    前記電極集電体を折り返す前に、前記第１方向と交差する第２方向に延在し、かつ、前記対極集電体の一部が前記発電要素と積層方向に沿って並ぶように前記対極集電体を配置することと、
    前記対極集電体を前記第２方向において折り返して、１つの前記両面に形成された前記発電要素を前記対極集電体で挟むことと、
    前記電極集電体を前記第１方向において折り返して、前記電極集電体を折り返すことで対面する前記発電要素で前記対極集電体を挟むことと、を含む、
    請求項１に記載の電池の製造方法。
  3. 前記積層体を形成する工程において、前記第２方向と直交する方向における端部に絶縁保護層が形成された前記対極集電体を用いる、
    請求項２に記載の電池の製造方法。
  4. 前記積層体を形成する工程の後に、前記電極集電体の折り返し部分を覆い、前記電極集電体の折り返し部分に電気的に接続される第１導電部材を形成する工程をさらに含む、
    請求項２に記載の電池の製造方法。
  5. 前記対極集電体は、複数のくしば部分が設けられたくし形状を有し、
    前記積層体を形成する工程は、前記電極集電体を折り返すことで対面する前記発電要素の間に前記複数のくしば部分の少なくとも１つを差し込むことを含む、
    請求項１に記載の電池の製造方法。
  6. 積層された複数の前記発電要素を一括で切断することで、前記積層体に第２切断面を形成する工程と、
    前記第２切断面において、前記電極層または前記対極層と電気的に接続される第２導電部材を形成する工程と、をさらに含む、
    請求項１に記載の電池の製造方法。
  7. 前記積層体を形成する工程の前に、前記第１方向における前記発電要素の端面を覆う第１絶縁部材を形成する工程をさらに含む、
    請求項１から６のいずれか１項に記載の電池の製造方法。
  8. 前記積層体を形成する工程の前に、前記第１切断面を覆う第２絶縁部材を形成する工程をさらに含む、
    請求項１から６のいずれか１項に記載の電池の製造方法。
  9. 前記積層体を形成する工程の後に、前記発電要素における前記電極集電体の折り返し部分が配置される側とは反対側の端面を覆う第３絶縁部材を形成する工程をさらに含む、
    請求項１から６のいずれか１項に記載の電池の製造方法。
  10. 前記電極層は負極層であり、
    前記対極層は正極層である、
    請求項１から６のいずれか１項に記載の電池の製造方法。
  11. それぞれが、電極層、固体電解質層および対極層が積層された構造を有する複数の発電要素と、
    前記複数の発電要素のそれぞれの前記電極層と電気的に接続される電極集電体と、
    前記複数の発電要素のそれぞれの前記対極層と電気的に接続される対極集電体と、を備え、
    前記電極集電体は、積層方向に沿って並ぶ複数の電極集電部と、前記複数の電極集電部のうち隣り合う電極集電部同士を接続し、第１方向において折り返されている電極折り返し部と、を有し、
    前記複数の発電要素のそれぞれは、前記複数の電極集電部のそれぞれの両面に、前記電極層が前記電極集電体に電気的に接続されるように積層され、
    前記対極集電体は、前記複数の電極集電部のうち隣り合う電極集電部に積層されて対面する前記発電要素の間に位置し、
    前記第１方向と交差する方向における、前記発電要素の前記電極層、前記固体電解質層および前記対極層のそれぞれの端面は面一である、
    電池。
  12. 前記対極集電体は、積層方向に沿って並び、前記複数の発電要素のそれぞれの前記対極層と電気的に接続される複数の対極集電部と、前記複数の対極集電部のうち隣り合う対極集電部同士を接続し、前記第１方向と交差する第２方向において折り返されている対極折り返し部と、を有し、
    前記複数の対極集電部の少なくとも１つは、前記対面する前記発電要素の間に位置する、
    請求項１１に記載の電池。
  13. 前記対極集電体は、複数のくしば部分が設けられたくし形状を有し、
    前記複数のくしば部分は、前記複数の発電要素のそれぞれの前記対極層と電気的に接続され、
    前記複数のくしば部分の少なくとも１つは、前記対面する前記発電要素の間に差し込まれている、
    請求項１１に記載の電池。
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