JP6264189B2 - Power storage device - Google Patents

Power storage device Download PDF

Info

Publication number
JP6264189B2
JP6264189B2 JP2014103042A JP2014103042A JP6264189B2 JP 6264189 B2 JP6264189 B2 JP 6264189B2 JP 2014103042 A JP2014103042 A JP 2014103042A JP 2014103042 A JP2014103042 A JP 2014103042A JP 6264189 B2 JP6264189 B2 JP 6264189B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
solid
wirings
battery
power storage
main surface
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2014103042A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2015220110A (en
Inventor
上野 哲也
哲也 上野
絢加 堀川
絢加 堀川
佐藤 洋
洋 佐藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TDK Corp
Original Assignee
TDK Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by TDK Corp filed Critical TDK Corp
Priority to JP2014103042A priority Critical patent/JP6264189B2/en
Publication of JP2015220110A publication Critical patent/JP2015220110A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6264189B2 publication Critical patent/JP6264189B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Description

本発明は、蓄電装置に関するものである。   The present invention relates to a power storage device.

近年、携帯電話やスマートフォンなどの移動通信機器やゲーム機、携帯音楽プレーヤーなどの携帯電子機器の電源としてリチウム二次電池の利用が広がっている。
また、電子機器の軽量化や小型化、ファッション性など電子機器のウェアラブル化が進んでおり、外形設計の自由度を得るために可撓性を有するニーズが高まっている。
In recent years, the use of lithium secondary batteries as a power source for mobile electronic devices such as mobile communication devices such as mobile phones and smartphones, game machines, and portable music players has spread.
In addition, wearability of electronic devices such as weight reduction, miniaturization, and fashionability of electronic devices is progressing, and the need for flexibility is increasing in order to obtain a degree of freedom in external design.

これらの電子機器を長時間駆動させるために、リチウムイオン二次電池の長寿命、高容量化の研究、開発が盛んにおこなわれている。   In order to drive these electronic devices for a long time, research and development of a long life and high capacity of a lithium ion secondary battery have been actively conducted.

従来、非水系リチウムイオン二次電池は、アルミニウムや銅などのシート状の集電体の両面に、リチウムイオンを吸蔵、放出する正極活物質または負極活物質を塗布した正極と負極を有し、これらの正極と負極の間にセパレーターを挟み複数回捲いて捲回体を形成し、これを円筒型や角型、コイン型などの形状の外装体に電解液と共に封入されて成っている。   Conventionally, a non-aqueous lithium ion secondary battery has a positive electrode and a negative electrode coated with a positive electrode active material or a negative electrode active material that absorbs and releases lithium ions on both sides of a sheet-like current collector such as aluminum or copper, A separator is sandwiched between the positive electrode and the negative electrode to be wound a plurality of times to form a wound body, which is sealed with an electrolyte in a cylindrical, square, or coin-shaped exterior body.

しかしながら、正極、負極、セパレーターそれぞれの部材は可撓性を有するが、捲回時にテンションをかけて形成されかつ、各種外装体に封入されるため形状が固定されてしまうため、可撓性が失われてしまう。このため、外形設計の自由度を得ることが出来ず、電子機器の屈曲する部分などにリチウムイオン二次電池を設けることは困難であった。
また、この様なリチウムイオン二次電池には、電解液に可燃性の有機溶媒を含む液体が用いられており、予期せぬ衝撃などにより液漏が生じる可能性があり、好ましくない。そのため、信頼性の向上が望まれていた。
However, each member of the positive electrode, the negative electrode, and the separator has flexibility, but the flexibility is lost because the shape is fixed because it is formed by applying tension during winding and sealed in various exterior bodies. It will be broken. For this reason, the degree of freedom in external design cannot be obtained, and it has been difficult to provide a lithium ion secondary battery in a bent portion of an electronic device.
In addition, such a lithium ion secondary battery uses a liquid containing a flammable organic solvent in the electrolyte, which may cause liquid leakage due to an unexpected impact or the like, which is not preferable. Therefore, improvement in reliability has been desired.

そこで、従来の非水系電解液を用いない、全固体二次電池の研究、開発が盛んに行われている。
全固体二次電池は、集電体、正極活物質、固体電解質、負極活物質、集電体を有し、電池全体の薄層化や、チップ状にしてフレキシブル基板へ実装させることで可撓性を実現することが可能である(特許文献1)。
また、特許文献2に記載されているように、従来の非水系電解液を有機固体電解質や無機固体電解質に置き換えることにより、液漏れが生じる恐れがなくなり、信頼性の高いリチウムイオン二次電池を実現することが出来る。
Therefore, research and development of all-solid secondary batteries that do not use conventional non-aqueous electrolytes are actively conducted.
The all-solid-state secondary battery has a current collector, a positive electrode active material, a solid electrolyte, a negative electrode active material, and a current collector, and is flexible by making the whole battery thin or mounting it on a flexible substrate in the form of a chip. Can be realized (Patent Document 1).
Moreover, as described in Patent Document 2, by replacing the conventional non-aqueous electrolyte with an organic solid electrolyte or an inorganic solid electrolyte, there is no risk of liquid leakage, and a highly reliable lithium ion secondary battery is obtained. Can be realized.

特開2013−239435号JP2013-239435A 特許第5165843号Japanese Patent No. 5165443

しかしながら、特許文献1に開示されている複数の蓄電素子を可撓性を有する基板へ実装した蓄電装置は、ブレスレットや時計型の各種ウェアラブル製品に実装、装着して使用される場合、前記蓄電装置は湾曲させ使用される。このような蓄電装置は屈曲させた際に、蓄電素子の破損や、蓄電素子の脱落を生じることがあった。また、蓄電装置の高容量化、高電圧化を図るために、高密度に蓄電素子を可撓性基板に実装させた際に、可撓性基板から蓄電素子の脱落や断線不良を生じることがあった。断線不良が起こった場合、蓄電装置の容量や電圧が急激に低下して動作不能となる恐れもあった。   However, when a power storage device in which a plurality of power storage elements disclosed in Patent Document 1 is mounted on a flexible substrate is mounted and used on various wearable products such as bracelets or watches, the power storage device Is curved and used. When such a power storage device is bent, the power storage element may be damaged or the power storage element may be dropped. In addition, when a power storage device is mounted on a flexible substrate at a high density in order to increase the capacity and voltage of the power storage device, the power storage device may drop from the flexible substrate or a disconnection failure may occur. there were. When a disconnection failure occurs, there is a possibility that the capacity and voltage of the power storage device are rapidly reduced and the operation becomes impossible.

そこで本発明の目的は、信頼性に優れた固体電池を可撓性基板に実装させた蓄電装置において、高密度に実装された固体電池の脱落を防止し、断線不良が抑制された信頼性の高い可撓性を有する蓄電装置を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a power storage device in which a solid battery having excellent reliability is mounted on a flexible substrate, preventing the solid battery mounted at a high density from falling off, and reducing the disconnection failure. An object is to provide a power storage device having high flexibility.

本発明にかかる蓄電装置は、樹脂基板に配線が施された可撓性基板の主面上に複数の第1固体電池が電気的につながって構成される第1固体電池群が実装され、前記可撓性基板の主面とは反対側の裏面上には複数の第2固体電池が電気的につながって構成される第2固体電池群が実装され、前記第1固体電池及び前記第2固体電池は、前記主面に垂直な方向で切断した場合の断面が台形であり、台形の辺の長い底辺側が前記基板側であることを特徴とする。   A power storage device according to the present invention includes a first solid battery group configured by electrically connecting a plurality of first solid batteries on a main surface of a flexible substrate in which wiring is provided on a resin substrate, A second solid state battery group configured by electrically connecting a plurality of second solid state batteries is mounted on the back surface opposite to the main surface of the flexible substrate, and the first solid state battery and the second solid state battery are mounted. The battery is characterized in that a cross section when cut in a direction perpendicular to the main surface is a trapezoid, and a long base side of the side of the trapezoid is the substrate side.

かかる構成によれば、樹脂基板に配線が施された可撓性基板に、断面が台形の第1固体電池又は第2固体電池を実装した際に、可撓性基板に形成されたランドと第1固体電池又は第2固体電池の端子電極との間に形成される接合部の傾斜が、緩やかになるため、可撓性基板を屈曲させた際に接合部にかかる局所的な応力集中が回避できるため、接合部におけるクラックが低減され、それによる固体電池の脱落や断線不良が抑制された蓄電装置を得ることが出来る。   According to such a configuration, when the first solid state battery or the second solid state battery having the trapezoidal cross section is mounted on the flexible substrate in which the wiring is applied to the resin substrate, the land and the second layer formed on the flexible substrate are arranged. Since the slope of the joint formed between the terminal electrode of the first solid battery or the second solid battery becomes gentle, local stress concentration on the joint is avoided when the flexible substrate is bent. Therefore, it is possible to obtain a power storage device in which cracks in the joint portion are reduced and solid battery dropping and disconnection failure are thereby suppressed.

本発明にかかる蓄電装置は、前記裏面側から投影したとき、前記第1固体電池と前記第2固体電池の重なる面積は、前記第1固体電池群の実装面積の半分以下であることを特徴とする。   The power storage device according to the present invention is characterized in that, when projected from the back surface side, an overlapping area of the first solid state battery and the second solid state battery is half or less of a mounting area of the first solid state battery group. To do.

かかる構成によれば、前記可撓性基板の主面と、主面とは反対側の裏面のそれぞれの面で生じる接合剤による引っ張り応力が、前記第1固体電池と前記第2固体電池の重なる領域で相殺され、より接合部におけるクラックが低減され、それによる固体電池の脱落や断線不良をより抑制することが出来る。   According to this configuration, the tensile stress caused by the bonding agent generated on the main surface of the flexible substrate and the back surface opposite to the main surface overlaps the first solid battery and the second solid battery. This cancels out in the region, and the cracks at the joint are further reduced, thereby preventing the solid battery from falling off or being disconnected.

本発明にかかる蓄電装置は、前記蓄電装置の前記樹脂基板の主面には、前記樹脂基板の一辺に平行する複数の第1配線を有し、前記第1配線のうちの互いに極性の異なる配線が隣接するように配置され、且つ、同じ極性の前記第1配線は、前記第1配線と直交する第1バス配線により連結されており、前記第1固体電池は隣接する極性の異なる前記第1配線にまたがって配置されており、また、前記樹脂基板の主面とは反対の裏面上には、前記樹脂基板の一辺に平行する複数の第2配線を有し、前記第2配線のうちの互いに極性の異なる配線が隣接するように配置され、且つ、同じ極性の前記第2配線は、前記第2配線と直交する第2バス配線により連結されており、前記第2固体電池は隣接する極性の異なる前記第2配線にまたがって配置されていることを特徴とする。   The power storage device according to the present invention has a plurality of first wirings parallel to one side of the resin substrate on a main surface of the resin substrate of the power storage device, and wirings having different polarities from each other among the first wirings Are arranged so as to be adjacent to each other, and the first wiring having the same polarity is connected by a first bus wiring orthogonal to the first wiring, and the first solid state battery is adjacent to the first wiring having a different polarity. A plurality of second wires parallel to one side of the resin substrate on the back surface opposite to the main surface of the resin substrate, The wirings having different polarities are arranged adjacent to each other, and the second wirings having the same polarity are connected by a second bus wiring orthogonal to the second wirings, and the second solid state battery has an adjacent polarity. Arranged across the different second wiring It is characterized in that is.

かかる構成によれば、前記可撓性基板を屈曲させた際に、均一な実装形態を持つので局所的に応力がかかることがなく好ましい。   According to such a configuration, when the flexible substrate is bent, since it has a uniform mounting form, it is preferable that no stress is applied locally.

本発明にかかる蓄電装置は、前記主面上又は前記裏面上の最外部以外に配置される複数の前記第1配線又は前記第2配線は、その一部の隣接する前記第1配線または前記第2配線が同じ極性であることを特徴とする。   In the power storage device according to the present invention, a plurality of the first wirings or the second wirings arranged on the main surface or other than the outermost part on the back surface are partially adjacent to the first wiring or the first wiring. The two wirings have the same polarity.

かかる構成によれば、可撓性基板を屈曲させた際に、隣り合う固体電池間での短絡を防止し、均一な実装形態を持つので、局所的に応力がかかることがなく、より固体電池の脱落が防止できるため、好ましい。   According to such a configuration, when the flexible substrate is bent, a short circuit between adjacent solid batteries is prevented and a uniform mounting form is provided. Is preferable because it can be prevented from falling off.

本発明にかかる蓄電装置は、可撓性基板に実装される第1固体電池及び第2固体電池が、集電体層、活物質層、固体電解質層を有する角錐台固体電池であることを特徴とする。   The power storage device according to the present invention is characterized in that the first solid state battery and the second solid state battery mounted on the flexible substrate are pyramid-shaped solid batteries having a current collector layer, an active material layer, and a solid electrolyte layer. And

かかる構成によれば、角錐台とすることで、可撓性基板に実装する際にかかる熱が均一になるため、各接合部における接合剤の溶解、拡散、冷却が均一に進み、良好な接合部を形成することができる。このため、接合部におけるクラックが低減され、それによる脱落や断線不良を低減できるだけでなく、固体電池の端部がランドから浮き上がるマンハッタン現象を抑制できるため、好ましい。   According to such a configuration, since the pyramidal frustum makes the heat applied when mounting on the flexible substrate uniform, dissolution, diffusion, and cooling of the bonding agent at each bonding portion proceed uniformly, and good bonding is achieved. The part can be formed. For this reason, it is preferable because cracks in the joint portion are reduced, and not only can drop and disconnection failure be reduced, but also the Manhattan phenomenon in which the end portion of the solid battery rises from the land can be suppressed.

本発明によれば、可撓性基板に高密度に実装された固体電池の脱落を防止し、断線不良が抑制された、信頼性の高い可撓性を有する蓄電装置を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a highly reliable flexible power storage device in which a solid battery mounted on a flexible substrate at a high density is prevented from dropping and disconnection failure is suppressed.

本実施形態の蓄電装置を説明する図である。It is a figure explaining the electrical storage apparatus of this embodiment. 本実施形態の可撓性基板の主面上の配線を説明する図である。It is a figure explaining the wiring on the main surface of the flexible substrate of this embodiment. 本実施形態の可撓性基板の裏面上の配線を説明する図である。It is a figure explaining the wiring on the back surface of the flexible substrate of this embodiment. 本実施形態の蓄電装置の断面を説明する図である。It is a figure explaining the cross section of the electrical storage apparatus of this embodiment. 本実施形態の固体電池を説明する図である。It is a figure explaining the solid battery of this embodiment.

以下、図面を参照にしつつ本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面中、同一または相当部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。また、図面の寸法比率は図示の比率に限られるものではない。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. Further, the dimensional ratios in the drawings are not limited to the illustrated ratios.

<構造に関して>
(蓄電装置)
図1は、本実施形態とする蓄電装置100を示す平面図であり、蓄電装置100を構成する可撓性基板99の主面とは反対の面の裏面側から投影したときの投影図である。図1に示すように、蓄電装置100は、主として、可撓性基板99、可撓性基板99の主面上に配置された複数の第1固体電池96が電気的につながった第1固体電池群98、主面とは反対の面の裏面上に配置された複数の第2固体電池95が電気的につながった第2固体電池群97で構成されている。

(配線とランドに関して1)
図2は、本実施形態とする蓄電装置100に用いられる可撓性基板99の主面側から見たときの図である。可撓性基板99には樹脂基板に平行する複数の第1配線94を有し、同じ極性の複数の前記第1配線94が外部との接続を取るために、前記第1配線94に直交する第1バス配線93によって連結されている。前記第1固体電池96は、隣接する極性の異なる前記第1配線94に設けられた第1ランド92にまたがって配置されている。

(配線とランドに関して2)
図3は、本実施形態とする蓄電装置100に用いられる可撓性基板99の主面とは反対の裏側から見たときの図である。可撓性基板99には樹脂基板に平行する複数の第2配線91を有し、同じ極性の複数の前記第2配線91が外部との接続を取るために、前記第2配線91に直交する第2バス配線90によって連結されている。前記第2固体電池95は、隣接する極性の異なる前記第2配線91に設けられた第2ランド89にまたがって配置されている。

(固体電池の配置に関して)
図4は、前記第1ランド92に前記第1固体電池96、前記第2ランド89に前記第2固体電池95をハンダ実装したときの断面図である。この時の断面は、前記可撓性基板99の主面に直交する面であって、第1固体電池全てを切断する面で、切断した時の断面図である。図4に示すように、前記可撓性基板99の主面上には複数の前記第1固体電池96から構成される前記第1固体電池群98が前記第1ランド92にハンダ実装され、前記可撓性基板99の主面とは反対側の裏面上には、複数の前記第2固体電池95から構成される前記第2固体電池群97が前記第2ランド89にはんだ実装され、それぞれ接合部88によって外部と接続されている。
<Regarding the structure>
(Power storage device)
FIG. 1 is a plan view showing a power storage device 100 according to the present embodiment, which is a projection when projected from the back side of the surface opposite to the main surface of the flexible substrate 99 constituting the power storage device 100. . As shown in FIG. 1, the power storage device 100 is mainly composed of a flexible substrate 99 and a first solid battery in which a plurality of first solid batteries 96 arranged on the main surface of the flexible substrate 99 are electrically connected. The group 98 includes a second solid battery group 97 in which a plurality of second solid batteries 95 arranged on the back surface opposite to the main surface are electrically connected.

(1 for wiring and land)
FIG. 2 is a diagram when viewed from the main surface side of the flexible substrate 99 used in the power storage device 100 according to the present embodiment. The flexible substrate 99 has a plurality of first wirings 94 that are parallel to the resin substrate, and the plurality of first wirings 94 having the same polarity are orthogonal to the first wirings 94 so as to be connected to the outside. The first bus lines 93 are connected. The first solid state battery 96 is disposed across the first lands 92 provided in the adjacent first wirings 94 having different polarities.

(Regarding wiring and land 2)
FIG. 3 is a view when viewed from the back side opposite to the main surface of the flexible substrate 99 used in the power storage device 100 according to the present embodiment. The flexible substrate 99 has a plurality of second wirings 91 parallel to the resin substrate, and the plurality of second wirings 91 having the same polarity are orthogonal to the second wirings 91 so as to be connected to the outside. The second bus lines 90 are connected. The second solid state battery 95 is disposed across the second lands 89 provided in the adjacent second wirings 91 having different polarities.

(Regarding the arrangement of solid batteries)
FIG. 4 is a cross-sectional view when the first solid battery 96 is solder-mounted on the first land 92 and the second solid battery 95 is solder-mounted on the second land 89. The cross-section at this time is a cross-sectional view of a plane that is perpendicular to the main surface of the flexible substrate 99 and that cuts all the first solid state batteries. As shown in FIG. 4, the first solid battery group 98 composed of a plurality of the first solid batteries 96 is solder-mounted on the first land 92 on the main surface of the flexible substrate 99. On the back surface opposite to the main surface of the flexible substrate 99, the second solid battery group 97 composed of a plurality of the second solid batteries 95 is solder-mounted on the second lands 89 and joined thereto. The unit 88 is connected to the outside.

本実施形態において蓄電装置100は、前記第1固体電池96及び前記第2固体電池95は、前記可撓性基板99の主面に垂直な方向で切断した場合の断面が台形であり、底辺側が前記可撓性基板側である。なお、底辺とは、前記断面において、互いに平行な2本の対辺のうちの辺の長い方、つまり、一方の辺で除した場合に1よりも大きくなる方の辺の事である。   In the present embodiment, in the power storage device 100, the first solid battery 96 and the second solid battery 95 have a trapezoidal cross section when cut in a direction perpendicular to the main surface of the flexible substrate 99, and the bottom side is It is the flexible substrate side. The bottom side means the longer side of the two opposite sides parallel to each other in the cross section, that is, the side that is larger than 1 when divided by one side.

かかる構成によれば、前記可撓性基板99に第1固体電池96及び第2固体電池95を実装した際に、前記可撓性基板99に形成された前記第1ランド92と前記第1固体電池96の端子電極55及び、前記第2ランド89と前記第2固体電池95の端子電極55との間に形成される接合部88の傾斜が、緩やかに形成されるため、可撓性基板99を屈曲させた際に接合部88にかかる局所的な応力が回避でき、接合部88におけるクラックが低減されるので、前記第1固体電池及び前記第2固体電池の脱落や断線不良が抑制できる。なお、効果を損なわない限り前記断面の一部に凹凸を有していても良い。   According to this configuration, when the first solid battery 96 and the second solid battery 95 are mounted on the flexible substrate 99, the first land 92 and the first solid formed on the flexible substrate 99 are provided. Since the slope of the junction electrode 88 formed between the terminal electrode 55 of the battery 96 and the second land 89 and the terminal electrode 55 of the second solid battery 95 is gently formed, the flexible substrate 99 is provided. Since the local stress applied to the joint portion 88 when the battery is bent can be avoided and cracks in the joint portion 88 are reduced, dropout and disconnection failure of the first solid battery and the second solid battery can be suppressed. In addition, as long as an effect is not impaired, you may have an unevenness | corrugation in a part of said cross section.

本実施形態において前記可撓性基板99は、前記裏面側から投影したとき前記第1固体電池96と前記第2固体電池95の重なる面積は、前記第1固体電池群98の実装面積の半分以下であることが好ましい。   In this embodiment, when the flexible substrate 99 is projected from the back side, the overlapping area of the first solid battery 96 and the second solid battery 95 is less than half of the mounting area of the first solid battery group 98. It is preferable that

かかる構成によれば、前記可撓性基板99の主面と、主面とは反対側の裏面のそれぞれの面で生じる接合剤による引っ張り応力が、前記第1固体電池96と前記第2固体電池95の重なる領域で相殺され、より接合部88におけるクラックが低減されるので、第1固体電池96及び第2固体電池95の脱落や断線不良をより抑制することが出来る。   According to this configuration, the tensile stress caused by the bonding agent generated on the main surface of the flexible substrate 99 and the back surface opposite to the main surface is caused by the first solid battery 96 and the second solid battery. 95 is offset in the overlapping region, and cracks at the joint 88 are further reduced, so that the first solid battery 96 and the second solid battery 95 can be further prevented from dropping off or being disconnected.

本実施形態において前記可撓性基板99は、前記可撓性基板99の一辺に平行する複数の第1配線94を有し、前記第1配線94のうちの互いに極性の異なる配線が隣接するように配置され、且つ、同じ極性の前記第1配線94は、前記第1配線94と直交する第1バス配線93により連結されており、前記第1固体電池96は隣接する極性の異なる前記第1配線94にまたがって配置されており、また、前記可撓性基板99の主面とは反対の裏面上には、前記可撓性基板99の一辺に平行する複数の前記第2配線91を有し、前記第2配線91のうちの互いに極性の異なる配線が隣接するように配置され、且つ、同じ極性の前記第2配線91は、前記第2配線91と直交する第2バス配線90により連結されており、前記第2固体電池95は隣接する極性の異なる前記第2配線91にまたがって配置されていることが好ましい。
In the present embodiment, the flexible substrate 99 includes a plurality of first wirings 94 that are parallel to one side of the flexible substrate 99, and wirings having different polarities from among the first wirings 94 are adjacent to each other. The first wiring 94 having the same polarity is connected by a first bus wiring 93 orthogonal to the first wiring 94, and the first solid state battery 96 is adjacent to the first wiring 94 having a different polarity. A plurality of second wirings 91 parallel to one side of the flexible substrate 99 are provided on the back surface opposite to the main surface of the flexible substrate 99. The second wirings 91 are arranged so that wirings having different polarities from each other are adjacent to each other, and the second wirings 91 having the same polarity are connected by a second bus wiring 90 orthogonal to the second wiring 91. The second solid state battery 95 It is preferably disposed across different second wiring 91 of the adjacent polar.

かかる構成によれば、前記可撓性基板99を屈曲させた際に、均一な実装形態を持つので、局所的に応力がかかることなく、固体電池の脱落が防止できる。   According to such a configuration, when the flexible substrate 99 is bent, it has a uniform mounting form, so that the solid battery can be prevented from falling off without being locally stressed.

本実施形態において蓄電装置100は、前記主面上又は前記裏面上の最外部以外に配置される複数の前記第1配線94又は前記第2配線91は、その一部の隣接する前記第1配線94又は前記第2配線91が同じ極性であることが好ましい。つまり、図2では仮に第一配線94を正極用配線としたとき、正極、負極、負極、正極、正極、負極、負極、正極という規則的な配列となっている。もちろん隣接する同じ極性の配線は、2本に分離していても1本に共通化させてもよい。   In the present embodiment, the power storage device 100 includes a plurality of the first wirings 94 or the second wirings 91 arranged on the main surface or other than the outermost part on the back surface. 94 or the second wiring 91 preferably has the same polarity. That is, in FIG. 2, assuming that the first wiring 94 is a positive electrode wiring, a regular arrangement of a positive electrode, a negative electrode, a negative electrode, a positive electrode, a positive electrode, a negative electrode, a negative electrode, and a positive electrode is provided. Of course, adjacent wirings of the same polarity may be separated into two or may be shared by one.

かかる構成によれば、前記可撓性基板99を屈曲させた際に、隣り合う固体電池間での短絡を防止し、均一な実装形態を持つので、局所的に応力がかかることがなく、固体電池の脱落や断線不良をより抑制することが出来る。   According to such a configuration, when the flexible substrate 99 is bent, a short circuit between adjacent solid batteries is prevented and a uniform mounting form is obtained, so that no stress is locally applied and the solid substrate is solid. Battery dropout and disconnection failure can be further suppressed.

本実施形態において図2に示した前記配線は、4直列4並列の配線構造である。もちろん直列だけでも並列だけでも配線の引き回し次第で、所望の電圧、所望の容量を自由に設計できる。4直列4並列の場合には図2に示すように極性の異なる第1配線94を所定間隔で隣接して形成すればよい。その隣接する第1配線94の間に前記第1固体電池96を接続することで直列や並列の回路が構成可能である。   In the present embodiment, the wiring shown in FIG. 2 has a 4-serial 4-parallel wiring structure. Of course, it is possible to freely design a desired voltage and a desired capacity depending on the wiring arrangement, either in series or in parallel. In the case of 4 series and 4 parallel, the first wirings 94 having different polarities may be formed adjacent to each other at a predetermined interval as shown in FIG. A series or parallel circuit can be configured by connecting the first solid state battery 96 between the adjacent first wirings 94.

また、極性の異なる第1配線94を図2に示す通り互いに逆側に引き出すことにより並列回路が構成できる。
さらに互いに逆側に引き出された複数の第1配線94を結合させ櫛形状に形成することにより直列回路が構成できる。それら並列回路、直列回路を組み合わせることにより4直列4並列回路を構成可能である。
Further, a parallel circuit can be configured by pulling out the first wirings 94 having different polarities to the opposite sides as shown in FIG.
Furthermore, a series circuit can be configured by combining a plurality of first wires 94 drawn to the opposite sides to form a comb shape. A 4-series 4-parallel circuit can be configured by combining these parallel circuits and series circuits.

さらに図2では、前記第1配線94の一部の配線において、同一極性の配線を隣接させることにより、固体電池間における短絡を防止し、より信頼性の高い蓄電装置とすることができる。   Further, in FIG. 2, a part of the first wiring 94 is adjacent to a wiring having the same polarity, so that a short circuit between solid batteries can be prevented and a more reliable power storage device can be obtained.

本実施形態において図3に示した前記配線は、3直列4並列の配線構造である。もちろん直列だけでも並列だけでも配線の引き回し次第で、所望の電圧、所望の容量を自由に設計できる。3直列4並列の場合には図3に示すように極性の異なる第2配線91を所定間隔で隣接して形成すればよい。その隣接する第2配線91の間に前記第2固体電池95を接続することで直列や並列の回路が構成可能である。   In the present embodiment, the wiring shown in FIG. 3 has a 3 series 4 parallel wiring structure. Of course, it is possible to freely design a desired voltage and a desired capacity depending on the wiring arrangement, either in series or in parallel. In the case of 3 series and 4 parallel, the second wirings 91 having different polarities may be formed adjacent to each other at a predetermined interval as shown in FIG. A series or parallel circuit can be configured by connecting the second solid state battery 95 between the adjacent second wires 91.

また、極性の異なる第2配線91を図3に示す通り互いに逆側に引き出すことにより並列回路が構成できる。
さらに互いに逆側に引き出された複数の第2配線91を結合させ櫛形状に形成することにより直列回路が構成できる。それら並列回路、直列回路を組み合わせることにより3直列4並列回路を構成可能である。
Moreover, a parallel circuit can be comprised by drawing out the 2nd wiring 91 from which polarity differs in the other side as shown in FIG.
Furthermore, a series circuit can be configured by combining a plurality of second wirings 91 drawn to the opposite sides to form a comb shape. By combining these parallel circuits and series circuits, a 3 series 4 parallel circuit can be configured.

さらに図3では、前記第2配線91の一部の配線において、同一極性の配線を隣接させることにより、固体電池間における短絡を防止し、より信頼性の高い蓄電装置とすることができる。   Further, in FIG. 3, in a part of the second wiring 91, the same polarity wiring is adjacent to each other, so that a short circuit between the solid batteries can be prevented and a more reliable power storage device can be obtained.

本実施形態において蓄電装置100は、前記可撓性基板99の主面及び、主面と反対の裏面に実装される前記第1固体電池96及び前記第2固体電池95が集電体層(正極集電体層及び負極集電体層の総称を示す。)、活物質層(正極活物質層及び負極活物質層の総称を示す。)、固体電解質層を有する角錐台固体電池であることが好ましい。   In the present embodiment, the power storage device 100 includes a current collector layer (positive electrode) in which the first solid battery 96 and the second solid battery 95 are mounted on the main surface of the flexible substrate 99 and the back surface opposite to the main surface. It is a generic name of a current collector layer and a negative electrode current collector layer.), An active material layer (a general name of a positive electrode active material layer and a negative electrode active material layer), and a pyramidal solid battery having a solid electrolyte layer. preferable.

かかる構成によれば、角錐台とすることで、前記可撓性基板99に実装する際にかかる熱が均一になるため、接合剤の溶解、拡散、冷却が均一に進み、良好な接合部88を形成でき、接合部88におけるクラックが低減されるので、固体電池の脱落や断線不良を低減できる。また、固体電池の端部がランドから浮き上がるマンハッタン現象を抑制できる。   According to such a configuration, by using the truncated pyramid, the heat applied when mounting on the flexible substrate 99 becomes uniform, so that the dissolution, diffusion, and cooling of the bonding agent proceed uniformly, and a good bonding portion 88 is obtained. Since cracks at the joint portion 88 are reduced, it is possible to reduce the dropout and disconnection failure of the solid state battery. Further, the Manhattan phenomenon in which the end portion of the solid battery is lifted from the land can be suppressed.

(樹脂基板)
上述した樹脂基板に用いることができる材料としては、ポリエーテルスルフォン、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリイミド、ポリプロピレン、ポリエステル等の樹脂材料を用いることが出来る。可撓性基板99には、フレキシブルプリント基板などの樹脂材料からなる基板を用いることができ、これによりガラスや金属材料を用いた場合に比べて、薄層、軽量で高強度を維持しつつ可撓性を具備させることが出来る。ひいては、蓄電装置の薄層化、軽量化が実現可能となり、ウェアラブルな携帯電子機器への適用に好ましい。
(Resin substrate)
As a material that can be used for the above-described resin substrate, resin materials such as polyether sulfone, polycarbonate, polyarylate, polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polyimide, polypropylene, and polyester can be used. As the flexible substrate 99, a substrate made of a resin material such as a flexible printed circuit board can be used, so that a thin layer, a light weight and high strength can be maintained as compared with the case where glass or a metal material is used. Flexibility can be provided. As a result, the power storage device can be made thinner and lighter, which is preferable for application to wearable portable electronic devices.

(配線及びランド)
配線及びランドに用いることができる材料としては、導電性材料であれば特に限定されるものではないが、可撓性基板99を湾曲、屈曲させた際に追従を要するため、展性や延性に優れた材料であることが好ましい。例えば、金、白金、銅、アルミニウム、チタン、ステンレス、鉄、亜鉛などの金属、及びこれらの合金を用いることが好ましい。
(Wiring and land)
The material that can be used for the wiring and the land is not particularly limited as long as it is a conductive material. However, since tracking is required when the flexible substrate 99 is bent and bent, the malleability and ductility are improved. An excellent material is preferred. For example, it is preferable to use metals such as gold, platinum, copper, aluminum, titanium, stainless steel, iron, and zinc, and alloys thereof.

(ランドと固体電池の接続)
第1固体電池96及び第2固体電池95をそれぞれ第1ランド92及び第2ランド89と電気的に接続させるには、公知の実装技術を用いることが出来る。具体的には、半田、半田ペースト、鉛フリー半田、鉛フリー半田ペースト、導電性ペースト、熱硬化性導電性ペースト、異方導電性ペースト、金属含有樹脂などの接合剤を用い熱処理により接合すればよい。
(Connection between land and solid state battery)
In order to electrically connect the first solid battery 96 and the second solid battery 95 to the first land 92 and the second land 89, respectively, a known mounting technique can be used. Specifically, solder, solder paste, lead-free solder, lead-free solder paste, conductive paste, thermosetting conductive paste, anisotropic conductive paste, metal-containing resin, etc. Good.

(固体電池の構造)
次に本実施形態の蓄電装置に用いられる固体電池について説明する。図5は、本実施形態とする蓄電装置に実装された、第1固体電池96及び第2固体電池95の断面図を示したものである。図5に示すように、第1固体電池96及び第2固体電池95は断面が台形であり、固体電解質層50、正極集電体層51、正極活物質層52、負極集電体層53、負極活物質層54、端子電極55から構成され、それぞれが積層された構造を有している。正極活物質層52と固体電解質層50、負極活物質層54と固体電解質層50の間に熱膨張係数を緩和するための中間層が設けられていても良い。
(Structure of solid battery)
Next, the solid state battery used in the power storage device of this embodiment will be described. FIG. 5 is a cross-sectional view of the first solid state battery 96 and the second solid state battery 95 mounted on the power storage device according to the present embodiment. As shown in FIG. 5, the first solid battery 96 and the second solid battery 95 are trapezoidal in cross section, and the solid electrolyte layer 50, the positive electrode current collector layer 51, the positive electrode active material layer 52, the negative electrode current collector layer 53, It is composed of a negative electrode active material layer 54 and a terminal electrode 55, and each has a laminated structure. An intermediate layer for relaxing the thermal expansion coefficient may be provided between the positive electrode active material layer 52 and the solid electrolyte layer 50 and between the negative electrode active material layer 54 and the solid electrolyte layer 50.

正極集電体層51、負極集電体層53の組成は特に限定されないが、例えば導電性材料以外に、活物質や固体電解質、焼結助剤が含まれていても良い。   The composition of the positive electrode current collector layer 51 and the negative electrode current collector layer 53 is not particularly limited. For example, in addition to the conductive material, an active material, a solid electrolyte, and a sintering aid may be included.

正極活物質層52、負極活物質層54の組成は特に限定されないが、例えば活物質以外に、固体電解質や焼結助剤、導電性材料が含まれていても良い。   The compositions of the positive electrode active material layer 52 and the negative electrode active material layer 54 are not particularly limited. For example, a solid electrolyte, a sintering aid, and a conductive material may be included in addition to the active material.

固体電解質層50の組成は特に限定されないが、例えば固体電解質以外に、焼結助剤が含まれていても良い。   The composition of the solid electrolyte layer 50 is not particularly limited. For example, a sintering aid may be included in addition to the solid electrolyte.

正極活物質層52及び負極活物質層54を構成する活物質には明確な区別がなく、2種類の化合物の電位を比較して、より貴な電位を示す化合物を正極活物質層52として用い、より卑な電位を示す化合物を負極活物質層54として用いることができる。また、1種類の化合物で構成されていてもよい。   There is no clear distinction between the active materials constituting the positive electrode active material layer 52 and the negative electrode active material layer 54, and the potential of two kinds of compounds is compared, and a compound showing a more noble potential is used as the positive electrode active material layer 52. Thus, a compound having a lower potential can be used as the negative electrode active material layer 54. Moreover, you may be comprised with one type of compound.

<材料に関して>
(固体電解質)
第1固体電池96及び第2固体電池95の固体電解質層50を構成する固体電解質としては、電子の伝導性が小さく、リチウムイオンの伝導性が高い材料を用いるのが好ましい。例えば、La0.5Li0.5TiOなどのペロブスカイト型化合物や、Li14Zn(GeOなどのリシコン型化合物、LiLaZr12などのガーネット型化合物、Li1.3Al0.3Ti1.7(POやLi1.5Al0.5Ge1.5(POなどのナシコン型化合物、Li3.25Ge0.250.75やLiPSなどのチオリシコン型化合物、LiS−PやLiO−V−SiOなどのガラス化合物、LiPOやLi3.5Si0.50.5やLi2.9PO3.30.46などのリン酸化合物、よりなる群から選択される少なくとも1種であることが望ましい。
<About materials>
(Solid electrolyte)
As the solid electrolyte constituting the solid electrolyte layer 50 of the first solid battery 96 and the second solid battery 95, it is preferable to use a material having low electron conductivity and high lithium ion conductivity. For example, perovskite type compounds such as La 0.5 Li 0.5 TiO 3 , silicon type compounds such as Li 14 Zn (GeO 4 ) 4 , garnet type compounds such as Li 7 La 3 Zr 2 O 12 , Li 1. NASICON compounds such as 3 Al 0.3 Ti 1.7 (PO 4 ) 3 and Li 1.5 Al 0.5 Ge 1.5 (PO 4 ) 3 , Li 3.25 Ge 0.25 P 0.75 Thiolicone type compounds such as S 4 and Li 3 PS 4 , glass compounds such as Li 2 S—P 2 S 5 and Li 2 O—V 2 O 5 —SiO 2 , Li 3 PO 4 and Li 3.5 Si 0. It is desirable that it is at least one selected from the group consisting of phosphoric acid compounds such as 5 P 0.5 O 4 and Li 2.9 PO 3.3 N 0.46 .

(集電体材料)
正極集電体層51及び負極集電体層53を構成する導電性材料の具体例としては、金(Au)、白金(Pt)、白金(Pt)−パラジウム(Pd)、銀(Ag)、銀(Ag)−パラジウム(Pd)、アルミニウム(Al)、銅(Cu)、インジウム−錫酸化膜(ITO)などを挙げることが出来る。
(Current collector material)
Specific examples of the conductive material constituting the positive electrode current collector layer 51 and the negative electrode current collector layer 53 include gold (Au), platinum (Pt), platinum (Pt) -palladium (Pd), silver (Ag), Silver (Ag) -palladium (Pd), aluminum (Al), copper (Cu), indium-tin oxide film (ITO), and the like can be given.

(正極活物質及び負極活物質)
第1固体電池96及び第2固体電池95の正極活物質層52及び負極活物質層54を構成する正極活物質及び負極活物質としては、リチウムイオンを効率よく放出、吸着する材料を用いるのが好ましい。例えば、遷移金属酸化物、遷移金属複合酸化物を用いるのが好ましい。具体的には、リチウムマンガン複合酸化物LiMnx3Ma1−x3(0.8≦x3≦1、Ma=Co、Ni)、コバルト酸リチウム(LiCoO)、ニッケル酸リチウム(LiNiO)、リチウムマンガンスピネル(LiMn)、及び、一般式:LiNix4Coy4Mnz4(x4+y4+z4=1、0≦x4≦1、0≦y4≦1、0≦z4≦1)で表される複合金属酸化物、リチウムバナジウム化合物(LiV)、オリビン型LiMbPO(ただし、Mbは、Co、Ni、Mn、Fe、Mg、Nb、Ti、Al、Zrより選ばれる1種類以上の元素)、リン酸バナジウムリチウム(Li(PO又はLiVOPO)、Li過剰系固溶体正極LiMnO−LiMcO(Mc=Mn、Co、Ni)、チタン酸リチウム(LiTi12)、LiNix5Coy5Alz5(0.9<a<1.3、0.9<x5+y5+z5<1.1)で表される複合金属酸化物のいずれかであることが好ましい。
(Positive electrode active material and negative electrode active material)
As the positive electrode active material and the negative electrode active material constituting the positive electrode active material layer 52 and the negative electrode active material layer 54 of the first solid battery 96 and the second solid battery 95, a material that efficiently releases and adsorbs lithium ions is used. preferable. For example, it is preferable to use a transition metal oxide or a transition metal composite oxide. Specifically, the lithium manganese composite oxide Li 2 Mn x3 Ma 1-x3 O 3 (0.8 ≦ x3 ≦ 1, Ma = Co, Ni), lithium cobaltate (LiCoO 2), lithium nickelate (LiNiO 2 ), Lithium manganese spinel (LiMn 2 O 4 ), and a general formula: LiNi x4 Co y4 Mn z4 O 2 (x4 + y4 + z4 = 1, 0 ≦ x4 ≦ 1, 0 ≦ y4 ≦ 1, 0 ≦ z4 ≦ 1) Composite metal oxide, lithium vanadium compound (LiV 2 O 5 ), olivine type LiMbPO 4 (where Mb is one or more selected from Co, Ni, Mn, Fe, Mg, Nb, Ti, Al, Zr) Element), lithium vanadium phosphate (Li 3 V 2 (PO 4 ) 3 or LiVOPO 4 ), Li-rich solid solution positive electrode Li 2 MnO 3 -L iMcO 2 (Mc = Mn, Co, Ni), lithium titanate (Li 4 Ti 5 O 12 ), Li a Ni x5 Co y5 Al z5 O 2 (0.9 <a <1.3, 0.9 <x5 + y5 + z5) It is preferably any of the composite metal oxides represented by <1.1).

(焼結助剤)
第1固体電池96及び第2固体電池95を構成する固体電解質層50、正極集電体層51、正極活物質層52、負極集電体層53及び負極活物質層54に添加する焼結助剤の種類は、焼結を低温化させることが可能であれば特に限定されないが、LiCOやLiOHなどのリチウム化合物や、HBOなどのホウ素化合物、リチウムとホウ素からなる化合物を用いると良い。これらの材料は水や二酸化炭素により化合物形態が変化し難いため空気中で秤量することができ、簡便かつ正確にリチウム及びホウ素を添加することが出来るため好ましい。
(Sintering aid)
Sintering aid added to the solid electrolyte layer 50, the positive electrode current collector layer 51, the positive electrode active material layer 52, the negative electrode current collector layer 53, and the negative electrode active material layer 54 constituting the first solid battery 96 and the second solid battery 95. The type of the agent is not particularly limited as long as the sintering can be performed at a low temperature, but a lithium compound such as Li 2 CO 3 or LiOH, a boron compound such as H 3 BO 3, or a compound composed of lithium and boron is used. It is good to use. These materials are preferable because the compound form is hardly changed by water or carbon dioxide, and can be weighed in the air, and lithium and boron can be easily and accurately added.

焼結助剤の添加量は特性を損なわない限りは限定されないが、特に、リチウム化合物の場合、正極活物質、負極活物質、及び固体電解質に対してリチウムが4.38mol%から13.34mol%の範囲であり、またホウ素からなる化合物の場合、0.37mol%から1.11mol%の範囲であれば、より好ましい。   The addition amount of the sintering aid is not limited as long as the characteristics are not impaired. Particularly, in the case of a lithium compound, lithium is 4.38 mol% to 13.34 mol% with respect to the positive electrode active material, the negative electrode active material, and the solid electrolyte. In the case of a compound composed of boron, a range of 0.37 mol% to 1.11 mol% is more preferable.

添加された焼結助剤の添加量は、走査透過型電子顕微鏡と電子エネルギー損失分光法を組み合わせたSTEM−EELS分析により分析可能である。   The addition amount of the added sintering aid can be analyzed by STEM-EELS analysis that combines a scanning transmission electron microscope and electron energy loss spectroscopy.

<プロセスに関して>
(蓄電装置)
可撓性基板の主面上の第1配線に形成された、第1ランドに合わせて設計されたメタルマスクを用いて、スクリーン印刷により鉛フリー半田ペーストを第1ランド上に形成するこができる。
主面上の第1ランドに形成された鉛フリー半田ペースト上に極性の異なる第1配線をまたがるように第1固体電池をマウントし、リフロー炉を通してはんだ実装を行う。リフロー炉内はおおむね3段階の温度プロファイルを有しており、第1のプレヒートゾーン、第2のメインヒートゾーン、第3の冷却ゾーンからなる。
第1固体電池が実装された主面を裏返し、可撓性基板の裏面上の第2配線に形成された、第2ランドに合わせて設計されたメタルマスクを用いて、スクリーン印刷により、鉛フリー半田ペーストを第2ランド上に形成することが出来る。
裏面上の第2ランドに形成された鉛フリー半田ペースト上に極性の異なる第2配線をまたがるように第2固体電池をマウントし、リフロー炉を通してはんだ実装を行う。リフロー炉内はおおむね3段階の温度プロファイルを有しており、第1のプレヒートゾーン、第2のメインヒートゾーン、第3の冷却ゾーンからなる。このようにして、蓄電装置を作製することが出来る。
(固体電池の製造方法)
本実施形態の第1固体電池96及び第2固体電池95は、正極集電体層51、正極活物質層52、固体電解質層50、及び、負極集電体層53、負極活物質層54の各材料をペースト化し、塗布乾燥してグリーンシートを作製し、係るグリーンシートを積層し、作製した積層体を同時焼成することにより製造する。
<About the process>
(Power storage device)
A lead-free solder paste can be formed on the first land by screen printing using a metal mask designed for the first land formed on the first wiring on the main surface of the flexible substrate. .
The first solid battery is mounted on the lead-free solder paste formed on the first land on the main surface so as to straddle the first wirings having different polarities, and solder mounting is performed through a reflow furnace. The inside of the reflow furnace has a three-stage temperature profile, and includes a first preheat zone, a second main heat zone, and a third cooling zone.
The main surface on which the first solid state battery is mounted is turned over, and lead-free by screen printing using a metal mask designed for the second land formed on the second wiring on the back surface of the flexible substrate. A solder paste can be formed on the second land.
The second solid battery is mounted on the lead-free solder paste formed on the second land on the back surface so as to straddle the second wiring having different polarities, and solder mounting is performed through a reflow furnace. The inside of the reflow furnace has a three-stage temperature profile, and includes a first preheat zone, a second main heat zone, and a third cooling zone. In this manner, a power storage device can be manufactured.
(Method for manufacturing solid battery)
The first solid battery 96 and the second solid battery 95 of the present embodiment include a positive electrode current collector layer 51, a positive electrode active material layer 52, a solid electrolyte layer 50, a negative electrode current collector layer 53, and a negative electrode active material layer 54. Each material is made into a paste, coated and dried to produce a green sheet, the green sheet is laminated, and the produced laminate is simultaneously fired.

ペースト化の方法は、特に限定されないが、例えば、ビヒクルに上記各材料の粉末を混合してペーストを得ることができる。ここで、ビヒクルとは、液相における媒質の総称である。ビヒクルには、溶媒、バインダーが含まれる。係る方法により、正極集電体層51用のペースト、正極活物質層52用のペースト、固体電解質層50用のペースト、負極集電体層53用のペースト、負極活物質層用54のペーストを作製する。   The method for forming the paste is not particularly limited, and for example, a paste can be obtained by mixing the powder of each of the above materials in a vehicle. Here, the vehicle is a general term for the medium in the liquid phase. The vehicle includes a solvent and a binder. By this method, the paste for the positive electrode current collector layer 51, the paste for the positive electrode active material layer 52, the paste for the solid electrolyte layer 50, the paste for the negative electrode current collector layer 53, and the paste for the negative electrode active material layer 54 are obtained. Make it.

正極集電体層51用のペースト、負極集電体53用のペーストの組成は特に限定されないが、例えば導電性材料以外に、活物質や固体電解質、焼結助剤が含まれていても良い。   The composition of the paste for the positive electrode current collector layer 51 and the paste for the negative electrode current collector 53 is not particularly limited. For example, in addition to the conductive material, an active material, a solid electrolyte, and a sintering aid may be included. .

正極活物質層52用のペースト、負極活物質層54用のペーストの組成は特に限定されないが、例えば活物質以外に、固体電解質や焼結助剤、導電性材料が含まれていても良い。   The composition of the paste for the positive electrode active material layer 52 and the paste for the negative electrode active material layer 54 is not particularly limited. For example, in addition to the active material, a solid electrolyte, a sintering aid, and a conductive material may be included.

固体電解質層50用のペーストの組成は特に限定されないが、例えば固体電解質以外に、焼結助剤が含まれていても良い。   The composition of the paste for the solid electrolyte layer 50 is not particularly limited. For example, a sintering aid may be included in addition to the solid electrolyte.

作製したペーストをPET(ポリエチレンテレフタレート)などの基材上に所望の順序で塗布し、必要に応じ乾燥させた後、基材を剥離し、グリーンシートを作製する。ペーストの塗布方法は、特に限定されず、スクリーン印刷、塗布、転写、ドクターブレード等の公知の方法を採用することができる。   The prepared paste is applied in a desired order on a base material such as PET (polyethylene terephthalate) and dried as necessary, and then the base material is peeled to prepare a green sheet. The paste application method is not particularly limited, and a known method such as screen printing, application, transfer, doctor blade, or the like can be employed.

作製したグリーンシートを所望の順序で、積層し積層基板を得る。
並列型又は直並列型の電池を作製する場合は、正極活物質層52の端面と負極活物質層54の端面が一致しないように精度よく積層するために、積層はアライメントを行い積み重ねることが好ましい。また、積層構造はこれに限定されるものではない。
The produced green sheets are laminated in a desired order to obtain a laminated substrate.
In the case of producing a parallel type or series-parallel type battery, it is preferable to stack the layers after alignment so that the end surface of the positive electrode active material layer 52 and the end surface of the negative electrode active material layer 54 are accurately stacked. . Further, the laminated structure is not limited to this.

作製した積層基板を一括して圧着する。圧着は加熱しながら行うが、加熱温度は、例えば、40〜90℃とする。   The produced laminated substrate is crimped together. The pressure bonding is performed while heating, and the heating temperature is, for example, 40 to 90 ° C.

得られた積層基板を必要に応じてアライメントを行い、テーパーのついたブレードを用いて切断し、所望の寸法に個片化された積層体を作製する。切断の方法は限定されないが、ダイシングやナイフ切断などによって行うと良い。   The obtained laminated substrate is aligned as necessary, and is cut using a tapered blade to produce a laminated body separated into desired dimensions. Although the cutting method is not limited, it may be performed by dicing or knife cutting.

個片化された積層体を焼成する前に、乾式グリーンバレルもしくは湿式グリーンバレルによって角取りを行っても良い。   Chamfering may be performed with a dry green barrel or a wet green barrel before firing the separated laminate.

乾式グリーンバレルの際は、アルミナやジルコニア、樹脂ビーズなどの研磨剤と共に行うとよい。   In the case of a dry green barrel, it is good to carry out with an abrasive such as alumina, zirconia, or resin beads.

湿式グリーンバレルの際は、アルミナやジルコニア、樹脂ビーズなどの研磨剤以外に、溶媒を用いる。その際の溶媒には例えば、イオン交換水、純水、フッ素系溶媒などを用いることが出来る。また、塩化リチウムなどのリチウム塩が溶解されていても良い。   In the case of a wet green barrel, a solvent is used in addition to an abrasive such as alumina, zirconia, and resin beads. As the solvent at that time, for example, ion-exchanged water, pure water, a fluorine-based solvent, or the like can be used. Further, a lithium salt such as lithium chloride may be dissolved.

個片化された積層体を焼成する前に、端子電極55を形成してから焼成を行ってもよい。   Before firing the singulated laminate, the terminal electrode 55 may be formed and then fired.

個片化された積層体を、例えば、大気雰囲気下で加熱し焼成を行い、焼結体を得る。本実施形態の第1固体電池96および第2固体電池95の製造では、焼成温度は、600〜1200℃の範囲とするのが好ましい。600℃未満では、焼成が十分進まず、1200℃を超えると、固体電解質が融解する、正極活物質、負極活物質の構造が変化するなどの問題が発生するためである。更に700〜1100℃の範囲とするのがより好ましい。700〜1100℃の範囲とするほうが、焼成の促進、製造コストの低減により好適である。焼成時間は、例えば、1〜3時間とする。また、焼成の昇温過程の一部にバインダーを焼き飛ばす脱バイ過程を設けても良い。   For example, the laminated body is heated and fired in an air atmosphere to obtain a sintered body. In the manufacture of the first solid battery 96 and the second solid battery 95 of the present embodiment, the firing temperature is preferably in the range of 600 to 1200 ° C. If the temperature is lower than 600 ° C., the firing does not proceed sufficiently, and if it exceeds 1200 ° C., problems such as melting of the solid electrolyte and changes in the structure of the positive electrode active material and the negative electrode active material occur. Furthermore, it is more preferable to set it as the range of 700-1100 degreeC. A range of 700 to 1100 ° C. is more suitable for promoting firing and reducing manufacturing costs. The firing time is, for example, 1 to 3 hours. Moreover, you may provide the debuy process which burns off a binder in a part of temperature rising process of baking.

得られた焼結体が、焼成前にグリーンバレルが施されていない場合は、乾式焼成後バレルもしくは湿式焼成後バレルによって角取りを行っても良い。   When the obtained sintered body is not subjected to green barrel before firing, chamfering may be performed with a barrel after dry firing or a barrel after wet firing.

乾式焼成後バレルの際は、アルミナやジルコニア、樹脂ビーズなどの研磨剤と共に行うとよい。   In the case of barrel after dry firing, it is preferable to carry out with a polishing agent such as alumina, zirconia, or resin beads.

湿式焼成後バレルの際は、アルミナやジルコニア、樹脂ビーズなどの研磨剤以外に、溶媒を用いる。その際の溶媒には例えば、イオン交換水、純水、フッ素系溶媒などを用いても良い。また、塩化リチウムなどのリチウム塩が溶解されていても良い。   In the case of the barrel after wet firing, a solvent is used in addition to the abrasive such as alumina, zirconia, and resin beads. For example, ion-exchanged water, pure water, or a fluorine-based solvent may be used as the solvent at that time. Further, a lithium salt such as lithium chloride may be dissolved.

焼成前に端子電極55を形成していない場合は、得られた焼結体に端子電極55を形成し、再度熱処理を行い、端子電極55を具備させても良い。   When the terminal electrode 55 is not formed before firing, the terminal electrode 55 may be formed on the obtained sintered body and heat-treated again to provide the terminal electrode 55.

端子電極55の形成方法は限定されないが、公知の成膜技術を用いることが出来る。その端子電極55に用いることが出来る材料の具体例としては、金(Au)、白金(Pt)、白金(Pt)−パラジウム(Pd)、銀(Ag)、銀(Ag)−パラジウム(Pd)、アルミニウム(Al)、銅(Cu)、インジウム、インジウム−錫酸化膜(ITO)、などが挙げられる。   A method for forming the terminal electrode 55 is not limited, but a known film formation technique can be used. Specific examples of materials that can be used for the terminal electrode 55 include gold (Au), platinum (Pt), platinum (Pt) -palladium (Pd), silver (Ag), and silver (Ag) -palladium (Pd). , Aluminum (Al), copper (Cu), indium, indium-tin oxide film (ITO), and the like.

また、その形成方法は上記導電性材料の粒子を熱硬化性樹脂と混合しペースト化させた熱硬化性導電性ペーストにより端子電極55を形成しても良い。   In addition, the terminal electrode 55 may be formed by a thermosetting conductive paste obtained by mixing particles of the conductive material with a thermosetting resin into a paste.

端子電極55にはめっき被膜が施されても良い。めっきの方法と被膜の種類は特に限定されないが、例えば、無電解Niめっきまたは電解NiめっきによりNi被膜を形成した後に、電気錫メッキによりSn被膜を形成した、Ni−Sn被膜が形成されていると良い。   The terminal electrode 55 may be plated. The plating method and the type of coating are not particularly limited. For example, after forming a Ni coating by electroless Ni plating or electrolytic Ni plating, a Ni-Sn coating is formed by forming a Sn coating by electrotin plating. And good.

また、スパッタにより、少なくとも1種のPtやAu、Cu、Ti、Ni、Sn等の金属、これらの合金による被膜を端子電極55に形成しても良い。   Further, a film made of at least one kind of metal such as Pt, Au, Cu, Ti, Ni, Sn, or an alloy thereof may be formed on the terminal electrode 55 by sputtering.

本実施形態の第1固体電池96および第2固体電池95の表面にはっ水処理を施してもよい。はっ水処理の方法は特に限定されないが、例えば、フッ素樹脂やシラン樹脂等からなる溶液に浸漬することにより形成できる。   The surface of the first solid battery 96 and the second solid battery 95 of the present embodiment may be subjected to water repellent treatment. Although the method of water repellency treatment is not particularly limited, for example, it can be formed by immersing in a solution made of a fluororesin or a silane resin.

本実施形態の第1固体電池96および第2固体電池95の表面にガラス層を形成しても良い。形成方法は特に限定されないが、低融点ガラスを塗布し、所望の温度で熱処理を行うことで形成することが出来る。   A glass layer may be formed on the surfaces of the first solid battery 96 and the second solid battery 95 of the present embodiment. Although the formation method is not particularly limited, it can be formed by applying a low melting point glass and performing a heat treatment at a desired temperature.

本実施形態の蓄電装置100は密閉性の高いケースに収容されても良い。収容するケースの形状は、角型、円柱型、コイン型、カード型など限定されない。   The power storage device 100 of the present embodiment may be accommodated in a case with high hermeticity. The shape of the case to be accommodated is not limited to a square shape, a cylindrical shape, a coin shape, a card shape or the like.

本実施形態の蓄電装置100は樹脂で被覆されていても良い。   The power storage device 100 of this embodiment may be covered with a resin.

本実施形態の蓄電装置100は、他のリチウムイオン二次電池や太陽光発電ユニットや風力発電ユニット、地熱発電ユニット、圧電素子、熱電素子などと組み合わせて用いられても良い。   The power storage device 100 of this embodiment may be used in combination with other lithium ion secondary batteries, solar power generation units, wind power generation units, geothermal power generation units, piezoelectric elements, thermoelectric elements, and the like.

(実施例1)
以下に、実施例を用いて本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されない。なお、部表示は、断りのない限り、重量部である。
Example 1
EXAMPLES The present invention will be described in detail below using examples, but the present invention is not limited to these examples. In addition, unless otherwise indicated, a part display is a weight part.

(活物質の作製)
活物質として、以下の方法で作製したLiMnOを用いた。LiCOとMnCOとを出発材料とし、これらをモル比2:1となるように秤量し、水を溶媒としてボールミルで16時間湿式混合を行った後、脱水乾燥した。得られた粉体を800℃で2時間、空気中で仮焼した。仮焼品を粗粉砕し、水を溶媒としてボールミルで16時間湿式粉砕を行った後、脱水乾燥して活物質粉末を得た。この粉体の平均粒径は0.40μmであった。作製した粉体の組成がLiMnOであることは、X線回折装置を使用して確認した。
(Production of active material)
Li 2 MnO 3 produced by the following method was used as the active material. Li 2 CO 3 and MnCO 3 were used as starting materials, these were weighed so as to have a molar ratio of 2: 1, wet-mixed in a ball mill for 16 hours using water as a solvent, and then dehydrated and dried. The obtained powder was calcined in air at 800 ° C. for 2 hours. The calcined product was coarsely pulverized, wet pulverized with a ball mill for 16 hours using water as a solvent, and then dehydrated and dried to obtain an active material powder. The average particle size of this powder was 0.40 μm. It was confirmed using an X-ray diffractometer that the composition of the produced powder was Li 2 MnO 3 .

(活物質ペーストの作製)
活物質ペーストは、この活物質粉末100部に、バインダーとしてエチルセルロース15部と、溶媒としてジヒドロターピネオール65部とを加えて、三本ロールで混練・分散して活物質ペーストを作製した。
(Production of active material paste)
The active material paste was prepared by adding 15 parts of ethyl cellulose as a binder and 65 parts of dihydroterpineol as a solvent to 100 parts of this active material powder, and kneading and dispersing with three rolls.

(固体電解質シートの作製)
固体電解質として、以下の方法で作製したLi3.5Si0.50.5を用いた。LiCOとSiOとLiPOを出発材料として、これらをモル比2:1:1となるように秤量し、水を溶媒としてボールミルで16時間湿式混合を行った後、脱水乾燥した。得られた粉体を950℃で2時間、空気中で仮焼した。仮焼品を粗粉砕し、水を溶媒としてボールミルで16時間湿式粉砕を行った後、脱水乾燥して固体電解質の粉末を得た。この粉体の平均粒径は0.49μmであった。作製した粉体の組成がLi3.5Si0.50.5であることは、X線回折装置を使用して確認した。
(Preparation of solid electrolyte sheet)
As a solid electrolyte, Li 3.5 Si 0.5 P 0.5 O 4 produced by the following method was used. Using Li 2 CO 3 , SiO 2 and Li 3 PO 4 as starting materials, these were weighed to a molar ratio of 2: 1: 1, wet mixed with a ball mill for 16 hours using water as a solvent, and then dehydrated and dried. did. The obtained powder was calcined in air at 950 ° C. for 2 hours. The calcined product was coarsely pulverized, wet-ground with a ball mill for 16 hours using water as a solvent, and then dehydrated and dried to obtain a solid electrolyte powder. The average particle size of this powder was 0.49 μm. It was confirmed using an X-ray diffractometer that the composition of the produced powder was Li 3.5 Si 0.5 P 0.5 O 4 .

次いで、この粉末100部に、溶媒としてエタノール100部、トルエン200部をボールミルで加えて湿式混合した。その後ポリビニールブチラール系バインダー16部とフタル酸ベンジルブチル4.8部をさらに投入し、混合して固体電解質ペーストを調製した。この固体電解質ペーストをドクターブレード法でPETフィルムを基材としてシート成形し、厚さ9μmの固体電解質シートを得た。   Next, 100 parts of ethanol and 200 parts of toluene were added to 100 parts of the powder by a ball mill and wet mixed. Thereafter, 16 parts of polyvinyl butyral binder and 4.8 parts of benzylbutyl phthalate were further added and mixed to prepare a solid electrolyte paste. This solid electrolyte paste was formed into a sheet using a PET film as a base material by a doctor blade method to obtain a solid electrolyte sheet having a thickness of 9 μm.

(集電体ペーストの作製)
集電体として重量比70/30のAg/PdとLiMnOとを体積比率で60:40となるように混合した後、バインダーとしてエチルセルロース10部と、溶媒としてジヒドロターピネオール50部を加えて三本ロールで混練・分散して集電体ペーストを作製した。ここで重量比70/30のAg/Pdは、Ag粉末(平均粒径0.3μm)及びPd粉末(平均粒径1.0μm)を混合したものを使用した。
(Preparation of current collector paste)
After mixing Ag / Pd with a weight ratio of 70/30 and Li 2 MnO 3 as a current collector so as to have a volume ratio of 60:40, 10 parts of ethyl cellulose as a binder and 50 parts of dihydroterpineol as a solvent were added. A current collector paste was prepared by kneading and dispersing with three rolls. Here, Ag / Pd having a weight ratio of 70/30 was a mixture of Ag powder (average particle size 0.3 μm) and Pd powder (average particle size 1.0 μm).

(端子電極ペーストの作成)
銀粉末とエポキシ樹脂、溶剤とを三本ロールで混錬・分散し、熱硬化型の導電ペーストを作製した。
(Create terminal electrode paste)
Silver powder, epoxy resin, and solvent were kneaded and dispersed with three rolls to produce a thermosetting conductive paste.

これらのペーストを用いて、以下のようにしてリチウムイオン二次電池を作製した。   Using these pastes, lithium ion secondary batteries were produced as follows.

(正極活物質ユニットの作製)
上記の固体電解質シート上に、スクリーン印刷により厚さ5μmで正極活物質ペーストを印刷した。次に、印刷した正極活物質ペーストを80℃で10分間乾燥し、その上に、スクリーン印刷により厚さ5μmで正極集電体ペーストを印刷した。次に、印刷した正極集電体ペーストを80℃で10分間乾燥し、更にその上に、スクリーン印刷により厚さ5μmで正極活物質ペーストを再度印刷した。印刷した正極活物質ペーストを80℃で10分間乾燥し、次いでPETフィルムを剥離した。このようにして、固体電解質シート上に、正極活物質ペースト、正極集電体ペースト、正極活物質ペーストがこの順に印刷・乾燥された正極活物質ユニットのシートを得た。
(Preparation of positive electrode active material unit)
A positive electrode active material paste was printed on the solid electrolyte sheet with a thickness of 5 μm by screen printing. Next, the printed positive electrode active material paste was dried at 80 ° C. for 10 minutes, and a positive electrode current collector paste was printed thereon with a thickness of 5 μm by screen printing. Next, the printed positive electrode current collector paste was dried at 80 ° C. for 10 minutes, and the positive electrode active material paste was printed again thereon by screen printing to a thickness of 5 μm. The printed positive electrode active material paste was dried at 80 ° C. for 10 minutes, and then the PET film was peeled off. In this manner, a positive electrode active material unit sheet in which the positive electrode active material paste, the positive electrode current collector paste, and the positive electrode active material paste were printed and dried in this order on the solid electrolyte sheet was obtained.

(負極活物質ユニットの作製)
上記の固体電解質シート上に、スクリーン印刷により厚さ5μmで負極活物質ペーストを印刷した。次に、印刷した負極活物質ペーストを80℃で10分間乾燥し、その上に、スクリーン印刷により厚さ5μmで負極集電体ペーストを印刷した。次に、印刷した負極集電体ペーストを80℃で10分間乾燥し、更にその上に、スクリーン印刷により厚さ5μmで負極活物質ペーストを再度印刷した。印刷した負極活物質ペーストを80℃で10分間乾燥し、次いでPETフィルムを剥離した。このようにして、固体電解質シート上に、負極活物質ペースト、負極集電体ペースト、負極活物質ペーストがこの順に印刷・乾燥された負極活物質ユニットのシートを得た。
(Preparation of negative electrode active material unit)
On the solid electrolyte sheet, a negative electrode active material paste was printed with a thickness of 5 μm by screen printing. Next, the printed negative electrode active material paste was dried at 80 ° C. for 10 minutes, and a negative electrode current collector paste was printed thereon with a thickness of 5 μm by screen printing. Next, the printed negative electrode current collector paste was dried at 80 ° C. for 10 minutes, and further, the negative electrode active material paste was printed again by screen printing at a thickness of 5 μm. The printed negative electrode active material paste was dried at 80 ° C. for 10 minutes, and then the PET film was peeled off. In this way, a negative electrode active material unit sheet in which the negative electrode active material paste, the negative electrode current collector paste, and the negative electrode active material paste were printed and dried in this order on the solid electrolyte sheet was obtained.

(積層体の作製)
正極活物質ユニット一枚と負極活物質ユニット一枚を、固体電解質を介するようにして積み重ねた。このとき、一枚目の正極活物質ユニットの正極集電体ペースト層が一方の端面にのみ延出し、二枚目の負極活物質ユニットの負極集電体ペースト層が他方の端面にのみ延出するように、各ユニットをずらして積み重ねた。この積み重ねられたユニットの両面に厚さ500μmとなるように固体電解質シートを重ね、その後、これを温度80℃で圧力1000kgf/cm2〔98MPa〕で成形して積層体を作製した。
(積層体の分割と焼成)
次いで刃先の角度が30度のテーパーのついた両刃形状のブレードを用いて、ダイシングソーで切断することで、積層体を個別の積層ブロックに分割した。その後、積層ブロックを同時焼成して焼結体を得た。同時焼成は、空気中で昇温速度200℃/時間で800℃まで昇温して、その温度に2時間保持し、焼成後は自然冷却した。同時焼成後の焼結体の外観サイズは、3.7mm×3.2mm×0.4mmであった。また、得られた焼結体の、互いに平行な面に垂直な方向で切断した場合の断面において、互いに平行な2本の対辺のうち、辺の長い方を下底、他方を上底とした場合、下底の両端にある2つの底角はそれぞれ、約75度であった。作製した焼結体の底角は投影機を用いて測定した。
(Production of laminate)
One positive electrode active material unit and one negative electrode active material unit were stacked with a solid electrolyte interposed therebetween. At this time, the positive electrode current collector paste layer of the first positive electrode active material unit extends only on one end surface, and the negative electrode current collector paste layer of the second negative electrode active material unit extends only on the other end surface. As you did, each unit was staggered and stacked. A solid electrolyte sheet was stacked on both surfaces of the stacked unit so as to have a thickness of 500 μm, and thereafter, this was molded at a temperature of 80 ° C. and a pressure of 1000 kgf / cm 2 [98 MPa] to prepare a stacked body.
(Division and firing of the laminate)
Next, the laminated body was divided into individual laminated blocks by cutting with a dicing saw using a double-edged blade with a taper angle of 30 degrees. Thereafter, the laminated block was simultaneously fired to obtain a sintered body. In the simultaneous firing, the temperature was raised to 800 ° C. at a rate of temperature rise of 200 ° C./hour in the air, kept at that temperature for 2 hours, and naturally cooled after firing. The appearance size of the sintered body after the co-firing was 3.7 mm × 3.2 mm × 0.4 mm. Further, in the cross section when the obtained sintered body is cut in a direction perpendicular to the planes parallel to each other, the longer side of the two opposite sides parallel to each other is the lower base, and the other is the upper base. In this case, the two base angles at both ends of the lower base were each about 75 degrees. The base angle of the produced sintered body was measured using a projector.

(端子電極形成工程)
焼結体の端面に熱硬化性導電性端子電極ペーストを塗布し、150℃、30分の熱硬化を行い、一対の端子電極を形成した。
(Terminal electrode formation process)
A thermosetting conductive terminal electrode paste was applied to the end face of the sintered body, and thermosetting was performed at 150 ° C. for 30 minutes to form a pair of terminal electrodes.

端子電極以外の面にマスクを施し、スパッタにより端子電極上に、Ni、Cu、Snの順に被膜を形成し、角錐台固体電池を得た。   A surface other than the terminal electrode was masked, and a film was formed on the terminal electrode in the order of Ni, Cu, and Sn by sputtering to obtain a truncated pyramid solid battery.

可撓性基板の主面上に実装する第1固体電池と、主面とは反対の裏面上に実装する第2固体電池の重なり合う面積が、主面に実装された第1固体電池の実装面積の1/2になるように設計した、幅30mm×長さ80mmの可撓性基板を用意した。
ここで、実装面積とは実装する角錐台固体電池の下底の縦の長さ×横の長さにより求めた、底面積のことを指し、完全に重ならない場合をゼロ、重なる場合をプラスとし、各実施例を表1に示した。
はじめに、可撓性基板の主面上に形成されたランドに合わせて設計されたメタルマスクを用いて、スクリーン印刷により鉛フリー半田ペーストをそれぞれのランドに形成した。
ランドに形成された鉛フリー半田ペースト上に角錐台固体電池の辺の長い底辺側をマウントし、リフロー炉を通してはんだ実装を行った。リフロー炉はおおむね3段階の温度プロファイルを有しており、第1の170℃のプレヒートゾーンを300秒かけて通過させ、第2の270℃のメインヒートゾーンを60秒で通過し、第3の冷却ゾーンを600秒かけて冷却することで、主面上に角錐台固体電池を28個実装させた。
角錐台固体電池が実装された主面側を裏返し、裏面上に形成されたランドに合わせて設計されたメタルマスクを用いて、スクリーン印刷により鉛フリー半田ペーストをそれぞれのランドに形成し、形成された鉛フリー半田ペースト上に同じ大きさの角錐台固体電池の辺の長い底辺側をマウントし、はんだ実装を行った以外は、主面側と同様の方法で裏面上に角錐台固体電池を24個実装し、蓄電装置を得た。
The overlapping area of the first solid state battery mounted on the main surface is the overlapping area of the first solid state battery mounted on the main surface of the flexible substrate and the second solid state battery mounted on the back surface opposite to the main surface. A flexible substrate having a width of 30 mm and a length of 80 mm, which was designed to be 1/2 of the above, was prepared.
Here, the mounting area refers to the bottom area obtained by the vertical length x horizontal length of the bottom base of the truncated pyramid solid battery to be mounted. Each example is shown in Table 1.
First, a lead-free solder paste was formed on each land by screen printing using a metal mask designed in accordance with the land formed on the main surface of the flexible substrate.
The long bottom side of the truncated pyramid solid battery was mounted on a lead-free solder paste formed on the land, and solder mounting was performed through a reflow furnace. The reflow furnace has a generally three-step temperature profile, passing through the first 170 ° C. preheat zone over 300 seconds, passing through the second 270 ° C. main heat zone in 60 seconds, By cooling the cooling zone over 600 seconds, 28 pyramidal solid batteries were mounted on the main surface.
The main surface side on which the pyramid-shaped solid battery is mounted is turned over, and a lead-free solder paste is formed on each land by screen printing using a metal mask designed for the land formed on the back surface. A solid pyramidal solid battery is mounted on the back surface in the same manner as the main surface side, except that the long bottom side of the same size pyramid solid battery is mounted on a lead-free solder paste and solder mounting is performed. Individually mounted to obtain a power storage device.

(実施例2)
可撓性基板の主面上に実装する第1固体電池と、主面とは反対の裏面上に実装する第2固体電池の重なり合う面積が、主面に実装された第1固体電池の実装面積の1/3となるように設計した可撓性基板を用いた以外は、実施例1と同様の方法で蓄電装置を作製した。
(Example 2)
The overlapping area of the first solid state battery mounted on the main surface is the overlapping area of the first solid state battery mounted on the main surface of the flexible substrate and the second solid state battery mounted on the back surface opposite to the main surface. A power storage device was manufactured in the same manner as in Example 1 except that a flexible substrate designed to be 1/3 of the above was used.

(実施例3)
可撓性基板の主面上に実装する第1固体電池と、主面とは反対の裏面上に実装する第2固体電池の重なり合う面積が、主面に実装された第1固体電池の実装面積の1/4となるように設計した可撓性基板を用いた以外は、実施例1と同様の方法で蓄電装置を作製した。
(Example 3)
The overlapping area of the first solid state battery mounted on the main surface is the overlapping area of the first solid state battery mounted on the main surface of the flexible substrate and the second solid state battery mounted on the back surface opposite to the main surface. A power storage device was manufactured in the same manner as in Example 1 except that a flexible substrate designed to be 1/4 of the above was used.

(実施例4)
可撓性基板の主面上に実装する第1固体電池と、主面とは反対の裏面上に実装する第2固体電池の重なり合う面積が、主面に実装された第1固体電池の実装面積の1/5.5となるように設計した可撓性基板を用いた以外は、実施例1と同様の方法で蓄電装置を作製した。
Example 4
The overlapping area of the first solid state battery mounted on the main surface is the overlapping area of the first solid state battery mounted on the main surface of the flexible substrate and the second solid state battery mounted on the back surface opposite to the main surface. A power storage device was manufactured in the same manner as in Example 1 except that a flexible substrate designed to be 1 / 5.5 of the above was used.

(実施例5)
可撓性基板の主面上に実装する第1固体電池と、主面とは反対の裏面上に実装する第2固体電池の重なり合う面積が、主面に実装された第1固体電池の実装面積の1/10となるように設計した可撓性基板を用いた以外は、実施例1と同様の方法で蓄電装置を作製した。
(Example 5)
The overlapping area of the first solid state battery mounted on the main surface is the overlapping area of the first solid state battery mounted on the main surface of the flexible substrate and the second solid state battery mounted on the back surface opposite to the main surface. A power storage device was manufactured in the same manner as in Example 1 except that a flexible substrate designed to be 1/10 of the above was used.

(実施例6)
可撓性基板の主面上に実装する第1固体電池と、主面とは反対の裏面上に実装する第2固体電池の重なり合う面積が、主面に実装された第1固体電池の実装面積の1/12となるように設計した可撓性基板を用いた以外は、実施例1と同様の方法で蓄電装置を作製した。
(Example 6)
The overlapping area of the first solid state battery mounted on the main surface is the overlapping area of the first solid state battery mounted on the main surface of the flexible substrate and the second solid state battery mounted on the back surface opposite to the main surface. A power storage device was manufactured in the same manner as in Example 1 except that a flexible substrate designed to be 1/12 of the above was used.

(実施例7)
可撓性基板の主面上に実装する第1固体電池と、主面とは反対の裏面上に実装する第2固体電池の重なり合う面積が、主面に実装された第1固体電池の実装面積の1/20となるように設計した可撓性基板を用いた以外は、実施例1と同様の方法で蓄電装置を作製した。
(Example 7)
The overlapping area of the first solid state battery mounted on the main surface is the overlapping area of the first solid state battery mounted on the main surface of the flexible substrate and the second solid state battery mounted on the back surface opposite to the main surface. A power storage device was manufactured in the same manner as in Example 1 except that a flexible substrate designed to be 1/20 of that was used.

(実施例8)
可撓性基板の主面上に実装する第1固体電池と、主面とは反対の裏面上に実装する第2固体電池の重なり合う面積が、主面に実装された第1固体電池の実装面積の1/40となるように設計した可撓性基板を用いた以外は、実施例1と同様の方法で蓄電装置を作製した。
(Example 8)
The overlapping area of the first solid state battery mounted on the main surface is the overlapping area of the first solid state battery mounted on the main surface of the flexible substrate and the second solid state battery mounted on the back surface opposite to the main surface. A power storage device was manufactured in the same manner as in Example 1 except that a flexible substrate designed to be 1/40 of that of the first example was used.

(実施例9)
可撓性基板の主面上に実装する第1固体電池と、主面とは反対の裏面上に実装する第2固体電池の重なり合う面積が、主面に実装された第1固体電池の実装面積の1/1.5となるように設計した可撓性基板を用いた以外は、実施例1と同様の方法で蓄電装置を作製した。
Example 9
The overlapping area of the first solid state battery mounted on the main surface is the overlapping area of the first solid state battery mounted on the main surface of the flexible substrate and the second solid state battery mounted on the back surface opposite to the main surface. A power storage device was manufactured in the same manner as in Example 1 except that a flexible substrate designed to be 1 / 1.5 of that of the first example was used.

(実施例10)
可撓性基板の主面上に実装する第1固体電池と、主面とは反対の裏面上に実装する第2固体電池の重なり合う面積が、主面に実装された第1固体電池の実装面積の1/1.3となるように設計した可撓性基板を用いた以外は、実施例1と同様の方法で蓄電装置を作製した。
(Example 10)
The overlapping area of the first solid state battery mounted on the main surface is the overlapping area of the first solid state battery mounted on the main surface of the flexible substrate and the second solid state battery mounted on the back surface opposite to the main surface. A power storage device was manufactured in the same manner as in Example 1 except that a flexible substrate designed to be 1 / 1.3 of that was used.

(実施例11)
可撓性基板の主面上に実装する第1固体電池と、主面とは反対の裏面上に実装する第2固体電池が完全に重なり合うように設計した可撓性基板を用いた以外は、実施例1と同様の方法で蓄電装置を作製した。
(Example 11)
Except for using a flexible substrate designed so that the first solid state battery mounted on the main surface of the flexible substrate and the second solid state battery mounted on the back surface opposite to the main surface completely overlap each other. A power storage device was manufactured in the same manner as in Example 1.

(実施例12)
刃先の角度が60度のテーパーのついた両刃形状のブレードを用いて積層体を切断して角錐台固体電池を作製した以外は、実施例11と同様の方法で蓄電装置を作製した。
(Example 12)
A power storage device was produced in the same manner as in Example 11 except that a laminated body was cut using a double-edged blade with a blade edge angle of 60 degrees and a blade was cut to produce a truncated pyramid solid battery.

(実施例13)
刃先の角度が60度のテーパーのついた両刃形状のブレードを用いて積層体を切断して角錐台固体電池を作製した以外は、実施例1と同様の方法で蓄電装置を作製した。
(Example 13)
A power storage device was produced in the same manner as in Example 1 except that the laminated body was cut by using a double-edged blade with a blade edge angle of 60 degrees and a blade was cut to produce a truncated pyramid solid battery.

(実施例14)
刃先の角度が60度のテーパーのついた両刃形状のブレードを用いて積層体を切断して角錐台固体電池を作製した以外は、実施例5と同様の方法で蓄電装置を作製した。
(Example 14)
A power storage device was produced in the same manner as in Example 5 except that a laminated body was cut by using a double-edged blade with a blade edge angle of 60 degrees and a blade was cut to produce a truncated pyramid solid battery.

(実施例15)
刃先の角度が90度のテーパーのついた両刃形状のブレードを用いて積層体を切断して角錐台固体電池を作製した以外は、実施例11と同様の方法で蓄電装置を作製した。
(Example 15)
A power storage device was produced in the same manner as in Example 11 except that a laminated body was cut using a double-edged blade with a blade edge angle of 90 degrees and a truncated pyramid solid battery was produced.

(実施例16)
刃先の角度が90度のテーパーのついた両刃形状のブレードを用いて積層体を切断して角錐台固体電池を作製した以外は、実施例1と同様の方法で蓄電装置を作製した。
(Example 16)
A power storage device was produced in the same manner as in Example 1 except that a laminated body was cut by using a double-edged blade with a blade edge taper of 90 degrees to produce a truncated pyramid solid battery.

(実施例17)
刃先の角度が90度のテーパーのついた両刃形状のブレードを用いて積層体を切断して角錐台固体電池を作製した以外は、実施例5と同様の方法で蓄電装置を作製した。
(Example 17)
A power storage device was produced in the same manner as in Example 5 except that a laminated body was cut by using a double-edged blade with a blade edge taper of 90 degrees to produce a truncated pyramid solid battery.

(比較例1)
テーパーを有しないダイシングブレードを用いて積層体を切断して作製した長方形固体電池を実装した以外は、実施例11と同様の方法で蓄電装置を作製した。
(Comparative Example 1)
A power storage device was produced in the same manner as in Example 11 except that a rectangular solid battery produced by cutting the laminate using a dicing blade having no taper was mounted.

(試験方法)
可撓性基板に固体電池を実装させた蓄電装置の一端を固定し、それと反対側の端部を左右に60度、毎分60回の回数で6時間捻じり、その間に脱落した固体電池の数と、主面及び裏面に実装した固体電池の数から不良率を評価した。その結果を表1に示す。

Figure 0006264189
(Test method)
One end of a power storage device in which a solid battery is mounted on a flexible substrate is fixed, and the opposite end is twisted 60 degrees to the left and right, 60 times per minute for 6 hours. The defect rate was evaluated from the number and the number of solid batteries mounted on the main surface and the back surface. The results are shown in Table 1.

Figure 0006264189

実施例1から17及び比較例1の試験後の蓄電装置において、可撓性基板から固体電池が脱落していることが確認された。   In the power storage devices after the tests of Examples 1 to 17 and Comparative Example 1, it was confirmed that the solid battery was detached from the flexible substrate.

実施例1から実施例8、実施例13、実施例14、実施例16、実施例17の蓄電装置では脱落の少ない、捻じり耐性を示した。特に、主面に垂直な方向で切断した場合の固体電池の断面の形状が台形である角錐台固体電池を実装した場合は脱落が少なく、高い捻じり耐性を示した。   The power storage devices of Examples 1 to 8, Example 13, Example 14, Example 16, and Example 17 exhibited less twisting and twist resistance. In particular, when a pyramid-shaped solid battery having a trapezoidal cross-sectional shape when cut in a direction perpendicular to the main surface was mounted, the solid-state battery did not drop out and showed high torsion resistance.

本発明の配置を用いることで、可撓性基板に高密度で実装された固体電池の脱落を防止し、断線不良が抑制された、信頼性の高い可撓性を有する蓄電装置を提供することが出来る。   By using the arrangement of the present invention, a solid state battery mounted on a flexible substrate at a high density is prevented, and a highly reliable power storage device with suppressed disconnection failure is provided. I can do it.

100…蓄電装置
99…可撓性基板
98…第1固体電池群
97…第2固体電池群
96…第1固体電池
95…第2固体電池
94…第1配線
93…第1バス配線
92…第1ランド
91…第2配線
90…第2バス配線
89…第2ランド
88…接合部
50…固体電解質層
51…正極集電体層
52…正極活物質層
53…負極集電体層
54…負極活物質層
55…端子電極

DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Power storage device 99 ... Flexible board 98 ... 1st solid battery group 97 ... 2nd solid battery group 96 ... 1st solid battery 95 ... 2nd solid battery 94 ... 1st wiring 93 ... 1st bus wiring 92 ... 1st 1 land 91 ... 2nd wiring 90 ... 2nd bus wiring 89 ... 2nd land 88 ... junction 50 ... solid electrolyte layer 51 ... positive electrode current collector layer 52 ... positive electrode active material layer 53 ... negative electrode current collector layer 54 ... negative electrode Active material layer 55 ... terminal electrode

Claims (5)

樹脂基板に配線が施された可撓性基板の主面上に複数の第1固体電池が電気的につながって構成される第1固体電池群が実装され、前記可撓性基板の主面とは反対側の裏面上には複数の第2固体電池が電気的につながって構成される第2固体電池群が実装され、
前記第1固体電池及び前記第2固体電池は、前記主面に垂直な方向で切断した場合の断面が台形であり、台形の辺の長い底辺側が前記可撓性基板側であることを特徴とする蓄電装置。
A first solid battery group configured by electrically connecting a plurality of first solid batteries is mounted on a main surface of a flexible substrate in which wiring is applied to a resin substrate, and the main surface of the flexible substrate A second solid battery group configured by electrically connecting a plurality of second solid batteries is mounted on the back surface on the opposite side,
The first solid battery and the second solid battery have a trapezoidal cross section when cut in a direction perpendicular to the main surface, and the long base side of the side of the trapezoid is the flexible substrate side. Power storage device.
前記裏面側から投影したとき前記第1固体電池と前記第2固体電池の重なる面積は、前記第1固体電池群の実装面積の半分以下であることを特徴とする請求項1に記載の蓄電装置。   2. The power storage device according to claim 1, wherein an area where the first solid battery and the second solid battery overlap when projected from the back side is not more than half of a mounting area of the first solid battery group. . 前記蓄電装置の前記樹脂基板の主面には、前記樹脂基板の一辺に平行する複数の第1配線を有し、前記第1配線のうちの互いに極性の異なる配線が隣接するように配置され、
且つ、同じ極性の前記第1配線は、前記第1配線と直交する第1バス配線により連結されており、前記第1固体電池は隣接する極性の異なる前記第1配線にまたがって配置されており、また、前記樹脂基板の主面とは反対の裏面上には、前記樹脂基板の一辺に平行する複数の第2配線を有し、前記第2配線のうちの互いに極性の異なる配線が隣接するように配置され、且つ、同じ極性の前記第2配線は、前記第2配線と直交する第2バス配線により連結されており、前記第2固体電池は隣接する極性の異なる前記第2配線にまたがって配置されていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の蓄電装置。
The main surface of the resin substrate of the power storage device has a plurality of first wirings parallel to one side of the resin substrate, and the wirings having different polarities among the first wirings are adjacent to each other,
The first wiring having the same polarity is connected by a first bus wiring orthogonal to the first wiring, and the first solid state battery is disposed across the adjacent first wirings having different polarities. In addition, a plurality of second wirings parallel to one side of the resin substrate are provided on the back surface opposite to the main surface of the resin substrate, and wirings having different polarities from among the second wirings are adjacent to each other. The second wirings having the same polarity are connected by a second bus wiring orthogonal to the second wiring, and the second solid state battery straddles adjacent second wirings having different polarities. The power storage device according to claim 1 or 2, wherein
前記主面上又は前記裏面上の最外部以外に配置される複数の前記第1配線又は前記第2配線は、その一部の隣接する前記第1配線または前記第2配線が同じ極性であることを特徴とする請求項3に記載の蓄電装置。   A plurality of the first wirings or the second wirings arranged on the main surface or other than the outermost part on the back surface have the same polarity in the adjacent first wirings or the second wirings. The power storage device according to claim 3. 請求項1乃至4のいずれか一項に記載の第1固体電池及び第2固体電池が、集電体層、活物質層、固体電解質層を有する角錐台固体電池であることを特徴とする蓄電装置。

The first solid battery and the second solid battery according to any one of claims 1 to 4 are truncated pyramid solid batteries having a current collector layer, an active material layer, and a solid electrolyte layer. apparatus.

JP2014103042A 2014-05-19 2014-05-19 Power storage device Active JP6264189B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014103042A JP6264189B2 (en) 2014-05-19 2014-05-19 Power storage device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014103042A JP6264189B2 (en) 2014-05-19 2014-05-19 Power storage device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2015220110A JP2015220110A (en) 2015-12-07
JP6264189B2 true JP6264189B2 (en) 2018-01-24

Family

ID=54779326

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014103042A Active JP6264189B2 (en) 2014-05-19 2014-05-19 Power storage device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6264189B2 (en)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017107858A (en) * 2015-12-08 2017-06-15 Tdk株式会社 Power storage device, and electronic apparatus and power storage unit using the same
WO2017138282A1 (en) * 2016-02-09 2017-08-17 パナソニックIpマネジメント株式会社 Battery unit, electric device, animal collar type electric device, lead type charger, vibration charge attachment, jacket type charger, spherical type charger with built-in vibration generator, pet toilet type charger, and pet house type charger
JP6780765B2 (en) * 2017-02-23 2020-11-04 株式会社村田製作所 Storage sheet and battery
WO2018155157A1 (en) * 2017-02-23 2018-08-30 株式会社村田製作所 Power storage sheet and battery
US20200067133A1 (en) * 2017-03-31 2020-02-27 Tdk Corporation All-solid-state lithium ion secondary battery
WO2020175630A1 (en) * 2019-02-27 2020-09-03 Tdk株式会社 Solid-state secondary battery
US20230064294A1 (en) * 2020-01-24 2023-03-02 Tdk Corporation Laminated all-solid-state battery
JP2023047936A (en) * 2021-09-27 2023-04-06 日立造船株式会社 Solid battery, solid battery manufacturing method, and solid battery manufacturing apparatus
WO2023089874A1 (en) * 2021-11-19 2023-05-25 パナソニックIpマネジメント株式会社 Battery, method for producing battery, and circuit board

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6468915A (en) * 1987-09-09 1989-03-15 Nec Corp Chip component
JPH02205005A (en) * 1989-02-02 1990-08-14 Fujitsu Ltd Chip part
JPH0621237U (en) * 1992-08-12 1994-03-18 株式会社明電舎 Chip parts
JP2000195482A (en) * 1998-12-25 2000-07-14 Kyocera Corp Sheet-shaped battery
JP5194255B2 (en) * 2006-03-02 2013-05-08 国立大学法人岩手大学 Secondary battery and method and system for manufacturing the same
JP2011119145A (en) * 2009-12-04 2011-06-16 Panasonic Corp Nanoqueous secondary battery
KR101831401B1 (en) * 2010-01-26 2018-02-23 사임베트 코퍼레이션 Battery arrays, construction and method
US20120115259A1 (en) * 2010-11-10 2012-05-10 Keon Jae Lee Method for fabricating flexible electronic device and electronic device fabricated thereby
US10230130B2 (en) * 2011-11-08 2019-03-12 Gamc Biotech Development Co., Ltd. Thin film lithium-ion battery
US9735443B2 (en) * 2012-04-17 2017-08-15 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Power storage device and method for manufacturing the same

Also Published As

Publication number Publication date
JP2015220110A (en) 2015-12-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6264189B2 (en) Power storage device
JP7276316B2 (en) All-solid battery
JP4352016B2 (en) Inorganic solid electrolyte battery and method for producing inorganic solid electrolyte battery
TWI489683B (en) Lithium ion secondary battery
JP4762353B1 (en) Lithium ion secondary battery and manufacturing method thereof
TWI528618B (en) Lithium ion secondary battery
JP6693226B2 (en) All solid state secondary battery
JP6455807B2 (en) Lithium ion secondary battery
JP2015220099A (en) All-solid lithium ion secondary battery
WO2019189311A1 (en) All-solid-state battery
JP2016001598A (en) Lithium ion secondary battery
JP5512293B2 (en) Lithium ion secondary battery
WO2014170998A1 (en) All-solid-state lithium-ion secondary battery
JP7188562B2 (en) solid state battery
CN111492527A (en) All-solid-state battery
JP2016001596A (en) Lithium ion secondary battery
JP6379659B2 (en) Power storage device
JP2015220106A (en) All-solid lithium ion secondary battery
JP6299418B2 (en) Power storage device
JP6295819B2 (en) All solid state secondary battery
JP6264188B2 (en) Power storage device, electronic device using the same, and power storage unit
JP2018170189A (en) All-solid type secondary battery
JP2021027044A (en) All-solid battery
JP6316091B2 (en) Lithium ion secondary battery
WO2018181662A1 (en) All-solid-state lithium ion secondary battery

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20170206

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20171109

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20171121

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20171204

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6264189

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150