JP6607225B2 - 積層型電池 - Google Patents

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Description

本発明は積層型電池に関する。
容量密度、安全性等を向上する目的で、単位電池を積層した積層型電池が知られている。積層型電池においては、発生した電力を外部に取り出すため、正負極の集電体層をそれぞれ電気的に接続し、集電したうえで、外部端子に接続している。
例えば特許文献１には、集電のために、集電体層が外側に伸びる集電体外延部を備える構造が記載されている。
特開２０１４−２０３７０１号公報
集電のための集電体外延部は、当業界で一般に「集電タブ」と呼ばれ、通常、矩形の集電体層を所望の形状、典型的には集電体層の面方向に凹部又は凸部を有する形状に裁断することにより形成される。
集電体層は、一般に、積層型電池の体積効率を向上する目的で、薄膜状に形成される。薄膜状の集電体層は裁断加工が困難であるため、集電タブ形成工程の生産性は低い。そしてその結果、積層型電池の生産効率が損なわれている。
そこで本発明は、集電タブの形成を不要とし、生産効率の高い積層型電池を提供することを目的とする。
本発明の上記目的は、下記の本発明によって達成される。
［１］負極集電体層と、負極活物質層と、固体電解質層又はセパレータと、正極活物質層と、正極集電体層とをこの順に積層して有する単位電池を複数積層して成る積層型電池であって、前記積層型電池は、前記積層がされている積層方向と、前記積層方向に垂直な面方向と、前記面方向において長さ方向と前記長さ方向に垂直な幅方向とを有し、
前記積層型電池は、前記積層方向から見て、
１）前記負極集電体層と、前記負極活物質層と、前記固体電解質層又は前記セパレータと、前記正極活物質層と、前記正極集電体層とを有する、電池領域と、
２）前記電池領域の前記長さ方向に隣接し、前記負極集電体層の延長部と、前記固体電解質層の延長部若しくは前記セパレータの延長部又は絶縁シートと、前記正極集電体層の延長部と、負極集電部と、正極集電部とを有する、集電領域とを有し、
前記負極集電体層の前記延長部と前記正極集電体層の前記延長部とのそれぞれの前記集電領域側の端部は、前記積層方向からみて、凹部又は凸部を含まない形状を有し、
前記負極集電部と前記正極集電部とは、前記積層方向から見て、前記集電領域の前記電池領域と反対側の端部にあり、前記幅方向においてお互いに間に間隔をもって分離されており、
前記負極集電部は、前記複数の単位電池の前記負極集電体層の前記延長部のそれぞれと接続され、且つ、前記複数の単位電池の前記負極集電体層の前記延長部をお互いに電気的に接続するが、前記正極集電体層の前記延長部とは接続されず、
前記正極集電部は、前記複数の単位電池の前記正極集電体層の前記延長部のそれぞれと接続され、且つ、前記複数の単位電池の前記正極集電体層の前記延長部をお互いに電気的に接続するが、前記負極集電体層の前記延長部とは接続されず、
前記集電部において、前記固体電解質層の前記延長部若しくは前記セパレータの前記延長部又は前記絶縁シートは、前記積層型電池のすべての前記負極集電体層と前記正極集電体層との間に存在することを特徴とする積層型電池。
［２］前記固体電解質層の前記延長部若しくは前記セパレータの前記延長部又は前記絶縁シートの前記長さ方向の前記電池領域と反対側の端部が、前記負極集電部又は前記正極集電部に固定されている、［１］に記載の積層型電池。
［３］前記負極集電部は、複数の負極集電部材から成り、前記複数の負極集電部材のそれぞれは、前記長さ方向に延在する負極集電部面方向部位と、前記積層方向に延在する負極集電部積層方向部位とを有し、前記負極集電部面方向部位はそれぞれ前記負極集電体層の前記延長部と電気的に接続され、前記複数の負極集電部材の前記負極集電部積層方向部位は、それぞれ前記積層方向に直接に又は前記負極集電体層の前記延長部を介して接続されて、前記複数の負極集電部材の間が電気的に接続されており、
前記正極集電部は、複数の正極集電部材から成り、前記複数の正極集電部材のそれぞれは、前記長さ方向に延在する正極集電部面方向部位と、前記積層方向に延在する正極集電部積層方向部位とを有し、前記正極集電部面方向部位はそれぞれ前記正極集電体層の前記延長部と電気的に接続され、前記複数の正極集電部材の前記正極集電部積層方向部位は、それぞれ前記積層方向に直接に又は前記正極集電体層の前記延長部を介して接続されて、前記複数の正極集電部材の間が電気的に接続されている、
［１］又は［２］に記載の積層型電池。
［４］前記複数の負極集電部材の前記負極集電部積層方向部位は、それぞれ前記積層方向に前記負極集電体層の前記延長部を介して接続されており、前記複数の負極集電部材の前記負極集電部積層方向部位は、前記固体電解質層の前記延長部若しくは前記セパレータの前記延長部又は前記絶縁シートから、前記負極集電体層の前記延長部側に延在する前記積層方向の長さが、前記正極集電体層の前記延長部側に延在する前記積層方向の長さより小さく、
前記複数の正極集電部材の前記正極集電部積層方向部位は、それぞれ前記積層方向に前記正極集電体層の前記延長部を介して接続されており、前記複数の正極集電部材の前記正極集電部積層方向部位は、前記固体電解質層の前記延長部若しくは前記セパレータの前記延長部又は前記絶縁シートから、前記正極集電体層の前記延長部側に延在する前記積層方向の長さが、前記負極集電体層の前記延長部側に延在する前記積層方向の長さより小さい、
［３］に記載の積層型電池。
［５］前記負極集電部材及び前記正極集電部材が、前記固体電解質層の前記延長部若しくは前記セパレータの前記延長部又は前記絶縁シートの前記長さ方向の前記電池領域と反対側の端部の外側で連続している部材である、［３］又は［４］に記載の積層型電池。
［６］前記負極集電部材及び前記正極集電部材が、前記固体電解質層の前記延長部若しくは前記セパレータの前記延長部又は前記絶縁シートの前記長さ方向の前記電池領域と反対側の端部において、前記固体電解質層の前記延長部若しくは前記セパレータの前記延長部又は前記絶縁シートを貫通して連続している部材である、［３］又は［４］に記載の積層型電池。
［７］前記集電領域の積層方向の長さと前記電池領域の積層方向の長さとが略同じである、［１］〜［６］のいずれか一項に記載の積層型電池。
本発明の積層型電池は、集電のための集電タブを形成する必要がない。そのため、本発明の積層型電池の生産効率は高い。
図１Ａは、本発明の積層型電池の実施形態の一例を説明するための概略図である。 図１Ｂは、図１ＡのＡ−Ａ線断面図及びＢ−Ｂ線断面図である。 図１Ｃは、図１ＡのＣ−Ｃ線断面図及びＤ−Ｄ線断面図である。 図２は、本発明の積層型電池の製造方法の一例を説明するための概略図である。 図３は、図２に示した製造方法に使用する集電部材の拡大図である。 図４は、集電部材を装着した後の固体電解質層又はセパレータの状態を説明するための概略図である。 図５Ａは、発明の積層型電池の実施形態の別の一例を説明するための概略図である。 図５Ｂは、図５ＡのＡ−Ａ線断面図及びＢ−Ｂ線断面図である。 図５Ｃは、図５ＡのＣ−Ｃ線断面図及びＤ−Ｄ線断面図である。 図６は、発明の積層型電池の実施形態の更に別の一例を説明するための概略図である。 図７は、本発明の積層型電池の製造方法の別の一例を説明するための概略図である。 図８は、集電部材を装着した後の絶縁シートの状態を説明するための概略図である。 図９Ａは、発明の積層型電池の実施形態の更に別の一例を説明するための概略図である。 図９Ｂは、図９ＡのＡ−Ａ線断面図及びＢ−Ｂ線断面図である。 図９Ｃは、図９ＡのＣ−Ｃ線断面図及びＤ−Ｄ線断面図である。 図１０は、本発明の積層型電池の製造方法の更に別の一例を説明するための概略図である。 図１１は、図１０に示した製造方法に使用する集電部材の拡大図である。 図１２は、集電部材を装着した後の、第１の固体電解質層又はセパレータ、及び第２の固体電解質層又はセパレータの状態を説明するための概略図である。 図１３は、本発明の積層型電池において、集電部材の積層方向の導通をとる方法の別の一例を説明するための概略図である。 図１４は、図１３に示した方法に使用する集電部材部品の拡大図である。 図１５は、本発明の積層型電池において、集電部材の積層方向の導通をとる方法の更に別の一例を説明するための概略図である。 図１６は、図１５に示した方法に使用する集電部材部品の拡大図である。
以下、本発明について、好ましい実施形態を例として説明する。
本発明の積層型電池は、
負極集電体層と、負極活物質層と、固体電解質層又はセパレータと、正極活物質層と、正極集電体層とをこの順に積層して有する単位電池を複数積層して成る積層型電池であって、前記積層型電池は、前記積層がされている積層方向と、前記積層方向に垂直な面方向と、前記面方向において長さ方向と前記長さ方向に垂直な幅方向とを有し、
前記積層型電池は、前記積層方向から見て、
１）前記負極集電体層と、前記負極活物質層と、前記固体電解質層又は前記セパレータと、前記正極活物質層と、前記正極集電体層とを有する、電池領域と、
２）前記電池領域の前記長さ方向に隣接し、前記負極集電体層の延長部と、前記固体電解質層の延長部若しくは前記セパレータの延長部又は絶縁シートと、前記正極集電体層の延長部と、負極集電部と、正極集電部とを有する、集電領域とを有し、
前記負極集電体層の前記延長部と前記正極集電体層の前記延長部とのそれぞれの前記集電領域側の端部は、前記積層方向からみて、凹部又は凸部を含まない形状を有し、
前記負極集電部と前記正極集電部とは、前記積層方向から見て、前記集電領域の前記電池領域と反対側の端部にあり、前記幅方向においてお互いに間に間隔をもって分離されており、
前記負極集電部は、前記複数の単位電池の前記負極集電体層の前記延長部のそれぞれと接続され、且つ、前記複数の単位電池の前記負極集電体層の前記延長部をお互いに電気的に接続するが、前記正極集電体層の前記延長部とは接続されず、
前記正極集電部は、前記複数の単位電池の前記正極集電体層の前記延長部のそれぞれと接続され、且つ、前記複数の単位電池の前記正極集電体層の前記延長部をお互いに電気的に接続するが、前記負極集電体層の前記延長部とは接続されず、
前記集電部において、前記固体電解質層の前記延長部若しくは前記セパレータの前記延長部又は前記絶縁シートは、前記積層型電池のすべての前記負極集電体層と前記正極集電体層との間に存在していることを特徴とする。
本発明の積層型電池では、固体電解質層の延長部若しくはセパレータの延長部又は絶縁シートの、長さ方向における電池領域と反対側の端部は、負極集電部又は正極集電部に固定されていてもよい。
本発明の積層型電池は、単位電池が固体電解質層を有する全固体電池であってもよく、又は単位電池がセパレータを有し、電解液を更に有する湿電池であってもよい。
本発明の積層型電池は、各層が積層されている積層方向と、この積層方向に垂直な面方向とを有する。面方向は、長さ方向と長さ方向に垂直な幅方向とを有する。本明細書において、以下、単に「積層方向」、「面方向」、「長さ方向」、及び「幅方向」という場合には、それぞれ、上記積層型電池の積層方向を基準とする方向を意味する。
＜第１実施形態の積層型電池＞
本実施形態の積層型電池の典型的な構造の一例を図１Ａ〜Ｃに示した。
図１Ａは積層型電池５０１を、長さ方向における集電領域側から見た図であり、図１Ｂは図１ＡのＡ−Ａ線断面図及びＢ−Ｂ線断面図であり、図１Ｃは図１ＡのＣ−Ｃ線断面図及びＤ−Ｄ線断面図である。
積層型電池５０１は、これを積層方向及び幅方向から見た場合、電池領域１００と、電池領域の前記長さ方向に隣接する集電領域２００とを有する（図１Ｂ及び図１Ｃ）。
積層型電池５０１は、電池領域１００において、負極集電体層１と、負極活物質層２と、固体電解質層又はセパレータ３と、正極活物質層４と、正極集電体層５とをこの順に積層して有する単位電池１０を複数積層して成る積層型電池である（図１Ｃ）。
集電領域２００は、負極集電体層の延長部１Ｅ、固体電解質層の延長部又はセパレータの延長部３Ｅ、正極集電体層の延長部５Ｅ、負極集電部３０、及び正極集電部３２を有する（図１Ｃ）。
積層型電池５０１の電池領域１００中で、積層方向に隣接する複数の単位電池１０における各層の積層順は、積層方向に向かって同じ順番であってもよいし、逆の順番であってもよい。隣接する単位電池１０は、正極集電体層５又は負極集電体層１を共有する構成であってもよい。図１の積層型電池５０１の電池領域１００は、複数の単位電池１０が、隣接する単位電池間で負極集電体層１又は正極集電体層５を共有して、各層の積層順を逆転させながら積層されている。
積層型電池５０１を、その積層方向から見た場合に、負極集電体層の延長部１Ｅ及び正極集電体層の延長部５Ｅは、それぞれ、集電領域２００側の端部に凹部又は凸部を含まない形状を有する（図１Ｂ）。即ち、負極集電体層１及び正極集電体層５は、いわゆる「集電タブ」を有さず、従って、これらの集電体層は端部の裁断加工を要さない。
積層型電池５０１を、その積層方向から見た場合に、負極集電部３０及び正極集電部３２は、集電領域２００のうちの、電池領域１００とは反対側の端部、即ち図１Ｂの紙面下側にあり、幅方向においてお互いに間に間隔をもって分離されている（図１Ｂ）。
積層型電池５０１の集電領域２００において、固体電解質層の延長部又はセパレータの延長部３Ｅは、積層方向におけるすべての負極集電体層の延長部１Eと正極集電体層の延長部５Ｅとの間に存在してよい（図１Ｃ）。このような構成により、正負極間の短絡を回避することができる。
積層型電池５０１において、固体電解質層の延長部又はセパレータの延長部３Ｅは、長さ方向における電池領域１００とは反対側の端部が、負極集電部３０及び正極集電部３２のうちの少なくとも一方、好ましくは双方に固定されていてよい（図１Ｃ）。このような構成により、負極集電体層の延長部１Ｅと正極集電体層の延長部５Ｅとの間の絶縁が確実になるとともに、積層型電池５０１の製造が容易となる。
負極集電部３０は、複数の単位電池１０における負極集電体層の延長部１Ｅのそれぞれと接続され、複数の単位電池１０の負極集電体層の延長部１Ｅをお互いに電気的に接続する（図１Ｃ）。
負極集電部３０は、図１Ａ、及び図１ＣのＣ−Ｃ線断面図に輪郭線で示したように、複数の負極集電部材３１から成っていてよい。複数の負極集電部材３１のそれぞれは、長さ方向に延在する負極集電部面方向部位３１ａと、積層方向に延在する負極集電部積層方向部位３１ｂとを有していてよい。
負極集電部材３１は、例えば金属製であってよい。負極集電部材３１は、一体成型された部材であってよく、或いは金属板を折り曲げ及び裁断して作製されたものであってもよい。金属板は適度の厚みを有していてよい。適度の厚みを有する金属板の折り曲げ、裁断加工は、集電体層における集電タブの形成の際の金属箔の裁断加工よりも容易である。
負極集電部面方向部位３１ａは、固体電解質層の延長部又はセパレータの延長部３Ｅに対して、負極集電体層の延長部１Ｅ側には存在するが、正極集電体層の延長部５Ｅ側には存在しない（図１Ｃ、Ｃ−Ｃ線断面図）。
負極集電部面方向部位３１ａが、固体電解質層の延長部又はセパレータの延長部３Ｅに対して、負極集電体層の延長部１Ｅ側に存在することにより、負極集電部材３１と負極集電体層の延長部１Ｅとが、電気的に接続されている（図１ＢのＢ−Ｂ線断面図、及び図１ＣのＣ−Ｃ線断面図参照）。
一方で、負極集電部面方向部位３１ａが、固体電解質層の延長部又はセパレータの延長部３Ｅに対して、正極集電体層の延長部５Ｅ側に存在しないことにより、負極集電部材３１と正極集電体層の延長部５Ｅとは電気的に接続しない（図１ＢのＡ−Ａ線断面図、及び図１ＣのＣ−Ｃ線断面図参照）。
以上のことは、複数の負極集電部材３１の、長さ方向の長さ及び積層方向の長さを、それぞれ、固体電解質層の延長部又はセパレータの延長部３Ｅに対して、負極集電体層の延長部１Ｅ側と、正極集電体層の延長部５Ｅ側とで相異ならせることにより、実現されてよい。
例えば、負極集電部材３１の、長さ方向の長さは、固体電解質層の延長部又はセパレータの延長部３Ｅに対して、負極集電体層の延長部１Ｅ側では、負極集電体層の延長部１Ｅに到達する程度に長く（図１ＢのＢ−Ｂ線断面図）、正極集電体層の延長部５Ｅ側では、正極集電体層の延長部５Ｅに到達しない程度に短い（図１ＢのＡ−Ａ線断面図）。
そして、複数の負極集電部材３１同士が、積層方向に直接に又は負極集電体層の延長部１Ｅを介して接続されることにより、複数の負極集電部材３１の間、及び複数の単位電池１０の負極集電体層の延長部１Ｅの間が、積層方向に電気的に接続される。具体的には以下のとおりである。
固体電解質層の延長部又はセパレータの延長部３Ｅに対して、正極集電体層の延長部５Ｅ側では、負極集電部材３１の負極集電部積層方向部位３１ｂが、積層方向に隣接する他の負極集電部材３１の負極集電部積層方向部位３１ｂと直接接して電気的に接続される。一方、負極集電体層の延長部１Ｅ側では、負極集電部材３１の負極集電部面方向部位３１ａが、積層方向に隣接する他の負極集電部材３１の負極集電部面方向部位３１ａと負極集電体層の延長部１Ｅを介して接して電気的に接続される。
上記の電気的接続を実現するために、負極集電部材３１の積層方向の長さは、固体電解質層の延長部又はセパレータの延長部３Ｅに対して、正極集電体層の延長部５Ｅ側では、負極集電部積層方向部位３１ｂが積層方向に隣接する他の負極集電部材３１の負極集電部積層方向部位３１ｂと直接接するように長く、負極集電体層の延長部１Ｅ側では、負極集電部面方向部位３１ａが、積層方向に隣接する他の負極集電部材３１の負極集電部面方向部位３１ａと負極集電体層の延長部１Ｅを介して接するように短く、設定されてよい。より具体的には、負極集電体層の延長部１Ｅ側における負極集電部材３１の積層方向の長さは、正極集電体層の延長部５Ｅ側における負極集電部材３１の積層方向の長さより小さくてよい。例えば、負極集電体層の延長部１Ｅ側における負極集電部材３１の積層方向の長さは、正極集電体層の延長部５Ｅ側における負極集電部材３１の積層方向の長さより、負極集電体層の延長部１Ｅの積層方向の長さの半分だけ小さくてよい。
正極集電部３２については、上記の負極集電部３０の説明において、正負極を逆に読み替えることにより、容易に理解できる。具体的には、例えば以下のとおりであってよい。
正極集電部３２は、複数の単位電池１０の正極集電体層の延長部５Ｅのそれぞれと接続され、複数の単位電池１０の正極集電体層の延長部５Ｅをお互いに電気的に接続するが、負極集電体層の延長部１Ｅとは接続されない。
正極集電部３２は、複数の正極集電部材３３から成っていてよい。正極集電部材３３は、長さ方向に延在する正極集電部面方向部位３３ａと、積層方向に延在する正極集電部積層方向部位３３ｂとを有していてよい。正極集電部材３３の正極集電部面方向部位３３ａは、正極集電体層の延長部５Ｅと電気的に接続される。複数の正極集電部材３３は、直接に又は正極集電体層の延長部５Ｅを介して接続される。これらのことにより、複数の正極集電部材３３の間、及び複数の単位電池１０の正極集電体層の延長部５Ｅの間が、積層方向に電気的に接続される。
正極集電部材３３の正極集電部面方向部位３３ａは、固体電解質層の延長部又はセパレータの延長部３Ｅに対して、正極集電体層の延長部５Ｅ側には存在するが、負極集電体層の延長部１Ｅ側には存在しない（図１Ｃ、Ｄ−Ｄ線断面図）。複数の正極集電部材３３の長さ方向の長さは、固体電解質層の延長部又はセパレータの延長部３Ｅに対して正極集電体層の延長部５Ｅ側では、正極集電体層の延長部５Ｅに到達する程度に長く（図１ＢのＡ−Ａ線断面図）、負極集電体層の延長部１Ｅ側では、負極集電体層の延長部１Ｅに到達しない程度に短い（図１ＢのＢ−Ｂ線断面図）。正極集電体層の延長部５Ｅ側における正極集電部材３３の積層方向の長さは、負極集電体層の延長部１Ｅ側における正極集電部材３３の積層方向の長さよりも小さく、例えば、正極集電体層の延長部５Ｅの積層方向の長さの半分だけ小さくてよい。
図１Ａ〜図１Ｃの積層型電池５０１において、負極集電部材３１及び正極集電部材３３のそれぞれは、固体電解質層の延長部又はセパレータの延長部３Ｅの、長さ方向における電池領域１００と反対側の端部の外側で、積層方向に連続することにより、積層方向に電気的に接続されている。
＜第１実施形態の積層型電池の製造方法＞
図１Ａ〜図１Ｃの積層型電池５０１は、例えば、以下の方法によって製造されてよい。
負極集電体層と、負極活物質層と、固体電解質層又はセパレータと、正極活物質層と、正極集電体層とをこの順に積層して有する単位電池を複数積層して成る積層型電池の製造方法であって、
固体電解質層の延長部又はセパレータの延長部の端部に、負極集電部材及び正極集電部材を装着し、集電部材を有する固体電解質層又は集電部材を有するセパレータを得ること、
負極集電体層の両面にそれぞれ負極活物質層を形成して、負極積層体を得ること、
正極集電体層の両面にそれぞれ正極活物質層を形成して、正極積層体を得ること、並びに
集電部材を有する固体電解質層又は集電部材を有するセパレータ、負極積層体、集電部材を有する固体電解質層又は集電部材を有するセパレータ、及び正極積層体をこの順に積層して積層型電池を得ること
を含む方法。
この製造方法は、例えば、図２に示した手順によって実施されてよい。図２は、積層型電池５０１の製造手順を、長さ方向及び積層方向と平行、且つ、負極集電部３０を含む面で切断した断面図として示した図である。
固体電解質層又はセパレータの延長部３Ｅの端部に、負極集電部材３１及び正極集電部材３３を装着する。本工程では、固体電解質又はセパレータの延長部３Ｅの端部を、負極集電部材３１及び正極集電部材３３の開口に挟み込んで固定する。このとき、固体電解質層又はセパレータの延長部３Ｅのうちの、負極集電部材３１及び正極集電部材３３を装着する場所に、適当な補強材、例えば絶縁フィルム、具体的にはポリイミドフィルム、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）等を貼り付けてもよい。
ここで使用する集電部材の拡大図を、負極集電部材３１を例として図３に示した。負極集電部材３１は、図３の上下関係において、上辺の長さｗ１と下辺の長さｗ２、及び上部の長さｈ１と下部の長さｈ２とが、それぞれ異なるサイズの上下非対称の形状を有する部材である。後の積層工程においては、長さｗ２の長い下辺を含む部分が、面方向に伸びる負極集電部面方向部位３１ａを形成して、負極集電体層の延長部１Ｅの側に向くように配置される。一方の長さｗ１の短い上辺を含む部分が、積層方向に伸びる負極集電部積層方向部位３１ｂを形成して、正極集電体層５の側に向くように配置される。従って、積層方向に隣接する２つの固体電解質層の延長部又はセパレータの延長部３Ｅにおいて、２つの負極集電部材３１は、積層方向に逆の方向を向くように装着されてよい（図２参照）。
負極集電部材３１の下辺の長さｗ２は、負極集電部材３１を固体電解質層の延長部又はセパレータの延長部３Ｅの端部に装着し、積層型電池５０１を形成した後に、負極集電部材３１が負極集電体層の延長部１Ｅに接触する長さであってよい。負極集電部材３１の上辺の長さｗ１は、積層型電池５０１を形成した後に、負極集電部材３１が正極集電体層の延長部５Ｅに接触しない長さであってよい。上辺の長さｗ１は、積層型電池５０１を形成した後に、負極集電部材３１が正極集電体層の延長部５Ｅに接触しない長さであれば足り、必ずしもｗ２＜ｗ１の関係を満たす必要はない。
図３の負極集電部材３１では、正極集電体層の延長部５Ｅの側に配置される積層方向長さｈ１は、負極集電体層の延長部１Ｅの側に配置される積層方向長さｈ２よりも長い。これは、負極集電部材３１が、下辺側が負極集電体層の延長部１Ｅの側に向くように配置され、負極集電体層の延長部１Ｅとは接触するが、上辺側は、正極集電体層の延長部５Ｅの側に向くように配置され、正極集電体層の延長部５Ｅとは接触しないことによる。従って上述のとおり、負極集電体層の延長部１Ｅ側における負極集電部材３１の積層方向の長さｈ２は、正極集電体層の延長部５Ｅ側における負極集電部材３１の積層方向の長さｈ１より小さくてよい。具体的には負極集電体層の延長部１Ｅ側における負極集電部材３１の積層方向の長さｈ２は、正極集電体層の延長部５Ｅ側における負極集電部材３１の積層方向の長さｈ１よりも、負極集電体層の延長部１Ｅの積層方向の長さの半分だけ小さくてよい。
積層方向における良好な導通のためには、負極集電部材３１における長さｈ１は、積層方向に隣接する２つの固体電解質層の延長部又はセパレータの延長部３Ｅの間隔の略１／２であってよい。
正極集電部材３３は、上記の負極集電部材３１におけるのと同様の考察によって各部のサイズが設定された、上下非対称の形状を有する部材であってよい。正極集電部材３３は、上記負極集電部材３１と同様に、固体電解質層の延長部又はセパレータの延長部３Ｅの端部の所定の位置に装着されてよい。
図４に、負極集電部材３１及び正極集電部材３３を装着した後の固体電解質層の延長部又はセパレータの延長部３Ｅの外観を示した。図４の「下面図」側が負極集電体層の延長部１Ｅの側であり、「上面図」側が正極集電体層の延長部５Ｅの側である。「左側面図」を参照すると、負極集電部材３１は、負極集電体層の延長部１Ｅの側である「下面図」側で相対的に長く薄く設計され、正極集電体層の延長部５Ｅの側である「上面図」側で相対的に短く厚く設計されている。正極集電部材３３については、負極集電体層の延長部１Ｅの側である「下面図」側で相対的に短く厚く設計され、正極集電体層の延長部５Ｅの側である「上面図」側で相対的に長く薄く設計されている。
上記とは別の工程として、負極集電体層１の両面にそれぞれ負極活物質層２を形成して負極積層体１５とし、正極集電体層５の両面にそれぞれ正極活物質層４を形成して正極積層体１６とする（図２）。これらの工程は、公知の方法により、又はこれに適宜の変更を加えた方法により、行われてよい。
そして、上記で得た、負極集電部材３１及び正極集電部材３３を有する固体電解質層又はセパレータ３、負極積層体１５、負極集電部材３１及び正極集電部材３３を有する固体電解質層又はセパレータ３、並びに正極積層体１６をこの順に積層することにより、所望の積層型電池５０１を得ることができる。
このとき、負極集電部材３１が、負極集電体層の延長部１Ｅ及び積層方向に隣接する他の負極集電部材３１とは接触するが、正極集電体層の延長部５Ｅとは接触しないように、各層を積層してよい（図２参照）。同様に、正極集電部材３３が、正極集電体層の延長部５Ｅ及び積層方向に隣接する他の正極集電部材３３とは接触するが、負極集電体層の延長部１Ｅとは接触しないように、各層を積層してよい。
上記に説明した第１実施形態の積層型電池の製造方法は、使用する集電部材の種類が、正極用及び負極用の各１種類ずつで足りる点で有利である。
＜第２実施形態＞
本実施形態の積層型電池の典型的な構造の別の一例を図５Ａ〜Ｃに示した。図５Ａは積層型電池５０２を長さ方向における集電領域側から見た図であり、図５Ｂは図５ＡのＡ−Ａ線断面図及びＢ−Ｂ線断面図であり、図５Ｃは図５ＡのＣ−Ｃ線断面図及びＤ−Ｄ線断面図である。
積層型電池５０２は、これを積層方向及び幅方向から見た場合、電池領域１００と、電池領域の前記長さ方向に隣接する集電領域２００とを有する（図５Ｂ及び図５Ｃ）。
積層型電池５０２は、電池領域１００において、負極集電体層１と、負極活物質層２と、固体電解質層又はセパレータ３と、正極活物質層４と、正極集電体層５とをこの順に積層して有する単位電池１０を複数積層して成る（図５Ｃ）。
積層型電池５０２における電池領域１００の構成は、積層型電池５０１と同様であってよい。しかし積層型電池５０２は、固体電解質層又はセパレータ３が、電池領域１００から集電領域２００まで延長されておらず、且つ、集電領域２００において、固体電解質層の延長部又はセパレータの延長部の代わりに、これらとは別の絶縁シート３ａを有する点で、積層型電池５０１と異なる。集電領域２００のその余の構成は、積層型電池５０１と同様であってよい。
積層型電池５０２の集電領域２００における絶縁シート３ａは、その長さ方向における電池領域１００とは反対側の端部が、負極集電部３０及び正極集電部３２のうちの少なくとも一方、好ましくは双方に固定されていてよい。
積層型電池５０２の集電領域２００において、絶縁シート３ａは、積層方向におけるすべての負極集電体層の延長部１Ｅと正極集電体層の延長部５Ｅとの間に存在してよい。このような構成により、積層型電池５０２の製造が容易になるとともに、正負極間の短絡を回避することができる。
積層型電池５０２に用いられる絶縁シート３ａは、固体電解質層又はセパレータと同じ素材から成っていてよく、又はこれらとは別の、例えば、ポリイミド、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）等から成っていてよい。絶縁シート３ａの積層方向の長さは、固体電解質層又はセパレータ３の積層方向の長さと略同一であってもなくてもよい。絶縁シート３ａの積層方向の長さは、固体電解質層又はセパレータ３の積層方向の長さと略同一であることが好ましい。
積層型電池５０２において、集電領域２００の積層方向の長さと、電池領域１００の積層方向の長さとは、略同じである。しかしながら両者の長さは相異なっていてもよい。
積層型電池５０２における集電領域２００の積層方向の長さと、電池領域１００の積層方向の長さとは、略同じであることが好ましい。このような態様とすることにより、負極集電体層の延長部１Ｅ及び正極集電体層の延長部５Ｅを、集電領域２００と電池領域１００との間で湾曲させることが不要となり、これらの層に断裂等の不具合が発生することをより確実に抑制することができる。また、集電領域２００と電池領域１００との間に、負極集電体層の延長部１Ｅ及び正極集電体層の延長部５Ｅを湾曲させるための空間を設けることが不要となり、得られる積層型電池５０２の体積を小さくすることができる。
図６に、集電領域２００の積層方向の長さが、電池領域１００の積層方向の長さよりも短い積層型電池５０３を、長さ方向及び積層方向と平行、且つ、負極集電部３０を含む面で切断した断面図として示した。積層型電池５０３における負極集電体層１は、電池領域１００から集電領域２００へ延長された部分において湾曲し、負極集電部材３１との電気的に接続されている。一方の正極集電体層５も、同様に電池領域１００から集電領域２００へ延長された部分において湾曲し、正極集電部材３３との電気的に接続されている。
積層型電池５０３における負極集電部材３１及び正極集電部材３３の構成及び機能は、積層型電池５０２における負極集電部材３１及び正極集電部材３３と、それぞれ略同様であってよい。
積層型電池５０３は、負極集電部材３１及び正極集電部材３３の積層方向の長さを、それぞれ自由に選択できる。そのため、積層型電池５０３の生産性は高い。
＜第２実施形態の積層型電池の製造方法＞
積層型電池５０２及び５０３は、それぞれ、例えば、以下の方法によって製造されてよい。
負極集電体層と、負極活物質層と、固体電解質層又はセパレータと、正極活物質層と、正極集電体層とをこの順に積層して有する単位電池を複数積層して成る積層型電池の製造方法であって、
固体電解質層又はセパレータとは異なる絶縁シートの端部に、負極集電部材及び正極集電部材を装着し、集電部材を有する絶縁シートを得ること、
負極集電体層の両面にそれぞれ負極活物質層を形成して、負極積層体を得ること、
正極集電体層の両面にそれぞれ正極活物質層を形成して、正極積層体を得ること、
固体電解質層又はセパレータ、負極積層体、固体電解質層又はセパレータ、及び正極積層体をこの順に積層して電池領域を構成すること、並びに
集電部材を有する絶縁シート、負極積層体中の負極集電体層の延長部、集電部材を有する絶縁シート、及び正極積層体中の正極集電体層の延長部をこの順に積層して集電領域を構成すること
を含む方法。
この製造方法は、例えば、図７に示した手順によって実施されてよい。図７は、積層型電池５０２の製造手順を、長さ方向及び積層方向と平行、且つ、負極集電部３０を含む面で切断した断面図として示した図である。積層型電池５０３は、集電領域２００の積層方向の長さを、電池領域１００の積層方向の長さよりも短く設定する他は、図７に示した方法と略同様の方法により製造されてよい。
絶縁シート３ａの端部に、負極集電部材３１及び正極集電部材３３を装着する。絶縁シート３ａは、積層型電池５０２の電池領域１００を構成する固体電解質層又はセパレータ３とは異なるものである。絶縁シート３ａの材質は、固体電解質層又はセパレータと同種のものでもよく、これらとは異なる種類のものでもよい。絶縁シート３ａは、例えば、ポリイミド、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）等から成っていてよい。
絶縁シート３ａの積層方向の長さは、固体電解質層又はセパレータ３の積層方向の長さと、略同一であってもなくてもよい。
ここで使用する正負極の集電部材、及びこれら集電部材を装着する態様は、第１実施形態の積層型電池の製造方法における負極集電部材３１及び正極集電部材３３の場合と同様であってよい。
負極集電部材３１及び正極集電部材３３を装着した後の絶縁シート３ａの外観を、図８に示した。「左側面図」を参照すると、負極集電部材３１は、負極集電体層の延長部１Ｅの側である「下面図」側で相対的に長く薄く設計され、正極集電体層の延長部５Ｅの側である「上面図」側で相対的に短く厚く設計されている。正極集電部材３３については、負極集電体層の延長部１Ｅの側である「下面図」側で相対的に短く厚く設計され、正極集電体層の延長部５Ｅの側である「上面図」側で相対的に長く薄く設計されている。
負極積層体１５及び正極積層体１６の形成は、それぞれ、第１実施形態の積層型電池の製造方法の場合と同様に行われてよい（図７）。
そして、
固体電解質層又はセパレータ３、負極積層体１５、固体電解質層又はセパレータ３、及び正極積層体１６をこの順に積層して電池領域を構成するとともに、
集電部材を有する絶縁シート３ａ、負極積層体１５中の負極集電体層の延長部１Ｅ、集電部材を有する絶縁シート３ａ、及び正極積層体１６中の正極集電体層の延長部５Ｅをこの順に積層して集電領域を構成することにより、所望の積層型電池５０２を得ることができる。
電池領域１００を得る積層工程と、集電領域２００を得る積層工程とは、どちらを先に行ってもよく、同時に行ってもよい。
積層型電池５０３は、集電領域２００の積層方向の長さを電池領域１００の積層方向の長さよりも短く設定する他は、積層型電池５０２の製造方法と略同様の方法により製造されてよい。
＜集電領域のバリエーション＞
［バリエーション１］
積層型電池５０１〜５０３の集電領域２００の構成は、個々の負極集電部材３１及び正極集電部材３３が、それぞれ、固体電解質層の延長部又はセパレータの延長部３Ｅの、長さ方向における電池領域１００と反対側の端部の外側で連続することにより、積層方向に電気的に接続される構成である。個々の負極集電部材３１及び正極集電部材３３が、固体電解質層の延長部又はセパレータの延長部３Ｅの表裏で電気的に接続されるための構成としては、積層型電池５０１〜５０３について説明した構成に限られず、その他の構成をとることも可能である。
図９Ａ〜図９Ｃに、積層型電池５０４の構成を示した。積層型電池５０４は、個々の負極集電部材及び正極集電部材が、それぞれ、固体電解質層の延長部又はセパレータの延長部の、長さ方向における電池領域と反対側の端部の外側で連続する構成をとる場合の、積層型電池５０１〜５０３は異なる実施形態である。図９Ａは、積層型電池５０４を長さ方向における集電領域側から見た図であり、図９Ｂは図９ＡのＡ−Ａ線断面図及びＢ−Ｂ線断面図であり、図９Ｃは図９ＡのＣ−Ｃ線断面図及びＤ−Ｄ線断面図である。
これらの図は、集電領域２００が、固体電解質層の延長部又はセパレータの延長部３Ｅを有する場合の例である。しかしながら、集電領域が、固体電解質層の延長部又はセパレータの延長部の代わりに、これらとは別の絶縁シートを有する場合も、同様に開示されていると理解されるべきである。
積層型電池５０４は、積層方向から見たときに、電池領域１００と、電池領域の長さ方向に隣接する集電領域２００とを有する（図９Ｂ）。積層型電池５０４における電池領域１００の構成は、積層型電池５０１と同様であってよい。
積層型電池５０４をその積層方向から見た場合に、負極集電部３０及び正極集電部３２は、集電領域２００のうちの電池領域１００とは反対側の端部にあり、お互いに間に幅方向の間隔をもって分離されている（図９Ｂ）。
積層型電池５０４において、固体電解質層の延長部又はセパレータの延長部３Ｅは、長さ方向における電池領域１００とは反対側の端部が、負極集電部３０及び正極集電部３２のうちの少なくとも一方、好ましくは双方に固定されていてよい。積層型電池５０４の集電領域２００において、固体電解質層の延長部又はセパレータの延長部３Ｅは、積層方向におけるすべての負極集電体層の延長部１Ｅと正極集電体層の延長部５Ｅとの間に存在してよい（図９Ｃ）。
負極集電部３０は、複数の単位電池１０の負極集電体層の延長部１Ｅのそれぞれと接続され、複数の単位電池１０の負極集電体層の延長部１Ｅをお互いに電気的に接続する。
負極集電部３０は、複数の負極集電部材３１ｃ及び複数の負極集電部材３１ｄから成っていてよい。負極集電部材３１ｃは、長さ方向に延在する負極集電部面方向部位３１ａと、積層方向に延在する負極集電部積層方向部位３１ｂとを有していてよい。負極集電部材３１ｄは、積層方向に延在する負極集電部積層方向部位３１ｂのみを有し、長さ方向に延在する負極集電部面方向部位３１ａを有さなくてよい。
負極集電部材３１ｃが有する負極集電部面方向部位３１ａは、固体電解質層の延長部又はセパレータの延長部３Ｅに対して、負極集電体層の延長部１Ｅ側に配置され、正極集電体層の延長部５Ｅ側には配置されない（図９Ｃ、Ｃ−Ｃ線断面図）。負極集電部材３１ｃの負極集電部面方向部位３１ａが、固体電解質層の延長部又はセパレータの延長部３Ｅに対して、負極集電体層の延長部１Ｅ側に配置されることにより、負極集電部材３１ｃと負極集電体層の延長部１Ｅとが電気的に接続される（図９ＢのＢ−Ｂ線断面図、及び図９ＣのＣ−Ｃ線断面図参照）。一方で、負極集電部材３１ｃの負極集電部面方向部位３１ａが、固体電解質層の延長部又はセパレータの延長部３Ｅに対して、正極集電体層の延長部５Ｅ側に配置されないことにより、負極集電部材３１ｃと正極集電体層の延長部５Ｅとは、電気的に接続されない（図９ＢのＡ−Ａ線断面図、及び図９ＣのＣ−Ｃ線断面図参照）。
以上のことは、負極集電部材３１ｃ及び３１ｄの各部のサイズを適切に設定することにより、実現されてよい。
例えば、負極集電部材３１ｃの長さ方向の長さは、固体電解質層の延長部又はセパレータの延長部３Ｅに対して負極集電体層の延長部１Ｅ側では、負極集電体層の延長部１Ｅに到達して電気的に接続できる程度に長く（図９ＢのＢ−Ｂ線断面図）、正極集電体層の延長部５Ｅ側では、正極集電体層の延長部５Ｅに到達しない程度に短くてよい（図９ＢのＡ−Ａ線断面図）。
一方の負極集電部材３１ｄの長さ方向の長さは、固体電解質層の延長部又はセパレータの延長部３Ｅに対して正極集電体層の延長部５Ｅ側では、正極集電体層の延長部５Ｅに到達しない程度に短くてよい（図９ＢのＡ−Ａ線断面図）。負極集電部材３１ｄの長さ方向の長さは、固体電解質層の延長部又はセパレータの延長部３Ｅに対して負極集電体層の延長部１Ｅ側では、負極集電体層の延長部１Ｅの端部に到達してもよいが、その必要はない。積層型電池５０４の負極集電部材３１ｄの長さ方向の長さは、固体電解質層の延長部又はセパレータの延長部３Ｅの両面側で略同じ長さである。この場合、負極集電体層の延長部１Ｅは、片面で１つの負極集電部材３１ｃと電気的に接続され、その裏面では負極集電部材と電気的に接続されなくてよい。
そして、負極集電部材３１ｃと負極集電部材３１ｄとが、積層方向に交互に配置され、それぞれ隣接する負極集電部材と直接に接続されることにより、複数の負極集電部材３１ｃ及び３１ｄの間が電気的に接続される。更に上記のとおり、負極集電体層の延長部１Ｅは、片面が負極集電部材３１ｃとで電気的に接続されている。これらのことによって、積層型電池５０４における複数の単位電池１０の負極集電体層の延長部１Ｅが、お互いに電気的に接続される。
上記の電気的接続を実現するためには、負極集電部材３１ｃの積層方向の長さは、固体電解質層の延長部又はセパレータの延長部３Ｅに対して正極集電体層の延長部５Ｅ側では、積層方向に隣接する負極集電部材３１ｄと直接接するような長さに設定されてよく、負極集電体層の延長部１Ｅ側では、負極集電部面方向部位３１ａの、図９Ｃにおける紙面下側の面が負極集電体層の延長部１Ｅの上側面に接するような長さに設定されてよい。負極集電部材３１ｄの積層方向の長さは、固体電解質層の延長部又はセパレータの延長部３Ｅに対して、正極集電体層の延長部５Ｅ側及び負極集電体層の延長部１Ｅ側の双方において、隣接する負極集電部材３１ｃと接する長さに設定されてよい。
正極集電部３２については、上記の負極集電部３０の説明において、正負極を逆に読み替えることにより、容易に理解できる。即ち、正極集電部３２は、複数の単位電池１０の正極集電体層の延長部５Ｅのそれぞれと接続され、複数の単位電池１０の正極集電体層の延長部５Ｅをお互いに電気的に接続するが、負極集電体層の延長部１Ｅとは接続されない。正極集電部３２は、複数の正極集電部材３３ｃ及び複数の正極集電部材３３ｄから成っていてよい。これら正極集電部材の各部のサイズは、負極集電部材３１ｃ及び３１ｄの各部のサイズの設定と同様の考察によって、適宜に設定されてよい。
［バリエーション１の集電領域を有する積層型電池の製造方法］
積層型電池５０４は、例えば、以下の方法によって製造されてよい。
負極集電体層と、負極活物質層と、固体電解質層又はセパレータと、正極活物質層と、正極集電体層とをこの順に積層して有する単位電池を複数積層して成る積層型電池の製造方法であって、
固体電解質層又はセパレータの端部に、第１の負極集電部材及び第２の正極集電部材を装着し、集電部材を有する第１の固体電解質層又はセパレータを得ること、
集電部材を有する第１の固体電解質層又はセパレータとは別の固体電解質層又はセパレータの端部に、第２の負極集電部材及び第１の正極集電部材を装着し、集電部材を有する第２の固体電解質層又はセパレータを得ること、
負極集電体層の両面にそれぞれ負極活物質層を形成して、負極積層体を得ること、
正極集電体層の両面にそれぞれ正極活物質層を形成して、正極積層体を得ること、並びに
集電部材を有する第１の固体電解質層又はセパレータ、負極積層体、集電部材を有する第２の固体電解質層又はセパレータ、及び正極積層体をこの順に積層して積層型電池を得ること
を含み、
第１の負極集電部材及び第１の正極集電部材は、積層型電池の長さ方向に延在する面方向部位を含み、且つ
第２の負極集電部材及び第２の正極集電部材は、積層型電池の積層方向に延在する積層方向部位を含む、
方法。
この方法は、使用する正極集電部材及び負極集電部材を下記のように変更する他は、上記の積層型電池５０１を製造する場合と同様に実施されてよい。具体的には例えば、図１０に示した手順によって製造することができる。図１０は、積層型電池５０４の製造手順を、長さ方向及び積層方向と平行、且つ、負極集電部３０を含む面で切断した断面図として示した図である。
図１０の製造方法においては、２種類の負極集電部材３１ｃ及び３１ｄを用い、積層型電池としたときに、これらの負極集電部材が合わさって負極集電部３０を構成することとなる。正極についても同様に、２種類の正極集電部材を用い、積層型電池としたときに、これらの正極集電部材が合わさって正極集電部を構成する。
第１の負極集電部材は、積層型電池の長さ方向に延在する負極集電部面方向部位を含み、第１の正極集電部材は、積層型電池の長さ方向に延在する正極集電部面方向部位を含む。第２の負極集電部材は、積層型電池の積層方向に延在する負極集電部積層方向部位を含み、第２の正極集電部材は、積層型電池の積層方向に延在する正極集電部積層方向部位を含む。
これらの集電部材部品の一例について、負極集電部材部品の場合を例として、図１１に示した。
図１１（ｂ）は、第１の負極集電部材３１ｃである。第１の負極集電部材３１ｃは、図１１（ｂ）の上下関係における下辺の長さｗ４が、上辺の長さｗ３よりも長い形状を有する。第１の負極集電部材３１ｃのうち、より長い下辺ｗ４を含む部分が、積層型電池の長さ方向に延在する負極集電部面方向部位３１ａを構成する。
図１１（ａ）は、第２の負極集電部材３１ｄである。第２の負極集電部材３１ｄは、上辺の長さｗ５と下辺の長さｗ６とが略同じである。積層型電池としたときに、負極集電部材３１ｄの全体が、積層型電池の積層方向に延在する負極集電部積層方向部位３１ｂを構成する。
後の積層工程において、第１の負極集電部材３１ｃの下辺側（負極集電部面方向部位３１ａ）が負極集電体層の延長部１Ｅの側に向き、上辺側が正極集電体層の延長部５Ｅの側に向くように配置される。従って、第１の負極集電部材３１ｃの下辺の長さｗ４は、固体電解質層の延長部又はセパレータの延長部３Ｅの端部に装着し、積層型電池を形成した後に、第１の負極集電部材３１ｃの負極集電部面方向部位３１ａの端部が負極集電体層の延長部１Ｅに接触し得る長さであってよい。積層型電池としたときに、第１の負極集電部材３１ｃの下辺と負極集電体層の延長部１Ｅとは、面方向で重複していてもよい。上辺の長さｗ３は、積層型電池とした後に、第１の負極集電部材３１ｃが正極集電体層の延長部５Ｅに接触しない長さであってよい。上辺の長さｗ３と下辺の長さｗ４とが必ずしもｗ３＜ｗ４の関係を満たす必要はない。
後の積層工程において、第２の負極集電部材３１ｄの上辺及び下辺は、負極集電体層の延長部１Ｅ側及び正極集電体層の延長部５Ｅ側のどちらを向いて配置されてもよい。説明の便宜上、ここでは、第２の負極集電部材３１ｄの上辺側が負極集電体層の延長部１Ｅの側に向き、下辺側が正極集電体層の延長部５Ｅの側に向くように配置されるものとする。
第２の負極集電部材３１ｄの辺のうち、負極集電体層の延長部１Ｅの側に配置される上辺の長さｗ５は任意の値であってよい。しかし、本実施形態においては、第１の負極集電部材３１ｃと第２の負極集電部材３１ｄとが、負極集電体層の延長部１Ｅ側においても、負極集電体層の延長部１Ｅを介さずに直接接触することが予定されている。従って、第２の負極集電部材３１ｄの上辺の長さｗ５は、積層型電池を形成した後の長さ方向において、負極集電体層の延長部１Ｅと面方向で重複しない長さであってよい。正極集電体層の延長部５Ｅの側に配置される下辺の長さｗ６は、積層型電池を形成した後に、正極集電体層の延長部５Ｅに接触しない長さであってよい。
上記の要請を満たす限り、第１の負極集電部材３１ｃの上辺の長さｗ３と、第２の負極集電部材３１ｄの上辺ｗ５及び下辺ｗ６の長さとは、同じ長さであってもよいし、異なる長さであってもよい。
後の積層工程においては、第１の負極集電部材３１ｃは、下辺側では負極集電体層の延長部１Ｅ及び第２の負極集電部材３１ｄと接触し、上辺側では第２の負極集電部材３１ｄと接触するように配置される。この接触構造により、第１の負極集電部材３１ｃと第２の負極集電部材３１ｄとが、積層方向に電気的に接続される。従って、積層される固体電解質層の延長部又はセパレータの延長部３Ｅの端部における負極集電部材としては、第１の負極集電部材３１ｃと第２の負極集電部材３１ｄとが、交互に、上下関係を逆転せずに、装着されてよい。
積層後の負極集電部材同士が積層方向で良好に電気的に接続されるためには、第１の負極集電部材３１ｃの積層方向の長さｈ４と、第２の負極集電部材３１ｄの積層方向の長さｈ５との合計は、積層方向に隣接する固体電解質層の延長部又はセパレータの延長部３Ｅの間隔と略同一であってよい。同様の観点から、第１の負極集電部材３１ｃの積層方向の長さｈ３と、第２の負極集電部材３１ｄの積層方向の長さｈ６との合計は、積層方向に隣接する固体電解質層の延長部又はセパレータの延長部３Ｅの間隔と略同一であってよい。
ここで、積層方向に隣接する固体電解質層の延長部又はセパレータの延長部３Ｅの間隔を、負極集電体層の延長部１Ｅ側と正極集電体層の延長部５Ｅ側とで略同一に設定すれば、ｈ４とｈ５との合計値とｈ３とｈ６との合計値を同じにすることができる。更には、ｈ３及びｈ４を略同一の値とし、ｈ５及びｈ６を略同一の値としてよい。このような態様は、第１の負極集電部材３１ｃ及び第２の負極集電部材３１ｄの製造を容易化する点で、好適である。即ち、例えば、特定の厚さを有する金属板に対して、切断及び折り曲げを順不同で行うことにより、第１の負極集電部材３１ｃを製造することができる。また、前記金属板とは異なる厚さの別の金属板、例えば前記金属板よりも厚い金属板に対して、切断及び折り曲げを順不同で行うことにより、第２の負極集電部材３１ｄを製造することができる。
ｈ３及びｈ４の長さを、ｈ５及びｈ６の長さに比べて、負極集電体層の延長部の積層方向の長さ分だけ小さく設定すると、上記態様の積層方向の電気的接続が良好且つ容易となる点で、特に好適である。
正極集電部は、上記負極集電部材とそれぞれ略同様の形状を有する２種類の正極集電部材を用いて形成されてよい。これら正極集電部材の各部のサイズは、負極集電部材の場合と同様の考察によって適宜に設定されてよい。
本実施形態の製造方法においては、固体電解質層又はセパレータの端部に、第１の負極集電部材及び第２の正極集電部材を装着し、集電部材を有する第１の固体電解質層又はセパレータを得る。一方、上記第１の固体電解質層又はセパレータとは別の固体電解質層又はセパレータの端部に、第２の負極集電部材及び第１の正極集電部材を装着し、集電部材を有する第２の固体電解質層又はセパレータを得る。
第１の負極集電部材３１ｃ及び第２の正極集電部材３３ｄを装着した後の第１の固体電解質層又はセパレータ、並びに第２の負極集電部材３１ｄ及び第１の正極集電部材３３ｃを装着した後の第２の固体電解質層又はセパレータの形状を、図１２に示した。「上面図」が正極集電体層の延長部側であり、「下面図」が負極集電体層の延長部側である。
第１の固体電解質層又はセパレータに装着された第１の負極集電部材３１ｃは、片面に負極集電部面方向部位３１ａを有するが、反対側の面には負極集電部面方向部位を有さない。正極集電部材３３ｄは、両面において正極集電部面方向部位を有さない。従って、この第１の固体電解質層又はセパレータにおける集電部材は、片面において負極集電体層の延長部１Ｅとのみ電気的に接続することが可能であり、両面とも正極集電体層の延長部５Ｅとは電気的に接続されない。
第２の固体電解質層又はセパレータに装着された負極集電部材３１ｄは、両面において負極集電部面方向部位を有さない。正極集電部材３３ｃは、片面に正極集電部面方向部位３３ａを有するが、反対側の面には正極集電部面方向部位を有さない。従って、この第２の固体電解質層又はセパレータにおける集電部材は、片面において正極集電体層の延長部５Ｅとのみ電気的に接続することが可能であり、両面とも負極集電体層の延長部１Ｅとは電気的に接続されない。
負極積層体１５及び正極積層体１６の形成は、それぞれ、第１実施形態の積層型電池５０１の場合と同様に行われてよい（図１０）。
そして、集電部材を有する第１の固体電解質層又はセパレータと、負極積層体１５と、集電部材を有する第２の固体電解質層又はセパレータと、正極積層体１６とを、この順に積層することにより、所望の積層型電池５０４を得ることができる。
バリエーション１の集電構造を有する第２実施態様の積層型電池は、上記の第２実施態様の積層型電池の製造方法において、正極集電部材及び負極集電部材としてそれぞれ上記２種類の部材を使用する他は、積層型電池５０２を製造する場合と同様に実施されてよく、例えば、以下の方法によってよい。
負極集電体層と、負極活物質層と、固体電解質層又はセパレータと、正極活物質層と、正極集電体層とをこの順に積層して有する単位電池を複数積層して成る積層型電池の製造方法であって、
固体電解質層又はセパレータとは異なる絶縁シートの端部に、第１の負極集電部材及び第２の正極集電部材を装着し、集電部材を有する第１の絶縁層を得ること、
固体電解質層又はセパレータとは異なり、且つ集電部材を有する第１の絶縁シートとは別の絶縁シートの端部に、第２の負極集電部材及び第１の正極集電部材を装着し、集電部材を有する第２の絶縁層を得ること、
負極集電体層の両面にそれぞれ負極活物質層を形成して、負極積層体を得ること、
正極集電体層の両面にそれぞれ正極活物質層を形成して、正極積層体を得ること、
固体電解質層又はセパレータ、負極積層体、固体電解質層又はセパレータ、及び正極積層体をこの順に積層して電池領域を構成すること、並びに
前記集電部材部品を有する第１の絶縁シート、前記負極積層体中の負極集電体層、前記の集電部材部品を有する第２の絶縁シート、及び前記正極積層体中の正極集電体層をこの順に積層して集電領域を構成すること
を含み、
第１の負極集電部材及び第１の正極集電部材は、積層型電池の長さ方向に延在する面方向部位を含み、且つ
第２の負極集電部材及び第２の正極集電部材は、積層型電池の積層方向に延在する積層方向部位を含む、
方法。
［バリエーション２］
本実施形態の積層型電池の集電領域において、個々の負極集電部材及び正極集電部材は、固体電解質層の延長部若しくはセパレータの延長部又は絶縁シートの長さ方向における電池領域と反対側の端部において、固体電解質層の延長部若しくはセパレータの延長部又は絶縁シートを貫通して連続している部材であってもよい。
この実施態様の一例を、負極集電部材が、固体電解質層の延長部又はセパレータの延長部を貫通する場合を例として、図１３に示した。
図１３の実施形態は、延長部３Ｅにスルーホール３ｂを有する固体電解質層又はセパレータを使用し、２種の集電部材部品間を、スルーホール３ｂを介して積層方向に導通させる方法に関する。本実施形態の積層型電池は、積層方向の導通がスルーホール３ｂを介して行われる他は、積層型電池５０１〜５０４のいずれかと同じ構造を有していてよい。
図１３の方法に使用される負極集電部材部品の拡大図を、図１４に示した。本実施形態では、負極集電部材部品として３１ｅ及び３１ｆの２種類を使用する。負極集電部材部品３１ｅは突起３１ｅａを有する。負極集電部材部品３１ｅの有する突起３１ｅａは、固体電解質層の延長部又はセパレータの延長部３Ｅのスルーホール３ｂと係合し、積層後に負極集電部材部品３１ｆと接触し、これにより負極集電部材部品３１ｅと３１ｆとの積層方向の電気的な接続を形成する。
負極集電部材部品３１ｅの有する突起３１ｅａの積層方向の長さｈ１１は、固体電解質層の延長部又はセパレータの延長部３Ｅの積層方向の長さ（厚さ）と略同一であってよい。
負極集電部材部品３１ｅの長さ方向の長さｗ７及び積層方向の長さｈ７、並びに負極集電部材部品３１ｆの長さ方向の長さｗ８及び積層方向の長さｈ８は、それぞれ、図１Ａ〜Ｃに示した積層型電池５０１の製造に用いる負極集電部材３１におけるｗ１、ｈ１、ｗ２、及びｈ２と同様の考察によって設定されてよい。
スルーホール３ｂを有する固体電解質層の延長部又はセパレータの延長部３Ｅに、負極集電部材部品３１ｅ及び３１ｆを装着すると、負極集電部材部品３１ｆにおける長さｗ８の長い辺を含む部分が、長さ方向に延在する負極集電部面方向部位３１ａを構成し、負極集電部材部品３１ｅにおける長さｗ７の短い辺を含む部分が、積層方向に延在する負極集電部積層方向部位３１ｂの一部を構成する。
正極集電部材については、上記負極集電部材の場合と略同様の２種類の正極集電部材部品を用いて形成されてよい。
スルーホール３ｂは、固体電解質層の延長部若しくはセパレータの延長部又は絶縁シートの端部に、切欠き部として形成されてもよい。
固体電解質層の延長部若しくはセパレータの延長部又は絶縁シートへのスルーホール又は切欠き部の形成、並びに突起を有する集電部材部品の製造は、薄膜状の集電体層への凸部又は凹部の形成よりも歩留まり高く行える。そのため、本実施形態は、この点で従来技術に対して有利である。
［バリエーション３］
負極集電部材及び正極集電部材が、固体電解質層の延長部若しくはセパレータの延長部又は絶縁シートの長さ方向における電池領域と反対側の端部において、固体電解質層の延長部若しくはセパレータの延長部又は絶縁シートを貫通して連続している態様としては、上記とは別の実施形態を採用することも可能である。
この実施態様の一例を、固体電解質層の延長部又はセパレータの延長部に負極集電部材を装着する場合を例として、図１５に示した。
図１５の実施形態は、使用する集電部材部品の形状を変更する他は、図１３の場合と略同様に実施されてよい。
図１５の実施形態に使用する負極集電部材部品の拡大図を、図１６に示した。本実施形態では、負極集電部材部品として３１ｇ及び３１ｈの２種類を使用する。負極集電部材部品３１ｇ及び３１ｈは、それぞれ、固体電解質層の延長部又はセパレータの延長部３Ｅを貫通して互いに係合し、積層方向に電気的な接続を形成するための鋸歯状突起３１ｇａ及び３１ｈａを有する。
固体電解質層の延長部又はセパレータの延長部３Ｅに負極集電部材部品３１ｇ及び３１ｈを装着する際には、例えば、固体電解質層の延長部又はセパレータの延長部３Ｅを加熱しながら、鋸歯状突起３１ｇａ及び３１ｈａが固体電解質層の延長部又はセパレータの延長部３Ｅ内で係合するように、負極集電部材部品３１ｇ及び３１ｈを押し込む方法によってよい。
負極集電部材部品３１ｇ及び３１ｈがそれぞれ有する鋸歯状突起３１ｇａ及び３１ｈａの積層方向の長さｈ１２及びｈ１３は、それぞれ、固体電解質層の延長部又はセパレータの延長部３Ｅの積層方向の長さ（厚さ）と略同一であってよい。
負極集電部材部品３１ｇの長さ方向の長さｗ９及び積層方向の長さｈ９、並びに負極集電部材部品３１ｈの長さ方向の長さｗ１０及び積層方向の長さｈ１０は、それぞれ、図３に示した積層型電池５０１の製造に用いる負極集電部材３１における長さｗ１、ｈ１、ｗ２、及びｈ２と、同様の考察によって設定されてよい。
負極集電部材部品３１ｇ及び３１ｈを固体電解質層の延長部又はセパレータの延長部３Ｅに装着すると、負極集電部材部品３１ｈにおける長さｗ１０の辺を含む部分が、長さ方向に延在する負極集電部面方向部位３１ａを構成し、負極集電部材部品３１ｇにおける長さｗ９の短い辺を含む部分が、積層方向に延在する負極集電部積層方向部位３１ｂの一部を構成する。
正極集電部材は、上記負極集電部材の場合と略同様の正極集電部材部品を用いて形成されてよい。
本実施形態は、固体電解質層の延長部若しくはセパレータの延長部又は絶縁シートへのスルーホールの形成を行う必要がない点で、上記のバリエーション２よりも有利である。
＜積層型電池＞
上記いずれの場合においても、積層型電池は、積層方向に隣接する負極集電部材同士、及び負極集電部材と負極集電体層との間、並びに積層方向に隣接する正極集電部材同士、及び正極集電部材と正極集電体層との間を接合してよい。接合方法は任意であり、例えば、溶接によることができる。溶接法は、例えば超音波溶接であってよい。
本実施形態の積層型電池は、必要に応じて外装体に封入してよい。所望の積層型電池が湿電池である場合には、積層型電池を、適当な電解液とともに外装体に封入してよい。
図１〜１０を参照してなされた上記の説明では、負極活物質層２及び正極活物質層４の積層方向の長さが略同一の場合に関する。しかしながら本発明は、この構成に限定されるものではなく、負極活物質層２及び正極活物質層４の積層方向の長さが相違する場合も包含する。
１ 負極集電体層
１Ｅ 負極集電体層の延長部
２ 負極活物質層
３ 固体電解質層又はセパレータ
３Ｅ 固体電解質層の延長部又はセパレータの延長部
３ａ 絶縁シート
３ｂ スルーホール
４ 正極活物質層
５ 正極集電体層
５Ｅ 正極集電体層の延長部
１０ 単位電池
３０ 負極集電部
３１ 負極集電部材
３１ａ 負極集電部面方向部位
３１ｂ 負極集電部積層方向部位
３１ｃ、３１ｄ 負極集電部材
３１ｅ、３１ｆ、３１ｇ、３１ｈ 負極集電部材部品
３１ｅａ 突起
３１ｇａ、３１ｈａ 鋸歯状突起
３２ 正極集電部
３３ 正極集電部材
３３ａ 正極集電部面方向部位
３３ｂ 正極集電部積層方向部位
１００ 電池領域
２００ 集電領域
５０１、５０２、５０３、５０４ 積層型電池

Claims (7)

  1. 負極集電体層と、負極活物質層と、固体電解質層又はセパレータと、正極活物質層と、正極集電体層とをこの順に積層して有する単位電池を複数積層して成る積層型電池であって、前記積層型電池は、前記積層がされている積層方向と、前記積層方向に垂直な面方向と、前記面方向において長さ方向と前記長さ方向に垂直な幅方向とを有し、
    前記積層型電池は、前記積層方向から見て、
    １）前記負極集電体層と、前記負極活物質層と、前記固体電解質層又は前記セパレータと、前記正極活物質層と、前記正極集電体層とを有する、電池領域と、
    ２）前記電池領域の前記長さ方向に隣接し、前記負極集電体層の延長部と、前記固体電解質層の延長部若しくは前記セパレータの延長部又は絶縁シートと、前記正極集電体層の延長部と、負極集電部と、正極集電部とを有する、集電領域とを有し、
    前記負極集電体層の前記延長部と前記正極集電体層の前記延長部とのそれぞれの前記集電領域側の端部は、前記積層方向からみて、凹部又は凸部を含まない形状を有し、
    前記負極集電部と前記正極集電部とは、前記積層方向から見て、前記集電領域の前記電池領域と反対側の端部にあり、前記幅方向においてお互いに間に間隔をもって分離されており、
    前記負極集電部は、前記複数の単位電池の前記負極集電体層の前記延長部のそれぞれと接続され、且つ、前記複数の単位電池の前記負極集電体層の前記延長部をお互いに電気的に接続するが、前記正極集電体層の前記延長部とは接続されず、
    前記正極集電部は、前記複数の単位電池の前記正極集電体層の前記延長部のそれぞれと接続され、且つ、前記複数の単位電池の前記正極集電体層の前記延長部をお互いに電気的に接続するが、前記負極集電体層の前記延長部とは接続されず、
    前記集電部において、前記固体電解質層の前記延長部若しくは前記セパレータの前記延長部又は前記絶縁シートは、前記積層型電池のすべての前記負極集電体層と前記正極集電体層との間に存在することを特徴とする積層型電池。
  2. 前記固体電解質層の前記延長部若しくは前記セパレータの前記延長部又は前記絶縁シートの前記長さ方向の前記電池領域と反対側の端部が、前記負極集電部又は前記正極集電部に固定されている、請求項１に記載の積層型電池。
  3. 前記負極集電部は、複数の負極集電部材から成り、前記複数の負極集電部材のそれぞれは、前記長さ方向に延在する負極集電部面方向部位と、前記積層方向に延在する負極集電部積層方向部位とを有し、前記負極集電部面方向部位はそれぞれ前記負極集電体層の前記延長部と電気的に接続され、前記複数の負極集電部材の前記負極集電部積層方向部位は、それぞれ前記積層方向に直接に又は前記負極集電体層の前記延長部を介して接続されて、前記複数の負極集電部材の間が電気的に接続されており、
    前記正極集電部は、複数の正極集電部材から成り、前記複数の正極集電部材のそれぞれは、前記長さ方向に延在する正極集電部面方向部位と、前記積層方向に延在する正極集電部積層方向部位とを有し、前記正極集電部面方向部位はそれぞれ前記正極集電体層の前記延長部と電気的に接続され、前記複数の正極集電部材の前記正極集電部積層方向部位は、それぞれ前記積層方向に直接に又は前記正極集電体層の前記延長部を介して接続されて、前記複数の正極集電部材の間が電気的に接続されている、
    請求項１又は２に記載の積層型電池。
  4. 前記複数の負極集電部材の前記負極集電部積層方向部位は、それぞれ前記積層方向に前記負極集電体層の前記延長部を介して接続されており、前記複数の負極集電部材の前記負極集電部積層方向部位は、前記固体電解質層の前記延長部若しくは前記セパレータの前記延長部又は前記絶縁シートから、前記負極集電体層の前記延長部側に延在する前記積層方向の長さが、前記正極集電体層の前記延長部側に延在する前記積層方向の長さより小さく、
    前記複数の正極集電部材の前記正極集電部積層方向部位は、それぞれ前記積層方向に前記正極集電体層の前記延長部を介して接続されており、前記複数の正極集電部材の前記正極集電部積層方向部位は、前記固体電解質層の前記延長部若しくは前記セパレータの前記延長部又は前記絶縁シートから、前記正極集電体層の前記延長部側に延在する前記積層方向の長さが、前記負極集電体層の前記延長部側に延在する前記積層方向の長さより小さい、
    請求項３に記載の積層型電池。
  5. 前記負極集電部材及び前記正極集電部材が、前記固体電解質層の前記延長部若しくは前記セパレータの前記延長部又は前記絶縁シートの前記長さ方向の前記電池領域と反対側の端部の外側で連続している部材である、請求項３又は４に記載の積層型電池。
  6. 前記負極集電部材及び前記正極集電部材が、前記固体電解質層の前記延長部若しくは前記セパレータの前記延長部又は前記絶縁シートの前記長さ方向の前記電池領域と反対側の端部において、前記固体電解質層の前記延長部若しくは前記セパレータの前記延長部又は前記絶縁シートを貫通して連続している部材である、請求項３又は４に記載の積層型電池。
  7. 前記集電領域の積層方向の長さと前記電池領域の積層方向の長さとが略同じである、請求項１〜６のいずれか一項に記載の積層型電池。
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