JP7199033B2 - 電池 - Google Patents

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Description

本開示は、電池に関する。
特許文献１には、活物質層の端面の周縁部を被覆する絶縁性材料を備える電極体が、開示されている。
特許文献２には、端部絶縁部を備える全固体リチウム電池が、開示されている。
特許文献３には、樹脂で被覆される固体電池が、開示されている。
特開２０１２－０３８４２５号公報 国際公開第２０１６／１５２５６５号 特開２００８－１０３２９２号公報
従来技術においては、短絡リスクの低減が望まれる。
本開示の一様態における電池は、電極層と対極層とを含む発電要素と、前記電極層に接して配置される電極集電体と、前記対極層に接して配置される対極集電体と、第１部分と第２部分とを有する第１封止部分と、を備え、前記第１部分は、前記電極集電体と前記対極集電体とが対向する領域である対向領域の範囲内に、前記電極集電体と前記対極集電体とに接して、位置し、前記第２部分は、前記対向領域の範囲外に、位置し、前記第２部分は、前記電極集電体の端部と前記対極集電体の端部との両方よりも外側に、位置する。
本開示によれば、短絡リスクを低減できる。
図１は、実施の形態１における電池１０００の概略構成を示す図である。 図２は、実施の形態１における電池１１００の概略構成を示す図である。 図３は、実施の形態１における電池１２００の概略構成を示す図である。 図４は、実施の形態１における電池１３００の概略構成を示す図である。 図５は、実施の形態１における電池１４００の概略構成を示す図である。 図６は、実施の形態１における電池１５００の概略構成を示す図である。 図７は、実施の形態１における電池１６００の概略構成を示す図である。 図８は、実施の形態１における電池１７００の概略構成を示す図である。 図９は、実施の形態２における電池２０００の概略構成を示す図である。 図１０は、実施の形態２における電池２１００の概略構成を示すｘ－ｚ図（断面図）である。 図１１は、実施の形態２における電池２２００の概略構成を示すｘ－ｚ図（断面図）である。 図１２は、実施の形態２における電池２３００の概略構成を示すｘ－ｚ図（断面図）である。 図１３は、電池の製造方法の一例を示す図である。
以下、実施の形態が、図面を参照しながら、説明される。
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１における電池１０００の概略構成を示す図である。
図１（ａ）は、実施の形態１における電池１０００の概略構成を示すｘ－ｚ図（１Ａ断面図）である。
図１（ｂ）は、実施の形態１における電池１０００の概略構成を示すｘ－ｙ図（上面透視図）である。
実施の形態１における電池１０００は、発電要素１００と、電極集電体２１０と、対極集電体２２０と、第１封止部分３１０と、を備える。
発電要素１００は、電極層１１０と対極層１２０とを含む。
電極集電体２１０は、電極層１１０に接して、配置される。
対極集電体２２０は、対極層１２０に接して、配置される。
第１封止部分３１０は、第１部分３１１と第２部分３１２とを有する。
第１部分３１１は、電極集電体２１０と対極集電体２２０とが対向する領域である対向領域４００の範囲内に、位置する。
第２部分３１２は、対向領域４００の範囲外に、位置する。
以上の構成によれば、電極集電体２１０と対極集電体２２０とが接触する可能性を低減できる。すなわち、第１封止部分３１０の第１部分３１１により、電極集電体２１０と対極集電体２２０との間隔を一定の距離以上（例えば、第１部分３１１の厚み以上）に、維持できる。したがって、電極集電体２１０と対極集電体２２０とが、互いに近接することを回避できる。さらに、集電体の一方に変形（例えば、折曲がり、バリの発生、など）が生じた場合であっても、第１封止部分３１０の第２部分３１２により、その変形部分が集電体のもう一方に接触することを抑制できる。これらにより、例えば、全固体電池（または、電極層１１０と対極層１２０との間にセパレータ６００を備えない電池）においても、電極集電体２１０と対極集電体２２０とが直接接触して電極層１１０と対極層１２０とが短絡するリスクを、低減できる。
なお、第１封止部分３１０は、第１材料を含む部材であってもよい。すなわち、第１部分３１１と第２部分３１２とは、第１材料を含んでもよい。第１封止部分３１０は、例えば、第１材料を主成分として含む部材であってもよい。すなわち、第１部分３１１と第２部分３１２とは、第１材料を主成分として含んでもよい。第１封止部分３１０は、例えば、第１材料のみからなる部材であってもよい。すなわち、第１部分３１１と第２部分３１２とは、第１材料のみを含んでもよい。
第１材料としては、一般に公知の電池の封止部材の材料（例えば、封止剤）が、用いられうる。第１材料としては、例えば、樹脂材料が用いられうる。
なお、第１材料は、絶縁性であり、かつ、イオン伝導性を有さない材料であってもよい。
以上の構成によれば、第１材料が絶縁性であることで、電極集電体２１０と対極集電体２２０との間の導通を、防止できる。また、第１材料がイオン伝導性を有さないことで、第１封止部分３１０の第２部分３１２と、他の電池部材（例えば、他の電池の第１封止部分３１０の第２部分３１２）との接触による、電池特性の低下を、防止できる。
なお、第１材料は、エポキシ樹脂とアクリル樹脂とポリイミド樹脂とシルセスキオキサンとのうちの少なくとも１種であってもよい。
以上の構成によれば、第１封止部分３１０を、絶縁性であり、かつ、イオン伝導性を有さず、かつ、硬化が容易な部材にできる。すなわち、第１材料は、初期状態では流動性を有し、その後、硬化させる（例えば、紫外線照射、熱処理、など、により流動性を喪失させる）ことができる材料となる。熱処理または紫外線照射による仮硬化（または、熱処理による本硬化）といった形成方法により、第１封止部分３１０の第２部分３１２を対向領域４００の範囲外にはみ出させることが容易となる。
なお、第１封止部分３１０は、粒子状の金属酸化物材料を含んでもよい。
以上の構成によれば、第１封止部分３１０の特性（例えば、電池形状の維持力、絶縁性、熱伝導性、防湿性、など）を、より向上させることができる。
金属酸化物材料としては、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化セリウム、酸化鉄、酸化タングステン、酸化ジルコニウム、酸化カルシウム、ゼオライト、ガラス、など、が用いられうる。
金属酸化物材料の粒子サイズは、電極集電体２１０と対極集電体２２０との間隔以下であればよい。金属酸化物材料の粒子形状は、正円状、楕円状、棒状、などであってもよい。
対向領域４００は、電極集電体２１０と対極集電体２２０とが対向する領域である。すなわち、対向領域４００は、積層方向（ｚ方向）において、電極集電体２１０と対極集電体２２０とが重なり合う領域である。例えば、電極集電体２１０よりも対極集電体２２０が小さく、かつ、電極集電体２１０の形成範囲内に対極集電体２２０が位置する場合には、対向領域４００は、対極集電体２２０の形成範囲と同じ領域となる。もしくは、例えば、電極集電体２１０と対極集電体２２０とが同じ大きさ（すなわち、同じ形状）であれば、対向領域４００は、電極集電体２１０の形成範囲と同じ領域となる。
発電要素１００は、例えば、充電および放電の特性を有する発電部（例えば、二次電池）である。例えば、発電要素１００は、単電池セルであってもよい。
電極層１１０は、電極材料（例えば、活物質）を含む層である。
対極層１２０は、対極材料（例えば、活物質）を含む層である。対極材料は、電極材料の対極を構成する材料である。
電極集電体２１０と対極集電体２２０とは、導電性を有する部材である。電極集電体２１０と対極集電体２２０とは、例えば、導電性を有する薄膜であってもよい。電極集電体２１０と対極集電体２２０とを構成する材料としては、例えば、金属（ＳＵＳ、Ａｌ、Ｃｕ、など）が用いられうる。また、電極集電体２１０は、電極層１１０に接する部分に、集電体層（例えば、導電性材料を含む層）を備えてもよい。また、対極集電体２２０は、対極層１２０に接する部分に、集電体層（例えば、導電性材料を含む層）を備えてもよい。
なお、電極集電体２１０は、電極層１１０よりも広い範囲に、形成されてもよい。また、対極集電体２２０は、対極層１２０よりも広い範囲に、形成されてもよい。
なお、電極層１１０は負極活物質層であってもよい。このとき、電極材料は負極活物質である。電極集電体２１０は負極集電体である。対極層１２０は正極活物質層である。対極材料は正極活物質である。対極集電体２２０は正極集電体である。
もしくは、電極層１１０は正極活物質層であってもよい。このとき、電極材料は正極活物質である。電極集電体２１０は正極集電体である。対極層１２０は負極活物質層である。対極材料は負極活物質である。対極集電体２２０は負極集電体である。
正極活物質層に含有される正極活物質としては、公知の正極活物質（例えば、コバルト酸リチウム、ＬｉＮＯ、など）が用いられうる。正極活物質の材料としては、ＬｉまたはＭｇなどのイオンを離脱および挿入することができる各種材料が用いられうる。
また、正極活物質層の含有材料としては、公知の固体電解質（例えば、無機系固体電解質など）が用いられうる。無機系固体電解質としては、硫化物固体電解質または酸化物固体電解質などが用いられうる。硫化物固体電解質としては、例えば、Ｌｉ２Ｓ：Ｐ２Ｓ５の混合物が用いられうる。正極活物質の表面は、固体電解質でコートされていてもよい。また、正極活物質層の含有材料としては、導電材（例えば、アセチレンブラックなど）、結着用バインダー（例えば、ポリフッ化ビニリデンなど）、など、が用いられうる。
これら正極活物質層の含有材料を溶媒と共に練り込んだペースト状の塗料を正極集電体面上に塗工乾燥して正極活物質層が作製されうる。正極活物質層の密度を高めるために、乾燥後にプレスしておいてもよい。このようにして作製される正極活物質層の厚みは、例えば、５～３００μｍである。
正極集電体としては、金属箔（例えば、ＳＵＳ箔、Ａｌ箔）、など、が用いられうる。正極集電体の厚みは、例えば、５～１００μｍである。
負極活物質層に含有される負極活物質としては、公知の負極活物質（例えば、グラファイト、金属リチウム、など）が用いられうる。負極活物質の材料としては、ＬｉまたはＭｇなどのイオンを離脱および挿入することができる各種材料が用いられうる。
また、負極活物質層の含有材料としては、公知の固体電解質（例えば、無機系固体電解質など）が用いられうる。無機系固体電解質としては、硫化物固体電解質または酸化物固体電解質などが用いられうる。硫化物固体電解質としては、例えば、Ｌｉ２Ｓ：Ｐ２Ｓ５の混合物が用いられうる。また、負極活物質層の含有材料としては、導電材（例えば、アセチレンブラックなど）、結着用バインダー（例えば、ポリフッ化ビニリデンなど）、など、が用いられうる。
これら負極活物質層の含有材料を溶媒と共に練り込んだペースト状の塗料を負極集電体上に塗工乾燥して負極活物質層が作製されうる。負極活物質層の密度を高めるために、負極板をプレスしておいてもよい。このようにして作製される負極活物質層の厚みは、例えば、５～３００μｍである。
負極集電体としては、金属箔（例えば、ＳＵＳ箔、Ｃｕ箔）、など、が用いられうる。負極集電体の厚みは、例えば、５～１００μｍである。
なお、発電要素１００は、電解質層１３０を含んでもよい。電解質層１３０は、電極層１１０と対極層１２０との間に配置される。電解質層１３０は、電解質材料を含む層である。電解質材料としては、一般に公知の電池用の電解質が用いられうる。電解質層１３０の厚みは、５～３００μｍであってもよく、もしくは、５～１００μｍであってもよい。
なお、電解質材料は、例えば、固体電解質であってもよい。すなわち、発電要素１００は、固体電解質層を含んでもよい。発電要素１００は、例えば、全固体電池であってもよい。
固体電解質としては、公知の固体電解質（例えば、無機系固体電解質など）が用いられうる。無機系固体電解質としては、硫化物固体電解質または酸化物固体電解質などが用いられうる。硫化物固体電解質としては、例えば、Ｌｉ２Ｓ：Ｐ２Ｓ５の混合物が用いられうる。なお、電解質層１３０は、電解質材料に加えて、結着用バインダー（例えば、ポリフッ化ビニリデンなど）、など、を含有してもよい。
なお、図１に示されるように、第２部分３１２は、対極集電体２２０の端部よりも外側（すなわち、対極集電体２２０の外周側）に、位置してもよい。このとき、第２部分３１２は、電極集電体２１０の端部よりも内側（すなわち、電極集電体２１０の中央側）に、位置してもよい。
図２は、実施の形態１における電池１１００の概略構成を示す図である。
図２（ａ）は、実施の形態１における電池１１００の概略構成を示すｘ－ｚ図（２Ａ断面図）である。
図２（ｂ）は、実施の形態１における電池１１００の概略構成を示すｘ－ｙ図（上面透視図）である。
図２に示されるように、第２部分３１２は、電極集電体２１０の端部と対極集電体２２０の端部との両方よりも外側（すなわち、集電体の外周側）に、位置してもよい。
以上の構成によれば、電極集電体２１０の端部と対極集電体２２０の端部との間の沿面距離を、より長くすることができる。このため、第１封止部分３１０の第２部分３１２により、集電体の変形に起因する集電体どうしの接触を、より抑制できる。これにより、電極層１１０と対極層１２０とが短絡するリスクを、より低減できる。
なお、図１および図２に示されるように、第１部分３１１は、発電要素１００の端部の一部（例えば、発電要素１００が矩形形状であれば、発電要素１００の端部の一辺）に接して、位置してもよい。このとき、第２部分３１２は、第１部分３１１に接して、位置してもよい。
もしくは、第１部分３１１は、発電要素１００の端部の全て（例えば、発電要素１００が矩形形状であれば、発電要素１００の端部の全辺）に接して、位置してもよい。このとき、第２部分３１２は、第１部分３１１の端部の全てに接して、位置してもよい。
図３は、実施の形態１における電池１２００の概略構成を示す図である。
図３（ａ）は、実施の形態１における電池１２００の概略構成を示すｘ－ｚ図（３Ａ断面図）である。
図３（ｂ）は、実施の形態１における電池１２００の概略構成を示すｘ－ｙ図（上面透視図）である。
図３に示されるように、第１部分３１１は、発電要素１００の周囲を囲んで、位置してもよい。
このとき、図３に示されるように、第２部分３１２は、第１部分３１１の周囲を囲んで、位置してもよい。
以上の構成によれば、第１封止部分３１０の第１部分３１１により、発電要素１００の周囲（例えば、四方方向）において、電極集電体２１０と対極集電体２２０との間隔を一定の距離以上（例えば、第１部分３１１の厚み以上）に、維持できる。したがって、発電要素１００の周囲において、電極集電体２１０と対極集電体２２０とが、互いに近接することを回避できる。さらに、発電要素１００の周囲において、集電体の一方に変形（例えば、折曲がり、バリの発生、など）が生じた場合であっても、第１封止部分３１０の第２部分３１２により、その変形部分が集電体のもう一方に接触することを抑制できる。これらにより、電極層１１０と対極層１２０とが短絡するリスクを、より低減できる。
また、以上の構成によれば、発電要素１００の部材の側面を、第１部分３１１により、覆うことができる。これにより、発電要素１００の部材（例えば、電極層１１０に含まれる電極材料、対極層１２０に含まれる対極材料、電解質層１３０に含まれる固体電解質材料、など）の一部が崩落した場合であっても、第１部分３１１により、当該崩落した構成部材が、電池内部の別の部材と接触することを抑制できる。したがって、電池の構成部材の崩落による、電池内部の短絡を抑制できる。これらにより、電池の信頼性を、より向上させることができる。
図４は、実施の形態１における電池１３００の概略構成を示す図である。
図４（ａ）は、実施の形態１における電池１３００の概略構成を示すｘ－ｚ図（４Ａ断面図）である。
図４（ｂ）は、実施の形態１における電池１３００の概略構成を示すｘ－ｙ図（上面透視図）である。
図４に示されるように、第１部分３１１は、発電要素１００の周囲を囲んで、位置してもよい。
このとき、図４に示されるように、第２部分３１２は、第１部分３１１の周囲を囲んで、かつ、電極集電体２１０の全ての端部と対極集電体２２０の全ての端部との両方よりも外側（すなわち、集電体の外周側）に、位置してもよい。
以上の構成によれば、発電要素１００の周囲（例えば、四方方向）において、電極集電体２１０の端部と対極集電体２２０の端部との間の沿面距離を、より長くすることができる。このため、第１封止部分３１０の第２部分３１２により、集電体の変形に起因する集電体どうしの接触を、より抑制できる。これにより、電極層１１０と対極層１２０とが短絡するリスクを、より低減できる。
なお、図１～４に示されるように、第２部分３１２は、電極集電体２１０の端部と対極集電体２２０の端部とを覆わずに、位置してもよい。
以上の構成によれば、第１封止部分３１０の第２部分３１２が集電体の端部に付着することに起因する、集電体の変形を、抑制できる。このため、集電体の変形に起因する集電体どうしの接触を、より抑制できる。これにより、電極層１１０と対極層１２０とが短絡するリスクを、より低減できる。
なお、図１～４に示されるように、第１部分３１１は、電極集電体２１０と対極集電体２２０とに接してもよい。
以上の構成によれば、第１部分３１１は、電極集電体２１０と対極集電体２２０との間で連続的（すなわち、一体的）に形成される部材となる。これにより、第１封止部分３１０の第１部分３１１により、電極集電体２１０と対極集電体２２０との間隔を一定の距離以上（例えば、第１部分３１１の厚み以上）に、より強固に、維持できる。したがって、電極集電体２１０と対極集電体２２０とが、互いに近接することを、より確実に、回避できる。これにより、電極集電体２１０と対極集電体２２０とが直接接触して電極層１１０と対極層１２０とが短絡するリスクを、より低減できる。
図５は、実施の形態１における電池１４００の概略構成を示す図である。
図５（ａ）は、実施の形態１における電池１４００の概略構成を示すｘ－ｚ図（５Ａ断面図）である。
図５（ｂ）は、実施の形態１における電池１４００の概略構成を示すｘ－ｙ図（上面透視図）である。
図５に示されるように、電極集電体２１０と対極集電体２２０とは、同じ形状であってもよい。
なお、図１～５に示されるように、第１部分３１１は、発電要素１００に接してもよい。すなわち、第１部分３１１は、電極層１１０と対極層１２０と電解質層１３０との少なくとも１つに接してもよい。
以上の構成によれば、電池の発電要素１００の部材の側面を、第１部分３１１により、保護することができる。すなわち、発電要素１００の部材（例えば、電極層１１０に含まれる電極材料、対極層１２０に含まれる対極材料、電解質層１３０に含まれる固体電解質材料、など）の一部が崩落することを、第１部分３１１により、抑制できる。
なお、図１～５に示されるように、電極層１１０と対極層１２０との形成範囲は、同じであってもよい。
また、図１～５に示されるように、電解質層１３０の形成範囲は、電極層１１０および対極層１２０の形成範囲と、同じであってもよい。すなわち、電解質層１３０は、電極層１１０の端部（すなわち、側面）と対極層１２０の端部（すなわち、側面）とを覆わずに、位置してもよい。
このとき、図１～５に示されるように、第１部分３１１は、電極層１１０と対極層１２０と電解質層１３０とのそれぞれの端部（すなわち、側面）に接してもよい。
図６は、実施の形態１における電池１５００の概略構成を示す図である。
図６（ａ）は、実施の形態１における電池１５００の概略構成を示すｘ－ｚ図（６Ａ断面図）である。
図６（ｂ）は、実施の形態１における電池１５００の概略構成を示すｘ－ｙ図（上面透視図）である。
図６に示されるように、電極層１１０と対極層１２０との形成範囲は、互いに異なってもよい。例えば、電極層１１０の形成範囲は、対極層１２０の形成範囲よりも、大きくてもよい。
以上の構成によれば、例えば、正極活物質層の形成範囲よりも、負極活物質層の形成範囲を、大きくできる。これにより、リチウム析出（または、マグネシウム析出）による電池の信頼性低下を防止することができる。
なお、図６に示されるように、電解質層１３０は、電極層１１０と対極層１２０とのうちで、より形成範囲が小さい方の端部（すなわち、側面）を覆ってもよい。例えば、電解質層１３０は、対極層１２０の端部（すなわち、側面）を覆ってもよい。
このとき、図６に示されるように、第１部分３１１は、電極層１１０と電解質層１３０との端部（すなわち、側面）に接してもよい。
図７は、実施の形態１における電池１６００の概略構成を示す図である。
図７（ａ）は、実施の形態１における電池１６００の概略構成を示すｘ－ｚ図（７Ａ断面図）である。
図７（ｂ）は、実施の形態１における電池１６００の概略構成を示すｘ－ｙ図（上面透視図）である。
図７に示されるように、電解質層１３０は、電極側電解質層１３１と対極側電解質層１３２とを含んでもよい。
電極側電解質層１３１は、電極層１１０側に位置する。電極側電解質層１３１は、例えば、電極層１１０の端部を覆ってもよい。
対極側電解質層１３２は、対極層１２０側に位置する。対極側電解質層１３２は、例えば、対極層１２０の端部を覆ってもよい。
このとき、図７に示されるように、第１部分３１１は、電極側電解質層１３１と対極側電解質層１３２との端部（すなわち、側面）に接してもよい。
図８は、実施の形態１における電池１７００の概略構成を示す図である。
図８（ａ）は、実施の形態１における電池１７００の概略構成を示すｘ－ｚ図（８Ａ断面図）である。
図８（ｂ）は、実施の形態１における電池１７００の概略構成を示すｘ－ｙ図（上面透視図）である。
図８に示されるように、電極側電解質層１３１は、電極集電体２１０と同じ範囲に形成されてもよい。
また、図８に示されるように、対極側電解質層１３２は、対極集電体２２０と同じ範囲に形成されてもよい。
このとき、図８に示されるように、第１部分３１１は、電極側電解質層１３１と対極側電解質層１３２とに接して、位置してもよい。
また、電極側電解質層１３１と対極側電解質層１３２との端部（すなわち、側面）は、第１部分３１１に覆われずに、露出されていてもよい。
なお、電極側電解質層１３１と対極側電解質層１３２とは、電解質材料を含む層である。電解質材料としては、一般に公知の電池用の電解質が用いられうる。電解質材料は、例えば、固体電解質であってもよい。電極側電解質層１３１と対極側電解質層１３２とは、互いに同じ電解質材料を含んでもよいし、もしくは、互いに異なる電解質材料を含んでもよい。電極側電解質層１３１と対極側電解質層１３２との厚みは、５～１５０μｍであってもよく、もしくは、５～５０μｍであってもよい。
（実施の形態２）
以下、実施の形態２が説明される。なお、上述の実施の形態１と重複する説明は、適宜、省略される。
図９は、実施の形態２における電池２０００の概略構成を示す図である。
図９（ａ）は、実施の形態２における電池２０００の概略構成を示すｘ－ｚ図（９Ａ断面図）である。
図９（ｂ）は、実施の形態２における電池２０００の概略構成を示すｘ－ｙ図（上面透視図）である。
実施の形態２における電池２０００は、上述の実施の形態１における電池の構成に加えて、下記の構成をさらに備える。
すなわち、実施の形態２における電池２０００は、第２封止部分３２０を、さらに備える。
第２封止部分３２０は、第１封止部分３１０に接して、位置する。
第１封止部分３１０は、発電要素１００と第２封止部分３２０との間に、位置する。
第１封止部分３１０は、第１材料を含む。
第２封止部分３２０は、第２材料を含む。第２材料は、第１材料とは異なる材料である。
以上の構成によれば、第１封止部分３１０の第１材料として、電極集電体２１０と対極集電体２２０との接触を抑制することに適した材料を、選択できる。すなわち、第１封止部分３１０の外側に位置する第２封止部分３２０の第２材料として、例えば、耐環境性（例えば、耐水性、耐湿性、など）が高い材料を用いることで、第１封止部分３１０の第１材料としては、耐環境性は低いが強度がより高い材料を用いることができる。これにより、電池の耐環境性を高めながら、電極集電体２１０と対極集電体２２０とが直接接触して電極層１１０と対極層１２０とが短絡するリスクを低減できる。
なお、第２材料としては、一般に公知の電池の封止部材の材料（例えば、封止剤）が、用いられうる。第２材料としては、例えば、樹脂材料が用いられうる。
なお、図９に示されるように、第１部分３１１は、発電要素１００の周囲を囲んで、位置してもよい。
このとき、図９に示されるように、第２部分３１２は、第１部分３１１の周囲を囲んで、位置してもよい。
このとき、図９に示されるように、第２封止部分３２０は、第２部分３１２の周囲を囲んで、位置してもよい。
図１０は、実施の形態２における電池２１００の概略構成を示すｘ－ｚ図（断面図）である。
実施の形態２における電池２１００は、上述の実施の形態１における電池を複数積層し、かつ、直列で接続してなる電池である。
以上の構成によれば、直列積層により、高電圧を得ることができる。したがって、直列型であり、かつ、短絡リスクの小さい積層電池を実現できる。すなわち、集電体どうしの接触による短絡リスクが小さく、かつ、直列積層のバイポーラ構造を形成できる。
実施の形態２における電池２１００においては、上述の実施の形態１における電池である所定の電池（例えば、単電池セル）の電極集電体２１０と、別の電池（例えば、単電池セル）の対極集電体２２０と、を接合することで積層されうる。これらの集電体どうしの接合は、直接接合されてもよい。もしくは、導電性接着剤または溶接法などにより、接合されてもよい。
なお、互いに積層される電池（例えば、単電池セル）の数は、３以上であってもよい。積層される電池数を調整することで、所望の電池特性を得ることができる。
なお、図１０に示されるように、電池２１００の側面は、第２封止部分３２０により、覆われてもよい。これにより、電池２１００における複数の電池の積層状態を、より強固に、維持できる。
なお、積層型の電池を構成する際に、必要な特性に応じて、並列と直列とが混在させられてもよい。これにより、僅かな体積で、かつ、高容量の電池を実現できる。
図１１は、実施の形態２における電池２２００の概略構成を示すｘ－ｚ図（断面図）である。
図１１には、必要な電圧が単位電池の３直列分であった場合における、直列と並列の混在方法の一例が示される。
実施の形態２における電池２２００においては、単位電池の３直列分の積層電池が、絶縁性のセパレータ６００を介して、３つ並列で並んでいる。電極取出し線５１０と対極取出し線５２０とが、それぞれ、電極集電体２１０と対極集電体２２０とに接続されている。それぞれの積層電池は、セパレータ６００を介して、積層されている。なお、第２封止部分３２０を形成することで、電池２２００における積層電池どうしを、より強固に、接合することができる。
図１２は、実施の形態２における電池２３００の概略構成を示すｘ－ｚ図（断面図）である。
図１２には、必要な電圧が単位電池の３直列分であった場合における、直列と並列の混在方法の別の一例が示される。
実施の形態２における電池２３００においては、単位電池の３直列分の積層電池が、それぞれの電極集電体２１０どうし（および、対極集電体２２０どうし）で、接合されて、電気的に３並列となっている。なお、第２封止部分３２０を形成することで、電池２３００における積層電池どうしを、より強固に、接合することができる。電池２３００は、電池２２００と比較すると、セパレータ６００が不要であり、かつ、電極取出し線５１０と対極取出し線５２０の必要数が少ない。したがって、低コスト化と製造工程の簡便化とを実現できる。また、省スペースによる高容量化を実現できる。
なお、積層接続された電池は、封止ケースに内包されてもよい。封止ケースとしては、一般に公知のケース（例えば、ラミネート袋、金属缶、樹脂ケース、など）が用いられうる。封止ケースを用いることで、発電要素１００が水分によって劣化することを防止できる。
＜電池の製造方法＞
以下、本開示の電池の製造方法の一例が説明される。
図１３は、電池の製造方法の一例を示す図である。
まず、対極材料を溶媒と共に練り込んだペースト状の塗料を準備する。この塗料を対極集電体２２０上に塗工する（すなわち、対極層１２０を形成する）。さらに、塗工された塗料を覆うように、固体電解質材料を対極集電体２２０上に塗工し、乾燥する（すなわち、対極側電解質層１３２を形成する）。これにより、図１３（ａ）に示されるような、対極板が作製される。なお、対極材料（および、電極材料）と固体電解質材料とは、溶剤を含まない材料で準備されてもよい。
次いで、図１３（ｂ）に示されるように、対極板の周辺部に第１材料を塗布する（すなわち、第１封止部分３１０を形成する）。このとき、図１３（ｂ）に示されるように、第１封止部分３１０の厚みが、対極層１２０と対極側電解質層１３２と電極層１１０と電極側電解質層１３１との厚みの合計よりも、厚く塗布されてもよい。さらに、塗布後に熱処理または紫外線照射などを行うことで、塗料の流動性を残したまま増粘させて、塗料を仮硬化することができる。増粘硬化を用いることで、第１封止部分３１０の変形を制御できる。
次いで、電極材料を溶媒と共に練り込んだペースト状の塗料を準備する。この塗料を電極集電体２１０上に塗工する（すなわち、電極層１１０を形成する）。さらに、塗工された塗料を覆うように、固体電解質材料を電極集電体２１０上に塗工し、乾燥する（すなわち、電極側電解質層１３１を形成する）。これにより、図１３（ｃ）に示されるような、電極板が作製される。
次いで、図１３（ｃ）に示されるように、第１封止部分３１０を形成した対極板に対向するように、電極板を配置し、圧着する。
このとき、第１封止部分３１０は流動性を有しているため、図１３（ｄ）に示されるように変形が生じて、電極集電体２１０と対極集電体２２０との少なくとも一方の端部よりも外側に、突出する。なお、第１封止部分３１０が変形した後に、例えば、熱処理またはＵＶ照射などにより、第１封止部分３１０を本硬化させてもよい。これにより、封止状態をより強固にすることができる。
以上のように、本開示の電池の製造方法は、電極板と対極板とが張り合わされる前に、第１封止部分３１０を事前に形成する工程を、包含する。これにより、電極集電体２１０と対極集電体２２０との少なくとも一方の外側に、第１封止部分３１０が形成される。これにより、電極集電体２１０と対極集電体２２０とが直接接触することに起因する、電極層１１０と対極層１２０との短絡のリスクを、大幅に小さくすることができる。
ここで、第１封止部分３１０の厚み制御は、電池の信頼性の向上に、大きく寄与する要素となる。第１封止部分３１０の厚みは、第１封止部分３１０の塗布厚みの調整により、制御される。このとき、第１封止部分３１０が、電極集電体２１０と対極集電体２２０の端部の大半を被覆しないように（漏れないように）調整されてもよい。
以上の製造方法の一例により、例えば、上述の電池１６００が作製されうる。
なお、第１封止部分３１０を塗工する位置、電極層１１０と対極層１２０と電解質層１３０の形成範囲、電極集電体２１０と対極集電体２２０の大きさ、などが調整されることにより、実施の形態１において示された電池のそれぞれが、作製されうる。
なお、第２封止部分３２０の形成および複数の電池の積層を行うことで、実施の形態２において示された電池のそれぞれが、作製されうる。
本開示の電池の製造方法においては、電極板と対極板との張り合わせ時、または、複数の電池の積層時に、加圧が行われてもよい。このとき、加圧される各層の面積と厚みとが均一であってもよい。これにより、各層にかかる圧力が一定となる。このため、各層が緻密に充填されつつ、かつ、各層間の均一な密着が可能となる。本開示の電池（または、積層電池）であれば、加圧時に圧力がかかる各層の厚み（および、面積）を、実質的に均一とすることができる。このため、各単位電池の電池特性を均一にすることができる。これにより、直列型の積層電池を、安定的に高容量化することができる。
なお、本開示の電池においては、第１部分３１１の厚さは、発電要素１００の厚さ以上であってもよい。例えば、第１部分３１１の厚さは、発電要素１００の厚さと等しくてもよい。すなわち、第１部分３１１の厚さは、対向領域４００における電極集電体２１０と対極集電体２２０との間の距離と、等しくてもよい。
以上の構成によれば、電池製造時および電池使用時において、電極集電体２１０と対極集電体２２０との間の距離を、第１部分３１１により、発電要素１００の厚さ以上に維持できる。これにより、電極集電体２１０と対極集電体２２０との間の距離が変動することを抑制できる。このため、電極層１１０と対極層１２０とが短絡するリスクを、より低減できる。さらに、電池製造時における積層プレス時でのプレス圧力の制御と調整とを容易にできる（例えば、電池の主面全体で同一のプレス圧力でプレスできる）。
本開示の電池は、電子機器、電気器具装置、電気車両、など、の電池（例えば、全固体二次電池）として、利用されうる。
１００ 発電要素
１１０ 電極層
１２０ 対極層
１３０ 電解質層
１３１ 電極側電解質層
１３２ 対極側電解質層
２１０ 電極集電体
２２０ 対極集電体
３１０ 第１封止部分
３１１ 第１部分
３１２ 第２部分
３２０ 第２封止部分
４００ 対向領域
５１０ 電極取出し線
５２０ 対極取出し線
６００ セパレータ

Claims (9)

  1. 電極層と対極層とを含む発電要素と、
    前記電極層に接して配置される電極集電体と、
    前記対極層に接して配置される対極集電体と、
    第１部分と第２部分とを有する第１封止部分と、
    第２封止部分と、
    を備え、
    前記第１部分は、前記電極集電体と前記対極集電体とが対向する領域である対向領域の範囲内に、前記電極集電体と前記対極集電体とに接して、位置し、
    前記第２部分は、前記対向領域の範囲外に、位置し、
    前記第２部分は、前記電極集電体の端部と前記対極集電体の端部との両方よりも外側に、位置し、
    前記第２封止部分は、前記第１封止部分に接して、位置し、
    前記第１封止部分は、前記発電要素と前記第２封止部分との間に、位置し、
    前記第１封止部分は、第１材料を含み、
    前記第２封止部分は、第２材料を含み、
    前記第２材料は、前記第１材料とは異なる材料である、
    電池。
  2. 前記第１封止部分は、粒子状の金属酸化物材料を含む、
    請求項１に記載の電池。
  3. 電極層と対極層とを含む発電要素と、
    前記電極層に接して配置される電極集電体と、
    前記対極層に接して配置される対極集電体と、
    第１部分と第２部分とを有する第１封止部分と、
    を備え、
    前記第１部分は、前記電極集電体と前記対極集電体とが対向する領域である対向領域の範囲内に、前記電極集電体と前記対極集電体とに接して、位置し、
    前記第２部分は、前記対向領域の範囲外に、位置し、
    前記第２部分は、前記電極集電体の端部と前記対極集電体の端部との両方よりも外側に、位置し、
    前記第１封止部分は、粒子状の金属酸化物材料を含む、
    電池。
  4. 前記第１部分の厚さは、前記発電要素の厚さ以上である、
    請求項１から３のいずれかに記載の電池。
  5. 前記第１部分は、前記発電要素の周囲を囲んで、位置し、
    前記第２部分は、前記第１部分の周囲を囲んで、位置する、
    請求項１から４のいずれかに記載の電池。
  6. 前記第２部分は、前記電極集電体の端部と前記対極集電体の端部とを覆わずに、位置する、
    請求項１から５のいずれかに記載の電池。
  7. 前記第１部分は、前記発電要素に接する、
    請求項１から６のいずれかに記載の電池。
  8. 前記第１封止部分は、第１材料を含み、
    前記第１材料は、絶縁性であり、かつ、イオン伝導性を有さない材料である、
    請求項１から７のいずれかに記載の電池。
  9. 前記第１材料は、エポキシ樹脂とアクリル樹脂とポリイミド樹脂とシルセスキオキサンとのうちの少なくとも１種である、
    請求項８に記載の電池。
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