JP7245992B2 - 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、正極層と負極層とを固体電解質層が覆っており、電池素子を封止する封止樹脂部を備える構造が開示されている。特許文献２には、負極層を固体電解質が覆い、液状の疎水性相転移物質の流出を封止するための封止部材を有する構造が開示されている。特許文献３には、電気絶縁枠と固体電解質層とが拡散結合してなる密着性向上領域を有する全固体電池が開示されている。
特開２０１７－７３３７４号公報 国際公開第２０１１／８６６６４号 特開２００９－１９３７２８号公報
従来技術においては、電池の機械的強度の向上が望まれる。
そこで、本開示は、機械的強度に優れた電池を提供する。
本開示の一態様における電池は、電極層、前記電極層に対向する対極層、及び前記電極層と前記対極層との間に配置される固体電解質層を含む単電池と、前記電極層に接する電極集電体と、前記対極層に接する対極集電体と、封止部材と、を備える。前記単電池は、前記電極集電体と前記対極集電体との間に配置される。前記封止部材は、前記固体電解質層に向かって突出する少なくとも１つの突出部分を含み、前記少なくとも１つの突出部分の少なくとも一部は、前記固体電解質層に接する。
本開示によれば、機械的強度に優れた電池を提供することができる。
図１は、実施の形態１における電池の概略構成を示す図である。 図２は、実施の形態１の変形例１における電池の概略構成を示す図である。 図３は、実施の形態１の変形例２における電池の概略構成を示す図である。 図４は、実施の形態１の変形例３における電池の概略構成を示す図である。 図５は、実施の形態１の変形例４における電池の概略構成を示す図である。 図６は、実施の形態１の変形例５における電池の概略構成を示す図である。 図７は、実施の形態１の変形例５における電池の突出部分の形状および位置の一例を示す上面透視図である。 図８は、実施の形態１の変形例５における電池の突出部分の形状および位置の別の一例を示す上面透視図である。 図９は、実施の形態１の変形例５における電池の突出部分の形状および位置の別の一例を示す上面透視図である。 図１０は、実施の形態１の変形例５における電池の突出部分の形状および位置の別の一例を示す上面透視図である。 図１１は、実施の形態１の変形例６における電池の概略構成を示す図である。 図１２は、実施の形態１における電池の製造方法の一例を示す図である。 図１３は、実施の形態２における積層電池の概略構成を示す図である。 図１４は、実施の形態２における積層電池の使用例を模式的に示す図である。
（本開示の概要）
本開示の一態様における電池は、電極層、前記電極層に対向する対極層、及び前記電極層と前記対極層との間に配置される固体電解質層を含む単電池と、前記電極層に接する電極集電体と、前記対極層に接する対極集電体と、前記電極集電体と前記対極集電体との間に配置される封止部材と、を備える。前記単電池は、前記電極集電体と前記対極集電体との間に配置される。前記封止部材は、前記固体電解質層に向かって突出する少なくとも１つの突出部分を含み、前記少なくとも１つの突出部分の少なくとも一部は、前記固体電解質層に接する。
これにより、電池の機械的強度を向上させることができる。具体的には、固体電解質層が封止部材の突出部分によって支持されるので、通電電極を各集電体に押し当てた場合などの外力に対し、固体電解質層の崩落を抑制することができる。このため、単電池である発電要素の破損リスクを小さくすることができ、信頼性の高い電気的接触を得ることができる。
例えば、固体電解質層の一部に外力が加わった場合であっても、封止部材の突出部分によって固体電解質層が支持されているので、固体電解質層の崩落を抑制することができる。例えば、全固体電池、または、電極層と対極層との間にセパレータを備えない電池においても、電極集電体と対極集電体との直接接触によって、または、固体電解質層の崩落によって電極層と対極層とが短絡するリスクを低減することができる。
また、封止部材が電極集電体と対極集電体との間に設けられているので、電極集電体と対極集電体とが接触する可能性を低減することができる。すなわち、封止部材によって、電極集電体と対極集電体との間隔を一定の距離以上（例えば、封止部材の厚み以上）に、維持することができるので、電極集電体と対極集電体とが互いに近接することを抑制することができる。
また、例えば、前記少なくとも１つの突出部分は、前記電極層及び前記対極層のいずれにも接しなくてもよい。
これにより、封止部材と、電極層または対極層と、が化学反応するリスクが十分に低減されるので、封止部材として利用できる材料の選択を広げることができる。
また、例えば、前記封止部材は、前記電極集電体と前記対極集電体とに接してもよい。
これにより、封止部材によって、電極集電体と対極集電体との間隔を一定の距離以上（例えば、封止部材の厚み以上）に、より強固に維持することができる。したがって、電極集電体と対極集電体とが互いに近接することを、より強く抑制することができる。これにより、電極集電体と対極集電体とが直接接触して電極層と対極層とが短絡するリスクをより低減することができる。
また、例えば、前記少なくとも１つの突出部分は、複数の突出部分を含んでいてもよい。
これにより、複数の突出部分によって固体電解質を複数箇所で支えることができるので、通電電極を押し当てた場合などの外力に対し、固体電解質層の崩落をより強く抑制することができる。したがって、単電池である発電要素の破損リスクを小さくして、信頼性の高い電気的接触を得ることができる。
また、例えば、前記固体電解質層の形状は、前記電池を厚み方向に見た場合において、複数の頂点を有する多角形であり、前記少なくとも１つの突出部分は、前記複数の頂点のうち少なくとも１つに接していてもよい。
これにより、通電電極を押し当てた場合などの外力に対し、特に損傷を受けやすい固体電解質層の角部の崩落を抑制することができる。したがって、発電要素の破損リスクを小さくして、信頼性の高い電気的接触を得ることができる。また、固体電解質層の角部の各々に突出部分が設けられた場合には、複数の突出部分の各々を頂点とする多角形が発電要素を内包するように設けられる。これにより、電池全体の機械的信頼性を高めることができる。
また、例えば、前記少なくとも１つの突出部分は、前記電池を厚み方向に見た場合において、前記固体電解質層の外周に沿って配置された長尺形状を有していてもよい。
これにより、突出部分と固体電解質層との接触面積が大きくなるので、通電電極を押し当てた場合などの外力に対し、固体電解質層の崩落をより強く抑制することができる。したがって、単電池である発電要素の破損リスクを小さくして、信頼性の高い電気的接触を得ることができる。
また、例えば、前記少なくとも１つの突出部分は、前記電池を厚み方向に見た場合において、前記固体電解質層の全周に沿って連続的に配置されてもよい。
これにより、通電電極を押し当てた場合などの外力に対し、固体電解質層の全周で突出部分が接するので、固体電解質層の崩落を十分に強く抑制することができる。したがって、単電池である発電要素の破損リスクを小さくして、信頼性の高い電気的接触を得ることができる。
また、例えば、前記固体電解質層は、凹部を含み、前記少なくとも１つの突出部分の少なくとも一部は、前記凹部内で前記固体電解質層に接してもよい。
これにより、固体電解質に設けられた凹部に突出部分が位置するので、突出部分が固体電解質層をより強固に支持することができる。したがって、単電池である発電要素の破損リスクを小さくして、信頼性の高い電気的接触を得ることができる。
また、例えば、前記固体電解質層は、前記電極層に接する電極側電解質層と、前記電極側電解質層および前記対極層に接する対極側電解質層とを含み、前記少なくとも１つの突出部分は、前記電極側電解質層と前記対極側電解質層との界面に接してもよい。
また、例えば、前記電池を厚み方向に見た場合において、前記電極集電体は、前記電極層と重ならない第１領域を含み、前記第１領域は、前記電極集電体の外周の少なくとも一部を含み、前記対極集電体は、前記対極層と重ならない第２領域を含み、前記第２領域は、前記対極集電体の外周の少なくとも一部を含み、前記封止部材は、前記第１領域及び前記第２領域と重なっていてもよい。
これにより、封止部材と電極集電体および対極集電体の各々との接着性を高めることができ、封止部材を介した電極集電体および対極集電体の接合部分の強度を高めることができる。したがって、電極集電体と対極集電体とが接触する可能性を、より低減することができる。
また、例えば、前記封止部材は、第１材料を含む第１封止部材と、前記第１材料と異なる第２材料を含む第２封止部材とを含み、前記第１封止部材は、前記第２封止部材よりも前記電極集電体の近くに位置し、前記第２封止部材は、前記第１封止部材よりも前記対極集電体の近くに位置していてもよい。
これにより、反応性または機械特性などの観点から、正極側の封止部材の材料として最も適した材料及び負極側の封止部材の材料として最も適した材料を、それぞれ選ぶことができる。これにより、電池の信頼性をさらに向上することができる。
また、例えば、前記封止部材は、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ってもよい。
これにより、第１材料が絶縁性であることで、電極集電体と対極集電体との間の導通を抑制することができる。また、第１材料がイオン伝導性を有さないことで、例えば、封止部材と他の電池の封止部材などとの接触による電池特性の低下を抑制することができる。
また、例えば、前記第１材料は、樹脂を含んでもよい。
これにより、封止部材が樹脂（例えば封止剤）を含むことにより、電池に外力が加わった場合、または、湿潤雰囲気もしくはガス成分に電池が晒された場合において、封止部材の可とう性、柔軟性またはガスバリア性によって、単電池である発電要素に悪影響が及ぶのを一層抑制することができる。これにより、電池の信頼性をさらに高めることができる。
また、例えば、前記第１材料は、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、及びシルセスキオキサンからなる群から選択される少なくとも１種であってもよい。
これにより、例えば、硬化が容易な材料を用いて封止部材を形成することができる。すなわち、封止部材に含まれる第１材料は、初期状態では流動性を有し、その後、例えば、紫外線照射、熱処理などにより流動性を喪失させて、硬化させることができる材料となる。また、必要に応じて、熱処理もしくは紫外線照射による仮硬化、または、熱処理による本硬化を行うことにより、電極集電体と対極集電体とが対向する領域の範囲外に、封止部材をはみ出させることが容易となる。
また、例えば、前記封止部材は、粒子状の金属酸化物材料を含んでもよい。
これにより、例えば、電池形状の維持力、絶縁性、熱伝導性、防湿性などの封止部材の特性を、より向上させることができる。
以下、本開示の実施の形態が、図面を参照しながら説明される。
なお、以下で説明される実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置および接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本開示を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。したがって、例えば、各図において縮尺などは必ずしも一致しない。また、各図において、実質的に同一の構成については同一の符号を付しており、重複する説明は省略または簡略化する。
また、本明細書において、平行などの要素間の関係性を示す用語、および、矩形などの要素の形状を示す用語、並びに、数値範囲は、厳格な意味のみを表す表現ではなく、実質的に同等な範囲、例えば数％程度の差異をも含むことを意味する表現である。
また、本明細書において、「上方」および「下方」という用語は、絶対的な空間認識における上方向（鉛直上方）および下方向（鉛直下方）を指すものではなく、積層構成における積層順を基に相対的な位置関係により規定される用語として用いる。また、「上方」および「下方」という用語は、２つの構成要素が互いに間隔を空けて配置されて２つの構成要素の間に別の構成要素が存在する場合のみならず、２つの構成要素が互いに密着して配置されて２つの構成要素が接する場合にも適用される。
また、本明細書および図面において、ｘ軸、ｙ軸およびｚ軸は、三次元直交座標系の三軸を示している。各実施の形態では、ｚ軸方向を電池の厚み方向としている。また、本明細書において、「厚み方向」とは、電極層が形成された電極集電体の面、または、対極層が形成された対極集電体の面に垂直な方向のことである。また、本明細書において、「平面視」とは、電池の厚み方向に沿って電池を見た場合を意味する。
（実施の形態１）
［構成］
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。具体的には、図１の（ａ）は、電池１０００の概略構成を示す断面図であり、図１の（ｂ）の一点鎖線で示される位置の断面を表している。図１の（ｂ）は、電池１０００の概略構成を示す上面透視図である。図１の（ｂ）では、電池１０００を上方から見た場合における電池１０００の各構成要素の平面視形状を実線または破線で表している。なお、図１の（ｂ）では、封止部材３１０が有する突出部分３５０を示していない。突出部分３５０の平面視形状の具体例については、図７から図１０に示される。
図１に示されるように、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、封止部材３１０と、を備える。
発電要素１００は、例えば、充電および放電の機能を有する発電部である。発電要素１００は、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。発電要素１００は、電極集電体２１０と対極集電体２２０との間に配置されている。
発電要素１００は、図１の（ａ）に示されるように、電極層１１０と対極層１２０と固体電解質層１３０とを含む。電極層１１０と、固体電解質層１３０と、対極層１２０とは、電池１０００の厚み方向（ｚ軸方向）に沿ってこの順で積層されている。発電要素１００は、例えば、全固体電池であってもよい。
実施の形態１における発電要素１００では、電極層１１０が電池の負極であり、対極層１２０が電池の正極である。このとき、電極集電体２１０は負極集電体である。対極集電体２２０は正極集電体である。
電極層１１０は、例えば活物質などの電極材料を含む層である。具体的には、電極層１１０は、例えば、電極材料として負極活物質を含む負極活物質層である。電極層１１０は、対極層１２０に対向して配置されている。
電極層１１０に含有される負極活物質としては、例えば、グラファイト、金属リチウムなどの負極活物質が用いられうる。負極活物質の材料としては、リチウム（Ｌｉ）またはマグネシウム（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、電極層１１０の含有材料としては、例えば、無機系固体電解質などの固体電解質が用いられてもよい。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、硫化リチウム（Ｌｉ２Ｓ）および五硫化二リン（Ｐ２Ｓ５）の混合物が用いられうる。また、電極層１１０の含有材料としては、例えばアセチレンブラックなどの導電材料、または、例えばポリフッ化ビニリデンなどの結着用バインダーなどが用いられてもよい。
電極層１１０の含有材料を溶媒と共に練り込んだペースト状の塗料を、電極集電体２１０の面上に塗工乾燥することにより、電極層１１０が作製されうる。電極層１１０の密度を高めるために、電極層１１０および電極集電体２１０を含む電極板（本実施の形態では負極板）をプレスしておいてもよい。電極層１１０の厚みは、例えば、５μｍ以上３００μｍ以下であるが、これに限らない。
対極層１２０は、例えば活物質などの対極材料を含む層である。対極材料は、電極層の対極を構成する材料である。具体的には、対極層１２０は、例えば対極材料として正極活物質を含む正極活物質層である。
対極層１２０に含有される正極活物質としては、例えば、コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ２）、ニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ２）などの正極活物質が用いられうる。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。対極層１２０に含有される正極活物質としては、例えば、コバルト酸リチウム複合酸化物（ＬＣＯ）、ニッケル酸リチウム複合酸化物（ＬＮＯ）、マンガン酸リチウム複合酸化物（ＬＭＯ）、リチウム‐マンガン‐ニッケル複合酸化物（ＬＭＮＯ）、リチウム‐マンガン‐コバルト複合酸化物（ＬＭＣＯ）、リチウム‐ニッケル‐コバルト複合酸化物（ＬＮＣＯ）、リチウム‐ニッケル‐マンガン‐コバルト複合酸化物（ＬＮＭＣＯ）などの正極活物質が用いられうる。
また、対極層１２０の含有材料としては、例えば、無機系固体電解質などの固体電解質が用いられてもよい。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および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、対極層１２０の含有材料としては、例えばアセチレンブラックなどの導電材料、または、例えば、ポリフッ化ビニリデンなどの結着用バインダーなどが用いられてもよい。
対極層１２０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、対極集電体２２０の面上に塗工乾燥することにより、対極層１２０が作製されうる。対極層１２０の密度を高めるために、乾燥後に、対極層１２０および対極集電体２２０を含む対極板（本実施の形態では正極板）をプレスしておいてもよい。対極層１２０の厚みは、例えば、５μｍ以上３００μｍ以下であるが、これに限らない。
固体電解質層１３０は、電極層１１０と対極層１２０との間に配置される。固体電解質層１３０は、電極層１１０および対極層１２０の各々に接する。固体電解質層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固体電解質が用いられうる。固体電解質層１３０の厚みは、５μｍ以上３００μｍ以下であってもよく、または、５μｍ以上１００μｍ以下であってもよい。
固体電解質としては、例えば、無機系固体電解質などの固体電解質が用いられうる。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およびＰ２Ｓ５の混合物が用いられうる。なお、固体電解質層１３０は、電解質材料に加えて、例えばポリフッ化ビニリデンなどの結着用バインダーなどを含有してもよい。
固体電解質層１３０の大きさおよび平面視形状はそれぞれ、電極層１１０および対極層１２０の各々の大きさおよび平面視形状と同じである。すなわち、固体電解質層１３０の端部（すなわち、側面）は、電極層１１０の端部（すなわち、側面）および対極層１２０の端部（すなわち、側面）の各々と面一である。
固体電解質層１３０の側面には、凹部１３１が設けられている。凹部１３１内には、封止部材３１０の突出部分３５０の少なくとも一部が位置している。凹部１３１の内面と突出部分３５０の先端部分とが接している。
実施の形態１では、電極層１１０、対極層１２０、固体電解質層１３０は平行平板状に維持されている。これにより、湾曲による割れまたは崩落の発生を抑制することができる。なお、電極層１１０、対極層１２０、固体電解質層１３０を合わせて滑らかに湾曲させてもよい。
なお、発電要素１００では、電極層１１０が電池の正極であり、対極層１２０が電池の負極であってもよい。具体的には、電極層１１０は、電極材料として正極活物質を含む正極活物質層であってもよい。このとき、電極集電体２１０は正極集電体である。対極層１２０は、対極材料として負極活物質を含む負極活物質層である。対極集電体２２０は負極集電体である。
実施の形態１では、電極層１１０と対極層１２０とが同じ大きさおよび同じ形状である。平面視において、発電要素１００は、電極集電体２１０および対極集電体２２０の各々より小さく、電極集電体２１０および対極集電体２２０の各々の内部に位置している。
電極集電体２１０と対極集電体２２０とはそれぞれ、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とはそれぞれ、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、ステンレス鋼（ＳＵＳ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）などの金属が用いられうる。
電極集電体２１０は、電極層１１０に接して配置される。上述したように、電極集電体２１０は、負極集電体である。負極集電体としては、例えば、ＳＵＳ箔、Ｃｕ箔などの金属箔が用いられうる。電極集電体２１０の厚みは、例えば、５μｍ以上１００μｍ以下であるが、これに限らない。なお、電極集電体２１０は、電極層１１０に接する部分に、例えば、導電性材料を含む層である集電体層を備えてもよい。
平面視において、電極集電体２１０は、電極層１１０よりも大きく設けられている。図１の（ｂ）には、電極集電体２１０の外周の少なくとも一部を含み、電極層１１０と重ならない領域である第１領域２３０が示されている。実施の形態１では、平面視において、電極層１１０が電極集電体２１０の中央に位置しているので、第１領域２３０は、電極集電体２１０の全周に亘って設けられている。具体的には、第１領域２３０の平面視形状は、所定の線幅の矩形環状である。
対極集電体２２０は、対極層１２０に接して配置される。上述したように、対極集電体２２０は、正極集電体である。正極集電体としては、例えば、ＳＵＳ箔、Ａｌ箔などの金属箔が用いられうる。対極集電体２２０の厚みは、例えば、５μｍ以上１００μｍ以下であるが、これに限らない。なお、対極集電体２２０は、対極層１２０に接する部分に、集電体層を備えてもよい。
平面視において、対極集電体２２０は、対極層１２０よりも大きく設けられている。図１の（ｂ）には、対極集電体２２０の外周の少なくとも一部を含み、対極層１２０と重ならない領域である第２領域２４０が示されている。具体的には、第２領域２４０の平面視形状は、所定の線幅の矩形環状である。実施の形態１では、矩形環状の第２領域２４０の線幅は、矩形環状の第１領域２３０の線幅より短い。
また、図１の（ｂ）に示される対向領域２５０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２５０は、平面視において電極集電体２１０と対極集電体２２０とが重複する領域である。実施の形態１では、電極集電体２１０よりも対極集電体２２０が小さく、かつ、平面視において電極集電体２１０の内部に対極集電体２２０が位置する。この場合には、対向領域２５０の平面視形状は、対極集電体２２０の平面視形状と同じになる。実施の形態１では、対向領域２５０は、発電要素１００が設けられた領域と第２領域２４０とを合わせた領域である。
実施の形態１では、電極集電体２１０と対極集電体２２０とが平行平板状に配置されている。具体的には、電極集電体２１０および対極集電体２２０の各々は、厚みが均一の平板であり、互いに平行に配置されている。実施の形態１では、電極集電体２１０と対極集電体２２０との間隔は一定に維持されている。具体的には、封止部材３１０が設けられた領域における電極集電体２１０と対極集電体２２０との間隔は、発電要素１００が設けられた領域における電極集電体２１０と対極集電体２２０との間隔と同じである。
封止部材３１０は、電極集電体２１０と対極集電体２２０との間に配置される。封止部材３１０は、例えば電気絶縁材料を用いて形成されている。封止部材３１０は、電極集電体２１０と対極集電体２２０との間隔を維持するスペーサとして機能する。封止部材３１０は、電極集電体２１０と対極集電体２２０との間に発電要素１００を封止するための部材である。封止部材３１０は、発電要素１００の少なくとも一部が外気に触れないように、発電要素１００の少なくとも一部を封止する。
実施の形態１では、図１の（ａ）に示されるように、封止部材３１０は、電極集電体２１０と対極集電体２２０とに接する。具体的には、封止部材３１０は、電極層１１０が配置された面のうち電極層１１０が配置されていない第１領域２３０内で、電極集電体２１０に接している。封止部材３１０は、対極層１２０が配置された面のうち対極層１２０が配置されていない第２領域２４０内で、対極集電体２２０に接している。つまり、平面視において、封止部材３１０は、第１領域２３０と第２領域２４０とが互いに対向する位置に配置される。
例えば、発電要素１００の平面視形状が矩形である場合、封止部材３１０は、発電要素１００の平面視形状である矩形の一辺に沿って位置してもよい。実施の形態１では、図１の（ｂ）に示されるように、封止部材３１０の平面視形状は、台形であるが、これに限らない。
例えば、封止部材３１０は、第１材料を含む部材である。封止部材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。封止部材３１０は、例えば、第１材料のみからなる部材であってもよい。
第１材料としては、例えば封止剤などの一般に公知の電池の封止部材の材料が用いられうる。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。例えば、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。
封止部材３１０は、粒子状の金属酸化物材料を含んでもよい。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。例えば、封止部材３１０は、金属酸化物材料からなる複数の粒子が分散された樹脂材料を用いて形成されていてもよい。
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（球状）、楕円球状、棒状などであってもよい。
図１の（ａ）に示されるように、封止部材３１０は、固体電解質層１３０に向かって突出し、少なくとも一部が固体電解質層１３０に接する突出部分３５０を有する。突出部分３５０は、封止部材３１０の固体電解質層１３０に対向する面から固体電解質層１３０に向かって突出している。突出部分３５０の突出方向は、電池１０００の厚み方向に直交する方向である。突出方向は、例えば、発電要素１００の中心に向かう方向である。
突出部分３５０は、例えば、突出方向に延びる円柱状であり、先端部が曲面になる形状（ドーム形状）を有するが、これに限らない。例えば、突出部分３５０の先端部は、平面でもよく、尖っていてもよい。例えば、突出部分３５０の形状は、角柱状であってもよい。あるいは、突出部分３５０は、発電要素１００の外周に沿った方向（図１においてｙ軸方向）に延びていてもよい。具体的には、突出部分３５０は、電池１０００を厚み方向に見た場合において、固体電解質層１３０の外周に沿って長尺状に設けられていてもよい。
突出部分３５０の少なくとも一部は、固体電解質層１３０が有する凹部１３１内で固体電解質層１３０に接する。具体的には、突出部分３５０は、例えば、突出方向における長さの少なくとも半分以上の部分が固体電解質層１３０に接している。突出部分３５０の厚み（ｚ軸方向における長さ）は、例えば、固体電解質層１３０の厚みより小さいが、これに限らない。突出部分３５０の大きさおよび形状は、これらに限らない。
実施の形態１では、封止部材３１０と発電要素１００との間には隙間が設けられている。封止部材３１０は、突出部分３５０のみで発電要素１００と接している。具体的には、図１の（ａ）に示されるように、突出部分３５０は、電極層１１０と対極層１２０とに接しなくてもよい。なお、例えば、突出部分３５０と凹部１３１との間には隙間がなく、密接している。言い換えると、凹部１３１内は、突出部分３５０によって完全に埋められている。
［変形例］
以下では、実施の形態１の複数の変形例について説明する。なお、以下の複数の変形例の説明において、実施の形態１との相違点または変形例間での相違点を中心に説明し、共通点の説明を省略または簡略化する。
＜変形例１＞
まず、実施の形態１の変形例１について、図２を用いて説明する。図２は、実施の形態１の変形例１における電池１１００の概略構成を示す図である。具体的には、図２の（ａ）は、電池１１００の概略構成を示す断面図であり、図２の（ｂ）の一点鎖線で示される位置の断面を表している。図２の（ｂ）は、電池１１００の概略構成を示す上面透視図である。図２の（ｂ）では、電池１１００を上方から見た場合における電池１１００の各構成要素の平面視形状を実線または破線で表している。なお、図２の（ｂ）では、封止部材３１２が有する突出部分３５０を示していない。
図２に示されるように、電池１１００は、実施の形態１における電池１０００と比較して、封止部材３１０の代わりに封止部材３１２を備える。封止部材３１２は、発電要素１００の周囲を囲んで設けられている。具体的には、平面視において、封止部材３１２は、発電要素１００の全周に亘って連続的に設けられている。封止部材３１２は、発電要素１００の全周に亘って、電極集電体２１０と対極集電体２２０との両方に接している。封止部材３１２は、発電要素１００の側面を全周に亘って封止している。封止部材３１２は、例えば、発電要素１００の平面視形状が矩形である場合に、発電要素１００の全辺に接して設けられてもよい。電池１１００を任意の側方（具体的には、ｚ軸に直交する任意の方向）から見た場合に、発電要素１００は、完全に封止部材３１２によって覆われており、外部に露出していない。
図２の（ｂ）に示されるように、封止部材３１２の平面視形状は、所定の線幅の矩形環状である。平面視における封止部材３１２の線幅は、矩形環状の第２領域２４０の線幅より短い。本変形例では、封止部材３１２の厚みは、均一である。つまり、封止部材３１２の厚みは、封止部材３１２の全周に亘って発電要素１００の厚みと同じである。
また、封止部材３１２は、突出部分３５０だけでなく、突出部分３５０以外の部分において発電要素１００に接する。具体的には、封止部材３１２の発電要素１００側の側面、すなわち、突出部分３５０が設けられた側面は、発電要素１００の電極層１１０、対極層１２０および固体電解質層１３０の各々の側面に接する。つまり、封止部材３１２と発電要素１００との間には隙間が設けられていない。突出部分３５０の全体が、固体電解質層１３０の凹部１３１内に位置している。
以上の構成によれば、封止部材３１２によって、発電要素１００の全周において、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、封止部材３１２の厚み以上）に維持することができる。したがって、発電要素１００の全周において、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抑制することができる。
また、発電要素１００の側面を封止部材３１２によって覆うことができる。これにより、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、固体電解質層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、封止部材３１２によって、当該崩落した構成部材が電池内部の別の部材に接触することを抑制することができる。したがって、電池１１００の構成部材の崩落による電池内部の短絡を抑制することができる。これらにより、電池１１００の信頼性を、より向上させることができる。
＜変形例２＞
次に、実施の形態１の変形例２について、図３を用いて説明する。図３は、実施の形態１の変形例２における電池１２００の概略構成を示す図である。具体的には、図３の（ａ）は、電池１２００の概略構成を示す断面図であり、図３の（ｂ）の一点鎖線で示される位置の断面を表している。図３の（ｂ）は、電池１２００の概略構成を示す上面透視図である。図３の（ｂ）では、電池１２００を上方から見た場合における電池１２００の各構成要素の平面視形状を実線または破線で表している。なお、図３の（ｂ）では、封止部材３１２が有する突出部分３５０を示していない。
図３に示されるように、電池１２００は、変形例１における電池１１００と比較して、電極集電体２１０の代わりに電極集電体２１２を備える。電極集電体２１２は、対極集電体２２０と、平面視形状および大きさが同じである。
このため、図３の（ｂ）に示されるように、電極集電体２１２と対極集電体２２０とが同じ大きさ、かつ、同じ形状であるので、電極層１１０が配置されていない領域である第１領域２３２は、対極層１２０が配置されていない領域である第２領域２４０と同じ大きさおよび同じ形状になる。また、対向領域２５０は、電極集電体２１２および対極集電体２２０の各々の形成範囲と同じ領域となる。
以上の構成によれば、電極集電体２１２が対極集電体２２０より外方にはみ出ていないので、電極集電体２１２を対極集電体２２０から離す方向に外部から衝撃が加わりにくくなる。このため、電極集電体２１２が剥離されるのを抑制することができ、電池１２００が破壊されるのを抑制することができる。
＜変形例３＞
次に、実施の形態１の変形例３について、図４を用いて説明する。図４は、実施の形態１の変形例３における電池１３００の概略構成を示す図である。具体的には、図４の（ａ）は、電池１３００の概略構成を示す断面図であり、図４の（ｂ）の一点鎖線で示される位置の断面を表している。図４の（ｂ）は、電池１３００の概略構成を示す上面透視図である。図４の（ｂ）では、電池１３００を上方から見た場合における電池１３００の各構成要素の平面視形状を実線または破線で表している。なお、図４の（ｂ）では、封止部材３１４が有する突出部分３５０を示していない。
図４に示されるように、電池１３００は、変形例２における電池１２００と比較して、封止部材３１２の代わりに封止部材３１４を備える。封止部材３１４は、電極集電体２１２と対極集電体２２０との隙間を埋めるように設けられている。図４の（ｂ）に示されるように、封止部材３１４の平面視形状は、第１領域２３２および第２領域２４０の各々の平面視形状と同じである。つまり、第１領域２３２の全体および第２領域２４０の全体に封止部材３１４が設けられている。図４の（ａ）に示されるように、封止部材３１４の外周の側面（例えばｙｚ面）は、電極集電体２１２の端面（ｙｚ面）および対極集電体２２０の端面（ｙｚ面）と面一になっている。
以上の構成によれば、電極集電体２１２の外周と対極集電体２２０の外周との間の隙間が封止部材３１４で埋められているので、電極集電体２１２および対極集電体２２０の一方を他方から離す方向に外部から衝撃が加わりにくくなる。このため、電極集電体２１２および対極集電体２２０がそれぞれ剥離されるのを抑制することができ、電池１３００が破壊されるのを抑制することができる。
＜変形例４＞
次に、実施の形態１の変形例４について、図５を用いて説明する。図５は、実施の形態１の変形例４における電池１４００の概略構成を示す図である。具体的には、図５の（ａ）は、電池１４００の概略構成を示す断面図であり、図５の（ｂ）の一点鎖線で示される位置の断面を表している。図５の（ｂ）は、電池１４００の概略構成を示す上面透視図である。図５の（ｂ）では、電池１４００を上方から見た場合における電池１４００の各構成要素の平面視形状を実線または破線で表している。なお、図５の（ｂ）では、封止部材３１４が有する突出部分３５０を示していない。
図５に示されるように、電池１４００は、変形例３における電池１３００と比較して、発電要素１００の代わりに発電要素１０２を備える。発電要素１０２は、対極層１２０および固体電解質層１３０の代わりに対極層１２２および固体電解質層１３２を備える。
変形例４では、電極層１１０の大きさと対極層１２２の大きさとは、互いに異なっている。例えば、平面視において、電極層１１０は、対極層１２２より大きい。図５の（ｂ）に示されるように、対極層１２２は、平面視において、電極層１１０の内部に位置している。
また、図５の（ａ）に示されるように、例えば、固体電解質層１３２は、対極層１２２の側面を覆っている。このとき、固体電解質層１３２は、対極集電体２２０に接する。また、封止部材３１４は、電極層１１０の側面と固体電解質層１３２の側面とに接しており、対極層１２２には接していない。
なお、本変形例では、対極層１２２が電極層１１０より小さい例を示したが、電極層１１０が対極層１２２より小さくてもよい。この場合、固体電解質層１３２は、電極層１１０の側面を覆っていてもよい。封止部材３１４は、対極層１２２の側面と固体電解質層１３２の側面とに接しており、電極層１１０には接していなくてもよい。
例えば、対極層１２２および電極層１１０のうち正極に相当する一方が、対極層１２２および電極層１１０のうち負極に相当する他方よりも小さくてもよい。つまり、負極活物質層は、正極活物質層よりも大きくなる。これにより、リチウムの析出、または、マグネシウムの析出による電池の信頼性の低下を抑制することができる。
＜変形例５＞
次に、実施の形態１の変形例５について、図６を用いて説明する。図６は、実施の形態１の変形例５における電池１５００の概略構成を示す図である。具体的には、図６の（ａ）は、電池１５００の概略構成を示す断面図であり、図６の（ｂ）の一点鎖線で示される位置の断面を表している。図６の（ｂ）は、電池１５００の概略構成を示す上面透視図である。図６の（ｂ）では、電池１５００を上方から見た場合における電池１５００の各構成要素の平面視形状を実線または破線で表している。なお、図６の（ｂ）では、封止部材３１４が有する突出部分３５０を示していない。
図６に示されるように、電池１５００は、変形例４における電池１４００と比較して、発電要素１０２の代わりに発電要素１０４を備える。発電要素１０４は、発電要素１０２と比較して、固体電解質層１３２の代わりに固体電解質層１３３を備える。固体電解質層１３３は、電極側電解質層１３４と対極側電解質層１３５とを含む。
電極側電解質層１３４は、対極側電解質層１３５よりも電極層１１０に近い側に位置し、電極層１１０に接する。図６の（ａ）に示されるように、電極側電解質層１３４は、例えば、電極層１１０の側面を覆っており、電極集電体２１２に接する。電極層１１０は、電極側電解質層１３４に覆われることで、外部に露出していない。具体的には、電極層１１０は、封止部材３１４に接しない。
対極側電解質層１３５は、電極側電解質層１３４よりも対極層１２２に近い側に位置し、対極層１２２に接する。図６の（ａ）に示されるように、対極側電解質層１３５は、例えば、対極層１２２の側面を覆っており、対極集電体２２０に接する。対極層１２２は、対極側電解質層１３５に覆われることで、外部に露出していない。具体的には、対極層１２２は、封止部材３１４に接しない。
図６の（ｂ）に示されるように、平面視において、電極側電解質層１３４は、対極側電解質層１３５よりも大きい。具体的には、平面視において、対極側電解質層１３５は、電極側電解質層１３４の内部に位置している。なお、電極側電解質層１３４と対極側電解質層１３５とは、同じ大きさおよび同じ形状であってもよい。例えば、電極側電解質層１３４の側面と対極側電解質層１３５の側面とは面一であってもよい。
電極側電解質層１３４と対極側電解質層１３５とはそれぞれ、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固体電解質が用いられうる。電極側電解質層１３４と対極側電解質層１３５とは、互いに同じ電解質材料を含んでもよく、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１３４の厚みと対極側電解質層１３５の厚みとはそれぞれ、５μｍ以上１５０μｍ以下であってもよく、５μｍ以上５０μｍ以下であってもよい。
図６に示されるように、封止部材３１４は、電極側電解質層１３４の側面と対極側電解質層１３５の側面とに接する。あるいは、電極側電解質層１３４の側面と対極側電解質層１３５の側面との少なくとも一部は、封止部材３１４に覆われずに、露出されていてもよい。
本変形例では、突出部分３５０の厚み方向における位置は、突出部分３５０の部位によって異なっていてもよい。例えば、図６の（ａ）に示されるように、左側の突出部分３５０は、電極側電解質層１３４と対極側電解質層１３５との界面に接する。具体的には、突出部分３５０の先端部分は、電極側電解質層１３４と対極側電解質層１３５との界面の端部に接する。また、右側の突出部分３５０は、対極側電解質層１３５のみに接している。なお、突出部分３５０は、電極側電解質層１３４のみに接していてもよい。
封止部材３１４は、複数の突出部分３５０を有してもよい。複数の突出部分３５０は、平面視において、互いに異なる位置に位置している。例えば、図７に示されるように、複数の突出部分３５０は、固体電解質層１３３の一辺上の複数の位置に設けられていてもよい。なお、図７は、変形例５における電池１５００の突出部分３５０の形状および位置の一例を示す上面透視図である。例えば、図７は、図６の（ｂ）の紙面左側の部分を拡大して示している。後述する図８から図１０についても同様である。
図７に示されるように、複数の突出部分３５０は、平面視において、電極層１１０および対極層１２２のいずれにも重複していない。あるいは、複数の突出部分３５０の少なくとも１つは、平面視において、電極層１１０および対極層１２２の少なくとも一方と重複していてもよい。
また、本変形例では、固体電解質層１３３の平面視形状は、図６の（ｂ）に示されるように、多角形である。具体的には、固体電解質層１３３の平面視形状は、矩形である。例えば、複数の突出部分３５０は、固体電解質層１３３の多角形の頂点に位置してもよい。具体的には、図８に示されるように、封止部材３１４は、複数の突出部分３５０の代わりに複数の突出部分３５２を有してもよい。例えば、封止部材３１４は、４つの突出部分３５２を有する。４つの突出部分３５２は、固体電解質層１３３の矩形の四隅（すなわち、４つの角部）に設けられていてもよい。
また、突出部分３５０は、平面視において、固体電解質層１３３の外周に沿って長尺状に位置してもよい。例えば、図９に示されるように、封止部材３１４は、複数の突出部分３５０の代わりに突出部分３５４を有してもよい。突出部分３５４は、固体電解質層１３３の一辺に沿って長尺状に設けられている。突出部分３５４は、平面視形状が矩形の固体電解質層１３３の１つの頂点（すなわち、角部）から一辺に沿って、他の頂点に向かって延びている。突出部分３５４は、他の頂点に至るまで延びていてもよい。
また、突出部分３５０は、平面視において、固体電解質層１３３の全周に沿って連続的に位置してもよい。例えば、図１０に示されるように、封止部材３１４は、複数の突出部分３５０の代わりに突出部分３５６を有してもよい。突出部分３５６は、固体電解質層１３３の全周に沿って連続的に設けられていてもよい。
以上の構成によれば、通電電極を押し当てた場合などの外力に対し、固体電解質層の強度を高めて崩落を抑制することができる。したがって、発電要素１０４の破損リスクを小さくして、信頼性の高い電気的接触を得ることができる。
＜変形例６＞
次に、実施の形態１の変形例６について、図１１を用いて説明する。図１１は、実施の形態１の変形例６における電池１６００の概略構成を示す断面図である。
図１１に示されるように、電池１６００は、変形例５における電池１５００と比較して、封止部材３１４の代わりに封止部材３１６を備える。封止部材３１６は、第１封止部材３１７と、第２封止部材３１８とを有する。
第１封止部材３１７は、第２封止部材３１８よりも電極集電体２１２に近い側に位置し、第１材料を含む。第２封止部材３１８は、第１封止部材３１７よりも対極集電体２２０に近い側に位置し、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。第２材料は、例えば、絶縁性であり、かつ、イオン伝導性を有さない材料である。第２材料は、例えば封止剤などの樹脂を含んでもよい。
第２材料は、例えば、第１材料として利用可能な複数の材料から選択された、第１封止部材３１７に含まれる材料とは異なる材料であってもよい。例えば、第２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、第１封止部材３１７に含まれない材料であってもよい。第２材料は、粒子状の金属酸化物材料を含んでもよい。
第１封止部材３１７および第２封止部材３１８の少なくとも一方は、突出部分３５０を有する。例えば、図１１の左側において、第１封止部材３１７が突出部分３５０を有する。図１１の右側において、第２封止部材３１８が突出部分３５０を有する。なお、第１封止部材３１７のおよび第２封止部材３１８の一方のみが突出部分３５０を有してもよい。
以上の構成によれば、反応性または機械特性などの観点から、正極側の封止部材の材料として最も適した材料及び負極側の封止部材の材料として最も適した材料を、それぞれ選ぶことができる。これにより、電池１６００の信頼性をさらに向上することができる。
［電池の製造方法］
続いて、実施の形態１および各変形例における電池の製造方法の一例を説明する。以下では、図１２を用いて、上述した変形例５における電池１５００の製造方法を説明する。他の電池１０００、１１００、１２００、１３００、１４００および１６００についても同様である。
図１２は、電池１５００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１２２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１３５を形成する。これにより、図１２の（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、後述する電極材料）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。
次に、図１２の（ｂ）に示されるように、対極板の周辺部に封止材料を塗布する。すなわち、封止部材３１４を形成する。このとき、図１２の（ｂ）に示されるように、封止部材３１４の厚みが、対極層１２２と対極側電解質層１３５と電極層１１０と電極側電解質層１３４との厚みの合計よりも、厚く塗布されてもよい。
このとき、電池構成時に封止部材３１４の一部が、固体電解質層１３３に向かって突出する突出部分３５０になるように、封止材料を対極集電体２２０上と対極側電解質層１３５上とに跨って塗布する。例えば、対極側電解質層１３５上に塗布される封止材料の厚みを、対極集電体２２０上に塗布される封止材料の厚みより、対極層１２２と対極側電解質層１３５との厚みの和だけ薄くして、封止材料の塗布表面（すなわち、上面）をほぼ平坦にする。あるいは、対極側電解質層１３５上に塗布される封止材料の厚みと、対極集電体２２０上に塗布される封止材料の厚みとを適宜調整することにより、封止材料の塗布表面に段差を設けてもよい。なお、封止材料の塗布表面に段差を設けるための一方法として、封止材料を複数回に分けて塗布してもよい。固体電解質層１３３に接触する突出部分３５０を形成するための方法は、これらの限りではない。
さらに、封止材料を塗布した後に、熱処理または紫外線照射などを行う。これにより、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、封止部材３１４の変形を制御できる。
次に、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２１２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２１２上に塗工し、乾燥する。すなわち、電極側電解質層１３４を形成する。これにより、図１２の（ｃ）に示されるような、電極板が作製される。
次に、図１２の（ｃ）に示されるように、上冶具５１０と下冶具５２０とを備える加圧冶具５００を用いて、電極板と対極板とを圧着する。具体的には、封止部材３１４を形成した対極板に対向するように、電極板を配置し、上冶具５１０と下冶具５２０とで電極板と対極板とを挟み込んで圧着する。
これにより、図１２の（ｄ）に示されるように、電池１５００が製造される。
なお、例えば、熱処理またはＵＶ照射などにより、封止部材３１４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。
また、封止材料を対極集電体２２０上と対極側電解質層１３５上とに跨って塗布する代わりに、封止材料を電極集電体２１２上と電極側電解質層１３４上とに跨って塗布してもよい。
また、電極板と対極板との両方に封止材料をそれぞれ塗布してもよい。電極板と対極板との各々に封止部材３１４の一部を形成してから、電極板と対極板とを貼り合わせてもよい。これにより、一度に形成する封止部材３１４の量が減るので、封止部材３１４をより高速に形成することができる。また、接合面積が増えることで、封止部材３１４と電極板との接合をより強固にすることができる。また、封止部材３１４の突起が低くなるので、工程途中の電極板または対極板を容易に巻き取ることができる。また、電極板と対極板とにそれぞれ最適な異なる封止材料を選択することもできる。
以上のような工程を経て、対極板と電極板とを圧着することにより、電極層１１０および対極層１２２の形成されない領域、すなわち、対極側電解質層１３５より外側及び電極側電解質層１３４より外側に封止部材３１４を設けることができる。封止部材３１４に含まれる第１材料として、固体電解質材料に比べて耐衝撃性、絶縁性などの特性に優れた材料を用いることにより、電極層１１０および対極層１２２の形成されない領域の固体電解質層１３３を強固にすることができる。
また、以上のように、図１２に示される電池１５００の製造方法では、電極板と対極板とが貼り合わされる前に、封止部材３１４を事前に形成する工程を包含する。これにより、例えば、電極集電体２１２と対極集電体２２０との少なくとも一方の外側に、封止部材３１４を形成することも可能である。これにより、電極集電体２１２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１２２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、封止部材３１４の厚み制御は、電池１５００の信頼性の向上に大きく寄与する要素となる。このとき、封止部材３１４が、電極集電体２１２と対極集電体２２０との端部の大半を被覆しないように、つまり、各集電体の端部から外側に漏れないように調整されてもよい。
なお、封止部材３１４を形成する位置、電極層１１０と対極層１２２と固体電解質層１３３との各々の形成範囲、電極集電体２１２と対極集電体２２０との大きさなどが調整されてもよい。これにより、実施の形態１および各変形例において示された電池のそれぞれが、作製されうる。また、複数の電池の積層を行うことで、後述する実施の形態２において示す積層電池のそれぞれが、作製されうる。
（実施の形態２）
以下では、実施の形態２について説明する。なお、以下の説明において、上述の実施の形態１および各変形例との相違点を中心に説明し、共通点の説明を適宜、省略または簡略化する。
図１３は、実施の形態２における積層電池２０００の概略構成を示す断面図である。実施の形態２における積層電池２０００は、上述の実施の形態１または各変形例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。
図１３に示される例では、積層電池２０００は、３つの電池２００２、２００４および２００６をこの順で積層した構成を有する。電池２００２、２００４および２００６はそれぞれ、互いに同じ構成を有する。例えば、電池２００２、２００４および２００６はそれぞれ、実施の形態１の変形例５における電池１５００と同じ構成を有する。例えば、電池２００２、２００４および２００６の少なくとも１つは、実施の形態１における電池１０００であってもよく、変形例１から変形例６における電池１１００から電池１６００の少なくとも１つであってもよい。
積層電池２０００においては、所定の電池（例えば、単電池）の電極集電体と、別の電池（例えば、単電池）の対極集電体とを接合することで、複数の電池が積層されている。具体的には、図１３に示されるように、電池２００２の電極集電体２１２と電池２００４の対極集電体２２０とが接合されている。電池２００４の電極集電体２１２と電池２００６の対極集電体２２０とが接合されている。電極集電体２１２と対極集電体２２０との接合は、直接接合されてもよく、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。電池２００２、２００４および２００６は、直列に接続されている。
図１３に示されるように、積層電池２０００は、さらに、電気絶縁部材２０１０を備える。電気絶縁部材２０１０は、電池２００２、２００４および２００６の各々の側面を覆っている。これにより、封止部材３１４が突出部分３５０を有する構造の効果と相まって、積層電池２０００における複数の電池の積層状態を、より強固に維持することができる。
なお、積層電池２０００が備える電池の数は、３以上であってもよく、２つのみであってもよい。積層される電池の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。
また、積層電池を構成する際に、必要な特性に応じて、複数の電池を並列接続してもよい。また、並列接続された２以上の電池と直列接続された２以上の電池とが混在してもよい。これにより、僅かな体積で高容量の積層電池を実現できる。直列、並列、またはそれらの混在については公知の技術による複数の単電池セル間における集電体の接続方法の変更によって容易に実現することができる。
以上の構成によれば、複数の単電池を直列に積層することにより、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、集電体同士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することができる。
図１４は、実施の形態２における積層電池２０００の使用例を模式的に示す図である。積層電池２０００は、図１４に示されるように、例えば電極押さえ２０２０と対極押さえ２０３０との間に挟み込まれて加圧されている。電極押さえ２０２０には、電極取り出し線２０２２が設けられている。対極押さえ２０３０には、対極取り出し線２０３２が設けられている。電極押さえ２０２０、対極押さえ２０３０、電極取り出し線２０２２および対極取り出し線２０３２はそれぞれ、導電性を有する金属材料などで形成されている。これにより、電極取り出し線２０２２および対極取り出し線２０３２を介して、積層電池２０００から電流を取り出すことができる。
電極押さえ２０２０と対極押さえ２０３０との間に電池または積層電池を挟み込んで加圧しても、突出部分３５０が固体電解質層１３３を支持するので、発電要素の層間剥離などの発生を防止した状態で、長期間繰り返しの使用に際しても、電気的接続に優れた適用が可能である。
なお、積層電池２０００は、封止ケースに内包されてもよい。封止ケースとしては、例えば、ラミネート袋、金属缶、樹脂ケースなどの封止ケースが用いられうる。封止ケースを用いることで、発電要素が水分によって劣化することを抑制することができる。
（他の実施の形態）
以上、１つまたは複数の態様における電池について、実施の形態に基づいて説明したが、本開示は、これらの実施の形態に限定されるものではない。本開示の主旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を各実施の形態に施したもの、および、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本開示の範囲内に含まれる。
例えば、上記の実施の形態では、封止部材３１０、３１２、３１４または３１６は、電極集電体２１０または２１２に接していなくてもよい。例えば、電極層１１０が電極集電体２１０または２１２の全面に形成されていてもよく、封止部材３１０、３１２、３１４または３１６は、電極層１１０と対極集電体２２０との間に位置し、電極層１１０に接していてもよい。
同様に、封止部材３１０、３１２、３１４または３１６は、対極集電体２２０に接していなくてもよい。例えば、対極層１２０または１２２が対極集電体２２０の全面に形成されていてもよく、封止部材３１０、３１２、３１４または３１６は、対極層１２０または１２２と電極集電体２１０または２１２との間に位置し、対極層１２０または１２２に接していてもよい。
また、例えば、封止部材３１２、３１４または３１６は、発電要素１００、１０２または１０４に接していなくてもよい。
また、例えば、突出部分３５０は、電極層１１０、および、対極層１２０または１２２の少なくとも一方に接していてもよい。
また、例えば、封止部材３１０、３１２、３１４または３１６が設けられた領域における電極集電体２１０または２１２と対極集電体２２０との間隔は、発電要素１００、１０２または１０４が設けられた領域における電極集電体２１０または２１２と対極集電体２２０との間隔より大きくてもよい。封止部材３１０、３１２、３１４または３１６が設けられた領域における厚みを、発電要素１００、１０２または１０４が設けられた領域における厚みよりも大きくすることにより、電極集電体２１０または２１２と対極集電体２２０とが短絡するリスクを軽減することができる。
また、例えば、電極板と対極板との貼り合わせ時に加圧板の中央付近が、封止部材３１０、３１２、３１４または３１６を加圧する部分に比べて突出していてもよい。これにより、貼り合わせ後の電池の、封止部材３１０、３１２、３１４または３１６の厚みを発電要素１００、１０２または１０４の厚みよりも容易に大きくすることができる。
発電要素１００、１０２または１０４の厚みに比べて、封止部材３１０、３１２、３１４または３１６の厚みは電極板側で厚くてもよく、対極板側で厚くてもよく、電極板側と対極板側との両方で厚くてもよい。これにより、通電電極を押し当てた場合、または、積層電池に厚み方向の拘束力を印加した場合に、発電要素１００、１０２または１０４より封止部材３１０、３１２、３１４または３１６に圧力を集中させることができる。これにより、発電要素１００、１０２または１０４の破損リスクを小さくして良好な電気的接触を安定的に得ることができる。これにより、積層電池を、安定的に高容量化することができる。
また、上記の各実施の形態は、特許請求の範囲またはその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。
本開示の一態様に係る電池は、電子機器、電気器具装置、電気車両などの電池として、利用されうる。
１００、１０２、１０４ 発電要素
１１０ 電極層
１２０、１２２ 対極層
１３０、１３２、１３３ 固体電解質層
１３１ 凹部
１３４ 電極側電解質層
１３５ 対極側電解質層
２１０、２１２ 電極集電体
２２０ 対極集電体
２３０、２３２ 第１領域
２４０ 第２領域
２５０ 対向領域
３１０、３１２、３１４、３１６ 封止部材
３１７ 第１封止部材
３１８ 第２封止部材
３５０、３５２、３５４、３５６ 突出部分
５００ 加圧冶具
５１０ 上冶具
５２０ 下冶具
１０００、１１００、１２００、１３００、１４００、１５００、１６００、２００２、２００４、２００６ 電池
２０００ 積層電池
２０１０ 電気絶縁部材
２０２０ 電極押さえ
２０２２ 電極取り出し線
２０３０ 対極押さえ
２０３２ 対極取り出し線

Claims (15)

  1. 電極層、前記電極層に対向する対極層、及び前記電極層と前記対極層との間に配置される固体電解質層を含む単電池と、
    前記電極層に接する電極集電体と、
    前記対極層に接する対極集電体と、
    封止部材と、
    を備え、
    前記単電池は、前記電極集電体と前記対極集電体との間に配置され、
    前記封止部材は、前記固体電解質層に向かって突出する少なくとも１つの突出部分を含み、
    前記少なくとも１つの突出部分の少なくとも一部は、前記固体電解質層に接し、
    前記固体電解質層は、
    前記電極層に接する電極側電解質層と、
    前記電極側電解質層および前記対極層に接する対極側電解質層とを含み、
    前記少なくとも１つの突出部分は、前記電極側電解質層と前記対極側電解質層との界面に接する、
    電池。
  2. 前記少なくとも１つの突出部分は、前記電極層及び前記対極層のいずれにも接しない、
    請求項１に記載の電池。
  3. 前記封止部材は、前記電極集電体と前記対極集電体とに接する、
    請求項１または２に記載の電池。
  4. 前記少なくとも１つの突出部分は、複数の突出部分を含む、
    請求項１から３のいずれかに記載の電池。
  5. 前記固体電解質層の形状は、前記電池を厚み方向に見た場合において、複数の頂点を有する多角形であり、
    前記少なくとも１つの突出部分は、前記複数の頂点のうち少なくとも１つに接する、
    請求項１から４のいずれかに記載の電池。
  6. 前記少なくとも１つの突出部分は、前記電池を厚み方向に見た場合において、前記固体電解質層の外周に沿って配置された長尺形状を有する、
    請求項１から４のいずれかに記載の電池。
  7. 前記少なくとも１つの突出部分は、前記電池を厚み方向に見た場合において、前記固体電解質層の全周に沿って連続的に配置される、
    請求項１から３のいずれかに記載の電池。
  8. 前記固体電解質層は、凹部を含み、
    前記少なくとも１つの突出部分の少なくとも一部は、前記凹部内で前記固体電解質層に接する、
    請求項１から７のいずれかに記載の電池。
  9. 前記電池を厚み方向に見た場合において、
    前記電極集電体は、前記電極層と重ならない第１領域を含み、前記第１領域は、前記電極集電体の外周の少なくとも一部を含み、
    前記対極集電体は、前記対極層と重ならない第２領域を含み、前記第２領域は、前記対極集電体の外周の少なくとも一部を含み、
    前記封止部材は、前記第１領域及び前記第２領域と重なっている、
    請求項１から８のいずれかに記載の電池。
  10. 前記封止部材は、第１材料を含む第１封止部材と、前記第１材料と異なる第２材料を含む第２封止部材とを含み、
    前記第１封止部材は、前記第２封止部材よりも前記電極集電体の近くに位置し、
    前記第２封止部材は、前記第１封止部材よりも前記対極集電体の近くに位置する、
    請求項１から９のいずれかに記載の電池。
  11. 前記封止部材は、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９のいずれかに記載の電池。
  12. 前記第１材料は、樹脂を含む、
    請求項１０または１１に記載の電池。
  13. 前記第１材料は、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、及びシルセスキオキサンからなる群から選択される少なくとも１種である、
    請求項１０から１２のいずれかに記載の電池。
  14. 前記封止部材は、粒子状の金属酸化物材料を含む、
    請求項１から１３のいずれかに記載の電池。
  15. 前記封止部材は、前記電極集電体と前記対極集電体との間に配置される、
    請求項１から１４のいずれかに記載の電池。
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