JP7318598B2 - 固体電池 - Google Patents

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Description

本開示は、固体電池に関する。
近年、固体電池について着目されている。固体電池は、固体電解質層を含む電極体と、この電極体を収容するラミネートフィルムとを含む。たとえば、特開2019-121558号公報に記載された固体電池は、積層された複数の単位電極体によって形成された電極体を備える。
単位電極体は、正極集電板と、正極活物質層と、固体電解質層と、負極活物質層と、第1負極集電板および第2負極集電板とを備える。第1負極集電板は固体電池の上面に設けられており、第2負極集電板は固体電池の下面に設けられている。
そして、複数の単位電極体を積層する際には、一方の単位電極体の第1負極集電板と、他方の単位電極体の第2負極集電板とが接触するように各単位電極体が積層される。
特開2019-121558号公報
固体電池を製造する工程は、電極体形成工程と、封止工程とを備える。電極体形成工程において、たとえば、負極集電板の上面および下面に負極活物質層を形成する。上面側の負極活物質層の上面に固体電解質層を形成し、下面側の負極活物質層の下面にも固体電解質層を形成する。
上面側の固体電解質層の上面に正極活物質層を形成し、下面側の固体電解質層の下面にも正極活物質層を形成する。
そして、負極活物質層および負極活物質層の短絡などを抑制するために、各正極活物質層の外周をレーザ光などで除去する。そして、積層体を所定長さで切断する。切断した積層体の上面に正極集電板を形成して、単位積層体を形成する。そして、単位積層体を順次積層することで、電極体を形成する。
封止工程において、電極体をラミネートフィルム内に挿入して、ラミネートフィルム内の空気を吸引する。このようにして、固体電池を製造する。
ここで、積層体を切断する工程において、切断部分にバリが発生する場合がある。当該バリが発生した状態で、電極体を形成したとする。
封止工程において、ラミネートフィルム内の空気を吸引すると、ラミネートフィルムの内表面が電極体に密着する。その結果、たとえば、正極集電板とバリとが接触することで、電位降下などの弊害が生じる場合がある。
本開示は、上記のような課題を鑑みてなされたものであって、その目的は、電極体と、電極体を封止するラミネートフィルムを備えた固体電池において、電位降下の発生が抑制された固体電池を提供することである。
本開示に係る固体電池は、積層方向に配列する複数の単位積層体を含む電極体と、前記電極体を封止するラミネートフィルムとを備える。上記電極体は、前記積層方向の一方側に位置する第1端面と、他方側に位置する第2端面とを含み、前記複数の単位積層体の各々は、第1主表面および第2主表面を含む第1電極層と、前記第1主表面に形成された第1固体電解質層と、前記第2主表面に形成された第2固体電解質層と、前記第1固体電解質層に対して前記第1電極層と反対側に形成された第2電極層および絶縁層と、前記第2電極層および前記絶縁層に対して、前記第1固体電解質層と反対側に形成された集電板と、前記第2固体電解質層に対して前記第1電極層と反対側に形成された第3電極層とを含む。
前記絶縁層は、前記第1固体電解質層の外周縁部を覆うように形成されている。前記集電板は、前記第2電極層に設けられると共に、前記絶縁層を覆うように設けられている。前記単位積層体の数をNとし、N/2×0.1の小数点以下を切り上げた整数値をMとすると、前記複数の単位積層体のうち、前記第1端面に位置する単位積層体から少なくともM番目までに位置する単位積層体は、第1単位積層体であり、前記複数の単位積層体のうち、前記第1単位積層体以外の単位積層体を第2単位積層体であり、前記第1単位積層体に設けられた前記絶縁層を第1絶縁層とし、前記第2単位積層体に設けられた前記絶縁層を第2絶縁層とすると、前記第1絶縁層の厚さは、前記第2絶縁層の厚さよりも厚い。
上記の固体電池において、各単位積層体を形成する過程において、第1固体電解質層の外周縁部にバリが形成される場合がある。このようなバリが形成された単位固体電池が積層されて電極体が形成される場合がある。
上記の固体電池において、ラミネートフィルムから電極体に圧力が加えられたときに、電極体の表層に荷重が加えられる。その一方で、電極体の中央側には荷重が届きにくい。
上記の固体電池において、少なくとも第1端面からM番目までの単位積層体は、第1単位積層体であり、絶縁層の厚さは厚い。このため、第1単位積層体にバリが形成されていたとしても、バリが絶縁層を貫通して、集電板に接触することを抑制することができる。
その一方で、絶縁層の厚さが薄い第2単位積層体は、電極体の中央に位置しており、第2単位積層体に荷重が加えられ難い。そのため、第2単位積層体にバリが形成されていたとしても、バリが絶縁層を貫通することが抑制されている。
上記積層方向において、前記電極体のうち前記第2電極層および前記第3電極層を通る部分の厚さは、前記電極体のうち前記絶縁層を通る部分の厚さよりも大きい。
上記の固体電池によれば、積層方向において、電極体のうち、絶縁層が位置する部分の厚さが、第2電極層が位置する部分の厚さよりも厚くなることが抑制される。このため、電極体に第1端面から圧力が加えられた際に、絶縁層が位置する部分に荷重が集中することを抑制することができる。これにより、単位積層体にバリが形成されていたとしても、バリが絶縁層に押し付けられる荷重を小さく抑えることができる。
前記第1単位積層体の前記外周縁部にバリが形成されており、前記第1絶縁層は、前記バリを覆うように配置されている。
上記の固体電池によれば、絶縁層によって、バリが集電板に接触することを抑制することができる。
上記第1絶縁層の厚さは、前記バリの高さよりも高い。上記の固体電池によれば、第1単位積層体に荷重が加えられたとしても、バリが第1絶縁層を貫通することを抑制することができる。
本開示に係る固体電池によれば、電位降下などが発生することを抑制することができる。
本実施の形態に係る固体電池1を模式的に示す断面図である。 電極体2の一部を示す断面図である。 単位積層体4Aを模式的に示す断面図である。 単位積層体4Bを示す断面図である。 バリ40およびその周囲の構成を示す断面図である。 バリ41およびその周囲の構成を示す断面図である。 単位積層体4Aの製造工程を示す製造フロー図である。 負極シート50を準備する工程を示す断面図である。 シート53を負極シート50に形成する工程を示す断面図である。 図9に示す工程後の工程を示す断面図である。 各固体電解質層54の表面に正極シート56を形成する工程である。 図11に示す工程後の工程を示す断面図である。 正極合材層58の一部を除去する工程である。 図13に示す積層体の一部を裁断する工程を示す断面図である。 絶縁層25,26,27を貼り付ける工程を示す断面図である。 正極集電体19を配置する工程を示す断面図である。 実施例1~6に係る固体電池と、比較例1~7に係る固体電池とに関する検討結果を示す一覧表である。 単位積層体4Cを示す断面図である。 比較例1に係る固体電池の電極体において、電圧降下が発生した10個の電極体を分解して、短絡解析した結果を示す表である。
図1から図19を用いて、本実施の形態に係る固体電池1について説明する。図1から図19に示す構成のうち、同一または実質的に同一の構成については、同一の符号を付して重複した説明を省略する。
図1は、本実施の形態に係る固体電池1を模式的に示す断面図である。固体電池1は電極体2と、ラミネートフィルム3と、正極端子5と、負極端子6とを備える。
電極体2は、ラミネートフィルム3内に収容されている。ラミネートフィルム3は、例えば、3層構造を有している。すなわち、ラミネートフィルム3は、例えば、第1樹脂層と、金属層と、第2樹脂層とを含んでいてもよい。金属層は、第1樹脂層と第2樹脂層との間に挟み込まれている。金属層は、例えば、10μmから100μmの厚さを有していてもよい。金属層は、例えば、アルミニウム(Al)等を含んでいてもよい。第1樹脂層および第2樹脂層の各々は、例えば、ポリエチレン(PE)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、およびポリアミド(PA)からなる群より選択される少なくとも1種を含んでいてもよい。第1樹脂層および第2樹脂層の各々は、例えば、10μmから100μmの厚さを有していてもよい。ラミネートフィルム3内の気圧は、たとえば、40Pa程度である。
正極端子5はラミネートフィルム3内から外部に引き出されており、正極端子5には、電極体2の複数の正極集電板が接続されている。負極端子6はラミネートフィルム3内から外部に引き出されており、負極端子6には電極体2の複数の負極集電板が接続されている。なお、固体電池1は、幅方向Wに長尺に形成されている。幅方向Wにおいて、正極端子5は固体電池1の一端側から引き出されており、負極端子6は他端側から引き出されている。
図2は、電極体2の一部を示す断面図である。電極体2は、積層方向Dに積層された複数の単位積層体4を含む。なお、積層方向Dは、図1などに示す例においては、上下方向である。単位積層体4の積層数は、たとえば、5枚から100枚程度積層されている。単位積層体4の積層数は、20枚以上50枚程度でもよい。たとえば、30枚程度であってもよい。
複数の単位積層体4には、単位積層体(第1単位積層体)4Aと、単位積層体(第2単位積層体)4Bが含まれる。この実施の形態においては、単位積層体4Aは、積層方向Dにおいて電極体2の一方端(上端)側に配置されており、単位積層体4Bは、積層方向Dにおいて電極体2の中央側に位置している。
図3は、単位積層体4Aを模式的に示す断面図である。単位積層体4Aは、負極層(第1電極層)10と、固体電解質層(第1固体電解質層)11と、固体電解質層(第2電解質層)12と、正極層(第2電極層)13と、正極層(第3電極層)14と、保護部材18と、正極集電体19とを備える。
負極層10は、板状に形成されており、負極層10は、上面(第1主表面)20と、下面(第2主表面)21とを含む。負極層10は、負極集電板15と、負極集電板15の上面に形成された負極活物質層16と、負極集電板15の下面に形成された負極活物質層17とを含む。負極集電板15は負極端子6に向けて延びるように形成されており、負極集電板15は負極端子6に接続されている。
固体電解質層11は上面20に形成されており、固体電解質層12は下面21に形成されている。
正極層13は固体電解質層11に対して、負極層10と反対側に形成されており、正極層13は、固体電解質層11の上面22に形成されている。
正極層13は、上面22の外周縁部から離れた位置に形成されている。このため、固体電解質層11の上面22には、露出部分30および露出部分31が形成されている。露出部分30は正極端子5側に位置しており、露出部分31は負極端子6側に位置している。
正極層14は、固体電解質層12に対して、負極層10と反対側に形成されており、正極層14は固体電解質層12の下面23に形成されている。
正極層14は、下面23の外周縁部から離れた位置に形成されている。このため、固体電解質層12の下面23には、露出部分32および露出部分33が形成されている。露出部分32は、正極端子5側に位置しており、露出部分33は負極端子6側に位置している。
保護部材18は、絶縁層(第1絶縁層)29と、絶縁層27とを含む。絶縁層29は露出部分30に形成されている。絶縁層29は、絶縁層25および絶縁層26を含む。
絶縁層25は、露出部分30から正極端子5側に延びるように形成されている。正極端子5側において、露出部分30は固体電解質層11の外周縁部を覆うように形成されている。
絶縁層26は、絶縁層25の上面に形成されている。絶縁層26は絶縁層25の上面から固体電解質層11の外周縁部の上方を通って、正極端子5側に向けて延びるように形成されている。
絶縁層27は、露出部分32に形成されている。絶縁層27は、露出部分32から正極端子5側に向けて延びるように形成されている。絶縁層27は、正極端子5側に位置する固体電解質層12の外周縁部を覆うように形成されている。
正極集電体19は、正極層14に設けられると共に、絶縁層25および絶縁層26を覆うように延びている。正極集電体19は、正極端子5に向けて延びるように形成されている。なお、正極集電体19の先端は、正極端子5に接続されている。
図4は、単位積層体4Bを示す断面図である。単位積層体4Bにおいては、単位積層体4Aと異なり、単位積層体4Bは、絶縁層26を備えていない。なお、絶縁層26以外の構成については、単位積層体4Bは、単位積層体4Bと実質的に同じである。このため、単位積層体4Bは、絶縁層(第2絶縁層)25Bと、絶縁層27とを含み、絶縁層27Bは、上記単位積層体4Aの絶縁層25と同じである。
(本願発明のポイント1)
図2において、単位積層体4の積層数を「積層数N」とする。
積層数N/2×0.1の小数点以下を切り上げた整数値を「整数値M」とする。ここで、電極体2の上端面(第1端面)から整数値M番目までに位置する単位積層体4は、図3に示す単位積層体4Aである。すなわち、単位積層体4Aの積層数は、整数値Mである。
そして、電極体2の上端面から整数値M+1番目から電極体2の下端面までに位置する単位積層体4は、図4に示す単位積層体4Bである。なお、単位積層体4Bの積層数を「積層数L」とすると、積層数Lと整数値Mとの合計は、積層数Nとなる。
ここで、単位積層体4A,4Bの製造過程において、図5および図6に示すように単位積層体4A,4Bにバリ40,41が形成される場合がある。本実施の形態においては、バリ40,41が電極体2の上端面に向けて突出するように配置されている。なお、バリ40,41が形成される過程については、後述する。
図5において、バリ40は、正極端子5側において、固体電解質層12の外周縁部から上方に突出するように形成されている。同様に、図6において、バリ41は、正極端子5側において、固体電解質層12の外周縁部から上方に突出するように形成されている。
バリ40が固体電解質層12の上面22から突出する高さを高さTh40であり、バリ41が固体電解質層12の上面22から突出する高さを高さTh41である。高さTh40,Th41は、製造過程において各種の高さとなる。高さTh40,Th41たとえば、60μm以下である。
図4および図5に示すように、バリ40,41は、負極活物質層16の一部が上方に突出すると共に、負極活物質層16の突出部分の一部を固体電解質層12が覆うように形成されている。
図3において、ラミネートフィルム3内の内圧は、40Pa程度である。このため、ラミネートフィルム3の少なくとも一部が電極体2に密着し、電極体2の上端面は、ラミネートフィルム3によって押圧される。
このため、電極体2の上端面に位置する単位積層体4Aが下方に向けて押圧される。その結果、図5に示すようなバリ40が形成されている場合には、バリ40が絶縁層25に押圧される。ここで、絶縁層25の上面には、絶縁層26が形成されており、バリ40が正極集電体19に接触することが抑制されている。なお、絶縁層25および絶縁層26の重なり部分は、バリ40が形成される固体電解質層11の外周縁部上に位置している。
仮に、バリ40の負極活物質層16と、正極集電体19とが接触すると、当該部分で短絡が発生し、固体電池1の電位が下がる。
図6に示す単位積層体4Bにおいては、少なくとも整数値M枚の単位積層体4Aを通して、単位積層体4Bに伝達される。そのため、単位積層体4Bに加えられる押圧力は、単位積層体4Aに加えられる押圧力よりも小さい。単位積層体4Bの絶縁層25にバリ41が押さえつけられる荷重は、単位積層体4Aの絶縁層25にバリ40が押さえつけられる荷重よりも小さい。
単位積層体4Bにおいて、バリ41が絶縁層25を貫通して、バリ41が正極集電体19に接触することが抑制されている。
すなわち、単位積層体4Aの積層数を整数値Mとすることで、固体電池1内で内部短絡が生じることを抑制することができる。
ここで、整数値Mは、下記の(式A)から求められる値の小数点以下を切り上げた整数値である。なお、積層数Nは、単位積層体4の積層数である。
積層数N/2×0.1・・・(式A)
(本願発明のポイント2)
図3において、正極層13の厚さを「厚さTh13」とする。
絶縁層29の厚さを「厚さTh29」とする。具体的には、絶縁層29のうち、絶縁層25および絶縁層26の重なり部分の厚さを「厚さTh29」とする。図3および図4において、絶縁層25,25Bの厚さを「厚さTh25」とする。なお、絶縁層27の厚さは、絶縁層25の厚さと同じである。
本実施の形態に係る固体電池1は、下記の式Bの条件を満たす。ここで、「N1」は正極層13,14の積層数(正極層13の積層数と、正極層14の積層数の合計数)である。絶縁層25,27の積層数(絶縁層25の積層数と、絶縁層27の積層数の合計数)は、正極層13,14の積層数と同じである。正極層14の厚さと、正極層13の厚さとは同じであり、いずれも、厚さTh13である。絶縁層25および絶縁層27の厚さは、同じであり、いずれも、厚さTh25である。「M1」は、絶縁層29の積層数である。
(Th13-Th25)×N1-((Th29-Th25)×M1)>0・・・(式B)
上記式Bを満たす場合には、積層方向Dにおいて、電極体のうち正極層13および正極層14を通る部分の厚さは、電極体のうち絶縁層25、絶縁層27および絶縁層29を通る部分の厚さよりも大きい。すなわち、上記式Bを満たす場合には、積層方向Dにおいて、電極体のうち絶縁層25、絶縁層27および絶縁層29を通る部分には、隙間が形成されている。そのため、電極体2の上端面に押圧力が加えられた際に、絶縁層29、絶縁層25Bおよび絶縁層27が積層されている部分に荷重が集中することを抑制することができる。
これにより、バリ40が絶縁層25および絶縁層26を貫通して、バリ40が正極集電体19に接触することを抑制することができる。これにより、単位積層体4が電圧降下することを抑制することができる。
下記の式Cに示すように、絶縁層25および絶縁層26の重なり部分の厚さTh29は、バリ40の高さTh40よりも大きい。
(厚さTh29)/バリ高さTh40・・・(式C)
なお、式Cにおいて、単位積層体4Aが設けられていない電極体(単位積層体4Bのみで形成された電極体)においては、厚さTh29に替えて、厚さTh25を用いる。
このため、正極集電体19がラミネートフィルム3によって下方に押圧されたとしても、バリ40が絶縁層25および絶縁層26の重なり部分を貫通することを抑制することができる。
上記のように構成された単位積層体4の構成材料について説明する。
(正極集電体19)
図3などにおいて、正極集電体19は、例えば、10μmから20μmの厚さを有していてもよい。正極集電体19は、例えば、金属箔と、炭素皮膜(不図示)とを含んでいてもよい。金属箔は、例えば、Al、ステンレス鋼、ニッケル(Ni)、クロム(Cr)、白金(Pt)、ニオブ(Nb)、鉄(Fe)、チタン(Ti)、および亜鉛(Zn)からなる群より選択される少なくとも1種を含んでいてもよい。金属箔は、例えば、Al箔等であってもよい。
炭素皮膜は、金属箔の表面の一部を被覆している。炭素皮膜は、例えば、金属箔と、正極層13,14との間に配置されていてもよい。炭素皮膜は、炭素材料を含む。炭素材料は、例えば、カーボンブラック等(例えば、アセチレンブラック等)を含んでいてもよい。炭素皮膜は、バインダ等をさらに含んでいてもよい。バインダは、例えば、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)等を含んでいてもよい。炭素皮膜は、例えば、10質量%から20質量%の炭素材料と、残部を占めるバインダとからなっていてもよい。炭素皮膜は、例えば、約15質量%の炭素材料と、約85質量%のバインダとからなっていてもよい。
(正極層)
正極層13,14は、正極活物質層を含む。正極層13,14は、例えば、5μmから50μmの厚さを有していてもよい。
正極層13,14は、例えば、0.1μmから1000μmの厚さを有していてもよい。正極層13,14は、例えば、50μmから200μmの厚さを有していてもよい。正極層13,14は、正極活物質を含む。正極層13,14は、例えば、固体電解質、導電材、バインダ等をさらに含んでいてもよい。
正極活物質は、例えば、粉末材料であってもよい。正極活物質は、例えば、1μmから30μmのメジアン径を有していてもよい。メジアン径は、体積基準の粒度分布において、小粒径側からの累積粒子体積が全粒子体積に対して50%になる粒子径を示す。メジアン径は、レーザ回折式粒度分布測定装置により測定され得る。正極活物質は、例えば、5μmから15μmのメジアン径を有していてもよい。
正極活物質は、任意の成分を含み得る。正極活物質は、例えば、コバルト酸リチウム、ニッケル酸リチウム、マンガン酸リチウム、ニッケルコバルトマンガン酸リチウム(例えば、LiNi1/3Co1/3Mn1/32等)、ニッケルコバルトアルミン酸リチウム、およびリン酸鉄リチウムからなる群より選択される少なくとも1種を含んでいてもよい。正極活物質に表面処理が施されていてもよい。表面処理により、正極活物質の表面に緩衝層が形成されてもよい。緩衝層は、例えば、ニオブ酸リチウム(LiNbO3)等を含んでいてもよい。緩衝層は、リチウム空乏層の形成を阻害し得る。これにより電池抵抗の低減が期待される。
固体電解質は、例えば、粉末材料であってもよい。固体電解質は、例えば、0.1μmから10μmのメジアン径を有していてもよい。固体電解質は、例えば、1μmから5μmのメジアン径を有していてもよい。
固体電解質は、イオン伝導性を有する。固体電解質は、実質的に電子伝導性を有しない。固体電解質は、例えば、硫化物固体電解質等を含んでいてもよい。固体電解質は、例えば、酸化物固体電解質等を含んでいてもよい。固体電解質の配合量は、100質量部の正極活物質に対して、例えば、1質量部から200質量部であってもよい。
硫化物固体電解質は、ガラス状態であってもよい。硫化物固体電解質は、ガラスセラミックス(「結晶化ガラス」とも称される。)を形成していてもよい。硫化物固体電解質は、硫黄(S)を含む限り、任意の成分を含み得る。硫化物固体電解質は、例えば、硫化リンリチウム等を含んでいてもよい。
硫化リンリチウムは、例えば、下記式(I):
Li2x2-2x5-4x(0.5≦x≦1) (I)
により表されてもよい。硫化リンリチウムは、例えば、Li3PS4、Li7311等の組成を有していてもよい。
硫化物固体電解質は、メカノケミカル法により合成され得る。硫化物固体電解質の組成は、例えば、原料の混合比によって表されてもよい。例えば「75Li2S-25P25」は、原料全体に対する「Li2S」の物質量分率が0.75であり、かつ原料全体に対する「P25」の物質量分率が0.25であることを示す。硫化物固体電解質は、例えば、50Li2S-50P25、60Li2S-40P25、70Li2S-30P25、75Li2S-25P25、80Li2S-20P25、および90Li2S-10P25からなる群より選択される少なくとも1種を含んでいてもよい。
例えば「Li2S-P25」は、「Li2S」と「P25」との混合比が任意であることを示す。硫化物固体電解質は、例えば、ハロゲン化リチウム等を含んでいてもよい。硫化物固体電解質は、例えば、Li2S-P25、Li2S-SiS2、LiI-Li2S-SiS2、LiI-Si2S-P25、LiI-LiBr-Li2S-P25、LiI-Li2S-P25、LiI-Li2O-Li2S-P25、LiI-Li2S-P25、LiI-Li3PO4-P25、およびLi2S-P25-GeS2からなる群より選択される少なくとも1種を含んでいてもよい。
酸化物固体電解質は、酸素(O)を含む限り、任意の成分を含み得る。酸化物固体電解質は、例えば、リン酸リチウムオキシナイトライド(LIPON)、ゲルマン酸リチウム亜鉛(LISICON)、リチウムランタンジルコニウム酸化物(LLZO)、およびリチウムランタンチタン酸化物(LLTO)からなる群より選択される少なくとも1種を含んでいてもよい。
導電材は、電子伝導性を有する。導電材は、任意の成分を含み得る。導電材は、例えば、カーボンブラック(例えば、アセチレンブラック等)、気相成長炭素繊維(VGCF)、カーボンナノチューブ(CNT)およびグラフェンフレークからなる群より選択される少なくとも1種を含んでいてもよい。導電材の配合量は、100質量部の正極活物質に対して、例えば、0.1質量部から10質量部であってもよい。
バインダは、固体材料同士を結合する。バインダは、任意の成分を含み得る。バインダは、例えば、フッ素樹脂等を含んでいてもよい。バインダは、例えば、PVdF、およびフッ化ビニリデン-ヘキサフルオロプロピレン共重合体(PVdF-HFP)からなる群より選択される少なくとも1種を含んでいてもよい。バインダの配合量は、100質量部の正極活物質に対して、例えば、0.1質量部から10質量部であってもよい。
(負極集電板15)
負極集電板15は、例えば、5μmから50μmの厚さを有していてもよい。負極集電板15は、例えば、5μmから15μmの厚さを有していてもよい。負極集電板15は、例えば、金属箔等を含んでいてもよい。金属箔は、例えば、ステンレス、銅(Cu)、Ni、Fe、Ti、コバルト(Co)、およびZnからなる群より選択される少なくとも1種を含んでいてもよい。金属箔は、例えば、Ni箔、NiメッキCu箔、またはCu箔等であってもよい。
(負極活物質層16,17)
負極活物質層16,17は、例えば、0.1μmから1000μmの厚さを有していてもよい。負極活物質層16,17は、例えば、50μmから200μmの厚さを有していてもよい。負極活物質層16,17は、負極活物質を含む。負極活物質層16,17は、例えば、固体電解質、導電材、バインダ等をさらに含んでいてもよい。
負極活物質は、例えば、粉末材料であってもよい。負極活物質は、例えば、1μmから30μmのメジアン径を有していてもよい。負極活物質は、例えば、1μmから10μmのメジアン径を有していてもよい。
負極活物質は、任意の成分を含み得る。負極活物質は、例えば、チタン酸リチウム(Li4Ti512)、黒鉛、ソフトカーボン、ハードカーボン、珪素、酸化珪素、珪素基合金、錫、酸化錫、および錫基合金からなる群より選択される少なくとも1種を含んでいてもよい。
固体電解質の詳細は、前述のとおりである。負極活物質層16,17に含まれる固体電解質は、正極層13,14に含まれる固体電解質と同一組成を有していてもよい。負極活物質層16,17に含まれる固体電解質は、正極層13,14に含まれる固体電解質と異なる組成を有していてもよい。固体電解質の配合量は、100質量部の負極活物質に対して、例えば、1質量部から200質量部であってもよい。
導電材の詳細は、前述のとおりである。負極活物質層16,17に含まれる導電材は、正極層13,14に含まれる導電材と同一組成を有していてもよい。負極活物質層16,17に含まれる導電材は、正極層13,14に含まれる導電材と異なる組成を有していてもよい。導電材の配合量は、100質量部の負極活物質に対して、例えば、0.1質量部から10質量部であってもよい。
バインダの詳細は、前述のとおりである。負極活物質層16,17に含まれるバインダは、正極層13,14に含まれるバインダと同一組成を有していてもよい。負極活物質層16,17に含まれるバインダは、正極層13,14に含まれるバインダと異なる組成を有していてもよい。バインダの配合量は、100質量部の負極活物質に対して、例えば、0.1質量部から10質量部であってもよい。
(固体電解質層)
固体電解質層11,12は、例えば、0.1μmから1000μmの厚さを有していてもよい。固体電解質層11,12は、例えば、0.1μmから300μmの厚さを有していてもよい。固体電解質層11,12は、正極層13,14と負極層10(負極活物質層16,17)との間に介在している。固体電解質層11,12は、いわばセパレータである。固体電解質層11,12は、正極層13,14と負極層10とを物理的に分離している。固体電解質層11,12は、正極層13,14と負極層10とを空間的に分離している。固体電解質層11,12は、正極層13,14と負極層10との間の電子伝導を遮断している。
固体電解質層11,12は、固体電解質を含む。固体電解質層11,12は、正極層13,14と負極層10との間にイオン伝導経路を形成している。固体電解質層11,12は、例えば、バインダ等をさらに含んでいてもよい。
固体電解質の詳細は、前述のとおりである。固体電解質層11,12に含まれる固体電解質は、正極層13,14に含まれる固体電解質と同一組成を有していてもよい。固体電解質層11,12に含まれる固体電解質は、正極層13,14に含まれる固体電解質と異なる組成を有していてもよい。固体電解質層11,12に含まれる固体電解質は、負極活物質層16,17に含まれる固体電解質と同一組成を有していてもよい。固体電解質層11,12に含まれる固体電解質は、負極活物質層16,17に含まれる固体電解質と異なる組成を有していてもよい。
バインダは、任意の成分を含み得る。バインダは、例えば、PVdF-HFP、ブチルゴム(IIR)、およびブタジエンゴム(BR)からなる群より選択される少なくとも1種を含んでいてもよい。
(絶縁層25,26,27)
絶縁層25,26,27の厚さは、10μm以上50μm以下である。また、絶縁層25,26,27におい厚さは、20μm以上40μm以下であってもよい。絶縁層25,26,27の厚さは、たとえば、30μmである。絶縁層25,26,27は、PET(Polyethyleneterephthalate)などによって形成された樹脂層と、粘着層とを含む。
図3において、絶縁層25および絶縁層26が重なっている部分においては、10μm以上100μm以下である。重なり部分の厚さは、40μm以上80μm以下であってもよく、重なり部分の厚さは、たとえば、60μmである。
(製造方法)
固体電池1の製造方法について説明する。
固体電池1の製造方法は、電極体2を形成する工程と、電極体2をラミネートフィルム3内に封止する工程とを備える。電極体2を形成する工程は、単位積層体4A,4Bを形成する工程と、単位積層体4A,4Bを積層する工程とを含む。
単位積層体4Aの製造工程について説明する。図7は、単位積層体4Aの製造工程を示す製造フロー図である。単位積層体4Aの製造工程は、負極シートを準備する工程S1と、負極シートに固体電解質シートを形成する工程S2と、固体電解質シートに正極層を形成する工程S3と、絶縁層を形成する工程S4と、正極集電板を形成する工程S5とを備える。
図8は、負極シート50を準備する工程を示す断面図である。負極シート50を形成する工程は、Ni集電箔51を準備する工程と、Ni集電箔51の表裏面にスリラーを塗布する工程と、塗布したスリラーを乾燥させて負極合材層52を形成する工程とを含む。
スリラーは、たとえば、チタン酸リチウム(Li4Ti512)と、硫化物固体電解質と、Pvdfと、導電材VGCFと所定量秤量して、これらを酪酸ブチル中において、超音波ホモジナイザーで分散させることで形成する。
図9は、シート53を負極シート50に形成する工程を示す断面図である。図9に示す工程は、シート53を形成する工程と、シート53を負極シート50に貼り付ける工程とを含む。
シート53を形成する工程は、アルミニウム箔55を準備する工程と、アルミニウム箔55の一方の主面にスリラーを塗布する工程と、スリラーを乾燥させて固体電解質層54を形成する工程とを含む。
スリラーは、たとえば、硫化物固体電解質と、PvdF(ポリフッ化ビニリデン樹脂)と、導電材VGCF(ポリフッ化ビニリデン樹脂)とを所定量秤量して、酪酸ブジル中で、超音波ホモジナイザーで分散させることで形成される。
上記のようにして形成されたスリラーをアルミニウム箔55の一方の主表面に形成した後、スリラーを乾燥させることで、アルミニウム箔55に固体電解質層54が形成される。
そして、2枚のシート53を形成して、一方のシート53を上面側の負極合材層52に貼り付け、他方のシート53を下面側の負極合材層52に貼り付ける。
図10は、図9に示す工程後の工程を示す断面図である。この図10に示す工程は、アルミニウム箔55を取り除く工程である。これにより、固体電解質層54が外部に露出する。
図11は、各固体電解質層54の表面に正極シート56を形成する工程である。正極シート56を形成する工程は、アルミニウムなどによって形成された集電箔57を準備する工程と、集電箔57の一方の主表にスリラーを形成する工程と、スリラーを乾燥させて、正極合材層58を形成する工程とを含む。
スリラーは、正極活物質(LiNbO3コート、LiNi1/3Co1/32)と、硫化物固体電解質(Li3PS4)と、Pvdfと、導電材VGCFを所定量秤量して、酪酸ブジル中において、超音波ホモジナイザーで分散させることで形成される。
集電箔57に形成されたスリラーを乾燥させることで、集電箔57の一方の主面に正極合材層58が形成される。そして、正極シート56の正極合材層58が、固体電解質層54に接触するように、正極シート56が配置される。
図12は、図11に示す工程後の工程を示す断面図である。図12に示す工程は集電箔57を除去する工程である。この工程によって、正極合材層58が外部に露出する。
そして、負極シート50と、固体電解質層54と、正極合材層58とによって形成された積層体にプレス加工を施す。
プレス加工が施されることで、正極合材層58の厚さが35μm、固体電解質層54の厚さが30μm、負極シート50の厚さが65μmとなる。
図13は、正極合材層58の一部を除去する工程である。図13に示す工程は、各正極合材層58の外周縁にレーザ光などを照射して、各正極合材層58の外周縁を除去する工程である。たとえば、各正極合材層58のうち、正極合材層58の外周縁と、外周縁部から3mm程度内側に位置する部分との間に位置する部分が除去される。このように、各正極合材層58,58の外周縁部が除去されることで、正極層13,14が形成される。
図14は、図13に示す積層体の一部を裁断する工程を示す断面図である。この工程においては、負極シート50および固体電解質層54の外周縁部から2mm程度内周側に位置する部分を裁断する。このように、負極シート50および各固体電解質層54を裁断することで、負極層10と、固体電解質層11,12とが形成される。この図14に示す工程において、図5に示すバリ40が形成される場合がある。
たとえば、図14に示す方向D1からレーザ光を照射した場合においては、図5に示すように、負極活物質層16側の外周縁部において、バリ40(バリ41)が形成される。たとえば、積層体の下面側から上面に向けてレーザ光を照射すると、積層体の上面にバリ40(バリ41)が形成される。
図15は、絶縁層25,26,27を貼り付ける工程を示す断面図である。絶縁層25,26は、バリ40が形成される側に配置される。具体的には、絶縁層25は、露出部分30に貼り付けられ、絶縁層26は絶縁層25の上面に貼り付けられる。そして、絶縁層27は、露出部分32に貼り付けられる。
図16は、正極集電体19を配置する工程を示す断面図である。正極集電体19は正極層13の上面に配置される。
そして、図3などに示すように、負極集電板15、正極集電体19および絶縁層25,26,27を曲げるように加工することで、単位積層体4Aを形成することができる。
ここで、単位積層体4Aを形成する工程について説明したが、単位積層体4Bも同様に形成することができる。単位積層体4Bは、図15に示す工程において、絶縁層26を配置しない。そして、正極集電体19を正極層13の上面に配置して、その後、図4に示すように、負極集電板15、正極集電体19および絶縁層25,27を曲げるように加工することで、単位積層体4Bを形成することができる。
そして、単位積層体4BをL枚積層し、その後、単位積層体4AをM枚積層することで、電極体2を形成する。
そして、40Paの雰囲気中において、電極体2をラミネートフィルム3内に挿入して、ラミネートフィルム3を封止する。このようにして、固体電池1を製造することができる。
次に、実施例に係る固体電池と、比較例に係る固体電池について説明する。
図17は、実施例1~6に係る固体電池と、比較例1~7に係る固体電池とに関する検討結果を示す一覧表である。
図17に示す一覧表において、「正極厚さ」とは、図3に示す厚さTh13である。「絶縁部材A厚さ」とは、厚さTh25を示す。「絶縁部材A」とは、絶縁層25および絶縁層27である。「貼り付け面」とは、絶縁層25または絶縁層29が設けられる面である。「バリ発生面」とは、バリ40,41が形成されている面である。図3において、「バリ発生面」は、上面22であり、具体的は、上面22の露出部分30である。「バリ未発生面」とは、バリが形成されていない面であり、図3に示す例においては、下面23であり、具体的には、露出部分32である。
「積層数」とは、図2に示す積層数Nである。「追加絶縁部材貼り付け層数」とは、図2に示すように、単位積層体4Aの整数値Mである。「電圧降下」とは、実施例1~6に係る固体電池と、比較例1~7に係る各固体電池を2.3Vに充電して、24時間、25℃で放置した。そして、各固体電池の電圧を測定して、10mV以上低下したものを電圧降下した固体電池として判定した。「絶縁部材B厚さ」とは、厚さTh29であり、「絶縁部材B」は絶縁層29である。なお、表に示す「式A」、「式B」および「式C」は、上述した式A、式Bおよび式Cである。
(比較例1)
比較例1に係る固体電池は、図4に示す単位積層体4Bを30枚積層して電極体を形成し、この電極体を圧力が40Paの雰囲気中でラミネートフィルム内に封止することで形成されている。
ここで、積層された単位積層体4Bには、図6に示すバリ41が形成されているものを選択している。具体的には、図14に示す工程において、レーザ顕微鏡を用いて、バリ41の高さTh41が60μmであるものを選択している。絶縁層25および絶縁層27の厚さTh25は、30μmである。
正極層13,14の厚さTh13は35μmであり、固体電解質層11および固体電解質層12の厚さは30μmであり、負極層10の厚さは65μmである。
図13に示す工程において、正極合材層58の外周縁部から3mmの部分が除去されており、図14において、負極シート50および固体電解質層54の外周縁部から2mm程度内周側に位置する部分が裁断されている。
(比較例2)
比較例2に係る固体電池の電極体は、図4に示す単位積層体4Bを29枚と、単位積層体4Aを1枚積層することで形成されている。各単位積層体4Bは、上記比較例1の単位積層体4Bと同様に形成されている。
単位積層体4Aは、電極体の最上面に配置されている。なお、単位積層体4Aの厚さTh29は、60μmである。単位積層体4Aにもバリ40が形成されており、このバリ40の高さTh40は、60μmである。そして、比較例2においても比較例1と同様に、ラミネートフィルム内に封止されている。
(実施例1)
実施例1に係る固体電池の電極体は、単位積層体4Bを28枚と、単位積層体4Aを2枚積層することで形成されている。具体的には、図2に示すように、2枚の単位積層体4Aは電極体の上面側に配置されている。
なお、各単位積層体4Bは比較例1,2と同様に形成されており、単位積層体4Aは、比較例2と同様に形成されている。そして、実施例1においても、比較例1,2と同様に、電極体はラミネートフィルム内に封止されている。
(実施例2)
実施例2に係る固体電池の電極体は、単位積層体4Bを27枚と、単位積層体4Aを3枚積層することで形成されている。積層された3枚の単位積層体4Aは電極体の上面側に配置されており、この3枚の単位積層体4Aの下面側に単位積層体4Bが積層されている。
なお、各単位積層体4Bは比較例1,2と同様に形成されており、単位積層体4Aは、比較例2と同様に形成されている。そして、実施例2においても、比較例1,2と同様に、電極体はラミネートフィルム内に封止されている。
(実施例3)
実施例3に係る固体電池の電極体は、単位積層体4Bを26枚と、単位積層体4Aを4枚積層することで形成されている。積層された4枚の単位積層体4Aは電極体の上面側に配置されており、この4枚の単位積層体4Aの下面側に単位積層体4Bが積層されている。
なお、各単位積層体4Bは比較例1,2と同様に形成されており、単位積層体4Aは、比較例2と同様に形成されている。そして、実施例2においても、比較例1,2と同様に、電極体はラミネートフィルム内に封止されている。
(実施例4)
実施例4に係る固体電池の電極体は、単位積層体4Bを25枚と、単位積層体4Aを5枚積層することで形成されている。積層された5枚の単位積層体4Aは電極体の上面側に配置されており、この5枚の単位積層体4Aの下面側に単位積層体4Bが積層されている。
なお、各単位積層体4Bは比較例1,2と同様に形成されており、単位積層体4Aは、比較例2と同様に形成されている。そして、実施例2においても、比較例1,2と同様に、電極体はラミネートフィルム内に封止されている。
(比較例3)
比較例3に係る固体電池の電極体は、単位積層体4Bを20枚と、単位積層体4Aを10枚積層することで形成されている。積層された10枚の単位積層体4Aは電極体の上面側に配置されており、この10枚の単位積層体4Aの下面側に単位積層体4Bが積層されている。
なお、各単位積層体4Bは比較例1,2と同様に形成されており、単位積層体4Aは、比較例2と同様に形成されている。そして、比較例3においても、比較例1,2と同様に、電極体はラミネートフィルム内に封止されている。
(比較例4)
比較例4に係る固体電池の電極体は、単位積層体4Bを28枚と、単位積層体4Aを2枚積層することで形成されている。積層された2枚の単位積層体4Aは電極体の上面側に配置されており、この2枚の単位積層体4Aの下面側に単位積層体4Bが積層されている。
比較例4においては、単位積層体4A,4Bにおいて、正極層13、14の厚さが、30μmとなるように形成されている。正極層13,14の厚さを除いて、各単位積層体4Bは、比較例1,2と同様に形成されており、単位積層体4Aは、比較例2と同様に形成されている。そして、比較例4においても、比較例1,2と同様に、電極体はラミネートフィルム内に封止されている。
(比較例5)
比較例5に係る固体電池の電極体は、図4に示す単位積層体4Bを39枚と、単位積層体4Aを1枚積層することで形成されている。各単位積層体4Bは、上記比較例1の単位積層体4Bと同様に形成されている。単位積層体4Aは、電極体の最上面に配置されている。そして、比較例5においても比較例1と同様に、ラミネートフィルム内に封止されている。
(実施例5)
実施例5に係る固体電池の電極体は、図4に示す単位積層体4Bを38枚と、単位積層体4Aを2枚積層することで形成されている。2枚の単位積層体4Aは、電極体の上面側に配置されている。各単位積層体4Bは、比較例1,2の単位積層体4Bと同様に形成されており、各単位積層体4Aは比較例2の単位積層体4Aと同様に形成されている。
そして、実施例5においても比較例1と同様に、ラミネートフィルム内に封止されている。
(実施例6)
実施例6に係る固体電池の電極体は、単位積層体4Bを10枚と、単位積層体4Aを1枚とを積層することで形成されている。1枚の単位積層体4Aは、電極体の上面に配置されている。各単位積層体4Bは、比較例1,2の単位積層体4Bと同様に形成されており、各単位積層体4Aは比較例2の単位積層体4Aと同様に形成されている。
そして、実施例6においても比較例1と同様に、ラミネートフィルム内に封止されている。
(比較例6)
比較例6に係る固体電池の電極体は、単位積層体4Bを28枚と、単位積層体4Cを2枚とを積層することで形成されている。単位積層体4Cは、電極体の上端面側に配置されている。
図18は、単位積層体4Cを示す断面図である。単位積層体4Cは、絶縁層27の下面に配置された絶縁層26Aを含む。そして、単位積層体4Cには、絶縁層26が設けられていない。なお、絶縁層26Aおよび絶縁層27の重なり部分の厚さTh26Aは、60μmである。
単位積層体4Cは、上記の構成以外の構成については単位積層体4Aと同様に構成されている。単位積層体4Cにおいても、単位積層体4Aと同様に、バリ40が形成されている。なお、比較例6の単位積層体4Bは、比較例1,2の単位積層体4Bと同様に形成されている。
(比較例7)
比較例7に係る固体電池の電極体は、単位積層体4Bを28枚と、単位積層体4Aを2枚とを積層することで形成されている。2枚の単位積層体4Aは、電極体の上面側に配置されている。
比較例7の単位積層体4Bは、図4に示す絶縁層25の厚さTh25は17μmである。比較例7の単位積層体4Aは、図3に示す厚さTh29は、34μmである。当該構成以外の構成においては、単位積層体4Bは比較例1,2の単位積層体4Bと同様に形成されている。
図19は、比較例1に係る固体電池の電極体において、電圧降下が発生した10個の電極体を分解して、短絡解析した結果を示す表である。図19に示す表において、「積層位置」とは、短絡が生じた単位積層体の位置を示す。具体的には、固体電池の上面から数えた層数である。「短絡数」とは、短絡が生じた電極体の数である。具体的には、積層位置が「1」で、短絡数が「6」とは、10個の電極体のうち、積層位置が「1」の単位積層体において短絡が生じた電極体の数である。「短絡面」の「上のみ」とは、短絡が単位積層体の上面22側で発生したことを意味する。「短絡面」の「なし」とは、短絡が上面22および下面23のいずれにおいても発生しなかったことを示す。
図19において、短絡箇所は、電極体の上層部の2層までにおいて発生していることが分かる。そして、短絡面は、各単位積層体4Bの上面において発生していることが分かる。
図19に示す解析結果によれば、電極体に加えられる圧力(大気圧または拘束圧)が電極体の上端から2層までの単位積層体4Bに加えられることが分かる。そして、3層目以降の単位積層体4Bには、大きな圧力が加えられていないことが分かる。これは、各層の単位積層体4Bの反力によって加えられる圧力が打ち消され、3層目以降の単位積層体4Bに届きにくくなること起因すると推察できる。
図17において、比較例1~2の固体電池と、実施例1~4の固体電池とを比較する。その結果、電極体の上部の1層を単位積層体4Aとし、2層目以降を単位積層体4Bとした電極体において電圧降下が発生することが分かる。その一方で、電極体の上部から2層目から5層目までを単位積層体4Aとした固体電池においては、電圧降下が生じておらず、内部短絡が生じていないと判断することができる。
比較例1,2の固体電池および実施例1~4の固体電池のいずれにおいても、積層数Nは、「30」であり、式Aの値は、「1.5」である。この式Aから算出された値の小数点以下を切り上げた整数値Mは「2」である。
比較例1の単位積層体4Aの積層数は、「0」であり、「2」よりも小さい。比較例2の単位積層体4Aの積層数は、「1」であり、「2」よりも小さい。
実施例1の単位積層体4Aの積層数は「2」であり、実施例2の単位積層体4Aの積層数は「3」であり、実施例3の単位積層体4Aの積層数は「4」であり、実施例4の単位積層体4Aの積層数は「5」である。実施例1~4においては、単位積層体4Aの積層数は、「2」以上である。
このように、積層数Nが「30」の場合において、電極体の上端部から単位積層体4Aの積層数Mを、式Aの値の小数点以下を切り上げた整数値M以上とすることで、内部短絡が生じることを抑制することができることが分かる。
比較例5の固体電池の積層数と、実施例5に係る固体電池の積層数とは、いずれも「40」である。比較例5および実施例5の式Aは、「2.0」である。式Aの値の小数点以下は、「0」であるため、比較例5および実施例5において、式Aの小数点以下を切り上げた整数値は、「2」である。比較例5において単位積層体4Aの積層数は「1」であり、実施例5において単位積層体4Aの積層数は「2」である。このように、実施例5は、式Aの小数点以下を切り上げた整数値M以上であり、比較例5は整数値Mよりも小さい。そして、実施例5に係る固体電池において電圧降下が発生せず、比較例5に係る固体電池において電圧降下が発生する。
実施例6は、積層数Nは「10」である。式Aの値は「0.5」であり、小数点以下を切り上げた整数値は「1」である。単位積層体4Aの積層数は「1」である。実施例6においても、単位積層体4Aの積層数は、式Aの値を小数点以下で切り上げた整数値以上である。
このように、各種の積層数Nの固体電池においても、上端面から積層された単位積層体4Aの積層数が、式Aの値の小数点以下を切り上げた整数値以上である場合には、電圧降下が生じることを抑制することができることが分かる。
式Bの値が「0」以下となると、電極体のうち、絶縁層25,26,27が位置する部分の厚さが厚くなる。そのため、電極体に圧力が加えられると、絶縁層25,26,27が位置する部分に過重が集中しやすい。その結果、内部短絡が生じて、固体電池の電圧降下が生じると推察できる。
比較例3の電極体において、式Bから算出される値は「0」であり、0以下である。そして、比較例3に係る固体電池においては電圧降下が生じる。
その一方で、実施例1~4の電極体の積層数Nは「30」であり、比較例3の電極体の積層数Nと同じである。実施例1~4の電極体において、式Bから算出される値は、いずれも、「0」以上である。そして、実施例1~4の固体電池においては、電圧降下は生じていない。
比較例7の電極体においては、式Cから算出される値は、「0.57」であり、「1」よりも小さい。比較例7の固体電池においては電圧降下が生じる。
比較例1の電極体は、全て単位積層体4Bによって形成されている。このため、上記の式Cの「絶縁部材B厚さTh29」には、厚さTh25の値が用いられる。比較例1の電極体において、式Cから算出される値は、「0.50」であり、「1」よりも小さい。そして、比較例1の固体電池においては、電圧降下が生じる。
その一方で、実施例1~4の電極体においては、式Cから算出される値は、「1」であり、「1」以上である。実施例1~4の固体電池においては、電圧降下は生じない。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
4,4A,4B,4C 単位積層体、5 正極端子、6 負極端子、10 負極層、11,12,54 固体電解質層、13,14 正極層、15 負極集電板、16,17 負極活物質層、18 保護部材、19 正極集電体、20,22 上面、21,23 下面、25,25B,26,26A,27,27B,29 絶縁層、30,31,32,33 露出部分、40,41 バリ、50 負極シート、51,57 集電箔、52 負極合材層、53 シート、55 アルミニウム箔、56 正極シート、58 正極合材層。

Claims (1)

  1. 積層方向に配列する複数の単位積層体を含む電極体と、
    前記電極体を封止するラミネートフィルムと、
    を備え、
    前記電極体は、前記積層方向の一方側に位置する第1端面と、他方側に位置する第2端面とを含み、
    前記複数の単位積層体の各々は、
    第1主表面および第2主表面を含む第1電極層と、
    前記第1主表面に形成された第1固体電解質層と、
    前記第2主表面に形成された第2固体電解質層と、
    前記第1固体電解質層に対して前記第1電極層と反対側に形成された第2電極層および絶縁層と、
    前記第2電極層および前記絶縁層に対して、前記第1固体電解質層と反対側に形成された集電板と、
    前記第2固体電解質層に対して前記第1電極層と反対側に形成された第3電極層とを含み、
    前記絶縁層は、前記第1固体電解質層の外周縁部を覆うように形成されており、
    前記集電板は、前記第2電極層に設けられると共に、前記絶縁層を覆うように設けられており、
    前記単位積層体の数をNとし、
    N/2×0.1の小数点以下を切り上げた整数値をMとすると、
    前記複数の単位積層体のうち、前記第1端面に位置する単位積層体から少なくともM番目までに位置する単位積層体は、第1単位積層体であり、
    前記複数の単位積層体のうち、前記第1単位積層体以外の単位積層体を第2単位積層体であり、
    前記第1単位積層体に設けられた前記絶縁層を第1絶縁層とし、
    前記第2単位積層体に設けられた前記絶縁層を第2絶縁層とすると、
    前記第1絶縁層の厚さは、前記第2絶縁層の厚さよりも厚く
    前記積層方向において、前記電極体のうち前記第2電極層および前記第3電極層を通る部分の厚さは、前記電極体のうち前記絶縁層を通る部分の厚さよりも大きく、
    前記第1単位積層体の前記外周縁部にバリが形成されており、
    前記第1絶縁層は、前記バリを覆うように配置され、
    前記第1絶縁層の厚さは、前記バリの高さよりも高い、固体電池。
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