JP7357275B2 - 電池および積層電池 - Google Patents

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Description

本開示は、電池および積層電池に関する。
特許文献１には、正極層および負極層の各々の面方向における中心部近傍の厚みが、面方向における外周部近傍の厚みより大きい構造が開示されている。特許文献２には、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、正極板、固体電解質層および負極層の露出部分を封止する、封着材で構成される封止部が開示されている。
特開２０１７－７３３７４号公報 特許第５５５３０７２号公報 特開２０１６－３３８８０号公報
従来技術においては、電池の信頼性の向上が望まれる。
そこで、本開示は、信頼性の高い電池および積層電池を提供する。
本開示の一態様における電池は、電極層、および、前記電極層に対向する対極層を含む単電池と、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。前記電極集電体および前記対極集電体からなる群から選択される少なくとも一方は、前記封止部材と対向する少なくとも１つの凹部を含む。
また、本開示の一態様における積層電池は、第１電池と、前記第１電池と積層される第２電池と、を備え、前記第１電池及び前記第２電池の各々は、上記電池である。
本開示によれば、信頼性の高い電池および積層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６における電池の概略構成を示す図である。 図８は、実施の形態１の変形例７における電池の概略構成を示す断面図である。 図９は、実施の形態１の変形例８における電池の概略構成を示す断面図である。 図１０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１１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１２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、および、前記電極層に対向する対極層を含む単電池と、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。前記電極集電体および前記対極集電体からなる群から選択される少なくとも一方は、前記封止部材と対向する少なくとも１つの凹部を含む。
これにより、電池の信頼性を向上することができる。例えば、凹部により電極集電体の機械的強度が向上される。また、凹部が封止部材と対向する部分に設けられることにより、単電池である発電要素の体積が確保される。つまり、凹部によれば、発電要素の体積を確保しつつ電池の機械的強度を向上させることができる。
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いてもよい。
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）に維持することができる。つまり、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、これによって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が低減される。
また、例えば、前記封止部材は、前記単電池に接していてもよい。
これにより、単電池である発電要素の側面を封止部材によって保護することができる。例えば、電極層に含まれる電極材料、対極層に含まれる対極材料、および、電解質層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、封止部材によって抑制することができる。
また、例えば、前記封止部材は、前記単電池を囲んでいてもよい。
これにより、封止部材によって、単電池である発電要素の周囲において、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。したがって、発電要素の周囲において、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。
さらに、発電要素の周囲において、電極集電体および対極集電体の一方に変形が生じた場合であっても、封止部材によって、その変形部分が電極集電体および対極集電体の他方に接触することを抑制することができる。これらにより、電極層と対極層とが短絡するリスクをより低減させることができる。
また、例えば、前記少なくとも１つの凹部の深さは、前記電極集電体および前記対極集電体からなる群から選択される前記少なくとも一方の厚みの１倍以上１００倍以下であってもよい。
このように凹部の深さが制限されれば、電極集電体または対極集電体の破断を抑制することができる。
また、例えば、前記少なくとも１つの凹部は、前記電極集電体および前記対極集電体からなる群から選択される前記少なくとも一方の最端部より内側に位置していてもよい。
これにより、凹部を複数設けることが容易となり、凹部が複数設けられれば、電池の強度をさらに確実に向上させることができる。
また、例えば、前記少なくとも１つの凹部は、複数の凹部を含んでいてもよい。
これにより、電池の強度をさらに確実に向上させることができる。
また、例えば、前記少なくとも１つの凹部の一部は、前記電極集電体および前記対極集電体からなる群から選択される前記少なくとも一方の主面に対して１５°以上の角度で傾斜していてもよい。
これにより、電極集電体の屈曲効果が高められるため電池の強度を確実に向上させることができる。
また、例えば、前記単電池は、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んでいてもよい。
これにより、信頼性の向上された全固体電池を実現することができる。
また、例えば、前記固体電解質層は、前記電極層および前記対極層からなる群から選択される少なくとも一方を覆っていてもよい。
これにより、電極層または対極層が崩落または孤立することによる電池容量の低下を抑制することができる。
また、例えば、前記固体電解質層は、前記電極集電体および前記対極集電体からなる群から選択される少なくとも一方に接する。
これにより、電極層または対極層の一部を保護することができる。
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、前記電極層と重なっていない第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、前記対極層と重なっていない第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領域および前記第２領域と重なっていてもよい。
これにより、封止部材によって、電極集電体と対極集電体との間隔を、単電池である発電要素の周囲において一定の距離以上（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、これによって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がより低減される。
また、電池が使用過程において体積変化した場合、電池が外部からの衝撃等を受けた場合においても、これらの現象による応力を内部空間に逃がして緩和することができる。つまり、電池（特に、電極層と対極層との間にセパレータを備えない電池）において層間剥離および割れなどの破損が生じるリスクを軽減できる。
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、イオン伝導性を有さない絶縁性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、樹脂を含んでいてもよい。
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、およ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、硬化が容易な部材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、封止部材の厚みを維持す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。
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、それぞれが正極側と負極側とで最も適した材料を選ぶことができる。したがって、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、前記少なくとも１つの凹部は、直線状または環状の溝であってもよい。
これにより、溝により電極集電体の機械的強度を向上することができる。
また、本開示の一態様における積層電池は、第１電池と、前記第１電池と積層される第２電池と、を備え、前記第１電池及び前記第２電池の各々は上記電池である。
これにより、積層される複数の電池の数および接続を調整することで、所望の電池特性を得ることができる。例えば、多数の電池を直列に接続することで、高電圧を得ることができる。
また、例えば、前記少なくとも１つの凹部には、接着材料が充填されていてもよい。
これにより、積層電池の体積容量密度を低下させることなく、電池間の接着強度を向上することができる。
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の部分（ａ）は、電池１０００の概略構成を示す断面図であり、図１の部分（ｂ）の一点鎖線で示される断面を表している。図１の部分（ｂ）は、電池１０００の概略構成を示す上面透視図である。
なお、図１の部分（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。また、単電池である発電要素１００が位置する領域、および、封止部材３１０が位置する領域を分かりやすくするため、網掛けが付されている。
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。発電要素１００は、単電池に相当する。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の部分（ａ）に示されるように、電極層１１０と、対極層１２０とを含む。発電要素１００は、さらに電解質層１３０を含む。電極層１１０と、電解質層１３０と、対極層１２０とは、電池１０００の厚み方向であるｚ軸方向に沿ってこの順で積層されている。
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、乾燥後に、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、電極材料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。
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、電極層１１０と対極層１２０との各々に接する。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、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。
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、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。
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が含む電解質層１３０は、固体電解質層であってもよい。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、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、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。
実施の形態１では、電極層１１０、対極層１２０、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、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の部分（ｂ）には、電極集電体２１０の外周の少なくとも一部であり、電極層１１０が配置されていない領域である第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の部分（ｂ）には、対極集電体２２０の外周の少なくとも一部であり、対極層１２０が配置されていない領域である第２領域２４０が示されている。実施の形態１では、平面視において、対極層１２０が対極集電体２２０の中央に位置しているので、第２領域２４０は、対極集電体２２０の全周に亘って設けられている。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の部分（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とは、少なくとも発電要素１００を含む部分において平行平板状になるように、互いに対向して配置されている。具体的には、対極集電体２２０は、厚みが均一の平板である。電極集電体２１０は、厚みが均一で、凹部２１０ａを有する板である。
凹部２１０ａは、電極集電体２１０の一部が対極集電体２２０に向かって突出するように屈曲することによって形成される。凹部２１０ａは、言い換えれば、電極集電体２１０のうち屈曲によって強度が向上した強化部位である。このように電極集電体２１０が単純な平板形状でなく屈曲構造であれば、電極集電体２１０の機械的強度が向上する。つまり、電池１０００の信頼性が向上する。
また、凹部２１０ａは、電極集電体２１０のうち封止部材３１０に対向する（より具体的には、接する）領域の一部に形成される。つまり、電極集電体２１０は、電極集電体２１０のうち封止部材３１０が配置される領域において、凹部２１０ａを有する。
この構成によれば、電極集電体２１０と封止部材３１０との接触面積が増大するため、封止部材３１０と電極集電体２１０との接着強度を向上させることができる。したがって、外力が加わっても封止部材３１０が破損しにくく、発電要素１００の層間剥離の発生を抑制することができる。
凹部２１０ａの形状は、例えば、平面視において封止部材３１０の長手方向（図のｙ軸方向）に沿う直線状である。つまり、凹部２１０ａは、平面視形状が直線状の溝である。この構成によれば、電極集電体２１０の屈曲効果が高められるため、電池１０００の強度を確実に向上することができる。
なお、電極集電体２１０においては、比較的小さな凹部２１０ａが平面視において封止部材３１０の長手方向に沿って複数設けられてもよい。この構成によれば、凹部２１０ａが１つの直線状の溝である場合よりもさらに電極集電体２１０と封止部材３１０との接触面積が増大するため、封止部材３１０と電極集電体２１０との接着強度を向上させることができる。
また、凹部２１０ａが電極集電体２１０のうち封止部材３１０に対向する部分に形成されれば、厚み方向における電極集電体２１０と対極集電体２２０との間隔を、電極集電体２１０と対極集電体２２０との間に発電要素１００が位置する発電領域において一定とすることができる。これにより、発電要素１００の体積を確保することができる。また、この部分が湾曲することによる割れまたは崩落の発生を抑制することができる。
このように、凹部２１０ａが電極集電体２１０のうち封止部材３１０に対向する部分に形成されれば、発電要素１００の体積を確保しつつ、電極集電体２１０の機械的強度を向上させて電池１０００の信頼性を向上させることができる。
なお、凹部２１０ａの深さは、例えば、電極集電体２１０の厚みの１倍以上１００倍以下であってもよい。このように凹部２１０ａの深さが制限されれば、電極集電体２１０の破断を抑制することができる。
また、凹部２１０ａの断面形状は、例えば、Ｖ字状（または略Ｖ字状）である。このような凹部２１０ａが、電極集電体２１０の主面（ｘｙ面）に対して１５°以上の傾斜を有する領域を含めば、電極集電体２１０の屈曲効果が高められるため電池１０００の強度を確実に向上させることができる。なお、凹部２１０ａの断面形状は、Ｕ字状（または略Ｕ字状）などその他の形状であってもよい。
また、凹部２１０ａは、電極集電体２１０の最端部（平面視において最も外側の端部）より内側に位置する。この構成によれば、凹部２１０ａを複数設けることが容易となり、凹部２１０ａが複数設けられれば、電池１０００の強度をさらに確実に向上させることができる。
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の部分（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に接する。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に接する。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。実施の形態１では、封止部材３１０の厚みは、均一である。
この構成によれば、封止部材３１０によって、電極集電体２１０と対極集電体２２０との間隔を、発電要素１００の周囲において一定の距離以上（例えば、封止部材３１０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２１０と対極集電体２２０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することができる。
また、電池１０００が使用過程において体積変化した場合、電池１０００が外部からの衝撃等を受けた場合においても、これらの現象による応力を内部空間に逃がして緩和することができる。つまり、電池１０００（特に、電極層１１０と対極層１２０との間にセパレータを備えない全固体電池）において層間剥離および割れなどの破損が生じるリスクを軽減できる。
実施の形態１では、図１の部分（ａ）に示されるように、封止部材３１０は、発電要素１００に接する。具体的には、封止部材３１０は、電極層１１０と対極層１２０と電解質層１３０との少なくとも１つの側面に接する。例えば、封止部材３１０は、電極層１１０と対極層１２０と電解質層１３０との各々の側面に接する。
例えば、図１の部分（ｂ）に示されるように、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接して位置してもよい。実施の形態１では、図１の部分（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。
このような構成によれば、発電要素１００の側面を、封止部材３１０により保護することができる。すなわち、発電要素１００を構成する部材（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、および、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抑制することができる。
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。
このように封止部材３１０が樹脂または封止剤を含むことにより、電池１０００に外力が加わった場合、または、電池１０００が湿潤雰囲気もしくは雰囲気ガス成分に晒された場合において、封止部材３１０の可とう性、柔軟性、または、ガスバリア性などにより、発電要素１００に悪影響が及ぶのをなお一層阻止または抑制できる。つまり、電池１０００の信頼性をさらに高めることができる。
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。これにより、電極集電体２１０と対極集電体２２０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、封止部材３１０と、他の電池部材、例えば、他の電池の封止部材３１０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、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。すなわち、第１材料として、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、または、熱処理などにより流動性を喪失させる）ことができる材料が用いられてもよい。これにより、封止部材３１０を、絶縁性であり、かつ、イオン伝導性を有さないように、容易に形成することができる。
また、封止部材３１０は、粒子状の金属酸化物材料を含んでもよい。これにより、封止部材３１０の特性（例えば、電池形状の維持力、絶縁性、熱伝導性、および、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。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。
［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の部分（ａ）は、電池１１００の概略構成を示す断面図であり、図２の部分（ｂ）の一点鎖線で示される断面を表している。図２の部分（ｂ）は、電池１１００の概略構成を示す上面透視図である。
なお、図２の部分（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。また、発電要素１００が位置する領域、および、封止部材３１２が位置する領域を分かりやすくするため、網掛けが付されている。
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、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、外部に露出しない。
図２の部分（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の厚みと等しい。
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、以上の構成によれば、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、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。
さらに、発電要素１００の周囲において、電極集電体２１０および対極集電体２２０の一方に変形（例えば、折れ曲がり、または、バリの発生など）が生じた場合であっても、封止部材３１２により、変形部分が電極集電体２１０および対極集電体２２０の他方に接触することを抑制できる。つまり、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。
＜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の部分（ａ）は、電池１２００の概略構成を示す断面図であり、図３の部分（ｂ）の一点鎖線で示される断面を表わしている。図３の部分（ｂ）は、電池１２００の概略構成を示す上面透視図である。
なお、図３の部分（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。また、発電要素１００が位置する領域、および、封止部材３１２が位置する領域を分かりやすくするため、網掛けが付されている。
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２１４を備える。電極集電体２１４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の部分（ｂ）に示されるように、電極集電体２１４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２１４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２１４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２１４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２１４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。
また、電極集電体２１４が有する凹部２１４ａは、平面視において封止部材３１２に沿う矩形環状である。つまり、凹部２１４ａは、平面視形状が矩形環状の溝である。凹部２１４ａの断面形状は、例えば、Ｖ字状（または略Ｖ字状）であるが、Ｕ字状（または略Ｕ字状）などその他の形状であってもよい。
この構成によれば、電極集電体２１４と封止部材３１２との接触面積が増大するため、封止部材３１２と電極集電体２１４との接着強度を向上させることができる。したがって、外力が加わっても封止部材３１２が破損しにくく、発電要素１００の層間剥離の発生を抑制することができる。
なお、電極集電体２１４においては、比較的小さな凹部２１４ａが平面視において封止部材３１２に沿って矩形環状に複数設けられてもよい。これにより、凹部２１４ａが１つの矩形環状の溝である場合よりもさらに電極集電体２１４と封止部材３１２との接触面積が増大するため、封止部材３１２と電極集電体２１４との接着強度を向上させることができる。
＜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の部分（ａ）は、電池１３００の概略構成を示す断面図であり、図４の部分（ｂ）の一点鎖線で示される断面を表している。図４の部分（ｂ）は、電池１３００の概略構成を示す上面透視図である。
なお、図４の部分（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。また、発電要素１００が位置する領域を分かりやすくするため、網掛けが付されている。
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２１４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。すなわち、図４の部分（ｂ）に示されるように、封止部材３１４の外形の平面視形状は、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の部分（ａ）に示されるように、封止部材３１４の外周の側面（例えばｙｚ平面に平行な側面）は、電極集電体２１４のｙｚ平面に平行な端面および対極集電体２２０のｙｚ平面に平行な端面と面一になっている。
本変形例では、封止部材３１４の厚みは、均一である。つまり、封止部材３１４の厚みは、封止部材３１４の全周に亘って発電要素１００の厚みと等しい。
以上の構成によれば、電極集電体２１４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２１４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２１４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の部分（ａ）は、電池１４００の概略構成を示す断面図であり、図５の部分（ｂ）の一点鎖線で示される断面を表わしている。図５の部分（ｂ）は、電池１４００の概略構成を示す上面透視図である。
なお、図５の部分（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。また、発電要素１０２が位置する領域を分かりやすくするため、網掛けが付されている。
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および電解質層１３０の代わりに対極層１２２および電解質層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の部分（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の部分（ａ）に示されるように、電解質層１３２は、対極層１２２の側面を覆っている。このとき、電解質層１３２は、対極集電体２２０に接する。封止部材３１４は、電極層１１０の側面と電解質層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、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層が、対極層１２２および電極層１１０のうち負極に相当する層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の部分（ａ）は、電池１５００の概略構成を示す断面図であり、図６の部分（ｂ）の一点鎖線で示される断面を表している。図６の部分（ｂ）は、電池１５００の概略構成を示す上面透視図である。
なお、図６の部分（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。また、発電要素１０４が位置する領域を分かりやすくするため、網掛けが付されている。
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、電解質層１３２の代わりに電解質層１３３を備える。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の近くに位置し、電極層１１０に接する。図６の部分（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２１４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の近くに位置し、対極層１２２に接する。図６の部分（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の部分（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、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。
また、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、露出していてもよい。
以上の構成によれば、電解質層１３３は電極層１１０と対極層１２２との両方を覆っているので、電極層１１０または対極層１２２の一部が崩落または孤立することによる電池容量の低下を抑制することができる。
＜変形例６＞
次に、実施の形態１の変形例６について、図７を用いて説明する。図７は、実施の形態１の変形例６における電池１６００の概略構成を示す図である。具体的には、図７の部分（ａ）は、電池１６００の概略構成を示す断面図であり、図７の部分（ｂ）の一点鎖線で示される断面を表している。図７の部分（ｂ）は、電池１６００の概略構成を示す上面透視図である。
なお、図７の部分（ｂ）では、電池１６００を上方から見た場合における電池１６００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。また、発電要素１００が位置する領域を分かりやすくするため、網掛けが付されている。
図７に示されるように、電池１６００は、変形例３における電池１３００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、発電要素１００の周囲を囲んでいる。具体的には、平面視において、封止部材３１６は、発電要素１００の全周に亘って連続的に設けられている。
また、封止部材３１６は、電極集電体２１４に近い側に位置する第１封止部材３１６ａと、対極集電体２２０に近い側に位置する第２封止部材３１６ｂとの２層構造となっている。第１封止部材３１６ａは、第１材料を含み、第２封止部材は、第１材料とは異なる第２材料を含む。
この構成によれば、反応性または機械特性など、それぞれが正極側と負極側とで最も適した材料を選ぶことができるため、電池の信頼性をさらに向上することができる。
＜変形例７＞
次に、実施の形態１の変形例７について、図８を用いて説明する。図８は、実施の形態の変形例７における電池１７００の概略構成を示す断面図である。
図８に示されるように、電池１７００は、変形例３における電池１３００と比較して、電極集電体２１４に代わりに電極集電体２１６を備え、対極集電体２２０の代わりに対極集電体２２４を備える。
電極集電体２１６は、厚みが均一の平板であり、凹部を有していない点が電極集電体２１４と異なる。一方、対極集電体２２４は、凹部２２４ａを有している点が対極集電体２２０と異なる。凹部２２４ａは、平面視において封止部材３１４に沿う矩形環状である。
このように、対極集電体２２４が有する凹部２２４ａによっても、変形例３における電池１３００の電極集電体２１４が有する凹部２１４ａと同様の効果が得られる。
＜変形例８＞
次に、実施の形態１の変形例８について、図９を用いて説明する。図９は、実施の形態の変形例８における電池１８００の概略構成を示す断面図である。
図９に示されるように、電池１８００は、変形例３における電池１３００と比較して、対極集電体２２０の代わりに対極集電体２２４を備える。つまり、電池１８００は、凹部２１４ａを有する電極集電体２１４と、凹部２２４ａを有する対極集電体２２４とを備える。
このように、電極集電体２１４および対極集電体２２４のそれぞれが凹部を有していてもよい。つまり、実施の形態１においては、電極集電体および対極集電体の少なくとも一方が凹部を有していればよい。
［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１０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、１６００、１７００および１８００についても同様である。
図１０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１０の部分（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１０の部分（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、封止部材３１４を形成する。このとき、図１０の部分（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、薄く塗布されてもよい。
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２１４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２１４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１０の部分（ｃ）に示されるような、電極板が作製される。なお、塗料を塗布するときの電極集電体２１４は、図１０の部分（ｃ）に示されるように、平板であってもよい。つまり、電極集電体２１４にまだ凹部２１４ａは設けられていない。
次に、図１０の部分（ｃ）に示されるように、上治具５１０と下治具５２０とを備える加圧治具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、上治具５１０と下治具５２０とで電極板と対極板とを挟み込んで圧着する。
上治具５１０の下治具５２０に対向する面には、突起５１２が設けられている。したがって、電極板と対極板との圧着が行われると、電極集電体２１４に凹部２１４ａが形成される。電極集電体２１４に形成される凹部２１４ａの形状、配置および深さは、例えば上治具５１０に設けた突起５１２の形状、位置および高さによって制御することができる。例えば、図１０の部分（ｃ）に示される場合は、上治具５１０と下治具５２０との対向面において、上治具５１０には封止部材３１４に対向する断面Ｖ字状の突起５１２が設けられている。これにより、図１０の部分（ｄ）に示されるように、加圧後の電池１５００には、突起５１２の形状に対応する凹部２１４ａが電極集電体２１４のうち封止部材３１４と接する領域に形成される。
なお、下治具５２０の上治具５１０に対向する面に突起が設けられていれば、対極集電体２２０に凹部を形成することができる。上治具５１０および下治具５２０の両方に突起が設けられれば、電極集電体２１４および対極集電体２２０の両方に凹部を形成することができる。
また、凹部２１４ａの形成は、対極板と電極板との圧着と同時に行われなくてもよい。例えば、対極板と電極板との圧着を行った後に、電極集電体２１４の一部を圧縮して凹部２１４ａを形成することもできる。対極集電体２２０に凹部が形成される場合も同様である。
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、電極板と対極板との両方に第１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、最適な異なる第１材料を選択することもできる。
以上のように、図１０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、電極集電体２１４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が形成される。これにより、電極集電体２１４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。また、封止部材３１４の厚みは、塗布厚みの調整により、制御される。このとき、封止部材３１４が、電極集電体２１４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と電解質層１３３との各々の形成範囲、電極集電体２１４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が作製されうる。
また、本実施の形態における電池の製造方法においては、電極板と対極板との貼り合わせ時、または、複数の電池の積層時に、加圧が行われてもよい。電極板または対極板を個別に加圧してから封止部材３１４を形成してもよい。
（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１１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積層電池である。
図１１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。電池２００２、２００４および２００６の１つが第１電池の一例であり、電池２００２、２００４および２００６の他の１つが第２電池の一例である。また、積層電池２０００は、さらに、電気絶縁部材２０１０を備える。
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とほぼ同じ構成を有する。なお、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８における電池１１００から電池１８００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、所定の電池の電極集電体と、別の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１１に示されるように、電池２００２の電極集電体２１４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２１４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２１４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。
また、電池２００２の電極集電体２１４と電池２００４の対極集電体２２０との間に、電池２００２の電極集電体２１４の凹部２１４ａによって形成される隙間は、接着材料２０１２（言い換えれば、接合材料）によって埋められている。つまり、電池２００２の電極集電体２１４の凹部２１４ａには、接着材料２０１２が充填されている。同様に、電池２００４の電極集電体２１４と電池２００６の対極集電体２２０との間に、電池２００４の電極集電体２１４の凹部２１４ａによって形成される隙間は、接着材料２０１２によって埋められている。つまり、電池２００４の電極集電体２１４の凹部２１４ａには、接着材料２０１２が充填されている。接着材料２０１２は、例えば、導電性接着剤である。
この構成によれば、積層電池２０００の体積容量密度を低下させることなく、電池間の接着強度（言い換えれば、接合強度）を向上することができる。
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、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。電気絶縁部材２０１０は、電気的に絶縁性を有する樹脂材料を用いて形成されている。電気絶縁部材２０１０は、例えば、封止部材３１４と同じ材料を用いて形成されていてもよい。
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。
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、短絡リスクが小さく、電気的接続の信頼性が高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、発電要素１０４の端部に加わる外力を小さくしつつ、電気的接続の信頼性が高い直列積層のバイポーラ構造を形成できる。
また、以上の構成によれば、電気回路において積層電池同士の接続、または、積層電池と他の部品との接続を確実にするために外力が加えられた際の発電要素１０４への応力を軽減して、発電要素１０４の層間剥離または破損等を抑制することができる。
図１２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１２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。
また、電極押さえ２０２０と積層電池２０００との間には、凹部２１４ａによって隙間２０１４が形成されている。この構成によれば、使用過程において、積層電池２０００が体積変化した場合、または、積層電池２０００がガスを発生した場合において、これらの現象による応力を隙間２０１４に逃がして緩和することができる。つまり、電極押さえ２０２０と対極押さえ２０３０との間に積層電池２０００（または電池）を挟み込むことで、発電要素の層間剥離などの発生を抑制しつつ、長期間繰り返し使用された場合の電気的接続の良化が可能である。
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および積層電池について、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本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、封止部材は、電極集電体に接していなくてもよい。例えば、電極層が電極集電体の全面に形成されていてもよく、封止部材は、電極層と対極集電体との間に位置し、電極層に接していてもよい。
同様に、封止部材は、対極集電体に接していなくてもよい。例えば、対極層が対極集電体の全面に形成されていてもよく、封止部材は、対極層と電極集電体との間に位置し、対極層に接していてもよい。
また、例えば、封止部材は、発電要素に接していなくてもよい。
また、例えば、電解質層は、固体電解質層でなくてもよく、電解液であってもよい。
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。
本開示の電池および積層電池は、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 電解質層
１３４ 電極側電解質層
１３５ 対極側電解質層
２１０、２１４ 電極集電体
２１０ａ、２１４ａ、２２４ａ 凹部
２１６ 電極集電体
２２０、２２４ 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
３１６ａ 第１封止部材
３１６ｂ 第２封止部材
５００ 加圧治具
５１０ 上治具
５１２ 突起
５２０ 下治具
１０００、１１００、１２００、１３００、１４００、１５００、１６００、１７００、１８００、２００２、２００４、２００６ 電池
２０００ 積層電池
２０１０ 電気絶縁部材
２０１２ 接着材料
２０１４ 隙間
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 (19)

  1. 電極層、および、前記電極層に対向する対極層を含む単電池と、
    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、
    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、
    前記電極集電体および前記対極集電体からなる群から選択される少なくとも一方は、前記封止部材と対向する少なくとも１つの凹部を含み、
    前記封止部材は、前記単電池を囲んでいる、
    電池。
  2. 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に記載の電池。
  3. 前記封止部材は、前記単電池に接する、
    請求項１または２に記載の電池。
  4. 前記少なくとも１つの凹部の深さは、前記電極集電体および前記対極集電体からなる群から選択される前記少なくとも一方の厚みの１倍以上１００倍以下である、
    請求項１から３のいずれか１項に記載の電池。
  5. 前記少なくとも１つの凹部は、前記電極集電体および前記対極集電体からなる群から選択される前記少なくとも一方の最端部より内側に位置する、
    請求項１から４のいずれか１項に記載の電池。
  6. 電極層、および、前記電極層に対向する対極層を含む単電池と、
    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、
    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、
    前記電極集電体および前記対極集電体からなる群から選択される少なくとも一方は、前記封止部材と対向する少なくとも１つの凹部を含み、
    前記少なくとも１つの凹部は、複数の凹部を含む、
    電池。
  7. 前記少なくとも１つの凹部の一部は、前記電極集電体および前記対極集電体からなる群から選択される前記少なくとも一方の主面に対して１５°以上の角度で傾斜している、
    請求項１から６のいずれか１項に記載の電池。
  8. 電極層、および、前記電極層に対向する対極層を含む単電池と、
    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、
    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、
    前記電極集電体および前記対極集電体からなる群から選択される少なくとも一方は、前記封止部材と対向する少なくとも１つの凹部を含み、
    前記単電池は、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、
    電池。
  9. 前記固体電解質層は、前記電極層および前記対極層からなる群から選択される少なくとも一方を覆う、
    請求項８に記載の電池。
  10. 前記固体電解質層は、前記電極集電体および前記対極集電体からなる群から選択される少なくとも一方に接する、
    請求項９に記載の電池。
  11. 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、前記電極層と重なっていない第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、前記対極層と重なっていない第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領域および前記第２領域と重なっている、
    請求項１から１０のいずれか１項に記載の電池。
  12. 前記封止部材は、第１材料を含み、
    前記第１材料は、イオン伝導性を有さない絶縁性材料である、
    請求項１から１１のいずれか１項に記載の電池。
  13. 前記第１材料は、樹脂を含む、
    請求項１２に記載の電池。
  14. 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、およ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１２または１３に記載の電池。
  15. 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１４のいずれか１項に記載の電池。
  16. 電極層、および、前記電極層に対向する対極層を含む単電池と、
    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、
    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、
    前記電極集電体および前記対極集電体からなる群から選択される少なくとも一方は、前記封止部材と対向する少なくとも１つの凹部を含み、
    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、
    電池。
  17. 前記少なくとも１つの凹部は、直線状または環状の溝である、
    請求項１から１６のいずれか１項に記載の電池。
  18. 第１電池と、
    前記第１電池と積層される第２電池と、を備え、
    前記第１電池及び前記第２電池の各々は、
    電極層、および、前記電極層に対向する対極層を含む単電池と、
    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、
    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、
    前記電極集電体および前記対極集電体からなる群から選択される少なくとも一方は、前記封止部材と対向する少なくとも１つの凹部を含む、
    積層電池。
  19. 前記少なくとも１つの凹部に、接着材料が充填されている、
    請求項１８に記載の積層電池。
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