JP7366574B2 - 固体電解質シート、全固体電池、セパレータ及びリチウムイオン電池 - Google Patents

固体電解質シート、全固体電池、セパレータ及びリチウムイオン電池 Download PDF

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Description

本発明は、固体電解質シート、全固体電池、セパレータ及びリチウムイオン電池に関する。
全固体電池は、設計時の性能を確保、維持するため、正極、固体電解質層及び負極を積層してなる積層体を形成した状態で、高い面圧でのプレス成形、高い接合力、及びその後の接合状態の維持が必要である。このような製法として、例えば、集電箔の両面に電極合材を塗工したシートの電極合材の上面に固体電解質を配置したシートを、任意の形状に切り出し、正極、負極を交互に積層して、プレス成形する製造方法が提案されている（特許文献１）。
一方、従来のリチウムイオン電池（液系ＬＩＢ）などに見られるように、打ち抜き電極を積層した積層構造を有する電池を形成する場合、通常、電極の位置ずれによって生じうるリチウムの電解析出のリスクを避けるため、負極の面積が正極の面積よりも大きくなるように電極を積層させている（特許文献２）。
特開２０１５－１１８８７０号公報 特許第５３５４６４６号公報
しかしながら、上記特許文献１のように正極、負極を交互に積層して全固体電池をアッセンブリパッケージとしてプレス成形する製法において、上記特許文献２のように正極と負極を異なるサイズにすると、交互に積層された正極、負極と、それらの間に介装された固体電解質層との位置合わせが困難であり、正極、固体電解質層及び負極の相対的な位置ずれが生じ易くなる。そして、全固体電池のプレス成形の際には、固体電解質層に、正極を介して圧力が掛かる押圧部分と当該圧力が掛からない未押圧部分とが生じ、これらの境界部近傍、特に固体電解質層の端部にて割れや欠けが生じる場合があり、歩留りが低下するという問題がある。一方、固体電解質層に生じうる割れや欠けなどのリスクを低減するためにプレス成形時の圧力を下げると、全固体電池の初期性能や劣化特性、更にはエネルギー密度が低下する。
本発明の目的は、電池の歩留りを向上し、且つ初期性能や劣化特性、更にはエネルギー密度の向上を図ることができる固体電解質シート、全固体電池、セパレータ及びリチウムイオン電池を提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
［１］固体電解質を含む中央部と、該中央部の外周に位置し、電気絶縁性且つ非イオン伝導性を有する材料を含む外周部とを有する、固体電解質シート。
［２］前記電気絶縁性且つ非イオン伝導性を有する材料は、非イオン伝導性絶縁セラミックス材料及び非イオン伝導性絶縁樹脂材料のいずれかで構成されるか、又はそれらの複合材料で構成される、上記[１]に記載の固体電解質シート。
［３］非イオン伝導性絶縁セラミックス材料は、酸化物セラミックス及び窒化物セラミックスのいずれか又は双方で構成される、上記［２］に記載の固体電解質シート。
［４］前記酸化物セラミックスは、Ａｌ2Ｏ3、Ｙ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｉＯ２、ＺｒＯ２及びＴｉＯ２からなる群から選択される１又は複数の材料であり、前記窒化物セラミックスは、ＡｌＮ及びＳｉ３Ｎ４からなる群から選択される１又は複数の材料である、上記［３］に記載の固体電解質シート。
［５］非イオン伝導性絶縁樹脂材料は、熱可塑性樹脂及び熱硬化性樹脂のいずれか又は双方で構成される、上記［２］に記載の固体電解質シート。
［６］前記熱可塑性樹脂は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリカーボネート、メタクリル酸樹脂及びＡＢＳ樹脂からなる群から選択される１又は複数の材料であり、前記熱硬化性樹脂は、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン、シリコーン樹脂及びアルキド樹脂からなる群から選択される１又は複数の材料である、上記［５］に記載の固体電解質シート。
［７］前記外周部は、前記中央部の全周に亘って形成されている、上記［１］～［６］のいずれかに記載の固体電解質シート。
［８］前記外周部は、前記固体電解質シートの厚み方向の全体に亘って形成されている、上記［１］～［７］のいずれかに記載の固体電解質シート。
［９］前記外周部は、前記固体電解質シートと一体的に設けられ、前記電気絶縁性且つ非イオン伝導性を有する材料が含浸された含浸部である、上記［１］～［８］のいずれかに記載の固体電解質シート。
［１０］前記外周部は、前記固体電解質シートの主面上に形成された層状部である、上記［１］～［７］のいずれかに記載の固体電解質シート。
［１１］正極層と、負極層と、前記正極層及び前記負極層の間に配置され、固体電解質を含む固体電解質層とを備え、
積層方向に投影したときの投影面において、前記正極層、前記固体電解質層及び前記負極層の面積が実質的に同一であり、
前記固体電解質層は、前記固体電解質を含む中央部と、該中央部の外周に位置し、電気絶縁性且つ非イオン伝導性材料を有する材料を含む外周部とを有する固体電解質シートで構成される、全固体電池。
［１２］前記電気絶縁性且つ非イオン伝導性を有する材料は、非イオン伝導性絶縁セラミックス材料及び非イオン伝導性絶縁樹脂材料のいずれかで構成されるか、又はそれらの複合材料で構成される、上記［１１］に記載の全固体電池。
［１３］非イオン伝導性絶縁セラミックス材料は、酸化物セラミックス及び窒化物セラミックスのいずれか又は双方で構成される、上記［１２］に記載の全固体電池。
［１４］前記酸化物セラミックスは、Ａｌ2Ｏ3、Ｙ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｉＯ２、ＺｒＯ２及びＴｉＯ２からなる群から選択される１又は複数の材料であり、前記窒化物セラミックスは、ＡｌＮ及びＳｉ３Ｎ４からなる群から選択される１又は複数の材料である、上記［１３］に記載の全固体電池。
［１５］非イオン伝導性絶縁樹脂材料は、熱可塑性樹脂及び熱硬化性樹脂のいずれか又は双方で構成される、上記［１２］に記載の全固体電池。
［１６］前記熱可塑性樹脂は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリカーボネート、メタクリル酸樹脂及びＡＢＳ樹脂からなる群から選択される１又は複数の材料であり、前記熱硬化性樹脂は、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン、シリコーン樹脂及びアルキド樹脂からなる群から選択される１又は複数の材料である、上記［１５］に記載の全固体電池。
［１７］前記外周部は、前記中央部の全周に亘って形成されている、上記［１１］～［１６］のいずれかに記載の全固体電池。
［１８］前記外周部は、前記固体電解質シートの厚み方向の全体に亘って形成されている、上記［１１］～［１７］のいずれかに記載の全固体電池。
［１９］前記外周部は、前記固体電解質シートと一体的に設けられ、前記電気絶縁性且つ非イオン伝導性を有する材料が含浸された含浸部である、上記［１１］～［１８］のいずれかに記載の全固体電池。
［２０］前記外周部は、前記固体電解質シートの前記正極層側の主面上に形成された層状部である、上記［１１］～［１７］のいずれかに記載の全固体電池。
［２１］セパレータ基材を含む中央部と、該中央部の外周に位置し、電気絶縁性且つ非イオン伝導性を有する材料を含む外周部とを有する、セパレータ。
［２２］正極層と、負極層と、前記正極層及び前記負極層の間に配置されたセパレータとを備え、
積層方向に投影したときの投影面において、前記正極層、前記セパレータ及び前記負極層の面積が実質的に同一であり、
前記セパレータは、セパレータ基材を含む中央部と、該中央部の外周に位置し、電気絶縁性且つ非イオン伝導性材料を有する材料を含む外周部とを有する、リチウムイオン電池。
本発明によれば、電池の歩留りを向上し、且つ初期性能や劣化特性、更にはエネルギー密度の向上を図ることができる。
図１は、本発明の第１実施形態に係る固体電解質シートを有する積層体ユニットの構成の一例を示す分解斜視図である。 図２（ａ）は、図１の積層体ユニットを構成する正極層、固体電解質層及び負極層の断面図であり、図２（ｂ）は、（ａ）の正極層、固体電解質層及び負極層が積層された状態の断面図である。 図３は、図１の固体電解質層を備える積層型の全固体電池の構成の一例を示す斜視図である。 図４は、図３の全固体電池を構成する積層体の線Ｉ－Ｉに沿う部分断面図である。 図５は、図１における固体電解質シートの変形例を示す斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）の線ＩＩ－ＩＩに沿う固体電解質シートの断面図である。 図６は、本発明の第２実施形態に係る固体電解質シートの構成の一例を示す斜視図である。 図７は、図６の固体電解質シートが巻回されて構成される巻回型の全固体電池の製造方法の一例を説明するための斜視図である。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係る固体電解質シートを有する積層体ユニットの構成の一例を示す分解斜視図であり、図２（ａ）は、図１の積層体ユニットを構成する正極層、固体電解質層及び負極層の断面図、図２（ｂ）は、（ａ）の正極層、固体電解質層及び負極層が積層された状態の断面図である。なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率等は図示するものに限られないものとする。
積層体ユニット１０は、正極層２０と、負極層３０と、正極層２０及び負極層３０の間に配置され、固体電解質を含む固体電解質層４０（固体電解質シート）とを有している。後述の積層体において、正極層２０と負極層３０は、固体電解質層４０を介して交互に積層されている（図４参照）。正極層２０と負極層３０の間で固体電解質層４０を介したリチウムイオンの授受により、全固体電池の充放電が行われる。
正極層２０は、正極集電体２１と、正極集電体２１の両主面に形成され、正極活物質を含む正極活物質層２２Ａ，２２Ｂとを有する。
正極集電体２１は、導電率が高い少なくとも１つの物質で構成されるのが好ましい。導電性が高い物質としては、例えば、銀（Ａｇ）、パラジウム（Ｐｄ）、金（Ａｕ）、プラチナ（Ｐｔ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、クロム（Ｃｒ）、及びニッケル（Ｎｉ）の少なくともいずれか一つの金属元素を含む金属又は合金、あるいはカーボン（Ｃ）の非金属が挙げられる。導電性の高さに加えて、製造コストも考慮すると、アルミニウム、ニッケル又はステンレスが好ましい。更に、アルミニウムは、正極活物質、負極活物質及び固体電解質と反応し難い。そのため、正極集電体２１にアルミニウムを用いると、全固体電池の内部抵抗を低減することができる。
正極集電体２１の形状としては、例えば、箔状、板状、メッシュ状、不織布状、発泡状等を挙げることができる。また、正極活物質層との密着性を高めるために、集電体の表面にカーボンなどが配置されていてもよいし、表面が粗化されていても良い。
正極活物質層２２Ａ，２２Ｂは、リチウムイオンと電子を授受する正極活物質を含む。正極活物質としては、リチウムイオンを可逆に放出・吸蔵でき、電子輸送が行える材料であれば特に限定されず、全固体型リチウムイオン電池の正極層に適用可能な公知の正極活物質を用いることができる。例えば、リチウムコバルト酸化物（ＬｉＣｏＯ２）、リチウムニッケル酸化物（ＬｉＮｉＯ２）、リチウムマンガン酸化物（ＬｉＭｎ２Ｏ４）、固溶体酸化物（Ｌｉ２ＭｎＯ３－ＬｉＭＯ２（Ｍ＝Ｃｏ、Ｎｉなど））、リチウム－マンガン－ニッケル－コバルト酸化物（ＬｉＮｉ１／３Ｍｎ１／３Ｃｏ１／３Ｏ２）、オリビン型リチウムリン酸化物（ＬｉＦｅＰＯ４）等の複合酸化物；ポリアニリン、ポリピロール等の導電性高分子；Ｌｉ２Ｓ、ＣｕＳ、Ｌｉ-Ｃｕ-Ｓ化合物、ＴｉＳ２、ＦｅＳ、ＭｏＳ２、Ｌｉ－Ｍｏ－Ｓ化合物等の硫化物；硫黄とカーボンの混合物；等が挙げられる。正極活物質は、上記材料の１種単独で構成されてもよいし、２種以上で構成されてもよい。
正極活物質層２２Ａ，２２Ｂは、正極活物質とリチウムイオンの授受をする固体電解質を含む。固体電解質としては、リチウムイオン伝導性を有するものであれば特に制限は無く、一般的に全固体型リチウムイオン電池に用いられる材料を用いることができる。例えば、硫化物固体電解質材料、酸化物固体電解質材料、リチウム含有塩などの無機固体電解質や、ポリエチレンオキシドなどのポリマー系の固体電解質、リチウム含有塩やリチウムイオン伝導性のイオン液体を含むゲル系の固体電解質等を挙げることができる。固体電解質は、上記材料の１種単独で構成されてもよいし、２種以上で構成されてもよい。
正極活物質層２２Ａ、２２Ｂに含まれる固体電解質は、負極活物質層３２Ａ、３２Ｂや、固体電解質層４０に含まれる固体電解質と同様のものでもよいし、異なってもよい。
正極活物質層２２Ａ，２２Ｂは、正極層２０の導電性を向上させる観点から、導電助剤を含んでもよい。導電助剤としては一般的に全固体型リチウムイオン電池に使用可能な導電助剤を用いることができる。例えば、アセチレンブラック、ケチェンブラック等のカーボンブラック；カーボンファイバー；気相法炭素繊維；黒鉛粉末；カーボンナノチューブ等の炭素材料、を挙げることができる。導電助剤は、上記材料の１種単独で構成されてもよいし、２種以上で構成されてもよい。
また、正極活物質層２２Ａ，２２Ｂは、正極活物質同士及び正極活物質と集電体とを結着させる役割をもつバインダーを含んでもよい。
本実施形態では、正極活物質層２２Ａ，２２Ｂは、正極集電体２１の両主面に形成されているが、これに限らず、正極活物質層２２Ａ，２２Ｂのいずれかが、正極集電体２１の一方の主面に形成されていてもよい。また、正極層２０が片面塗工電極の場合には、２枚の正極電極の正極集電体面を合わせるように積層した積層正極を両面塗工電極として用いてもよい。また、正極集電体２１が、メッシュ状、不織布状、発泡状等の３次元的な多孔質構造である場合、正極集電体２１は、正極活物質層２２Ａ，２２Ｂと一体的に設けられる。
負極層３０は、負極集電体３１と、負極集電体３１の両主面に形成され、負極活物質を含む負極活物質層３２Ａ，３２Ｂとを有する。
負極集電体３１は、正極集電体２１と同様、導電率が高い少なくとも１つの物質で構成されるのが好ましい。導電性が高い物質としては、例えば、銀（Ａｇ）、パラジウム（Ｐｄ）、金（Ａｕ）、プラチナ（Ｐｔ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、クロム（Ｃｒ）及びニッケル（Ｎｉ）の少なくともいずれか一つの金属元素を含む金属又は合金、あるいはカーボン（Ｃ）の非金属が挙げられる。導電性の高さに加えて、製造コストも考慮すると、銅、ニッケル又はステンレスが好ましい。更に、ステンレスは、正極活物質、負極活物質及び固体電解質と反応し難い。そのため、負極集電体３１にステンレスを用いると、全固体電池の内部抵抗を低減することができる。
負極集電体３１の形状としては、例えば、箔状、板状、メッシュ状、不織布状、発泡状等を挙げることができる。また、負極活物質層との密着性を高めるために、集電体の表面にカーボンなどが配置されていてもよいし、表面が粗化されていてもよい。
負極活物質層３２Ａ，３２Ｂは、リチウムイオンと電子を授受する負極活物質を含む。負極活物質としては、リチウムイオンを可逆に放出・吸蔵でき、電子輸送が行える材料であれば特に限定されず、全固体型リチウムイオン電池の負極層に適用可能な公知の負極活物質を用いることができる。例えば、天然黒鉛、人造黒鉛、樹脂炭、炭素繊維、活性炭、ハードカーボン、ソフトカーボン等の炭素質材料；スズ、スズ合金、シリコン、シリコン合金、ガリウム、ガリウム合金、インジウム、インジウム合金、アルミニウム、アルミニウム合金等を主体とした合金系材料；ポリアセン、ポリアセチレン、ポリピロール等の導電性ポリマー；金属リチウム；リチウムチタン複合酸化物（例えばＬｉ４Ｔｉ５Ｏ１２）等が挙げられる。これらの負極活物質は、上記材料の１種単独で構成されてもよいし、２種以上で構成されてもよい。
負極活物質層３２Ａ，３２Ｂは、負極活物質とリチウムイオンの授受をする固体電解質を含む。固体電解質としては、リチウムイオン伝導性を有するものであれば特に制限は無く、一般的に全固体型リチウムイオン電池に用いられる材料を用いることができる。例えば、硫化物固体電解質材料、酸化物固体電解質材料、リチウム含有塩などの無機固体電解質や、ポリエチレンオキシドなどのポリマー系の固体電解質、リチウム含有塩やリチウムイオン伝導性のイオン液体を含むゲル系の固体電解質等を挙げることができる。固体電解質は、上記材料の１種単独で構成されてもよいし、２種以上で構成されてもよい。
負極活物質層３２Ａ、３２Ｂに含まれる固体電解質は、正極活物質層２２Ａ、２２Ｂや、固体電解質層４０に含まれる固体電解質と同様のものでもよいし、異なってもよい。
負極活物質層３２Ａ，３２Ｂは、導電助剤及びバインダー等を含んでいてもよい。これらの材料としては、特に制限は無いが、例えば上述した正極活物質層２２Ａ，２２Ｂに用いられる材料と同様のものを用いることができる。
本実施形態では、負極活物質層３２Ａ，３２Ｂは、負極集電体３１の両主面に形成されているが、これに限らず、負極活物質層３２Ａ，３２Ｂのいずれかが、負極集電体３１の一方の主面に形成されていてもよい。例えば、後述する積層体の積層方向の最下層に負極層３０が形成されている場合、最下層に位置する負極層３０の下方には対向する正極層２０が無い。そのため、最下層に位置する負極層３０において、負極活物質層３２Ａが、積層方向上側の片面のみに形成されてもよい。また、負極集電体３１が、メッシュ状、不織布状、発泡状等の３次元的な多孔質構造である場合、負極集電体３１は、負極活物質層３２Ａ，３２Ｂと一体的に設けられる。
固体電解質層４０は、上記固体電解質を含む中央部４１と、該中央部４１の外周に位置し、電気絶縁性且つ非イオン伝導性を有する材料を含む外周部４２とを有する固体電解質シートで構成されている。
本実施形態の固体電解質シートは、多孔性基材と、該多孔性基材に保持された固体電解質とを有している。上記多孔性基材の形態としては、特に制限は無いが、例えば、織布、不織布、メッシュクロス、多孔性膜、エキスパンドシート、パンチングシート等が挙げられる。これらの形態のうち、固体電解質の保持力や取扱性の観点から、不織布が好ましい。
上記多孔性基材は、絶縁性材料により構成されていることが好ましい。これにより、固体電解質シートの絶縁性を向上させることができる。絶縁性材料としては、例えば、ナイロン、ポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリテトラフルオロエチレン、エチレン－テトラフルオロエチレン共重合体、ポリフッ化ビニリデン、ポリ塩化ビニリデン、ポリ塩化ビニル、ポリウレタン、ビニロン、ポリベンズイミダゾール、ポリイミド、ポリフェニレンサルファイト、ポリエーテルエーテルケトン、セルロース、アクリル樹脂等の樹脂材料；麻、木材パルプ、コットンリンター等の天然繊維、ガラス等が挙げられる。
上記固体電解質としては、リチウムイオン伝導性及び絶縁性を有するものであれば特に制限は無く、一般的に全固体型リチウムイオン電池に用いられる材料を用いることができる。例えば、硫化物固体電解質材料、酸化物固体電解質材料、リチウム含有塩などの無機固体電解質や、ポリエチレンオキシドなどのポリマー系の固体電解質、リチウム含有塩やリチウムイオン伝導性のイオン液体を含むゲル系の固体電解質等を挙げることができる。固体電解質材料の形態としては、特に制限は無いが、例えば粒子状を挙げることができる。
固体電解質層４０は、機械的強度や柔軟性を付与するための粘着剤を含んでいてもよい。
中央部４１は、多孔性基材と、該多孔性基材に保持された固体電解質とを含んでいる。すなわち、中央部４１は、後述する固体電解質層基材の一部を構成している。
外周部４２は、例えば、固体電解質シートと一体的に設けられ、電気絶縁性且つ非イオン伝導性を有する材料が含浸された含浸部である。この含浸部は、多孔性基材と、上記電気絶縁性且つ非イオン伝導性を有する材料とを含んでいる。含浸部は、例えばディップ法によって多孔性基材に電気絶縁性且つ非イオン伝導性を有する材料を付着させることで形成することができる。外周部４２は、多孔性基材及び電気絶縁性且つ非イオン伝導性を有する材料の他に固体電解質を含んでいてもよいし、あるいは、多孔性基材及び電気絶縁性且つ非イオン伝導性を有する材料を含み、固体電解質を含んでいなくてもよい。
上記非イオン伝導性を有する材料とは、イオン伝導性が無いか、あるいはイオン伝導性の低い材料を意味する。また、非イオン伝導性を有する材料は、リチウムイオン伝導性が無いか、あるいはリチウムイオン伝導性の低い材料であるのが好ましい。
上記電気絶縁性且つ非イオン伝導性を有する材料は、例えば、非イオン伝導性絶縁セラミックス材料及び非イオン伝導性絶縁樹脂材料のいずれかで構成されるか、又はそれらの複合材料で構成される。
非イオン伝導性絶縁セラミックス材料は、酸化物セラミックス及び窒化物セラミックスのいずれか又は双方で構成されることができる。酸化物セラミックスは、例えば、Ａｌ2Ｏ3、Ｙ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｉＯ２、ＺｒＯ２及びＴｉＯ２からなる群から選択される１又は複数の材料である。窒化物セラミックスは、例えば、ＡｌＮ及びＳｉ３Ｎ４からなる群から選択される１又は複数の材料である。
非イオン伝導性絶縁樹脂材料は、熱可塑性樹脂及び熱硬化性樹脂のいずれか又は双方で構成されることができる。熱可塑性樹脂は、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリカーボネート、メタクリル酸樹脂及びＡＢＳ樹脂からなる群から選択される１又は複数の材料である。熱硬化性樹脂は、例えば、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン、シリコーン樹脂及びアルキド樹脂からなる群から選択される１又は複数の材料である。
本実施形態では、外周部４２は、中央部４１の全周に亘って形成されている（図１）。これにより、積層体ユニット１０の外周全体に亘って、リチウムの電解析出を抑制することができる（図２（ｂ））。また、外周部４２は、中央部４１の全周に亘って連続的に形成されているのが好ましいが、これに限らず、中央部４１の全周に亘って間欠的に形成されていてもよい。
また、外周部４２は、固体電解質層４０の厚み方向の全体、すなわち固体電解質シートの厚み方向の全体に亘って形成されているのが好ましい。これにより、リチウムの電解析出を更に抑制することができる。但し、外周部４２は、固体電解質シートの厚み方向の一部に形成されていてもよい。その場合、外周部４２は、固体電解質シートの厚み方向に関して正極層２０側に形成される。
本実施形態の固体電解質シートは、多孔性基材を有しているが、これに限らず、多孔性基材を有さず、中央部４１に電気絶縁性且つリチウムイオン伝導性を有する固体電解質が配設され、外周部４２に電気絶縁性且つ非イオン伝導性を有する材料が配設されていてもよい。例えば、ＰＥＴフィルム等の塗工基材に固体電解質スラリーを間欠塗工した後、固体電解質の外周部に絶縁層を塗工し、乾燥及び必要に応じて圧延加工後、塗工基材から引き剥がすことにより、固体電解質シートを得ることができる。
また、正極活物質層や、負極活物質層の主面上に、中央部４１及び外周部４２を有する固体電解質層４０が配設されていてもよい。この場合、例えば、正極活物質層に固体電解質を間欠塗工した後、正極活物質層の外周部に絶縁層を塗工し、乾燥及び必要に応じて圧延加工を行う。
図３は、図１の固体電解質層４０を備える積層型の全固体電池の構成の一例を示す斜視図であり、図４は、図３の全固体電池を構成する積層体の線ＩＩ－ＩＩに沿う部分断面図である。全固体電池１は、例えば、全固体リチウムイオン二次電池、全固体ナトリウムイオン二次電池、全固体マグネシウムイオン二次電池等である。
この全固体電池１は、正極層２０と負極層３０とが交互に積層され、且つ正極層２０及び負極層３０との間に固体電解質層４０が介装されてなる積層体２を備える。正極層２０の引出電極２３は外部電極３に接続され、負極層３０の引出電極３３は外部電極４に接続されている。積層体２は、フィルムなどの外装材５に密封状態で収容されている。積層体２の最上層及び最下層に、不図示の保護層が積層されてもよい。
全固体電池１は、正極層２０と、負極層３０と、正極層２０及び負極層３０の間に配置され、固体電解質を含む固体電解質層４０とを備えている。そして、固体電解質層４０は、固体電解質を含む中央部４１と、該中央部４１の外周に位置し、電気絶縁性且つ非イオン伝導性を有する材料を含む外周部４２とを有する固体電解質シートで構成されている。固体電解質層４０の構成は、上記と同様であるのでその説明を省略する。
全固体電池１では、積層方向に投影したときの投影面において、正極層２０、固体電解質層４０及び負極層３０の面積が実質的に同一である。またこのとき、上記投影面において、正極層２０、固体電解質層４０及び負極層３０の形状が実質的に同一であるのが好ましい。このように、正極層２０及び負極層３０の面積が実質的に同一であっても、固体電解質層４０が、非イオン伝導性絶縁材料を含む外周部４２を有する固体電解質シートで構成されているので、外周部４２の直上あるいは直下に位置する正極層２０の外周端部２０ａ－１，２０ａ－２，…は、電極として機能しない。これにより、リチウムの電解析出が抑制される。また、積層体２の形成時において正極層２０と負極層３０の相対的な位置ずれがある程度生じたとしても、外周部４２ではイオン伝導が行われないため、リチウムの電解析出を確実に抑制することができる。
次に、積層型の全固体電池１を製造する方法を説明する。
先ず、例えば正極活物質と、固体電解質と、導電助剤と、バインダーとを混合して正極合剤を調製し、この正極合剤を所定の溶剤に分散させた正極合剤スラリーを作製する。次に、この正極合剤スラリーを正極集電体２１に塗布して正極層前駆体（グリーンシート）作製した後、溶剤を乾燥させ、ロールプレス機などで圧縮することにより正極活物質層２２Ａ，２２Ｂを形成し、正極層２０を作製する。そして、この正極層２０を複数枚準備する。
次に、例えば負極活物質と、固体電解質と、導電助剤と、バインダーとを混合して負極合剤を調製し、この負極合剤を所定の溶剤に分散させた負極合剤スラリーを作製する。そして、この負極合剤スラリーを負極集電体３１に塗布して負極層前駆体（グリーンシート）作製した後、溶剤を乾燥させ、ロールプレス機などで圧縮することにより負極活物質層３２Ａ，３２Ｂを形成し、負極層３０を作製する。そして、この負極層３０を複数枚準備する。
次いで、固体電解質を所定の溶剤に分散させた固体電解質スラリーを作製する。そして、この固体電解質スラリーを多孔性基材に塗布して固体電解質層前駆体（グリーンシート）を作製した後、溶剤を乾燥させ、ロールプレス機などで圧縮することにより固体電解質層基材を作製する。このとき、固体電解質スラリーを多孔性基材の全体に塗布してもよいし、あるいは、基材の中央部のみに塗布し、外周部に塗布しなくてもよい。
更に、例えばＡｌ2Ｏ3などの電気絶縁性且つ非イオン伝導性を有する材料と、バインダーを所定の溶剤に分散させた非イオン伝導性絶縁材料スラリーを作製する。そして、この非イオン伝導性絶縁材料スラリーに、固体電解質層基材の外周部を浸漬して非イオン伝導性材料前駆体を作製し、その後に溶剤を乾燥させることにより中央部４１及び外周部４２を形成し、固体電解質シートで構成される固体電解質層４０を作製する。そして、固体電解質層４０（固体電解質シート）を複数枚準備する。
その後、正極層２０と負極層３０とを交互に積層し、且つ正極層２０及び負極層３０との間に固体電解質層４０（固体電解質シート）を介装し、積層体を形成する。そして、プレス成形にて当該積層体を上下方向に押圧して積層体２を成形し、積層体２を備える全固体電池１を得る。このとき、正極層２０、固体電解質層４０及び負極層３０の端面を揃えて、上記積層体をプレス成形するのが好ましい（図４）。これにより、正極層２０及び負極層３０によって固体電解質層４０の主面全体が均一に押圧され、固体電解質層４０の端部における割れや欠けの発生が抑制される。また、積層体２の成形時において正極層２０と負極層３０の相対的な位置ずれが生じ難いため、リチウムの電解析出が抑制される。
上述したように、本実施形態によれば、固体電解質層４０が、固体電解質を含む中央部４１と、該中央部４１の外周に位置し、非イオン伝導性絶縁材料を含む外周部４２とを有する固体電解質シートで構成されているので、固体電解質シートを用いて積層体２を形成した際に、正極層２０の外周端部２０ａ－１，２０ａ－２，…を電極として機能させない構成とすることができる。よって、積層体２において正極層２０と負極層３０の相対的な位置ずれがある程度生じたとしても、リチウムの電解析出を抑制することができる。また、上記投影面において、正極層２０、固体電解質層４０及び負極層３０の面積が実質的に同一であるので、積層体２のプレス成形時に、固体電解質層４０の外周端部に未押圧部分が生じ難く、固体電解質層４０の面内方向において均一な面圧で積層体２を成形することができ、固体電解質層４０の端部での割れや欠けの発生を抑制することができ、全固体電池１の歩留りを向上することができる。また、全固体電池１の使用時に正極層２０や負極層３０が繰り返して膨張、収縮する際にも、当該部分での割れや亀裂の発生を抑制することができる。更に、従来よりも高い圧力で積層体２を成形することが可能となるので、固体電解質層４０を構成する固体電解質の充填率が増大することでデッドスペースを低減することができ、全固体電池１の初期性能や劣化特性、更にはエネルギー密度を向上することが可能となる。
図５は、図１における固体電解質層４０（固体電解質シート）の変形例を示す斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）の線ＩＩ－ＩＩに沿う固体電解質層の断面図である。
図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、固体電解質層５０は、固体電解質を含む中央部５１と、該中央部５１の外周に位置し、電気絶縁性且つ非イオン伝導性を有する材料を含む外周部５２とを有する固体電解質シートで構成されている。外周部５２は、上記固体電解質シートの主面上に形成された層状部である。この層状部は、例えば、上記固体電解質層基材の正極層２０側の主面に、例えば印刷法、スプレー法、カーテン法などで非イオン伝導性材料スラリーを塗布することにより形成することができる。
外周部５２は、外周部４２と同様、中央部５１の全周に亘って形成されているのが好ましい。これにより、積層体ユニット１０の外周全体に亘って、リチウムの電解析出を抑制することができる（図２（ｂ））。また、上記層状部は、上記固体電解質シートの一方の主面上に形成されているが、上記固体電解質シートの両方の主面上に形成されてもよい。
このように、本変形例の構成によっても、固体電解質シートを用いて積層体２を形成した際に（図４参照）、正極層２０の外周端部２０ａ－１，…を電極として機能させない構成とすることができ、積層体２において正極層２０と負極層３０の相対的な位置ずれがある程度生じたとしても、リチウムの電解析出を抑制することができる。
図６は、本発明の第２実施形態に係る固体電解質シートの構成の一例を示す斜視図である。本第２実施形態では、巻回型の全固体電池に適用される固体電解質シートを例に挙げて説明する。
図６に示すように、固体電解質層６０は、固体電解質を含む中央部６１Ａと、該中央部６１Ａの外周に位置し、電気絶縁性かつ非イオン伝導性を有する材料を含む外周部６２Ａとを有する固体電解質層ユニット６０Ａの複数が一列に並んで配置された固体電解質シートで構成されている。
固体電解質層ユニット６０Ａにおいて、中央部６１Ａは、多孔性基材と、該多孔性基材に保持された固体電解質とを含んでいる。すなわち、中央部６１Ａは、上記固体電解質層基材の一部を構成している。
外周部６２Ａは、上記固体電解質シートの少なくとも一方の主面上に形成された層状部である。この層状部は、例えば、上記固体電解質層基材の少なくとも一方の主面上に、例えば印刷法、スプレー法、カーテン法などで上記非イオン伝導性絶縁材料スラリーを塗布することにより形成することができる。外周部６２Ａは、多孔性基材及び非イオン伝導性絶縁材料の他に固体電解質を含んでいてもよいし、あるいは、多孔性基材及び非イオン伝導性絶縁材料を含み、固体電解質を含んでいなくてもよい。
固体電解質層６０（固体電解質シート）の平面視において、複数の固体電解質層ユニット６０Ａの面積及び形状は同じであるのが好ましい。また、複数の固体電解質層ユニット６０Ａの配列ピッチは、固体電解質シートの長手方向一端から他端に向かって大きくなっているのが好ましい。よって、隣接する２つの固体電解質層ユニット６０Ａの間隔は、固体電解質シートの長手方向一端から他端に向かって大きくなっている。これにより、固体電解質シートを巻回して積層体を成形する際に、複数の固体電解質層ユニット６０Ａの端面を揃えて、これらを積層することができる。
図７は、図６の固体電解質シートが巻回されて構成される巻回型の全固体電池の製造方法の一例を説明するための斜視図である。
巻回型の全固体電池を製造する場合、先ず、帯状の正極集電体７１に、その長手方向に関して上記と同様の正極合剤スラリーを間欠的に塗布して正極層前駆体（グリーンシート）作製した後、溶剤を乾燥させ、ロールプレス機などで圧縮することにより正極活物質層７２Ａ，７２Ｂを形成し、正極層ユニット７０Ａを複数有する正極層７０を作製する。正極層７０の平面視において、複数の正極層ユニット７０Ａの面積及び形状は同じであるのが好ましい。また、複数の正極層ユニット７０Ａの配列ピッチは、正極集電体７１の長手方向一端から他端に向かって大きくなっているのが好ましい。
次に、帯状の多孔性基材６１に、その長手方向に関して固体電解質スラリーを間欠的に塗布して固体電解質層前駆体（グリーンシート）を作製した後、溶剤を乾燥させ、ロールプレス機などで圧縮することにより固体電解質層基材を作製する。次いで、固体電解質層基材の主面上であって上記固体電解質スラリーを塗布した部分の外周部に、上記非イオン伝導性絶縁材料スラリーを矩形の枠状に塗布して非イオン伝導性絶縁材料前駆体を作製し、その後に溶剤を乾燥させることにより中央部６１Ａ及び外周部６２Ａを形成し、固体電解質層ユニット６０Ａを複数有する固体電解質シートで構成される固体電解質層６０を作製する。そして、得られた固体電解質層６０の一部を、正極層７０に積層させる。
次いで、帯状の負極集電体８１に、その長手方向に関して上記と同様の負極合剤スラリーを間欠的に塗布して負極層前駆体（グリーンシート）作製した後、溶剤を乾燥させ、ロールプレス機などで圧縮することにより負極活物質層８２Ａ，８２Ｂを形成し、負極層ユニット８０Ａを複数有する負極層８０を作製する。そして、得られた負極層８０を固体電解質層６０に積層させる。負極層８０の平面視において、複数の負極層ユニット８０Ａの面積及び形状は同じであるのが好ましい。また、複数の負極層ユニット８０Ａの配列ピッチは、負極集電体８１の長手方向一端から他端に向かって大きくなっているのが好ましい。
更に、固体電解質層６０と同様にして、帯状の多孔性基材９１に、その長手方向に関して固体電解質スラリーを間欠的に塗布して固体電解質層前駆体（グリーンシート）を作製した後、溶剤を乾燥させ、ロールプレス機などで圧縮することにより固体電解質層基材を作製する。次いで、固体電解質層基材の主面上であって上記固体電解質スラリーを塗布した部分の外周部に、上記非イオン伝導性絶縁材料スラリーを矩形の枠状に塗布して非イオン伝導性絶縁材料前駆体を作製し、その後に溶剤を乾燥させることにより中央部９１Ａ及び外周部９２Ａを形成し、固体電解質層ユニット９０Ａを複数有する固体電解質シートで構成される固体電解質層９０を作製する。そして、得られた固体電解質層９０の一部を、負極層８０に積層させる。
その後、正極層７０、固体電解質層６０、負極層８０及び固体電解質層９０をこの順に積層した状態で、これらを巻回して積層体を形成する。そして、プレス成形にて当該積層体を上下方向に押圧して積層体６を成形し、積層体６の正極集電体７１及び負極集電体８１をそれぞれ不図示の外部電極と接続し、全固体電池７を得る。このとき、正極層ユニット７０Ａ、固体電解質層ユニット６０Ａ，６０Ａ、負極層ユニット８０Ａ及び固体電解質層ユニット９０Ａの端面を揃えて、上記積層体をプレス成形するのが好ましい。これにより、正極層ユニット７０Ａ及び負極層ユニット８０Ａによって、固体電解質層ユニット６０Ａ，６０Ａの主面全体が均一に押圧され、且つ、固体電解質層ユニット９０Ａの主面全体が均一に押圧され、固体電解質層６０及び固体電解質層９０の端部における割れや欠けの発生が抑制される。また、積層体６の成形時において正極層ユニット７０Ａと負極層ユニット８０Ａの相対的な位置ずれが生じ難いため、リチウムの電解析出が抑制される。
全固体電池７では、全固体電池１と同様に、積層方向に投影したときの投影面において、正極層ユニット７０Ａ、固体電解質層ユニット６０Ａ、負極層ユニット８０Ａ及び固体電解質層ユニット９０Ａの面積が実質的に同一である。またこのとき、上記投影面において、正極層ユニット７０Ａ、固体電解質層ユニット６０Ａ、負極層ユニット８０Ａ及び固体電解質層ユニット９０Ａの形状が実質的に同一であるのが好ましい。これにより、リチウムの電解析出を確実に抑制することができる。
上述したように、本実施形態によれば、固体電解質層６０が、固体電解質を含む中央部６１Ａと、該中央部６１Ａの外周に位置し、非イオン伝導性絶縁材料を含む外周部６２Ａとを有する固体電解質層ユニット６０Ａの複数が一列に並んで配置された固体電解質シートで構成されているので、固体電解質シートを用いて積層体６を成形した際に、正極層ユニット７０Ａの外周端部を電極として機能させない構成とすることができ、リチウムの電解析出を抑制することができる。また、上記投影面において、正極層ユニット７０Ａ、固体電解質層ユニット６０Ａ、負極層ユニット８０Ａ及び固体電解質層ユニット９０Ａの面積が実質的に同一であるので、積層体６のプレス成形時に、固体電解質層ユニット６０Ａ，９０Ａの外周端部に未押圧部分が生じ難く、固体電解質層ユニット６０Ａ，９０Ａの面内方向において均一な面圧で積層体２を成形することができ、固体電解質層ユニット６０Ａ，９０Ａの端部での割れや欠けの発生を抑制することができ、全固体電池７の歩留りを向上することができる。更に、従来よりも高い圧力で積層体６を成形することが可能となるので、固体電解質層ユニット６０Ａ，９０Ａを構成する固体電解質の充填率が増大することでデッドスペースを低減することができ、全固体電池７の初期性能や劣化特性、更にはエネルギー密度を向上することが可能となる。
以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
例えば、上記実施形態では、固体電解質シートが上記外周部を有するが、これに限られず、液系のリチウムイオン電池のセパレータが上記外周部を有していてもよい。具体的には、例えば、セパレータが、セパレータ基材を含む中央部と、該中央部の外周に位置し、電気絶縁性且つ非イオン伝導性を有する材料を含む外周部とを有してもよい。この場合におけるセパレータ及び外周部は、例えば、図１の固体電解質層４０及び外周部４２と同様の形状で形成することができる。
セパレータ基材は、絶縁性の薄膜であり、例えばポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂あるいはアラミド樹脂等の材料で形成された多孔質体である。また、セパレータは、多孔質体と、該多孔質体の表面に形成されたコーティング層とを有していてもよい。コーティング層としては、例えば酸化ケイ素（ＳｉＯｘ）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）等で構成されるセラミックス、あるいはアラミド樹脂などを用いることができる。
外周部は、例えばセパレータ基材に一体的に設けられ、電気絶縁性且つ非イオン伝導性を有する材料が含浸された含浸部である。この含浸部は、例えばディップ法によってセパレータ基材に電気絶縁性且つ非イオン伝導性を有する材料を付着させることで形成することができる。電気絶縁性且つ非イオン伝導性を有する材料は、上記実施形態と同様の材料とすることができる。
また、リチウムイオン電池が、負極層と、正極層と、上記正極層及び上記負極層の間に配置された上記セパレータとを備え、積層方向に投影したときの投影面において、上記正極層、上記セパレータ及び上記負極層の面積が実質的に同一であってもよい。
このリチウムイオン電池では、積層体を構成する正極層、負極層及びセパレータに電解液が含浸される。このとき、セパレータに外周部が設けられることで、正極層の外周端部を電極として機能させない構成とすることができ、セパレータの外周部でイオン伝導が行われず、リチウムの電解析出を抑制することができる。
１ 全固体電池
２ 積層体
３ 外部電極
４ 外部電極
５ 外装材
６ 積層体
７ 全固体電池
１０ 積層体ユニット
２０ 正極層
２０ａ－１ 外周端部
２０ａ－２ 外周端部
２１ 正極集電体
２２Ａ 正極活物質層
２２Ｂ 正極活物質層
２３ 引出電極
３０ 負極層
３１ 負極集電体
３２Ａ 負極活物質層
３２Ｂ 負極活物質層
３３ 引出電極
４０ 固体電解質層
４１ 中央部
４２ 外周部
５０ 固体電解質層
５１ 中央部
５２ 外周部
６０ 固体電解質層
６０Ａ 固体電解質層ユニット
６１ 多孔性基材
６１Ａ 中央部
６２Ａ 外周部
７０ 正極層
７０Ａ 正極層ユニット
７１ 正極集電体
７２Ａ 正極活物質層
７２Ｂ 正極活物質層
８０ 負極層
８０Ａ 負極層ユニット
８１ 負極集電体
８２Ａ 負極活物質層
８２Ｂ 負極活物質層
９０ 固体電解質層
９０Ａ 固体電解質層ユニット
９１ 多孔性基材
９１Ａ 中央部
９２Ａ 外周部

Claims (22)

  1. 固体電解質を含む中央部と、該中央部の外周に位置し、電気絶縁性且つ非イオン伝導性を有する材料を含む外周部とを有する、固体電解質シートであって、
    前記外周部は、前記固体電解質シートと一体的に設けられ、前記電気絶縁性且つ非イオン伝導性を有する材料が含浸された含浸部である、固体電解質シート。
  2. 固体電解質を含む中央部と、該中央部の外周に位置し、電気絶縁性且つ非イオン伝導性を有する材料を含む外周部とを有する、固体電解質シートであって、
    前記外周部は、前記固体電解質シートの主面上に形成された層状部である、固体電解質シート。
  3. 前記電気絶縁性且つ非イオン伝導性を有する材料は、非イオン伝導性絶縁セラミックス材料及び非イオン伝導性絶縁樹脂材料のいずれかで構成されるか、又はそれらの複合材料で構成される、請求項１又は２に記載の固体電解質シート。
  4. 非イオン伝導性絶縁セラミックス材料は、酸化物セラミックス及び窒化物セラミックスのいずれか又は双方で構成される、請求項３に記載の固体電解質シート。
  5. 前記酸化物セラミックスは、Ａｌ2Ｏ3、Ｙ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｉＯ２、ＺｒＯ２及びＴｉＯ２からなる群から選択される１又は複数の材料であり、前記窒化物セラミックスは、ＡｌＮ及びＳｉ３Ｎ４からなる群から選択される１又は複数の材料である、請求項４に記載の固体電解質シート。
  6. 前記非イオン伝導性絶縁樹脂材料は、熱可塑性樹脂及び熱硬化性樹脂のいずれか又は双方で構成される、請求項３に記載の固体電解質シート。
  7. 前記熱可塑性樹脂は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリカーボネート、メタクリル酸樹脂及びＡＢＳ樹脂からなる群から選択される１又は複数の材料であり、前記熱硬化性樹脂は、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン、シリコーン樹脂及びアルキド樹脂からなる群から選択される１又は複数の材料である、請求項６に記載の固体電解質シート。
  8. 前記外周部は、前記中央部の全周に亘って形成されている、請求項１～７のいずれか１項に記載の固体電解質シート。
  9. 前記外周部は、前記固体電解質シートの厚み方向の全体に亘って形成されている、請求項１～８のいずれか１項に記載の固体電解質シート。
  10. 正極層と、負極層と、前記正極層及び前記負極層の間に配置され、固体電解質を含む固体電解質層とを備え、
    積層方向に投影したときの投影面において、前記正極層、前記固体電解質層及び前記負極層の面積が実質的に同一であり、
    前記固体電解質層は、前記固体電解質を含む中央部と、該中央部の外周に位置し、電気絶縁性且つ非イオン伝導性材料を有する材料を含む外周部とを有する固体電解質シートで構成され、
    前記外周部は、前記固体電解質シートと一体的に設けられ、前記電気絶縁性且つ非イオン伝導性を有する材料が含浸された含浸部である、全固体電池。
  11. 正極層と、負極層と、前記正極層及び前記負極層の間に配置され、固体電解質を含む固体電解質層とを備え、
    積層方向に投影したときの投影面において、前記正極層、前記固体電解質層及び前記負極層の面積が実質的に同一であり、
    前記固体電解質層は、前記固体電解質を含む中央部と、該中央部の外周に位置し、電気絶縁性且つ非イオン伝導性材料を有する材料を含む外周部とを有する固体電解質シートで構成され、
    前記外周部は、前記固体電解質シートの前記正極層側の主面上に形成された層状部である、全固体電池。
  12. 前記電気絶縁性且つ非イオン伝導性を有する材料は、非イオン伝導性絶縁セラミックス材料及び非イオン伝導性絶縁樹脂材料のいずれかで構成されるか、又はそれらの複合材料で構成される、請求項１０又は１１に記載の全固体電池。
  13. 非イオン伝導性絶縁セラミックス材料は、酸化物セラミックス及び窒化物セラミックスのいずれか又は双方で構成される、請求項１２に記載の全固体電池。
  14. 前記酸化物セラミックスは、Ａｌ2Ｏ3、Ｙ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｉＯ２、ＺｒＯ２及びＴｉＯ２からなる群から選択される１又は複数の材料であり、前記窒化物セラミックスは、ＡｌＮ及びＳｉ３Ｎ４からなる群から選択される１又は複数の材料である、請求項１３に記載の全固体電池。
  15. 非イオン伝導性絶縁樹脂材料は、熱可塑性樹脂及び熱硬化性樹脂のいずれか又は双方で構成される、請求項１２に記載の全固体電池。
  16. 前記熱可塑性樹脂は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリカーボネート、メタクリル酸樹脂及びＡＢＳ樹脂からなる群から選択される１又は複数の材料であり、前記熱硬化性樹脂は、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン、シリコーン樹脂及びアルキド樹脂からなる群から選択される１又は複数の材料である、請求項１５に記載の全固体電池。
  17. 前記外周部は、前記中央部の全周に亘って形成されている、請求項１０～１６のいずれか１項に記載の全固体電池。
  18. 前記外周部は、前記固体電解質シートの厚み方向の全体に亘って形成されている、請求項１０～１７のいずれか１項に記載の全固体電池。
  19. セパレータ基材を含む中央部と、該中央部の外周に位置し、電気絶縁性且つ非イオン伝導性を有する材料を含む外周部とを有し、
    前記外周部は、前記セパレータ基材に一体的に設けられ、前記電気絶縁性且つ非イオン伝導性を有する材料が含浸された含浸部であり、
    前記電気絶縁性且つ非イオン伝導性を有する材料は、非イオン伝導性絶縁セラミックス材料及び非イオン伝導性絶縁樹脂材料のいずれかで構成されるか、又はそれらの複合材料で構成され、
    前記非イオン伝導性絶縁セラミックス材料は、酸化物セラミックス及び窒化物セラミックスのいずれか又は双方で構成される、セパレータ。
  20. 正極層と、負極層と、前記正極層及び前記負極層の間に配置されたセパレータとを備え、
    積層方向に投影したときの投影面において、前記正極層、前記セパレータ及び前記負極層の面積が実質的に同一であり、
    前記セパレータは、セパレータ基材を含む中央部と、該中央部の外周に位置し、電気絶縁性且つ非イオン伝導性材料を有する材料を含む外周部とを有し、
    前記外周部は、前記セパレータ基材に一体的に設けられ、前記電気絶縁性且つ非イオン伝導性を有する材料が含浸された含浸部であり、
    前記電気絶縁性且つ非イオン伝導性を有する材料は、非イオン伝導性絶縁セラミックス材料及び非イオン伝導性絶縁樹脂材料のいずれかで構成されるか、又はそれらの複合材料で構成され、
    前記非イオン伝導性絶縁セラミックス材料は、酸化物セラミックス及び窒化物セラミックスのいずれか又は双方で構成される、リチウムイオン電池。
  21. セパレータ基材を含む中央部と、該中央部の外周に位置し、電気絶縁性且つ非イオン伝導性を有する材料を含む外周部とを有し、
    前記外周部は、前記セパレータ基材に一体的に設けられ、前記電気絶縁性且つ非イオン伝導性を有する材料が含浸された含浸部であり、
    前記電気絶縁性且つ非イオン伝導性を有する材料は、非イオン伝導性絶縁セラミックス材料及び非イオン伝導性絶縁樹脂材料のいずれかで構成されるか、又はそれらの複合材料で構成され、
    前記非イオン伝導性絶縁樹脂材料は、熱可塑性樹脂及び熱硬化性樹脂のいずれか又は双方で構成され、
    前記熱可塑性樹脂は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリカーボネート、メタクリル酸樹脂及びＡＢＳ樹脂からなる群から選択される１又は複数の材料であり、前記熱硬化性樹脂は、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン、シリコーン樹脂及びアルキド樹脂からなる群から選択される１又は複数の材料である、セパレータ。
  22. 正極層と、負極層と、前記正極層及び前記負極層の間に配置されたセパレータとを備え、
    積層方向に投影したときの投影面において、前記正極層、前記セパレータ及び前記負極層の面積が実質的に同一であり、
    前記セパレータは、セパレータ基材を含む中央部と、該中央部の外周に位置し、電気絶縁性且つ非イオン伝導性材料を有する材料を含む外周部とを有し、
    前記外周部は、前記セパレータ基材に一体的に設けられ、前記電気絶縁性且つ非イオン伝導性を有する材料が含浸された含浸部であり、
    前記電気絶縁性且つ非イオン伝導性を有する材料は、非イオン伝導性絶縁セラミックス材料及び非イオン伝導性絶縁樹脂材料のいずれかで構成されるか、又はそれらの複合材料で構成され、
    前記非イオン伝導性絶縁樹脂材料は、熱可塑性樹脂及び熱硬化性樹脂のいずれか又は双方で構成され、
    前記熱可塑性樹脂は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリカーボネート、メタクリル酸樹脂及びＡＢＳ樹脂からなる群から選択される１又は複数の材料であり、前記熱硬化性樹脂は、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン、シリコーン樹脂及びアルキド樹脂からなる群から選択される１又は複数の材料である、リチウムイオン電池。
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