JP7416195B2 - 固体電池 - Google Patents
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Description
本発明は固体電池に関する。
従前より充放電が繰り返し可能な二次電池が様々な用途に用いられている。例えば、二次電池は、スマートフォン、ノートパソコン等の電子機器の電源として用いられている。
当該二次電池においてはイオンを移動させるための媒体として有機溶媒等の液体の電解質（電解液）が使用されている。しかしながら、電解液を用いた二次電池においては、電解液の漏液等の問題がある。そのため、液体の電解質に代えて固体電解質を有して成る固体電池の開発が進められている。当該固体電池は、正極層、負極層、および正極層と負極層との間に介在する固体電解質層を備える電池構成単位を積層方向に沿って１つ以上備えた電池要素を有して成る。
ここで、固体電池では、その構成要素である電池要素の端部に外部電極を設け、外部電極表面にめっき処理を施す場合がある。外部電極は電極ペースト焼付け等により形成されるところ、ミクロ単位では微小な空隙が外部電極に存在し得る。そのため、上記めっき処理時に外部電極内部にめっき液が残存するおそれがある。その結果、電池要素内部へとめっき液の水分が侵入し、固体電池として好適に機能しなくなるおそれがある。
本発明はかかる事情に鑑みて為されたものである。即ち、本発明の主たる目的は、電池要素の端部に設けられる外部電極を介して電池要素の内部への水分の侵入を好適に抑制可能な固体電池を供することである。
上記目的を達成するために、本発明の一実施形態では、
正極層、負極層、および該正極層と該負極層との間に介在する固体電解質層を備える電池構成単位を積層方向に沿って１つ以上備えた電池要素と、
前記電池要素の端部に接合された外部電極と
を備え、
前記外部電極の表面がはんだ膜により覆われており、かつ該はんだ膜付の前記外部電極を保持する保持端子を更に備える、固体電池が供される。
正極層、負極層、および該正極層と該負極層との間に介在する固体電解質層を備える電池構成単位を積層方向に沿って１つ以上備えた電池要素と、
前記電池要素の端部に接合された外部電極と
を備え、
前記外部電極の表面がはんだ膜により覆われており、かつ該はんだ膜付の前記外部電極を保持する保持端子を更に備える、固体電池が供される。
本発明の一実施形態に係る固体電池によれば、電池要素の端部に設けられる外部電極を介して電池要素の内部への水分の侵入を好適に抑制可能である。
以下、本発明の「固体電池」を詳細に説明する。必要に応じて図面を参照して説明を行うものの、図示する内容は、本発明の理解のために模式的かつ例示的に示したにすぎず、外観や寸法比などは実物と異なり得る。
本発明でいう「固体電池」は、広義にはその構成要素が固体から構成されている電池を指し、狭義にはその電池構成要素（特に好ましくは全ての電池構成要素）が固体から構成されている全固体電池を指している。ある好適な態様では、本発明における固体電池は、電池構成単位を成す各層が互いに積層するように構成された積層型固体電池であり、好ましくはそのような各層が焼結体から成っている。なお、「固体電池」は、充電および放電の繰り返しが可能な、いわゆる「二次電池」のみならず、放電のみが可能な「一次電池」をも包含する。本発明のある好適な態様に従うと「固体電池」は二次電池である。「二次電池」は、その名称に過度に拘泥されるものでなく、例えば、蓄電デバイスなども包含し得る。
本明細書でいう「平面視」とは、固体電池を構成する各層の積層方向に基づく厚み方向に沿って対象物を上側または下側から捉えた場合の形態に基づいている。又、本明細書でいう「断面視」とは、固体電池を構成する各層の積層方向に基づく厚み方向に対して略垂直な方向から捉えた場合の形態（端的にいえば、厚み方向に平行な面で切り取った場合の形態）に基づいている。本明細書で直接的または間接的に用いる“上下方向”および“左右方向”は、それぞれ図中における上下方向および左右方向に相当する。特記しない限り、同じ符号または記号は、同じ部材・部位または同じ意味内容を示すものとする。ある好適な態様では、鉛直方向下向き（すなわち、重力が働く方向）が「下方向」に相当し、その逆向きが「上方向」に相当すると捉えることができる。
本明細書で言及する各種の数値範囲は、特段の説明が付されない限り、下限および上限の数値そのものを含むことを意図している。つまり、例えば１～１０といった数値範囲を例にとれば、特段の説明の付記がない限り、下限値の“１”を含むと共に、上限値の“１０”をも含むものとして解釈され得る。
［固体電池の構成］
固体電池は、正極・負極の電極層と固体電解質とを少なくとも有して成る。具体的には固体電池は、正極層、負極層、およびそれらの間に介在する固体電解質から成る電池構成単位を含んだ電池要素を有して成る。
固体電池は、正極・負極の電極層と固体電解質とを少なくとも有して成る。具体的には固体電池は、正極層、負極層、およびそれらの間に介在する固体電解質から成る電池構成単位を含んだ電池要素を有して成る。
固体電池は、それを構成する各層が焼成によって形成されるところ、正極層、負極層および固体電解質などが焼結層を成している。好ましくは、正極層、負極層および固体電解質は、それぞれが互いに一体焼成されており、それゆえ電池要素が一体焼結体を成している。
正極層は、少なくとも正極活物質を含んで成る電極層である。正極層は、更に固体電解質を含んで成っていてよい。例えば、正極層は、正極活物質粒子と固体電解質粒子とを少なくとも含む焼結体から構成されている。好ましい１つの態様では、正極層が、正極活物質粒子および固体電解質粒子のみを実質的に含む焼結体から構成されている。一方、負極層は、少なくとも負極活物質を含んで成る電極層である。負極層は、更に固体電解質を含んで成っていてよい。例えば、負極層は、負極活物質粒子と固体電解質粒子とを少なくとも含む焼結体から構成されている。好ましい１つの態様では、負極層が、負極活物質粒子および固体電解質粒子のみを実質的に含む焼結体から構成されている。
正極活物質および負極活物質は、固体電池において電子の受け渡しに関与する物質である。固体電解質を介してイオンは正極層と負極層との間で移動（伝導）して電子の受け渡しが行われることで充放電がなされる。正極層および負極層は特にリチウムイオンまたはナトリウムイオンを吸蔵放出可能な層であることが好ましい。つまり、固体電池は、固体電解質を介してリチウムイオンが正極層と負極層との間で移動して電池の充放電が行われる全固体型二次電池であることが好ましい。
（正極活物質）
正極層に含まれる正極活物質としては、例えば、ナシコン型構造を有するリチウム含有リン酸化合物、オリビン型構造を有するリチウム含有リン酸化合物、リチウム含有層状酸化物、および、スピネル型構造を有するリチウム含有酸化物等から成る群から選択される少なくとも一種が挙げられる。ナシコン型構造を有するリチウム含有リン酸化合物の一例としては、Ｌｉ３Ｖ２（ＰＯ４）３等が挙げられる。オリビン型構造を有するリチウム含有リン酸化合物の一例としては、ＬｉＦｅＰＯ４、ＬｉＭｎＰＯ４等が挙げられる。リチウム含有層状酸化物の一例としては、ＬｉＣｏＯ２、ＬｉＣｏ１／３Ｎｉ１／３Ｍｎ１／３Ｏ２等が挙げられる。スピネル型構造を有するリチウム含有酸化物の一例としては、ＬｉＭｎ２Ｏ４、ＬｉＮｉ０．５Ｍｎ１．５Ｏ４等が挙げられる。
正極層に含まれる正極活物質としては、例えば、ナシコン型構造を有するリチウム含有リン酸化合物、オリビン型構造を有するリチウム含有リン酸化合物、リチウム含有層状酸化物、および、スピネル型構造を有するリチウム含有酸化物等から成る群から選択される少なくとも一種が挙げられる。ナシコン型構造を有するリチウム含有リン酸化合物の一例としては、Ｌｉ３Ｖ２（ＰＯ４）３等が挙げられる。オリビン型構造を有するリチウム含有リン酸化合物の一例としては、ＬｉＦｅＰＯ４、ＬｉＭｎＰＯ４等が挙げられる。リチウム含有層状酸化物の一例としては、ＬｉＣｏＯ２、ＬｉＣｏ１／３Ｎｉ１／３Ｍｎ１／３Ｏ２等が挙げられる。スピネル型構造を有するリチウム含有酸化物の一例としては、ＬｉＭｎ２Ｏ４、ＬｉＮｉ０．５Ｍｎ１．５Ｏ４等が挙げられる。
また、ナトリウムイオンを吸蔵放出可能な正極活物質としては、ナシコン型構造を有するナトリウム含有リン酸化合物、オリビン型構造を有するナトリウム含有リン酸化合物、ナトリウム含有層状酸化物およびスピネル型構造を有するナトリウム含有酸化物等から成る群から選択される少なくとも１種が挙げられる。
（負極活物質）
負極層に含まれる負極活物質としては、例えば、Ｔｉ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｃｒ、Ｆｅ、ＮｂおよびＭｏから成る群より選ばれる少なくとも一種の元素を含む酸化物、黒鉛－リチウム化合物、リチウム合金、ナシコン型構造を有するリチウム含有リン酸化合物、オリビン型構造を有するリチウム含有リン酸化合物、ならびに、スピネル型構造を有するリチウム含有酸化物等から成る群から選択される少なくとも一種が挙げられる。リチウム合金の一例としては、Ｌｉ－Ａｌ等が挙げられる。ナシコン型構造を有するリチウム含有リン酸化合物の一例としては、Ｌｉ３Ｖ２（ＰＯ４）３、ＬｉＴｉ２（ＰＯ４）３等が挙げられる。オリビン型構造を有するリチウム含有リン酸化合物の一例としては、ＬｉＣｕＰＯ４等が挙げられる。スピネル型構造を有するリチウム含有酸化物の一例としては、Ｌｉ４Ｔｉ５Ｏ１２等が挙げられる。
負極層に含まれる負極活物質としては、例えば、Ｔｉ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｃｒ、Ｆｅ、ＮｂおよびＭｏから成る群より選ばれる少なくとも一種の元素を含む酸化物、黒鉛－リチウム化合物、リチウム合金、ナシコン型構造を有するリチウム含有リン酸化合物、オリビン型構造を有するリチウム含有リン酸化合物、ならびに、スピネル型構造を有するリチウム含有酸化物等から成る群から選択される少なくとも一種が挙げられる。リチウム合金の一例としては、Ｌｉ－Ａｌ等が挙げられる。ナシコン型構造を有するリチウム含有リン酸化合物の一例としては、Ｌｉ３Ｖ２（ＰＯ４）３、ＬｉＴｉ２（ＰＯ４）３等が挙げられる。オリビン型構造を有するリチウム含有リン酸化合物の一例としては、ＬｉＣｕＰＯ４等が挙げられる。スピネル型構造を有するリチウム含有酸化物の一例としては、Ｌｉ４Ｔｉ５Ｏ１２等が挙げられる。
また、ナトリウムイオンを吸蔵放出可能な負極活物質としては、ナシコン型構造を有するナトリウム含有リン酸化合物、オリビン型構造を有するナトリウム含有リン酸化合物およびスピネル型構造を有するナトリウム含有酸化物等から成る群から選択される少なくとも１種が挙げられる。
なお、ある好適な態様の本発明の固体電池では、正極層と負極層とが同一材料から成っている。
正極層および／または負極層は、導電助剤を含んでいてもよい。正極層および負極層に含まれる導電助剤として、銀、パラジウム、金、プラチナ、アルミニウム、銅およびニッケル等の金属材料、ならびに炭素などから成る少なくとも１種を挙げることができる。
さらに、正極層および／または負極層は、焼結助剤を含んでいてもよい。焼結助剤としては、リチウム酸化物、ナトリウム酸化物、カリウム酸化物、酸化ホウ素、酸化ケイ素、酸化ビスマスおよび酸化リンから成る群から選択される少なくとも１種を挙げることができる。
（固体電解質）
固体電解質は、リチウムイオンが伝導可能な材質である。特に固体電池で電池構成単位を成す固体電解質は、正極層と負極層との間においてリチウムイオンまたはナトリウムイオンが伝導可能な層を成している。なお、固体電解質は、正極層と負極層との間に少なくとも設けられていればよい。つまり、固体電解質は、正極層と負極層との間からはみ出すように当該正極層および／または負極層の周囲において存在していてもよい。具体的な固体電解質としては、例えば、ナシコン構造を有するリチウム含有リン酸化合物、ペロブスカイト構造を有する酸化物、ガーネット型またはガーネット型類似構造を有する酸化物等が挙げられる。ナシコン構造を有するリチウム含有リン酸化合物としては、ＬｉｘＭｙ（ＰＯ４）３（１≦ｘ≦２、１≦ｙ≦２、Ｍは、Ｔｉ、Ｇｅ、Ａｌ、ＧａおよびＺｒから成る群より選ばれる少なくとも一種）が挙げられる。ナシコン構造を有するリチウム含有リン酸化合物の一例としては、例えば、Ｌｉ１．２Ａｌ０．２Ｔｉ１．８（ＰＯ４）３等が挙げられる。ペロブスカイト構造を有する酸化物の一例としては、Ｌａ０．５５Ｌｉ０．３５ＴｉＯ３等が挙げられる。ガーネット型またはガーネット型類似構造を有する酸化物の一例としては、Ｌｉ７Ｌａ３Ｚｒ２Ｏ１２等が挙げられる。
固体電解質は、リチウムイオンが伝導可能な材質である。特に固体電池で電池構成単位を成す固体電解質は、正極層と負極層との間においてリチウムイオンまたはナトリウムイオンが伝導可能な層を成している。なお、固体電解質は、正極層と負極層との間に少なくとも設けられていればよい。つまり、固体電解質は、正極層と負極層との間からはみ出すように当該正極層および／または負極層の周囲において存在していてもよい。具体的な固体電解質としては、例えば、ナシコン構造を有するリチウム含有リン酸化合物、ペロブスカイト構造を有する酸化物、ガーネット型またはガーネット型類似構造を有する酸化物等が挙げられる。ナシコン構造を有するリチウム含有リン酸化合物としては、ＬｉｘＭｙ（ＰＯ４）３（１≦ｘ≦２、１≦ｙ≦２、Ｍは、Ｔｉ、Ｇｅ、Ａｌ、ＧａおよびＺｒから成る群より選ばれる少なくとも一種）が挙げられる。ナシコン構造を有するリチウム含有リン酸化合物の一例としては、例えば、Ｌｉ１．２Ａｌ０．２Ｔｉ１．８（ＰＯ４）３等が挙げられる。ペロブスカイト構造を有する酸化物の一例としては、Ｌａ０．５５Ｌｉ０．３５ＴｉＯ３等が挙げられる。ガーネット型またはガーネット型類似構造を有する酸化物の一例としては、Ｌｉ７Ｌａ３Ｚｒ２Ｏ１２等が挙げられる。
なお、ナトリウムイオンが伝導可能な固体電解質としては、例えば、ナシコン構造を有するナトリウム含有リン酸化合物、ペロブスカイト構造を有する酸化物、ガーネット型またはガーネット型類似構造を有する酸化物等が挙げられる。ナシコン構造を有するナトリウム含有リン酸化合物としては、ＮａｘＭｙ（ＰＯ４）３（１≦ｘ≦２、１≦ｙ≦２、Ｍは、Ｔｉ、Ｇｅ、Ａｌ、ＧａおよびＺｒから成る群より選ばれた少なくとも一種）が挙げられる。
固体電解質は、焼結助剤を含んでいてもよい。固体電解質に含まれる焼結助剤は、例えば、正極層・負極層に含まれ得る焼結助剤と同様の材料から選択されてよい。
（端子）
固体電池には、一般に端子（例えば外部電極）が設けられている。特に、固体電池の側部に端子が設けられている。具体的には、正極層と接続された正極側の端子と、負極層と接続された負極側の端子とが固体電池の側部に設けられている。正極層の端子は、正極層の端部、具体的には正極層端部に形成された引出し部と接合されている。又、負極層の端子は、負極層の端部、具体的には負極層端部に形成された引出し部と接合されている。好ましい１つの態様では、端子は、電極層の引出し部と接合させる観点から、ガラスまたはガラスセラミックスを含んでなることが好ましい。又、端子は、導電率が大きい材料を含んで成ることが好ましい。端子の具体的な材質としては、特に制限されるわけではないが、銀、金、プラチナ、アルミニウム、銅、スズおよびニッケルから成る群から選択される少なくとも一種を挙げることができる。
固体電池には、一般に端子（例えば外部電極）が設けられている。特に、固体電池の側部に端子が設けられている。具体的には、正極層と接続された正極側の端子と、負極層と接続された負極側の端子とが固体電池の側部に設けられている。正極層の端子は、正極層の端部、具体的には正極層端部に形成された引出し部と接合されている。又、負極層の端子は、負極層の端部、具体的には負極層端部に形成された引出し部と接合されている。好ましい１つの態様では、端子は、電極層の引出し部と接合させる観点から、ガラスまたはガラスセラミックスを含んでなることが好ましい。又、端子は、導電率が大きい材料を含んで成ることが好ましい。端子の具体的な材質としては、特に制限されるわけではないが、銀、金、プラチナ、アルミニウム、銅、スズおよびニッケルから成る群から選択される少なくとも一種を挙げることができる。
（保護層）
保護層は、一般に固体電池の最外側に形成され得るもので、電気的、物理的および／または化学的に保護するためのものである。保護層を構成する材料としては絶縁性、耐久性および／または耐湿性に優れ、環境的に安全であることが好ましい。
保護層は、一般に固体電池の最外側に形成され得るもので、電気的、物理的および／または化学的に保護するためのものである。保護層を構成する材料としては絶縁性、耐久性および／または耐湿性に優れ、環境的に安全であることが好ましい。
保護層は、各電極層の引出し部と各外部電極とがそれぞれ接合可能に電池要素の表面を覆う層である。具体的には、保護層は、正極層の引出し部と正極側の外部電極とが接合可能に電池要素の表面を覆うと共に、負極層の引出し部と負極側の外部電極とが接合可能に電池要素の表面を覆う。即ち、保護層は、電池要素の全面を隙間なく覆うのではなく、電池要素の電極層の引出し部と外部電極とを接合させるために、電極層の引出し部（電極層の端部）が露出するように電池要素を覆う。
［本発明の特徴部分］
以下、本発明の特徴部分について説明する。
以下、本発明の特徴部分について説明する。
本願発明者は、固体電池において、電池要素の端部に設けられる外部電極を介して電池要素の内部への水分の侵入を好適に抑制可能な構成について鋭意検討した。その結果、下記の技術的特徴を有する本発明を案出するに至った。
図１は、本発明の一実施形態に係る固体電池を模式的に示す断面図である。
図１に示すように、本発明は、電池要素１００の端部と接合する外部電極２００の表面がはんだ膜３００により覆われ、かつはんだ膜３００付の外部電極２００を保持する保持端子４００が供されていることを特徴とする。
外部電極２００は電池要素１００の端部に電極ペースト焼付け等により形成されるところ、ミクロ単位では微小な空隙が外部電極２００に存在し得る。この点につき、本発明では、外部電極２００の表面（具体的には外部電極２００の表面全体）が微小な空隙が無い又は少ないはんだ膜３００により覆われており、更に当該はんだ膜３００を取り囲むようにはんだ膜と接合した保持端子４００が設けられている。なお、本明細書でいう「保持端子」とは、上記のとおり、はんだ膜付の外部電極の保持に資するものであるところ、更にはんだ膜付の外部電極の支持および／又は収容に資するものであるため支持端子および／または収容端子と呼ぶこともできる。
そのため、めっき処理、具体的にはウェットめっき処理は外部電極２００の表面に直接的になされない。これにより、後刻に外部電子媒体との電気的接続のために保持端子４００の表面にめっき処理を施すとしても、少なくともはんだ膜３００が水蒸気透過防止膜として機能することで、外部電極２００内部にめっき液が侵入することを好適に防止することができる。
例えば、はんだ膜３００の厚み方向の酸素透過性は、例えば１０－３ｃｃ／ｍ２／ｄａｙ／気圧以下である。はんだ膜３００の厚み方向のＨ２Ｏ透過性は、例えば１０－４ｇ／ｍ２／ｄａｙ以下である。Ｈ２Ｏ透過性はキャリアガス法、着圧法、Ｃａ腐食法によって２５℃で測定された値を用いている。
その結果として、電池要素１００内部へとめっき液の水分が侵入することを好適に防止することができる。これにより、本発明の一実施形態に係る固体電池５００の電池特性を継続して好適に供することができる。
図１に示すように、保持端子４００は、はんだ膜３００付の外部電極２００を保持可能な開口部付内部空間４０１を有する保持部４０２を備える。すなわち、保持端子４００は、外部電極２００をキャップ可能に構成されている。
なお、上記特徴を有する本発明の一実施形態に係る固体電池５００については、保持部４０２の内部空間４０１に所定量のはんだ材３００aを予め充填しておき、この状態で内部空間４０１に、電池要素１００の端部に設けた外部電極２００を挿入して熱処理を施すことで得ることができる。保持部４０２の内部空間４０１に予め充填するはんだ材３００aの量は、外部電極２００の挿入後に内部空間４０１から外部へとはんだ材３００aが漏れ出さない程度の量であることが好ましい。
図２は、本発明の別実施形態に係る固体電池を模式的に示す断面図である。
保持端子は、図１に示す構成に限定されることなく、図２に示すような構成を採ることができる。具体的には、保持端子４００Ａは、保持部４０２Ａと、保持部４０２Ａに連続しかつ保持部４０２Ａを支持する土台部４０３Ａとを有して成ることができる。土台部４０３Ａが存在することで、保持部４０２Ａを所定高さに位置付けることができる。
これにより、土台部４０３Ａの底面が外部電子媒体との接続面として機能する場合、当該外部電子媒体と保持部４０２Ａとを高さ方向に沿って離隔させることができる。その結果、固体電池５００Ａを後刻に電子媒体へ実装する際に、はんだが外部電子媒体に接触し、それによってショート不良が発生することを好適に防ぐことができる。
又、図２に示すように、土台部４０３Ａは例えばＬ字断面形状を有することができる。断面視で、土台部４０３Ａの底面の幅は保持部４０２Ａの幅と略同一であることができる。ここでいう幅とは電子要素１００の長手延在方向に沿った幅に相当する。
図３Ａは、形成面の一部が非連続となっている保持部を備える保持端子の一例を模式的に示す斜視図である。図３Ｂは、図３Ａに示す保持端子の保持部の内部空間に外部電極を挿入する態様を模式的に示す斜視図である。図３Ｃは、図３Ａに示す保持端子の保持部に外部電極が挿入された態様を模式的に示す断面図である。図３Ｄは、図３Ｃの線分Ｉ－Ｉ’における保持端子の保持部に外部電極が挿入された態様を模式的に示す底面図である。
図４Ａは、形成面の一部が非連続となっている保持部を備える保持端子の別例を模式的に示す斜視図である。図４Ｂは、図４Ａに示す保持端子の保持部の内部空間に外部電極を挿入する態様を模式的に示す斜視図である。図４Ｃは、図４Ａに示す保持端子の保持部に外部電極が挿入された態様を模式的に示す断面図である。図４Ｄは、図４Ｃの線分Ｉ－Ｉ’における保持端子の保持部に外部電極が挿入された態様を模式的に示す底面図である。
図５Ａは、形成面の一部が非連続となっている保持部を備える保持端子の別例を模式的に示す斜視図である。図５Ｂは、図５Ａに示す形成面の一部が非連続の部分である保持部の内部空間に外部電極を挿入する態様を模式的に示す斜視図である。
上述のように、本発明の一実施形態に係る固体電池については、保持部の内部空間に所定量のはんだ材を予め充填しておき、この状態で内部空間に外部電極を挿入して熱処理を施すことで得ることができる。保持部の内部空間に予め充填するはんだ材の量は、外部電極の挿入後に内部空間から外部へとはんだ材が漏れ出さない程度の量であることが好ましいものの、その量を好適に調整することは容易ではないおそれがある。
より具体的には、仮にはんだ材の量が所定量よりも多い場合、保持部の内部空間から外部（具体的には、土台部の底面が存在しない部分であってかつ電池要素の下方直下に位置する部分）の方へと向かってはんだ材が一部漏れ出すおそれがある。
そこで、一実施形態では、保持端子の保持部を形作る形成面の一部が非連続となっていることが好ましい。
一例としては、図３Ａに示すように、非連続の部分４０４Ｂは、相互に対向する一方の形成面４０５Ｂと他方の形成面４０８Ｂとの間に形成される間隙部分であることができる。当該間隙部分は、保持部４０２Ｂの開口部４０６Ｂから保持部４０２Ｂの内部空間へと向かって（即ち、開口部に対向する保持端子４００Ｂの側面４０７Ｂまで）一方向に延在する形態を採ることができる。即ち、間隙部分は保持部４０２Ｂの開口部４０６Ｂから開口部に対向する保持端子４００Ｂの側面４０７Ｂまで略直線形態となり得る。
又、図２に示す態様と同様図３Ａ～図３Ｃに示すように、土台部４０３Ｂは例えばＬ字断面形状を有することができる。断面視で、土台部４０３Ｂの底面の幅は保持部４０２Ｂの幅と略同一であることができる。ここでいう幅とは電子要素１００の長手延在方向に沿った幅に相当する。
かかる形態を採ることにより、図３Ｂに示すように、保持端子４００Ｂの保持部４０２Ｂの内部空間４０１Ｂに外部電極２００を挿入する際に、内部空間４０１Ｂに予め充填するはんだ材３００ａの量が所定量よりも多い場合であっても、当該間隙部分へと内部空間４０１Ｂに位置するはんだ材を好適に逃がすことが可能となる。
これにより、保持部４０２Ｂの内部空間から外部（具体的には、土台部４０３Ｂの底面が存在しない部分であってかつ電池要素１００の下方直下に位置する部分）の方へと向かってはんだ材が一部漏れ出すことを好適に回避することができる。その結果、図３Ｃおよび図３Ｄに示すように得られた固体電池を後刻に電子媒体へ実装する際に、はんだが電子媒体に接触し、それによってショート不良が発生することを防ぐことができる。又、保持部４０２Ｂの内部空間から電池要素１００の表面側へとはんだ材３００ａが漏れ出すことも防ぐことができる。
別例としては、図４Ａに示すように、非連続の部分４０４Ｃは、相互に対向する一方の形成面４０５Ｃと他方の形成面４０８Ｃとの間に形成される間隙部分であることができる。当該間隙部分は、保持部４０２Ｃの開口部４０６Ｃから保持部４０２Ｃの内部空間へと向かってテーパー形態を少なくとも一部構成するように一方向に延在し得る。
上述のように、図３Ａの態様では、間隙部分は保持部４０２Ｂの開口部４０６Ｂから開口部に対向する保持端子４００Ｂの側面４０７Ｂまで略直線形態であり得る。これに対して、図３Ａに示す態様と比べて、図４Ａに示す態様では、間隙部分はテーパー形態を含むため当該間隙部分の領域が大きくなる。そのため、図４Ｂに示すように保持端子４００Ｃの保持部４０２Ｃの内部空間４０１Ｃに外部電極２００を挿入する際に、保持部４０２Ｃの内部空間４０１Ｃに位置するはんだ材をより好適に逃がすことが可能となる。
特に、テーパー形態の幅広部分が開口部４０６Ｃ側に位置し、その幅狭部分が保持部４０２Ｃの内側に位置する場合、この幅広部分で相対的に多くのはんだ材を逃がすことができる。そのため、外部（具体的には、土台部の底面が存在しない部分であってかつ電池要素の下方直下に位置する部分）の方へと向かってはんだ材が一部漏れ出すことを好適に回避できる。
これにより、図４Ｃおよび図４Ｄに示すように得られた固体電池を後刻に電子媒体へ実装する際に、はんだが電子媒体に接触し、それによってショート不良が発生することをより好適に防ぐことができる。又、電池要素１００の表面側へとはんだ材３００ａが漏れ出すことをより好適に防ぐことができる。
更なる別例としては、図５Ａに示すように、非連続の部分４０４Ｄは、保持部４０２Ｄの形成面４０５Ｄ（下記底部４０９Ｄに相当）に形成された貫通孔であることができる。当該貫通孔の形状は、特に限定されるものではないが、三角形、円形、四角形、多角形等であってよい。かかる形成面４０５Ｄに形成された貫通孔により、図５Ｂに示すように保持端子４００Ｄの保持部４０２Ｄの内部空間４０１Ｄに外部電極２００を挿入する際に、内部空間４０１Ｄに予め充填するはんだ材３００ａの量が所定量よりも多い場合であっても、保持部４０２Ｄの内部空間４０１Ｄに位置するはんだ材を逃がすことが可能となる。
特に、図５Ａおよび図５Ｂに示すように、この貫通孔部（非連続の部分４０４Ｄに相当）は保持部４０２Ｄの開口部よりも内側に位置することが好ましい。この場合、はんだ材の逃げスペースが保持部４０２Ｄの開口部よりも手前に位置している。そのため、はんだ内部空間から外部（具体的には、土台部の底面が存在しない部分であってかつ電池要素の下方直下に位置する部分）に出ていく前の時点で、はんだ材を好適に逃がすことができる。
なお、上記に示す非連続の部分４０４Ｂ～４０４Ｄは、重力方向にはんだ材を円滑に逃がす観点から、保持部４０２Ｂ～４０２Ｄの底部４０９Ｂ～４０９Ｄ（即ち下側形成面）に設けられていることが好ましい。
以上、本発明の一実施形態について説明してきたが、本発明の適用範囲のうちの典型例を例示したに過ぎない。従って、本発明はこれに限定されず、種々の改変がなされ得ることを当業者は容易に理解されよう。
本発明の一実施形態に係る固体電池は、蓄電が想定される様々な分野に利用することができる。あくまでも例示にすぎないが、本発明の一実施形態に係る固体電池は、モバイル機器などが使用される電気・情報・通信分野（例えば、携帯電話、スマートフォン、スマートウォッチ、ノートパソコンおよびデジタルカメラ、活動量計、アームコンピューター、電子ペーパーなどのモバイル機器分野）、家庭・小型産業用途（例えば、電動工具、ゴルフカート、家庭用・介護用・産業用ロボットの分野）、大型産業用途（例えば、フォークリフト、エレベーター、湾港クレーンの分野）、交通システム分野（例えば、ハイブリッド車、電気自動車、バス、電車、電動アシスト自転車、電動二輪車などの分野）、電力系統用途（例えば、各種発電、ロードコンディショナー、スマートグリッド、一般家庭設置型蓄電システムなどの分野）、医療用途（イヤホン補聴器などの医療用機器分野）、医薬用途（服用管理システムなどの分野）、ならびに、ＩｏＴ分野、宇宙・深海用途（例えば、宇宙探査機、潜水調査船などの分野）などに利用することができる。
５００、５００Ａ 固体電池
４００、４００Ａ、４００Ｂ、４００Ｃ、４００Ｄ 保持端子
４０１、４０１Ａ、４０１Ｂ、４０１Ｃ、４０１Ｄ 開口部付内部空間
４０２、４０２Ａ、４０２Ｂ、４０２Ｃ、４０２Ｄ 保持部
４０３Ａ、４０３Ｂ、４０３Ｃ、４０３Ｄ 土台部
４０４Ｂ、４０４Ｃ、４０４Ｄ 非連続の部分
４０５Ｂ、４０５Ｃ、４０５Ｄ 一方の形成面
４０６Ｂ、４０６Ｃ 保持部の開口部
４０７Ｂ、４０７Ｃ 保持端子の側面
４０８Ｂ、４０８Ｃ 他方の形成面
４０９Ｂ、４０９Ｃ、４０９Ｄ 保持部の底部
３００ はんだ膜
３００ａ はんだ材
２００ 外部電極
１００ 電池要素
４００、４００Ａ、４００Ｂ、４００Ｃ、４００Ｄ 保持端子
４０１、４０１Ａ、４０１Ｂ、４０１Ｃ、４０１Ｄ 開口部付内部空間
４０２、４０２Ａ、４０２Ｂ、４０２Ｃ、４０２Ｄ 保持部
４０３Ａ、４０３Ｂ、４０３Ｃ、４０３Ｄ 土台部
４０４Ｂ、４０４Ｃ、４０４Ｄ 非連続の部分
４０５Ｂ、４０５Ｃ、４０５Ｄ 一方の形成面
４０６Ｂ、４０６Ｃ 保持部の開口部
４０７Ｂ、４０７Ｃ 保持端子の側面
４０８Ｂ、４０８Ｃ 他方の形成面
４０９Ｂ、４０９Ｃ、４０９Ｄ 保持部の底部
３００ はんだ膜
３００ａ はんだ材
２００ 外部電極
１００ 電池要素
Claims (9)
- 正極層、負極層、および該正極層と該負極層との間に介在する固体電解質層を備える電池構成単位を積層方向に沿って１つ以上備えた電池要素と、
前記電池要素の端部と接合された外部電極と
を備え、
前記外部電極の表面がはんだ膜により覆われており、かつ該はんだ膜付の前記外部電極を保持する保持端子を更に備え、
前記保持端子の表面にめっき膜が形成される、固体電池。 - 前記はんだ膜が水蒸気透過防止膜である、請求項１に記載の固体電池。
- 前記保持端子が、前記はんだ膜付の前記外部電極を内部に保持可能な開口部付内部空間を有する保持部を備える、請求項１または２に記載の固体電池。
- 前記保持端子が、前記保持部と連続し、かつ前記保持部を支持する土台部を更に有して成る、請求項３に記載の固体電池。
- 前記保持端子の前記保持部を形作る形成面の一部が非連続の部分となっている、請求項３又は４に記載の固体電池。
- 前記非連続の部分が前記保持部の底部に設けられている、請求項５に記載の固体電池。
- 前記非連続の部分が前記保持部の前記形成面に供された間隙部分である、請求項５又は６に記載の固体電池。
- 前記非連続の部分が前記保持部の開口部から前記保持部の内部空間へと向かってテーパー形態を少なくとも一部構成しており、該テーパー形態の幅広部分が開口部側に位置し、該テーパー形態の幅狭部分が前記保持部の内側に位置している、請求項５～７のいずれかに記載の固体電池。
- 前記非連続の部分は、前記保持部の形成面に形成された貫通孔である、請求項５～７のいずれかに記載の固体電池。
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