JP7694491B2 - 全固体電池およびその製造方法 - Google Patents

Description

本開示は、全固体電池およびその製造方法に関する。

全固体電池は、正極活物質層および負極活物質層の間に固体電解質層を有する電池であり、可燃性の有機溶媒を含む電解液を有する液系電池に比べて、安全装置の簡素化が図りやすいという利点を有する。特許文献１には、全固体電池の製造方法において、全固体電池の側面部に液状樹脂を供給し、その後、液状樹脂を硬化させることが開示されている。また、特許文献２には、電極層の端部に絶縁層が設けられた積層電池が開示されている。

特許６４４５６０１号公報 特開２０２１－０５７３２１号公報

全固体電池を製造する際に、例えば、全固体電池の短辺側の側面部に、絶縁性を担保するための保護部材を配置し、その後、全固体電池の長辺側を切断する場合がある。その際、保護部材が剥離すると、絶縁性が低下する場合がある。

本開示は、上記実情に鑑みてなされたものであり、保護部材の剥離による絶縁性の低下を防止した全固体電池を提供することを主目的とする。

［１］
第１集電体、第１活物質層、固体電解質層、第２活物質層および第２集電体を有する電極体と、上記電極体に接続された集電タブと、を有する全固体電池であって、上記電極体は、第１側面部と、上記第１側面部に対向する第２側面部と、上記第１側面部および上記第２側面部を結ぶ第３側面部と、を有し、上記第１側面部において、上記第１活物質層、上記固体電解質層および上記第２活物質層は、面一であり、上記第１側面部に、上記第１活物質層、上記固体電解質層および上記第２活物質層の少なくとも一つの層の側面を覆う保護部材が配置され、上記第３側面部において、上記第１活物質層、上記固体電解質層および上記第２活物質層は、面一であり、上記第３側面部に、上記第１活物質層、上記固体電解質層および上記第２活物質層の少なくとも一つの層の側面を覆う固縛部材Ｘが配置され、上記電極体を厚さ方向から平面視した場合に、（ｉ）上記電極体は、上記第１側面部により規定される第１辺と、上記第２側面部により規定される第２辺と、上記第３側面部により規定される第３辺と、を有し、（ii）上記保護部材の第１端部は、上記第３辺により規定される軸ＡＸ_３を基準として、上記軸ＡＸ_３より内側に配置され、かつ、（iii）上記固縛部材Ｘは、上記保護部材の上記第１端部と接するように延在している、全固体電池。

［２］
上記電極体は、上記第１側面部および上記第２側面部を結び、かつ、上記第３側面部と対向する第４側面部を有し、上記第４側面部において、上記第１活物質層、上記固体電解質層および上記第２活物質層は、面一であり、上記第４側面部に、上記第１活物質層、上記固体電解質層および上記第２活物質層の少なくとも一つの層の側面を覆う固縛部材Ｙが配置され、上記電極体を厚さ方向から平面視した場合に、（iv）上記電極体は、上記第４側面部により規定される第４辺を有し、（ｖ）上記保護部材の第２端部は、上記第４辺により規定される軸ＡＸ_４を基準として、上記軸ＡＸ_４より内側に配置され、かつ、（vi）上記固縛部材Ｙは、上記保護部材の上記第２端部と接するように延在している、［１］に記載の全固体電池。

［３］
上記電極体の厚さ方向の断面視において、上記第２側面部における上記第１活物質層の端部は、上記第２側面部における上記第２活物質層の端部より突出している、［１］または［２］に記載の全固体電池。

［４］
上記電極体は、上記第１活物質層として、第１活物質層Ａおよび第１活物質層Ｂを有し、上記固体電解質層として、固体電解質層Ａおよび固体電解質層Ｂを有し、上記第２活物質層として、第２活物質層Ａおよび第２活物質層Ｂを有し、上記第２集電体として、第２集電体Ａおよび第２集電体Ｂを有し、上記電極体は、上記第２集電体Ａ、上記第２活物質層Ａ、上記固体電解質層Ａ、上記第１活物質層Ａ、上記第１集電体、上記第１活物質層Ｂ、上記固体電解質層Ｂ、上記第２活物質層Ｂおよび上記第２集電体Ｂを、厚さ方向において、この順に有する、［１］から［３］までのいずれかに記載の全固体電池。

［５］
上記保護部材は、上記第１側面部において、上記固体電解質層Ａの側面、上記第１活物質層Ａの側面、上記第１集電体の側面、上記第１活物質層Ｂの側面、および、上記固体電解質層Ｂの側面を覆うように配置されている、［４］に記載の全固体電池。

［６］
上記第１集電体および上記第１活物質層が、それぞれ、負極集電体および負極活物質層であり、上記第２集電体および上記第２活物質層が、それぞれ、正極集電体および正極活物質層である、［１］から［５］までのいずれかに記載の全固体電池。

［７］
上記電極体が、厚さ方向において、複数の上記保護部材を有する、［１］から［６］までのいずれかに記載の全固体電池。

［８］
［１］から［７］までのいずれかに記載の全固体電池の製造方法であって、上記第１側面部および上記第２側面部を有し、かつ、上記保護部材が配置された、電極体の前駆部材を準備する準備工程と、上記前駆部材を切断し、上記第３側面部を形成する切断工程と、
上記第３側面部に、上記固縛部材Ｘを配置する配置工程と、を有する、全固体電池の製造方法。

本開示においては、保護部材の剥離による絶縁性の低下を防止した全固体電池を提供できるという効果を奏する。

本開示における全固体電池を例示する概略平面図および概略断面図である。 図１（ｂ）の一部を拡大した拡大図である。 図１（ａ）のＢ－Ｂ断面図の一部を拡大した拡大図である。 本開示における全固体電池を例示する概略平面図である。 本開示における課題および効果を説明する説明図である。 本開示における全固体電池を例示する概略断面図である。 本開示における全固体電池を例示する概略断面図である。 本開示における準備工程を例示する概略断面図である。 本開示における切断工程および配置工程を例示する概略断面図である。

以下、本開示における全固体電池について、図面を用いて詳細に説明する。以下に示す各図は、模式的に示したものであり、各部の大きさ、形状は、理解を容易にするために、適宜誇張している。また、適宜、各部のハッチングを省略する場合がある。

Ａ．全固体電池
図１（ａ）は、本開示における全固体電池を例示する概略平面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ－Ａ断面図である。また、図２は、図１（ｂ）の一部を拡大した拡大図である。図３は、図１（ａ）のＢ－Ｂ断面図の一部を拡大した拡大図である。

図１（ａ）、（ｂ）に示す全固体電池１００は、電極体１０と、集電タブＴと、保護部材２０と、固縛部材３０と、を有する。図１（ａ）に示す電極体１０は、第１集電体１の一方の面から厚さ方向Ｄ_Ｔに沿って順に配置された、第１活物質層２ａ、固体電解質層３ａ、第２活物質層４ａおよび第２集電体５ａと、第１集電体１の他方の面から厚さ方向Ｄ_Ｔに沿って順に配置された、第１活物質層２ｂ、固体電解質層３ｂ、第２活物質層４ｂおよび第２集電体５ｂと、を有する。また、図１（ａ）、（ｂ）に示すように、全固体電池１００は、集電タブＴとして、第１集電体１に接続された第１集電タブＴ１と、第２集電体５ａに接続された第２集電タブＴ５ａと、第２集電体５ｂに接続された第２集電タブＴ５ｂと、を有する。

本開示における電極体は、主面と側面部とを有する。主面とは、その法線方向が、電極体の厚さ方向と平行になる面をいう。側面部は、その法線方向が、主面の法線方向と交差する面をいう。図１（ａ）に示す電極体１０は、側面部として、第１側面部ＳＳ_１、第２側面部ＳＳ_２および第３側面部ＳＳ_３を少なくとも有する。図１（ｂ）および図２では、第１側面部ＳＳ_１において、第１集電体１、第１活物質層２（２ａ、２ｂ）、固体電解質層３（３ａ、３ｂ）および第２活物質層４（４ａ、４ｂ）は、面一である。また、図２では、第１側面部ＳＳ_１に、第１集電体１の側面、第１活物質層２（２ａ、２ｂ）の側面、および、固体電解質層３（３ａ、３ｂ）の側面を覆う保護部材２０が配置されている。

図３では、第３側面部ＳＳ_３において、第１集電体１、第１活物質層２（２ａ、２ｂ）、固体電解質層３（３ａ、３ｂ）、第２活物質層４（４ａ、４ｂ）、および、第２集電体５（５ａ、５ｂ）は、面一であり、これらの側面を覆う固縛部材Ｘ（固縛部材３０Ｘ）が配置されている。また、図４に示すように、電極体１０を厚さ方向から平面視した場合に、（ｉ）電極体１０は、第１側面部により規定される第１辺Ｓ_１と、第２側面部により規定される第２辺Ｓ_２（図示せず）と、第３側面部により規定される第３辺Ｓ_３と、を有する。また、（ii）保護部材２０の第１端部２１は、第３辺Ｓ_３により規定される軸ＡＸ_３を基準として、軸ＡＸ_３より内側に配置される。また、（iii）固縛部材Ｘ（固縛部材３０Ｘ）は、保護部材２０の第１端部２１と接するように延在している。

本開示によれば、所定の保護部材を設けることで、保護部材の剥離による絶縁性の低下を防止した全固体電池となる。さらに、所定の固縛部材を設けることで、短絡の発生を抑制した全固体電池となる。上述したように、全固体電池を製造する際に、例えば、全固体電池の短辺側の側面部に、絶縁性を担保するための保護部材を配置し、その後、全固体電池の長辺側を切断する場合がある。その際、保護部材が剥離し、絶縁性が低下する場合がある。

例えば図５（ａ）に示すように、電極体１０が第１側面部ＳＳ_１を有し、第１側面部ＳＳ_１が面一である場合、短絡を防止するために、第１側面部ＳＳ_１に保護部材２０が配置される。Cut Line 1およびCut Line 2に沿った切断を行う際に、保護部材２０が切断される位置にあると、切断時に保護部材２０に応力が加わり、保護部材２０の剥離が生じる場合がある。特に、保護部材２０の厚さが薄い場合に、保護部材２０の剥離が生じやすい。これに対して、図５（ｂ）に示すように、Cut Line 1およびCut Line 2に沿った切断を行う際に、保護部材２０が切断されない位置にあることで、切断時に保護部材２０に応力が加わることを防止できる。一方、Cut Line 1およびCut Line 2に沿った切断を行う際に、保護部材２０が切断されない位置にあると、第１側面部ＳＳ_１の一部が、保護部材２０に保護されないため、絶縁性が低下する可能性がある。これに対して、本開示においては、図４に示すように、固縛部材３０が、保護部材２０の端部（第１端部２１および第２端部）と接するように延在している、すなわち、保護部材２０に保護されない第１側面部ＳＳ_１を、固縛部材３０が保護する。そのため、短絡の発生を抑制した全固体電池となる。さらに、固縛部材３０Ｘが、第３側面部ＳＳ_３から第１側面部ＳＳ_１まで延在し、Ｌ字形状となることで、電極体１０に対する密着性（接着性）が向上する。

１．全固体電池の構成
本開示における全固体電池は、電極体、集電タブ、保護部材および固縛部材を有する。

本開示における電極体は、第１集電体、第１活物質層、固体電解質層、第２活物質層および第２集電体を有する。電極体の構成は、電池として機能する構成であれば、特に限定されない。例えば、電極体は、第１集電体、第１活物質層、固体電解質層、第２活物質層および第２集電体を、厚さ方向において、この順に有していてもよい。また、電極体は、第１活物質層、固体電解質層、第２活物質層から構成される発電単位を、１つ有していてもよく、２つ有していてもよく、３つ以上有していてもよい。電極体が複数の発電単位を有する場合、それらは、並列に接続されていてもよく、直列に接続されていてもよい。

例えば図１（ｂ）に示す電極体１０は、（ｉ）第１活物質層２として、第１活物質層Ａ（第１活物質層２ａ）および第１活物質層Ｂ（第１活物質層２ｂ）を有し、（ii）固体電解質層３として、固体電解質層Ａ（固体電解質層３ａ）および固体電解質層Ｂ（固体電解質層３ｂ）を有し、（iii）第２活物質層４として、第２活物質層Ａ（第２活物質層４ａ）および第２活物質層Ｂ（第２活物質層４ｂ）を有し、かつ、（iv）第２集電体５として、第２集電体Ａ（第２集電体５ａ）および第２集電体Ｂ（第２集電体５ｂ）を有する。また、これらの層は、厚さ方向において、第２集電体Ａ（第２集電体５ａ）、第２活物質層Ａ（第２活物質層４ａ）、固体電解質層Ａ（固体電解質層３ａ）、第１活物質層Ａ（第１活物質層２ａ）、第１集電体１、第１活物質層Ｂ（第１活物質層２ｂ）、固体電解質層Ｂ（固体電解質層３ｂ）、第２活物質層Ｂ（第２活物質層４ｂ）および第２集電体Ｂ（第２集電体５ｂ）の順に配置されている。

図１（ａ）に示す電極体１０は、側面部として、第１側面部ＳＳ_１、第２側面部ＳＳ_２、第３側面部ＳＳ_３および第４側面部ＳＳ_４を有する。第２側面部ＳＳ_２は、第１側面部ＳＳ_１に対向するように配置されている。第３側面部ＳＳ_３は、第１側面部ＳＳ_１および第２側面部ＳＳ_２を結ぶように配置されている。第４側面部ＳＳ_４は、第１側面部ＳＳ_１および第２側面部ＳＳ_２を結び、かつ、第３側面部ＳＳ_３と対向するように配置されている。図１（ａ）に示すように、第１側面部ＳＳ_１および第２側面部ＳＳ_２は、短辺側の側面部に該当し、第３側面部ＳＳ_３および第４側面部ＳＳ_４は、長辺側の側面部に該当していてもよい。

図２に示すように、第１側面部ＳＳ_１において、第１活物質層２ａ、固体電解質層３ａおよび第２活物質層４ａは、面一である。このように、固体電解質層３ａと、その両面に配置された第１活物質層２ａおよび第２活物質層４ａとが、面一であると、短絡が生じやすい。そのため、保護部材により絶縁することが好ましい。本開示において、「面一である」とは、図２に示すように、側面部を断面視した場合に、厚さ方向Ｄ_Ｔに直交する方向Ｄ_Ｘにおいて、例えば、図２に示す第１側面部ＳＳ_１において、第１活物質層２ａの端部２ｔの位置と、固体電解質層３ａの端部３ｔの位置と、第２活物質層４ａの端部４ｔの位置とは、厚さ方向Ｄ_Ｔにおいて、完全に一致している。そのため、方向Ｄ_Ｘにおいて、最も突出した層の端部と、最も突出していない層の端部との距離（δ_１）は０である。

図２に示すように、第１側面部ＳＳ_１において、第１活物質層２ａ、固体電解質層３ａおよび第２活物質層４ａの３層と、第１集電体１とが、面一であってもよい。また、図２に示すように、第１側面部ＳＳ_１において、第１集電体１、第１活物質層２（２ａ、２ｂ）、固体電解質層３（３ａ、３ｂ）および第２活物質層４（４ａ、４ｂ）の全てが、面一であってもよい。

本開示における保護部材は、第１活物質層、固体電解質層および第２活物質層の少なくとも一つの層の側面を覆う。例えば、保護部材が第１活物質層の側面を覆う場合、保護部材は、第１活物質層の側面の全体を覆っていてもよく、第１活物質層の側面の一部を覆っていてもよい。この点は、保護部材が、固体電解質層の側面を覆う場合、および、第２活物質層の側面を覆う場合も同様である。図２に示す保護部材２０は、第１活物質層２ａの側面の全体と、固体電解質層３ａの側面の一部と、を少なくとも覆っている。また、図２に示すように、保護部材２０は、第１集電体１の側面、第１活物質層２（２ａ、２ｂ）の側面、および、固体電解質層３（３ａ、３ｂ）の側面を覆っていてもよい。

図２に示すように、保護部材２０の厚さ（方向Ｄ_Ｘにおける長さ）をＴ_２０とした場合、Ｔ_２０は、例えば、１０μｍ以上２００μｍ以下であり、５０μｍ以上１００μｍ以下であってもよい。

図３に示すように、第３側面部ＳＳ_３において、第１活物質層２ａ、固体電解質層３ａおよび第２活物質層４ａは、面一である。このように、固体電解質層３ａと、その両面に配置された第１活物質層２ａおよび第２活物質層４ａとが、面一であると、短絡が生じやすい。そのため、固縛部材Ｘにより絶縁することが好ましい。また、図３に示すように、第３側面部ＳＳ_３において、第１活物質層２ａ、固体電解質層３ａおよび第２活物質層４ａの３層と、第１集電体１とが、面一であってもよい。また、図３に示すように、第３側面部ＳＳ_３において、第１集電体１、第１活物質層２（２ａ、２ｂ）、固体電解質層３（３ａ、３ｂ）、第２活物質層４（４ａ、４ｂ）および第２集電体５（５ａ、５ｂ）の全てが、面一であってもよい。

本開示における固縛部材Ｘは、第３側面部ＳＳ_３に配置される。固縛部材Ｘを設けることで、電極体を構成する各層の位置ズレを防止できる。固縛部材Ｘは、通常、第１活物質層、固体電解質層および第２活物質層の少なくとも一つの層の側面を覆う。例えば、固縛部材Ｘが第１活物質層の側面を覆う場合、固縛部材Ｘは、第１活物質層の側面の全体を覆っていてもよく、第１活物質層の側面の一部を覆っていてもよい。この点は、固縛部材Ｘが、固体電解質層の側面を覆う場合、第２活物質層の側面を覆う場合、および、第２集電体の側面を覆う場合も同様である。図３に示す固縛部材Ｘ（固縛部材３０Ｘ）は、第１活物質層２ａの側面の全体と、固体電解質層３ａの側面の全体と、第２活物質層４ａの側面の全体と、を少なくとも覆っている。また、図３に示すように、固縛部材Ｘ（固縛部材３０Ｘ）は、第１集電体１の側面、第１活物質層２（２ａ、２ｂ）の側面、固体電解質層３（３ａ、３ｂ）の側面、第２活物質層４ａの側面、および、第２集電体５（５ａ、５ｂ）の側面を覆っていてもよい。

図３に示すように、固縛部材Ｘ（固縛部材３０Ｘ）の厚さ（方向Ｄ_Ｘおよび方向Ｄ_Ｔに直交する方向Ｄ_Ｙにおける長さ）をＴ_３０とした場合、Ｔ_３０は、例えば、５０μｍ以上５ｍｍ以下であり、１００μｍ以上３ｍｍ以下であってもよい。

図４は、本開示における全固体電池を例示する概略平面図である。図４では、便宜上、第２集電体５および第２集電タブＴ５を、連続した点線で示しているが、第２集電体５は、電極体１０を構成する部材に該当する。図４に示すように、電極体１０を厚さ方向から平面視した場合に、（ｉ）電極体１０は、第１側面部により規定される第１辺Ｓ_１と、第２側面部により規定される第２辺Ｓ_２（図示せず）と、第３側面部により規定される第３辺Ｓ_３と、を有する。また、（ii）保護部材２０の第１端部２１は、第３辺Ｓ_３により規定される軸ＡＸ_３を基準として、軸ＡＸ_３より内側（第４辺Ｓ_４側）に配置される。また、（iii）固縛部材Ｘ（固縛部材３０Ｘ）が、保護部材２０の第１端部２１と接するように延在している。すなわち、固縛部材Ｘ（固縛部材３０Ｘ）は、軸ＡＸ_３を基準として、軸ＡＸ_３より内側（第４辺Ｓ_４側）に延在し、第１端部２１と接している。

図４に示すように、方向Ｄ_Ｙにおいて、固縛部材Ｘ（固縛部材３０Ｘ）の端部と、軸ＡＸ_３との距離をＷ_３０とした場合、Ｗ_３０は、例えば１ｍｍ以上、１０ｍｍ以下である。

図４に示すように、電極体１０を厚さ方向から平面視した場合に、保護部材２０における第１端部２１は、第２集電タブＴ５と重複しない位置にあることが好ましい。短絡の発生をより抑制できるからである。図４には、第１端部２１を含み、かつ、第２集電タブＴ５と重複しない領域Ｅが形成されている。また、図６に示すように、電極体１０は、厚さ方向Ｄ_Ｔにおいて、複数の保護部材２０を有していてもよい。この場合、第３側面部が面一であることが好ましい。そのような第３側面部は、複数の保護部材２０を有する、電極体の前駆部材に対して、後述する切断工程を行うことにより、得ることができる。

図１（ａ）に示す電極体１０は、側面部として、第３側面部ＳＳ_３に対向する第４側面部ＳＳ_４を有する。第４側面部ＳＳ_４に、固縛部材Ｙ（固縛部材３０Ｙ）が配置されていてもよい。固縛部材Ｙの詳細については、上述した固縛部材Ｘに記載した内容と同様であるので、ここでの記載は省略する。また、図４に示すように、電極体１０を厚さ方向から平面視した場合に、（ｉv）電極体１０は、第４側面部により規定される第４辺Ｓ_４をさらに有していてもよい。また、（ｖ）保護部材２０の第２端部２２は、第４辺Ｓ_４により規定される軸ＡＸ_４を基準として、軸ＡＸ_４より内側（第３辺Ｓ_３側）に配置されていてもよい。また、（vi）固縛部材Ｙ（固縛部材３０Ｙ）は、保護部材２０の第２端部２２と接するように延在している。すなわち、固縛部材Ｙ（固縛部材３０Ｙ）は、軸ＡＸ_４を基準として、軸ＡＸ_４より内側（第３辺Ｓ_３側）に延在し、第２端部２２と接していてもよい。

図７に示すように、電極体１０の厚さ方向Ｄ_Ｔの断面視において、第２側面部ＳＳ_２における第１活物質層２ａの端部は、第２側面部ＳＳ_２における第２活物質層４ａの端部より突出していることが好ましい。このような段差を設けることで、短絡が生じにくくなる。「突出している」とは、図６に示すように、方向Ｄ_Ｘにおいて、第１活物質層２ａの端部と、第２活物質層４ａの端部との距離（δ_２）が、１ｍｍより大きいことをいう。同様に、第２側面部ＳＳ_２における固体電解質層３ａの端部は、第２側面部ＳＳ_２における第２活物質層４ａの端部より突出していることが好ましい。このような段差を設けることで、短絡が生じにくくなる。方向Ｄ_Ｘにおいて、固体電解質層３ａの端部と、第２活物質層４ａの端部との距離（δ_３）は、上述したδ_２と同様であることが好ましい。

２．全固体電池の部材
本開示における全固体電池は、電極体、集電タブ、保護部材および固縛部材を有する。

本開示における電極体は、第１集電体、第１活物質層、固体電解質層、第２活物質層および第２集電体を有する。第１集電体および第１活物質層は、それぞれ、正極集電体および正極活物質層であってもよい。この場合、第２集電体および第２活物質層は、それぞれ、負極集電体および負極活物質層である。逆に、第１集電体および第１活物質層は、それぞれ、負極集電体および負極活物質層であってもよい。この場合、第２集電体および第２活物質層は、それぞれ、第１集電体および第１活物質層である。

正極活物質層は、少なくとも正極活物質を含有する。正極活物質層は、導電材、固体電解質およびバインダーの少なくとも一つをさらに含有していてもよい。正極活物質としては、例えば、ＬｉＮｉ_１／３Ｃｏ_１／３Ｍｎ_１／３Ｏ_２等の酸化物活物質が挙げられる。導電材としては、例えば、炭素材料が挙げられる。固体電解質は、ゲル電解質等の有機固体電解質であってもよく、酸化物固体電解質、硫化物固体電解質等の無機固体電解質であってもよい。また、バインダーとしては、例えば、ゴム系バインダー、フッ化物系バインダーが挙げられる。

負極活物質層は、少なくとも負極活物質を含有する。負極活物質層は、導電材、固体電解質およびバインダーの少なくとも一つをさらに含有していてもよい。負極活物質としては、例えば、Ｌｉ、Ｓｉ等の金属活物質、グラファイト等のカーボン活物質、Ｌｉ_４Ｔｉ_５Ｏ_１２等の酸化物活物質が挙げられる。導電材、固体電解質およびバインダーについては、上述した内容と同様である。また、固体電解質層は、正極活物質層および負極活物質層の間に配置され、少なくとも固体電解質を含有する。固体電解質については、上述した内容と同様である。

正極集電体は、正極活物質層の集電を行う。正極集電体の材料としては、例えば、アルミニウム、ＳＵＳ、ニッケル等の金属が挙げられる。正極集電体の形状としては、例えば箔状が挙げられる。正極集電体は、正極活物質層側の表面に、カーボンコート層を有していてもよい。負極集電体は、負極活物質層の集電を行う。負極集電体の材料としては、例えば、銅、ＳＵＳ、ニッケル等の金属が挙げられる。負極集電体の形状としては、例えば箔状が挙げられる。負極集電体は、負極活物質層側の表面に、カーボンコート層を有していてもよい。

本開示における全固体電池は、集電タブとして、第１集電体に接続された第１集電タブと、第２集電体に接続された第２集電タブと、を有する。電極体の厚さ方向において、第１集電タブは、第１活物質層と重複しない位置に配置される。同様に、第２集電タブは、第２活物質層と重複しない位置に配置される。第１集電タブおよび第２集電タブの一方は、正極タブであり、他方は負極タブである。図１（ｂ）において、第１集電タブＴ１は、電極体１０の第２側面部ＳＳ_２から、電極体１０の厚さ方向Ｄ_Ｔと交差する方向に延在している。また、図１（ｂ）において、第２集電タブＴ５（Ｔ５ａ、Ｔ５ｂ）は、電極体１０の第１側面部ＳＳ_１から、電極体１０の厚さ方向Ｄ_Ｔと交差する方向に延在している。また、図１（ｂ）に示すように、第１集電タブＴ１は、第１集電体１から連続的に形成されたものであることが好ましい。同様に、第２集電タブＴ５は、第２集電体５から連続的に形成されたものであることが好ましい。集電タブの材料は、特に限定されないが、上述した集電体と同様の材料が挙げられる。

本開示における保護部材の材料は、特に限定されないが、例えば樹脂が挙げられる。上記樹脂としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等のオレフィン系樹脂；ポリイミド樹脂が挙げられる。また、本開示における固縛部材の材料は、特に限定されないが、例えば樹脂が挙げられる。固縛部材に用いられる樹脂は、例えば、上述した保護部材に用いられる樹脂と同様である。

本開示における全固体電池は、集電タブと電気的に接続された集電端子を有していてもよい。集電端子は、電極体で生じた電気を、全固体電池の外部に導出するための端子である。集電端子の形状としては、例えば、板状が挙げられる。また、集電端子の材料としては、例えば、Ａｌ、ＳＵＳ等の金属が挙げられる。また、本開示における全固体電池は、通常、電極体、集電タブ、保護部材および固縛部材を覆う外装体を有する。外装体は、ラミネート型外装体であってもよく、ケース型外装体であってもよい。

本開示における全固体電池は、典型的にはリチウムイオン二次電池である。全固体電池の用途としては、例えば、ハイブリッド車（ＨＥＶ）、プラグインハイブリッド車（ＰＨＥＶ）、電気自動車（ＢＥＶ）、ガソリン自動車、ディーゼル自動車等の車両の電源が挙げられる。特に、ハイブリッド車（ＨＥＶ）、プラグインハイブリッド車（ＰＨＥＶ）または電気自動車（ＢＥＶ）の駆動用電源に用いられることが好ましい。また、本開示における全固体電池は、車両以外の移動体（例えば、鉄道、船舶、航空機）の電源として用いられてもよく、情報処理装置等の電気製品の電源として用いられてもよい。

Ｂ．全固体電池の製造方法
本開示における全固体電池の製造方法は、上述した全固体電池の製造方法であって、上記第１側面部および上記第２側面部を有し、かつ、上記保護部材が配置された、電極体の前駆部材を準備する準備工程と、上記前駆部材を、上記第１側面部および上記第２側面部を結ぶ側面部で切断し、上記第３側面部を形成する切断工程と、上記第３側面部に、上記固縛部材Ｘを配置する配置工程と、を有する。

本開示によれば、所定の保護部材を設けることで、保護部材の剥離による絶縁性の低下を防止した全固体電池が得られる。さらに、所定の固縛部材を設けることで、短絡の発生を抑制した全固体電池が得られる。

１．準備工程
本開示における準備工程は、上記第１側面部および上記第２側面部を有し、かつ、上記保護部材が配置された、電極体の前駆部材を準備する工程である。この前駆部材は、通常、第１集電体、第１活物質層、固体電解質層、第２活物質層および第２集電体を有する。前駆部材は、第１集電体から連続的に形成された第１集電タブと、第２集電体から連続的に形成された第２集電タブと、を有することが好ましい。また、前駆部材は、第１側面部と、第１側面部に対向する第２側面部と、を有し、第１側面部において、第１活物質層、固体電解質層および第２活物質層は、面一である。また、第１側面部に、少なくとも第１活物質層の側面を覆う保護部材が配置されている。これらの詳細、および、好ましい態様については、上記「Ａ．全固体電池」に記載した内容と同様である。また、前駆部材は、厚さ方向において、複数の保護部材を有していてもよい。

図８は、本開示における準備工程を例示する概略断面図である。まず、図８（ａ）に示すように、第１集電体１（第１集電タブＴ１を含む）を準備する。次に、図８（ｂ）に示すように、第１集電体１の両面に、それぞれ、第１活物質層２ａおよび第１活物質層２ｂを形成する。第１活物質層２の形成方法としては、例えば、第１活物質層２を形成するためのスラリーを塗工し、乾燥する方法（塗工法）が挙げられる。次に、図８（ｃ）に示すように、第１活物質層２ａ上に、固体電解質層３ａを形成し、第１活物質層２ｂ上に、固体電解質層３ｂを形成する。固体電解質層３の形成方法としては、例えば、金属箔上に固体電解質層３が形成されたシートを用いて、第１活物質層２上に固体電解質層３を転写する方法（転写法）が挙げられる。次に、図８（ｄ）に示すように、固体電解質層３ａ上に、第２活物質層４ａを形成し、固体電解質層３ｂ上に、第２活物質層４ｂを形成する。第２活物質層４の形成方法としては、例えば、上述した転写法または塗工法と同様の方法が挙げられる。その後、得られた積層体の一部を、厚さ方向に沿って切断し、第１側面部ＳＳ_１を形成する。次に、図８（ｅ）に示すように、第１側面部ＳＳ_１に保護部材２０を配置する。保護部材２０を配置する方法としては、例えば、溶着が挙げられる。次に、図８（ｆ）に示すように、第２活物質層４ａ上に、第２集電体５ａ（第２集電タブＴ５ａを含む）を配置し、第２活物質層４ｂ上に、第２集電体５ｂ（第２集電タブＴ５ｂを含む）を配置する。これにより、前駆部材１０１が得られる。

２．切断工程および配置工程
本開示における切断工程は、上記前駆部材を切断し、上記第３側面部を形成する工程である。また、本開示における配置工程は、上記第３側面部に、上記固縛部材Ｘを配置する工程である。

図９は、本開示における切断工程および配置工程を例示する概略断面図である。図９（ａ）、（ｂ）に示すように、前駆部材１０１をCut Line 1に沿って切断し、第３側面部ＳＳ_３を形成する。この際、保護部材２０の第１端部２１は、Cut Line 1により切断されない位置に配置されている。また、図９（ａ）、（ｂ）では、前駆部材１０１をCut Line 2に沿って切断し、第４側面部ＳＳ_４を形成する。この際、保護部材２０の第２端部２２は、Cut Line 2により切断されない位置に配置されている。

次に、図９（ｃ）に示すように、固縛部材Ｘ（固縛部材３０Ｘ）を、第３側面部ＳＳ_３に配置する。さらに、固縛部材Ｘ（固縛部材３０Ｘ）は、保護部材２０の第１端部２１と接するように配置される。また、図９（ｃ）では、固縛部材Ｙ（固縛部材３０Ｙ）を、第４側面部ＳＳ_３に配置する。さらに、固縛部材Ｙ（固縛部材３０Ｙ）は、保護部材２０の第２端部２２と接するように配置される。これにより、全固体電池１００が得られる。

３．全固体電池
上述した各工程により得られる全固体電池については、上記「Ａ．全固体電池」に記載した内容と同様であるので、ここでの記載は省略する。

本開示は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本開示における特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本開示における技術的範囲に包含される。

１…第１集電体
２…第１活物質層
３…固体電解質層
４…第２活物質層
５…第２集電体
１０…電極体
２０…保護部材
３０…固縛部材
１００…全固体電池

Claims (8)

1. 第１集電体、第１活物質層、固体電解質層、第２活物質層および第２集電体を有する電極体と、前記電極体に接続された集電タブと、を有する全固体電池であって、
   前記電極体は、第１側面部と、前記第１側面部に対向する第２側面部と、前記第１側面部および前記第２側面部を結ぶ第３側面部と、前記第１側面部および前記第２側面部を結び、かつ、前記第３側面部と対向する第４側面部と、を有し、
   前記集電タブは、前記第１集電体に接続された第１集電タブと、前記第２集電体に接続された第２集電タブと、を有し、
   前記第１側面部において、前記第１活物質層、前記固体電解質層および前記第２活物質層は、面一であり、
   前記第１側面部に、前記第１活物質層、前記固体電解質層および前記第２活物質層の少なくとも一つの層の側面を覆う保護部材が配置され、
   前記第３側面部において、前記第１活物質層、前記固体電解質層および前記第２活物質層は、面一であり、
   前記第３側面部に、前記第１活物質層、前記固体電解質層および前記第２活物質層の少なくとも一つの層の側面を覆う固縛部材Ｘが配置され、
   前記保護部材および前記固縛部材Ｘは、別部材であり、
   前記電極体を厚さ方向から平面視した場合に、
   （ｉ）前記電極体は、前記第１側面部により規定される第１辺と、前記第２側面部により規定される第２辺と、前記第３側面部により規定される第３辺と、を有し、
   （ii）前記保護部材の第１端部は、前記第３辺により規定される軸ＡＸ_３を基準として、前記軸ＡＸ_３より内側に配置され、かつ、
   （iii）前記固縛部材Ｘは、前記保護部材の前記第１端部と接するように延在している、全固体電池。
2. 前記第４側面部において、前記第１活物質層、前記固体電解質層および前記第２活物質層は、面一であり、
   前記第４側面部に、前記第１活物質層、前記固体電解質層および前記第２活物質層の少なくとも一つの層の側面を覆う固縛部材Ｙが配置され、
   前記電極体を厚さ方向から平面視した場合に、
   （iv）前記電極体は、前記第４側面部により規定される第４辺を有し、
   （ｖ）前記保護部材の第２端部は、前記第４辺により規定される軸ＡＸ_４を基準として、前記軸ＡＸ_４より内側に配置され、かつ、
   （vi）前記固縛部材Ｙは、前記保護部材の前記第２端部と接するように延在している、請求項１に記載の全固体電池。
3. 前記電極体の厚さ方向の断面視において、前記第２側面部における前記第１活物質層の端部は、前記第２側面部における前記第２活物質層の端部より突出している、請求項１または請求項２に記載の全固体電池。
4. 前記電極体は、前記第１活物質層として、第１活物質層Ａおよび第１活物質層Ｂを有し、前記固体電解質層として、固体電解質層Ａおよび固体電解質層Ｂを有し、前記第２活物質層として、第２活物質層Ａおよび第２活物質層Ｂを有し、前記第２集電体として、第２集電体Ａおよび第２集電体Ｂを有し、
   前記電極体は、前記第２集電体Ａ、前記第２活物質層Ａ、前記固体電解質層Ａ、前記第１活物質層Ａ、前記第１集電体、前記第１活物質層Ｂ、前記固体電解質層Ｂ、前記第２活物質層Ｂおよび前記第２集電体Ｂを、厚さ方向において、この順に有する、請求項１または請求項２に記載の全固体電池。
5. 前記保護部材は、前記第１側面部において、前記固体電解質層Ａの側面、前記第１活物質層Ａの側面、前記第１集電体の側面、前記第１活物質層Ｂの側面、および、前記固体電解質層Ｂの側面を覆うように配置されている、請求項４に記載の全固体電池。
6. 前記第１集電体および前記第１活物質層が、それぞれ、負極集電体および負極活物質層であり、
   前記第２集電体および前記第２活物質層が、それぞれ、正極集電体および正極活物質層である、請求項１または請求項２に記載の全固体電池。
7. 前記電極体が、厚さ方向において、複数の前記保護部材を有する、請求項１または請求項２に記載の全固体電池。
8. 請求項１または請求項２に記載の全固体電池の製造方法であって、
   前記第１側面部および前記第２側面部を有し、かつ、前記保護部材が配置された、電極体の前駆部材を準備する準備工程と、
   前記前駆部材を切断し、前記第３側面部を形成する切断工程と、
   前記第３側面部に、前記固縛部材Ｘを配置する配置工程と、
   を有する、全固体電池の製造方法。