KR20150104027A - 전지 및 전자 기기 - Google Patents

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Abstract

전지는 적층 방향으로 배치된 복수의 단전지를 포함하고, 각각의 단전지는 전지 소자부 및 전지 소자부의 한 변으로부터 연장하는 적어도 하나의 접속부를 포함한다. 복수의 접속부는 단전지들의 제1 변으로부터 연장하고, 상기 접속부들 중 적어도 2개 사이의 적층 방향에서의 거리는 상기 접속부들이 각각의 전지 소자부의 변들로부터 멀리 연장함에 따라 감소한다.

Description

전지 및 전자 기기{BATTERY AND ELECTRONIC APPARATUS}
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2014년 3월 4일자 출원된 일본 우선권 특허 출원 제2014-041831호의 우선권을 주장하고, 이 출원의 전체 내용은 본 명세서에 참고로 도입된다.
본 기술은 전지 및 전자 기기에 관한 것이다.
전지 분야에서는, 한 쌍의 정극(positive electrode) 및 부극(negative electrode) 등의 전지 부재를 적층한 구성을 갖는 적층형의 단전지(unit battery)가 사용되고 있다. 또한, 서로 적층한 복수의 적층형의 단전지를 포함하는 적층형의 전지가 제안되어 있다. 적층형의 전지의 한 형태로서, 안전성과 신뢰성의 관점에서 적층 전지 부재로서 유기 전해액을 함유하지 않는 고체 전해질을 사용한 전고체 전지(all-solid-state battery)가 제안되어 있다. 이 전고체 전지의 한 형태로서, 박막 전고체 전지가 활발히 개발되고 있다. 이 박막 전고체 전지는 전지를 구성하는 전지 부재(집전체, 활물질, 전해질 등)을 박막으로 형성함으로써 얻어진다.
본 기술의 전지에 관련한 기술로서는, PCT 국제 공개 WO10/010717호 및 일본 특허 출원 공개 제2006-164863호에 기술되어 있다.
전지의 체적 에너지 밀도를 향상시키는 것이 요구되고 있다.
따라서, 본 기술은 체적 에너지 밀도를 향상시킨 전지 및 전자 기기를 제공하기 위해 이루어졌다.
한 실시 형태에서, 전지는 적층 방향으로 배치된 복수의 단전지를 포함하고, 각각의 단전지는 전지 소자부 및 전지 소자부의 한 변으로부터 연장하는 적어도 하나의 접속부를 포함한다. 복수의 접속부는 단전지의 제1 변으로부터 연장하고, 상기 접속부 중 적어도 2개 사이의 적층 방향에서의 거리는 상기 접속부가 각각의 전지 소자부의 변들로부터 멀리 연장함에 따라 감소한다.
다른 실시 형태에서, 전지는 적층 방향으로 배치된 복수의 단전지를 포함하고, 각각의 단전지는 전지 소자부 및 전지 소자부의 한 변으로부터 연장하는 적어도 하나의 접속부를 포함한다. 복수의 접속부는 단전지의 제1 변으로부터 연장하고 도전제에 의해 접속된다.
본 기술의 한 실시 형태에 따르면, 복수의 적층된 전지부를 포함하는 본체부; 및 복수의 전지부의 각각으로부터 동일 방향으로 연장된 복수의 접속부가 접속부 간에 제공되는 도전제를 통하여 서로 도통되는 단자부를 포함하고, 적층 방향으로 서로 인접하는 접속부로 각각 이루어진 접속부 조합의 각각은 한쪽의 접속부의 일부분과 다른 쪽의 접속부의 일부분이 적층 방향으로 서로 겹치는 제1 구조, 및 한쪽의 접속부의 전체 부분과 다른 쪽의 접속부의 전체 부분이 적층 방향으로 서로 겹치지 않는 제2 구조 중 하나를 갖도록 되어 있는 전지가 제공된다.
본 기술의 한 실시 형태에 따르면, 복수의 적층된 전극부를 포함하는 본체부; 및 복수의 전극부의 각각으로부터 동일 방향으로 연장된 복수의 접속부가 접속부 간에 제공되는 도전제를 통하여 서로 도통되는 단자부를 포함하고, 적층 방향으로 서로 인접하는 접속부로 각각 이루어진 접속부 조합의 각각은 한쪽의 접속부의 일부분과 다른 쪽의 접속부의 일부분이 적층 방향으로 서로 겹치는 제1 구조, 및 한쪽의 접속부의 전체 부분과 다른 쪽의 접속부의 전체 부분이 적층 방향으로 서로 겹치지 않는 제2 구조 중 하나를 갖도록 되어 있는 적층 전극체를 포함하는 전지가 제공된다.
본 기술의 한 실시 형태에 따르면, 상술한 전지를 포함하는 전자 기기가 제공된다.
본 기술의 실시 형태에 따르면, 체적 에너지 밀도를 향상시키는 효과가 제공된다.
본 발명의 이들 및 다른 목적, 특징 및 장점은 첨부 도면에 도시한 바와 같이, 그 최상의 실시 형태의 다음의 상세한 설명을 읽는다면 보다 더 분명해질 것이다.
도 1a는 종래의 박막 전고체 전지의 구성예를 도시한 개략도.
도 1b는 종래의 박막 전고체 전지의 구성예를 도시한 개략 단면도.
도 2a는 단전지의 구성을 도시한 개략도.
도 2b는 도 2a의 선 I-I'를 따라 취해진 개략 단면도.
도 3a는 본 기술의 제1 실시 형태에 따른 박막 전고체 전지의 구성예를 도시한 개략도.
도 3b는 본 기술의 제1 실시 형태에 따른 박막 전고체 전지의 구성예를 도시한 개략 단면도.
도 4a는 접속부의 구성의 제1 변형예를 도시한 개략도.
도 4b는 접속부의 구성의 제2 변형예를 도시한 개략도.
도 4c는 접속부의 구성의 제3 변형예를 도시한 개략도.
도 4d는 접속부의 구성의 제4 변형예를 도시한 개략도.
도 5는 본 기술의 제2 실시 형태에 따른 박막 전고체 전지의 구성예를 도시한 개략도.
도 6은 본 기술의 제3 실시 형태에 따른 박막 전고체 전지의 구성예를 도시한 개략도.
(본 기술의 개요)
먼저, 본 기술의 이해를 용이하게 하기 위해서, 본 기술의 개요에 대해서 설명한다. 전지 분야에서는, 복수의 단전지를 적층한 구성을 갖는 적층형의 박막 전고체 전지가 제안되어 있다. 도 1a는 본 기술과 관련한 박막 전고체 전지의 구성예를 도시한 개략도이다. 도 1b는 본 기술과 관련한 박막 전고체 전지의 구성예를 도시한 개략 단면도이다.
도 1a 및 도 1b에 도시한 단전지 C1' 내지 C4'는 박막 전고체 전지(단전지)이다. 단전지 C1' 내지 C4'는 전기 에너지를 축전하는 전지 소자부(121a) 및 전지 소자부(121a)로부터 외부에 전류를 취출하는 접속부(121b1 및 121b2)를 포함한다. 전지 소자부(121a)는 기판(110), 정극측 집전체막(111), 정극 활물질 막(112), 고체 전해질막(113), 및 부극측 집전체막(114)이 기재된 순서로 적층된 적층 구조를 갖고 전체 보호막(115)으로 전체적으로 덮여 있다.
접속부(121b1)의 각각은 기판(110)의 한 측단부 및 기판(110)의 한 측단부의 편면 상에 형성된 정극측 집전체막(111)으로 구성되어 있다. 접속부(121b2)의 각각은 기판(110)의 다른 측단부 및 기판(110)의 다른 측단부의 편면 상에 형성된 부극측 집전체막(114)으로 구성되어 있다.
적층형의 박막 전고체 전지(조 전지(combined battery))는 전지 소자부(121a)가 적층된 전지 본체부(131a), 단자부(131b1), 및 단자부(131b2)를 포함한다.
단자부(131b1)는 보호 박(118)으로 덮임으로써, 복수의 접속부(121b1) 및 접속부(121b1) 사이에 충전된 도전제(117)가 하나로 묶인 것이다. 보호 박(118) 및 정극측 집전체막(111)은 도전제(117)을 통하여 서로 전기적으로 도통된다.
마찬가지로, 단자부(131b2)는 보호 박(118)으로 덮임으로써, 복수의 접속부(121b2) 및 접속부(121b2) 사이에 충전된 도전제(117)가 하나로 묶인 것이다. 보호 박(118) 및 부극측 집전체막(114)이 도전제(117)를 통하여 서로 전기적으로 도통된다. 이하에서는, 접속부(121b1)와 접속부(121b2)는 이들을 서로 구별하지 않는 경우에 접속부(121b)라고 하고, 단자부(131b1)와 접속부(131b2)는 이들을 서로 구별하지 않는 경우에 단자부(131b)라고 한다는 점에 주목한다.
이러한 박막 전고체 전지에서는, 체적 에너지 밀도를 향상시키는 것이 주요 과제 중 하나이다. 단전지 C1' 내지 C4'는 박막으로 형성된 전지 구성 부재를 포함하기 때문에, 각각의 전지 소자부(121a)의 두께를 매우 얇게 할 수 있다. 또한, 전지 소자부(121a)의 두께와 접속부(121b)의 두께 간의 차는, 예를 들어 수 ㎛ 이하이다. 도 1a 및 도 1b에 도시한 전지는 도전제를 통하여 적층 방향으로 서로 인접하는 접속부(121b)로 이루어진 접속부의 조합의 한쪽의 접속부의 전체 부분과 다른 쪽의 접속부의 전체 부분이 적층 방향으로 서로 겹치는 구조를 갖고 있다.
전지 소자부(121a)의 두께와 접속부(121b)의 두께 간의 차가 작은 경우에, 상기 구조를 갖는 전지에서는, 접속부 사이에 충전된 도전제의 두께의 영향이 커진다. 또한, 전지 본체부(131b)의 두께 L2'는 단자부(131a)의 두께 L1' 보다 두껍다. 결과적으로, 전지 체적이 증가된다. 그러므로, 전지 전체의 체적 에너지 밀도가 내려간다.
이에 대해, 본 기술의 실시 형태에 따르면, 적층 방향으로 서로 인접하는 접속부(121b)의 접속부의 조합을 소정의 구조로 함으로써, 단전지의 접속부(121b) 사이에 충전된 도전제(117)의 두께를 얇게 할 수 있다. 동시에, 전지 본체부(131b)의 두께 L2'는 단자부(131a)의 두께 L1' 이하로 할 수 있다. 이에 의해, 박막 전고체 전지의 체적 에너지 밀도를 향상시킬 수 있다.
이하, 본 기술의 실시 형태에 대해서 도면을 참조하여 설명한다. 또한, 설명은 이하의 순서로 행한다는 점에 주목한다.
1. 제1 실시 형태(전지의 제1 예)
2. 제2 실시 형태(전지의 제2 예)
3. 제3 실시 형태(전지의 제3 예)
4. 응용예(전지를 내장한 전자 기기 등)
5. 다른 실시 형태(변형예)
이하에 설명하는 실시 형태 등은 본 기술의 적합한 구체예이며, 본 기술의 내용이 이들 실시 형태 등에 한정되는 것은 아니라는 점에 주목한다. 또한, 본 명세서에 예시한 효과는 단지 예시이며 한정되는 것이 아니다. 예시한 효과 이외의 효과가 존재할 수 있다.
1. 제1 실시 형태
본 기술의 제1 실시 형태에 따른 전지에 대해서 도면을 참조하면서 설명한다. 본 기술의 제1 실시 형태에 따른 전지는 서로 적층된 복수의 단전지를 포함하는 적층형의 전지(조 전지)이다. 도 2a는 단전지의 구성을 도시한 개략도이다. 도 2b는 도 2a의 선 I-I'에 따라 취해진 개략 단면도이다. 도 3a는 복수의 단전지를 서로 겹친 적층 구조를 도시한 개략도이다. 도 3b는 본 기술의 제1 실시 형태에 따른 전지의 개략 단면도이다.
이하에서는, 먼저 단전지의 구성예에 대해서 상세하게 설명한 다음에 서로 적층된 복수의 단전지를 포함하는 적층형의 전지(조 전지)의 전체 구성예에 대해서 상세하게 설명한다.
(단전지)
단전지는 전형적으로, 예를 들어 전극 반응에서의 반응 물질(이하, 전극 반응 물질이라고 함)인 리튬이 충방전으로 인해 한 쌍의 정극 및 부극 간을 이동하는 리튬 2차 전지이다. 본 명세서에서는, 리튬 이차 전지는 충전 시에 부극에서 리튬 금속이 석출되는 것을 포함하는 것으로 가정한다는 점에 주목한다. 단전지는 전형적으로, 예를 들어 한 쌍의 정극과 부극 및 고체 전해질 등의 전지 구성 부재층이 서로 적층된 전지이다. 단전지는, 예를 들어, 한 쌍의 정극과 부극 및 고체 전해질 등의 전지 구성 부재가 박막으로 구성된 박막형의 고체 전해질 이차 전지(전고체 전지)이다.
이 고체 전해질 이차 전지는 정극측층, 부극측층, 정극측층과 부극측층 사이의 고체 전해질층을 포함하는 전지 소자부(21a)를 포함한다. 이 고체 전해질 이차 전지에서는, 정극측층은 고체 전해질층을 경계로 하여 고체 전해질층보다 정극측에 있다. 도 2a 및 도 2b에 도시한 예에서는, 정극측층은, 예를 들어 정극 활물질 막(12) 및 정극측 집전체막(11)을 포함한다. 정극 활물질 막(12)은 정극 활물질 층이다. 정극측 집전체막(11)은 정극측 집전체막이다. 정극 활물질 막(12)과 정극측 집전체막(11)은 고체 전해질층인 고체 전해질막(13)보다 정극측에 있다. 이 고체 전해질 이차 전지에서는, 부극측층은 고체 전해질층을 경계로 하여 고체 전해질층보다 부극측에 있다. 도 2a 및 도 2b에 도시한 예에서는, 부극측층은, 예를 들어, 부극측 집전체막(14)을 포함한다. 부극측 집전체막(14)은 부극측 집전체층이고 고체 전해질층인 고체 전해질막(13)보다 부극측에 있다.
도 2a 및 도 2b에 도시한 바와 같이, 이 고체 전해질 전지는 전지 소자부(21a)와 전지 소자부(21a)로부터 외측에 연장된 접속부(21b1) 및 접속부(21b2)를 포함한다. 전지 소자부(21a)에는 전기 에너지가 축전되고 접속부(21b1) 및 접속부(21b2)에 의해 전류가 외부에 취출된다.
(전지 소자부)
전지 소자부(21a)는 기판(10), 정극측 집전체막(11), 정극 활물질 막(12), 고체 전해질막(13) 및 부극측 집전체막(14)이 기재된 순서로 적층된 적층체를 포함하고 전체 보호막(15)으로 전체적으로 덮여진다.
전지 소자부(21a)는, 예를 들어 직사각형의 평면 형상을 갖는다. 접속부(21b1)는 전지 소자부(21a)의 대향하는 2변 중 한쪽의 변으로부터 외측에 연장되고 있다. 접속부(21b2)는 전지 소자부(21a)의 대향하는 2변 중 다른 쪽의 변으로부터 외측에 연장되고 있다. 전지 소자부(21a)의 인접하는 2변 중 한쪽의 변으로부터 접속부(21b1)가 외측에 연장될 수 있고, 전지 소자부(21a)의 인접하는 2변 중 다른 쪽의 변으로부터 외측에 접속부(21b2)가 연장될 수 있다는 점에 주목한다. 또한, 접속부(21b1) 및 접속부(21b2)의 양쪽이 전지 소자부(21a)의 동일 변으로부터 외측에 연장될 수 있다. 전지 소자부(21a)의 평면 형상은 직사각형에 한정되는 것은 아니다.
(접속부)
접속부(21b1)는, 예를 들어 직사각형의 평면 형상을 갖는다. 접속부(21b1)는 기판(10)의 한 측단부 및 기판(10)의 한 측단부의 편면 상에 형성된 정극측 집전체막(11)으로 구성되어 있다. 접속부(21b1)에서, 정극측 집전체막(11)이 전체 보호막(15)으로 덮이지 않고 노출된 상태로 되어 있다. 접속부(21b2)는, 예를 들어 직사각형의 평면 형상을 갖는다. 접속부(21b2)는 기판(10)의 다른 측단부 및 기판(10)의 다른 측단부의 편면 상에 형성된 부극측 집전체막(14)으로 구성되어 있다. 접속부(21b2)에서, 부극측 집전체막(14)이 전체 보호막(15)으로 덮이지 않고 노출된 상태로 되어 있다. 접속부(21b1)에 포함되는 정극측 집전체막(11)의 노출부 및 접속부(21b2)에 포함되는 부극측 집전체막(14)의 노출부가 외부에 전류를 취출하기 위한 단자가 된다. 이하에서는, 접속부(21b1)와 접속부(21b2)는 이들을 구별하지 않는 경우에, 접속부(21b)라고 한다는 점에 주목한다.
이하, 단전지를 구성하는 각 부재(부재층)에 대해서 상세하게 설명한다. 각 부재층의 두께는 전형적으로, 예를 들어 100nm 이상 20㎛ 이하의 범위에서 선택된다는 점에 주목한다. 단전지의 두께는 부재층의 두께의 합계이다. 전지 본체부의 두께 L1은 전형적으로 단전지의 두께*단전지의 적층수이다. 각 부재층의 두께, 단전지의 두께, 및 전지 본체부의 두께 L1은 상기한 것들에 한정되는 것이 아니고, 상기한 수치 범위로부터 벗어날 수 있다는 점에 주목한다.
(기판)
기판(10)의 예는 유리, 알루미나, 및 수지 등의 전기 절연성 재료로 이루어진 기판, 실리콘 등의 반도체 재료로 이루어진 기판, 알루미나, 구리, 및 스테인리스 강 등의 도전성 재료로 이루어진 기판을 포함할 수 있다. 기판(10)은 단단할 수 있고 또는 가요성일 수 있다. 다양하게 광범위한 기판이 사용될 수 있다. 수지로 이루어진 기판(수지 기판)의 예는 폴리카보네이트(PC) 수지 기판, 플루오로수지 기판, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 기판, 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT) 기판, 폴리이미드(PI) 기판, 폴리아미드(PA) 기판, 폴리술폰(PSF) 기판, 폴리에테르 술폰(PES) 기판, 폴리페닐렌 술피드(PPS) 기판, 폴리에테르 에테르 케톤(PEEK) 기판, 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN), 및 시클로올레핀 중합체(COP)를 포함할 수 있다. 이 기판의 재질은 특별히 한정되는 것은 아니나, 흡습성이 낮고 내습성을 갖는 기판이 보다 바람직하다는 점에 주목한다.
(정극측 집전체막)
정극측 집전체막(11)의 재료로서 Cu, Mg, Ti, Fe, Co, Ni, Zn, Al, Ge, In, Au, Pt, Ag, Pd 등, 또는 이들 중 어느 하나를 포함하는 합금을 사용할 수 있다.
(정극 활물질 막)
정극 활물질 막(12)을 구성하는 정극 활물질 재료는 리튬 이온을 쉽게 흡장/이탈시키고 정극 활물질 막(12)에 많은 리튬 이온을 흡장/이탈시킬 수 있는 재료이면 된다. 또한, 정극 활물질 재료는 전위가 높고 전기화학 당량이 작은 재료일 수 있다. 예를 들어, Li와 Mn, Co, Fe, P, Ni, Si, 및 Cr 중 적어도 하나를 포함하는 산화물 또는 인산 화합물 또는 황 화합물을 정극 활물질 재료로 들 수 있다. 구체적으로는, LiMnO2(망간산 리튬), LiMn2O4, 및 Li2Mn2O4 등의 리튬-망간 산화물, LiCoO2(코발트산 리튬) 및 LiCo2O4 등의 리튬-코발트 산화물, LiNiO2(니켈산 리튬) 및 LiNi2O4 등의 리튬-니켈 산화물, LiMnCoO4 및 Li2MnCoO4 등의 리튬-망간-코발트 산화물, Li4Ti5O12 및 LiTi2O4 등의 리튬-티타늄 산화물 및 기타의 LiFePO4(인산 철 리튬), 황화 티타늄(TiS2), 황화 몰리브덴(MoS2), 황화 철(FeS, FeS2), 황화 구리(CuS) 및 황화 니켈(Ni3S2), 산화 비스무트(Bi2O3), 납산 비스무트(Bi2Pb2O5), 산화 구리(CuO), 산화 바나듐(V6O13), 셀렌화 니오븀(NbSe3)을 들 수 있다. 또한, 이들의 혼합물이 사용될 수 있다. 성막성과 전지의 사이클 안정성 및 전위를 고려하면, LiCoO2 및 LiMnO2 등의 Co 또는 Mn과 Li를 포함하는 리튬 복합 산화물이 바람직하다.
정극 활물질 막(12)은 아몰퍼스 상태의 리튬 인산 화합물로 구성될 수 있다. 예를 들어, 정극 활물질 막(12)은 Li, P와, Ni, Co, Mn, Au, Ag, 및 Pd로부터 선택된 어느 하나의 원소 M1, 및 O를 함유하는 아몰퍼스 상태의 리튬 인산 화합물로 구성된다.
이 리튬 인산 화합물은 정극 활물질로서 이하의 우수한 특성을 갖는다. 즉, 리튬 인산 화합물은 Li+/Li 쌍에 대하여 높은 전위를 갖는다. 리튬 인산 화합물은 전위의 평탄성이 우수한, 즉 조성 변화로 인한 전위 변동이 작다. 리튬 인산 화합물은 또한 리튬의 조성비도 크므로, 고용량이다. 리튬 인산 화합물은 높은 전기 전도성을 갖는다. 결정질의 정극 활물질과 다르게, 충방전의 반복에 의한 결정 구조의 붕괴 등이 발생하지 않으므로, 충방전 사이클 특성도 우수하다. 또한, 리튬 인산 화합물은 어닐링 없이 형성될 수 있고, 프로세스의 간소화, 수율의 향상, 및 수지 기판의 이용이 가능하다.
예를 들어, 정극 활물질 막(12)은 상술한 바와 같은 리튬 인산 화합물로서 식(1)로 표현되는 리튬 인산 화합물로 구성될 수 있다.
식(1)
LixNiyPOz
(여기서, x는 리튬의 조성비를 나타낸다. y는 니켈의 조성비를 나타낸다. x는 0<x<8.0이다. y는 2.0≤y≤10이다. z는 산소의 조성비를 나타낸다. z는 Ni의 조성비와 P의 조성비에 따라 산소가 안정적으로 포함되는 비가 된다.)
식(1)에서, 리튬의 조성비 x의 범위는 0<x<8이 바람직하다. 리튬의 조성비 x의 상한은 특별히 한정되지 않지만, 전위가 유지되는 한계가 리튬의 조성비 x의 상한값이 된다. 확인할 수 있는 범위로서는, 리튬의 조성비 x는 8 미만이 바람직하다. 또한, 리튬의 조성비 x의 범위는 1.0≤x<8이 바람직하다. 리튬의 조성비 x가 1.0 미만이면, 임피던스가 크고 충방전이 이루어질 수 없다.
식(1)에서, Ni의 조성비 y의 범위는, 충분한 충방전 용량이 얻어질 수 있기 때문에 2.0≤y≤10.0이 바람직하다. 예를 들어, Ni의 조성비 y가 2.0 미만이면, 충방전 용량이 급격하게 감소한다. Ni의 조성비 y의 상한은 특별히 한정되지 않지만, Ni의 조성비 y가 4를 초과하면 충방전 용량이 서서히 감소한다. 최대 용량의 약 반을 기준으로 하면, Ni의 조성비 y는 10 이하가 바람직하다. 내구성, 이온 전도도 등의 측면에서 이점이 있는 경우에, 충방전 용량을 희생하여 10.0을 초과한 조성비가 사용될 수 있다는 점에 주목한다.
식(1)에서, 산소의 조성비 z는 Ni의 조성비와 P의 조성비에 따라 산소가 안정적으로 포함되는 비가 된다.
정극 활물질 막(12)은 아몰퍼스 상태의 식(2)로 표현되는 리튬 인산 화합물로 구성될 수 있다.
식(2)
LixCuyPO4
(여기서, x는 리튬의 조성비를 나타낸다. y는 구리의 조성비를 나타낸다.)
아몰퍼스 상태의 식(2)로 표현되는 리튬 복합 산화물은 정극 활물질로서 이하의 우수한 특성을 갖는다. 즉, 리튬 복합 산화물은 Li+/Li 쌍에 대하여 높은 전위를 갖는다. 리튬 복합 산화물은 전위의 평탄성이 우수하며, 즉 조성 변화로 인한 전위 변동이 작다. 리튬 복합 산화물은 리튬의 조성비도 크므로, 고용량이다. 리튬 복합 산화물은 높은 전기 전도성을 갖는다. 결정질의 정극 활물질과 다르게, 충방전의 반복에 의한 결정 구조의 붕괴 등이 발생하지 않으므로, 충방전 사이클 특성도 우수하다. 또한, 리튬 복합 산화물은 어닐링 없이 형성될 수 있고, 프로세스의 간소화, 수율의 향상, 및 수지 기판의 이용이 가능하다.
식(2)로 표현되는 리튬 인산 화합물에서, 리튬의 조성비 x의 범위는, 예를 들어, 0.5≤x<7.0이며 5<x<7.0일 수 있다.
식(2)로 표현되는 리튬 인산 화합물에서, 구리의 조성비 y의 범위는, 충분한 충방전 용량이 얻어질 수 있기 때문에 1.0≤y≤4.0이 바람직하다. 특히, 구리의 조성비 y가 1.0 미만이면, 충방전 용량이 급격하게 감소한다. 구리의 조성비 y의 상한은 특별히 한정되지 않지만, 조성비 y가 3을 초과하면, 충방전 용량이 서서히 감소한다. 최대 용량의 약 반을 기준으로 하면, 구리의 조성비 y는 4 이하가 바람직하다. 하지만, 내구성, 이온 전도도 등의 측면에서 이점이 있는 경우에, 충방전 용량을 희생하여 4 초과의 조성비가 사용될 수 있다. 또한, 식(2)로 표현되는 리튬 인산 화합물에서, 구리의 조성비 y의 하한은, 양호한 충방전 사이클 특성이 얻어질 수 있기 때문에 2.2≤y이 바람직하다.
정극 활물질 막(12)을 구성하는 리튬 인산 화합물의 조성은, 예를 들어 이하와 같이 구해진다. 정극 활물질 막(12)의 성막 조건과 동일한 성막 조건하에서, 정극 활물질 막(12)과 마찬가지인 단층막을 석영 유리 위에 성막한다. 그리고, 이 단층 막의 조성 분석을 X선 광전자 분광법(XPS)에 의해 행한다.
그런데, 이차 전지에서 에너지 밀도를 향상시키기 위해 정극 활물질의 고용량화가 필요하다. 리튬 이온 이차 전지 등에 사용되는 고용량을 갖는 정극 활물질의 예는 암염형 층상 구조 또는 스피넬형 구조로 크게 구별되는 금속 복합 산화물(예를 들어, LixCoO2, LixNiO2, 또는 LixMn2O4)을 포함한다. 이에 의해 고용량화가 달성된다.
그러나, 이들 정극 활물질에서, 이들은 결정 구조를 갖기 때문에 사이클이 반복됨에 따라 구조 붕괴가 진행하고, 또한 내부 임피던스가 높기 때문에 반응 전자의 수를 올리는 것이 어렵다. 또한, 스피넬형 구조로 분류되는 LixMn2O4의 경우에, 활물질 내에 과잉으로 Li를 함유시키면, 1<X<2일 때, 잔 텔러(jan-teller) 이온(Mn3+)에 의한 체적의 팽창 및 수축이 일어나고 전위가 저하된다는 것이 알려져 있다(예를 들어, J.M. Tarascan, J. Electrochem. Soc, 138,2864(1991), T.Ohzuku, J. Electrochem. Soc, 137,769(1990) 참조).
이에 대해, 본 기술의 실시 형태에 따른 정극 활물질은 아몰퍼스 상태에서 충방전 구동이 가능하고, Li의 삽입/탈리 반응에 의한 체적의 팽창 및 수축을 완화할 수 있고 구조 변화를 억제할 수 있다. 또한, 본 기술의 실시 형태에 따른 정극 활물질은, 예를 들어, 상기의 식(1) 또는 식(2)에 따른 정극 활물질과 같이, 광범위하게 Li를 함유할 수 있기 때문에, 고용량화가 가능하다. 예를 들어, 정극 활물질은 식(1)에서는 8 미만인 리튬 조성비 x를 함유할 수 있고 식(2)에서는 7 미만인 리튬 조성비 x를 함유할 수 있다.
전고체 이차 전지에서는, 집전체, 정극 활물질, 전해질, 및 부극을 퇴적할 필요가 있으므로, 계면 저항을 저감하고 정극 활물질의 내부 저항을 저감하는 것이 필요하다는 점에 주목한다. 계면 저항은 Li 이온 패스의 형성에 관련되고 계면 저항은 Li 이온 확산이 쉬어질수록 저감된다. 전해질의 이온 전도율의 향상이 주된 해결책이다. 또한 층들의 표면 균일성 또는 밀착성에 관련된 계면 제어도 특성의 향상에 기여한다. 정극 활물질의 내부 저항에 대해서는, 내부 임피던스를 내리지 않으면 막 두께를 증가시킬 수 없다. 전고체 이차 전지의 경우에, 막 두께가 전지 용량에 비례하므로, 정극 활물질을 두껍게 성막하여야 한다. 따라서, 정극의 내부 임피던스의 저감은 고용량화에 기여한다. 본 기술의 실시 형태에 따른 정극 활물질은 층상 구조를 갖는 LiCoO2보다도 내부 임피던스가 낮다는 것이 알려져 있다.
정극 활물질 막(12)은 Li, P와, Ni, Co, Mn, Au, Ag, 및 Pd로부터 선택된 어느 하나의 원소 M1과, Ni, Co, Mn, Au, Ag, Pd, 및 Cu로부터 선택된 적어도 1종의 원소 M2(M1≠M2이다)와, O를 함유하는 아몰퍼스 상태의 리튬 인산 화합물로 구성될 수 있다. 이러한 리튬 인산 화합물은, 예를 들어 원소 M1 및 원소 M2를 적절하게 선택함으로써 보다 특성이 우수한 정극 활물질을 얻을 수 있다. 예를 들어, Li, P, Ni(원소 M1)와, Cu(원소 M2)와, O를 함유한 아몰퍼스 상태의 리튬 인산 화합물로 정극 활물질 막(12)을 구성한 경우에, 충방전 사이클 특성을 더욱 향상시킬 수 있다. 예를 들어, Li, P, Ni(원소 M1)와, Pd(원소 M2)와, O를 함유한 아몰퍼스 상태의 리튬 인산 화합물로 정극 활물질 막(12)을 구성한 경우에, 용량을 보다 향상시킬 수 있고 충방전 사이클 특성을 보다 향상시킬 수 있다. 예를 들어, Li, P, Ni(원소 M1)와, Au(원소 M2)와, O를 함유한 아몰퍼스 상태의 리튬 인산 화합물로 정극 활물질 막(12)을 구성한 경우에, 충방전 사이클 특성을 보다 향상시킬 수 있다.
정극 활물질 막(12)은 Li, P와, Ni, Co, Mn, Au, Ag, 및 Pd로부터 선택된 어느 하나의 원소 M1과, Ni, Co, Mn, Au, Ag, Pd, 및 Cu로부터 선택된 적어도
1종의 원소 M2(M1≠M2이다)와, B, Mg, Al, Si, Ti, V, Cr, Fe, Zn, Ga, Ge, Nb, Mo, In, Sn, Sb, Te, W, Os, Bi, Gd, Tb, Dy, Hf, Ta, 및 Zr로부터 선택된 적어도 1종의 첨가 원소 M3과, O를 함유한 아몰퍼스 상태의 리튬 인산 화합물로 구성될 수 있다.
정극 활물질 막(12)은 Li, P와, Ni, Co, Mn, Au, Ag, Pd, 및 Cu로부터 선택된 어느 하나의 원소 M1'과, B, Mg, Al, Si, Ti, V, Cr, Fe, Zn, Ga, Ge, Nb, Mo, In, Sn, Sb, Te, W, Os, Bi, Gd, Tb, Dy, Hf, Ta, 및 Zr로부터 선택된 적어도 1종의 첨가 원소 M3과, O를 함유하는 아몰퍼스 상태의 리튬 인산 화합물로 구성될 수 있다.
첨가 원소 M3만이 리튬 인산 화합물에 함유되면, 그 결과적인 리튬 인산 화합물은 정극 활물질로서 사용될 수 없다. 즉, 정극 활물질 막(12)을 Li, P와, 첨가 원소 M3만과, O를 함유하는 아몰퍼스 상태의 리튬 인산 화합물로 구성한 경우에, 전지는 구동되지 않는다. 첨가 원소 M3이 원소 M1 및 원소 M2(M1≠M2) 또는 원소 M1'과 함께 리튬 인산 화합물에 함유되면, 그 결과적인 리튬 인산 화합물은 정극 활물질로서 사용될 수 있다. 또한, 첨가된 원소의 선택된 종에 따라서, 정극 활 물질로서의 특성이 향상될 수 있다. 즉, 첨가 원소 M3을 원소 M1 및 원소 M2(M1≠M2) 또는 원소 M1'과 함께 리튬 인산 화합물에 함유시킨 정극 활물질 막(12)을 구성한 경우에도, 전지 구동에 영향을 주지 않는다. 또한, 첨가 원소 M3을 원소 M1 및 원소 M2(M1≠M2) 또는 원소 M1'과 함께 리튬 인산 화합물에 함유시킨 정극 활물질 막(12)을 구성한 경우에, 첨가된 원소의 선택된 종에 따라서, 고용량화와 사이클 특성의 향상, 내부 임피던스의 저하 등의 효과가 얻어진다.
예를 들어, 첨가 원소 M3으로서 바람직한 것으로 이하의 것이 생각된다. 즉, 일반적으로, 이온 전도에서, 도전성을 갖는 구조를 방해하는 것이 이온을 움직이기 쉽게 하는 것으로 생각된다. 실제로 Li3PO4의 고체 전해질은 질소를 도핑하여 예를 들어, Li3PO3 . 7N0 .3과 같이 일부를 치환함으로써 이온 전도도가 상승하는 것이 알려져 있다. 그런데, 결정 재료의 경우에는, 이온의 전도 경로를 가능한 한 잘 정렬된 구조(결정)로 형성한다. 그 결정 내부의 재료를 일부 치환해서 정공을 발생시킴으로써 이온 전도도를 올리는 방법이 결정 재료에 이용되고 있다. 그러므로, 이들은 고체 전해질 내부에서 리튬이 이동하기 쉬운 경로를 증가시킨다는 관점에서는 공통이다. 결정 재료에서 이온 전도도를 향상시킨 재료는 흔히 아몰퍼스 재료에서도 유효하다. 그러한 이온 전도도를 향상시킨 재료의 첨가물(첨가 원소)은 본 기술의 실시 형태에 따른 아몰퍼스 정극 활물질(아몰퍼스 상태의 리튬 인산화 화합물)에서도 또한 유효하다는 것이 생각될 수 있다. 결정 재료에서 이온 전도도를 향상시킨 재료인 리튬 산화물 고체 전해질 재료로서는, Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3(LATP) 이외에, Li0 . 5La0 . 5TiO3 및 Li3 . 5Zn0 . 35GeO4를 포함하는 많은 재료를 들 수 있다. 따라서, 이들 재료의 첨가 원소인 Al, Ti, La, Zn, 및 Ge와, 기타의 Si, V, W, Ga, Ta, Zr, Cr, 및 Pd는 본 기술의 실시 형태에 따른 아몰퍼스 정극 활물질에서도 이온 전도도와 같은 특성을 보다 개선할 수 있고 또한 유효한 것이라고 생각된다.
를 들어, Li, P, Ni(원소 M1')와, Al 및 Ti 중 적어도 1종(첨가 원소 M3)과, O를 함유하는 아몰퍼스 상태의 리튬 인산 화합물로 정극 활물질 막(12)을 구성한 경우에, 내부 임피던스를 저하시킬 수 있고 우수한 고레이트의 방전 특성을 얻을 수 있다. 내부 임피던스가 저하함으로써, 고속 방전 시의 전위 변화가 감소하고 보다 고전위의 전지를 실현할 수 있다. 또한, 내부 임피던스가 낮으므로, 방전 에너지 대 충전 에너지 비(방전 에너지/충전 에너지)가 1에 근접한다. 따라서, 에너지 손실이 저감되고 에너지 효율이 높아진다. 또한, 충방전 시의 주울 열이 저하되므로, 발열이 억제되는 효과가 예상된다.
이 정극 활물질 막(12)은 전형적으로, 예를 들어 결정질 상을 갖지 않고, 완전히 아몰퍼스 단상의 박막이다. 이 정극 활물질 막(12)이 아몰퍼스 단상인 것은 투과형 전자 현미경(TEM)으로 단면을 관찰함으로써 확인할 수 있다. 즉, 이 정극 활물질 막(12)의 단면을 투과형 전자 현미경(TEM)으로 관찰할 때, 그 TEM 이미지에서 결정립이 존재하지 않는 상태를 확인할 수 있다. 결정립이 존재하지 않는 상태는 또한 전자선 회절에 의해 확인할 수 있다.
(고체 전해질막)
고체 전해질막(13)의 재료로서, 인산 리튬(Li3PO4), 인산 리튬(Li3PO4)에 질소를 첨가한 Li3PO4 - xNx(일반적으로, LiPON이라고 함), LixB2O3 - yNy, Li4SiO4-Li3PO4, Li4SiO4-Li3VO4 등을 사용할 수 있다. 화합물에서 사용되는 첨자인 x(x>0) 또는 y (y>0)는 식에서 원소의 조성비를 나타낸다는 점에 주목한다.
(리튬 과잉층)
고체 전해질 이차 전지에서는, 부극 활물질층을 형성하지 않고 부극 활물질은 충전과 함께 부극측에 발생한다. 부극측 집전체막(14)과 고체 전해질막(13) 사이에 발생하는 Li 금속 및/또는 Li를 과잉으로 포함하는 층(Li 과잉층)이 부극측에 발생한다. 과잉으로 퇴적되는 Li(Li 과잉층)을 부극 활물질로서 이용하면서, 고체 전해질 이차 전지는 충방전 특성을 저하시키지 않고 충방전의 반복에 대하여 높은 내구성을 갖는다.
(부극측 집전체막)
부극측 집전체막(14)의 재료로서는, Cu, Mg, Ti, Fe, Co, Ni, Zn, Al, Ge, In, Au, Pt, Ag, Pd 등 또는 이들 중 어느 하나를 포함하는 합금을 사용할 수 있다.
전체 보호막(15) 위에 무기 절연막이 형성될 수 있다는 점에 주목한다. 또한, 기판(10)의 표면에 무기 절연막이 형성될 수 있다. 무기 절연막의 재료는 흡습성이 낮고 내습성을 갖는 막을 형성할 수 있는 재료이면 된다. 이러한 재료로서, Si, Cr, Zr, Al, Ta, Ti, Mn, Mg, 및 Zn의 산화물, 질화물 또는 황화물, 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다. 보다 구체적으로는, Si3N4, SiO2, Cr2O3, ZrO2, Al2O3, TaO2, TiO2, Mn2O3, MgO, ZnS 등 또는 이들의 혼합물을 사용한다.
(고체 전해질 이차 전지의 제조 방법)
상술한 고체 전해질 이차 전지는, 예를 들어 이하와 같이 제조된다. 먼저, 기판(10) 위에 정극측 집전체막(11), 정극 활물질 막(12), 고체 전해질막(13), 및 부극측 집전체막(14)을 기재된 순서로 형성한다. 결과적으로, 적층체가 형성된다. 이어서, 이 적층체를 전체적으로 덮도록, 예를 들어, 자외선 경화 수지로 이루어진 전체 보호막(15)이 형성된다. 이러한 일련의 공정에 의해, 고체 전해질 이차 전지를 제조할 수 있다.
(박막의 형성 방법)
정극측 집전체막(11), 정극 활물질 막(12), 고체 전해질막(13), 및 부극측 집전체막(14) 등의 박막의 형성 방법에 대해서 설명한다.
각 박막은, 예를 들어 물리 기상 성장(PVD)법 또는 화학 기상 성장(CVD)법 등의 기상법에 의해 형성될 수 있다. 또한, 박막은 전기 도금, 무전해 도금, 도포법, 및 졸-겔법 등의 액상법에 의해 형성될 수 있다. 또한, 박막은 고상 애피택시(SPE)법 및 랭뮤어-블로젯(Langmuir-Blodgett)(LB)법 등의 고상법에 의해 형성될 수 있다.
PVD법은 박막으로 형성할 박막 원료를 열과 플라즈마 등의 에너지로 증발/기화하고기판 상에 박막으로 퇴적하는 방법이다. PVD법의 예는 진공 증착법, 스퍼터링법, 이온 플레이팅법, 분자선 에피택시(MBE)법, 및 레이저 어브레이션법을 포함한다.
CVD법은 가스로서 공급되는 박막의 구성 재료에 열, 광, 및 플라즈마 등의 에너지를 가해서 원료 가스 분자의 분해/반응/중간 생성물을 형성하고, 이 형성된 생성물을 기판 표면에서의 흡착, 반응, 및 이탈을 거쳐서 박막으로서 퇴적하는 방법이다.
CVD법의 예는 열 CVD법, 유기 금속 기상 성장(MOCVD)법, RF 플라즈마 CVD법, 광 CVD법, 레이저 CVD법, 및 액상 에피택시(LPE)법을 포함한다.
통상의 기술자가 상술한 박막 형성 방법에 의해 원하는 구성의 박막을 형성하는 것은 용이하다. 예를 들어, 통상의 기술자가 상술한 박막 형성 방법에 의해 정극측 집전체막(11), 정극 활물질 막(12), 고체 전해질막(13), 및 부극측 집전체막(14)을 형성하는 것은 용이하다. 즉, 통상의 기술자는 박막 원료, 박막 형성 방법, 박막 형성 조건 등을 적절히 선택함으로써, 원하는 구성의 정극측 집전체막(11), 정극 활물질 막(12), 고체 전해질막(13), 및 부극측 집전체막(14)을 용이하게 형성할 수 있다.
(박막 전고체 전지의 구성)
이어서, 상술한 복수의 단전지를 적층한 적층형의 박막 전고체 전지의 구성예에 대해서 설명한다. 이 박막 전고체 전지는 도 3a 및 도 3b에 도시한 바와 같이 복수(도 3a 및 도 3b에 도시한 예에서는 4개)의 적층된 단전지 C1 내지 C4를 포함한다. 적층된 단전지 C1 내지 C4는 직렬 및/또는 병렬로 서로 접속되어 하나의 조 전지를 구성한다. 도 3b에 도시한 예에서는, 단전지 C1 내지 C4가 서로 병렬로 접속되어 있다는 점에 주목한다.
이 박막 전고체 전지는 전지 본체부(31a), 단자부(31b1), 및 단자부(31b2)를 포함한다.
(전지 본체부)
전지 본체부(31a)는 적층된 단전지 C1 내지 C4의 복수의 전지 소자부(21a)로 구성되어 있다.
(단자부)
단자부(31b1)는 보호 박(18), 복수의 전지 소자부(21a)의 각각으로부터 동일 방향으로 연장된 복수의 접속부(21b1), 및 접속부(21b1) 사이 및 접속부(21b1)와 보호박(18) 사이에 충전된 도전제(17)로 구성되어 있다. 단자부(31b2)는 보호 박(18), 복수의 전지 소자부(21a)의 각각으로부터 동일 방향으로 연장된 복수의 접속부(21b2), 및 접속부(21b2) 사이 및 접속부(21b2)와 보호 박(18) 사이에 충전된 도전제(17)로 구성되어 있다.
단자부(31b1)는, 예를 들어 보호 박(18)에 의해 덮임으로써, 복수의 전지 소자부(21a)의 각각으로부터 동일 방향으로 연장된 복수의 접속부(21b1)와 도전제(17)가 하나로 묶인 것이다. 단자부(31b1)에서는, 도전제(17)를 통하여 보호 박(18) 및 복수의 접속부(21b1)에 포함되는 정극측 집전체막(11)이 서로 전기적으로 도통이다.
단자부(31b2)는, 예를 들어 보호 박(18)에 의해 덮임으로써, 복수의 전지 소자부(21a)의 각각으로부터 동일 방향으로 연장된 복수의 접속부(21b2)와 도전제(17)가 하나로 묶인 것이다. 단자부(31b2)에서는, 도전제(17)를 통하여 보호 박(18) 및 복수의 접속부(21b2)에 포함되는 부극측 집전체막(14)이 서로 전기적으로 도통이다. 이하에서는, 단자부(31b1)와 단자부(31b2)는 이들을 서로 구별하지 않는 경우에, 단자부(31b)라고 한다는 점에 주목한다.
보호 박(18)으로서는, 예를 들어 구리 박 등의 박 형상의 도전성 부재 등을 사용할 수 있다. 도전제(17)로서는, 예를 들어 은 페이스트 등의 도전성 페이스트또는 땜납 등의 도전성 재료를 사용할 수 있다. 단자부(31b1) 및 단자부(31b2)에 의해 복수의 단전지 C1 내지 C4가 서로 병렬로 접속되고 서로 병렬로 접속된 단전지 C1 내지 C4로부터 외부에 전류가 취출된다.
(접속부의 구조)
본 기술의 실시 형태에 따른 적층형의 박막 전고체 전지에서는, 단자부(31b1) 및 단자부(31b2)에 각각 포함되는 복수의 접속부(21b1 및 21b2)가 소정의 구조를 갖는다. 즉, 도전제(17)를 통하여 적층 방향으로 서로 인접하는 접속부로 이루어진 접속부 조합의 각각은 한쪽의 접속부의 일부분과 다른 쪽의 접속부의 일부분이 서로 적층 방향으로 겹치는 제1 구조 또는 한쪽의 접속부의 전체 부분과 다른 쪽의 접속부의 전체 부분이 적층 방향으로 서로 겹치지 않는 제2 구조를 갖도록 되어 있다.
제1 실시 형태에서는, 도 3a에 도시한 바와 같이, 복수의 접속부 조합의 모두가 각각 한쪽의 접속부(21b)의 일부분과 다른 쪽의 접속부(21b)의 일부분이 적층 방향으로 서로 겹치는 제1 구조를 갖도록 되어 있다.
구체적으로 설명하면, 단자부(31b1)는 동일 방향으로 연장된 4개의 접속부(21b1)를 포함한다. 이 4개의 접속부(21b1)는 단전지 C1의 전지 소자부(21a)로부터 연장된 접속부(21b1), 단전지 C2의 전지 소자부(21a)로부터 연장된 접속부(21b1), 단전지 C3의 전지 소자부(21a)로부터 연장된 접속부(21b1), 및 단전지 C4의 전지 소자부(21a)로부터 연장된 접속부(21b1)로 이루어진다.
이 복수의 접속부(21b1) 중, 단전지 C1의 접속부(21b1)와 단전지 C2의 접속부(21b1)가 도전제(17)를 통하여 적층 방향으로 서로 인접하고 있다. 단전지 C2의 접속부(21b1)와 단전지 C3의 접속부(21b1)가 도전제(17)을 통하여 적층 방향으로 서로 인접하고 있다. 단전지 C3의 접속부(21b1)와 단전지 C4의 접속부(21b1)가 도전제(17)을 통하여 적층 방향으로 서로 인접하고 있다. 이 접속부 조합의 각각은 한쪽의 접속부(21b1)의 일부분과 다른 쪽의 접속부(21b1)의 일부분이 적층 방향으로 서로 겹친 구조를 갖도록 되어 있다.
마찬가지로, 단자부(31b2)는 동일 방향으로 연장된 4개의 접속부(21b2)를 포함한다. 이 4개의 접속부(21b2)는 단전지 C1의 전지 소자부(21a)로부터 연장된 접속부(21b2), 단전지 C2의 전지 소자부(21a)로부터 연장된 접속부(21b2), 단전지 C3의 전지 소자부(21a)로부터 연장된 접속부(21b2), 및 단전지 C4의 전지 소자부(21a)로부터 연장된 접속부(21b2)로 이루어진다.
이 복수의 접속부(21b2) 중, 단전지 C1의 접속부(21b2)와 단전지 C2의 접속부(21b2)가 도전제(17)를 통하여 적층 방향으로 서로 인접하고 있다. 단전지 C2의 접속부(21b2)와 단전지 C3의 접속부(21b2)가 도전제(17)을 통하여 적층 방향으로 서로 인접하고 있다. 단전지 C3의 접속부(21b2)와 단전지 C4의 접속부(21b2)가 도전제(17)를 통하여 적층 방향으로 서로 인접하고 있다. 이 접속부 조합의 각각은 한쪽의 접속부(21b2)의 일부분과 다른 쪽의 접속부(21b2)의 일부분이 적층 방향으로 서로 겹친 구조를 갖도록 되어 있다.
적층 방향으로 서로 인접하는 접속부로 각각 이루어진 접속부 조합의 각각이 상술한 구조를 갖도록 되어 있으므로, 접속부 간의 도전제(17)의 두께를 얇게 할 수 있고 단자부(31b)의 두께 L2를 전지 본체부(31a)의 두께 L1 이하로 할 수 있다. 이에 의해, 적층형의 박막 전고체 전지의 체적 에너지 밀도를 향상시킬 수 있다. 또한, 상술한 구조에서는, 적층 방향으로 서로 겹치는 접속부(21b)의 외주연의 주변에 필릿이 형성되기 쉽기 때문에, 도전제(17)를 통한 접속부(21b) 간의 접속의 안정성을 향상시킬 수 있다.
(접속부의 형상)
도 3a에 도시한 접속부(21b)는 직사각형의 평면 형상을 갖지만, 접속부(21b)의 형상은 이것에 한정되는 것이 아니고 다양한 형상을 채용할 수 있다. 예를 들어, 직사각형 이외의 다각형의 평면 형상, 곡선을 갖는 평면 형상, 또는 이들의 형상의 각각의 일부에 구멍을 형성하여 얻어진 구멍을 갖는 형상이 사용될 수 있다. 도 4a 내지 도 4d는 이러한 형상의 예를 도시한다. 도 4a에 도시한 접속부(21b)는 곡선을 갖는 형상을 갖는다. 도 4b에 도시한 접속부(21b)는 다각형의 예로서 사다리꼴 형상을 갖는다. 도 4c에 도시한 접속부(21b)는 다각형의 예로서 오각형의 평면 형상을 갖는다. 도 4d에 도시한 접속부(21b)는 구멍(22)을 갖는 오각형의 평면 형상을 갖는다.
이들 형상 중에서, 예를 들어, 곡선을 갖는 평면 형상, 구멍(22)을 갖는 형상, 또는 4개 이상의 모서리를 가진 다각형의 평면 형상의, 적층 방향으로 적층된 접속부(21b)의 겹치는 외주연의 길이가 보다 긴 형상이 바람직하다. 이는 적층 방향으로 적층된 접속부(21b)의 겹치는 외주연의 길이가 보다 길수록, 필릿 형성 부분이 커지므로, 도전제(17)을 통한 접속부(21b) 간의 접속이 보다 안정되기 때문이다.
(박막 전고체 전지의 제조 방법)
상술한 박막 전고체 전지는, 예를 들어 이하와 같이 제조될 수 있다. 먼저, 도 2a 및 도 2b에 도시한 단전지 C1 내지 C4를 준비하고 도 3a에 도시한 바와 같이 순차 적층한다. 다음에, 예를 들어, 복수의 접속부(21b1)에 페이스트 상태의 도전제(17)을 부착시키고, 경화시킨다. 그 후, 접속부(21b1)와 도전제(17)를 보호 박으로 덮어 하나로 묶어서, 단자부(31b1)를 형성한다. 마찬가지로, 예를 들어, 복수의 접속부(21b2)에 페이스트 형상의 도전제(17)을 부착시키고, 경화시킨다. 그 후, 접속부(21b2)와 도전제(17)를 보호 박으로 덮어 하나로 묶어서, 단자부(31b2)를 형성한다. 이와 같이, 상술한 박막 전고체 전해질 전지를 얻을 수 있다.
2. 제2 실시 형태
제2 실시 형태에 따른 전지에 대해서 설명한다. 제2 실시 형태는 접속부가 상이한 구조를 갖는 것을 제외하고 제1 실시 형태와 동일하다. 따라서, 이하에서는, 제1 실시 형태와 다른 접속부의 구조에 대해서 상세하게 설명하고, 기타의 점은 제1 실시 형태와 동일하므로, 상세한 설명을 적절히 생략한다.
(접속부의 구조)
도 5는 본 기술의 제2 실시 형태에 따른 박막 전고체 전지의 구성예를 도시한 개략도이다. 제2 실시 형태에서는, 전지 소자부(21a)로부터 동일 방향으로 연장되어 도전제(17)을 통하여 적층 방향으로 서로 인접하는 접속부(21b)로 각각 이루어진 접속부 조합의 모두가 한쪽의 접속부(21b)의 전체 부분과 다른 쪽의 접속부(21b)의 전체 부분이 적층 방향으로 서로 겹치지 않는 제2 구조를 갖도록 되어 있다.
구체적으로는, 대향하는 2변 중 하나의 변 측에서, 적층 방향으로 서로 인접하는 접속부(21b1)로 각각 이루어진 접속부 조합의 모두가 각각 한쪽의 접속부(21b1)의 전체 부분과 다른 쪽의 접속부(21b1)의 전체 부분이 적층 방향으로 서로 겹치지 않는 제2 구조를 갖도록 되어 있다. 또한, 대향하는 2변 중 다른 변 측에서, 적층 방향으로 서로 인접하는 접속부(21b2)로 각각 이루어진 접속부 조합의 모두가 각각 한쪽의 접속부(21b2)의 전체 부분과 다른 쪽의 접속부(21b2)의 전체 부분이 적층 방향으로 서로 겹치지 않는 제2 구조를 갖도록 되어 있다.
3. 제3 실시 형태
제3 실시 형태에 대해서 설명한다. 제3 실시 형태는 접속부의 구조가 상이한 것을 제외하고 제1 실시 형태와 동일하다. 따라서, 이하에서는, 제1 실시 형태와 다른 접속부의 구조에 대해서 상세하게 설명하고, 기타의 점은 제1 실시 형태와 동일하므로, 상세한 설명을 적절히 생략한다.
(접속부의 구조)
도 6은 본 기술의 제3 실시 형태에 따른 박막 전고체 전지의 구성예를 도시한 개략도이다. 제3 실시 형태에서는, 전지 소자부(21a)로부터 동일 방향으로 연장되어 도전제(17)를 통하여 적층 방향으로 서로 인접하는 접속부(21b)로 각각 이루어진 접속부 조합의 각각이 제1 구조 또는 제2 구조를 갖도록 되어 있고 접속부 조합은 제1 구조 및 제2 구조의 양쪽을 갖도록 구성되어 있다.
도 6에 도시한 예에서는, 대향하는 2변의 하나의 변 측의 3개의 접속부 조합 중 2개의 접속부 조합(단전지 C2의 접속부(21b1)와 단전지 C3의 접속부(21b1)로 이루어진 접속부 조합 및 단전지 C3의 접속부(21b1)와 단전지 C4의 접속부(21b1)로 이루어진 접속부 조합)이 제2 구조를 갖도록 되어 있다. 구체적으로는, 2개의 접속부 조합의 각각은 그들 접속부 조합의 각각의 한쪽의 접속부(21b1)의 전체 부분과 다른 쪽의 접속부(21b1)의 전체 부분이 적층 방향으로 서로 겹치지 않는 제2 구조를 갖도록 되어 있다. 1개의 접속부 조합(단전지 C1의 접속부(21b1)와 단전지 C2의 접속부(21b1)로 이루어진 접속부 조합)이 제1 구조를 갖도록 되어 있다. 구체적으로는, 1개의 접속부 조합은 그 접속부 조합의 한쪽의 접속부(21b1)의 일부분과 다른 쪽의 접속부(21b1)의 일부분이 적층 방향으로 서로 겹치는 제1 구조를 갖도록 되어 있다.
대향하는 2변의 다른 변 측의 3개의 접속부 조합 중 2개의 접속부 조합(단전지 C2의 접속부(21b2)와 단전지 C3의 접속부(21b2)로 이루어진 접속부 조합 및 단전지 C3의 접속부(21b2)와 단전지 C4의 접속부(21b2)로 이루어진 접속부 조합)은 제2 구조를 갖도록 되어 있다. 구체적으로는, 2개의 접속부 조합의 각각은 그들 접속부 조합의 각각의 한쪽의 접속부(21b2)의 전체 부분과 다른 쪽의 접속부(21b2)의 전체 부분이 적층 방향으로 서로 겹치지 않는 제2 구조를 갖도록 되어 있다. 1개의 접속부 조합(단전지 C1의 접속부(21b2)와 단전지 C2의 접속부(21b2)로 이루어진 접속부 조합)이 제1 구조를 갖도록 되어 있다. 구체적으로는, 1개의 접속부 조합은 한쪽의 접속부(21b2)의 일부분과 다른 쪽의 접속부(21b2)의 일부분이 적층 방향으로 서로 겹치는 제1 구조를 갖도록 되어 있다.
4. 응용예
상술한 전지의 응용예에 대해서 설명한다. 상술한 박막 전고체 전지는, 예를 들어, 박형, 경량, 및 가요성이라고 하는 장점을 이용하고, 무선 주파수 식별(RFID) 태그 및 카드형 전지 머니 등의 소형 전자 기기 등의 전자 기기에 탑재 또는 전력을 공급하기 위해서 사용될 수 있다. 상술한 전지의 응용예는 이 응용예에 한정되지 않는다는 점에 주목한다.
5. 다른 실시 형태
본 기술은 상술한 본 기술의 실시 형태에 한정되는 것이 아니고, 본 기술의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 변형 및 응용이 가능하다.
예를 들어, 상술한 실시 형태 및 실시예에서 예시한 구성, 방법, 공정, 형상, 재료 및 수치 등은 단지 예에 불과하고, 필요에 따라서 다른 구성, 방법, 공정, 형상, 재료 및 수치 등을 사용할 수 있다.
또한, 상술한 실시 형태 및 실시예의 구성, 방법, 공정, 형상, 재료 및 수치 등은 본 기술의 요지를 벗어나지 않고서 서로 조합될 수 있다.
예를 들어, 상술한 실시 형태에 따른 박막 전고체 전지의 막 구성은 상술한 것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 제1 실시 형태 내지 제3 실시 형태에서, 부극측 집전체막과 고체 전해질막 사이에 보호막을 형성할 수 있다. 이 보호막은, 예를 들어 정극 활물질 막를 구성하는 정극 활물질 재료와 동일한 재료로 구성될 수 있다. 부극측 집전체막과 고체 전해질막 사이에 부극 활물질 막을 형성할 수 있다.
또한, 상술한 실시 형태의 고체 전해질 전지의 구조는 상술한 예에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 기판(10)으로서 도전성의 기판을 사용하고 정극측 집전체막을 생략한 구조를 갖는 고체 전해질 이차 전지 등에도 본 기술이 적용 가능하다. 또한, 고체 전해질 전지를 구성하는 각 부재는 박막 형상을 가질 필요는 없다.
또한, 복수의 단전지를 수직 방향으로 적층한 구성에 대해서 설명했지만, 본 기술은 복수의 단전지를 수평 방향으로 적층한 구성에 대해서도 적용 가능하다.
또한, 본 기술은 복수의 평판 형상의 정극 및 평판 형상의 부극을 적층한 적층 전극체를 포함하는 전지에 적용 가능하다. 적층 전극체는, 예를 들어 적층된 복수의 전극부(정극 및 부극)을 포함하는 본체부와 복수의 전극부 각각으로부터 동일 방향으로 연장된 복수의 접속부가 각 접속부 간에 제공되는 도전제를 통하여 도통되는 단자부를 포함한다. 도전제를 통하여 적층 방향으로 서로 인접하는 복수의 접속부로 이루어진 접속부 조합의 각각은 한쪽의 접속부의 일부분과 다른 쪽의 접속부 일부분이 적층 방향으로 서로 겹치는 제1 구조 또는 한쪽의 접속부의 전체 부분과 다른 쪽의 접속부 전체 부분이 적층 방향으로 서로 겹치지 않는 제2 구조를 갖도록 되어 있다. 적층 전극체에서 정극과 부극 간에 세퍼레이터 및/또는 전해질층이 설치될 수 있다는 점에 주목한다.
본 기술은 이하의 구성을 취할 수 있다.
[1] 적층 방향으로 배치된 복수의 단전지를 포함하고, 각각의 단전지는 전지 소자부 및 전지 소자부의 한 변으로부터 연장하는 적어도 하나의 접속부를 포함하고,
상기 복수의 접속부는 상기 단전지들의 제1 변으로부터 연장하고, 상기 접속부 중 적어도 2개 사이의 적층 방향에서의 거리는 상기 접속부들이 상기 각각의 전지 소자부의 변들로부터 멀리 연장함에 따라 감소하는, 전지.
[2] 상기 단전지들의 상기 제1 변 측의 상기 접속부들을 접속하는 도전제를 더 포함하는, [1]에 따른 전지.
[3] 단자부가 상기 단전지들의 상기 제1 변 측의 상기 접속부들 및 상기 도전제를 포함하고,
상기 단자부의 두께는 상기 복수의 전지 소자부의 조합된 두께 미만인, [2]에 따른 전지.
[4] 상기 도전제를 덮는 보호 박을 더 포함하고,
상기 도전제, 상기 단전지들의 제1 변 측의 상기 접속부들, 및 상기 보호 박은 단자부를 형성하는, [2]에 따른 전지.
[5] 상기 복수의 접속부는
상기 적층 방향으로 겹치는 상기 단전지들의 한 변 측의 2개의 접속부를 포함하는 제1 접속부 구조; 및
상기 적층 방향으로 겹치지 않는 상기 단전지들의 한 변 측의 2개의 접속부를 포함하는 제2 접속부 구조 중 적어도 하나를 형성하는, [1] 내지 [4] 중 어느 한 항에 따른 전지.
[6] 상기 복수의 접속부는 적어도 하나의 제1 접속부 구조, 및 적어도 하나의 제2 접속부 구조를 포함하는, [5]에 따른 전지.
[7] 상기 단전지들의 적어도 하나의 변은 적어도 하나의 제1 접속부 구조, 및 적어도 하나의 제2 접속부 구조를 포함하는, [5]에 따른 전지.
[8] 상기 접속부들 중 적어도 하나는 직사각형 형상, 곡면 모서리를 갖는 평면 형상, 사다리꼴 형상, 및 오각형 형상으로 이루어진 그룹으로 선택된 형상을 갖는, [1] 내지 [7] 중 어느 한 항에 따른 전지.
[9] 상기 접속부의 형상은 그 안에 형성된 구멍을 포함하는, [8]에 따른 전지.
[10] 각각의 단전지는 적어도 정극측 집전체, 정극 활물질 층, 전해질, 및 부극측 집전체를 포함하는, [1] 내지 [9] 중 어느 한 항에 따른 전지.
[11] 각각의 단전지는 상기 부극측 집전체막과 상기 고체 전해질막 사이에 Li 금속을 과잉으로 포함하는 Li 과잉층을 더 포함하는, [10]에 따른 전지.
[12] 각각의 단전지는 상기 정극측 집전체막이 형성된 기판, 및 상기 부극측 집전체막 위에 형성된 보호막을 더 포함하는, [10] 또는 [11]에 따른 전지.
[13] 상기 접속부들 중 적어도 하나는 상기 기판 및 각각의 단전지의 상기 정극측 집전체막 또는 상기 부극측 집전체막을 포함하는, [12]에 따른 전지.
[14] 상기 단전지들 중 적어도 하나를 위해 상기 기판 및 상기 보호막 중 적어도 하나 위에 형성된 유기 절연막을 더 포함하는, [12] 또는 [13]에 따른 전지.
[15] 상기 기판은 가용성인, [12] 내지 [14] 중 어느 한 항에 따른 전지.
[16] 상기 정극측 집전체막은 하기 식(1)로 표현되는 아몰퍼스 상태의 리튬 인산 화합물을 포함하는 정극 활물질을 포함하고,
LixNiyPOz 식(1)
여기서 x는 리튬의 조성비를 나타내고, y는 니켈의 조성비를 나타내고, x는 0<x<8.0, y는 2.0<y<10이고, z는 산소의 조성비를 나타내는, [10] 내지 [15] 중 어느 한 항에 따른 전지.
[17] 상기 도전제는 땜납, 또는 페이스트인, [2] 내지 [16] 중 어느 한 항에 따른 전지.
[18] 상기 보호 막은 구리 박인, [4] 내지 [17] 중 어느 한 항에 따른 전지.
[19] 상기 전지는 박막 고체 전지인, [1] 내지 [18] 중 어느 한 항에 따른 전지.
[20] 적층 방향으로 배치된 복수의 단전지를 포함하고, 각각의 단전지는 전지 소자부 및 상기 전지 소자부의 한 변으로부터 연장하는 적어도 하나의 접속부를 포함하고,
상기 복수의 접속부는 상기 단전지들의 제1 변으로부터 연장하고 도전제에 의해 접속되는, 전지.
[21] [1] 내지 [20] 중 어느 한 항에 따른 전지를 사용하는 전자 기기.
또한, 본 기술은 이하의 구성을 취할 수도 있다.
[1A] 복수의 적층된 전지 소자부를 포함하는 본체부; 및
상기 복수의 전지 소자부의 각각으로부터 동일 방향으로 연장된 복수의 접속부가 이 접속부들 사이에 제공되는 도전제를 통하여 서로 도통되는 단자부를 포함하고,
적층 방향으로 서로 인접하는 상기 접속부들로 각각 이루어진 접속부 조합들의 각각은
한쪽의 접속부의 일부분과 다른 쪽의 접속부의 일부분이 상기 적층 방향으로 서로 겹치는 제1 구조, 및
상기 한쪽의 접속부의 전체 부분과 상기 다른 쪽의 접속부의 전체 부분이 상기 적층 방향으로 서로 겹치지 않는 제2 구조 중 하나를 갖도록 되어 있는, 전지.
[2A] 상기 단자부는 상기 복수의 접속부 및 상기 도전제를 덮어서 하나로 묶도록 구성된 보호 박을 더 포함하는, [1A]에 따른 전지.
[3A] 상기 접속부 조합들은 모두 상기 제1 구조를 갖도록 되어 있는, [1A] 또는 [2A]에 따른 전지.
[4A] 상기 접속부 조합들은 모두 상기 제2 구조를 갖도록 되어 있는, [1A] 또는 [2A]에 따른 전지.
[5A] 상기 접속부들은 다각형 형상, 곡선을 갖는 형상, 모서리 및 곡선을 갖는 형상, 및 구멍을 갖는 형상으로부터 선택된 적어도 하나의 형상인 평면 형상을 각각 갖는, [1A] 내지 [4A] 중 어느 한 항에 따른 전지.
[6A] 상기 전지 소자부들의 각각은 한 쌍의 정극과 부극 및 고체 전해질을 포함하는 단전지인, [1A] 내지 [5A] 중 어느 한 항에 따른 전지.
[7A] 상기 단전지는 상기 정극을 포함하는 정극측층, 상기 부극을 포함하는 부극측층, 상기 고체 전해질을 포함하는 고체 전해질층이 서로 적층된 적층 구조를 갖는, [6A]에 따른 전지.
[8A] 상기 정극측층을 구성하는 층들, 상기 부극측층을 구성하는 층들, 및 상기 고체 전해질층이 박막들로 형성된, [7A]에 따른 전지.
[9A] 상기 단전지는 기판을 더 포함하고,
상기 접속부들의 각각은
상기 기판의 측단부, 및
상기 기판의 측단부 상에 형성된 상기 정극측층 및 상기 부극측층 중 하나에 포함되는 집전체 층으로 이루어진, [8A]에 따른 전지.
[10A] 상기 기판은 수지 기판인, [9A]에 따른 전지.
[11A] 복수의 적층된 전극부를 포함하는 본체부; 및
상기 복수의 전극부의 각각으로부터 동일 방향으로 연장된 복수의 접속부가 이 접속부들 간에 제공되는 도전제를 통하여 서로 도통되는 단자부를 포함하고,
적층 방향으로 서로 인접하는 상기 접속부들로 각각 이루어진 접속부 조합들의 각각은
한쪽의 접속부의 일부분과 다른 쪽의 접속부 일부분이 적층 방향으로 서로 겹치는 제1 구조, 및
상기 한쪽의 접속부의 전체 부분과 상기 다른 쪽의 접속부의 전체 부분이 적층 방향으로 서로 겹치지 않는 제2 구조 중 하나를 갖도록 되어 있는 적층 전극체를 포함하는, 전지.
[12A] [1A] 또는 [11A]에 따른 전지를 사용하는 전자 기기.
첨부된 청구 범위 또는 그 등가물의 범위 내에 있는 한, 다양한 변형, 조합, 부조합 및 변경이 설계 요건 또는 다른 인자들에 따라 이루어질 수 있음은 통상의 기술자라면 이해할 것이다.
10: 기판, 11: 정극측 집전체막, 12: 정극 활물질 막, 13: 고체 전해질막, 14: 부극측 집전체막, 15: 전체 보호막, 17: 도전제, 18: 보호 박, 21a: 전지 소자부, 21b: 접속부, 21b1: 접속부, 21b2: 접속부, 31a: 전지 본체부, 31b: 단자부, 31b1, 31b2: 단자부, 110: 기판, 111: 정극측 집전체막, 112: 정극 활물질 막, 113: 고체 전해질막, 114: 부극측 집전체막, 115: 전체 보호막, 117: 도전제, 118: 보호 박, 121a: 전지 소자부, 121b: 접속부, 121b1: 접속부, 121b2: 접속부, 131a: 전지 본체부, 131b: 단자부, 131b1: 단자부, 131b2: 단자부, C1 내지 C4: 단전지

Claims (20)

  1. 적층 방향으로 배치된 복수의 단전지를 포함하고, 각각의 단전지는 전지 소자부 및 이 전지 소자부의 한 변으로부터 연장하는 적어도 하나의 접속부를 포함하고,
    상기 복수의 접속부는 상기 단전지들의 제1 변으로부터 연장하고, 상기 접속부들 중 적어도 2개 사이의 상기 적층 방향에서의 거리는 상기 접속부들이 상기 각각의 전지 소자부의 변들로부터 멀리 연장함에 따라 감소하는 전지.
  2. 제1항에 있어서, 상기 단전지들의 상기 제1 변 측의 상기 접속부들을 접속하는 도전제를 더 포함하는 전지.
  3. 제2항에 있어서,
    단자부가 상기 단전지들의 상기 제1 변 측의 상기 접속부들 및 상기 도전제를 포함하고,
    상기 단자부의 두께는 상기 복수의 전지 소자부의 조합된 두께 미만인 전지.
  4. 제2항에 있어서, 상기 도전제를 덮는 보호 박을 더 포함하고,
    상기 도전제, 상기 단전지들의 상기 제1 변 측의 상기 접속부들, 및 상기 보호 박은 단자부를 형성하는 전지.
  5. 제1항에 있어서, 상기 복수의 접속부는 상기 적층 방향으로 겹치는 상기 단전지들의 한 변 측의 2개의 접속부를 포함하는 제1 접속부 구조; 및 상기 적층 방향으로 겹치지 않는 상기 단전지의 한 변 측의 2개의 접속부를 포함하는 제2 접속부 구조 중 적어도 하나를 형성하는 전지.
  6. 제5항에 있어서, 상기 복수의 접속부는 적어도 하나의 제1 접속부 구조, 및 적어도 하나의 제2 접속부 구조를 포함하는 전지.
  7. 제5항에 있어서, 상기 단전지의 적어도 하나의 변은 적어도 하나의 제1 접속부 구조, 및 적어도 하나의 제2 접속부 구조를 포함하는 전지.
  8. 제1항에 있어서, 상기 접속부들 중 적어도 하나는 직사각형 형상, 곡면 모서리를 갖는 평면 형상, 사다리꼴 형상, 및 오각형 형상으로 이루어진 그룹으로 선택된 형상을 갖는 전지.
  9. 제8항에 있어서, 상기 접속부의 형상은 그 안에 형성된 구멍을 포함하는 전지.
  10. 제1항에 있어서, 각각의 단전지는 적어도 정극측 집전체, 정극 활물질 층, 전해질, 및 부극측 집전체를 포함하는 전지.
  11. 제10항에 있어서, 각각의 단전지는 상기 부극측 집전체막과 상기 고체 전해질막 사이에 Li 금속을 과잉으로 포함하는 Li 과잉층을 더 포함하는 전지.
  12. 제10항에 있어서, 각각의 단전지는 상기 정극측 집전체막이 형성된 기판, 및 상기 부극측 집전체막 위에 형성된 보호막을 더 포함하는 전지.
  13. 제12항에 있어서, 상기 접속부들 중 적어도 하나는 상기 기판 및 각각의 단전지의 상기 정극측 집전체막 또는 상기 부극측 집전체막을 포함하는 전지.
  14. 제12항에 있어서, 상기 단전지들 중 적어도 하나를 위해 상기 기판 및 상기 보호막 중 적어도 하나 위에 형성된 유기 절연막을 더 포함하는 전지.
  15. 제12항에 있어서, 상기 기판은 가요성인 전지.
  16. 제10항에 있어서, 상기 정극측 집전체막은 하기 식(1)로 표현되는 아몰퍼스 상태의 리튬 인산 화합물을 포함하는 정극 활물질을 포함하고,
    LixNiyPOz 식(1)
    여기서 x는 리튬의 조성비를 나타내고, y는 니켈의 조성비를 나타내고, x는 0<x<8.0, y는 2.0<y<10이고, z는 산소의 조성비인 전지.
  17. 제2항에 있어서, 상기 도전제는 땜납, 또는 페이스트인 전지.
  18. 제1항에 있어서, 상기 전지는 박막 고체 전지인 전지.
  19. 적층 방향으로 배치된 복수의 단전지를 포함하고, 각각의 단전지는 전지 소자부 및 상기 전지 소자부의 한 변으로부터 연장된 적어도 하나의 접속부를 포함하고,
    상기 복수의 접속부는 상기 단전지들의 제1 변으로부터 연장하고 도전제에 의해 접속되는 전지.
  20. 제1항에 따른 전지를 사용하는 전자 기기.
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