TWI613855B - 電池構造體及積層電池 - Google Patents

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TWI613855B
TWI613855B TW106100170A TW106100170A TWI613855B TW I613855 B TWI613855 B TW I613855B TW 106100170 A TW106100170 A TW 106100170A TW 106100170 A TW106100170 A TW 106100170A TW I613855 B TWI613855 B TW I613855B
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岩尾剛一
Makoto Kikuta
菊田誠
Masami Sano
佐野雅規
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Kabushiki Kaisha Nihon Micronics
日本麥克隆尼股份有限公司
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Abstract

本發明之電池構造(50)具備：第1片狀電池(10a)，具有第1電極與第2電極(15)；第2片狀電池(10b)，具有第1電極與第2電極(15)；絕緣材(43)，配置於第1片狀電池(10a)與第2片狀電池(10b)之間。第1片狀電池(10a)具備：突片部(32a)，形成為凸出於第2片狀電池(10b)的外側。第2片狀電池(10b)具備：突片部(32b)，形成為凸出於第1片狀電池(10a)的外側。藉由從突片部(32a)跨接於突片部(32b)而設置之突片導件(41)連接有第二電極(15)。

Description

電池構造體及積層電池
本發明提供一種電池構造體及積層電池。
專利文獻1揭示一種於鋰離子(lithium ion)電池等之蓄電器中的電極突片(electrode tab)與突片導件(tab lead)之連續構造。專利文獻2揭示一種於正極與負極連接有突片導件之非水固體電解質電池。在專利文獻1與專利文獻2中，俯視觀視時正極的突片與負極的突片為錯開之配置。
[先行技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1：日本特開2014-38817號公報。
專利文獻2：日本特開2011-81925號公報。
當使電池高容量化時，將電池作為已積層有單位電池片之積層構造。此時，只要突片部分重疊就會導致電池厚度增加。具體而言，由於積層2片時之厚度係成為片(sheet)、突片導件、絕緣材及導電性接合劑等之總厚度，因此導致 積層構造之厚度增加。
再者，若為了使厚度變薄而錯開突片導件之位置時，由於會增加結合突片導件彼此之步驟，從而導致生產性降低。另外，如果將突片導件作成梳齒形狀等，會導致積層步驟複雜化，從而降低生產性。
本發明係有鑑於上述課題而開發完成，其目的在於提供一種可簡便地薄型化之技術。
本實施形態之一態樣之電池構造體係具備：第1片狀電池，具有第1電極與第2電極；第2片狀電池，具有第1電極與第2電極，並與前述第1片狀電池對向配置；突片導件，連接前述第1片狀電池之前述第2電極與前述第2片狀電池之前述第2電極；前述第1片狀電池之前述第2電極與前述第2片狀電池之前述第2電極係相互對向配置；於前述第1片狀電池與前述第2片狀電池相互對向配置的狀態之俯視觀視時，前述第1片狀電池具備：第1突片部，形成為凸出於前述第2片狀電池的外側；前述第2片狀電池具備：第2突片部，形成為凸出於前述第1片狀電池的外側；前述突片導件設置成從前述第1突片部跨接於前述第2突片部。即使在積層且並聯連接2個片狀電池之情形中，亦能夠簡便地薄型化。
於上述電池構造體中，亦可於前述第1片狀電池形成有第1絕緣材，於前述第2片狀電池形成有第2絕緣材， 前述第1絕緣材形成於前述第2突片部之附近，前述第2絕緣材形成於前述第1突片部之附近。藉此，能夠確實防止第2電極與第1電極之短路。
於上述電池構造體中，較佳為前述突片導件之厚度為前述第1片狀電池與前述第2片狀電池各者的厚度以下。如此，能夠實現薄型化。
於上述電池構造體中，亦可具有：第1積層體，配置於前述第1片狀電池之第1電極上，並依n型金屬氧化物半導體層、充電層、p型金屬氧化物半導體層以及前述第2電極之順序所積層；第2積層體，配置於前述第2片狀電池之第1電極上，並依n型金屬氧化物半導體層、充電層、p型金屬氧化物半導體層以及前述第2電極之順序所積層。
於上述電池構造體中，亦可於前述第1片狀電池的前述第1電極之兩面形成有前述第1積層體，於前述第2片狀電池的前述第1電極之兩面形成有前述第2積層體。如此，可以實現高容量化。
於上述電池構造體亦可更具備：接合劑，用於接合前述突片導件與前述第2突片部；前述第1片狀電池與前述第2片狀電池各者的厚度大致等於前述接合劑與前述突片導件之合計厚度。如此，可以容易地進行積層。
本實施形態之一態樣之積層電池係積層有複數個前述電池構造體，並設置有複數個前述第1突片部與前述第 2突片部；於複數個前述第1突片部之一方之表面設置有前述第2電極，另一方之表面設置有絕緣層；於複數個前述第2突片部之一方之表面設置有前述第2電極，於另一方之表面設置有絕緣層，藉此即便在已積層電池構造體之情況，亦能夠防止第1電極與第2電極之短路。
上述積層電池亦可為在上下鄰接之2個前述電池構造體中，兩個前述第1突片部配置成相互重疊，且兩個前述第2突片部配置成相互重疊。如此，能夠容易地進行與端子之連接。
上述積層電池亦可在上下鄰接之2個前述電池構造體中，兩個前述第1突片部配置成相互錯開，且兩個前述第2突片部配置成相互錯開。如此，能夠實現薄型化。
一種積層電池，係積層有複數個上述電池構造體，並設置有複數個前述第1片狀電池、前述第2片狀電池以及前述突片導件；更具備：接合劑，用於將各個前述突片導件接合於各個前述第2電極；各個前述第1片狀電池及各個前述第2片狀電池之厚度大致等於各個前述接合劑和各個前述突片導件之合計厚度。
依據本發明，能夠提供一種可簡便地薄型化之技術。
10、10a、10b、10c、10d、10e、10f、10g、10h‧‧‧片狀電池
11、11a、11b、11c、11d、11e、11f、11g、11h‧‧‧基材
12‧‧‧n型金屬氧化物半導體層
13‧‧‧充電層
14‧‧‧p型金屬氧化物半導體層
15、15a、15b、15c、15d、15e、15f、15g、15h‧‧‧第2電極
16、16a、16b、16c、16d、16e、16f‧‧‧絕緣層
20、20a、20b、20c、20d、20e、20f、20h、21‧‧‧積層體
31、31a、31b‧‧‧矩形部
32、32a、32b、32c、32d、32e、32f、32g、32h‧‧‧突片部
41、41a、41b、41c、41e、41g‧‧‧突片導件
42‧‧‧接合劑
43、43a、43b‧‧‧絕緣材
50、50a、50c、50e、50g‧‧‧片對
100‧‧‧積層電池
G‧‧‧間隙
圖1係顯示實施形態1之片狀電池之構成之剖視圖。
圖2係顯示實施形態1之片狀電池之構成之XY俯視圖。
圖3係顯示實施形態1之片對(sheet pear)之構成之分解立體圖。
圖4係顯示實施形態1之片對之側面構成之YZ俯視圖。
圖5係顯示實施形態1之片對之側面構成之XZ俯視圖。
圖6係顯示實施形態1之片對之平面構成之XY俯視圖。
圖7係顯示實施形態1之積層電池之構成之分解立體圖。
圖8係顯示實施形態1之積層電池之側面構成之XZ俯視圖。
圖9係顯示變形例之積層電池之分解立體圖。
圖10係顯示實施形態2之片狀電池之構成之剖視圖。
圖11係顯示實施形態2之片狀電池之表面側之構成之XY俯視圖。
圖12係顯示實施形態2之片狀電池之背面側之構成之XY俯視圖。
圖13係顯示實施形態2之片對之構成之分解立體圖。
圖14係顯示實施形態2之片對之側面構成之YZ俯視圖。
圖15係顯示實施形態2之片對之側面構成之XZ俯視圖。
圖16係顯示實施形態2之積層電池之構成之分解立體圖。
圖17係顯示實施形態2之積層電池之側面構成之XZ剖視圖。
圖18係顯示實施形態3之片狀電池之構成之XY俯視圖。
圖19係顯示實施形態3之片對之構成之分解立體圖。
以下，參照圖式說明本發明之實施形態之一例。以下說明係顯示本發明之較佳實施形態，但本發明之技術範圍並不僅限於以下之實施形態。
實施形態1
本發明係關於基於新的充電原理之電池(以下稱為「氧化物半導體二次電池」)等之片狀電池的電池構造體與積層電池。氧化物半導體二次電池係可充放電之二次電池。具體而言，於氧化物半導體二次電池中，對充電層照射紫外線，從而使充電層之導電性產生變化。
(片狀電池之構造)
圖1係顯示將本實施形態之氧化物半導體二次電池作為片狀之片狀電池10之剖面構造的圖。
圖1中，片狀電池10係具備：積層構造，係於基材11上依序積層有n型金屬氧化物半導體層12、用於充電能源之充電層13、p型金屬氧化物半導體層14以及第2電極15。另外，將形成於基材11上之積層構造體作為積層體20。亦即，積層體20具有：n型金屬氧化物半導體層12、 充電層13、p型金屬氧化物半導體層14以及第2電極15。
基材11係藉由金屬等之導電性物質等而形成，並作為第1電極而發揮作用。於本實施形態中，基材11成為負極。基材11可使用例如鋁片(aluminum sheet)等之金屬箔片。
於基材11上形成有n型金屬氧化物半導體層12。作為n型金屬氧化物半導體層12之材料，可使用例如二氧化鈦(TiO2)。
作為充電層13之材料，可使用微粒子之n型金屬氧化物半導體。n型金屬氧化物半導體係藉由紫外線照射進行光激發構造變化而成為具有充電功能之層。充電層13係由具有n型金屬氧化物半導體與絕緣性物質而構成。作為可在充電層13使用之n型金屬氧化物半導體材料，較佳為二氧化鈦、氧化錫與氧化鋅。亦可使用組合二氧化鈦、氧化錫以及氧化鋅中任二種的材料或組合三種的材料。
作為於充電層13上形成有p型金屬氧化物半導體層14之p型金屬氧化物半導體層14之材料，可使用氧化鎳(NiO)及銅鋁氧化物(CuAlO2)等。
於p型金屬氧化物半導體層14上形成有第2電極15。第2電極15成為正極。第2電極15係使用金屬膜等之導電膜。進行可降低鉻(Chromium；Cr)與鈀(palladium；Pd)之積層膜或鋁膜之阻抗之成膜作為第2電極15。再者，作為第2電極可使用鉻(Cr)或銅(Cu)等金屬電極。作為其它金 屬電極，存在包含鋁(Al)之銀(Ag)合金膜等。作為前述金屬電極之形成方法，可列舉有濺鍍(sputtering)、離子鍍覆(ion plating)、電子束蒸鍍(electron beam evaporation)、真空蒸鍍以及化學蒸鍍等之氣相成膜法。再者，金屬電極可藉由電解鍍覆法、無電解鍍覆法等而形成。作為使用於鍍覆之金屬，一般為銅、銅合金、鎳、鋁、銀、金、鋅或錫等。
另外，於本實施形態中之基材11上之積層順序亦可為相反。例如，亦可藉由成為正極之導電材料形成基材11，並將第2電極15作為負極。此時，只要置換n型金屬氧化物半導體層12與p型金屬氧化物半導體層14之位置即可。亦即，於充電層13下方配置有p型金屬氧化物半導體層，於充電層13上方配置有n型金屬氧化物半導體層。
如此，於基材11上設置有積層體20，該積層體20具有n型金屬氧化物半導體層12、充電層13、p型金屬氧化物半導體層14以及第2電極15。因此，於片狀電池10之最表面配置有第2電極15。另外，於片狀電池10之端部未設置積層體20。積層體20形成於除了端部之基材11之幾乎整個全體。因此，於片狀電池10之端部露出有基材11。換言之，積層體20之外側(亦即基材11之周端部)係成為露出基材11之露出部位。於片狀電池10之周端部中，基材11係配置於片狀電池10之最表面。
充電層13係使用混有絕緣性物質與n型金屬氧化物半導體之材料。以下針對充電層13進行詳細說明。充電層13係使用矽油(silicone oil)作為絕緣性物質之材料。另外， 使用二氧化鈦作為n型金屬氧化物半導體之材料。
作為使用於充電層13之n型金屬氧化物半導體之材料係使用二氧化鈦、氧化錫、氧化鉛。n型金屬氧化物半導體係在製造步驟中由這些金屬之脂肪族酸鹽分解而生成。因此，以金屬之脂肪族酸鹽而言，使用藉由於氧化性氛圍下照射紫外線之方式或燒製之方式進行分解或燃燒而可變化成金屬氧物之種類。
再者，基於容易藉由加熱而分解或燃燒、溶劑溶解性高、分解或燃燒後之膜之組成緻密、容易操作且價廉、容易與金屬合成塩之理由，脂肪族酸鹽較佳為脂肪族酸與金屬之鹽。
本實施形態之二次電池係藉由作成積層圖1中所示之片狀電池10之構成，能夠實現高容量化。具體而言，藉由並聯連接複數個片狀電池10，能夠實現二次電池之高容量化。因此，於本實施形態中，相互對向地積層片狀電池10。雖然只要相互對向地貼合片狀電池即能使電極之間導通，但會因接觸之不穩定，導致作為氧化物半導體二次電池之性能劣化。因此，於本實施形態中，為了得到確實之導通，作為前提，於片狀電池之間夾有絕緣體，並經由突片導件電性連接。另外，於夾有絕緣體之狀態下，如果積層片狀電池的話，會導致厚度之增加。因此，本實施形態主要揭示一種為使厚度減輕之技術。
以下參照圖2說明於並聯連接之積層構造中較佳之片 狀電池10之平面形狀。另外，圖2中係顯示將載置片狀電池10之平面作為XY平面。X方向與Y方向為相互正交之方向。
如圖2所示，片狀電池10具有矩形部31與突片部32。於XY俯視觀視時，矩形部31成為長方形狀或正方形狀。在此，矩形部31之端邊係與X方向以及Y方向平行。矩形部31係成為以X方向作為長度方向的長方形。突片部32係由矩形部31向+Y側延伸出。亦即，突片部32係由矩形部31的一端邊向外側突出。在此，於XY俯視觀視時，片狀電池10成為L字形狀。突片部32係形成於矩形部31之左上端部。
再者，積層體20之主要部係形成於矩形部31與突片部32。亦即，於矩形部31以及突片部32之大部分中，第2電極15配置於最表面。於未設置有積層體20之部位露出基材11。因此，於片狀電池10之周端部中，最表面為基材11。
更且，於片狀電池10上形成有絕緣材43。如圖2所示，絕緣材43係形成於矩形部31之一部分。具體而言，沿著矩形部31之X方向，於片狀電池10之左上端部形成有突片部32，於右上端部形成有絕緣材43。
絕緣材43係配置於積層體20之外側。亦即，絕緣材43係形成於基材11成為最表面之部位。絕緣材43係以與基材11連接之方式直接形成於基材11上。絕緣材43係以 覆蓋基材11之一部分之方式形成。絕緣材43係藉由蒸鍍或噴塗(spray coat)等方法被塗布(coating)於基材11上。作為絕緣材43，例如可使用聚醯亞胺(polyimide)等樹脂膜。絕緣材43較佳為具有彈性。
在已積層片狀電池10a之情形中，絕緣材43係以基材11不會與其他的片狀電池10b的第2電極15b短路之方式設置(參照後述之圖3)。另外，針對絕緣材43之詳細構成將於後敘述。
(已積層2片之電池構造)
使用圖3至圖6說明已積層片狀電池10a、10b之電池構造體。以下，以已積層2片片狀電池10之電池構造體作為片對50進行說明。圖3係片對50之分解立體圖。圖4係顯示片對50之側面構成之YZ俯視圖。圖5係顯示片對50之側面構成之XZ俯視圖。圖6係示意地顯示片對50之平面構成之XY俯視圖。
片對50具有成對之2片片狀電池10a與片狀電池10b。片對50中，2片片狀電池10為並聯連接。另外，於以下圖中，如同上述，將載置片狀電池10b之平面作為XY平面。再者，將與XY平面正交之方向作為Z方向顯示。使用將片狀電池10之面內方向作為X方向以及Y方向、將片對50之厚度方向作為Z方向之XYZ正交座標系統來進行說明。
再者，於本實施形態中，為了說明之明確化，將2片 片狀電池10中的其中一片作為片狀電池10a顯示，將另一片作為片狀電池10b顯示。具體而言，片狀電池10a係配置於片狀電池10b之上側(+Z側)。更且，將設置於片狀電池10a之絕緣材43、矩形部31、突片部32以及積層體20作為絕緣材43a、矩形部31a、突片部32a以及積層體20a顯示。同樣地，將設置於片狀電池10b上之絕緣材43、矩形部31、突片部32以及積層20作為絕緣材43b、矩形部31b、突片部32b以及積層體20b顯示。另外，為了說明之明確化，圖中顯示並適當地一併標記積層體20與第2電極15之元件符號。
片對50具有成為第1片狀電池之片狀電池10a與成為第2片狀電池之第2片狀電池。片狀電池10a之突片部30a成為第1突片部，片狀電池10b之突片部32b成為第2突片部。同樣地，設置於片狀電池10a之絕緣材43a成為第1絕緣材，設置於片狀電池10b之絕緣材43b成為第2絕緣材。
片狀電池10a與片狀電池10b係以第二電極15a、15b相互對向之方式配置。因此，片狀電池10a係成為圖1之片狀電池10上下反轉之構成。片狀電池10a之第2電極15a係配置成朝向-Z側，片狀電池10b之第2電極15b係配置成朝向+Z側。因此，如圖4、圖5所示，片狀電池10a中，積層體20a配置於下側；片狀電池10b中，積層體20b配置於上側。
由於片狀電池10a被反轉，因此於XY俯視觀視時，突片部32a與突片部32b為錯開配置。亦即，突片部32a 配置於片狀電池10a之+X側之端部，突片部32b配置於片狀電池10b之-X側之端部。如此，於X方向中，突片部32a之位置與突片部32b之位置不同。因此，突片部32a與突片部32b為錯開。換言之，於XY俯視觀視時，片狀電池10a之突片部32a係形成為凸出於矩形部31a之外側。同樣地，於XY俯視觀視時，片狀電池10b之突片部32b係形成為凸出於矩形部31b之外側。
突片導件41係設置成從突片部32a跨接於突片部32b。接著，片狀電池10a之第2電極15a與片狀電池10b之第2電極15b係經由突片導件41連接。突片導件41係以從突片部32a朝向突片部32b之方式延伸於X方向。突片導件41係藉由將X方向作為長度方向之導電性的片或金屬箔等而形成。
如圖5所示，於突片導件41之兩端部形成有接合劑42。例如，接合劑42係藉由導電性膠(paste)或導電膜(film)而形成。突片導件41係藉由接合劑42與突片部32a、32b接合。如圖5所示，接合突片部32a之積層體20a之下表面與突片導件41。更且，接合劑42係接合突片部32b之積層體20b之上表面與突片導件41。換言之，突片導件41係設置成從突片部32a之下表面跨接於突片部32b之上表面。如此，片狀電池10a之第2電極15a與片狀電池10b之第2電極15b係經由突片導件41電性連接。
再者，於片狀電池10b之上表面形成有絕緣材43b。絕緣材43b配置於突片部20a附近。絕緣材43b設置於片 狀電池10b之端部。此處「附近」係指例如絕緣材43b未設置有片狀電池10b之積層體20b之部位，且為與突片部32a對應之部位。於延伸於片狀電池10a之突片部32a之部位中，於片狀電池10a與片狀電池10b之間配置有絕緣材43b。換言之，於XY俯視觀視時，於片狀電池10a之突片部32a與矩形部31a之邊界部分亦即於矩形部31a側之區域配置有絕緣體43b。藉此，絕緣材43b係夾設於第2電極15a與片狀電池10b的基材11b之間，前述第2電極15a設置於突片部32a附近的積層體20a之最表面。因此，能夠防止片狀電池10a之第2電極15a與片狀電池10b之基材(第1電極)11b之間的短路。
再者，如圖3、圖6所示，於片狀電池10a之下表面形成有絕緣材43a。絕緣材43a配置於突片部20b附近。絕緣材43a設置於片狀電池10a之端部。絕緣材43a係與絕緣材43b為相同之配置。因此，絕緣材43a配置於片狀電池10a之基材11a與片狀電池10b的積層體20之間。
具體而言，絕緣材43a係形成於未設置有片狀電池10a之積層體20a之部位且為與突片部32b對應之部位。於片狀電池10b中之延伸至突片部32b的部位中，絕緣材43a配置在片狀電池10a與片狀電池10b之間。換言之，於XY俯視觀視時，於片狀電池10b之突片部32b與矩形部31b之邊境部分亦即於矩形部31b側之區域配置有絕緣材43a。
藉此，絕緣材43a夾設於第2電極15b與片狀電池10a之基材11之間，前述第2電極15b設置於突片部32b附近 之積層體20b之最表面。藉此，能夠防止片狀電池10a之第2電極15a與片狀電池10b之基材(第1電極)11a之短路。
如此，突片部32a與突片部32b之位置為錯開。因此，於本實施形態中，於突片部32與矩形部31之邊界部位中，存在一方之片狀電池10之第2電極15與另一方之片狀電池10之基材11相互對向的區域。因此，於本實施形態中，於該區域配置有絕緣材43。換言之，於基材11之露出區域中，絕緣材43係配置於片狀電池10a與片狀電池10b之間。藉由於該露出部位設置絕緣材43，能夠防止第2電極15與其他之片狀電池10之第1電極的短路。
再者，於上述說明中，雖然於基材11之露出部位形成有絕緣材43，然而絕緣材43的形成部位並未限定於基材11之露出部位。亦即，只要於一方之片狀電極10之第2電極15以及另一方之片狀電極10中之除了第2電極15以外之層(基材11、n型金屬氧化物半導體層12、充電層13、p型金屬氧化物半導體層14)相對向之部位形成絕緣材43即可。藉此，能夠確實地並聯連接2片片狀電池10。
如圖4所示，絕緣材43比各個積層體20還厚。因此，會於片狀電池10a與片狀電池10b之間形成間隙(gap)G。再者，於該間隙G之厚度配置成具有突片導件41與接合劑42。如此，可以使2片片狀電池10a、10b變得更薄，從而能節省空間化。
更且，藉由將突片導件41之厚度做成片狀電池10之 厚度以下，能夠使片對50薄型化。亦即，可將突片部32做成比矩形部31更薄。再者，多層化之後，藉由超音波熔接或電阻熔接等，使突片導件41與正極端子等接合。即便是基材11a、基材11b，亦同樣藉由超音波熔接或電阻熔接等與負極端子等接合。
由於藉由可撓性(flexible)材料形成基材11或突片導件41，因此亦可使片對50可撓性化。另外，由於積層方法亦簡單，從而無需增加額外之步驟，可削減製造成本。因此，可以簡便地薄型化。更且，由於並聯連接2片片狀電池10，因此使高容量化變成可能。
(積層電池)
使用圖7、圖8來說明積層有上述記載之片對50的多層構造。圖7係顯示已積層片對50之多層構造的電池(以下稱為積層電池100)的構成之分解立體圖。圖8為顯示積層電池100之構成之XZ俯視圖。再者，圖7、圖8係將積層電池100所含有之3個片對作為片對50a、片對50c、片對50e顯示。由於圖7、圖8所示之片對50a、片對50c、片對50e係與上述記載之片對50為相同構成，因此適當簡化繪圖。另外，關於與前述說明重複之內容係適當省略說明。
再者，將片對50a所含有之片狀電池10作為片狀電池10a、10b而顯示。同樣地，將片對50c所含有之片狀電池10作為片狀電池10c、10d，且將片對50e所含有之片狀電池10作為片狀電池10e、10f。
於本實施形態中，於XY俯視觀視時，片狀電池10a、10c、10e之突片部32a、32c、32e為重疊。於XY俯視觀視時，片狀電池10b、10d、10f之突片部32b、32d、32f為重疊。在上下鄰接之片狀電池10中，突片部32為重疊之配置。
本實施形態中，為了積層如上述之片對50a、片對50c、片對50e，於突片部32之背面側設置有絕緣層16。亦即，於突片部32中設置有絕緣層16，以使基材11不會與其它片對50之突片導件41或第2電極15短路。與絕緣材43同樣地，絕緣層16係藉由蒸鍍或噴塗等形成於基材11之背面。
具體而言，於片狀電池10a之突片部32a之上表面設置有絕緣層16a，於下表面設置有積層體20a。相反地，於片狀電池10b之突片部32b之上表面設置有積層體20b，於下表面設置有絕緣層16b。如此，藉由設置絕緣層16b，能夠防止突片部32b之基材11b與突片導件41c或突片部32d之積層體20d的短路。
同樣地，於片狀電池10c、10e之突片部32c、32e的上表面分別設置有絕緣層16c、16e，於下表面分別設置有積層體20c、20e。於片狀電池10d、10f之突片部32d、32f之上表面分別設置有絕緣層16d、16f，於下表面分別設置有積層體20d、20f。
藉由設置絕緣層16d，能夠能夠防止防止突片部32d之基材11d與突片導件41e或突片部32f之積層體20f的短路。同樣地，藉由設置絕緣層16c，能夠防止突片部32c之基材11c與突片導件41a或突片部32a之積層體20a的短路。藉由設置絕緣層16e，能夠防止突片部32e之基材11e與突片導件41c或突片部32c之積層體20c的短路。
如此，於上下鄰接之2個片對50中突片部32為錯開之構成中，於突片部32之背面側形成絕緣層16。如此，能夠防止露出於突片部32之背面側之基材11(第1電極)與突片導件41或第2電極15的短路。
更且，於片狀電池10a至10f中，矩形部31為重疊。因此，於矩形部31中，於片狀電池10b與片狀電池10c中基材11成為相對向之構成。同樣地，於矩形部31中，於片狀電池10d與片狀電池10e中，基材11成為相對向之構成。因此，可容易連接屬於第1電極之基材11彼此。藉此，可簡便地並聯連接複數個片對50a、片對50c、片對50e。從而，能夠提高高容量之積層電池之生產性。
積層複數個片狀電池10後，可藉由電阻熔接或超音波熔接等將突片導件41與正極端子(未圖示)接合。於本實施形態中，由於全部之突片部32凸出於同一方向，因此可以容易地進行與正極端子之連接。更且，即便是基材11，亦能於積層後藉由電阻熔接或超音波熔接等與負極端子(未圖示)接合。
(積層電池之變形例)
使用圖9來說明變形例之積層電池101之構造。圖9係顯示變形例之積層電池101之構造之分解立體圖。在變形例中，於隣接之片對中，突片部32之位置為錯開。具體而言，隣接之片對中，為了錯開突片部32之位置，於XY俯視中使片對之方向以90度旋轉。再者，由於積層電池101之基本構成與積層電池100相同，故而省略說明。
圖9中，將4個片對50作為片對50a、片對50c、片對50e、片對50g顯示。片對50a、片對50c、片對50e、片對50g係成為與上述記載之片對50相同之構成。因此，省略關於具體構成的說明。再者，將片對50a所含有之片狀電池10作為片狀電池10a、10b顯示。同樣地，將片對50c所含有之片狀電池10作為片狀電池10c、10d顯示，將片對50e所含有之片狀電池10作為片狀電池10e、10f顯示，將片對50g所含有之片狀電池10作為片狀電池10g、10h顯示。
再者，片對50a、片對50c、片對50e、片對50g之方向不同。具體而言，於XY俯視中，片對50c係相對於片對50a旋轉180度配置。於XY俯視中，片對50e係相對於片對50a旋轉180度配置。在片對50a中，突片部32係凸出於+Y側。在片對50c中，突片部32係凸出於-Y側。在片對50e中，突片部32係凸出於+X側。與片對50a同樣地，在片對50g中，突片部32係凸出於+Y側。因此，在積層電池101中，突片部32係成為向3個方向突出之構成。
如此，於上下隣接之片對中，突片部32成為錯開之構成。具體而言，突片部32a、32b與突片部32c、32d為錯開。同樣地，突片部32e、32f與突片部32c、32d為未重疊。突片部32e、32f與突片部32g、32h為未重疊。亦即，於XY俯視觀視時，在隣接之片對中，突片部32係錯開配置。因此，可更進一步確實防止基材11(第1電極)與第2電極15的短路。更且，由於可以減少突片部32之重疊個數，因此即便突片部32為比矩形部31更厚之構成，積層構造101整體亦可以實現薄型化。
實施形態2
使用圖10來說明本實施形態之片狀電池10之構成。圖10係顯示片狀電池10之構成之剖視圖。在本實施形態中，於基材11之兩面設置有積層體20與積層體21。亦即，除了圖1之構成，成為追加了積層體21之構成。於基材11之一方的表面形成有積層體20，於另一方的表面形成有積層體21。
與積層體20同樣地，積層體21係具有n型金屬氧化物半導體層12、充電層13、p型金屬氧化物半導體層14以及第2電極15。因此，於片狀電池10之兩面中，第2電極15配置於最表面。
片狀電池10之平面形狀係如圖11與圖12所示。圖11係顯示片狀電池10之表面側之構成的XY俯視圖，圖12係顯示片狀電池10之背面側之構成的XY俯視圖。
如圖11、圖12所示，於片狀電池10之兩面形成有絕緣材43。與實施形態1同樣地，絕緣材43係形成於未設置有積層體20、21之區域。因此，絕緣材43係以與基材11相接之方式直接形成於基材11上。換言之，絕緣材43係形成於露出基材11之露出部位。於XY俯視觀視時，兩面的絕緣材43為重疊。
(片對)
使用圖13至圖15來說明已積層有本實施形態之片狀電池10之構成。圖13係顯示片對50之構成之分解立體圖。圖14係顯示片對50之構成之XZ俯視圖。圖15係顯示片對50之側面構成之YZ俯視圖。另外，由於片對50之基本構成係與實施形態1之片對50相同，因此省略說明重複之內容。
即便於積層有本實施形態的片狀電池10之片對50中，由於生成有絕緣材43，因此能夠防止第2電極15與基材11的短路。另外，於本實施形態中，於片狀電池10a之上表面以及片狀電池10之下表面亦形成有絕緣材43。於本實施形態中，由於於片狀電池10a、10b之兩面形成有積層體20，因此可更進一步進行高容量化。
(積層電池)
使用圖16、圖17來說明積層有片對50之積層電池102之構成。圖16係顯示積層電池102之構成之分解立體圖。圖17係顯示圖16之積層電池之構成之剖視圖，且顯示在 突片部32切斷的XZ剖面。
圖16、圖17中，積層電池102係積層有2個片對50，並將兩個片對50作為片對50a、片對50c顯示。片對50a具有片狀電池10a與片狀電池10b。片對50c具有片狀電池10c與片狀電池10d。亦即，積層電池102具有片狀電池10a至10d。另外，由於積層電池102之基本構成係與實施形態1之積層電池100相同，因此省略說明重複之內容。
於本實施形態中，於4片片狀電池10a至10d設置有3個突片導件41a、突片導件41b、突片導件41c。突片導件41a係連接積層體20a與積層體20b。突片導件41c係連接積層體21d與積層體20c。突片導件41b係連接積層體20a、積層體21b、積層體21c以及積層體20d。亦即，於突片導件41之兩端的兩面設置有接合劑42。如此，於兩面具有積層體20、21之4個片狀電池10係藉由3個突片導件41而連接。藉此，能夠減少突片導件41之數量，並可簡便地進行並聯連接。
再者，即使於本實施形態中，亦於片狀電池10a至10d之兩面形成有絕緣材43。藉此，即便積層了於兩面具有積層體20、積層體21之片狀電池10a至片狀電池10d之情況，亦能夠防止第2電極15與第1電極的短路。
更且，於本實施形態中，突片導件41與接合劑42之合計厚度係幾乎相等於片狀電池10之厚度。亦即，基材11與設置於基材11的兩面之積層體20及積層體21之合 計厚度係實質等於突片導件41與設置於突片導件41的兩面之接合劑42之合計厚度。如此，即便增加片對50之積層數之情況，也可以減少厚度之差異。
例如，若合計厚度存在差異，則會隨著層片數變多而於突片導件41側之層與片狀電池10之層產生段差。一旦產生段差，則變得難以進行積層。更且，若於最終熔接或接合所取出之突片導件41的全層時，則會導致突片導件間之距離亦擴大。因此，會導致於突片導件41之最上部、最下部、中間部所施予的應力不同。更且，於突片導件存在產生縐紋之可能性。藉此，如本實施形態，藉由將接合劑42及突片導件41之合計厚度做成與片狀電池10之厚度一致，從而可以更簡便地進行積層。
實施形態3
使用圖18、圖19來說明本實施形態之片狀電池10與片對50。圖18係顯示片狀電池10之構成之俯視圖。圖19係顯示片對50之構成之分解立體圖。於本實施形態中，僅有絕緣材43之構成與實施形態1不同。另外，由於絕緣材43以外之構成係與上述記載之實施形態相同，因此適當省略說明。
如圖18所示，絕緣材43以遍及片狀電池10之外周整體而形成。亦即，於XY俯視觀視時，絕緣材43連續形成於片狀電池10之全周，且包圍積層體20。於基材11之周緣部的最表面配置有絕緣材43，於中央部之最表面配置有積層體20。即使在此種構成中，絕緣材43b亦配置於突片 部32a中之積層體20a與基材11b之間。從而，能夠防止電極間的短路。再者，絕緣材43a配置於突片部32b中之積層體20b與基材11a之間。從而，能夠防止電極間的短路。
於本實施形態中，絕緣材43設置於片狀電池10之外周整體。藉此，可以更加確實地防止短路。另外，絕緣材43之構成並未限定於上述構成。只要能夠防止電極間之短路之構成，可為如實施形態1、2所示般為最小範圍之構成，或亦可為如本實施形態般連續設置於外周整體。當然，絕緣材43亦可具有除了本實施形態1至3中所圖示之構成以外之構成。再者，積層電池100之一部分亦可將絕緣材43設置於片狀電池10之外周整體，且其中一部分為將絕緣材43僅設置於外周之一部分。
本實施形態1至3可以適當地組合。例如，亦可將實施形態1之變形例與第2實施形態進行組合。更且，亦可以將實施形態3之絕緣材43之構成與實施形態1、2及其變形例進行組合。亦即，於實施形態1、2中，亦可將絕緣材43設置於片狀電池10之外周整體。再者，於上述記載之說明中，雖然已說明片狀電池10作為氧化物半導體二次電池，但亦可使用除了氧化物半導體二次電池以外之電池。例如，可使用鋰離子電池等之片狀電池。
再者，於上述記載之說明中，雖然已針對第2電極15為正極且基材11(第1電極)為負極之例子進行說明，然而亦可為第2電極15為負極且基材為正極。此時，由於於突 片部32之最表面成有負極，因此成為突片導件41連接負極彼此之構成。
以上，雖然已說明本發明之實施形態的一例，但本發明包含不損及本發明之目的及功效之適當變形，更且不受限於上述實施形態。
本申請係以2016年1月5日所申請之日本出願特願2016-00513為基礎主張優先權，於本文納入其揭露之全部。
10a、10b‧‧‧片狀電池
11a、11b‧‧‧基材
15a、15b‧‧‧第2電極
20a、20b‧‧‧積層體
31a、31b‧‧‧矩形部
32a、32b‧‧‧突片部
41‧‧‧突片導件
43a、43b‧‧‧絕緣材
50‧‧‧片對

Claims (10)

  1. 一種電池構造體，具備：第1片狀電池，具有第1電極與第2電極；第2片狀電池，具有第1電極與第2電極，並與前述第1片狀電池對向配置；以及突片導件，連接前述第1片狀電池之前述第2電極與前述第2片狀電池之前述第2電極；前述第1片狀電池之前述第2電極與前述第2片狀電池之前述第2電極係相互對向配置；於前述第1片狀電池與前述第2片狀電池相互對向配置的狀態之俯視觀視時：前述第1片狀電池具備：第1突片部，形成為凸出於前述第2片狀電池的外側；前述第2片狀電池具備：第2突片部，形成為凸出於前述第1片狀電池的外側；前述突片導件設置成從前述第1突片部跨接於前述第2突片部。
  2. 如請求項1所記載之電池構造體，其中於前述第1片狀電池形成有第1絕緣材；於前述第2片狀電池形成有第2絕緣材；前述第1絕緣材形成於前述第2突片部附近；前述第2絕緣材形成於前述第1突片部附近。
  3. 如請求項1所記載之電池構造體，其中前述突片導件之厚度為前述第1片狀電池與前述第2片狀電池各者的厚度以下。
  4. 如請求項1所記載之電池構造體，其中於前述第1片狀電池之第1電極上配置有第1積層體，該第1積層體係依n型金屬氧化物半導體層、充電層、p型金屬氧化物半導體層以及前述第2電極之順序所積層；於前述第2片狀電池之第1電極上配置有第2積層體，該第2積層體係依n型金屬氧化物半導體層、充電層、p型金屬氧化物半導體層以及前述第2電極之順序所積層。
  5. 如請求項4所記載之電池構造體，其中於前述第1片狀電池的前述第1電極之兩面形成有前述第1積層體；於前述第2片狀電池的前述第2電極之兩面形成有前述第2積層體。
  6. 如請求項1所記載之電池構造體，其中更具備：接合劑，用於接合前述突片導件與前述第2電極；前述第1片狀電池與前述第2片狀電池各者的厚度大致等於前述接合劑與前述突片導件之合計厚度。
  7. 一種積層電池，係積層有複數個如請求項1至4中任一項所記載之電池構造體；於前述積層電池設置有複數個前述第1突片部與第2突片部；於複數個前述第1突片部之一方之表面設置有前述第2電極，於另一方之表面設置有絕緣層； 於複數個前述第2突片部之一方之表面設置有前述第2電極，於另一方之表面設置有絕緣層。
  8. 如請求項7所記載之積層電池，其中在上下鄰接之2個前述電池構造體中，兩個前述第1突片部配置成相互重疊，且兩個前述第2突片部配置成相互重疊。
  9. 如請求項7所記載之積層電池，其中在上下鄰接之2個前述電池構造體中，兩個前述第1突片部配置成相互錯開，且兩個前述第2突片部配置成相互錯開。
  10. 一種積層電池，係積層有複數個如請求項5所記載之電池構造體；設置有複數個前述第1片狀電池、前述第2片狀電池以及前述突片導件；更具備：接合劑，用於將各個前述突片導件接合於各個前述第2電極；各個前述第1片狀電池及各個前述第2片狀電池之厚度大致等於各個前述接合劑和各個前述突片導件之合計厚度。
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