WO2007114311A1

WO2007114311A1 - 積層型電池およびその製造方法

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Publication number: WO2007114311A1
Application number: PCT/JP2007/057021
Authority: WO
Inventors: Kenji Kimura
Original assignee: Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha
Priority date: 2006-03-31
Filing date: 2007-03-23
Publication date: 2007-10-11
Also published as: JP2007273349A

Abstract

積層型電池は、積層された負極集電箔（３６）および正極集電箔（３１）と、負極をなす負極活物質層（３７）と、正極をなす正極活物質層（３２）と、負極活物質層（３７）と正極活物質層（３２）との間に配置された電解質層（４１）とを備える。負極集電箔（３６）は、表面（３６ａ）を有し、正極集電箔（３１）は、表面（３１ａ）を有する。表面（３６ａ）と表面（３１ａ）とは互いに向い合う。負極活物質層（３７）は、表面（３６ａ）上に形成されている。正極活物質層（３２）は、負極活物質層（３７）と対向し、表面（３１ａ）上に形成されている。電解質層（４１）の端部（４１ｕ）は、表面（３６ａ）上に接触する。負極活物質層（３７）は、電解質層（４１）によって覆われている。このような構成により、正極および負極間の絶縁が確保される積層型電池およびその製造方法を提供する。

Description

明細書積層型電池およびその製造方法技術分野

この発明は、一般的には、積層型電池およびその製造方法に関し、より特定的には、固体電解質を備える積層型電池およびその製造方法に関する。背景技術

従来の積層型電池に関して、たとえば、特開 2 0 0 4— 1 5 8 2 2 2号公報には、フォトレジスト工程を必要とせず、製造プロセスの大幅な簡略化が図られる多層積層電池が開示されている（特許文献 1 ) 。特許文献 1に開示された多層積層電池は、正極および負極活物質層、この間に配置される固体電解質層、活物質層の直上、直下に配置される集電体層の 5層からなる電池セルが複数段、重ね合わされて構成されている。電池セノレを構成する各層は、その周縁部の幅が、活物質層、集電体層、固体電解質層の順に広くなるように形成されている。すなわち、固体電解質層が、活物質層の周縁および集電体の周縁を覆うように設けられている。

また、特開 2 0 0 4— 3 2 7 3 7 4号公報には、単電池層おょぴシー^^部材間に形成される隙間に起因して、短絡が発生することを防止するバイポーラ電池が開示されている（特許文献 2 ) 。特許文献 2では、集電体の一方の面に正極活物層が形成され、他方の面に負極活物質層が形成されてなるバイポーラ電極が、ゲル状電解質を挟んで積層されている。正極活物質層、負極活物質層およびゲル状電解質の周囲には、絶縁性の粉末からなる絶緣部材が充填されている。

上述の特許文献 1では、正極および負極活物質層の方形状周辺を、電解質層およぴ集電体層によって絶縁し、さらに集電体層の外縁部を固体電解質層によって絶縁している。しかしながら、電解質層および集電体層の双方の側部を包み込むように固体電解質層を設けた場合、多層積層電池の厚みが、固体電解質層の塑性変形の限度内に限られるという制約が生じる。すなわち、特許文献 1では、多層積層電池の最上段に配置される固体電解質層力積層された活物質層および集電体の全体を包み込むように設けられる。このため、たとえば、電池セルの積層数が多くなつたり、高容量を得る目的で活物質層の厚みが大きくなつた場合には、固体電解質層に成形される曲げ形状が、固体電解質層の塑性変形の限度を越え、固体電解質層が破断するおそれが生じる。この場合、正極および負極活物資眉間を適切に絶縁することができない。発明の開示

この発明の目的は、上記の課題を解決することであり、正極および負極間の絶縁が確保される積層型電池およびその製造方法を提供することである。

この発明に従った積層型電池は、積層された第 1および第 2の集電体と、正極および負極のいずれか一方をなす第 1の活物質層と、正極および負極のいずれか他方をなす第 2の活物質層と、第 1の活物質層と第 2の活物質層との間に配置された固体電解質とを備える。第 1の集電体は、第 1の表面を有し、第 2の集電体は、第 2の表面を有する。第 1の表面と第 2の表面とは互いに向い合う。第 1の活物質層は、第 1の表面上に形成されている。第 2の活物質層は、第 1の活物質層と対向し、第 2の表面上に形成されている。固体電解質の端部は、第 1の表面上に接触する。第 1の活物質層は、固体電解質によって覆われている。

このように構成された積層型電池によれば、第 1の活物質層を覆う固体電解質によって、第 1の活物質層と第 2の活物質層との短絡を防ぐことができる。この際、固体電解質の端部は、第 1の表面上に接触するため、固体電解質は、第 1の活物質層および第 1の集電体のうち第 1の活物質層のみを覆うように設けられる。このため、固体電解質に過大な曲げ形状が生じることを防止し、第 1の活物質層が固体電解質によって覆われた形態をより確実に得ることができる。これにより、第 1の活物質層および第 2の活物質層間の絶縁を確保することができる。

また好ましくは、第 2の活物質層は、固体電解質によって覆われている。このように構成された積層型電池によれば、第 1および第 2の活物質層を固体電解質により覆うことによって、第 1および第 2の活物質層の一部が欠落することを防止できる。これにより、第 1の活物質層と第 2の活物質層との短絡を防ぐことにカロえて、活物質層の欠落に起因した電池容量の低下を防ぐことができる。

この発明に従った積層型電池の製造方法は、上述のいずれかに記載の積層型電池の製造方法である。積層型電池の製造方法は、第 1および第 2の表面上に、それぞれ第 1および第 2の活物質層を形成する工程と、第 1の活物質層を覆うように、第 1の表面上に固体電解質を形成する工程と、固体電解質を形成する工程の後、第 1の集電体と第 2の集電体とを積層する工程とを備える。

このように構成された積層型電池の製造方法によれば、第 1の集電体と第 2の集電体とを積層する前に、予め第 1の活物質層を固体電解質により覆うことによつて、第 1の活物質層と第 2の活物質層との短絡を確実に防止できる。

以上説明したように、この発明に従えば、正極おょぴ負極間の絶縁が確保される積層型電池およびその製造方法を提供することができる。図面の簡単な説明

図 1は、この発明の実施の形態 1における積層型電池を示す断面図である。図 2は、図 1中の積層型電池が備える単電池を示す断面図である。

図 3は、図 2中の単電池を構成する負極を示す斜視図である。

図 4は、図 2中の単電池の製造方法の第 1の正極形成工程を示す断面図である。図 5は、図 2中の単電池の製造方法の第 2の正極形成工程を示す断面図である。図 6は、図 2中の単電池の製造方法の第 1の負極形成工程を示す断面図である。図 7は、図.2中の単電池の製造方法の第 2の負極形成工程を示す断面図である。図 8は、図 2中の単電池の製造方法の積層工程を示す断面図である。

図 9は、図 2中の単電池の製造方法の切断工程を示す断面図である。

図 1 0は、図 4および図 5中に示す工程を経て得られた正極集電箔を示す斜視図である。

図 1 1は、図 2中の単電池の変形例を示す断面図である。

図 1 2は、この発明の実施の形態 2における積層型電池を示す断面図である。発明を実施するための最良の形態

この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下で参照する図面では、同一またはそれに相当する部材には、同じ番号が付されている。

(実施の形態 1 )

図 1は、この発明の実施の形態 1における積層型電池を示す断面図である。図 1を参照して、積層型電池 1 0は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関と、充放電可能な電源とを動力源とするハイプリッド自動車に電源として搭載される。積層型電池 1 0は、リチウムイオン電池から形成されている。積層型電池 1 0は、矢印 1 0 1に示す方向に積層された複数の単電池 3 0を備える。積層型電池 1 0は、略直方体形状を有する。積層型電池 1 0は、単電池 3 0の積層方向の長さが他の辺の^ ¾さよりも小さい薄板形状を有しても良い。複数の単電池 3 0は、電気的に直列に接続されている。積層型電池 1 0は、たとえば、 2 0 0 V以上の電圧を有する。積層型電池 1 0は、たとえば 5 0以上の単電池 3 0を備える。

各単電池 3 0は、シート状の正極集電箔 3 1および負極集電箔 3 6を有する。複数の単電池 3 0は、互いに隣り合う単電池 3 0間で、正極集電箔 3 1と負極集電箔 3 6とが隣接するように積層されている。単電池 3 0の積層方向の一方端に配置された正極集電箔 3 1には、正極端子 2 6が接続されている。単電池 3 0の積層方向の他方端に配置された負極集電箔 3 6には、負極端子 2 7が接続されている。

積層された複数の単電池 3 0は、外装体としてのラミネートフィルム 2 8によつて覆われている。ラミネートフィルム 2 8としては、たとえば、ァノレミニゥムからなる基材にポリエチレンテレフタラート樹脂（P E T : poly ethylene terephthalate) が被膜されたものが使用される。ラミネートフィルム 2 8は、主に水分の浸入を防止するために設けられている。単電池 3 0が有する電解質の種類によっては、ラミネートフィルム 2 8が省略されることもある。

積層された複数の単電池 3 0の両側には、拘束板 2 1および 2 3が配設されている。拘束板 2 1と拘束板 2 3とは、単電池 3 0の積層方向に延びるボルト 2 4 によって互いに結合されている。ボルト 2 4の軸力によって、複数の単電池 3 0 はその積層方向に拘束されている。なお、本実施の形態では、複数の単電池 3 0 を拘束する拘束部材として、ポト 2 4を用いたが、これに限定されず、たとえば単電池 3 0の積層方向に締め付け力を発生させるゴムや紐、バンド、テープ等であっても良い。

互いに隣り合う複数の単電池 3 0間には、正極集電箔 3 1と負極集電箔 3 6とに挟持されるようにシート部材 4 6が配設されている。シート部材 4 6は、正極集電箔 3 1と負極集電箔 3 6との間から延出する冷却用タブ 4 7を有する。冷却用タブ 4 7は、ラミネートフィルム 2 8の外^ f則に引き出されている。シート部材 4 6は、熱伝導性に優れた導電性材料から形成されている。シート部材 4 6は、たとえば、アルミニウム、銅もしくはカーボンシートから形成されている。このような構成により、単電池 3 0で発生した熱は、シート部材 4 6の冷却用タブ 4 7に伝わって、ラミネートフィルム 2 8の外^ (則に効率良く放熱される。なお、シ一ト部材 4 6は、必ずしも設けられる必要はない。

図 2は、図 1中の積層型電池が備える単電池を示す断面図である。図 2を参照して、単電池 3 0は、正極集電箔 3 1および負極集電箔 3 6に加えて、正極集電箔 3 1および負極集電箔 3 6にそれぞれ設けられた正極活物質層 3 2および負極活物質層 3 7と、正極活物質層 3 2と負極活物質層 3 7との間に設けられた電解質層 4 1とを有する。本実施の形態における積層型電池 1 0は、正極活物質層 3 2および負極活物質層 3 7が 2枚の集電箔に別々に設けられる 2次電池である。正極集電箔 3 1および負極集電箔 3 6は、表面 3 1 aおよび表面 3 6 aをそれぞれ有する。正極集電箔 3 1および負極集電箔 3 6は、表面 3 1 aと表面 3 6 a とが互いに距離を隔てて向い合うように、矢印 1 0 1に示す単電池 3 0の積層方向に重ね合わされている。表面 3 1 aと表面 3 6 aとは、単電池 3 0の積層方向に直交する平面内で互いに平行に延在している。

複数の単電池 3 0が有する正極集電箔 3 1は、全て同一形状に形成されている。複数の単電池 3 0が有する負極集電箔 3 6は、全て同一形状に形成されている。正極集電箔 3 1は、たとえばアルミニウムから形成されている。負極集電箔 3 6 は、たとえば銅から形成されている。

' 正極活物質層 3 2および負極活物質層 3 7は、表面 3 1 aおよび表面 3 6 a上にそれぞれ形成されている。正極活物質層 3 2は、正極集電箔 3 1の表面上であつて、負極集電箔 3 6側に形成されている。負極活物質層 3 7は、負極集電箔 3 1

6の表面上であって、正極集電箔 3 1側に形成されている。正極活物質層 3 2と負極活物質層 3 7とは、電解質層 4 1を介して互いに対向する。

電角军質層 4 1は、イオン伝導性を示す材料から形成される層である。電解質層 4 1を介在させることによって、正極活物質層 3 2および負極活物質層 3 7間のイオン伝導がスムーズになり、積層型電池 1 0の出力を向上させることができる。電解質層 4 1は、固体電解質から形成されている。

単電池 3 0は、絶縁材料から形成された絶縁部材としての絶縁樹脂 4 5をさらに有する。絶縁樹脂 4 5は、正極集電箔 3 1と負極集電箔 3 6との間で表面 3 1 aおよび 3 6 aの周縁に沿って設けられている。絶縁樹脂 4 5は、正極活物質層 3 2、負極活物質層 3 7および電解質層 4 1の周囲を取り囲むように設けられている。絶縁樹脂 4 5は、電解質層 4 1に接触して設けられている。正極活物質層 3 2、負極活物質層 3 7および電角军質層 4 1は、絶縁樹脂 4 5によって、正極集電箔 3 1と負極集電箔 3 6との間の空間に封入されている。絶縁樹脂 4 5は、絶縁材料から形成されており、たとえばエポキシ樹脂、アクリル樹脂、シリコーンゴムもしくはフッ素ゴムから形成されている。

正極活物質層 3 2は、負極活物質層 3 7に対向する項面 3 2 aと、頂面 3 2 a から表面 3 1 aに連なる側面 3 2 bとを有する。負極活物質層 3 7は、正極活物質層 3 2に対向する頂面 3 7 aと、頂面 3 7 aから表面 3 6 aに連なる側面 3 7 bとを有する。頂面 3 7 aおよひィ則面 3 7 bは、表面 3 6 aから露出する負極活物質層 3 7の外表面を構成している。

正極集電箔 3 1および負極集電箔 3 6は、単電池 3 0の積層方向に延在する側面 3 1 bおよび 3 6 bをそれぞれ有する。絶縁樹脂 4 5は、側面 3 1 bおよび 3 6 bと同一平面上に延在する側面 4 5 bを有する。側面 3 1 bおよび 3 6 bと側面 4 5 bとは、単電池 3 0の外殻をなす。このような構成により、絶縁樹脂 4 5 によって、正極集電箔 3 1および負極集電箔 3 6の周縁部分が互いに離間した位置に確実に保持される。これにより、正極集電箔 3 1と負極集電箔 3 6とが、接触し、正極および負極間が短絡することを防止できる。また、絶縁樹脂 4 5によつて、単電池 3 0の周縁が単電池 3 0の積層方向に沿って補強されることになるため、積層型電池 1 0の剛性を向上させることができる。図 3は、図 2中の単電池を構成する負極を示す斜視図である。図 2および図 3 を参照して、電解質層 4 1は、負極活物質層 3 7を覆うように表面 3 6 a上に設けられている。電解質層 4 1は、頂面 3 7 aおよび側面 3 7 bの全体を覆うように設けられている。電解質層 4 1は、外表面 4 1 aを有する。外表面 4 1 aは、表面 3 6 aに連なっている。本実施の形態では、正極活物質層 3 2が電解質層 4 1によって覆われていない。電解質層 4 1は、頂面 3 2 aに接触するように設けられている。電解質層 4 1は、側面 3 2 bと非接触となるように設けられている。電解質層 4 1は、端部 4 1 uを有する。端部 4 1 uは、電解質層 4 1の中で、単電池 3 0の積層方向に直交する平面内において最も周縁に配設される部分である。端部 4 1 uは、表面 3 6 a上に接触する。

単電池 3 0の積層方向、すなわち、正極集電箔 3 1および負極集電箔 3 6が重ね合わされた方向から見て、負極集電箔 3 6は、領域 2 0 0に形成され、電解質層 4 1は、領域 3 0 0に形成され、負極活物質層 3 7は、領域 4 0 0に形成されている。領域 3 0 0は、領域 2 0 0に含まれている。領域 4 0 0は、領域 3 0 0 に含まれている。本実施の形態では、正極集電箔 3 1および負極集電箔 3 6が重ね合わされた方向から見て、領域 2 0 0、 3 0 0および 4 0 0が略矩形形状を有する。領域 3 0 0の縦横巾は、領域 2 0 0の縦横巾よりも小さレヽ。領域 4 0 0の縦横幅は、領域 3 0 0の縦横巾よりも小さい。領域 3 0 0の面積は、領域 2 0 0 の面積よりも小さい。領域 4 0 0の面積は、領域 3 0 0の面積よりも小さレ、。このような構成により、電解質層 4 1は、負極集電箔 3 6およぴ負極活物質層 3 7のうち負極活物質層 3 7のみを包み込むように設けられている。負極集電箔 3 6の側面 3 6 bは、電解質層 4 1から露出している。

続いて、図 2中の単電池 3 0を構成する各部材について詳細な説明を行なう。正極活物質層 3 2は、正極活物質および固体高分子電解質を含む。正極活物質層 3 2は、イオン伝導性を高めるための支持塩（リチウム塩）、電子伝導性を高めるための導電助剤、スラリー粘度の調整溶媒としての NM P (N—メチルー 2— ピロリドン）、重合開始剤としての A I B N (ァゾビスィソプチロニトリル）等を含んでも良い。

正極活物質としては、リチウムイオン 2次電池で一般的に用いられる、リチウムと遷移金属との複合酸化物を使用することができる。正極活物質として、たとえば、 L i C o 0₂等の L i · C o系複合酸化物、 L i N i 0₂等の L i · N i 系複合酸化物、スピネル L i Mn ₂0₄等の L i · Μη系複合酸化物、 L i F e 0₂等の L i · F e系複合酸化物などが挙げられる。その他、 L i F e P0₄等の遷移金属とリチウムとのリン酸化合物や硫酸化合物； V₂0₅、 Mn0₂、 T i S₂、 Mo S₂、 Mo 0₃等の遷移金属酸化物や硫化物； P b〇₂、 AgO、 N i 〇OH等が挙げられる。

固体高分子電解質は、イオン伝導性を示す高分子であれば、特に限定されず、たとえば、ポリエチレンォキシド（PEO) 、ポリプロピレンォキシド（PP o) 、これらの共重合体などが挙げられる。このようなポリアルキレンォキシド系高分子は、 L i BF₄、 L i PF₆、 L i N (S0₂CF₃) ₂、 L i N (S 0₂ C₂F₅) ₂等のリチウム塩を容易に溶解する。周体高分子電解質は、正極活物質層 32および負極活物質層 37の少なくとも一方に含まれる。より好ましくは、固体高分子電解質は、正極活物質層 32および負極活物質層 37の双方に含まれる。

支持塩としては、 L i (C₂F₅ S0₂) ₂N、 L i BF₄、 L i PF₆、 L i N (S0₂C₂F₅) ₂、もしくはこれらの混合物等を使用することができる。導電助剤としては、アセチレンブラック、カーボンブラック、グラフアイト等を使用することができる。

負極活物質層 37は、負極活物質および固体高分子電解質を含む。負極活物質層は、イオン伝導性を高めるための支持塩（リチウム塩）、電子伝導性を高めるための導電助剤、スラリー粘度の調整溶媒としての NMP (N—メチル一2—ピ口リドン）、重合開始剤としての A I BN (ァゾビスィソブチロニトリノレ）等を含んでも良い。

負極活物質としては、リチウムイオン 2次電池で一般的に用いられる材料を使用することができる。但し、固体電解質を使用する場合、負極活物質として、力一ボンもしくはリチウムと金属酸^ f匕物もしくは金属との複合酸化物を用いることが好ましい。より好ましくは、負極活物質は、カーボンもしくはリチウムと遷移金属との複合酸化物である。さらに好ましくは、遷移金属はチタンである。つま 07057021 り、負極活物質は、チタン酸化物もしくはチタンとリチウムとの複合酸化物であることがさらに好ましい。

電解質層 41を形成する固体電解質としては、たとえば、ポリエチレンォキシド（PEO) 、ポリプロピレンォキシド（PPO) 、これらの共重合体等、固体高分子電解質を使用することができる。固体電解質は、イオン伝導性を確保するための支持塩（リチウム塩）を含む。支持塩としては、 L i BF₄、 L i PF₆、 L i N (S 0₂C F₃) ₂、 L i N (S O_zC ₂F₅) ₂、もしくはこれらの混合物等を使用することができる。

さらに、正極活物質層 32、負極活物質層 37および電解質層 41を形成する材料の具体例を表 1および表 2に示す。表 1は、電解質層 41が有機系固体電解質である場合の具体例であり、表 2は、電解質層 41が無機系固体電解質である場合の具体例である。

表 1

表 2

07 057021 続いて、図 2中の単電池 3 0の製造方法について説明を行なう。図 4から図 9 は、図 2中の単電池の製造方法の工程を示す断面図である。図 4を参照して、スパッタリング等の成膜工程により、正極集電箔 3 1の表面 3 1 a上に正極活物質層 3 2を形成する。図 5を参照して、正極活物質層 3 2の周囲を取り囲むように、表面 3 1 a上に絶縁樹脂 4 5を塗布する。

図 6を参照して、図 4に示す工程と同様に、負極集電箔 3 6の表面 3 6 a上に負極活物質層 3 7を形成する。さらに、その負極活物質層 3 7を覆うように表面 3 6 a上に電解質層 4 1を形成する。図 7を参照して、負極活物質層 3 7および電解質層 4 1の周囲を取り囲むように、表面 3 6 a上に絶縁樹脂 4 5を塗布する。なお、図 4および図 5中に示す正極形成工程と、図 6および図 7中に示す負極形成工程とは、同時に行なっても良いし、前後して行なっても良い。

図 8を参照して、正極集電箔 3 1と負極集電箔 3 6とを互いに重ね合わせる。正極集電箔 3 1および負極集電箔 3 6にそれぞれ塗布した絶縁樹脂 4 5を、互いに接触した状態で硬化させる。これにより、正極集電箔 3 1と負極集電箔 3 6とが一体化される。図 9を参照して、正極集電箔 3 1および負極集電箔 3 6の周縁を切断する。このとき、切断面として、正極集電箔 3 1の側面 3 1 b、負極集電箔 3 6の側面 3 6 bおよび絶縁榭月旨 4 5の側面 4 5 bが形成される。以上の工程により、図 2中の単電池 3 0が完成する。

図 1 0は、図 4および図 5中に示す工程を経て得られた正極集電箔を示す斜視図である。図 1 0を参照して、図 4および図 5中に示す工程において、 1枚の正極集電箔 1 3 1上の間隔を隔てた複数箇所に、それぞれ正極活物質層 3 2および絶縁樹脂 4 5を形成しても良い。同様に、図 6および図 7中に示す工程において、 1枚の負極集電箔上の間隔を隔てた複数箇所に、それぞれ負極活物質層 3 7、電解質層 4 1および絶縁樹脂 4 5を形成しても良い。その後、図 8および図 9中にそれぞれ示す積層工程および切断工程を実施することによって、複数の単電池 3 0を一括に作製することができる。

この発明の実施の形態 1における積層型電池 1 0は、積層された第 1および第 2の集電体としての負極集電箔 3 6および正極集電箔 3 1と、正極および負極のいずれか一方としての負極をなす第 1の活物質層としての負極活物質層 3 7と、正極および負極のいずれか他方としての正極をなす第 2の活物質層としての正極活物質層 3 2と、負極活物質層 3 7と正極活物質層 3 2との間に配置された固体電解質としての電解質層 4 1とを備える。負極集電箔 3 6は、第 1の表面としての表面 3 6 aを有し、正極集電箔 3 1は、第 2の表面としての表面 3 1 aを有する。表面 3 6 aと表面 3 1 aとは互いに向い合う。負極活物質層 3 7は、表面 3 6 a上に形成されている。正極活物質層 3 2は、負極活物質層 3 7と対向し、表面 3 1 a上に形成されている。電角军質層 4 1の端部 4 1 uは、表面 3 6 a上に接触する。負極活物質層 3 7は、電角军質層 4 1によって覆われている。

この発明の実施の形態 1における積層型電池 1 0は、積層された第 1および第 2の集電体としての負極集電箔 3 6および正極集電箔 3 1と、負極集電箔 3 6の表面 3 6 a上に形成され、正極および負極のいずれか一方としての負極をなす第 1の活物質層としての負極活物質層 3 7と、正極集電箔 3 1の表面 3 1 a上に形成され、負極活物質層 3 7と対向し、正極および負極のいずれか他方としての正極をなす第 2の活物質層としての正極活物質層 3 2と、負極活物質層 3 7と正極活物質層 3 2との間に配置された固体電解質としての電解質層 4 1とを備える。負極集電箔 3 6および正極集電箔 3 1の積層方向から見て、負極集電箔 3 6は、第 1の領域としての領域 2 0 0に設けられ、電解質層 4 1は、第 2の領域としての領域 3 0 0に設けられ、負極活物質層 3 7は、第 3の領域としての領域 4 0 0 に設けられている。この場合に、領域 3 0 0は、領域 2 0 0に含まれ、領域 4 0 0は、領域 3 0 0に含まれている。負極活物質層 3 7は、電解質層 4 1によって覆われている。

この.ように構成された積層型電池 1 0によれば、負極活物質層 3 7を電解質層 4 1で覆うことによって、正極活物質層 3 2が欠落することがあっても、その欠落した部分を介して正極活物質層 3 2と負極活物質層 3 7とが短絡することを防止できる。また、電解質層 4 1は、負極活物質層 3 7および負極集電箔 3 6のうちの負極活物質層 3 7のみを覆うように設けられるため、電解質層 4 1に過大な曲げ形状が生じることを抑制できる。これにより、電解質層 4 1の破断を防止し、正極活物質層 3 2および負極活物質層 3 7間の絶縁を確実に得ることができる。なお、本実施の形態では、電解質層 4 1によって負極活物質層 3 7が覆われた場合について説明したが、負極活物質層 3 7に替えて正極活物質層 3 2が覆われても良い。また、積層型電池 1 0は、リチウムイオン電池に限定されず、リチウムィォン電池以外の 2次電池から形成されても良い。

また、積層型電池 1 0を、燃料電池と 2次電池とを駆動源とする燃料電池ハイブリツド車両（F C H V： Fuel Cell Hybrid Vehicle) または電気自動車（E V： Electric Vehicle) に搭載することもできる。本実施の形態におけるハイブリッド車両では、燃費最適動作点で内燃機関を駆動するのに対して、燃料電池ハイブリツド車両では、発電効率最適動作点で燃料電池を駆動する。また、 2次電池の使用に関しては、両方のハイブリッド車両で基本的に変わらない。

図 1 1は、図 2中の単電池の変形例を示す断面図である。図 1 1を参照して、本変形例では、正極活物質層 3 2および負極活物質層 3 7の双方が、電解質層 4 1によって覆われている。本変形例における積層型電池の製造方法は、正極活物質層 3 2を覆うように、正極集電箔 3 1の表面 3 1 a上に電解質層 4 1を形成する工程をさらに備える。正極集電箔 3 1の表面 3 1 a上および負極集電箔 3 6の表面 3 6 a上に電解質層 4 1を形成する工程の後、負極集電箔 3 6と正極集電箔 3 1とを積層する。 '

このような構成によれば、電解質層 4 1によって、正極活物質層 3 2およぴ負極活物質層 3 7が欠落することを防止できる。これにより、積層型電池 1 0の電池容量が低下することを防止できる。また、正極集電箔 3 1および負極集電箔 3 6のいずれか一方に設けられた電角军質層 4 1にピンホールが形成されることがあつても、負極集電箔 3 6と正極集電箔 3 1とを積層する時に、正極集電箔 3 1および負極集電箔 3 6のいずれか他方に設けられた電解質層 4 1によって、そのピンホールを塞ぐことができる。これにより、正極および負極間の短絡をより確実に防ぐことができる。

(実施の形態 2 )

図 1 2は、この発明の実施の形態 2における積層型電池を示す断面図である。図 1 2を参照して、本実施の形態における積層型電池は、正極活物質層 3 2および負極活物質層 3 7が 1枚の集電箔 6 1に設けられるバイポーラ 2次電池である。互いに隣り合う単電池 3 0を、それぞれ単電池 3 0 mおよび単電池 3 0 nと呼ぶことにすると、単電池 3 O mの正極活物質層 3 2力集電箔 6 1の表面 6 1 a 上に形成され、単電池 3 0 nの負極活物質層 3 7が、集電箔 6 1の裏面 6 l b上に形成されている。

この発明の実施の形態 2における積層型電池は、積層された第 1および第 2の集電体としての 2枚の集電箔 6 1 (以降、集電箔 6 1 pおよび集電箔 6 1 qと呼ぶ）と、正極および負極のいずれか一方としての負極をなす第 1の活物質層としての負極活物質層 3 と、正極および負極のいずれか他方としての正極をなす第 2の活物質層としての正極活物質層 3 2と、負極活物質層 3 7と正極活物質層 3 2との間に配置された固体電解質としての電解質層 4 1とを備える。集電箔 6 1 pは、第 1の表面としての表面 6 1 bを有し、集電箔 6 1 qは、第 2の表面としての表面 6 1 aを有する。表面 6 1 bと表面 6 1 aとは互いに向い合う。負極活物質層 3 7は、表面 6 1 b上に形成されている。正極活物質層 3 2は、負極活物質層 3 7と対向し、表面 6 1 a上に形成されている。電解質層 4 1の端部 4 1 u は、表面 6 1 b上に接触する。負極活物質層 3 7は、電解質層 4 1によって覆われている。

. このように構成された、この発明の実施の形態 2における積層型電池によれば、実施の形態 1に記載の効果と同様の効果を得ることができる。

なお、実施の形態 2におけるバイポーラ 2次電池からなる積層型電池に、実施の形態 1において説明した各変形例を適用しても良い。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。産業上の利用可能性

この発明は、主に、内燃機関と充放電可能な電源とを動力源とするハイブリツド自動車の電源に適用される。

Claims

請求の範囲

1. 互いに向い合う第 1の表面（3 6 a) および第 2の表面（3 1 a) をそれぞれ有し、積層された第 1の集電体（36) および第 2の集電体（3 1) と、前記第 1の表面（3 6 a) 上に形成され、正極および負極のいずれか一方をなす第 1の活物質層（3 7) と、

前記第 2の表面（3 1 a) 上に形成され、前記第 1の活物質層（3 7) と対向し、正極および負極のいずれか他方をなす第 2の活物質層（3 2) と、

前記第 1の活物質層（3 7) と前記第 2の活物質層（3 2) との間に配置された固体電解質（41) とを備え、

前記固体電解質（4 1) の端部（41 u) は、前記第 1の表面（36 a) 上に接触し、前記第 1の活物質層（3 7) は、前記固体電解質（4 1) によって覆われている、積層型電池。

2. 前記第 2の活物質層（3 2) は、前記固体電解質（4 1) によって覆われている、請求の範囲第 1項に記載の積層型電池。

3. 請求の範囲第 1項に記載の積層型電池の製造方法であって、

前記第 1の表面（3 6 a) および前記第 2の表面（3 1 a) 上に、それぞれ前記第 1の活物質層（3 7) および前記第 2の活物質層（3 2) を形成する工程と、前記第 1の活物質層（3 7) を覆うように、前記第 1の表面（36 a) 上に前記固体電解質（4 1) を形成する工程と、

前記固体電解質（4 1) を形成する工程の後、前記第 1の集電体（36) と前記第 2の集電体（3 1) とを積層する工程とを備える、積層型電池の製造方法。