WO2018110130A1 - リチウムイオン二次電池、リチウムイオン二次電池の電池構造、リチウムイオン二次電池の製造方法 - Google Patents

リチウムイオン二次電池、リチウムイオン二次電池の電池構造、リチウムイオン二次電池の製造方法 Download PDF

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坂脇　彰
安田　剛規
広治 南谷
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昭和電工株式会社
昭和電工パッケージング株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a lithium ion secondary battery, a battery structure of the lithium ion secondary battery, and a method for manufacturing the lithium ion secondary battery.
  • Patent Document 1 includes a positive electrode including a positive electrode active material, a negative electrode including a negative electrode active material, and an electrolyte having lithium ion conductivity and interposed between the positive electrode and the negative electrode, and capable of being charged and discharged.
  • a lithium-ion secondary battery is described that includes a battery unit and an exterior part that encloses the battery part from outside air or the like by housing the battery part therein.
  • Patent Document 2 describes that a solid electrolyte made of an inorganic material is used as an electrolyte, and that the negative electrode, the solid electrolyte, and the positive electrode are all formed of a thin film.
  • An object of the present invention is to increase the output voltage of a thin-film lithium ion secondary battery including a solid electrolyte with a simple configuration.
  • a lithium ion secondary battery of the present invention includes a first electrode layer that occludes and releases lithium ions with a first polarity, and a solid electrolyte that is laminated on the first electrode layer and has an inorganic solid electrolyte that exhibits lithium ion conductivity.
  • the accommodating portion includes a first metal layer and a first exposed portion where a part of the first metal layer is exposed on one surface of the first metal layer.
  • a first resin layer laminated on the first metal layer, and the first metal layer exposed to the first exposed portion has a first laminated film to which one end side of the battery portion is connected;
  • a second metal layer and a second resin layer laminated on the second metal layer such that a second exposed portion where a part of the second metal layer is exposed is formed on one surface of the second metal layer.
  • the second metal layer exposed to the second exposed portion is connected to the other end side of the battery portion, and the second metal layer is sealed with the first laminated film. It can be characterized by having a laminated film.
  • the entire periphery of the second laminated film may be located outside or inside the entire periphery of the first laminated film.
  • the battery unit may include a plurality of the battery units, and the plurality of battery units may be arranged in a matrix in the container unit. Furthermore, in the two adjacent unit battery parts of the battery parts, the second electrode layer of one unit battery part and the first electrode layer of another unit battery part are in direct contact with each other. It can be characterized by being. And, the second electrode layer provided in the unit battery part located in the outermost layer among the battery parts, and the second metal layer exposed in the second exposed part of the second laminated film are directly It can be characterized by being in contact.
  • the battery structure of the lithium ion secondary battery of the present invention includes a conductive substrate and a first electrode that is laminated on the substrate and that occludes and releases lithium ions with a first polarity.
  • a first battery part comprising a second electrode layer that occludes and releases ions; another first electrode layer that is stacked on the second electrode layer and that occludes and releases lithium ions in the first polarity; and Another solid electrolyte layer having an inorganic solid electrolyte exhibiting lithium ion conductivity laminated on another first electrode layer, and laminated on the other solid electrolyte layer, and inserting and extracting lithium ions in the second polarity Other second pole layers And a second battery unit comprising a.
  • the method of manufacturing a lithium ion secondary battery according to the present invention includes a first metal layer and a first metal layer partially exposed on one surface of the first metal layer.
  • first laminated film comprising a first resin layer laminated on the first metal layer so that one exposed portion is formed, on the first metal layer exposed on the first exposed portion, Forming a first electrode layer that occludes and releases lithium ions with one polarity, and forming a solid electrolyte layer having an inorganic solid electrolyte that exhibits lithium ion conductivity on the first electrode layer And forming a second electrode layer on the solid electrolyte layer that occludes and releases lithium ions with a second polarity opposite to the first polarity; a second metal layer; A second exposed portion in which a part of the second metal layer is exposed is formed on one surface of the metal layer.
  • the second laminated film including the second resin layer laminated on the second metal layer is arranged so that the second metal layer exposed to the second exposed portion faces the second electrode layer.
  • Including a step of fusing the first resin layer and the second resin layer in a state, a step of forming a series of the first electrode layer, a step of forming the solid electrolyte layer, and the second step It is characterized in that the step of forming the polar layer is repeated a plurality of times.
  • the first electrode layer, the solid electrolyte layer, and the second electrode layer may be formed by sputtering, respectively. Further, in the film formation by the sputtering method, it is possible to repeatedly perform discharge and non-discharge in a short time.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II in FIG. (A), (b) is a perspective view of the 1st laminated film seen from the front side and the back side. It is a flowchart for demonstrating the manufacturing method of a lithium ion secondary battery. It is a front view of the lithium ion secondary battery with which Embodiment 2 is applied.
  • FIG. 6 is a sectional view taken along line VI-VI in FIG. 5. It is a figure for demonstrating the modification of Embodiment 1, Comprising: It is II-II sectional drawing of Fig.1 (a).
  • FIG. 6 is a diagram for explaining a modification of the second embodiment, and is a cross-sectional view taken along the line VI-VI in FIG. 5.
  • FIG. 1 is a diagram for explaining the overall configuration of a lithium ion secondary battery 1 to which Embodiment 1 is applied.
  • FIG. 1A is a diagram of the lithium ion secondary battery 1 viewed from the front
  • FIG. 1B is a diagram of the lithium ion secondary battery 1 viewed from the back.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II in FIG. 1A, that is, a vertical cross section of the lithium ion secondary battery 1.
  • 1A is a diagram when FIG. 2 is viewed from the IA direction
  • FIG. 1B is a diagram when FIG. 2 is viewed from the IB direction.
  • the lithium ion secondary battery 1 of the present embodiment includes a battery unit 100 that performs charging and discharging using lithium ions, and an exterior unit that seals the battery unit 100 from outside air or the like by housing the battery unit 100 therein. 30.
  • the lithium ion secondary battery 1 of the present embodiment has a rectangular parallelepiped shape (actually a card shape) when viewed as a whole.
  • the battery unit 100 includes a first battery unit 10 and a second battery unit 20 that is stacked on the first battery unit 10 and connected in series with the first battery unit 10.
  • the upper end of the first battery unit 10 is in contact with the lower end of the second battery unit 20.
  • the lower end of the first battery unit 10 is in contact with a first metal layer 313 provided on the first laminated film 31 described later.
  • the upper end portion of the second battery unit 20 is in contact with a second metal layer 323 provided on the second laminated film 32 described later.
  • the first battery unit 10 as an example of the unit battery unit is stacked on the first positive electrode layer 11, the first solid electrolyte layer 12 stacked on the first positive electrode layer 11, and the first solid electrolyte layer 12.
  • the first negative electrode layer 13 and the first negative electrode current collector layer 14 stacked on the first negative electrode layer 13 are included.
  • the first positive electrode layer 11 located at one end (the lower side in FIG. 2) of the first battery unit 10 is in contact with the first metal layer 313 provided on the first laminated film 31.
  • the first negative electrode current collector layer 14 located at the other end (upper side in FIG. 2) of the first battery unit 10 is in contact with the second positive electrode layer 21 provided in the second battery unit 20. is doing.
  • the first positive electrode layer 11 as an example of the first electrode layer is a solid thin film and includes a positive electrode active material that absorbs and releases lithium ions with positive polarity as an example of the first polarity.
  • a positive electrode active material that absorbs and releases lithium ions with positive polarity as an example of the first polarity.
  • an oxide containing one or more metals selected from manganese (Mn), cobalt (Co), nickel (Ni), iron (Fe), molybdenum (Mo), and vanadium (V)
  • Mn manganese
  • Co cobalt
  • Ni nickel
  • Fe iron
  • Mo molybdenum
  • V vanadium
  • Li 2 Mn 2 O 4 is used as the first positive electrode layer 11.
  • the thickness of the first positive electrode layer 11 can be, for example, not less than 10 nm and not more than 40 ⁇ m.
  • the thickness of the first positive electrode layer 11 is less than 10 nm, the capacity of the obtained first battery unit 10 becomes too small and becomes impractical.
  • the thickness of the first positive electrode layer 11 exceeds 40 ⁇ m, it takes too much time to form the layer, and productivity is lowered.
  • the thickness of the first positive electrode layer 11 is 600 nm.
  • the first positive electrode layer 11 may have a crystal structure or an amorphous material having no crystal structure, but expansion and contraction associated with insertion and extraction of lithium ions is more isotropic. In that respect, it is preferably amorphous.
  • the manufacturing method of the 1st positive electrode layer 11 although you may use well-known film-forming techniques, such as various PVD (physical vapor deposition) and various CVD (chemical vapor deposition), from a viewpoint of production efficiency, It is desirable to use a sputtering method (sputtering). In this case, a DC sputtering method may be employed or an RF sputtering method may be employed depending on the sputtering target used when forming the first positive electrode layer 11. However, when the above Li 2 Mn 2 O 4 is used as the first positive electrode layer 11, it is preferable to employ an RF sputtering method.
  • the first solid electrolyte layer 12 is not particularly limited as long as it is a solid thin film (inorganic solid electrolyte) made of an inorganic material and exhibits lithium ion conductivity.
  • LiPON Li x PO y N z
  • Li 3 PO 4 Li 3 PO 4 is replaced with nitrogen is used as the first solid electrolyte layer 12.
  • the thickness of the first solid electrolyte layer 12 can be, for example, 10 nm or more and 10 ⁇ m or less. When the thickness of the first solid electrolyte layer 12 is less than 10 nm, leakage between the first positive electrode layer 11 and the first negative electrode layer 13 is likely to occur in the obtained lithium ion secondary battery 1. On the other hand, when the thickness of the first solid electrolyte layer 12 exceeds 10 ⁇ m, the moving distance of lithium ions becomes long, and the charge / discharge rate becomes slow. In the present embodiment, the thickness of the first solid electrolyte layer 12 is 200 nm.
  • the first solid electrolyte layer 12 may have a crystal structure or may be an amorphous material having no crystal structure. However, in terms of expansion and contraction due to heat, the first solid electrolyte layer 12 is more isotropic. It is preferably amorphous.
  • the 1st solid electrolyte layer 12 although well-known film-forming methods, such as various PVD (physical vapor deposition) and various CVD (chemical vapor deposition), may be used, from a viewpoint of production efficiency. It is desirable to use a sputtering method (sputtering). In this case, since there are many insulators in the sputtering target used when forming the first solid electrolyte layer 12, it is preferable to employ the RF sputtering method.
  • the first negative electrode layer 13 as an example of the second electrode layer is a solid thin film, and particularly includes a negative electrode as an example of the second polarity and includes a negative electrode active material that absorbs and releases lithium ions.
  • a negative electrode for example, carbon (C) or silicon (Si) can be used.
  • silicon (Si) to which boron (B) is added is used as the first negative electrode layer 13.
  • the thickness of the first negative electrode layer 13 can be, for example, 10 nm or more and 40 ⁇ m or less.
  • the thickness of the first negative electrode layer 13 is less than 10 nm, the capacity of the obtained battery unit 100 (lithium ion secondary battery 1) becomes too small and becomes impractical.
  • the thickness of the first negative electrode layer 13 exceeds 40 ⁇ m, it takes too much time to form the layer, and the productivity is lowered.
  • the thickness of the first negative electrode layer 13 is 100 nm.
  • the first negative electrode layer 13 may have a crystal structure or may be an amorphous material having no crystal structure, but expansion and contraction associated with insertion and extraction of lithium ions is more isotropic. In that respect, it is preferably amorphous.
  • the 1st negative electrode layer 13 As a manufacturing method of the 1st negative electrode layer 13, although you may use well-known film-forming techniques, such as various PVD (physical vapor deposition) and various CVD (chemical vapor deposition), from a viewpoint of production efficiency, It is desirable to use a sputtering method (sputtering). In this case, since there are many semiconductors in the sputter target for forming the first negative electrode layer 13, it is preferable to employ the DC sputtering method.
  • PVD physical vapor deposition
  • CVD chemical vapor deposition
  • the first negative electrode current collector layer 14 is not particularly limited as long as it is a solid thin film and has electronic conductivity.
  • titanium (Ti), aluminum (Al), copper (Cu) A conductive material containing a metal such as platinum (Pt) or gold (Au) or an alloy thereof can be used.
  • titanium (Ti) is used as the first negative electrode current collector layer 14.
  • the thickness of the first negative electrode current collector layer 14 can be set to, for example, 5 nm or more and 50 ⁇ m or less. If the thickness of the first negative electrode current collector layer 14 is less than 5 nm, the current collecting function is lowered, which is not practical. On the other hand, if the thickness of the first negative electrode current collector layer 14 exceeds 50 ⁇ m, it takes too much time to form the layer, and productivity is lowered. In the present embodiment, the thickness of the first negative electrode current collector layer 14 is 200 nm.
  • the 1st negative electrode collector layer 14 As a manufacturing method of the 1st negative electrode collector layer 14, although you may use well-known film-forming methods, such as various PVD (physical vapor deposition) and various CVD (chemical vapor deposition), from a viewpoint of production efficiency. In this case, it is desirable to use a sputtering method (sputtering). In this case, since the sputter target for forming the first negative electrode current collector layer 14 is metal (Ti), it is preferable to employ the DC sputtering method.
  • the second battery unit 20 as an example of the unit battery unit is stacked on the second positive electrode layer 21, the second solid electrolyte layer 22 stacked on the second positive electrode layer 21, and the second solid electrolyte layer 22.
  • a second negative electrode layer 23 and a second negative electrode current collector layer 24 laminated on the second negative electrode layer 23 are included.
  • the second positive electrode layer 21 located at one end (the lower side in FIG. 2) of the second battery unit 20 is in contact with the first negative electrode current collector layer 14 provided in the first battery unit 10. is doing.
  • the second negative electrode current collector layer 24 located at the other end (the upper side in FIG. 2) of the second battery unit 20 is in contact with the second metal layer 323 provided on the second laminated film 32. is doing.
  • the second positive electrode layer 21, the second solid electrolyte layer 22, the second negative electrode layer 23, and the second negative electrode current collector layer 24 constituting the second battery part 20 constitute the first battery part 10, respectively.
  • the materials described for the first positive electrode layer 11, the first solid electrolyte layer 12, the first negative electrode layer 13, and the first negative electrode current collector layer 14 can be used.
  • the constituent materials and thicknesses of the first battery unit 10 and the second battery unit 20 may be different, but it is preferable to use a combination of the same material and the same thickness.
  • the configuration of the second battery unit 20 is made common with the configuration of the first battery unit 10.
  • the manufacturing method of the second battery unit 20 is made common with the manufacturing method of the first battery unit 10.
  • the second positive electrode layer 21 is an example of the first electrode layer or another first electrode layer
  • the second solid electrolyte layer 22 is an example of the solid electrolyte layer or other solid electrolyte layer.
  • the two negative electrode layers 23 function as an example of the second polar layer or another second polar layer.
  • the exterior part 30 as an example of the housing part includes a first laminated film 31 and a second laminated film 32.
  • the first laminated film 31 and the second laminated film 32 are arranged to face each other across the battery unit 100, and the first laminated film 31 and the second laminated film 32 are thermally fused over the entire circumference of the battery unit 100.
  • the battery part 100 is sealed by being attached.
  • the first laminated film 31 has each layer (the first battery part 10 (the first positive electrode layer 11 to the first positive electrode layer 11 to the first positive electrode layer 11) to the inner side of the exterior part 30 (the upper side in FIG. 2) constituting the battery part 100).
  • the first negative electrode current collector layer 14) and the second battery part 20 are laminated to be integrated with the battery part 100.
  • the second laminated film 32 only the second negative electrode current collector layer 24 of the battery unit 100 is in contact with the surface side (the lower side in FIG. 2) which is the inside of the exterior unit 30. Accordingly, the battery.
  • the part 100 is integrated with the second laminated film 32 via the first laminated film 31, but the battery part 100 and the first laminated film 31 are in contact and fixed, while the battery part 100 and The second laminated film 32 comes into contact. It is in a state not fixed to the.
  • FIG. 3A and 3B are diagrams for explaining the configuration of the first laminated film 31, wherein FIG. 3A is a perspective view seen from the front side (the upper side in FIG. 2), and FIG. 3B is the rear side (in FIG. 2). The perspective view seen from the lower side is shown respectively.
  • FIG. 3 the structure of the 1st laminated
  • the first laminated film 31 includes a first heat-resistant resin layer 311, a first outer adhesive layer 312, a first metal layer 313, a first inner adhesive layer 314, and a first heat-fusible resin layer 315. In this order, they are laminated in the form of a film. That is, the first laminated film 31 includes the first heat-resistant resin layer 311, the first metal layer 313, and the first heat-fusible resin layer 315 via the first outer adhesive layer 312 and the first inner adhesive layer 314. And pasting them together.
  • first heat-fusible resin layer 315 and the first inner adhesive layer 314 are not present on the side of the first laminated film 31 where the first heat-fusible resin layer 315 is formed (inside in the exterior part 30).
  • a first inner exposed portion 316 is provided in which one surface (inner surface) of the first metal layer 313 is partially exposed.
  • the 1st inner side exposed part 316 as an example of a 1st exposed part is provided in the center part side in the surface direction of the 1st laminated
  • the shape is a rectangular shape.
  • a sidewall is formed by the first inner adhesive layer 314 and the first heat-fusible resin layer 315 around the entire periphery of the first inner exposed portion 316.
  • first heat-resistant resin layer 311 and the first outer adhesive layer 312 are not present on the surface of the first laminated film 31 where the first heat-resistant resin layer 311 is formed (outside in the exterior portion 30).
  • a first outer exposed portion 317 that exposes the other surface (outer surface) of the metal layer 313 is provided.
  • the 1st outer side exposure part 317 is provided in the one end part side of the longitudinal direction of the 1st laminated
  • a sidewall is formed by the first outer adhesive layer 312 and the first heat-resistant resin layer 311 around the entire periphery of the first outer exposed portion 317.
  • the first heat-resistant resin layer 311 is the outermost layer in the exterior portion 30, has high resistance to external piercing and wear, and is fused when the first heat-fusible resin layer 315 is heat-sealed.
  • a heat resistant resin that does not melt at temperature is used.
  • the first heat-resistant resin layer 311 it is preferable to use a heat-resistant resin having a melting point higher by 10 ° C. or more than the melting point of the heat-fusible resin constituting the first heat-fusible resin layer 315. It is particularly preferable to use a heat resistant resin having a melting point of 20 ° C.
  • the first heat resistant resin layer 311 has a high electric resistance value from the viewpoint of safety. Insulating resin is used.
  • the first heat resistant resin layer 311 is not particularly limited, and examples thereof include a polyamide film and a polyester film, and these stretched films are preferably used. Among them, in terms of moldability and strength, a biaxially stretched polyamide film or a biaxially stretched polyester film, or a multilayer film containing these is particularly preferable, and the biaxially stretched polyamide film and the biaxially stretched polyester film are bonded together. It is preferable to use a multilayer film.
  • the polyamide film is not particularly limited, and examples thereof include 6-polyamide film, 6,6-polyamide film, MXD polyamide film and the like.
  • biaxially stretched polyester film examples include a biaxially stretched polybutylene terephthalate (PBT) film and a biaxially stretched polyethylene terephthalate (PET) film.
  • PBT polybutylene terephthalate
  • PET biaxially stretched polyethylene terephthalate
  • a nylon film (melting point: 220 ° C.) is used as the first heat resistant resin layer 311.
  • the thickness of the first heat resistant resin layer 311 can be 9 ⁇ m or more and 50 ⁇ m. When the thickness of the first heat-resistant resin layer 311 is less than 9 ⁇ m, it is difficult to ensure sufficient strength as the exterior part 30 of the battery part 100. On the other hand, if the thickness of the first heat-resistant resin layer 311 exceeds 50 ⁇ m, the battery becomes thick, which is not preferable. In addition, the manufacturing cost increases. In the present embodiment, the thickness of the first heat resistant resin layer 311 is 25 ⁇ m.
  • the first outer adhesive layer 312 is a layer for bonding the first heat-resistant resin layer 311 and the first metal layer 313.
  • an adhesive containing a two-component curable polyester-urethane resin or a polyether-urethane resin with a polyester resin as a main agent and a polyfunctional isocyanate compound as a curing agent is used. It is preferable to use it.
  • a two-component curable polyester-urethane adhesive is used as the first outer adhesive layer 312.
  • the first metal layer 313 as an example of the substrate has oxygen and moisture from the exterior of the exterior portion 30 to the battery portion 100 disposed inside when the exterior portion 30 is configured using the first laminated film 31. It is a layer that plays a role of preventing (barrier) intrusion. Further, as will be described later, the first metal layer 313 serves as a substrate when the battery unit 100 is formed using a sputtering method, and a positive electrode electrically connected to the first positive electrode layer 11 of the battery unit 100. It further plays a role as a current collector layer (positive internal electrode) and a role as a positive external electrode electrically connected to an external load (not shown). Therefore, a conductive metal foil is used for the first metal layer 313.
  • the 1st metal layer 313 For example, aluminum foil, copper foil, nickel foil, stainless steel foil, or this clad foil, these annealed foil, or unannealed foil etc. are used preferably. .
  • a stainless steel foil having high mechanical strength considering that the first metal layer 313 is used as a substrate in the formation of the battery unit 100 by sputtering, it is preferable to use a stainless steel foil having high mechanical strength.
  • a metal foil plated with a conductive metal such as nickel, tin, copper, or chromium may be used.
  • a stainless steel foil made of SUS304 is used as the first metal layer 313.
  • the thickness of the first metal layer 313 can be 20 ⁇ m or more and 200 ⁇ m or less. If the thickness of the first metal layer 313 is less than 20 ⁇ m, pinholes and tears are likely to occur during rolling and heat sealing when manufacturing a metal foil, and the electrical resistance value when used as an electrode increases. End up. On the other hand, if the thickness of the first metal layer 313 exceeds 200 ⁇ m, the battery becomes thick, which is not preferable, and the manufacturing cost increases. In the present embodiment, the thickness of the first metal layer 313 is 30 ⁇ m.
  • the first inner adhesive layer 314 is a layer for bonding the first metal layer 313 and the first heat-fusible resin layer 315.
  • an adhesive formed by a polyurethane adhesive, an acrylic adhesive, an epoxy adhesive, a polyolefin adhesive, an elastomer adhesive, a fluorine adhesive, or the like is used. Is preferred. Among them, it is preferable to use an acrylic adhesive or a polyolefin adhesive. In this case, the barrier property of the first laminated film 31 against water vapor can be improved.
  • an acid-modified adhesive such as polypropylene or polyethylene. In the present embodiment, an acid-modified polypropylene adhesive is used as the first inner adhesive layer 314.
  • the first heat-fusible resin layer 315 as an example of the first resin layer is the innermost layer in the exterior part 30, has high resistance to the material constituting each layer of the battery part 100, and melts at the above-mentioned fusion temperature.
  • a thermoplastic resin that is fused with the second heat-fusible resin layer 325 (details will be described later) of the second laminated film 32 is used.
  • the electrical resistance value is set as the first heat-fusible resin layer 315 from the viewpoint of safety. High insulating resin is used.
  • the first heat-fusible resin layer 315 is not particularly limited.
  • polyethylene, polypropylene, olefin copolymers, acid-modified products thereof, ionomers, and the like are preferably used.
  • the olefin copolymer include EVA (ethylene / vinyl acetate copolymer), EAA (ethylene / acrylic acid copolymer), and EMAA (ethylene / methacrylic acid copolymer).
  • a polyamide film for example, 12 nylon
  • a polyimide film can also be used.
  • a non-axially stretched polypropylene film (melting point: 165 ° C.) is used as the first heat-fusible resin layer 315.
  • the thickness of the first heat-fusible resin layer 315 can be 20 ⁇ m or more and 80 ⁇ m or less. If the thickness of the first heat-fusible resin layer 315 is less than 20 ⁇ m, pinholes are likely to occur. On the other hand, when the thickness of the first heat-fusible resin layer 315 exceeds 80 ⁇ m, the battery becomes thick, which is not preferable, and the manufacturing cost increases. In the present embodiment, the thickness of the first heat-fusible resin layer 315 is 30 ⁇ m.
  • the second laminated film 32 includes a second heat resistant resin layer 321, a second outer adhesive layer 322, a second metal layer 323, a second inner adhesive layer 324, and a second heat-fusible resin layer 325. In this order, they are laminated in the form of a film. That is, the second laminated film 32 includes the second heat-resistant resin layer 321, the second metal layer 323, and the second heat-fusible resin layer 325 via the second outer adhesive layer 322 and the second inner adhesive layer 324. And pasting them together.
  • the second heat-fusible resin layer 325 and the second inner adhesive layer 324 are not present on the surface of the second laminated film 32 where the second heat-fusible resin layer 325 is formed (inner side in the exterior portion 30).
  • a second inner exposed portion 326 is provided in which a part of one surface (inner surface) of the second metal layer 323 is exposed.
  • the 2nd inner side exposed part 326 as an example of a 2nd exposed part is provided in the center part side of the 2nd laminated
  • the shape is a rectangular shape.
  • a sidewall is formed by the second inner adhesive layer 324 and the second heat-fusible resin layer 325 around the entire periphery of the second inner exposed portion 326.
  • the second heat-resistant resin layer 321 and the second outer adhesive layer 322 are not present on the side of the second laminated film 32 where the second heat-resistant resin layer 321 is formed (outside in the exterior part 30).
  • a second outer exposed portion 327 is provided in which the other surface (outer surface) of the metal layer 323 is partially exposed.
  • the 2nd outer side exposure part 327 is provided in the one end part side of the longitudinal direction of the 2nd laminated film 32, and the shape is a rectangular shape.
  • a sidewall by the second outer adhesive layer 322 and the second heat resistant resin layer 321 is formed around the entire periphery of the second outer exposed portion 327.
  • the structure of the second laminated film 32 including each exposed portion is substantially the same as the structure of the first laminated film 31 shown in FIG.
  • the second heat-resistant resin layer 321 is the outermost layer in the exterior portion 30, has high resistance to external piercing and wear, and is fused when the second heat-fusible resin layer 325 is heat-sealed. A heat resistant resin that does not melt at temperature is used.
  • the second metal layer 323 also serves as the negative electrode of the battery unit 100, the second heat resistant resin layer 321 has a high electric resistance value from the viewpoint of safety. Insulating resin is used.
  • the material described in the first heat resistant resin layer 311 can be used as the second heat resistant resin layer 321.
  • the second heat-resistant resin layer 321 and the first heat-resistant resin layer 311 may be made of the same material or different materials.
  • the thickness of the second heat resistant resin layer 321 may be the same as that of the first heat resistant resin layer 311 or may be different. In the present embodiment, a 25 ⁇ m thick nylon film (melting point: 220 ° C.) is used as the second heat resistant resin layer 321.
  • the second outer adhesive layer 322 is a layer for bonding the second heat resistant resin layer 321 and the second metal layer 323.
  • the material described in the first outer adhesive layer 312 can be used.
  • the second outer adhesive layer 322 and the first outer adhesive layer 312 may be made of the same material or different materials.
  • a two-component curable polyester-urethane adhesive is used as the second outer adhesive layer 322.
  • the second metal layer 323 prevents entry of oxygen, moisture, and the like from the exterior of the exterior part 30 into the battery part 100 disposed therein. It is a layer that plays the role of (barrier). Further, as will be described later, the second metal layer 323 serves as a negative internal electrode that is electrically connected to the first negative electrode current collector layer 14 of the battery unit 100 and an external load (see FIG. Further, it plays a role as a negative external electrode electrically connected to (not shown). For this reason, a conductive metal foil is used for the second metal layer 323. Note that, unlike the first metal layer 313, the second metal layer 323 does not serve as a substrate when the battery unit 100 is formed using a sputtering method.
  • the materials described in the first metal layer 313 can be used.
  • the second metal layer 323 and the first metal layer 313 may be made of the same material or different materials.
  • the thickness of the second metal layer 323 may be the same as that of the first metal layer 313 or may be different.
  • an aluminum foil having a thickness of 40 ⁇ m made of an A8021H—O material defined by JIS H4160 was used as the second metal layer 323.
  • the second inner adhesive layer 324 is a layer for bonding the second metal layer 323 and the second heat-fusible resin layer 325.
  • the material described in the first inner adhesive layer 314 can be used.
  • the second inner adhesive layer 324 and the first inner adhesive layer 314 may be made of the same material or different materials.
  • an acid-modified polypropylene adhesive is used as the second inner adhesive layer 324.
  • the second heat-fusible resin layer 325 as an example of the second resin layer is the innermost layer in the exterior part 30, has high resistance to the material constituting each layer of the battery part 100, and melts at the above-mentioned fusion temperature.
  • a thermoplastic resin that is fused with the first heat-fusible resin layer 315 of the first laminated film 31 is used.
  • the electrical resistance value is set as the second heat-fusible resin layer 325 from the viewpoint of safety. High insulating resin is used.
  • the materials described in the first heat-fusible resin layer 315 can be used.
  • the second heat-fusible resin layer 325 and the first heat-fusible resin layer 315 may be made of the same material, and if the melting points of the two materials are close and dissolve, You may comprise with a different material.
  • the thickness of the second heat-fusible resin layer 325 may be the same as that of the first heat-fusible resin layer 315 or may be different.
  • a non-axially stretched polypropylene film (melting point: 165 ° C.) having a thickness of 30 ⁇ m is used as the second heat-fusible resin layer 325.
  • the 1st laminated film 31 and the 2nd laminated film 32 which comprise the exterior part 30 are exhibiting the rectangular shape, respectively, when it sees from the front or the back.
  • the short side of the first laminated film 31 and the short side of the second laminated film 32 are substantially parallel, and the long side of the first laminated film 31 and the second laminated film 32 and the long side are substantially parallel.
  • the first laminated film 31 and the second laminated film 32 are heat-sealed in a superposed state.
  • the length of the first laminated film 31 on the short side is larger than the length of the second laminated film 32 on the short side. Further, the length on the long side of the first laminated film 31 is larger than the length on the long side of the second laminated film 32. And in the exterior part 30, the 1st laminated film 31 and the 2nd laminated film 32 are piled up so that the whole periphery of the 2nd laminated film 32 may be located inside the whole periphery of the 1st laminated film 31. It is heat-sealed in the state.
  • the first positive electrode layer 11 of the first battery unit 10 in the battery unit 100 is a first inner exposed portion of one surface (inner surface) of the first metal layer 313 provided in the first laminated film 31. It is electrically connected to the part exposed to 316. In addition, a part of the other surface (outer surface) of the first metal layer 313 provided in the first laminated film 31 is exposed to the outside at the first outer exposed portion 317, and the load provided outside. (Not shown) can be electrically connected.
  • the second negative electrode current collector layer 24 of the second battery unit 20 in the battery unit 100 is, of one surface (inner surface) of the second metal layer 323 provided in the second laminated film 32, It is electrically connected to a portion exposed at the second inner exposed portion 326.
  • a part of the other surface (outer surface) of the second metal layer 323 provided on the second laminated film 32 is exposed to the outside at the second outer exposed portion 327, and the load provided outside. (Not shown) can be electrically connected.
  • the 1st metal layer 313 provided in the 1st lamination film 31 and the 2nd metal layer 323 provided in the 2nd lamination film 32 are the 1st heat fusion nature provided in the 1st lamination film 31.
  • the resin layer 315 and the second heat-fusible resin layer 325 provided on the second laminated film 32 are electrically insulated.
  • the first heat fusion of the first laminated film 31 is such that the entire peripheral edge of the second laminated film 32 is located inside the entire peripheral edge of the first laminated film 31.
  • the adhesive resin layer 315 and the second heat-fusible resin layer 325 of the second laminated film 32 are fused.
  • the battery part 100 (the 1st battery part 10 and the 2nd battery part 20) resulting from the 1st metal layer 313 and the 2nd metal layer 323 which are exposed to the side part end surface of the exterior part 30 contacting. Short circuit is difficult to occur.
  • FIG. 4 is a flowchart for explaining a method of manufacturing the lithium ion secondary battery 1 shown in FIG.
  • a first heat-resistant resin layer 311, a first metal layer 313, and a first heat-fusible resin layer 315 are bonded together via a first outer adhesive layer 312 and a first inner adhesive layer 314.
  • a part of the first heat-fusible resin layer 315 and a part of the first heat-resistant resin layer 311 are removed from the laminated film 31.
  • the 1st inner side exposed part 316 and the 1st outer side exposed part 317 are formed in the 1st laminated film 31 (step 10).
  • step 20 the battery unit 100 is formed on the first metal layer 313 exposed to the first inner exposed portion 316 by sputtering. Is formed (step 20).
  • the first positive electrode layer 11, the first solid electrolyte layer 12, the first negative electrode layer 13, and the first negative electrode current collector layer 14 are arranged in this order on the first metal layer 313 functioning as a substrate.
  • the second positive electrode layer 21, the second solid electrolyte layer 22, the second negative electrode layer 23 and the second negative electrode current collector are formed on the first negative electrode current collector layer 14.
  • the layer 24 is laminated in this order to obtain the second battery unit 20. Details of step 20 will be described later.
  • a second heat-resistant resin layer 321, a second metal layer 323, and a second heat-fusible resin layer 325 are bonded together via a second outer adhesive layer 322 and a second inner adhesive layer 324.
  • a part of the second heat-fusible resin layer 325 and a part of the second heat-resistant resin layer 321 are removed from the laminated film 32. Thereby, the 2nd inner side exposed part 326 and the 2nd outer side exposed part 327 are formed in the 2nd lamination
  • the first laminated film 31 on which the battery unit 100 is formed and the second laminated film 32 are introduced into a work box filled with an inert gas such as N 2 gas. Then, in the work box, the second negative electrode current collector layer 24 of the battery unit 100 formed on the first metal layer 313 exposed to the first inner exposed portion 316 in the first laminated film 31, and the second laminated film. 32, the second metal layer 323 exposed to the second inner exposed portion 326 is opposed.
  • the first heat-fusible resin layer 315 in the first laminated film 31 and the second heat-fusible resin layer 325 in the second laminated film 32 face each other over the entire outer periphery of the periphery of the battery unit 100. .
  • the first laminated film 31 and the second laminated film 32 are positioned so that the entire peripheral edge of the second laminated film 32 is located inside the entire peripheral edge of the first laminated film 31.
  • the first heat-fusible resin layer 315 in the first laminated film 31 and the second heat-fusible resin layer 325 in the second laminated film 32 are connected to the battery.
  • the outer periphery of the periphery of the part 100 is fused while being pressurized and heated (step 40).
  • a lithium ion secondary battery 1 including 100 and an exterior part 30 that seals the battery part 100 is obtained.
  • the first metal layer 313 of the first laminated film 31 and the first positive electrode layer 11 of the battery unit 100 are bonded (integrated) by film formation by a sputtering method.
  • the second metal layer 323 of the second laminated film 32 and the second negative electrode current collector layer 24 of the battery unit 100 are the first heat-fusible resin layer 315 of the first laminated film 31 and the second laminated film.
  • the 32 second heat-fusible resin layers 325 are in close contact with each other by heat-sealing with a negative pressure.
  • the manufacturing procedure of the battery unit 100 in step 20 will be described with a specific example.
  • the 1st laminated film 31 in which the 1st inner side exposed part 316 and the 1st outer side exposed part 317 were formed was installed in the film-forming chamber (chamber) of the sputtering device which is not shown in figure.
  • the first inner exposed portion 316 of the first laminated film 31 faces the sputtering target, and a portion other than the first inner exposed portion 316 (a portion where the first heat-fusible resin layer 315 exists).
  • a mask was fitted with a mask.
  • the first positive electrode layer 11 was formed (film formation) on the first metal layer 313 by RF sputtering using a sputtering target having a composition of Li 2 Mn 2 O 4 .
  • the temperature of the substrate that is, the first metal layer 313 was prevented from exceeding 150 ° C. by repeating discharge in a short time and standby (non-discharge).
  • the film composition of the first positive electrode layer 11 thus obtained was Li 2 Mn 2 O 4 , its thickness was 600 nm, and its crystal structure was amorphous.
  • the first solid electrolyte layer 12 was formed (film formation) on the first positive electrode layer 11 by RF sputtering using a sputtering target having a composition of Li 3 PO 4 .
  • the temperature of the substrate that is, the first metal layer 313 was prevented from exceeding 150 ° C. by repeating the discharge in a short time and standby (non-discharge).
  • the film composition of the first solid electrolyte layer 12 thus obtained was LiPON, its thickness was 200 nm, and its crystal structure was amorphous.
  • first negative electrode layer 13 (Formation of first negative electrode layer) Subsequently, Ar gas was introduced to adjust the pressure in the chamber to 0.8 Pa. Then, the first negative electrode layer 13 is formed (film formation) on the first solid electrolyte layer 12 by DC sputtering using a sputtering target (P-type Si target) made of silicon (Si) doped with boron (B). ) At this time, as in the case of the first positive electrode layer 11, the temperature of the substrate, that is, the first metal layer 313 was kept from exceeding 150 ° C. by repeating short-time discharge and standby (non-discharge). The film composition of the first negative electrode layer 13 thus obtained was Si doped with B, its thickness was 100 nm, and its crystal structure was amorphous.
  • first negative electrode current collector layer Furthermore, Ar gas is introduced and the pressure in the chamber is 0.8 Pa. Using a sputtering target made of titanium (Ti), the first negative electrode current collector is formed on the first negative electrode layer 13 by DC sputtering. Layer 14 was formed (film formation). At this time, as in the case of the first positive electrode layer 11, the temperature of the substrate, that is, the first metal layer 313 was kept from exceeding 150 ° C. by repeating short-time discharge and standby (non-discharge). The film composition of the first negative electrode current collector layer 14 thus obtained was Ti, and the thickness thereof was 200 nm.
  • the second positive electrode layer 21 was formed (film formation) in the same procedure as the first positive electrode layer 11 described above.
  • the film composition of the obtained second positive electrode layer 21 was Li 2 Mn 2 O 4 , its thickness was 600 nm, and its crystal structure was amorphous.
  • the second solid electrolyte layer 22 was formed (film formation) by the same procedure as that for the first solid electrolyte layer 12 described above.
  • the film composition of the obtained first solid electrolyte layer 12 was LiPON, its thickness was 200 nm, and its crystal structure was amorphous.
  • the second negative electrode layer 23 was formed (film formation) in the same procedure as the first negative electrode layer 13 described above.
  • the film composition of the obtained second negative electrode layer 23 was Si doped with B, its thickness was 100 nm, and its crystal structure was amorphous.
  • the second negative electrode current collector layer 24 was formed (film formation) in the same procedure as the first negative electrode current collector layer 14 described above.
  • the film composition of the obtained second negative electrode current collector layer 24 was Ti, and the thickness thereof was 200 nm.
  • the battery unit 100 is formed by laminating the first battery unit 10 and the second battery unit 20 on the first metal layer 313 exposed on the first inner exposed part 316 of the first laminated film 31 by the above procedure. Formed. Then, the first laminated film 31 on which the battery unit 100 was formed was taken out from the chamber.
  • the first laminated film 31 and the battery unit 100 are The first metal layer 313 and the first positive electrode layer 11 are integrated.
  • the first metal layer 313 and the battery unit 100 correspond to the battery structure of the lithium ion secondary battery 1.
  • the battery unit 100 is configured by laminating the first battery unit 10 and the second battery unit 20 that are formed of thin films, and the battery unit 100 is configured as an exterior unit. 30 was accommodated inside.
  • the battery is formed by laminating the first battery part 10 and the second battery part 20 made of a thin film on the first metal layer 313 of the first laminated film 31 constituting the exterior part 30. Part 100 was formed. Accordingly, the first battery unit 10 and the second battery unit 20 can be connected in series in the exterior unit 30, so that the solid electrolyte (the first solid electrolyte layer 12 and the first solid electrolyte layer 12 can be connected with a simple configuration). The output voltage of the thin-film lithium ion secondary battery 1 having the two solid electrolyte layer 22) can be increased.
  • the lithium ion secondary battery 1 is accommodated by housing a single (one) battery part 100 (a laminate of the first battery part 10 and the second battery part 20) in the exterior part 30.
  • a single (one) battery part 100 a laminate of the first battery part 10 and the second battery part 20
  • a plurality of battery units 100 are accommodated in the exterior unit 30 and the plurality of battery units 100 are connected in parallel using the exterior unit 30, so that lithium ions having a larger capacity can be obtained.
  • the secondary battery 1 is configured.
  • the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining the overall configuration of the lithium ion secondary battery 1 to which the second embodiment is applied.
  • FIG. 5 is a view of the lithium ion secondary battery 1 as seen from the front.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the line VI-VI in FIG. 5, that is, a vertical cross section of the lithium ion secondary battery 1.
  • FIG. 5 is a view of FIG. 6 viewed from the V direction.
  • the lithium ion secondary battery 1 of the present embodiment includes a plurality (six in this case) of battery units 100 that perform charging and discharging using lithium ions, and a plurality of battery units 100 accommodated therein. And an exterior portion 30 that seals the battery portion 100 from outside air or the like.
  • the lithium ion secondary battery 1 of the present embodiment also has a rectangular parallelepiped shape (actually a card shape) when viewed as a whole.
  • the six battery units 100 have the long side of the exterior part 30 as the long side of the individual battery part 100, and the short side of the exterior part 30 as the short side of the individual battery part 100. 3 rows on the short side of the exterior part 30 and 2 rows on the long side so as to be on the side.
  • each battery unit 100 includes a first battery unit 10 formed by laminating a first positive electrode layer 11, a first solid electrolyte layer 12, a first negative electrode layer 13, and a first negative electrode current collector layer 14,
  • the second battery unit 20 is formed by laminating the second positive electrode layer 21, the second solid electrolyte layer 22, the second negative electrode layer 23, and the second negative electrode current collector layer 24.
  • the exterior part 30 has a first laminated film 31 and a second laminated film 32.
  • the first laminated film 31 and the second laminated film 32 are arranged to face each other across the six battery units 100, and the first laminated film 31 and the second laminated film 32 are around the six battery units 100.
  • the six battery units 100 are sealed by being fused over the entire circumference. Therefore, the basic configuration of the exterior part 30 is the same as that of the first embodiment.
  • the first heat-fusible resin layer 315 and the first inner adhesive layer 314 are not present on the surface of the first laminated film 31 on which the first heat-fusible resin layer 315 is formed (inner side in the exterior portion 30).
  • the first inner exposed portion 316 in which one surface (inner surface) of the first metal layer 313 is partially exposed is provided at six locations (3 ⁇ 2) corresponding to the six battery portions 100.
  • the second heat-fusible resin layer 325 and the second inner adhesive layer 324 are not present on the surface of the second laminated film 32 where the second heat-fusible resin layer 325 is formed (inner side in the exterior portion 30).
  • the second inner exposed portion 326 in which one surface (inner surface) of the second metal layer 323 is partially exposed is provided at six locations (3 ⁇ 2) corresponding to the six battery portions 100. This is different from the first embodiment.
  • each of the first positive electrode layers 11 of the six battery units 100 has a first surface (inner surface) of the first metal layer 313 provided on the first laminated film 31. 1 It is electrically connected to a portion exposed to the inner exposed portion 316. In addition, a part of the other surface (outer surface) of the first metal layer 313 provided in the first laminated film 31 is exposed to the outside at the first outer exposed portion 317, and an external electrode (positive electrode) , Not shown).
  • each of the second negative electrode current collector layers 24 of the six battery units 100 is one of the surfaces (inner surfaces) of the second metal layer 323 provided on the second laminated film 32. It is electrically connected to a portion exposed at the second inner exposed portion 326. In addition, a part of the other surface (outer surface) of the second metal layer 323 provided on the second laminated film 32 is exposed to the outside at the second outer exposed portion 327, and an external negative electrode ( It is possible to make an electrical connection.
  • the plurality of battery units 100 are formed of the first metal layer 313 of the first laminated film 31 and the second laminated film 32. By connecting in parallel using the second metal layer 323, the capacity can be increased.
  • FIG. 7 is a view for explaining a modification of the first embodiment and is a cross-sectional view taken along the line II-II in FIG.
  • the first battery unit 10 constituting the battery unit 100 includes a first positive electrode layer 11, a first solid electrolyte layer 12 stacked on the first positive electrode layer 11, and a first solid electrolyte. And a first negative electrode layer 13 laminated on the layer 12.
  • the second battery unit 20 constituting the battery unit 100 includes a second positive electrode layer 21, a second solid electrolyte layer 22 stacked on the second positive electrode layer 21, and a second stack stacked on the second solid electrolyte layer 22. 2 negative electrode layers 23.
  • the first negative electrode layer 13 provided in the first battery unit 10 and the second positive electrode layer 21 provided in the second battery unit 20 are in direct contact.
  • the first positive electrode layer 11 provided in the first battery unit 10 is in direct contact with the first metal layer 313 exposed in the first inner exposed part 316 of the first laminated film 31.
  • the second negative electrode layer 23 provided in the second battery unit 20 is in direct contact with the second metal layer 323 exposed at the second inner exposed part 326 of the second laminated film 32. ing.
  • the structure of the lithium ion secondary battery 1 can be simplified as compared with the configuration described in the first embodiment.
  • each of the plurality of first battery units 10 includes the first negative electrode current collector layer 14 and each of the plurality of second battery units 20 includes the second negative electrode.
  • the current collector layer 24 was provided, the first negative electrode current collector layer 14 and the second negative electrode current collector layer 24 are not essential.
  • FIG. 8 is a view for explaining a modification of the second embodiment, and is a cross-sectional view taken along the line VI-VI in FIG.
  • the first battery unit 10 constituting each battery unit 100 includes a first positive electrode layer 11, a first solid electrolyte layer 12 stacked on the first positive electrode layer 11, and a first solid. And a first negative electrode layer 13 laminated on the electrolyte layer 12.
  • the second battery unit 20 constituting each battery unit 100 is stacked on the second positive electrode layer 21, the second solid electrolyte layer 22 stacked on the second positive electrode layer 21, and the second solid electrolyte layer 22.
  • a second negative electrode layer 23 is stacked on the second positive electrode layer 21, the second solid electrolyte layer 22 stacked on the second positive electrode layer 21, and the second solid electrolyte layer 22.
  • the 1st negative electrode layer 13 provided in the 1st battery part 10 and the 2nd positive electrode layer 21 provided in the 2nd battery part 20 are contacting directly.
  • the 1st positive electrode layer 11 provided in the 1st battery part 10 among each battery part 100 contacts the 1st metal layer 313 exposed to the 1st inner side exposed part 316 of the 1st laminated film 31 directly. is doing.
  • the second negative electrode layer 23 provided in the second battery unit 20 is in direct contact with the second metal layer 323 exposed at the second inner exposed part 326 of the second laminated film 32. is doing.
  • the structure of the lithium ion secondary battery 1 can be simplified as compared with the configuration described in the second embodiment.
  • the first positive electrode layer 11, the first solid electrolyte layer 12, the first negative electrode layer 13, and the first negative electrode current collector layer are formed on the first metal layer 313 of the first laminated film 31. 14 to form the first battery unit 10, and the second positive electrode layer 21, the second solid electrolyte layer 22, the second negative electrode layer 23, and the first negative electrode current collector layer 14 are formed on the first negative electrode current collector layer 14.
  • the 2nd battery part 20 was formed by laminating in order of the 2nd anode current collector layer 24, the order of lamination is not restricted to this.
  • the battery unit 100 may be formed by stacking layers 21 in this order.
  • a positive electrode current collector layer that contacts the second metal layer 323 of the second laminated film 32 may be provided on the second positive electrode layer 21, but it is not essential.
  • a positive electrode current collector layer may be provided on the first positive electrode layer 11, but it is not essential.
  • the first laminated film 31 constituting the exterior portion 30 includes the first heat-resistant resin layer 311, but at least the first metal layer 313 and the first heat-fusible resin layer. 315, and the first heat-resistant resin layer 311 is not essential.
  • the second laminated film 32 constituting the exterior portion 30 includes the second heat-resistant resin layer 321, but at least the second metal layer 323 and the second heat-fusible resin layer. 325 and the second heat resistant resin layer 321 is not essential.
  • the first laminated film 31 and the second laminated film 32 are arranged so that the entire peripheral edge of the second laminated film 32 is located inside the entire peripheral edge of the first laminated film 31. Although they are superposed, it is not limited to this. That is, the first laminated film 31 and the second laminated film 32 may be overlapped so that the entire peripheral edge of the second laminated film 32 is positioned outside the entire peripheral edge of the first laminated film 31. .
  • the battery unit 100 (second negative electrode current collector layer 24 or second negative electrode layer 23) and the second laminated film 32 (second metal layer 323) are provided.
  • the present invention is not limited to this, and the positional relationship between the two may be fixed using, for example, a conductive adhesive.
  • the first negative electrode current collector layer 14 is provided in the first battery unit 10 constituting the battery unit 100.
  • the first negative electrode current collector layer 14 is not essential.
  • the second positive electrode layer 21 of the second battery unit 20 may be laminated directly on the first negative electrode layer 13 of the one battery unit 10.
  • the battery unit 100 is configured by stacking the two unit battery units, that is, the first battery unit 10 and the second battery unit 20, but is not limited thereto.
  • the battery unit 100 may be configured by stacking three or more unit battery units.
  • the battery unit 100 is formed on the first metal layer 313 of the first laminated film 31, but the present invention is not limited to this, and the battery unit is formed on a conductive substrate. After forming 100, the conductive substrate and battery unit 100 may be accommodated in the exterior unit 30.
  • SYMBOLS 1 Lithium ion secondary battery, 10 ... 1st battery part, 11 ... 1st positive electrode layer, 12 ... 1st solid electrolyte layer, 13 ... 1st negative electrode layer, 14 ... 1st negative electrode collector layer, 20 ... 1st 2 battery part, 21 ... 2nd positive electrode layer, 22 ... 2nd solid electrolyte layer, 23 ... 2nd negative electrode layer, 24 ... 2nd negative electrode collector layer, 30 ... exterior part, 31 ... 1st laminated film, 32 ... 2nd laminated film, 100 ... battery part, 311 ... 1st heat resistant resin layer, 312 ... 1st outer side adhesive layer, 313 ...

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Abstract

リチウムイオン二次電池１は、リチウムイオンを用いた充放電を行う電池部１００と、電池部１００を内部に収容する外装部３０とを備えている。電池部１００は、第１正極層１１、第１固体電解質層１２、第１負極層１３および第１負極集電体層１４を積層してなる第１電池部１０と、第２正極層２１、第２固体電解質層２２、第２負極層２３および第２負極集電体層２４を積層してなる第２電池部２０とを積層して構成されており、外装部３０内において、第１電池部１０と第２電池部２０とが直列に接続される。

Description

リチウムイオン二次電池、リチウムイオン二次電池の電池構造、リチウムイオン二次電池の製造方法
　本発明は、リチウムイオン二次電池、リチウムイオン二次電池の電池構造、リチウムイオン二次電池の製造方法に関する。
　特許文献１には、正極活物質を含む正極と、負極活物質を含む負極と、リチウムイオン伝導性を有し且つ正極と負極との間に介在する電解質とを含み、充放電が可能な電池部と、電池部を内部に収容することで電池部を外気等から封止する外装部とを備えたリチウムイオン二次電池が記載されている。
　また、特許文献２には、電解質として無機材料からなる固体電解質を用いるとともに、負極、固体電解質および正極をすべて薄膜で構成することが記載されている。
特開２０１６－１２９０９１号公報 特開２０１３－７３８４６号公報
　ここで、薄膜型の電池部と電池部を内部に収容する外装部（収容部）とを用いてリチウムイオン電池を構成する場合において、より高い出力電圧を得るためには、複数のリチウムイオン電池を、接続線等を用いて直列に接続する必要があった。
　本発明は、簡易な構成で、固体電解質を備えた薄膜型のリチウムイオン二次電池の出力電圧を高くすることを目的とする。
　本発明のリチウムイオン二次電池は、第１極性にてリチウムイオンを吸蔵および放出する第１極層と、当該第１極層に積層され、リチウムイオン伝導性を示す無機固体電解質を有する固体電解質層と、当該固体電解質層に積層され、当該第１極性とは逆の第２極性にてリチウムイオンを吸蔵および放出する第２極層とを備える単位電池部を複数積層してなる電池部と、前記電池部を内部に収容する収容部とを含んでいる。
　このようなリチウムイオン二次電池において、前記収容部は、第１金属層と、当該第１金属層の一方の面に当該第１金属層の一部が露出する第１露出部が形成されるように当該第１金属層に積層される第１樹脂層とを備え、当該第１露出部に露出する当該第１金属層には、前記電池部の一端側が接続される第１積層フィルムと、第２金属層と、当該第２金属層の一方の面に当該第２金属層の一部が露出する第２露出部が形成されるように当該第２金属層に積層される第２樹脂層とを備え、当該第２露出部に露出する当該第２金属層には、前記電池部の他端側が接続されるとともに、前記第１積層フィルムとの間で当該電池部を封止する第２積層フィルムとを有することを特徴とすることができる。
　また、前記第２積層フィルムの全周縁は、前記第１積層フィルムの全周縁よりも外側または内側に位置することを特徴とすることができる。
　さらに、前記電池部を複数備えるとともに、複数の当該電池部が前記容器部の内部にマトリクス状に配置されることを特徴とすることができる。
　さらにまた、前記電池部のうち隣接する２つの前記単位電池部において、一の単位電池部の前記第２極層と、他の単位電池部の前記第１極層とが、直接に接触していることを特徴とすることができる。
　そして、前記電池部のうち最外層に位置する単位電池部に設けられた前記第２極層と、前記第２積層フィルムの前記第２露出部に露出する前記第２金属層とが、直接に接触していることを特徴とすることができる。
　また、他の観点から捉えると、本発明のリチウムイオン二次電池の電池構造は、導電性を有する基板と、前記基板に積層され、第１極性にてリチウムイオンを吸蔵および放出する第１極層と、当該第１極層に積層され、リチウムイオン伝導性を示す無機固体電解質を有する固体電解質層と、当該固体電解質層に積層され、当該第１極性とは逆の第２極性にてリチウムイオンを吸蔵および放出する第２極層とを備える第１電池部と、前記第２極層に積層され、前記第１極性にてリチウムイオンを吸蔵および放出する他の第１極層と、当該他の第１極層に積層され、リチウムイオン伝導性を示す無機固体電解質を有する他の固体電解質層と、当該他の固体電解質層に積層され、前記第２極性にてリチウムイオンを吸蔵および放出する他の第２極層とを備える第２電池部とを含んでいる。
　さらに、他の観点から捉えると、本発明のリチウムイオン二次電池の製造方法は、第１金属層と、当該第１金属層の一方の面に当該第１金属層の一部が露出する第１露出部が形成されるように当該第１金属層に積層される第１樹脂層とを備える第１積層フィルムに対し、当該第１露出部に露出する当該第１金属層の上に、第１極性にてリチウムイオンを吸蔵および放出する第１極層を成膜する工程と、前記第１極層の上に、リチウムイオン伝導性を示す無機固体電解質を有する固体電解質層を成膜する工程と、前記固体電解質層の上に、前記第１極性とは逆の第２極性にてリチウムイオンを吸蔵および放出する第２極層を成膜する工程と、第２金属層と、当該第２金属層の一方の面に当該第２金属層の一部が露出する第２露出部が形成されるように当該第２金属層に積層される第２樹脂層とを備えた第２積層フィルムを、当該第２露出部に露出する当該第２金属層が前記第２極層と対峙するように配置した状態で、前記第１樹脂層と当該第２樹脂層とを融着する工程とを含み、一連の前記第１極層を成膜する工程、前記固体電解質層を成膜する工程および前記第２極層を成膜する工程を複数回繰り返すことを特徴としている。
　このようなリチウムイオン二次電池の製造方法において、前記第１極層、前記固体電解質層および前記第２極層を、それぞれスパッタ法によって成膜することを特徴とすることができる。
　また、前記スパッタ法による成膜において、短時間での放電と非放電とを繰り返し行うことを特徴とすることができる。
　本発明によれば、簡易な構成で、固体電解質を備えた薄膜型のリチウムイオン二次電池の出力電圧を高くすることができる。
（ａ）、（ｂ）は、実施の形態１が適用されるリチウムイオン二次電池の全体構成を説明するための図である。 図１（ａ）のＩＩ－ＩＩ断面図である。 （ａ）、（ｂ）は、正面側、背面側からみた第１積層フィルムの斜視図である。 リチウムイオン二次電池の製造方法を説明するためのフローチャートである。 実施の形態２が適用されるリチウムイオン二次電池の正面図である。 図５のＶＩ－ＶＩ断面図である。 実施の形態１の変形例を説明するための図であって、図１（ａ）のＩＩ－ＩＩ断面図である。 実施の形態２の変形例を説明するための図であって、図５のＶＩ－ＶＩ断面図である。
　以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、以下の説明で参照する図面における各部の大きさや厚さ等は、実際の寸法とは異なっている場合がある。
＜実施の形態１＞
［リチウムイオン二次電池の構成］
　図１は、実施の形態１が適用されるリチウムイオン二次電池１の全体構成を説明するための図である。ここで、図１（ａ）はリチウムイオン二次電池１を正面からみた図であり、図１（ｂ）はリチウムイオン二次電池１を背面からみた図である。
　また、図２は、図１（ａ）のＩＩ－ＩＩ断面図、すなわち、リチウムイオン二次電池１の縦断面を示している。なお、図１（ａ）は、図２をＩＡ方向からみた図であり、図１（ｂ）は、図２をＩＢ方向からみた図である。
　本実施の形態のリチウムイオン二次電池１は、リチウムイオンを用いた充電および放電を行う電池部１００と、電池部１００を内部に収容することで電池部１００を外気等から封止する外装部３０とを備えている。本実施の形態のリチウムイオン二次電池１は、全体としてみたときに直方体状（実際にはカード状）の形状を呈している。
［電池部の構成］
　まず、電池部１００の構成について説明を行う。
　電池部１００は、第１電池部１０と、第１電池部１０上に積層されることで第１電池部１０と直列に接続される第２電池部２０とを備えている。ここで、図２に示すように、第１電池部１０の上側の端部は、第２電池部２０の下側の端部と接触している。また、第１電池部１０の下側の端部は、後述する第１積層フィルム３１に設けられた第１金属層３１３と接触している。これに対し、第２電池部２０の上側の端部は、後述する第２積層フィルム３２に設けられた第２金属層３２３と接触している。
［第１電池部の構成］
　最初に、第１電池部１０の構成について説明を行う。
　単位電池部の一例としての第１電池部１０は、第１正極層１１と、第１正極層１１上に積層される第１固体電解質層１２と、第１固体電解質層１２上に積層される第１負極層１３と、第１負極層１３上に積層される第１負極集電体層１４とを有している。ここで、第１電池部１０の一方の端部（図２においては下側）に位置する第１正極層１１は、第１積層フィルム３１に設けられた第１金属層３１３と接触している。これに対し、第１電池部１０の他方の端部（図２においては上側）に位置する第１負極集電体層１４は、第２電池部２０に設けられた第２正極層２１と接触している。
　第１電池部１０の各構成要素について、より詳細な説明を行う。
（第１正極層）
　第１極層の一例としての第１正極層１１は、固体薄膜であって、第１極性の一例としての正極性にてリチウムイオンを吸蔵および放出する正極活物質を含むものであれば、特に限定されるものではなく、例えば、マンガン（Ｍｎ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、鉄（Ｆｅ）、モリブデン（Ｍｏ）、バナジウム（Ｖ）から選ばれる一種以上の金属を含む、酸化物、硫化物あるいはリン酸化物など、各種材料で構成されたものを用いることができる。本実施の形態では、第１正極層１１としてＬｉ2Ｍｎ2Ｏ4を用いた。
　第１正極層１１の厚さは、例えば１０ｎｍ以上４０μｍ以下とすることができる。第１正極層１１の厚さが１０ｎｍ未満であると、得られる第１電池部１０の容量が小さくなりすぎ、実用的ではなくなる。一方、第１正極層１１の厚さが４０μｍを超えると、層形成に時間がかかりすぎるようになってしまい、生産性が低下する。本実施の形態では、第１正極層１１の厚さを６００ｎｍとした。
　また、第１正極層１１は、結晶構造を持つものであっても、結晶構造を持たないアモルファスであってもかまわないが、リチウムイオンの吸蔵および放出に伴う膨張および収縮がより等方的になるという点で、アモルファスであることが好ましい。
　さらに、第１正極層１１の製造方法としては、各種ＰＶＤ（物理的蒸着）や各種ＣＶＤ（化学的蒸着）など、公知の成膜手法を用いてかまわないが、生産効率の観点からすれば、スパッタ法（スパッタリング）を用いることが望ましい。この場合、第１正極層１１を形成する際に使用するスパッタターゲットに応じて、ＤＣスパッタ法を採用してもよいし、ＲＦスパッタ法を採用してもよい。ただし、第１正極層１１として上記Ｌｉ2Ｍｎ2Ｏ4を用いる場合にあっては、ＲＦスパッタ法を採用することが好ましい。
（第１固体電解質層）
　第１固体電解質層１２は、無機材料で構成された固体薄膜（無機固体電解質）であって、リチウムイオン伝導性を示すものであれば、特に限定されるものではなく、酸化物、窒化物、硫化物など、各種材料で構成されたものを用いることができる。本実施の形態では、第１固体電解質層１２として、Ｌｉ3ＰＯ4における酸素の一部を窒素に置き換えたＬｉＰＯＮ（ＬｉxＰＯyＮz）を用いた。
　第１固体電解質層１２の厚さは、例えば１０ｎｍ以上１０μｍ以下とすることができる。第１固体電解質層１２の厚さが１０ｎｍ未満であると、得られたリチウムイオン二次電池１において、第１正極層１１と第１負極層１３との間でのリークが生じやすくなる。一方、第１固体電解質層１２の厚さが１０μｍを超えると、リチウムイオンの移動距離が長くなり、充放電速度が遅くなる。本実施の形態では、第１固体電解質層１２の厚さを２００ｎｍとした。
　また、第１固体電解質層１２は、結晶構造を持つものであっても、結晶構造を持たないアモルファスであってもかまわないが、熱による膨張および収縮がより等方的になるという点で、アモルファスであることが好ましい。
　さらに、第１固体電解質層１２の製造方法としては、各種ＰＶＤ（物理的蒸着）や各種ＣＶＤ（化学的蒸着）など、公知の成膜手法を用いてかまわないが、生産効率の観点からすれば、スパッタ法（スパッタリング）を用いることが望ましい。この場合、第１固体電解質層１２を形成する際に使用するスパッタターゲットには絶縁体が多いことから、ＲＦスパッタ法を採用することが好ましい。
（第１負極層）
　第２極層の一例としての第１負極層１３は、固体薄膜であって、第２極性の一例としての負極性にてリチウムイオンを吸蔵および放出する負極活物質を含むものであれば、特に限定されるものではなく、例えば、炭素（Ｃ）やシリコン（Ｓｉ）を用いることができる。本実施の形態では、第１負極層１３として、ホウ素（Ｂ）が添加されたシリコン（Ｓｉ）を用いた。
　第１負極層１３の厚さは、例えば１０ｎｍ以上４０μｍ以下とすることができる。第１負極層１３の厚さが１０ｎｍ未満であると、得られる電池部１００（リチウムイオン二次電池１）の容量が小さくなりすぎ、実用的ではなくなる。一方、第１負極層１３の厚さが４０μｍを超えると、層形成に時間がかかりすぎるようになってしまい、生産性が低下する。本実施の形態では、第１負極層１３の厚さを１００ｎｍとした。
　また、第１負極層１３は、結晶構造を持つものであっても、結晶構造を持たないアモルファスであってもかまわないが、リチウムイオンの吸蔵および放出に伴う膨張および収縮がより等方的になるという点で、アモルファスであることが好ましい。
　さらに、第１負極層１３の製造方法としては、各種ＰＶＤ（物理的蒸着）や各種ＣＶＤ（化学的蒸着）など、公知の成膜手法を用いてかまわないが、生産効率の観点からすれば、スパッタ法（スパッタリング）を用いることが望ましい。この場合、第１負極層１３を形成するためのスパッタターゲットには半導体が多いことから、ＤＣスパッタ法を採用することが好ましい。
（第１負極集電体層）
　第１負極集電体層１４は、固体薄膜であって、電子伝導性を有するものであれば、特に限定されるものではなく、例えば、チタン（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）などの金属や、これらの合金を含む導電性材料を用いることができる。本実施の形態では、第１負極集電体層１４としてチタン（Ｔｉ）を用いた。
　第１負極集電体層１４の厚さは、例えば５ｎｍ以上５０μｍ以下とすることができる。第１負極集電体層１４の厚さが５ｎｍ未満であると、集電機能が低下し、実用的ではなくなる。一方、第１負極集電体層１４の厚さが５０μｍを超えると、層形成に時間がかかりすぎるようになってしまい、生産性が低下する。本実施の形態では、第１負極集電体層１４の厚さを２００ｎｍとした。
　また、第１負極集電体層１４の製造方法としては、各種ＰＶＤ（物理的蒸着）や各種ＣＶＤ（化学的蒸着）など、公知の成膜手法を用いてかまわないが、生産効率の観点からすれば、スパッタ法（スパッタリング）を用いることが望ましい。この場合、第１負極集電体層１４を形成するためのスパッタターゲットは金属（Ｔｉ）であることから、ＤＣスパッタ法を採用することが好ましい。
［第２電池部の構成］
　続いて、第２電池部２０の構成について説明を行う。
　単位電池部の一例としての第２電池部２０は、第２正極層２１と、第２正極層２１上に積層される第２固体電解質層２２と、第２固体電解質層２２上に積層される第２負極層２３と、第２負極層２３上に積層される第２負極集電体層２４とを有している。ここで、第２電池部２０の一方の端部（図２においては下側）に位置する第２正極層２１は、第１電池部１０に設けられた第１負極集電体層１４と接触している。これに対し、第２電池部２０の他方の端部（図２においては上側）に位置する第２負極集電体層２４は、第２積層フィルム３２に設けられた第２金属層３２３と接触している。
　ここで、第２電池部２０を構成する第２正極層２１、第２固体電解質層２２、第２負極層２３および第２負極集電体層２４は、それぞれ、上記第１電池部１０を構成する第１正極層１１、第１固体電解質層１２、第１負極層１３および第１負極集電体層１４のところで説明した材料を用いることができる。そして、第１電池部１０および第２電池部２０の構成材料や厚さ等を異ならせてもかまわないが、同じ材料且つ同じ厚さの組み合わせとすることが好ましい。本実施の形態では、第２電池部２０の構成を、第１電池部１０の構成と共通にしている。また、本実施の形態では、第２電池部２０の製造方法を、第１電池部１０の製造方法と共通にしている。
　そして、本実施の形態では、第２正極層２１が第１極層あるいは他の第１極層の一例として、第２固体電解質層２２が固体電解質層あるいは他の固体電解質層の一例として、第２負極層２３が第２極層あるいは他の第２極層の一例として、それぞれ機能している。
［外装部の構成］
　続いて、外装部３０の構成について説明を行う。
　収容部の一例としての外装部３０は、第１積層フィルム３１と、第２積層フィルム３２とを有している。第１積層フィルム３１と第２積層フィルム３２とは、電池部１００を挟んで対向して配置され、第１積層フィルム３１と第２積層フィルム３２とが電池部１００の周囲の全周にわたって熱融着されることにより、電池部１００を封止する。これらのうち、第１積層フィルム３１は、外装部３０の内側となる面側（図２においては上側）に、電池部１００を構成する各層（第１電池部１０（第１正極層１１～第１負極集電体層１４）および第２電池部２０（第２正極層２１～第２負極集電体層２４）が積層されることによって、電池部１００と一体化している。これに対し、第２積層フィルム３２は、外装部３０の内側となる面側（図２においては下側）に、電池部１００の第２負極集電体層２４が接触しているだけである。したがって、電池部１００は、第１積層フィルム３１を介して第２積層フィルム３２と一体化しているが、電池部１００および第１積層フィルム３１は、接触するとともに固定された状態にある一方、電池部１００および第２積層フィルム３２は、接触するものの固定されない状態にある。
［第１積層フィルム］
　最初に、第１積層フィルム３１について説明を行う。
　図３は、第１積層フィルム３１の構成を説明するための図であり、（ａ）は正面側（図２においては上側）からみた斜視図を、（ｂ）は背面側（図２においては下側）からみた斜視図を、それぞれ示している。以下では、図１および図２に加えて図３も参照しながら、第１積層フィルム３１の構成を説明する。
　第１積層フィルム３１は、第１耐熱性樹脂層３１１と、第１外側接着層３１２と、第１金属層３１３と、第１内側接着層３１４と、第１熱融着性樹脂層３１５とを、この順でフィルム状に積層して構成されている。すなわち、第１積層フィルム３１は、第１耐熱性樹脂層３１１と第１金属層３１３と第１熱融着性樹脂層３１５とを、第１外側接着層３１２および第１内側接着層３１４を介して貼り合わせることで構成されている。
　また、第１積層フィルム３１における第１熱融着性樹脂層３１５の形成面側（外装部３０において内側）には、第１熱融着性樹脂層３１５および第１内側接着層３１４が存在しないことで第１金属層３１３の一方の面（内側の面）が一部露出する、第１内側露出部３１６が設けられている。ここで、第１露出部の一例としての第１内側露出部３１６は、第１積層フィルム３１の面方向における中央部側に設けられており、その形状は長方形状である。そして、第１内側露出部３１６の全周囲には、第１内側接着層３１４および第１熱融着性樹脂層３１５による側壁が形成されている。
　さらに、第１積層フィルム３１における第１耐熱性樹脂層３１１の形成面側（外装部３０において外側）には、第１耐熱性樹脂層３１１および第１外側接着層３１２が存在しないことで第１金属層３１３の他方の面（外側の面）が露出する、第１外側露出部３１７が設けられている。ここで、第１外側露出部３１７は、第１積層フィルム３１の長手方向の一端部側に設けられており、その形状は長方形状である。そして、第１外側露出部３１７の全周囲には、第１外側接着層３１２および第１耐熱性樹脂層３１１による側壁が形成されている。
　次に、第１積層フィルム３１の各構成要素について、より詳細な説明を行う。
（第１耐熱性樹脂層）
　第１耐熱性樹脂層３１１は、外装部３０における最外層であり、外部からの突き刺しや摩耗などに対する耐性が高く、且つ、第１熱融着性樹脂層３１５を熱融着する際の融着温度では溶融しない耐熱性樹脂が用いられる。ここで、第１耐熱性樹脂層３１１としては、第１熱融着性樹脂層３１５を構成する熱融着性樹脂の融点より１０℃以上融点が高い耐熱性樹脂を用いるのが好ましく、この熱融着性樹脂の融点より２０℃以上融点が高い耐熱性樹脂を用いるのが特に好ましい。また、本実施の形態では、後述するように、第１金属層３１３が電池部１００の正の電極を兼ねることから、安全性の観点より、第１耐熱性樹脂層３１１として電気抵抗値の高い絶縁性樹脂が用いられる。
　第１耐熱性樹脂層３１１としては、特に限定されるものではないが、例えば、ポリアミドフィルム、ポリエステルフィルム等が挙げられ、これらの延伸フィルムが好ましく用いられる。中でも、成形性および強度の点で、二軸延伸ポリアミドフィルムまたは二軸延伸ポリエステルフィルム、あるいはこれらを含む複層フィルムが特に好ましく、さらに二軸延伸ポリアミドフィルムと二軸延伸ポリエステルフィルムとが貼り合わされた複層フィルムを用いることが好ましい。ポリアミドフィルムとしては、特に限定されるものではないが、例えば、６－ポリアミドフィルム、６，６－ポリアミドフィルム、ＭＸＤポリアミドフィルム等が挙げられる。また、二軸延伸ポリエステルフィルムとしては、二軸延伸ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）フィルム、二軸延伸ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム等が挙げられる。本実施の形態では、第１耐熱性樹脂層３１１としてナイロンフィルム（融点：２２０℃）を用いた。
　第１耐熱性樹脂層３１１の厚さは、９μｍ以上５０μｍとすることができる。第１耐熱性樹脂層３１１の厚さが９μｍ未満であると、電池部１００の外装部３０として十分な強度を確保することが困難となる。一方、第１耐熱性樹脂層３１１の厚さが５０μｍを超えると、電池が厚くなるため好ましくない。また、製造コストが高くなる。本実施の形態では、第１耐熱性樹脂層３１１の厚さを２５μｍとした。
（第１外側接着層）
　第１外側接着層３１２は、第１耐熱性樹脂層３１１と第１金属層３１３とを接着するための層である。第１外側接着層３１２としては、例えば、主剤としてのポリエステル樹脂と硬化剤としての多官能イソシアネート化合物とによる二液硬化型ポリエステル－ウレタン系樹脂、あるいは、ポリエーテル－ウレタン系樹脂を含む接着剤を用いることが好ましい。本実施の形態では、第１外側接着層３１２として二液硬化型ポリエステル－ウレタン系接着剤を用いた。
（第１金属層）
　基板の一例としての第１金属層３１３は、第１積層フィルム３１を用いて外装部３０を構成した場合に、外装部３０の外部から、その内部に配置された電池部１００に、酸素や水分等の侵入を阻止（バリア）する役割を担う層である。また、第１金属層３１３は、後述するように、スパッタ法を用いて電池部１００を形成する際の基板としての役割と、電池部１００の第１正極層１１と電気的に接続される正極集電体層（正の内部電極）としての役割と、外部に設けられた負荷（図示せず）と電気的に接続される正の外部電極としての役割とをさらに担う。このため、第１金属層３１３には、導電性を有する金属箔を用いる。
　第１金属層３１３としては、特に限定されるものではないが、例えば、アルミニウム箔、銅箔、ニッケル箔、ステンレス箔、あるいはこれのクラッド箔、これらの焼鈍箔または未焼鈍箔等が好ましく用いられる。ただし、第１金属層３１３がスパッタ法による電池部１００の形成における基板として用いられることを考慮すると、機械的強度が高いステンレス箔を用いることが好ましい。また、ニッケル、錫、銅、クロム等の導電性金属でめっきした金属箔を用いてもよい。本実施の形態では、第１金属層３１３として、ＳＵＳ３０４からなるステンレス箔を用いた。
　第１金属層３１３の厚さは、２０μｍ以上２００μｍ以下とすることができる。第１金属層３１３の厚さが２０μｍ未満であると、金属箔を製造する際の圧延時や熱封止時にピンホールや破れが生じやすく、また、電極として用いる場合の電気抵抗値が高くなってしまう。一方、第１金属層３１３の厚さが２００μｍを超えると、電池が厚くなるため好ましくなく、また、製造コストが高くなる。本実施の形態では、第１金属層３１３の厚さを３０μｍとした。
（第１内側接着層）
　第１内側接着層３１４は、第１金属層３１３と第１熱融着性樹脂層３１５とを接着するための層である。第１内側接着層３１４としては、例えば、ポリウレタン系接着剤、アクリル系接着剤、エポキシ系接着剤、ポリオレフィン系接着剤、エラストマー系接着剤、フッ素系接着剤等により形成された接着剤を用いることが好ましい。中でも、アクリル系接着剤、ポリオレフィン系接着剤を用いるのが好ましく、この場合には、水蒸気に対する第１積層フィルム３１のバリア性を向上させることができる。また、酸変成したポリプロピレンやポリエチレン等の接着剤を使用することが好ましい。本実施の形態では、第１内側接着層３１４として、酸変成ポリプロピレン系接着剤を用いた。
（第１熱融着性樹脂層）
　第１樹脂層の一例としての第１熱融着性樹脂層３１５は、外装部３０における最内層であり、電池部１００の各層を構成する材料に対する耐性が高く、且つ、上記融着温度で溶融し、第２積層フィルム３２の第２熱融着性樹脂層３２５（詳細は後述する）と融着する熱可塑性樹脂が用いられる。また、本実施の形態では、上述したように、第１金属層３１３が電池部１００の正の電極を兼ねることから、安全性の観点より、第１熱融着性樹脂層３１５として電気抵抗値の高い絶縁性樹脂が用いられる。
　第１熱融着性樹脂層３１５としては、特に限定されるものではないが、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、オレフィン系共重合体、これらの酸変性物およびアイオノマー等が好ましく用いられる。ここで、オレフィン系共重合体としては、ＥＶＡ（エチレン・酢酸ビニル共重合体）、ＥＡＡ（エチレン・アクリル酸共重合体）、ＥＭＡＡ（エチレン・メタアクリル酸共重合体）を例示できる。また、第１耐熱性樹脂層３１１との融点の関係を満足できるのであれば、ポリアミドフィルム（例えば１２ナイロン）やポリイミドフィルムを使用することもできる。本実施の形態では、第１熱融着性樹脂層３１５として無軸延伸ポリプロピレンフィルム（融点：１６５℃）を用いた。
　第１熱融着性樹脂層３１５の厚さは、２０μｍ以上８０μｍ以下とすることができる。第１熱融着性樹脂層３１５の厚さが２０μｍ未満であると、ピンホールが生じやすくなる。一方、第１熱融着性樹脂層３１５の厚さが８０μｍを超えると、電池が厚くなるため好ましくなく、また、製造コストが高くなる。本実施の形態では、第１熱融着性樹脂層３１５の厚さを３０μｍとした。
［第２積層フィルム］
　続いて、第２積層フィルム３２について説明を行う。
　第２積層フィルム３２は、第２耐熱性樹脂層３２１と、第２外側接着層３２２と、第２金属層３２３と、第２内側接着層３２４と、第２熱融着性樹脂層３２５とを、この順でフィルム状に積層して構成されている。すなわち、第２積層フィルム３２は、第２耐熱性樹脂層３２１と第２金属層３２３と第２熱融着性樹脂層３２５とを、第２外側接着層３２２および第２内側接着層３２４を介して貼り合わせることで構成されている。
　また、第２積層フィルム３２における第２熱融着性樹脂層３２５の形成面側（外装部３０において内側）には、第２熱融着性樹脂層３２５および第２内側接着層３２４が存在しないことで第２金属層３２３の一方の面（内側の面）が一部露出する、第２内側露出部３２６が設けられている。ここで、第２露出部の一例としての第２内側露出部３２６は、第２積層フィルム３２の中央部側に設けられており、その形状は長方形状である。そして、第２内側露出部３２６の全周囲には、第２内側接着層３２４および第２熱融着性樹脂層３２５による側壁が形成されている。
　さらに、第２積層フィルム３２における第２耐熱性樹脂層３２１の形成面側（外装部３０において外側）には、第２耐熱性樹脂層３２１および第２外側接着層３２２が存在しないことで第２金属層３２３の他方の面（外側の面）が一部露出する、第２外側露出部３２７が設けられている。ここで、第２外側露出部３２７は、第２積層フィルム３２の長手方向の一端部側に設けられており、その形状は長方形状である。そして、第２外側露出部３２７の全周囲には、第２外側接着層３２２および第２耐熱性樹脂層３２１による側壁が形成されている。
　このように、各露出部を含む第２積層フィルム３２の構造は、図３に示す第１積層フィルム３１の構造とほぼ同じである。
　次に、第２積層フィルム３２の各構成要素について、より詳細な説明を行う。
（第２耐熱性樹脂層）
　第２耐熱性樹脂層３２１は、外装部３０における最外層であり、外部からの突き刺しや摩耗などに対する耐性が高く、且つ、第２熱融着性樹脂層３２５を熱融着する際の融着温度では溶融しない耐熱性樹脂が用いられる。また、本実施の形態では、後述するように、第２金属層３２３が電池部１００の負の電極を兼ねることから、安全性の観点より、第２耐熱性樹脂層３２１として電気抵抗値の高い絶縁性樹脂が用いられる。
　そして、第２耐熱性樹脂層３２１としては、上記第１耐熱性樹脂層３１１のところで説明した材料を用いることができる。このとき、第２耐熱性樹脂層３２１と第１耐熱性樹脂層３１１とは、同じ材料で構成してもよいし、異なる材料で構成してもよい。また、第２耐熱性樹脂層３２１の厚さも、第１耐熱性樹脂層３１１と同じ厚さとしてもよいし、異なる厚さとしてもよい。本実施の形態では、第２耐熱性樹脂層３２１として厚さ２５μｍのナイロンフィルム（融点：２２０℃）を用いた。
（第２外側接着層）
　第２外側接着層３２２は、第２耐熱性樹脂層３２１と第２金属層３２３とを接着するための層である。
　そして、第２外側接着層３２２としては、上記第１外側接着層３１２のところで説明した材料を用いることができる。このとき、第２外側接着層３２２と第１外側接着層３１２とは、同じ材料で構成してもよいし、異なる材料で構成してもよい。本実施の形態では、第２外側接着層３２２として二液硬化型ポリエステル－ウレタン系接着剤を用いた。
（第２金属層）
　第２金属層３２３は、第２積層フィルム３２を用いて外装部３０を形成した場合に、外装部３０の外部から、その内部に配置された電池部１００に、酸素や水分等の侵入を阻止（バリア）する役割を担う層である。また、第２金属層３２３は、後述するように、電池部１００の第１負極集電体層１４と電気的に接続される負の内部電極としての役割と、外部に設けられた負荷（図示せず）と電気的に接続される負の外部電極としての役割とをさらに担う。このため、第２金属層３２３には、導電性を有する金属箔を用いる。なお、第２金属層３２３は、上記第１金属層３１３とは異なり、スパッタ法を用いて電池部１００を形成する際の基板としての役割は担わない。
　そして、第２金属層３２３としては、上記第１金属層３１３のところで説明した材料を用いることができる。このとき、第２金属層３２３と第１金属層３１３とは、同じ材料で構成してもよいし、異なる材料で構成してもよい。また、第２金属層３２３の厚さも、第１金属層３１３と同じ厚さとしてもよいし、異なる厚さとしてもよい。本実施の形態では、第２金属層３２３として、ＪＩＳ　Ｈ４１６０で規定されたＡ８０２１Ｈ－Ｏ材からなる、厚さ４０μｍのアルミニウム箔を用いた。
（第２内側接着層）
　第２内側接着層３２４は、第２金属層３２３と第２熱融着性樹脂層３２５とを接着するための層である。
　そして、第２内側接着層３２４としては、上記第１内側接着層３１４のところで説明した材料を用いることができる。このとき、第２内側接着層３２４と第１内側接着層３１４とは、同じ材料で構成してもよいし、異なる材料で構成してもよい。本実施の形態では、第２内側接着層３２４として酸変性ポリプロピレン系接着剤を用いた。
（第２熱融着性樹脂層）
　第２樹脂層の一例としての第２熱融着性樹脂層３２５は、外装部３０における最内層であり、電池部１００の各層を構成する材料に対する耐性が高く、且つ、上記融着温度で溶融し、第１積層フィルム３１の第１熱融着性樹脂層３１５と融着する熱可塑性樹脂が用いられる。また、本実施の形態では、上述したように、第２金属層３２３が電池部１００の負の電極を兼ねることから、安全性の観点より、第２熱融着性樹脂層３２５として電気抵抗値の高い絶縁性樹脂が用いられる。
　そして、第２熱融着性樹脂層３２５としては、上記第１熱融着性樹脂層３１５のところで説明した材料を用いることができる。このとき、第２熱融着性樹脂層３２５と第１熱融着性樹脂層３１５とは、同じ材料で構成してもよいし、２つの材料の融点が近く、溶解するものであれば、異なる材料で構成してもよい。また、第２熱融着性樹脂層３２５の厚さも、第１熱融着性樹脂層３１５と同じ厚さとしてもよいし、異なる厚さとしてもよい。本実施の形態では、第２熱融着性樹脂層３２５として厚さ３０μｍの無軸延伸ポリプロピレンフィルム（融点：１６５℃）を用いた。
［第１積層フィルムおよび第２積層フィルムの寸法および位置関係］
　図１に示すように、外装部３０を構成する第１積層フィルム３１および第２積層フィルム３２は、正面または背面からみた場合に、それぞれ長方形状を呈している。そして、第１積層フィルム３１の短辺側と第２積層フィルム３２の短辺側とがほぼ平行となり、第１積層フィルム３１の長辺側と第２積層フィルム３２と長辺側とがほぼ平行となるように、第１積層フィルム３１と第２積層フィルム３２とが、重ね合わされた状態で熱融着されている。
　ここで、第１積層フィルム３１の短辺側の長さは、第２積層フィルム３２の短辺側の長さよりも大きい。また、第１積層フィルム３１の長辺側の長さは、第２積層フィルム３２の長辺側の長さよりも大きい。そして、外装部３０では、第１積層フィルム３１の全周縁よりも内側に、第２積層フィルム３２の全周縁が位置するように、第１積層フィルム３１と第２積層フィルム３２とが、重ね合わされた状態で熱融着されている。
［リチウムイオン二次電池における電気的な接続構造］
　次に、上述したリチウムイオン二次電池１における電気的な接続構造を説明する。
　まず、電池部１００では、第１電池部１０と第２電池部２０とが、電気的に接続される。すなわち、電池部１００では、第１正極層１１、第１固体電解質層１２、第１負極層１３および第１負極集電体層１４と、第２正極層２１、第２固体電解質層２２、第２負極層２３および第２負極集電体層２４とが、この順番で電気的に接続される。
　また、電池部１００における第１電池部１０の第１正極層１１は、第１積層フィルム３１に設けられた第１金属層３１３の一方の面（内側の面）のうち、第１内側露出部３１６に露出する部位と電気的に接続される。また、第１積層フィルム３１に設けられた第１金属層３１３の他方の面（外側の面）の一部は、第１外側露出部３１７において外部に露出しており、外部に設けられた負荷（図示せず）と電気的に接続することが可能である。
　これに対し、電池部１００における第２電池部２０の第２負極集電体層２４は、第２積層フィルム３２に設けられた第２金属層３２３の一方の面（内側の面）のうち、第２内側露出部３２６に露出する部位と電気的に接続される。また、第２積層フィルム３２に設けられた第２金属層３２３の他方の面（外側の面）の一部は、第２外側露出部３２７において外部に露出しており、外部に設けられた負荷（図示せず）と電気的に接続することが可能である。
　そして、第１積層フィルム３１に設けられた第１金属層３１３と、第２積層フィルム３２に設けられた第２金属層３２３とは、第１積層フィルム３１に設けられた第１熱融着性樹脂層３１５と第２積層フィルム３２に設けられた第２熱融着性樹脂層３２５とによって、電気的に絶縁されている。このとき、外装部３０では、上述したように、第１積層フィルム３１の全周縁よりも内側に、第２積層フィルム３２の全周縁が位置するように、第１積層フィルム３１の第１熱融着性樹脂層３１５と第２積層フィルム３２の第２熱融着性樹脂層３２５とが融着されている。これにより、外装部３０の側部端面に露出する第１金属層３１３と第２金属層３２３とが接触することに起因する、電池部１００（第１電池部１０および第２電池部２０）の短絡を生じ難くしている。
［リチウムイオン二次電池の製造方法］
　図４は、図１等に示すリチウムイオン二次電池１の製造方法を説明するためのフローチャートである。
（第１積層フィルム露出部形成工程）
　まず、第１耐熱性樹脂層３１１と第１金属層３１３と第１熱融着性樹脂層３１５とを、第１外側接着層３１２および第１内側接着層３１４を介して貼り合わせてなる第１積層フィルム３１から、第１熱融着性樹脂層３１５の一部および第１耐熱性樹脂層３１１の一部を除去する。これにより、第１積層フィルム３１に、第１内側露出部３１６および第１外側露出部３１７を形成する（ステップ１０）。
（電池部形成工程）
　次に、第１内側露出部３１６および第１外側露出部３１７が形成された第１積層フィルム３１において、第１内側露出部３１６に露出する第１金属層３１３上に、スパッタ法によって電池部１００を形成する（ステップ２０）。ここで、ステップ２０では、基板として機能する第１金属層３１３上に、第１正極層１１、第１固体電解質層１２、第１負極層１３および第１負極集電体層１４を、この順で積層して第１電池部１０を得た後、第１負極集電体層１４上に、第２正極層２１、第２固体電解質層２２、第２負極層２３および第２負極集電体層２４を、この順で積層して第２電池部２０を得る。なお、ステップ２０の詳細については後述する。
（第２積層フィルム露出部形成工程）
　また、第２耐熱性樹脂層３２１と第２金属層３２３と第２熱融着性樹脂層３２５とを、第２外側接着層３２２および第２内側接着層３２４を介して貼り合わせてなる第２積層フィルム３２から、第２熱融着性樹脂層３２５の一部および第２耐熱性樹脂層３２１の一部を除去する。これにより、第２積層フィルム３２に、第２内側露出部３２６および第２外側露出部３２７を形成する（ステップ３０）。
（融着工程）
　続いて、例えばＮ2ガス等の不活性ガスが充填された作業ボックス内に、電池部１００が形成された第１積層フィルム３１と、第２積層フィルム３２とを導入する。そして、作業ボックス内で、第１積層フィルム３１において第１内側露出部３１６に露出する第１金属層３１３上に形成された電池部１００の第２負極集電体層２４と、第２積層フィルム３２において第２内側露出部３２６に露出する第２金属層３２３とを対峙させる。このとき、第１積層フィルム３１における第１熱融着性樹脂層３１５と、第２積層フィルム３２における第２熱融着性樹脂層３２５とが、電池部１００の周縁の外側全周にわたって対峙する。また、このとき、第１積層フィルム３１の全周縁よりも内側に、第２積層フィルム３２の全周縁が位置するように、第１積層フィルム３１と第２積層フィルム３２との位置決めがなされる。
　その後、作業ボックス内を負圧に設定した状態で、第１積層フィルム３１における第１熱融着性樹脂層３１５と、第２積層フィルム３２における第２熱融着性樹脂層３２５とを、電池部１００の周縁の外側全周にわたって、加圧および加熱しながら融着する（ステップ４０）。そして、第１熱融着性樹脂層３１５と第２熱融着性樹脂層３２５とが熱融着されることにより、第１電池部１０と第２電池部２０とを積層してなる電池部１００と、電池部１００を封止する外装部３０とを含むリチウムイオン二次電池１が得られる。
　このとき、第１積層フィルム３１の第１金属層３１３と、電池部１００の第１正極層１１とは、スパッタ法による成膜により接合（一体化）した状態となっている。また、第２積層フィルム３２の第２金属層３２３と、電池部１００の第２負極集電体層２４とは、第１積層フィルム３１の第１熱融着性樹脂層３１５と第２積層フィルム３２の第２熱融着性樹脂層３２５とを負圧で熱融着することにより密着した状態となっている。
［電池部の製造方法］
　では、上記ステップ２０における電池部１００の製造手順について、具体例を挙げて説明を行う。
（第１正極層の形成）
　まず、第１内側露出部３１６および第１外側露出部３１７が形成された第１積層フィルム３１を、図示しないスパッタ装置の成膜室（チャンバ）内に設置した。このとき、第１積層フィルム３１の第１内側露出部３１６がスパッタリングターゲットに対向するようにし、且つ、第１内側露出部３１６以外の部位（第１熱融着性樹脂層３１５が存在する部位）には、マスクを装着した。チャンバ内に第１積層フィルム３１を設置した後、５％のＯ2ガスを含むＡｒガスを導入してチャンバ内の圧力を０．８Ｐａとした。それから、Ｌｉ2Ｍｎ2Ｏ4なる組成を有するスパッタターゲットを用い、ＲＦスパッタ法により、第１金属層３１３上に第１正極層１１の形成（成膜）を行った。このとき、短時間での放電と待機（非放電）とを繰り返すことで、基板すなわち第１金属層３１３の温度が１５０℃を超えないようにした。このようにして得られた第１正極層１１の膜組成はＬｉ2Ｍｎ2Ｏ4であり、その厚さは６００ｎｍであり、その結晶構造はアモルファスであった。
（第１固体電解質層の形成）
　次に、Ｎ2ガスを導入してチャンバ内の圧力を０．８Ｐａとした。それから、Ｌｉ3ＰＯ4なる組成を有するスパッタターゲットを用い、ＲＦスパッタ法により、第１正極層１１上に第１固体電解質層１２の形成（成膜）を行った。このとき、第１正極層１１の形成と同じく、短時間での放電と待機（非放電）とを繰り返すことで、基板すなわち第１金属層３１３の温度が１５０℃を超えないようにした。このようにして得られた第１固体電解質層１２の膜組成はＬｉＰＯＮであり、その厚さは２００ｎｍであり、その結晶構造はアモルファスであった。
（第１負極層の形成）
　続いて、Ａｒガスを導入してチャンバ内の圧力を０．８Ｐａとした。それから、ホウ素（Ｂ）をドープしたシリコン（Ｓｉ）からなるスパッタターゲット（Ｐ型のＳｉターゲット）を用い、ＤＣスパッタ法により、第１固体電解質層１２上に第１負極層１３の形成（成膜）を行った。このとき、第１正極層１１の場合と同じく、短時間での放電と待機（非放電）とを繰り返すことで、基板すなわち第１金属層３１３の温度が１５０℃を超えないようにした。このようにして得られた第１負極層１３の膜組成はＢがドープされたＳｉであり、その厚さは１００ｎｍであり、その結晶構造はアモルファスであった。
（第１負極集電体層の形成）
　さらに、Ａｒガスを導入してチャンバ内の圧力を０．８Ｐａとした状態で、チタン（Ｔｉ）からなるスパッタターゲットを用い、ＤＣスパッタ法により、第１負極層１３上に第１負極集電体層１４の形成（成膜）を行った。このとき、第１正極層１１の場合と同じく、短時間での放電と待機（非放電）とを繰り返すことで、基板すなわち第１金属層３１３の温度が１５０℃を超えないようにした。このようにして得られた第１負極集電体層１４の膜組成はＴｉであり、その厚さは２００ｎｍであった。
（第２正極層の形成）
　上述した第１正極層１１と同じ手順にて、第２正極層２１の形成（成膜）を行った。得られた第２正極層２１の膜組成はＬｉ2Ｍｎ2Ｏ4であり、その厚さは６００ｎｍであり、その結晶構造はアモルファスであった。
（第２固体電解質層の形成）
　上述した第１固体電解質層１２と同じ手順にて、第２固体電解質層２２の形成（成膜）を行った。得られた第１固体電解質層１２の膜組成はＬｉＰＯＮであり、その厚さは２００ｎｍであり、その結晶構造はアモルファスであった。
（第２負極層の形成）
　上述した第１負極層１３と同じ手順にて、第２負極層２３の形成（成膜）を行った。得られた第２負極層２３の膜組成はＢがドープされたＳｉであり、その厚さは１００ｎｍであり、その結晶構造はアモルファスであった。
（第２負極集電体層の形成）
　上述した第１負極集電体層１４と同じ手順にて、第２負極集電体層２４の形成（成膜）を行った。得られた第２負極集電体層２４の膜組成はＴｉであり、その厚さは２００ｎｍであった。
　以上の手順にて、第１積層フィルム３１の第１内側露出部３１６上に露出する第１金属層３１３上に、第１電池部１０と第２電池部２０とを積層してなる電池部１００を形成した。そして、電池部１００が形成された第１積層フィルム３１を、チャンバ内から外部に取り出した。ここで、本実施の形態では、第１積層フィルム３１の第１金属層３１３上に電池部１００を構成する各層をスパッタ法で形成しているため、第１積層フィルム３１および電池部１００は、第１金属層３１３と第１正極層１１とによって一体化している。
　そして、本実施の形態では、第１金属層３１３および電池部１００（第１電池部１０および第２電池部２０）が、リチウムイオン二次電池１の電池構造に対応している。
［実施の形態１のまとめ］
　以上説明したように、本実施の形態によれば、薄膜で構成された第１電池部１０と第２電池部２０とを積層して電池部１００を構成するとともに、この電池部１００を外装部３０の内部に収容するようにした。また、本実施の形態では、外装部３０を構成する第１積層フィルム３１の第１金属層３１３に、薄膜で構成された第１電池部１０と第２電池部２０とを積層してなる電池部１００を形成した。これにより、外装部３０内で、第１電池部１０と第２電池部２０とを直列に接続することができるようになるため、簡易な構成で、固体電解質（第１固体電解質層１２および第２固体電解質層２２）を備えた薄膜型のリチウムイオン二次電池１の出力電圧を高くすることができる。
＜実施の形態２＞
　実施の形態１では、外装部３０内に単数（１個）の電池部１００（第１電池部１０と第２電池部２０とを積層したもの）を収容することで、リチウムイオン二次電池１を構成していた。これに対し、本実施の形態では、外装部３０内に複数の電池部１００を収容するとともに、外装部３０を用いてこれら複数の電池部１００を並列接続することで、より容量が大きいリチウムイオン二次電池１を構成するようにしたものである。なお、本実施の形態において、実施の形態１と同様のものについては、同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。
［リチウムイオン二次電池の構成］
　図５は、実施の形態２が適用されるリチウムイオン二次電池１の全体構成を説明するための図である。ここで、図５はリチウムイオン二次電池１を正面からみた図である。
　また、図６は、図５のＶＩ－ＶＩ断面図、すなわちリチウムイオン二次電池１の縦断面を示している。なお、図５は、図６をＶ方向からみた図である。
　本実施の形態のリチウムイオン二次電池１は、リチウムイオンを用いた充電および放電を行う複数（ここでは６個）の電池部１００と、複数の電池部１００を内部に収容することで複数の電池部１００を外気等から封止する外装部３０とを備えている。本実施の形態のリチウムイオン二次電池１も、全体としてみたときに直方体状（実際にはカード状）の形状を呈している。
　そして、６個の電池部１００は、図５に示すように、外装部３０の長辺側が個々の電池部１００の長辺側となり、外装部３０の短辺側が個々の電池部１００の短辺側となるように、マトリクス状に外装部３０の短辺側に３列且つ長辺側に２列に配置されている。
［電池部の構成］
　６個の電池部１００の構成は、実施の形態１で説明したものと同じである。すなわち、それぞれの電池部１００は、第１正極層１１と第１固体電解質層１２と第１負極層１３と第１負極集電体層１４とを積層してなる第１電池部１０と、第２正極層２１と第２固体電解質層２２と第２負極層２３と第２負極集電体層２４とを積層してなる第２電池部２０とを、積層して構成されている。
［外装部の構成］
　続いて、外装部３０の構成について説明を行う。
　外装部３０は、第１積層フィルム３１と、第２積層フィルム３２とを有している。第１積層フィルム３１と第２積層フィルム３２とは、６個の電池部１００を挟んで対向して配置され、第１積層フィルム３１と第２積層フィルム３２とが６個の電池部１００の周囲の全周にわたって融着されることにより、６個の電池部１００を封止する。したがって、外装部３０の基本構成も、実施の形態１と同じである。
　ただし、第１積層フィルム３１における第１熱融着性樹脂層３１５の形成面側（外装部３０において内側）には、第１熱融着性樹脂層３１５および第１内側接着層３１４が存在しないことで第１金属層３１３の一方の面（内側の面）が一部露出する、第１内側露出部３１６が、６個の電池部１００に対応して６箇所（３×２）に設けられている点が、実施の形態１とは異なる。また、第２積層フィルム３２における第２熱融着性樹脂層３２５の形成面側（外装部３０において内側）には、第２熱融着性樹脂層３２５および第２内側接着層３２４が存在しないことで第２金属層３２３の一方の面（内側の面）が一部露出する、第２内側露出部３２６が、６個の電池部１００に対応して６箇所（３×２）に設けられている点が、実施の形態１とは異なる。
［リチウムイオン二次電池における電気的な接続構造］
　本実施の形態において、６個の電池部１００の各第１正極層１１のそれぞれは、第１積層フィルム３１に設けられた第１金属層３１３の一方の面（内側の面）のうち、第１内側露出部３１６に露出する部位と電気的に接続される。また、第１積層フィルム３１に設けられた第１金属層３１３の他方の面（外側の面）の一部は、第１外側露出部３１７において外部に露出しており、外部電極（正の電極、図示せず）と電気的に接続することが可能である。
　これに対し、６個の電池部１００の各第２負極集電体層２４のそれぞれは、第２積層フィルム３２に設けられた第２金属層３２３の一方の面（内側の面）のうち、第２内側露出部３２６に露出する部位と電気的に接続される。また、第２積層フィルム３２に設けられた第２金属層３２３の他方の面（外側の面）の一部は、第２外側露出部３２７において外部に露出しており、外部の負の電極（図示せず）と電気的に接続することが可能である。
［実施の形態２のまとめ］
　以上説明したように、本実施の形態では、実施の形態１で説明した効果に加えて、複数の電池部１００を、第１積層フィルム３１の第１金属層３１３と、第２積層フィルム３２の第２金属層３２３とを用いて並列接続することにより、その容量を増大させることができる。
＜実施の形態１の変形例＞
　実施の形態１のリチウムイオン二次電池１では、電池部１００において、第１電池部１０が第１負極集電体層１４を有し、且つ、第２電池部２０が第２負極集電体層２４を有していたが、第１負極集電体層１４および第２負極集電体層２４は必須ではない。
　図７は、実施の形態１の変形例を説明するための図であって、図１（ａ）のＩＩ－ＩＩ断面図である。
　実施の形態１の変形例において、電池部１００を構成する第１電池部１０は、第１正極層１１と、第１正極層１１に積層される第１固体電解質層１２と、第１固体電解質層１２に積層される第１負極層１３とを備えている。
　また、電池部１００を構成する第２電池部２０は、第２正極層２１と、第２正極層２１に積層される第２固体電解質層２２と、第２固体電解質層２２に積層される第２負極層２３とを備えている。
　そして、電池部１００では、第１電池部１０に設けられた第１負極層１３と、第２電池部２０に設けられた第２正極層２１とが、直接に接触している。また、電池部１００のうち、第１電池部１０に設けられた第１正極層１１は、第１積層フィルム３１の第１内側露出部３１６に露出する第１金属層３１３と、直接に接触している。さらに、電池部１００のうち、第２電池部２０に設けられた第２負極層２３は、第２積層フィルム３２の第２内側露出部３２６に露出する第２金属層３２３と、直接に接触している。
　このような構成を採用することにより、実施の形態１で説明した構成と比較して、リチウムイオン二次電池１の構造を簡易にすることができる。
＜実施の形態２の変形例＞
　実施の形態２のリチウムイオン二次電池１では、複数の第１電池部１０のそれぞれが第１負極集電体層１４を有し、且つ、複数の第２電池部２０のそれぞれが第２負極集電体層２４を有していたが、第１負極集電体層１４および第２負極集電体層２４は必須ではない。
　図８は、実施の形態２の変形例を説明するための図であって、図５のＶＩ－ＶＩ断面図である。
　実施の形態２の変形例において、各電池部１００を構成する第１電池部１０は、第１正極層１１と、第１正極層１１に積層される第１固体電解質層１２と、第１固体電解質層１２に積層される第１負極層１３とを備えている。
　また、各電池部１００を構成する第２電池部２０は、第２正極層２１と、第２正極層２１に積層される第２固体電解質層２２と、第２固体電解質層２２に積層される第２負極層２３とを備えている。
　そして、各電池部１００では、第１電池部１０に設けられた第１負極層１３と、第２電池部２０に設けられた第２正極層２１とが、直接に接触している。また、各電池部１００のうち、第１電池部１０に設けられた第１正極層１１は、第１積層フィルム３１の第１内側露出部３１６に露出する第１金属層３１３と、直接に接触している。さらに、各電池部１００のうち、第２電池部２０に設けられた第２負極層２３は、第２積層フィルム３２の第２内側露出部３２６に露出する第２金属層３２３と、直接に接触している。
　このような構成を採用することにより、実施の形態２で説明した構成と比較して、リチウムイオン二次電池１の構造を簡易にすることができる。
＜その他＞
　なお、実施の形態１、２では、第１積層フィルム３１の第１金属層３１３上に、第１正極層１１、第１固体電解質層１２、第１負極層１３および第１負極集電体層１４の順で積層を行うことで第１電池部１０を形成し、且つ、第１負極集電体層１４上に、第２正極層２１、第２固体電解質層２２、第２負極層２３および第２負極集電体層２４の順で積層を行うことで第２電池部２０を形成していたが、積層順はこれに限られない。例えば第１積層フィルム３１の第１金属層３１３側から、第１負極層１３、第１固体電解質層１２、第１正極層１１、第２負極層２３、第２固体電解質層２２、第２正極層２１、の順で積層を行うことで電池部１００を形成してもよい。この場合は、第２正極層２１上に、第２積層フィルム３２の第２金属層３２３と接触する正極集電体層を設けてもよいが必須ではない。また、第１正極層１１上に正極集電体層を設けてもよいが必須ではない。
　また、実施の形態１、２では、外装部３０を構成する第１積層フィルム３１が第１耐熱性樹脂層３１１を備えていたが、少なくとも第１金属層３１３と第１熱融着性樹脂層３１５とを備えていればよく、第１耐熱性樹脂層３１１は必須ではない。また、実施の形態１、２では、外装部３０を構成する第２積層フィルム３２が第２耐熱性樹脂層３２１を備えていたが、少なくとも第２金属層３２３と第２熱融着性樹脂層３２５とを備えていればよく、第２耐熱性樹脂層３２１は必須ではない。
　さらに、実施の形態１、２では、第１積層フィルム３１の全周縁よりも内側に、第２積層フィルム３２の全周縁が位置するように、第１積層フィルム３１と第２積層フィルム３２とを重ね合わせていたが、これに限られるものではない。すなわち、第１積層フィルム３１の全周縁よりも外側に、第２積層フィルム３２の全周縁が位置するように、第１積層フィルム３１と第２積層フィルム３２とを重ね合わせるようにしてもかまわない。
　さらにまた、実施の形態１、２およびこれらの変形例では、電池部１００（第２負極集電体層２４あるいは第２負極層２３）と第２積層フィルム３２（第２金属層３２３）とを、固定しない状態で接触させていたが、これに限られるものではなく、例えば導電性接着剤等を用いて、両者の位置関係を固定するようにしてもかまわない。
　また、実施の形態１、２では、電池部１００を構成する第１電池部１０に第１負極集電体層１４を設けていたが、第１負極集電体層１４は必須ではなく、第１電池部１０の第１負極層１３上に、直接、第２電池部２０の第２正極層２１を積層してもかまわない。
　さらに、実施の形態１、２では、２個の単位電池部すなわち第１電池部１０と第２電池部２０とを積層することで電池部１００を構成していたが、これに限られるものではなく、３個以上の単位電池部を積層することで電池部１００を構成してもかまわない。
　さらにまた、実施の形態１、２では、第１積層フィルム３１の第１金属層３１３上に電池部１００を形成していたが、これに限られるものではなく、導電性の基板上に電池部１００を形成した後、導電性の基板および電池部１００を、外装部３０の内部に収容するようにしてもよい。
１…リチウムイオン二次電池、１０…第１電池部、１１…第１正極層、１２…第１固体電解質層、１３…第１負極層、１４…第１負極集電体層、２０…第２電池部、２１…第２正極層、２２…第２固体電解質層、２３…第２負極層、２４…第２負極集電体層、３０…外装部、３１…第１積層フィルム、３２…第２積層フィルム、１００…電池部、３１１…第１耐熱性樹脂層、３１２…第１外側接着層、３１３…第１金属層、３１４…第１内側接着層、３１５…第１熱融着性樹脂層、３１６…第１内側露出部、３１７…第１外側露出部、３２１…第２耐熱性樹脂層、３２２…第２外側接着層、３２３…第２金属層、３２４…第２内側接着層、３２５…第２熱融着性樹脂層、３２６…第２内側露出部、３２７…第２外側露出部

Claims (10)

  1. 　第１極性にてリチウムイオンを吸蔵および放出する第１極層と、当該第１極層に積層され、リチウムイオン伝導性を示す無機固体電解質を有する固体電解質層と、当該固体電解質層に積層され、当該第１極性とは逆の第２極性にてリチウムイオンを吸蔵および放出する第２極層とを備える単位電池部を複数積層してなる電池部と、
    　前記電池部を内部に収容する収容部と
    を含むリチウムイオン二次電池。
  2. 　前記収容部は、
    　第１金属層と、当該第１金属層の一方の面に当該第１金属層の一部が露出する第１露出部が形成されるように当該第１金属層に積層される第１樹脂層とを備え、当該第１露出部に露出する当該第１金属層には、前記電池部の一端側が接続される第１積層フィルムと、
    　第２金属層と、当該第２金属層の一方の面に当該第２金属層の一部が露出する第２露出部が形成されるように当該第２金属層に積層される第２樹脂層とを備え、当該第２露出部に露出する当該第２金属層には、前記電池部の他端側が接続されるとともに、前記第１積層フィルムとの間で当該電池部を封止する第２積層フィルムとを有すること
    を特徴とする請求項１記載のリチウムイオン二次電池。
  3. 　前記第２積層フィルムの全周縁は、前記第１積層フィルムの全周縁よりも外側または内側に位置することを特徴とする請求項２記載のリチウムイオン二次電池。
  4. 　前記電池部を複数備えるとともに、複数の当該電池部が前記容器部の内部にマトリクス状に配置されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載のリチウムイオン二次電池。
  5. 　前記電池部のうち隣接する２つの前記単位電池部において、一の単位電池部の前記第２極層と、他の単位電池部の前記第１極層とが、直接に接触していることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載のリチウムイオン二次電池。
  6. 　前記電池部のうち最外層に位置する単位電池部に設けられた前記第２極層と、前記第２積層フィルムの前記第２露出部に露出する前記第２金属層とが、直接に接触していることを特徴とする請求項２記載のリチウムイオン二次電池。
  7. 　導電性を有する基板と、
    　前記基板に積層され、第１極性にてリチウムイオンを吸蔵および放出する第１極層と、当該第１極層に積層され、リチウムイオン伝導性を示す無機固体電解質を有する固体電解質層と、当該固体電解質層に積層され、当該第１極性とは逆の第２極性にてリチウムイオンを吸蔵および放出する第２極層とを備える第１電池部と、
    　前記第２極層に積層され、前記第１極性にてリチウムイオンを吸蔵および放出する他の第１極層と、当該他の第１極層に積層され、リチウムイオン伝導性を示す無機固体電解質を有する他の固体電解質層と、当該他の固体電解質層に積層され、前記第２極性にてリチウムイオンを吸蔵および放出する他の第２極層とを備える第２電池部と
    を含むリチウムイオン二次電池の電池構造。
  8. 　第１金属層と、当該第１金属層の一方の面に当該第１金属層の一部が露出する第１露出部が形成されるように当該第１金属層に積層される第１樹脂層とを備える第１積層フィルムに対し、当該第１露出部に露出する当該第１金属層の上に、第１極性にてリチウムイオンを吸蔵および放出する第１極層を成膜する工程と、
    　前記第１極層の上に、リチウムイオン伝導性を示す無機固体電解質を有する固体電解質層を成膜する工程と、
    　前記固体電解質層の上に、前記第１極性とは逆の第２極性にてリチウムイオンを吸蔵および放出する第２極層を成膜する工程と、
    　第２金属層と、当該第２金属層の一方の面に当該第２金属層の一部が露出する第２露出部が形成されるように当該第２金属層に積層される第２樹脂層とを備えた第２積層フィルムを、当該第２露出部に露出する当該第２金属層が前記第２極層と対峙するように配置した状態で、前記第１樹脂層と当該第２樹脂層とを融着する工程とを含み、
    　一連の前記第１極層を成膜する工程、前記固体電解質層を成膜する工程および前記第２極層を成膜する工程を複数回繰り返すリチウムイオン二次電池の製造方法。
  9. 　前記第１極層、前記固体電解質層および前記第２極層を、それぞれスパッタ法によって成膜することを特徴とする請求項８記載のリチウムイオン二次電池の製造方法。
  10. 　前記スパッタ法による成膜において、短時間での放電と非放電とを繰り返し行うことを特徴とする請求項９記載のリチウムイオン二次電池の製造方法。
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