WO2018154928A1 - 蓄電シート及び電池 - Google Patents

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WO2018154928A1
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充 吉岡
雅彦 近藤
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株式会社村田製作所
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Definitions

  • the present invention relates to a power storage sheet and a battery including the same.
  • Patent Document 1 describes a sheet-shaped power storage device that includes a flexible substrate, a positive electrode lead and a negative electrode lead provided on the substrate, and a plurality of power storage elements mounted on the substrate. ing.
  • the main object of the present invention is to provide a power storage sheet having a large capacity per unit volume.
  • the electricity storage sheet according to the present invention includes a plurality of all solid electricity storage elements and a conductive member.
  • the plurality of all solid state power storage elements are arranged on the same plane.
  • the all-solid-state power storage element has a first external electrode provided on one side surface and a second external electrode provided on the other side surface.
  • the conductive member is disposed between adjacent all-solid power storage elements. The conductive member fixes the side surfaces of adjacent all-solid power storage elements and is electrically connected.
  • the first and second external electrodes are provided on the side surfaces of the all-solid electricity storage elements, and the side surfaces of the adjacent all-solid electricity storage elements are electrically connected to each other by the conductive member.
  • the power storage sheet can be thinned. Therefore, the capacity per unit volume of the electricity storage sheet can be increased.
  • the electricity storage sheet according to the present invention may include a plurality of all solid state electricity storage elements in which a plurality of all solid state electricity storage elements are connected in parallel.
  • the electricity storage sheet according to the present invention may include a plurality of all solid state electricity storage elements in which a plurality of all solid state electricity storage elements are connected in series.
  • the length of the longest side of the all-solid electricity storage element is preferably 1 mm or less.
  • the plurality of all solid state electricity storage elements may include a plurality of types of all solid state electricity storage elements having different capacities.
  • the plurality of all solid state electricity storage elements may include a plurality of types of all solid state electricity storage elements having different areas in plan view.
  • the electricity storage sheet according to the present invention has a plurality of all solid electricity storage element layers including a plurality of all solid electricity storage elements arranged in a matrix along one direction and another direction different from the one direction. May be. In that case, a plurality of all-solid-state electricity storage element layers may be laminated.
  • the power storage sheet according to the present invention may further include a fixing member that fixes adjacent all solid power storage elements that are not fixed by the conductive member.
  • the battery according to the present invention includes the electricity storage sheet according to the invention and an exterior body that houses the electricity storage sheet.
  • a power storage sheet having a large capacity per unit volume can be provided.
  • FIG. 1 is a schematic plan view of the battery according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the all-solid-state electricity storage element in the first embodiment.
  • FIG. 3 is a schematic plan view of the battery according to the second embodiment.
  • FIG. 4 is a schematic plan view of the battery according to the third embodiment.
  • FIG. 5 is a schematic plan view of the battery according to the fourth embodiment.
  • FIG. 6 is a schematic plan view of the battery according to the fifth embodiment.
  • FIG. 7 is a schematic plan view of the battery according to the sixth embodiment.
  • the conductive member 21 is hatched, but the hatching does not indicate a cross section of the conductive member 21.
  • FIG. 1 is a schematic plan view of the battery according to the first embodiment.
  • the battery 2 shown in FIG. 1 may be a primary battery or a secondary battery.
  • the battery 2 includes a power storage sheet 1 and an exterior body 3.
  • the electricity storage sheet 1 includes a plurality of all solid state electricity storage elements 10.
  • the all-solid-state electricity storage element 10 is an electricity-storage element in which all the constituent elements are made of solid.
  • the plurality of all solid state power storage elements 10 are arranged on the same plane. Specifically, in the present embodiment, the plurality of all solid state power storage elements 10 are arranged in a matrix along the x-axis direction and the y-axis direction. In the present embodiment, an example in which the x-axis direction and the y-axis direction are orthogonal to each other will be described. However, in the present invention, the plurality of all solid state power storage elements may be arranged in a matrix along the first direction and the second direction inclined with respect to the first direction.
  • the shape of the all-solid-state electricity storage element 10 is not particularly limited as long as it is a shape having at least two side surfaces. Specifically, in the present embodiment, the all-solid power storage element 10 has a rectangular parallelepiped shape.
  • the “cuboid” includes a rectangular parallelepiped shape in which corners and ridges are chamfered or rounded.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the all-solid-state electricity storage element in the first embodiment.
  • the all-solid electricity storage element 10 includes an all-solid electricity storage element body 11.
  • the all-solid-state electricity storage element body 11 includes first and second main surfaces 11a and 11b extending along the length direction L and the width direction W, and first and second surfaces extending along the length direction L and the thickness direction T. Side surfaces 11c and 11d (see FIG. 1), and third and fourth side surfaces 11e and 11f extending along the width direction W and the thickness direction T.
  • a plurality of first internal electrodes 12 and a plurality of second internal electrodes 13 are provided inside the all-solid-state power storage element body 11.
  • the plurality of first internal electrodes 12 are provided in parallel with the first and second main surfaces 11a and 11b, respectively.
  • the plurality of first internal electrodes 12 are each drawn out to the third side face 11e, but are not drawn out to the fourth side face 11f.
  • the plurality of first internal electrodes 12 are each connected to a first external electrode 14 provided on the third side surface 11e.
  • the plurality of second internal electrodes 13 are provided in parallel to the first and second main surfaces 11a and 11b, respectively.
  • the plurality of second internal electrodes 13 are each drawn out to the fourth side surface 11f, but are not drawn out to the third side surface 11e.
  • the plurality of second internal electrodes 13 are each connected to a second external electrode 15 provided on the fourth side surface 11f.
  • One of the second external electrode 15 and the first external electrode 14 constitutes a positive electrode, and the other constitutes a negative electrode.
  • the first external electrode 14 forms a positive electrode
  • the second external electrode 15 forms a negative electrode
  • the plurality of first internal electrodes 12 and the plurality of second internal electrodes 13 are alternately arranged at intervals in the thickness direction T.
  • a portion located between the first internal electrode 12 and the second internal electrode 13 adjacent in the thickness direction T constitutes the solid electrolyte layer 11 ⁇ / b> A.
  • the first internal electrode 12 connected to the first external electrode 14 constituting the positive electrode is formed of a sintered body including positive electrode active material particles, solid electrolyte particles, and conductive particles.
  • positive electrode active material preferably used include, for example, a lithium-containing phosphate compound having a NASICON structure, a lithium-containing phosphate compound having an olivine structure, a lithium-containing layered oxide, and a lithium-containing oxide having a spinel structure. Thing etc. are mentioned.
  • Specific examples of the lithium-containing phosphoric acid compound having a NASICON structure that is preferably used include Li 3 V 2 (PO 4 ) 3 and the like.
  • lithium-containing phosphate compound having an olivine structure that is preferably used include LiFePO 4 , LiMnPO 4 , LiCoPO 4, and the like.
  • Specific examples of the lithium-containing layered oxide preferably used include LiCoO 2 and LiCo 1/3 Ni 1/3 Mn 1/3 O 2 .
  • Specific examples of the lithium-containing oxide having a spinel structure preferably used include LiMn 2 O 4 and LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4 . Only one kind of these positive electrode active materials may be used, or a plurality of kinds may be mixed and used.
  • Examples of the solid electrolyte that is preferably used as the solid electrolyte contained in the positive electrode active material layer include a lithium-containing phosphate compound having a NASICON structure, an oxide solid electrolyte having a perovskite structure, and an oxide solid having a garnet-type or garnet-like structure.
  • An electrolyte etc. are mentioned.
  • the preferred lithium-containing phosphoric acid compound having a NASICON structure used, Li x M y (PO 4 ) 3 (0.9x ⁇ 1.9,1.9 ⁇ y ⁇ 2.1, M is, Ti, Ge, And at least one selected from the group consisting of Al, Ga and Zr).
  • lithium-containing phosphate compound having a NASICON structure that is preferably used include, for example, Li 1.4 Al 0.4 Ge 1.6 (PO 4 ) 3 , Li 1.2 Al 0.2 Ti 1.8 (PO 4 ) 3 and the like.
  • oxide solid electrolyte having a perovskite structure preferably used include La 0.55 Li 0.35 TiO 3 and the like.
  • oxide solid electrolyte having a garnet-type or garnet-type similar structure preferably used include Li 7 La 3 Zr 2 O 12 . Only one of these solid electrolytes may be used, or a plurality of types may be mixed and used.
  • What is preferably used as the conductive particles contained in the positive electrode active material layer is composed of, for example, a metal such as Ag, Au, Pt, and Pd, carbon, a compound having electron conductivity, or a mixture thereof. be able to. These conductive materials may be included in a state where the surfaces of the positive electrode active material particles and the like are coated.
  • the second internal electrode 13 connected to the second external electrode 15 constituting the negative electrode is made of a sintered body including negative electrode active material particles, solid electrolyte particles, and conductive particles.
  • the negative electrode active material for example, MO X (M is at least one selected from the group consisting of Ti, Si, Sn, Cr, Fe, Nb, V, and Mo. 0.9 ⁇ X ⁇ 3.0), graphite-lithium compound, lithium alloy, lithium-containing phosphate compound having NASICON type structure, lithium-containing phosphate compound having olivine type structure, lithium containing spinel type structure An oxide etc. are mentioned.
  • a portion of the oxygen of the compound represented by MO X may be substituted with P or Si.
  • Li Y MO X (M is at least one selected from the group consisting of Ti, Si, Sn, Cr, Fe, Nb, V, and Mo. 0.9 ⁇ X ⁇ 3.0, 2.0 A compound represented by ⁇ Y ⁇ 4.0) can also be suitably used.
  • Specific examples of lithium alloys preferably used include Li—Al.
  • Specific examples of the lithium-containing phosphoric acid compound having a NASICON structure that is preferably used include Li 3 V 2 (PO 4 ) 3 and the like.
  • Specific examples of the lithium-containing phosphate compound having an olivine structure that is preferably used include LiCu (PO 4 ) and the like.
  • Specific examples of lithium-containing oxides having a spinel structure that are preferably used include Li 4 Ti 5 O 12 . Only one kind of these negative electrode active materials may be used, or a plurality of kinds may be mixed and used.
  • solid electrolyte that can be preferably used include the same solid electrolytes that are preferably used as the solid electrolyte contained in the first internal electrode 12 described above.
  • conductive particles that are preferably used include the same particles as those preferably used as the conductive particles contained in the first internal electrode 12 described above.
  • the all-solid-state electricity storage element body 11 constituting the solid electrolyte layer 11A is composed of a sintered body of solid electrolyte particles.
  • the solid electrolyte preferably used include a lithium-containing phosphate compound having a NASICON structure, an oxide solid electrolyte having a perovskite structure, and an oxide solid electrolyte having a garnet-type or garnet-like structure.
  • the preferred lithium-containing phosphoric acid compound having a NASICON structure used Li x M y (PO 4 ) 3 (1 ⁇ x ⁇ 2,1 ⁇ y ⁇ 2, M is, Ti, Ge, Al, Ga, and Zr At least one kind selected from the group consisting of:
  • Specific examples of the lithium-containing phosphate compound having a NASICON structure that is preferably used include Li 1.2 Al 0.2 Ti 1.8 (PO 4 ) 3 and the like.
  • Specific examples of the oxide solid electrolyte having a perovskite structure preferably used include La0 . 55 Li 0.35 TiO 3 or the like.
  • oxide solid electrolyte having a garnet-type or garnet-type similar structure preferably used include Li 7 La 3 Zr 2 O 12 . Only one of these solid electrolytes may be used, or a plurality of types may be mixed and used.
  • the first and second external electrodes 14 and 15 are made of, for example, a compound having carbon, electron conductivity, or a metal other than metals such as Ni, Al, Sn, Cu, Ag, Au, Pt, and Pd, or the like. It can comprise with the mixture etc. which combined these.
  • the all-solid-state electricity storage element 10 at least the first and second internal electrodes 12, 13 and the all-solid-state electricity storage element body 11 are integrally sintered.
  • the all solid state electricity storage element 10 is an integral sintered body of at least the first and second internal electrodes 12 and 13 and the all solid state electricity storage element body 11.
  • the first and second external electrodes 14 and 15 may be sintered integrally with the first and second internal electrodes 12 and 13 and the all-solid-state electricity storage element main body 11 or provided separately. Also good.
  • the electricity storage sheet 1 has a conductive member 21 disposed between adjacent all-solid electricity storage elements 10.
  • the conductive member 21 fixes and electrically connects adjacent all-solid power storage elements 10. That is, the conductive member 21 electrically connects the first external electrode 14 provided on one side surface of the adjacent all-solid-state power storage elements 10 and the second external electrode 15 provided on the other side surface. is doing.
  • all the solid storage elements 10 adjacent in the x-axis direction are fixed to each other by the conductive member 21 and are electrically connected. For this reason, the several all-solid-state electrical storage element 10 arranged in the x-axis direction is connected in series.
  • the electricity storage sheet 1 a plurality of all solid state electricity storage element rows 31 connected in series are provided along the y-axis direction.
  • the conductive member 21 is not particularly limited as long as it can fix the adjacent all-solid power storage elements 10 and can be electrically connected.
  • the conductive member 21 can be composed of, for example, a metal, a conductive adhesive, a cured product of a conductive adhesive, or the like.
  • the conductive member 21 may be composed of a metal foil and a cured product of a conductive adhesive or a conductive adhesive provided on both surfaces of the metal foil.
  • the all solid state electricity storage elements 10 adjacent in the y-axis direction are not fixed by the conductive member 21. All the solid storage elements 10 adjacent in the y-axis direction are fixed by a fixing member 22 having no conductivity.
  • the all-solid-state power storage element 10 is fixed by the fixing member 22 and the conductive member 21, and the power storage sheet 1 is configured.
  • the fixing member 22 is not particularly limited as long as the adjacent all-solid power storage elements 10 can be fixed to each other.
  • the fixing member 22 can be made of, for example, a pressure-sensitive adhesive material that does not have conductivity, a cured product of an adhesive that does not have conductivity, or the like.
  • the fixing member 22 can be made of, for example, an organic material such as resin, elastomer, paper, or an inorganic material such as glass.
  • the electricity storage sheet 1 may be a flexible body having flexibility or a rigid body having no flexibility.
  • the electricity storage sheet 1 is accommodated in the exterior body 3.
  • the exterior body 3 includes a first terminal (positive electrode terminal) 3a and a second terminal (negative electrode terminal) 3b.
  • the positive side of each of the plurality of all-solid-state power storage element rows 31 constituting the power storage sheet 1 is connected to the first terminal 3a, and the negative side is connected to the second terminal 3b.
  • the first and second external electrodes 14, 15 are provided on the side surfaces of the all solid electricity storage elements 10, and the side surfaces of the adjacent all solid electricity storage elements 10 are electrically conductive members 21. Are electrically connected. For this reason, unlike the power storage device described in Patent Document 1, it is not always necessary to arrange a sheet or wiring for electrically connecting the all solid state power storage elements 10 with respect to the all solid state power storage element 10 in the thickness direction T. Absent. Therefore, the electricity storage sheet 1 can be thinned. Therefore, the capacity per unit volume of the electricity storage sheet 1 can be increased.
  • an all-solid-state electricity storage element having a large-area electrode is difficult to manufacture because it is difficult to fire.
  • the electricity storage sheet 1 since the capacity is increased by electrically connecting a plurality of all solid state electricity storage elements 10, an all solid state electricity storage element having a large area in plan view is not necessarily required. Therefore, the electricity storage sheet 1 is easy to manufacture.
  • the length of the longest side of the all-solid electricity storage element 10 is preferably 1 mm or less, and more preferably 0.6 mm or less. However, if the all-solid-state electricity storage element 10 is too small, the volume ratio of the all-solid-state electricity storage element 10 in the electricity storage sheet 1 is reduced. Accordingly, the length of the longest side of the all-solid-state electricity storage element 10 is preferably 0.1 mm or more, and more preferably 0.4 mm or more.
  • the electricity storage sheet 1 the rated capacity, the rated voltage, the rated current, and the like can be changed by changing the number of all the solid electricity storage elements 10, the connection mode of the all solid electricity storage elements 10 by the conductive members 21, and the like. Therefore, the electricity storage sheet 1 has a high degree of design freedom.
  • the present invention is not limited to this configuration.
  • an all-solid power storage element that is not connected between the first terminal and the second terminal may be provided.
  • an electronic element other than the all-solid power storage element, a space, or the like may be provided in the power storage sheet.
  • the all-solid-state power storage element 10 has a rectangular parallelepiped shape.
  • the present invention is not limited to this configuration.
  • the all-solid-state power storage element may be, for example, a polygonal shape in plan view, a circular shape in plan view, an elliptical shape in plan view, or an oval shape in plan view.
  • the shape of the electricity storage sheet is not particularly limited.
  • the electricity storage sheet may have a polygonal shape, a circular shape, an elliptical shape, an oval shape, or the like.
  • the all-solid-state power storage element has a rectangular parallelepiped shape, it is not always necessary to provide the second external electrode on the side surface opposite to the side surface on which the first external electrode is provided.
  • the side surface provided with the first external electrode and the side surface provided with the second external electrode may be adjacent to each other.
  • connection aspect of the some all-solid-state electrical storage element 10 is not specifically limited.
  • at least some of the plurality of all solid-state electricity storage elements may be connected in series, or at least some of the plurality of all solid-state electricity storage elements may be connected in parallel, or in parallel.
  • a plurality of all-solid-state energy storage elements connected to each other may be connected in series.
  • connection modes of a plurality of all-solid-state electricity storage elements 10 are illustrated.
  • FIG. 3 is a schematic plan view of the battery 2a according to the second embodiment.
  • a plurality of all solid state electricity storage elements 10 arranged in the y-axis direction are connected in parallel by a conductive member 21 to form a plurality of all solid state electricity storage element rows 32.
  • the plurality of all solid state power storage element rows 32 arranged in the x-axis direction are connected in series by the conductive member 21.
  • FIG. 4 is a schematic plan view of a battery 2b according to the third embodiment.
  • a plurality of all solid state power storage element rows 31a configured by connecting a plurality of all solid state power storage elements 10 arranged in the x-axis direction in series by a conductive member 21 are connected in parallel.
  • Two all-solid-state electricity storage element units 33a and 33b are connected in series.
  • FIG. 5 is a schematic plan view of a battery 2c according to the fourth embodiment.
  • the electricity storage sheet 1c of the battery 2 all the all-solid electricity storage elements 10 are connected in series. For this reason, the electrical storage sheet 1c has a large rated voltage.
  • both the first terminal 3a and the second terminal 3b are provided on one side surface of the exterior body 3. For this reason, it is easy to ensure electrical connection between the battery 2c and another electronic device.
  • FIG. 6 is a schematic plan view of a battery 2d according to the fifth embodiment.
  • a plurality of types of all-solid electricity storage elements 10 having different areas in plan view and different capacities may be provided.
  • a plurality of types of all-solid-state power storage elements having the same capacity may be provided although the areas in plan view are different from each other.
  • a plurality of types of all-solid power storage elements having the same area in plan view, although the capacities are different from each other, may be provided.
  • the electricity storage sheet 1d has at least one all-solid-state electricity storage element 10 and has a plurality of electricity storage units that are electrically insulated from each other.
  • the plurality of power storage units include a plurality of power storage units having different operating voltages. For this reason, the electrical storage sheet 1d can be used as a power source for a plurality of electronic components having different operating voltages, for example.
  • FIG. 7 is a schematic plan view of a battery 2e according to the sixth embodiment.
  • a plurality of all-solid-state electricity storage element layers 41 and 42 including 10 may be laminated. Even in this case, the capacity per unit volume can be increased.
  • all-solid-state electricity storage elements adjacent in the stacking direction may be electrically connected to each other or not electrically connected. May be.

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Abstract

単位体積当たりの容量が大きな蓄電シートを提供する。　蓄電シート１は、複数の全固体蓄電エレメント１０と、導電部材２１とを備えている。複数の全固体蓄電エレメント１０は、同一平面上に配されている。全固体蓄電エレメント１０は、一の側面に設けられた第１の外部電極１４と他の側面に設けられた第２の外部電極１５とを有する。導電部材２１は、隣り合う全固体蓄電エレメント１０間に配されている。導電部材２１は、隣り合う全固体蓄電エレメント１０の側面を固定していると共に、電気的に接続している。

Description

蓄電シート及び電池
　本発明は、蓄電シート及びそれを備える電池に関する。
　例えば、特許文献１には、可撓性を有する基板と、基板上に設けられた正極リード及び負極リードと、基板上に実装された複数の蓄電素子とを有するシート状の蓄電装置が記載されている。
特開２０１６－２０７５７７号公報
　蓄電シートには、単位体積当たりの容量を大きくしたいという要望がある。
　本発明の主な目的は、単位体積当たりの容量が大きな蓄電シートを提供することにある。
　本発明に係る蓄電シートは、複数の全固体蓄電エレメントと、導電部材とを備えている。複数の全固体蓄電エレメントは、同一平面上に配されている。全固体蓄電エレメントは、一の側面に設けられた第１の外部電極と他の側面に設けられた第２の外部電極とを有する。導電部材は、隣り合う全固体蓄電エレメント間に配されている。導電部材は、隣り合う全固体蓄電エレメントの側面を固定していると共に、電気的に接続している。
　本発明に係る蓄電シートでは、第１及び第２の外部電極が全固体蓄電エレメントの側面に設けられており、隣り合う全固体蓄電エレメントの側面同士が導電部材により電気的に接続されている。このため、特許文献１に記載の蓄電装置とは異なり、全固体蓄電エレメント同士を電気的に接続するためのシートや配線を全固体蓄電エレメントに対して厚み方向に配する必要が必ずしもない。よって、蓄電シートを薄型化することができる。従って、蓄電シートの単位体積当たりの容量を大きくすることができる。
　本発明に係る蓄電シートでは、複数の全固体蓄電エレメントが並列に接続されている複数の全固体蓄電エレメントを含んでいてもよい。
　本発明に係る蓄電シートでは、複数の全固体蓄電エレメントが直列に接続されている複数の全固体蓄電エレメントを含んでいてもよい。
　本発明に係る蓄電シートでは、全固体蓄電エレメントの最長辺の長さが１ｍｍ以下であることが好ましい。
　本発明に係る蓄電シートでは、複数の全固体蓄電エレメントが、容量が相互に異なる複数種類の全固体蓄電エレメントを含んでいてもよい。
　本発明に係る蓄電シートでは、複数の全固体蓄電エレメントが、平面視における面積が相互に異なる複数種類の全固体蓄電エレメントを含んでいてもよい。
　本発明に係る蓄電シートは、一の方向と、一の方向とは異なる他の方向とに沿ってマトリクス状に配された複数の全固体蓄電エレメントを含む全固体蓄電エレメント層を複数有していてもよい。その場合、複数の全固体蓄電エレメント層が積層されていてもよい。
　本発明に係る蓄電シートは、導電部材によって固定されていない隣り合う全固体蓄電エレメント同士を固定している固定部材をさらに備えていてもよい。
本発明に係る電池は、本発明に係る蓄電シートと、蓄電シートを収容している外装体とを備えている。
　本発明によれば、単位体積当たりの容量が大きな蓄電シートを提供することができる。
図１は、第１の実施形態に係る電池の模式的平面図である。 図２は、第１の実施形態における全固体蓄電エレメントの模式的断面図である。 図３は、第２の実施形態に係る電池の模式的平面図である。 図４は、第３の実施形態に係る電池の模式的平面図である。 図５は、第４の実施形態に係る電池の模式的平面図である。 図６は、第５の実施形態に係る電池の模式的平面図である。 図７は、第６の実施形態に係る電池の模式的平面図である。
　以下、本発明を実施した好ましい形態の一例について説明する。但し、下記の実施形態は、単なる例示である。本発明は、下記の実施形態に何ら限定されない。
　また、実施形態等において参照する各図面において、実質的に同一の機能を有する部材は同一の符号で参照することとする。また、実施形態等において参照する図面は、模式的に記載されたものである。図面に描画された物体の寸法の比率などは、現実の物体の寸法の比率などとは異なる場合がある。図面相互間においても、物体の寸法比率等が異なる場合がある。具体的な物体の寸法比率等は、以下の説明を参酌して判断されるべきである。
　尚、図１，図３～図６において、導電部材２１にハッチングを附しているが、ハッチングは、導電部材２１の断面を示すものではない。
　（第１の実施形態）
　図１は、第１の実施形態に係る電池の模式的平面図である。図１に示す電池２は、一次電池であってもよいし、二次電池であってもよい。
　電池２は、蓄電シート１と、外装体３とを備えている。
　蓄電シート１は、複数の全固体蓄電エレメント１０を備えている。全固体蓄電エレメント１０は、全ての構成要素が固体で構成された蓄電エレメントである。
　複数の全固体蓄電エレメント１０は、同一平面上に配されている。具体的には、本実施形態では、複数の全固体蓄電エレメント１０は、ｘ軸方向と、ｙ軸方向とに沿ってマトリクス状に配されている。尚、本実施形態では、ｘ軸方向とｙ軸方向とが直交している例について説明する。但し、本発明において、複数の全固体蓄電エレメントは、第１の方向と、第１の方向に対して傾斜した第２の方向とに沿ってマトリクス状に配されていてもよい。
　全固体蓄電エレメント１０の形状は、少なくとも２つの側面を有する形状である限りにおいて特に限定されない。具体的には、本実施形態では、全固体蓄電エレメント１０は、直方体状である。
　尚、本発明において、「直方体状」には、角部や稜線部が面取り状又は丸められた形状を有する直方体状が含まれるものとする。
　図２は、第１の実施形態における全固体蓄電エレメントの模式的断面図である。全固体蓄電エレメント１０は、全固体蓄電エレメント本体１１を備えている。全固体蓄電エレメント本体１１は、長さ方向Ｌ及び幅方向Ｗに沿って延びる第１及び第２の主面１１ａ、１１ｂと、長さ方向Ｌ及び厚み方向Ｔに沿って延びる第１及び第２の側面１１ｃ、１１ｄ（図１を参照。）と、幅方向Ｗ及び厚み方向Ｔに沿って延びる第３及び第４の側面１１ｅ、１１ｆとを有する。
　全固体蓄電エレメント本体１１の内部には、複数の第１の内部電極１２と、複数の第２の内部電極１３とが設けられている。
　複数の第１の内部電極１２は、それぞれ、第１及び第２の主面１１ａ、１１ｂと平行に設けられている。複数の第１の内部電極１２は、それぞれ、第３の側面１１ｅに引き出されている一方、第４の側面１１ｆには引き出されていない。複数の第１の内部電極１２は、それぞれ、第３の側面１１ｅ上に設けられた第１の外部電極１４に接続されている。
　複数の第２の内部電極１３は、それぞれ、第１及び第２の主面１１ａ、１１ｂと平行に設けられている。複数の第２の内部電極１３は、それぞれ、第４の側面１１ｆに引き出されている一方、第３の側面１１ｅには引き出されていない。複数の第２の内部電極１３は、それぞれ、第４の側面１１ｆ上に設けられた第２の外部電極１５に接続されている。この第２の外部電極１５と上記第１の外部電極１４とのうちの一方が正極を構成しており、他方が負極を構成している。以下、本実施形態では、第１の外部電極１４が正極を構成しており、第２の外部電極１５が負極を構成している例について説明する。
　複数の第１の内部電極１２と、複数の第２の内部電極１３とは、厚み方向Ｔにおいて、相互に間隔をおいて交互に配されている。全固体蓄電エレメント本体１１のうち、厚み方向Ｔにおいて隣り合う第１の内部電極１２と第２の内部電極１３との間に位置している部分が、固体電解質層１１Ａを構成している。
　正極を構成している第１の外部電極１４に接続されている第１の内部電極１２は、正極活物質粒子と、固体電解質粒子と、導電性粒子とを含む焼結体により構成されている。好ましく用いられる正極活物質の具体例としては、例えば、ナシコン型構造を有するリチウム含有リン酸化合物、オリビン型構造を有するリチウム含有リン酸化合物、リチウム含有層状酸化物、スピネル型構造を有するリチウム含有酸化物等が挙げられる。好ましく用いられるナシコン型構造を有するリチウム含有リン酸化合物の具体例としては、Ｌｉ３Ｖ２（ＰＯ４）３等が挙げられる。好ましく用いられるオリビン型構造を有するリチウム含有リン酸化合物の具体例としては、ＬｉＦｅＰＯ４、ＬｉＭｎＰＯ４、ＬｉＣｏＰＯ４等が挙げられる。好ましく用いられるリチウム含有層状酸化物の具体例としては、ＬｉＣｏＯ２，ＬｉＣｏ１／３Ｎｉ１／３Ｍｎ１／３Ｏ２等が挙げられる。好ましく用いられるスピネル型構造を有するリチウム含有酸化物の具体例としては、ＬｉＭｎ２Ｏ４，ＬｉＮｉ０．５Ｍｎ１．５Ｏ４等が挙げられる。これらの正極活物質のうちの１種のみを用いてもよいし、複数種類を混合して用いてもよい。
　正極活物質層に含まれる固体電解質として好ましく用いられるものとしては、例えば、ナシコン構造を有するリチウム含有リン酸化合物、ペロブスカイト構造を有する酸化物固体電解質、ガーネット型若しくはガーネット型類似構造を有する酸化物固体電解質等が挙げられる。好ましく用いられるナシコン構造を有するリチウム含有リン酸化合物としては、ＬｉｘＭｙ（ＰＯ４）３（０．９ｘ≦１．９、１．９≦ｙ≦２．１、Ｍは、Ｔｉ，Ｇｅ，Ａｌ，Ｇａ及びＺｒからなる群より選ばれた少なくとも一種）が挙げられる。好ましく用いられるナシコン構造を有するリチウム含有リン酸化合物の具体例としては、例えば、Ｌｉ１．４Ａｌ０．４Ｇｅ１．６（ＰＯ４）３、Ｌｉ１．２Ａｌ０．２Ｔｉ１．８（ＰＯ４）３等が挙げられる。好ましく用いられるペロブスカイト構造を有する酸化物固体電解質の具体例としては、Ｌａ０．５５Ｌｉ０．３５ＴｉＯ３等が挙げられる。好ましく用いられるガーネット型若しくはガーネット型類似構造を有する酸化物固体電解質の具体例としては、Ｌｉ７Ｌａ３Ｚｒ２Ｏ１２等が挙げられる。これらの固体電解質のうちの１種のみを用いてもよいし、複数種類を混合して用いてもよい。
　正極活物質層に含まれる導電性粒子として好ましく用いられるものとしては、例えば、Ａｇ，Ａｕ，Ｐｔ，Ｐｄなどの金属、炭素、電子伝導性を有する化合物、またはそれらを組み合わせた混合物等により構成することができる。またこれらの導電性を有した物質が正極活物質粒子などの表面に被覆された状態で含まれてもよい。
　負極を構成している第２の外部電極１５に接続されている第２の内部電極１３は、負極活物質粒子と固体電解質粒子と、導電性粒子とを含む焼結体により構成されている。好ましく用いられる負極活物質の具体例としては、例えば、ＭＯＸ（Ｍは、Ｔｉ，Ｓｉ，Ｓｎ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｎｂ，Ｖ及びＭｏからなる群より選ばれた少なくとも一種である。０．９≦Ｘ≦３．０）で表される化合物、黒鉛－リチウム化合物、リチウム合金、ナシコン型構造を有するリチウム含有リン酸化合物、オリビン型構造を有するリチウム含有リン酸化合物、スピネル型構造を有するリチウム含有酸化物等が挙げられる。尚、ＭＯＸで表される化合物の酸素の一部が、ＰやＳｉで置換されていてもよい。また、ＬｉＹＭＯＸ（Ｍは、Ｔｉ，Ｓｉ，Ｓｎ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｎｂ，Ｖ及びＭｏからなる群より選ばれた少なくとも一種である。０．９≦Ｘ≦３．０、２．０≦Ｙ≦４．０）で表される化合物も好適に用いることができる。好ましく用いられるリチウム合金の具体例としては、Ｌｉ－Ａｌ等が挙げられる。好ましく用いられるナシコン型構造を有するリチウム含有リン酸化合物の具体例としては、Ｌｉ３Ｖ２（ＰＯ４）３等が挙げられる。好ましく用いられるオリビン型構造を有するリチウム含有リン酸化合物の具体例としては、ＬｉＣｕ（ＰＯ４）等が挙げられる。好ましく用いられるスピネル型構造を有するリチウム含有酸化物の具体例としては、Ｌｉ４Ｔｉ５Ｏ１２等が挙げられる。これらの負極活物質のうちの１種のみを用いてもよいし、複数種類を混合して用いてもよい。
　好ましく用いられる固体電解質の具体例としては、上述の第１の内部電極１２に含まれる固体電解質として好ましく用いられるものと同様のものを例示することができる。
　好ましく用いられる導電性粒子の具体例としては、上述の第１の内部電極１２に含まれる導電性粒子として好ましく用いられるものと同様のものを例示することができる。
　固体電解質層１１Ａを構成している全固体蓄電エレメント本体１１は、固体電解質粒子の焼結体により構成されている。好ましく用いられる固体電解質の具体例としては、例えば、ナシコン構造を有するリチウム含有リン酸化合物、ペロブスカイト構造を有する酸化物固体電解質、ガーネット型若しくはガーネット型類似構造を有する酸化物固体電解質等が挙げられる。好ましく用いられるナシコン構造を有するリチウム含有リン酸化合物としては、ＬｉｘＭｙ（ＰＯ４）３（１≦ｘ≦２、１≦ｙ≦２、Ｍは、Ｔｉ，Ｇｅ，Ａｌ，Ｇａ及びＺｒからなる群より選ばれた少なくとも一種）が挙げられる。好ましく用いられるナシコン構造を有するリチウム含有リン酸化合物の具体例としては、例えば、Ｌｉ１．２Ａｌ０．２Ｔｉ１．８（ＰＯ４）３等が挙げられる。好ましく用いられるペロブスカイト構造を有する酸化物固体電解質の具体例としては、Ｌａ０．５５Ｌｉ０．３５ＴｉＯ３等が挙げられる。好ましく用いられるガーネット型若しくはガーネット型類似構造を有する酸化物固体電解質の具体例としては、Ｌｉ７Ｌａ３Ｚｒ２Ｏ１２等が挙げられる。これらの固体電解質のうちの１種のみを用いてもよいし、複数種類を混合して用いてもよい。
　第１及び第２の外部電極１４，１５は、それぞれ、例えば、Ｎｉ，Ａｌ，Ｓｎ，Ｃｕ、Ａｇ，Ａｕ，Ｐｔ，Ｐｄなどの金属の他に、炭素、電子伝導性を有する化合物、またはそれらを組み合わせた混合物等により構成することができる。
　全固体蓄電エレメント１０では、少なくとも第１及び第２の内部電極１２，１３並びに全固体蓄電エレメント本体１１が一体焼結されたものである。換言すれば、全固体蓄電エレメント１０は、少なくとも第１及び第２の内部電極１２，１３並びに全固体蓄電エレメント本体１１の一体焼結体である。第１及び第２の外部電極１４，１５は、第１及び第２の内部電極１２，１３並びに全固体蓄電エレメント本体１１と一体に焼結されていてもよいし、別体に設けられていてもよい。
　図１に示すように、蓄電シート１は、隣り合う全固体蓄電エレメント１０間に配された導電部材２１を有する。導電部材２１は、隣り合う全固体蓄電エレメント１０を固定していると共に、電気的に接続している。すなわち、導電部材２１は、隣り合う全固体蓄電エレメント１０のうちの一方の側面に設けられた第１の外部電極１４と他方の側面に設けられた第２の外部電極１５とを電気的に接続している。
　具体的には、本実施形態では、ｘ軸方向に隣り合う全固体蓄電エレメント１０同士が導電部材２１により固定されていると共に、電気的に接続されている。このため、ｘ軸方向に配列された複数の全固体蓄電エレメント１０が直列に接続されている。蓄電シート１では、この直列に接続された複数の全固体蓄電エレメント行３１が、ｙ軸方向に沿って複数設けられている。
　なお、導電部材２１は、隣り合う全固体蓄電エレメント１０同士を固定できると共に、電気的に接続できるものであれば特に限定されない。導電部材２１は、例えば、金属、導電性を有する粘着材、導電性を有する接着剤の硬化物等により構成することができる。具体的には、例えば、導電部材２１を、金属箔と、金属箔の両面上に設けられた導電性粘着材又は導電性接着剤の硬化物とにより構成してもよい。
　蓄電シート１では、ｙ軸方向において隣り合う全固体蓄電エレメント１０同士は、導電部材２１により固定されていない。ｙ軸方向において隣り合う全固体蓄電エレメント１０同士は、導電性を有さない固定部材２２により固定されている。この固定部材２２と導電部材２１とにより全ての全固体蓄電エレメント１０が固定されており、蓄電シート１が構成されている。固定部材２２を設けることにより、蓄電シート１の機械的耐久性や耐衝撃性等を向上させることができる。
　固定部材２２は、隣り合う全固体蓄電エレメント１０同士を固定できるものであれば特に限定されない。固定部材２２は、例えば、導電性を有さない粘着材や導電性を有さない接着剤の硬化物等により構成することができる。具体的には、固定部材２２は、例えば、樹脂、エラストマ、紙等の有機物、ガラス等の無機物等により構成することができる。
　なお、蓄電シート１は、可撓性を有している可撓体であってもよいし、可撓性を有さない剛体であってもよい。
　蓄電シート１は、外装体３に収容されている。外装体３は、第１の端子（正極端子）３ａと、第２の端子（負極端子）３ｂとを有する。本実施形態では、蓄電シート１を構成している複数の全固体蓄電エレメント行３１のそれぞれの正極側が第１の端子３ａに接続されており、負極側が第２の端子３ｂに接続されている。
　以上説明したように、蓄電シート１では、第１及び第２の外部電極１４，１５が全固体蓄電エレメント１０の側面に設けられており、隣り合う全固体蓄電エレメント１０の側面同士が導電部材２１により電気的に接続されている。このため、特許文献１に記載の蓄電装置とは異なり、全固体蓄電エレメント１０同士を電気的に接続するためのシートや配線を全固体蓄電エレメント１０に対して厚み方向Ｔに配する必要が必ずしもない。よって、蓄電シート１を薄型化することができる。従って、蓄電シート１の単位体積当たりの容量を大きくすることができる。
　例えば、全固体蓄電エレメントを用いた蓄電シートの単位体積当たりの容量を大きくする方法として、平面視における面積を大きくし、第１の内部電極と第２の内部電極との対向面積を大きくする方法が考えられる。しかしながら、大面積の電極を有する全固体蓄電エレメントは、焼成が困難であるため、製造困難である。それに対して、蓄電シート１では、複数の全固体蓄電エレメント１０を電気的に接続することにより容量を大きくするため、平面視における面積が大きな全固体蓄電エレメントを必ずしも必要としない。従って、蓄電シート１は、製造容易である。
　蓄電シート１の製造容易性をさらに高める観点からは、全固体蓄電エレメント１０の最長辺の長さが１ｍｍ以下であることが好ましく、０．６ｍｍ以下であることが好ましい。但し、全固体蓄電エレメント１０が小さすぎると、蓄電シート１に占める全固体蓄電エレメント１０の体積割合が低くなる。従って、全固体蓄電エレメント１０の最長辺の長さは、０．１ｍｍ以上であることが好ましく、０．４ｍｍ以上であることがより好ましい。
　また、蓄電シート１では、全固体蓄電エレメント１０の個数、導電部材２１による全固体蓄電エレメント１０の接続態様等を変化させることにより、定格容量、定格電圧、定格電流等を変化させることができる。よって、蓄電シート１は、高い設計自由度を有する。
　なお、本実施形態では、全ての全固体蓄電エレメント１０が第１の端子３ａと第２の端子３ｂとの間に接続されている例について説明した。但し、本発明は、この構成に限定されない。例えば、第１の端子と第２の端子との間に接続されていない全固体蓄電エレメントが設けられていてもよい。また、蓄電シート内に全固体蓄電エレメント以外の電子エレメントや空間等が設けられていてもよい。
　本実施形態では、全固体蓄電エレメント１０が直方体状である例について説明した。但し、本発明は、この構成に限定されない。本発明において、全固体蓄電エレメントは、例えば、平面視多角形状、平面視円形状、平面視楕円形状、平面視長円形状等であってもよい。同様に、本発明において、蓄電シートの形状も特に限定されない。蓄電シートは、例えば、多角形状、円形状、楕円形状、長円形状等であってもよい。
　また、全固体蓄電エレメントが直方体状である場合、第２の外部電極を、第１の外部電極が設けられた側面と対向する側面に設ける必要は必ずしもない。例えば、第１の外部電極が設けられた側面と、第２の外部電極が設けられた側面とが隣り合っていてもよい。
　以下、本発明の好ましい実施形態の他の例について説明する。以下の説明において、上記第１の実施形態と実質的に共通の機能を有する部材を共通の符号で参照し、説明を省略する。
　（第２～第４の実施形態）
　本発明において、複数の全固体蓄電エレメント１０の接続態様は特に限定されない。本発明においては、例えば、複数の全固体蓄電エレメントの少なくとも一部が直列に接続されていてもよいし、複数の全固体蓄電エレメントの少なくとも一部が並列に接続されていてもよいし、並列に接続された複数の全固体蓄電エレメントが直列に接続されていてもよい。以下に示す第２～第４の実施形態において、複数の全固体蓄電エレメント１０の接続態様を例示する。
　図３は、第２の実施形態に係る電池２ａの模式的平面図である。図３に示すように、電池２ａの蓄電シート１ａでは、ｙ軸方向に沿って並ぶ複数の全固体蓄電エレメント１０が導電部材２１により並列に接続されて複数の全固体蓄電エレメント列３２が構成されている。ｘ軸方向に並ぶ複数の全固体蓄電エレメント列３２は、導電部材２１により直列に接続されている。
　図４は、第３の実施形態に係る電池２ｂの模式的平面図である。電池２ｂの蓄電シート１ｂでは、ｘ軸方向に沿って並ぶ複数の全固体蓄電エレメント１０が導電部材２１により直列に接続されて構成された複数の全固体蓄電エレメント行３１ａが並列に接続された２つの全固体蓄電エレメントユニット３３ａ、３３ｂが直列に接続されている。
　図５は、第４の実施形態に係る電池２ｃの模式的平面図である。電池２の蓄電シート１ｃでは、全部の全固体蓄電エレメント１０が直列に接続されている。このため、蓄電シート１ｃは、大きな定格電圧を有する。
　また、電池２ｃでは、外装体３のひとつの側面に、第１の端子３ａと第２の端子３ｂとの両方が設けられている。このため、電池２ｃと他の電子デバイスとの電気的接続を確保するのが容易である。
　（第５の実施形態）
　図６は、第５の実施形態に係る電池２ｄの模式的平面図である。電池２ｄの蓄電シート１ｄのように、平面視における面積が相互に異なり、かつ容量が相互に異なる複数種類の全固体蓄電エレメント１０を設けてもよい。また、平面視における面積が相互に異なるものの、容量が同じ複数種類の全固体蓄電エレメントを設けてもよい。容量が相互に異なるものの、平面視における面積が同じ複数種類の全固体蓄電エレメントを設けてもよい。
　蓄電シート１ｄは、少なくともひとつの全固体蓄電エレメント１０を有しており、相互に電気的に絶縁された複数の蓄電部を有している。それら複数の蓄電部は、作動電圧が相互に異なる複数の蓄電部を含む。このため、蓄電シート１ｄは、例えば、作動電圧が異なる複数の電子部品の電源として使用し得る。
　（第６の実施形態）
　図７は、第６の実施形態に係る電池２ｅの模式的平面図である。電池２ｅの蓄電シート１ｅのように、一の方向（ｘ軸方向）と、一の方向とは異なる他の方向（ｙ軸方向）とに沿ってマトリクス状に配された複数の全固体蓄電エレメント１０を含む複数の全固体蓄電エレメント層４１，４２が積層されていてもよい。この場合であっても、単位体積当たりの容量を大きくすることができる。
蓄電シート１ｅのように、複数の全固体蓄電エレメント層が積層されている場合、積層方向において隣り合う全固体蓄電エレメント同士が電気的に接続されていてもよいし、電気的に接続されていなくてもよい。
１、１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ　　　：蓄電シート
２、２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅ　　　：電池
３　　　：外装体
３ａ　　：第１の端子
３ｂ　　：第２の端子
１０　　：全固体蓄電エレメント
１１　　：全固体蓄電エレメント本体
１１Ａ　：固体電解質層
１１ａ　：第１の主面
１１ｂ　：第２の主面
１１ｃ　：第１の側面
１１ｄ　：第２の側面
１１ｅ　：第３の側面
１１ｆ　：第４の側面
１２　　：第１の内部電極
１３　　：第２の内部電極
１４　　：第１の外部電極
１５　　：第２の外部電極
２１　　：導電部材
２２　　：固定部材
３１、３１ａ　　：全固体蓄電エレメント行
３２　　：全固体蓄電エレメント列
３３ａ、３３ｂ　：全固体蓄電エレメントユニット
４１，４２　　：全固体蓄電エレメント層

Claims (9)

  1. 　同一平面上に配されており、一の側面に設けられた第１の外部電極と他の側面に設けられた第２の外部電極とを有する複数の全固体蓄電エレメントと、
    　隣り合う前記全固体蓄電エレメント間に配されており、当該隣り合う全固体蓄電エレメントの側面を固定していると共に、電気的に接続している導電部材と、
    　を備える、蓄電シート。
  2. 　前記複数の全固体蓄電エレメントが並列に接続されている複数の全固体蓄電エレメントを含む、請求項１に記載の蓄電シート。
  3. 　前記複数の全固体蓄電エレメントが直列に接続されている複数の全固体蓄電エレメントを含む、請求項１又は２に記載の蓄電シート。
  4. 　前記全固体蓄電エレメントの最長辺の長さが１ｍｍ以下である、請求項１～３のいずれか一項に記載の蓄電シート。
  5. 　前記複数の全固体蓄電エレメントは、容量が相互に異なる複数種類の全固体蓄電エレメントを含む、請求項１～４のいずれか一項に記載の蓄電シート。
  6. 　前記複数の全固体蓄電エレメントは、平面視における面積が相互に異なる複数種類の全固体蓄電エレメントを含む、請求項１～５のいずれか一項に記載の蓄電シート。
  7. 　前記一の方向と、前記一の方向とは異なる他の方向とに沿ってマトリクス状に配された複数の前記全固体蓄電エレメントを含む全固体蓄電エレメント層を複数有し、
    　前記複数の全固体蓄電エレメント層が積層されている、請求項１～６のいずれか一項に記載の蓄電シート。
  8. 　前記導電部材によって固定されていない隣り合う前記全固体蓄電エレメント同士を固定している固定部材をさらに備える、請求項１～７のいずれか一項に記載の蓄電シート。
  9. 　請求項１～８のいずれか一項に記載の蓄電シートと、
    　前記蓄電シートを収容している外装体と、
    　を備える、電池。
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