WO2020067023A1 - 糸電池 - Google Patents

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thread
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洪 田中
雅彦 近藤
充 吉岡
幸夫 得原
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株式会社村田製作所
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Definitions

  • the present invention relates to a thread battery.
  • Patent Literature 1 discloses an internal electrode including an internal current collector and a negative electrode material coated on a peripheral surface of the internal current collector, an electrolyte provided outside the internal electrode, and an electrolyte covered on a peripheral surface of the electrolyte. Also disclosed is a thread-type battery that can be deformed into various shapes, comprising a positive electrode material, an external current collector provided on a peripheral surface of the positive electrode material, and a protective coating portion.
  • Patent Literature 1 does not disclose any specific method for extracting a current from a thread-type battery to the outside. Since the required voltage differs for each electronic device, a plurality of batteries mounted on the electronic device are usually used in combination so as to obtain an appropriate voltage. However, in the thread-type battery described in Patent Literature 1, it is unknown how to connect the batteries, as well as a method of drawing current to the outside. Therefore, there is a problem that the voltage design when using a plurality of batteries in combination cannot be freely performed.
  • the present invention has been made in order to solve the above-described problem, and has as its object to provide a thread battery that easily draws current to the outside and has a high degree of freedom in voltage design.
  • a thread battery according to the present invention is a thread battery having a first end and a second end opposed to each other in a longitudinal direction, wherein the thread battery extends in the longitudinal direction and is disposed on an outer peripheral surface of the first electrode.
  • a solid electrolyte to be provided a second electrode disposed on an outer peripheral surface of the solid electrolyte, a first current collector covering the first end, and a second current collector covering the second end.
  • the first current collector is connected to the first electrode at the first end, not connected to the second electrode, and the second current collector is connected to the second end at the second end. , Connected to the second electrode and not connected to the first electrode.
  • FIG. 1 is a perspective view schematically showing one example of the thread battery of the present invention.
  • FIG. 2 is a sectional view taken along line AA in FIG.
  • FIG. 3 is a sectional view taken along line BB in FIG. 4 (a) to 4 (f) are schematic views showing an example of a method for manufacturing a thread battery according to the present invention.
  • the thread battery of the present invention will be described.
  • the present invention is not limited to the following embodiments, and can be appropriately modified and applied without changing the gist of the present invention. It should be noted that a combination of two or more of the individual desirable configurations described below is also the present invention.
  • the thread battery of the present invention has a first end and a second end opposed in the longitudinal direction.
  • a thread battery according to the present invention includes a thread-like first electrode extending in a longitudinal direction, a solid electrolyte disposed on an outer peripheral surface of the first electrode, a second electrode disposed on an outer peripheral surface of the solid electrolyte, And a second current collector covering the second end.
  • the first current collector is connected to the first electrode at the first end, and is not connected to the second electrode.
  • the second current collector is connected to the second electrode at the second end, and is not connected to the first electrode.
  • the first current collector and the second current collector are arranged at both ends of the battery, it is easy to connect a conductor to each of the current collectors and draw out current. Further, by arranging a plurality of the thread batteries of the present invention and connecting them in series or in parallel, voltage design can be freely performed.
  • FIG. 1 is a perspective view schematically showing an example of the thread battery of the present invention
  • FIG. 2 is a sectional view taken along line AA in FIG. 1
  • FIG. 3 is a sectional view taken along line BB in FIG. It is.
  • the thread battery 1 shown in FIG. 1 has a first end 1a and a second end 1b facing each other in a longitudinal direction (a direction indicated by a double arrow L in FIG. 1).
  • the thread battery 1 includes a first electrode 10, a solid electrolyte 30, a second electrode 20, a first current collector 70, and a second current collector 90.
  • the first electrode 10 has a thread shape extending in the longitudinal direction (the direction indicated by a double arrow L in FIG. 2), and the solid electrolyte 30 is disposed on the outer peripheral surface of the first electrode 10. Is provided with a second electrode 20.
  • the first current collector 70 is connected to the first electrode 10 at the first end 1a
  • the second current collector 90 is connected to the second electrode 20 at the second end 1b.
  • an insulating layer 50 is disposed on the end face of the first electrode 10 on the second end 1b side, and insulates the first electrode 10 from the second current collector 90. Therefore, at the second end 1 b of the thread battery 1, the first electrode 10 is not connected to the second current collector 90.
  • an insulating layer 50 is disposed on an end surface of the second electrode 20 on the first end 1a side, and insulates the second electrode 20 from the first current collector 70. Therefore, at the first end 1 a of the thread battery 1, the second electrode 20 is not connected to the first current collector 70.
  • the insulating layers 50 are also arranged on both end surfaces of the solid electrolyte 30, but the end surface of the solid electrolyte 30 may be in contact with the first electrode 10 or the second electrode 20.
  • the first electrode 10 is disposed between the insulating layer 50 and the first current collector 70 on the first end 1 a side, but the first electrode 10 is disposed between the insulating layer 50 and the first current collector 70.
  • the body 70 may be in direct contact. Even when the first electrode 10 is not disposed between the insulating layer 50 and the first current collector 70 on the first end 1a side, the first electrode 10 is connected to the first current collector 70.
  • the second electrode 20 is insulated from the first current collector 70 by the insulating layer 50. Further, in the thread battery 1 shown in FIG. 2, the second current collector 90 is in direct contact with the insulating layer 50 on the second end 1 b side, but between the second current collector 90 and the insulating layer 50.
  • the second electrode 20 may be provided. Even when the second electrode 20 is disposed between the insulating layer 50 and the second current collector 90 on the second end 1b side, the second electrode 20 is connected to the second current collector 90.
  • the first electrode 10 is insulated from the second current collector 90 by the insulating layer 50.
  • the insulating layer 50 is not an essential component.
  • the first electrode 10 and the second current collector 90 may be insulated by providing a space between the first electrode 10 and the second current collector 90 on the second end 1b side.
  • the second electrode 20 and the first electrode 10 may be insulated.
  • the solid electrolyte 30 may be arranged in the portion of the insulating layer 50.
  • the first current collector 70 and the second current collector 90 may be arranged so that a part of the first current collector 70 and the second current collector 90 wrap around the outer peripheral surface of the battery 1. However, the first current collector 70 is in a range not in contact with the second electrode 20, and the second current collector 90 is in a range not in contact with the first electrode 10.
  • the first current collector 70 and the second current collector 90 are arranged so as to wrap around the outer peripheral surface of the thread battery 1, the contact area between the first current collector 70 and the first electrode 10 and the second The contact area between the current collector 90 and the second electrode 20 increases, and the internal resistance decreases. Further, when the first current collector 70 and the second current collector 90 are arranged so as to wrap around the outer peripheral surface of the thread battery 1, the peel strength of the current collector is improved.
  • the outermost peripheral surface may be covered with an insulating film made of an insulating material.
  • the outermost peripheral surface means the outermost peripheral surface of the structure including the first electrode, the second electrode, and the solid electrolyte [however, both end surfaces in the longitudinal direction (in FIG. 2, the first current collector 70 and the Excluding the area where the second current collector 90 is provided)].
  • an insulating film made of an insulating material it is possible to prevent the first electrode, the second electrode, and the solid electrolyte from being damaged or short-circuited due to external shock or vibration. it can.
  • the thread battery of the present invention preferably has flexibility.
  • flexibility it is easy to follow the shape of the accommodation space.
  • the thread battery is not broken even if it is deformed until the radius of curvature becomes 50 mm, it is determined that the battery has flexibility.
  • the thread battery is arranged along the inner peripheral surface of the ring having an inner diameter of 100 mm, if the thread battery is not broken, it is not broken even if it is deformed until the radius of curvature becomes 50 mm, that is, it has flexibility.
  • the diameter of the thread battery of the present invention is not particularly limited, but is preferably 0.005 mm or more and 1 mm or less.
  • the diameter of the thread battery is 0.005 mm or more and 1 mm or less, the thread battery has sufficient flexibility and can easily follow the shape of the accommodation space.
  • the diameter of the thread battery is less than 0.005 mm, the diameter of the thread battery is too small to obtain a sufficient capacity. Further, the internal resistance of the thread battery may be too large. On the other hand, if the diameter of the thread battery exceeds 1 mm, the flexibility of the thread battery may be reduced.
  • the diameter of the thread cell can be determined by measuring the diameter from the cross-sectional shape of a section perpendicular to the longitudinal direction of the thread cell at ten randomly selected locations and taking an average value.
  • the cross-sectional shape of the thread battery is not circular, the diameter of the circle corresponding to the projected area obtained from the area of the cross section is defined as the cross-sectional diameter.
  • the thickness of the insulating film is also included in the diameter of the thread cell.
  • the length in the longitudinal direction of the thread battery of the present invention is not particularly limited, but is preferably 1 mm or more.
  • the ratio between the diameter and the length is not particularly limited, but [(length) / (diameter)] is preferably 5 or more.
  • the cross-sectional shape of the cross section perpendicular to the longitudinal direction is not limited to a circle, but may be an elliptical shape or a polygonal shape.
  • one of the first electrode and the second electrode is a positive electrode, and the other is a negative electrode.
  • the first electrode is a positive electrode and the second electrode is a negative electrode.
  • the first electrode is made of a sintered body containing positive electrode active material particles.
  • the material constituting the positive electrode active material particles include a lithium-containing phosphate compound having a NASICON-type structure, a lithium-containing phosphate compound having an olivine-type structure, a lithium-containing layered oxide, and a lithium-containing oxide having a spinel-type structure And the like.
  • Specific examples of the lithium-containing phosphate compound having a NASICON-type 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-type structure that are preferably used include LiFePO 4 , LiCoPO 4 , and LiMnPO 4 .
  • lithium-containing layered oxide examples include LiCoO 2 , LiCo 1/3 Ni 1/3 Mn 1/3 O 2, and the like.
  • Specific examples of the lithium-containing oxide preferably having a spinel structure include LiMn 2 O 4 and LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4 .
  • Li 3 V 2 (PO 4 ) 3 is particularly preferred.
  • the first electrode may include solid electrolyte particles and conductive particles in addition to the positive electrode active material particles.
  • the material constituting the solid electrolyte particles include oxides constituting the solid electrolyte described later.
  • the solid electrolyte particles are preferably the same as the oxide constituting the solid electrolyte described later.
  • the bonding between the first electrode and the solid electrolyte becomes strong, and the response speed and mechanical The target strength is improved.
  • the conductive particles include particles made of a metal such as Ag, Au, Pt, and Pd, carbon, a compound having electron conductivity, or a mixture thereof. Further, these conductive materials may be included in the first electrode in a state where they are coated on the surfaces of the positive electrode active material particles.
  • the second electrode is formed of a sintered body containing negative electrode active material particles.
  • the material constituting the negative electrode active material particles for example, MO X (M is at least one selected from the group consisting of Ti, Si, Sn, Cr, Fe, Nb, V, and Mo.
  • MO X is at least one selected from the group consisting of Ti, Si, Sn, Cr, Fe, Nb, V, and Mo.
  • a compound represented by 9 ⁇ X ⁇ 3.0, Li Y MO X (M is at least one selected from the group consisting of Ti, Si, Sn, Cr, Fe, Nb, V and Mo.
  • a graphite-lithium compound a lithium alloy, a lithium-containing phosphate compound having a NASICON-type structure, and a lithium having an olivine-type structure containing phosphate compound, lithium-containing oxides and the like having a spinel structure, a compound represented by MO X, a compound represented by Li Y MO X, a lithium-containing phosphate compound having a NASICON-type structure, olivine Structure
  • an oxide such as a lithium-containing phosphate compound having a structure and a lithium-containing oxide having a spinel structure.
  • the compound represented by MO X may have a part of oxygen substituted by P or Si, or may contain Li.
  • Specific examples of the lithium alloy preferably used include Li-Al.
  • Specific examples of the lithium-containing phosphate compound having a NASICON-type structure that are preferably used include Li 3 V 2 (PO 4 ) 3 and Li 3 Fe 2 (PO 4 ) 3 .
  • Specific examples of the lithium-containing oxide having a spinel structure that is preferably used include Li 4 Ti 5 O 12 . Only one kind of these negative electrode active material particles may be used, or a plurality of kinds may be mixed and used. Of these, Li 3 V 2 (PO 4 ) 3 is particularly preferred.
  • the second electrode may include solid electrolyte particles and conductive particles in addition to the negative electrode active material particles.
  • the material constituting the solid electrolyte particles include oxides constituting the solid electrolyte described later.
  • the solid electrolyte particles are preferably the same as oxides constituting the solid electrolyte described later.
  • the bonding between the second electrode and the solid electrolyte becomes strong, and the response speed and mechanical The target strength is improved.
  • Preferred examples of the conductive particles include particles composed of a metal such as Ag, Au, Pt, and Pd, carbon, a compound having electron conductivity, or a mixture thereof. Further, the conductive material may be included in the second electrode in a state where the surface of the negative electrode active material particles or the like is coated.
  • an oxide does not include a sulfide oxide.
  • Solid electrolyte examples include oxides such as a lithium-containing phosphate compound having a NASICON-type structure.
  • the preferred lithium-containing phosphoric acid compound having a NASICON-type structure used Li x M y (PO 4 ) 3 (0.9 ⁇ x ⁇ 1.9,1.9 ⁇ y ⁇ 2.1, M is, Ti , Ge, Al, Ga and Zr).
  • As the lithium-containing phosphate compound Li 1.2 Al 0.2 Ti 1.8 (PO 4 ) 3 is preferable.
  • a mixture of two or more lithium-containing phosphate compounds having a NASICON-type structure having different compositions may be used.
  • a vitrizable composition represented by Li 1 + x Al x Ge 2-x (PO 4 ) 3 [for example, Li 1.5 Al 0.5 Ge 1.5 (PO 4 )] 3 , Li 1.2 Al 0.2 Ge 1.8 ( PO 4 ) 3 etc.]
  • a vitrizable composition represented by Li 1 + x Al x Ge 2-xy Ti y (PO 4 ) 3 [for example, Li 1.5 Al 0.5 Ge 1.0 Ti 0.5 (PO 4) 3, Li 1.2 Al 0.2 Ge 1.3 Ti 0.5 (PO 4) 3 , etc.]
  • the solid electrolyte may further include an oxide solid electrolyte having a perovskite structure or an oxide solid electrolyte having a garnet-type or garnet-like structure in addition to the lithium-containing phosphate compound having a NASICON-type structure.
  • Specific examples of the oxide solid electrolyte having a perovskite structure include, for example, La 0.55 Li 0.35 TiO 3
  • specific examples of the oxide solid electrolyte having a garnet-type or garnet-type similar structure include, for example, Li 7 La 3 Zr 2 O 12 is mentioned.
  • the first electrode, the second electrode, and the solid electrolyte all include an oxide.
  • the first electrode, the second electrode, and the solid electrolyte all contain an oxide, a sintered body is easily formed. Further, even if the sintered body containing an oxide is broken by applying a stress, continuous destruction starting from each broken piece is unlikely to occur, so that the sintered body is hardly shattered, a short circuit is prevented, and the battery function is maintained.
  • the first electrode and the second electrode contains the same oxide as the solid electrolyte, and both the first electrode and the second electrode have the same oxide as the solid electrolyte. More preferably. In particular, it is preferable that at least one of the first electrode and the second electrode contains a lithium-containing phosphate compound such as Li 1.2 Al 0.2 Ti 1.8 (PO 4 ) 3. More preferably, both of the second electrodes include the lithium-containing phosphate compound.
  • An electrode containing the same oxide as the solid electrolyte has a strong bond with the solid electrolyte, and thus has an improved response speed and mechanical strength.
  • the first electrode, the second electrode, and the solid electrolyte preferably contain substantially no sulfide or sulfide oxide.
  • the content is preferably 30% by weight or more and 70% by weight or less. If the content of the oxide in the first electrode is less than 30% by weight, the bonding strength between the first electrode and the solid electrolyte may not be sufficiently improved. On the other hand, if the content exceeds 70% by weight, the ratio of the positive electrode active material particles in the first electrode decreases, and thus the energy density may decrease.
  • the content of the oxide in the first electrode can be measured by composition analysis such as inductively coupled plasma (ICP) emission spectroscopy. Further, for simplicity, data analysis such as powder X-ray diffraction (XRD) can be used.
  • the content is preferably 30% by weight or more and 70% by weight or less. If the content of the oxide in the second electrode is less than 30% by weight, the bonding strength between the second electrode and the solid electrolyte may not be sufficiently improved. On the other hand, if the content exceeds 70% by weight, the ratio of the negative electrode active material particles in the second electrode decreases, so that the energy density may decrease. Note that the content of the oxide in the second electrode can be measured by the same method as that for the first electrode.
  • the first current collector and the second current collector will be described.
  • the first current collector becomes a positive electrode current collector
  • the second current collector becomes a negative electrode current collector.
  • the positive electrode current collector and the negative electrode current collector are not particularly limited as long as they have electron conductivity.
  • the positive electrode current collector and the negative electrode current collector can be made of, for example, carbon, an oxide having high electron conductivity, a composite oxide, or a metal.
  • it can be made of Pt, Au, Ag, Al, Cu, stainless steel, ITO (indium tin oxide), or the like.
  • Ni or Al is preferable.
  • Cu is preferable.
  • the material constituting the insulating layer may be any insulating material, and examples thereof include glass, ceramics, and insulating resin.
  • the glass for example, at least two kinds selected from the group consisting of quartz glass (SiO 2 ), SiO 2 , PbO, B 2 O 3 , MgO, ZnO, Bi 2 O 3 , Na 2 O, and Al 2 O 3
  • the ceramic include alumina, cordierite, mullite, steatite, and forsterite.
  • the insulating resin examples include thermoplastic resins such as polyethylene, polypropylene, polyvinyl chloride, polystyrene, polyvinyl acetate, thermoplastic polyurethane, and Teflon (registered trademark), phenol resins, epoxy resins, melamine resins, urea resins, and the like.
  • thermosetting resins such as saturated polyester resins, alkyd resins, polyurethane, and thermosetting polyimides, and photocurable resins.
  • the thickness of the insulating layer (the length in the longitudinal direction of the yarn battery) is not particularly limited, but is preferably 0.005 mm or more and 1 mm or less.
  • the material forming the insulating film may be an insulating material, and for example, the same material as the insulating material forming the insulating layer can be suitably used.
  • the thickness of the insulating film is not particularly limited, but is preferably from 0.005 mm to 1 mm.
  • FIGS. 4 (a) to 4 (f) are schematic views showing an example of a method for manufacturing a thread battery according to the present invention.
  • a first electrode precursor 110 to be the first electrode 10 is formed into a thread.
  • a method of forming the first electrode precursor 110 into a thread shape for example, a method of spinning a mixed solution containing a material forming the first electrode, an organic binder, and a dispersion medium is exemplified.
  • a method of spinning the mixed solution a general spinning method can be used.
  • the first electrode 10 itself may be manufactured instead of the step illustrated in FIG.
  • a method of manufacturing the first electrode 10 itself there is a method of melting and spinning a material constituting the first electrode 10.
  • a solid electrolyte precursor 130 to be the solid electrolyte 30 is formed on the outer peripheral surface of the first electrode precursor 110.
  • a method for forming the solid electrolyte precursor 130 on the outer peripheral surface of the first electrode precursor 110 for example, a slurry in which a material constituting the solid electrolyte 30 and a dispersion medium are mixed is applied to the outer peripheral surface of the first electrode precursor 110. A method of applying and drying is used. An organic binder may be added to the slurry as needed.
  • a second electrode precursor 120 to be the second electrode 20 is formed on the outer peripheral surface of the solid electrolyte precursor 130.
  • a method of forming the second electrode precursor 120 on the outer peripheral surface of the solid electrolyte precursor 130 for example, a slurry in which a material constituting the second electrode 20 and a dispersion medium are mixed is applied to the outer peripheral surface of the solid electrolyte precursor 130.
  • a method of applying is exemplified.
  • An organic binder may be added to the slurry as needed.
  • a main body structure 105 which is a part other than the first end 1a and the second end 1b among the parts to be the thread battery 1 is prepared.
  • a first end including a first current collector precursor 170, a first electrode precursor 110, and an insulating layer precursor 150 is provided at one end of the main body structure 105.
  • the partial structure 107 is disposed, and a second end structure 109 including the second current collector precursor 190, the second electrode precursor 120, and the insulating layer precursor 150 is disposed at the other end.
  • the first electrode precursor 110 is provided at a portion of the main body structure 105 that contacts the first electrode precursor 110, and the solid electrolyte precursor of the main body structure 105 is formed.
  • the insulating layer precursor 150 is disposed at a portion that contacts the body 130 and the insulating layer precursor 150 is disposed at a portion that contacts the second electrode precursor 120 of the main structure 105.
  • the first electrode precursor 110 may be disposed in a portion of the main body structure 105 that contacts the solid electrolyte precursor 130.
  • the insulating layer precursor 150 is provided at a portion of the main body structure 105 that contacts the first electrode precursor 110, and the solid electrolyte precursor 130 of the main body structure 105 is provided.
  • the insulating layer precursor 150 is disposed in a portion that contacts the first electrode precursor 120, and the second electrode precursor 120 is disposed in a portion that contacts the second electrode precursor 120 of the main structure 105.
  • the second electrode precursor 120 may be disposed in a portion of the main body structure 105 that comes into contact with the solid electrolyte precursor 130.
  • a method of manufacturing the first end structure 107 for example, a method of forming the first electrode precursor 110 and the insulating layer precursor 150 on the surface of the first current collector precursor 170 is given.
  • a method of forming the first electrode precursor 110 and the insulating layer precursor 150 on the surface of the first current collector precursor 170 for example, a method including a material constituting the first current collector, an organic binder, and a dispersion medium is used.
  • a sheet-like first current collector precursor is obtained by applying the mixed solution to be coated on a substrate and drying, and then a mixed solution containing a material constituting the first electrode, an organic binder, and a dispersion medium.
  • a method in which a slurry obtained by mixing an insulating material constituting an insulating layer and a dispersion medium is applied to the surface of the sheet-like first current collector precursor by a method such as an inkjet method or screen printing, and dried. And the like.
  • a method of manufacturing the second end structure 109 for example, a method of forming the insulating layer precursor 150 and the second electrode precursor 120 on the surface of the second current collector precursor 190 is given.
  • a method for forming the second electrode precursor 120 and the insulating layer precursor 150 on the surface of the second current collector precursor 190 a method similar to the method for manufacturing the first end structure 107 can be used.
  • the main body structure 105, the first end structure 107, and the second end structure 109 are joined to form the thread battery precursor 101, which is then baked to obtain FIG. ) Is obtained.
  • the firing conditions are not particularly limited, but are preferably 500 ° C. or more and 1000 ° C. or less.
  • the firing atmosphere is not particularly limited as long as each material is synthesized and sintered stably.
  • the thread battery of the present invention can be manufactured. If necessary, an insulating film made of an insulating material may be formed on the surface of the obtained thread battery by applying a mixed solution of an insulating material and a solvent and drying the mixture.
  • Thread battery 1a 1st end 1b 2nd end 10 1st electrode 20 2nd electrode 30 Solid electrolyte 50 Insulating layer 70 1st current collector 90 2nd current collector 101 Thread battery precursor 105 Body structure 107 1st End structure 109 Second end structure 110 First electrode precursor 120 Second electrode precursor 130 Solid electrolyte precursor 150 Insulating layer precursor 170 First current collector precursor 190 Second current collector precursor

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Abstract

本発明の糸電池は、長手方向に相対する第１端部及び第２端部を有する糸電池であって、上記長手方向に延びる糸状の第１電極と、上記第１電極の外周面に配置される固体電解質と、上記固体電解質の外周面に配置される第２電極と、上記第１端部を覆う第１集電体と、上記第２端部を覆う第２集電体とを備え、上記第１集電体は、上記第１端部において、上記第１電極と接続され、上記第２電極とは接続されておらず、上記第２集電体は、上記第２端部において、上記第２電極と接続され、上記第１電極とは接続されていないことを特徴とする。

Description

糸電池
本発明は、糸電池に関する。
近年、電子機器の小型化、薄型化に応じ、電源である電池について、収容スペースの形状に追従させやすい形状の電池が求められている。
収容スペースの形状に追従させやすい形状としては、例えば、特許文献１に記載されたような糸型の電池が挙げられる。特許文献１は、内部集電体と該内部集電体の周面に被覆された負極材料とからなる内部電極と、内部電極の外部に設置された電解質と、該電解質の周面に被覆された、正極材料と該正極材料の周面に設けられた外部集電体及び保護被覆部分とからなる、様々な形状に変形しうる糸型の電池を開示している。
特許第４９７１１３９号公報
しかしながら、特許文献１には、糸型の電池から外部に電流を引き出す具体的な方法が何ら開示されていない。要求電圧は電子機器ごとに異なるため、電子機器に搭載される電池は通常、適切な電圧となるよう複数個組み合わせて用いられる。しかしながら、特許文献１に記載の糸型の電池では、外部に電流を引き出す方法はもちろん、電池同士を接続する方法が不明である。そのため、電池を複数個組み合わせて使用する場合の電圧設計を自由に行えないという問題があった。
本発明は上記の問題を解決するためになされたものであり、外部に電流を引き出しやすく、電圧設計の自由度が高い糸電池を提供することを目的とする。
本発明の糸電池は、長手方向に相対する第１端部及び第２端部を有する糸電池であって、上記長手方向に延びる糸状の第１電極と、上記第１電極の外周面に配置される固体電解質と、上記固体電解質の外周面に配置される第２電極と、上記第１端部を覆う第１集電体と、上記第２端部を覆う第２集電体とを備え、上記第１集電体は、上記第１端部において、上記第１電極と接続され、上記第２電極とは接続されておらず、上記第２集電体は、上記第２端部において、上記第２電極と接続され、上記第１電極とは接続されていないことを特徴とする。
本発明によれば、外部に電流を引き出しやすく、電圧設計の自由度が高い糸電池を提供することができる。
図１は、本発明の糸電池の一例を模式的に示す斜視図である。 図２は、図１におけるＡ－Ａ線断面図である。 図３は、図１におけるＢ－Ｂ線断面図である 図４（ａ）～図４（ｆ）は、本発明の糸電池を製造する方法の一例を示す模式図である。
以下、本発明の糸電池について説明する。
しかしながら、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において適宜変更して適用することができる。なお、以下において記載する個々の望ましい構成を２つ以上組み合わせたものもまた本発明である。
本発明の糸電池は、長手方向に相対する第１端部及び第２端部を有する。本発明の糸電池は、長手方向に延びる糸状の第１電極と、第１電極の外周面に配置される固体電解質と、固体電解質の外周面に配置される第２電極と、第１端部を覆う第１集電体と、第２端部を覆う第２集電体とを備える。
本発明の糸電池では、第１集電体が、第１端部において、第１電極と接続され、第２電極と接続されていない。また、第２集電体が、第２端部において、第２電極と接続され、第１電極と接続されていない。
本発明の糸電池では、第１集電体及び第２集電体が電池の両端に配置されているため、それぞれの集電体に導体を接続して電流を引き出すことが容易である。さらに、本発明の糸電池を複数個配置して直列接続や並列接続することによって、電圧設計を自由に行うことができる。
本発明の糸電池の構成の例について、図１、図２及び図３を参照しながら説明する。
図１は、本発明の糸電池の一例を模式的に示す斜視図であり、図２は、図１におけるＡ－Ａ線断面図であり、図３は、図１におけるＢ－Ｂ線断面図である。
図１に示す糸電池１は、長手方向（図１中、両矢印Ｌで示す方向）に相対する第１端部１ａと第２端部１ｂとを有する。
図２及び図３に示すように、糸電池１は、第１電極１０と、固体電解質３０と、第２電極２０と、第１集電体７０と、第２集電体９０とを備える。
第１電極１０は長手方向（図２中、両矢印Ｌで示す方向）に延びる糸状であって、第１電極１０の外周面には固体電解質３０が配置されており、固体電解質３０の外周面には第２電極２０が配置されている。
第１集電体７０は、第１端部１ａにおいて、第１電極１０と接続されており、第２集電体９０は、第２端部１ｂにおいて、第２電極２０と接続されている。
一方で、第１電極１０の第２端部１ｂ側の端面には絶縁層５０が配置されており、第１電極１０と第２集電体９０とを絶縁している。従って、糸電池１の第２端部１ｂにおいて、第１電極１０は第２集電体９０とは接続されていない。また、第２電極２０の第１端部１ａ側の端面には絶縁層５０が配置されており、第２電極２０と第１集電体７０とを絶縁している。従って、糸電池１の第１端部１ａにおいて、第２電極２０は第１集電体７０とは接続されていない。
なお、図２では、固体電解質３０の両端面にも絶縁層５０が配置されているが、固体電解質３０の端面は、第１電極１０又は第２電極２０と接触していてもよい。
図２に示す糸電池１では、第１端部１ａ側において、絶縁層５０と第１集電体７０との間に第１電極１０が配置されているが、絶縁層５０と第１集電体７０とが直接接触していてもよい。第１端部１ａ側において絶縁層５０と第１集電体７０との間に第１電極１０が配置されていない場合であっても、第１電極１０は第１集電体７０と接続され、第２電極２０は絶縁層５０によって第１集電体７０と絶縁される。
また、図２に示す糸電池１では、第２端部１ｂ側において、第２集電体９０が絶縁層５０と直接接触しているが、第２集電体９０と絶縁層５０の間に第２電極２０が配置されていてもよい。第２端部１ｂ側において絶縁層５０と第２集電体９０との間に第２電極２０が配置されていた場合であっても、第２電極２０は第２集電体９０と接続され、第１電極１０は絶縁層５０によって第２集電体９０と絶縁される。
図２に示す糸電池１において、絶縁層５０は必須の構成ではない。例えば、第２端部１ｂ側において、第１電極１０と第２集電体９０との間に空間が設けられることにより第１電極１０と第２集電体９０とが絶縁されていてもよい。同様に、第１端部１ａ側において、第２電極２０と第１電極１０との間に空間が設けられることにより、第２電極２０と第１電極１０とが絶縁されていてもよい。また、絶縁層５０の部分に固体電解質３０が配置されていてもよい。
第１集電体７０及び第２集電体９０は、その一部が、糸電池１の外周面に回り込むように配置されていてもよい。
ただし、第１集電体７０は第２電極２０と接触しない範囲とし、第２集電体９０は第１電極１０と接触しない範囲とする。
第１集電体７０及び第２集電体９０が糸電池１の外周面に回り込むように配置されていると、第１集電体７０と第１電極１０との接触面積、及び、第２集電体９０と第２電極２０との接触面積が大きくなり、内部抵抗が低下する。また、第１集電体７０及び第２集電体９０が糸電池１の外周面に回り込むように配置されていると、集電体の剥離強度が向上する。
本発明の糸電池は、最外周面の少なくとも一部が絶縁性材料からなる絶縁膜により覆われていてもよい。
ここで、最外周面とは、第１電極、第２電極、固体電解質からなる構造体の最外周面を意味する［ただし、長手方向における両端面（図２において、第１集電体７０及び第２集電体９０が設けられている領域）を除く］。
最外周面の少なくとも一部が絶縁性材料からなる絶縁膜により覆われていると、外部からの衝撃や振動等によって第１電極、第２電極及び固体電解質が破損することや短絡することを防止できる。
本発明の糸電池は、可撓性を有していることが好ましい。
糸電池が可撓性を有していると、収容スペースの形状に追従させやすい。
なお、本明細書においては、糸電池を曲率半径が５０ｍｍとなるまで変形させても破壊されない場合に、可撓性を有していると判断する。
糸電池を内径１００ｍｍの環の内周面に沿って配置した際に、糸電池が破壊されなければ、曲率半径が５０ｍｍとなるまで変形させても破壊されない、すなわち可撓性を有していると判断する。
本発明の糸電池の直径は特に限定されないが、０．００５ｍｍ以上、１ｍｍ以下であることが好ましい。
糸電池の直径が０．００５ｍｍ以上、１ｍｍ以下であると、糸電池が充分な可撓性を有し、収容スペースの形状に追従させやすくなる。
糸電池の直径が０．００５ｍｍ未満の場合、糸電池の直径が小さすぎて、充分な容量を得ることができない。また、糸電池の内部抵抗が大きくなりすぎるおそれがある。一方、糸電池の直径が１ｍｍを超える場合、糸電池の可撓性が低下してしまうおそれがある。
なお、糸電池の直径は、無作為に選択した１０箇所における糸電池の長手方向に垂直な断面の断面形状から直径を測定し、平均値をとることにより求めることができる。ただし、糸電池の断面形状が円形でない場合には、断面の面積から求められる投影面積相当円の直径を断面の直径とする。
上記絶縁膜が形成されている場合には、絶縁膜の厚さも糸電池の直径に含める。
本発明の糸電池の長手方向の長さは特に限定されないが、１ｍｍ以上であることが好ましい。
本発明の糸電池において、直径と長さの比は特に限定されないが、［（長さ）／（直径）］が５以上であることが好ましい。
本発明の糸電池において、長手方向に垂直な断面の断面形状は円形に限定されず、楕円形状や多角形形状であってもよい。
本発明の糸電池においては、第１電極及び第２電極のうちの一方が正極となり、他方が負極となる。以下では、第１電極が正極、第２電極が負極である場合の例について説明する。
［第１電極］
第１電極は、正極活物質粒子を含む焼結体により構成されている。
正極活物質粒子を構成する材料としては、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の酸化物が挙げられる。
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、ＬｉＣｏＰＯ４、ＬｉＭｎＰＯ４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粒子のうちの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。
これらのなかでは、Ｌｉ３Ｖ２（ＰＯ４）３が特に好ましい。
第１電極は、正極活物質粒子の他に、固体電解質粒子及び導電性粒子を含んでいてもよい。
固体電解質粒子を構成する材料としては、例えば、後述する固体電解質を構成する酸化物が挙げられる。
固体電解質粒子は、後述する固体電解質を構成する酸化物と同じものであることが好ましい。
第１電極が固体電解質粒子を含んでおり、該固体電解質粒子が固体電解質を構成する酸化物と同じものであると、第１電極と固体電解質との接合が強固なものとなり、応答速度及び機械的強度が向上する。
導電性粒子は、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される粒子が挙げられる。またこれらの導電性を有した物質が正極活物質粒子の表面に被覆された状態で第１電極に含まれてもよい。
［第２電極］
第２電極は、負極活物質粒子を含む焼結体で構成されている。
負極活物質粒子を構成する材料の例としては、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、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、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、ＭＯＸで表される化合物、ＬｉＹＭＯＸで表される化合物、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の酸化物であることが好ましい。
ＭＯＸで表される化合物は、酸素の一部がＰやＳｉで置換されていてもよいし、Ｌｉを含んでもよい。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やＬｉ３Ｆｅ２（ＰＯ４）３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粒子のうちの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。
これらのなかでは、Ｌｉ３Ｖ２（ＰＯ４）３が特に好ましい。
第２電極は、負極活物質粒子の他に、固体電解質粒子及び導電性粒子を含んでいてもよい。
固体電解質粒子を構成する材料としては、例えば、後述する固体電解質を構成する酸化物が挙げられる。
固体電解質粒子としては、後述する固体電解質を構成する酸化物と同じものであることが好ましい。
第２電極が固体電解質粒子を含んでおり、該固体電解質粒子が固体電解質を構成する酸化物と同じものであると、第２電極と固体電解質との接合が強固なものとなり、応答速度及び機械的強度が向上する。
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される粒子が挙げられる。またこれらの導電性を有した物質が負極活物質粒子などの表面に被覆された状態で第２電極に含まれてもよい。
なお、本明細書において、酸化物には、硫化酸化物を含めないものとする。
［固体電解質］
固体電解質としては、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等の酸化物が挙げられる。
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としては、ＬｉｘＭｙ（ＰＯ４）３（０．９≦ｘ≦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。
リチウム含有リン酸化合物としては、Ｌｉ１．２Ａｌ０．２Ｔｉ１．８（ＰＯ４）３が好ましい。
組成の異なる２種以上のナシコン型構造を有するリチウム含有リン酸化合物を混合して用いてもよい。
固体電解質の好ましい組成としては、例えば、Ｌｉ１＋ｘＡｌｘＧｅ２－ｘ（ＰＯ４）３で示されるガラス化可能な組成［例えば、Ｌｉ１．５Ａｌ０．５Ｇｅ１．５（ＰＯ４）３、Ｌｉ１．２Ａｌ０．２Ｇｅ１．８（ＰＯ４）３等］、Ｌｉ１＋ｘＡｌｘＧｅ２－ｘ－ｙＴｉｙ（ＰＯ４）３で示されるガラス化可能な組成［例えば、Ｌｉ１．５Ａｌ０．５Ｇｅ１．０Ｔｉ０．５（ＰＯ４）３、Ｌｉ１．２Ａｌ０．２Ｇｅ１．３Ｔｉ０．５（ＰＯ４）３等］、ＡｌＰＯ４、ＳｉＯ２及びＢ２Ｏ３とからなる群より選択される少なくとも１種とＬｉ１＋ｘＡｌｘＧｅ２－ｘ（ＰＯ４）３又はＬｉ１＋ｘＡｌｘＧｅ２－ｘ－ｙＴｉｙ（ＰＯ４）３との混合物、Ｌｉ１＋ｘＡｌｘＧｅ２－ｘ（ＰＯ４）３とＬｉ１＋ｘＡｌｘＧｅ２－ｘ－ｙＴｉｙ（ＰＯ４）３の混合物、Ｌｉ１＋ｘＡｌｘＧｅ２－ｘ（ＰＯ４）３又はＬｉ１＋ｘＡｌｘＧｅ２－ｘ－ｙＴｉｙ（ＰＯ４）３のＬｉの一部をＮａ、Ｃｏ、Ｍｎ又はＮｉで置き換えたもの［例えば、Ｌｉの一部をＮａで置き換えたＬｉ１．１Ｎａ０．１Ａｌ０．２Ｇｅ１．３Ｔｉ０．５（ＰＯ４）３やＬｉ１．４Ｎａ０．１Ａｌ０．５Ｇｅ１．０Ｔｉ０．５（ＰＯ４）３等］、Ｌｉ１＋ｘＡｌｘＧｅ２－ｘ（ＰＯ４）３又はＬｉ１＋ｘＡｌｘＧｅ２－ｘ－ｙＴｉｙ（ＰＯ４）３のＧｅの一部をＺｒ、Ｆｅ又はＶで置き換えたもの［例えば、Ｇｅの一部をＺｒで置き換えたＬｉ１．２Ａｌ０．２Ｇｅ１．７Ｚｒ０．１（ＰＯ４）３、Ｌｉ１．５Ａｌ０．５Ｇｅ１．０Ｔｉ０．４Ｚｒ０．１（ＰＯ４）３等］等が挙げられ、これら２種以上を混合して用いてもよい。
固体電解質は、ナシコン型構造を有するリチウム含有リン酸化合物に加えて、さらに、ペロブスカイト型構造を有する酸化物固体電解質や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を含んでいてもよい。ペロブスカイト型構造を有する酸化物固体電解質の具体例としては、例えばＬａ０．５５Ｌｉ０．３５ＴｉＯ３が挙げられ、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、例えばＬｉ７Ｌａ３Ｚｒ２Ｏ１２が挙げられる。
本発明の糸電池は、第１電極、第２電極及び固体電解質が、いずれも酸化物を含んでいることが好ましい。
第１電極、第２電極及び固体電解質がいずれも酸化物を含んでいると、焼結体を形成しやすくなる。また、酸化物を含む焼結体は応力が加わって破断したとしても、各破断片を起点とした連続破壊が起こりにくいため、粉々になりにくく短絡が防止され、電池機能が維持される。
本発明の糸電池は、第１電極及び第２電極の少なくとも一方が、固体電解質と同じ酸化物を含んでいることが好ましく、第１電極及び第２電極の両方が、固体電解質と同じ酸化物を含んでいることがより好ましい。特に、第１電極及び第２電極の少なくとも一方が、Ｌｉ１．２Ａｌ０．２Ｔｉ１．８（ＰＯ４）３等のリチウム含有リン酸化合物を含んでいることが好ましく、第１電極及び第２電極の両方が、上記リチウム含有リン酸化合物を含んでいることがより好ましい。
固体電解質と同じ酸化物を含む電極は、固体電解質との接合が強固となるため、応答速度及び機械的強度が向上する。
本発明の糸電池において、第１電極、第２電極及び固体電解質は、硫化物及び硫化酸化物を実質的に含まないことが好ましい。
第１電極が固体電解質と同じ酸化物を含んでいる場合、その含有量は３０重量％以上、７０重量％以下であることが好ましい。
第１電極における上記酸化物の含有量が３０重量％未満であると、第１電極と固体電解質との接合強度を充分に向上させることができないおそれがある。一方、上記含有量が７０重量％を超えると、第１電極中に占める正極活物質粒子の割合が減少するため、エネルギー密度が低下するおそれがある。
なお、第１電極中に占める酸化物の含有量は、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）発光分光分析等の組成分析により測定することができる。また、簡易的には、粉末Ｘ線回折（ＸＲＤ）等のデータ解析を利用することもできる。
第２電極が固体電解質と同じ酸化物を含んでいる場合、その含有量は３０重量％以上、７０重量％以下であることが好ましい。
第２電極における上記酸化物の含有量が３０重量％未満であると、第２電極と固体電解質との接合強度を充分に向上させることができないおそれがある。一方、上記含有量が７０重量％を超えると、第２電極中に占める負極活物質粒子の割合が減少するため、エネルギー密度が低下するおそれがある。
なお、第２電極中に占める酸化物の含有量は、第１電極と同様の方法で測定することができる。
［集電体］
第１集電体及び第２集電体について説明する。
第１電極が正極である場合、第１集電体は正極集電体となり、第２電極が負極である場合、第２集電体は負極集電体となる。
正極集電体及び負極集電体は、電子伝導性があるものであれば、特に限定されない。正極集電体及び負極集電体は、例えば、炭素や電子伝導性の高い酸化物や複合酸化物、金属等により構成することができる。例えば、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌ、Ｃｕ、ステンレス、ＩＴＯ（酸化インジウムスズ）等により構成することができる。
正極集電体を構成する材料としては、Ｎｉ又はＡｌが好ましい。一方、負極集電体を構成する材料としては、Ｃｕが好ましい。
［絶縁層］
絶縁層を構成する材料は絶縁性材料であればよく、例えば、ガラス、セラミックス、絶縁性樹脂等が挙げられる。
ガラスとしては、例えば、石英ガラス（ＳｉＯ２）や、ＳｉＯ２、ＰｂＯ、Ｂ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＺｎＯ、Ｂｉ２Ｏ３、Ｎａ２Ｏ及びＡｌ２Ｏ３からなる群から選ばれる少なくとも２種以上を組み合わせた複合酸化物系ガラス等が挙げられる。
セラミックスとしては、例えば、アルミナ、コージライト、ムライト、ステアタイト、フォルステライト等が挙げられる。
絶縁性樹脂としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリ酢酸ビニル、熱可塑性ポリウレタン、テフロン（登録商標）等の熱可塑性樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、ポリウレタン、熱硬化性ポリイミド等の熱硬化性樹脂、及び、光硬化性樹脂等が挙げられる。
絶縁層の厚さ（糸電池の長手方向における長さ）は特に限定されないが、０．００５ｍｍ以上、１ｍｍ以下であることが好ましい。
［絶縁膜］
絶縁膜を構成する材料は絶縁性材料であればよく、例えば絶縁層を構成する絶縁性材料と同様のものを好適に用いることができる。
絶縁膜の厚さは特に限定されないが、０．００５ｍｍ以上、１ｍｍ以下であることが好ましい。
［製造方法］
本発明の糸電池を製造する方法の例を、図４（ａ）～図４（ｆ）を参照しながら説明する。
図４（ａ）～図４（ｆ）は、本発明の糸電池を製造する方法の一例を示す模式図である。
図４（ａ）に示すように、まず、第１電極１０となる第１電極前駆体１１０を糸状に成型する。
第１電極前駆体１１０を糸状に成型する方法としては、例えば、第１電極を構成する材料と有機バインダと分散媒とを含有する混合液を紡糸する方法が挙げられる。
上記混合液を紡糸する方法としては、一般的な紡糸法を用いることができる。
なお、図４（ａ）に示す工程に代わって、第１電極１０そのものを作製してもよい。
第１電極１０そのものを作製する方法としては、第１電極１０を構成する材料を溶融させて紡糸する方法が挙げられる。
続いて、図４（ｂ）に示すように、第１電極前駆体１１０の外周面に、固体電解質３０となる固体電解質前駆体１３０を形成する。
第１電極前駆体１１０の外周面に固体電解質前駆体１３０を形成する方法としては、例えば、固体電解質３０を構成する材料と分散媒とを混合したスラリーを第１電極前駆体１１０の外周面に塗布し乾燥させる方法が挙げられる。
上記スラリーには必要に応じて有機バインダを添加してもよい。
続いて、図４（ｃ）に示すように、固体電解質前駆体１３０の外周面に、第２電極２０となる第２電極前駆体１２０を形成する。
固体電解質前駆体１３０の外周面に第２電極前駆体１２０を形成する方法としては、例えば、第２電極２０を構成する材料と分散媒とを混合したスラリーを固体電解質前駆体１３０の外周面に塗布する方法が挙げられる。
上記スラリーには必要に応じて有機バインダを添加してもよい。
図４（ａ）～図４（ｃ）により、糸電池１となる部分のうち、第１端部１ａ及び第２端部１ｂ以外の部分である本体構造１０５が準備される。
続いて、図４（ｄ）に示すように、本体構造１０５の一方の端部に、第１集電体前駆体１７０と第１電極前駆体１１０と絶縁層前駆体１５０とからなる第１端部構造１０７を配置し、他方の端部に、第２集電体前駆体１９０と第２電極前駆体１２０と絶縁層前駆体１５０とからなる第２端部構造１０９を配置する。
このとき、第１端部構造１０７の本体構造１０５と接合する面において、本体構造１０５の第１電極前駆体１１０と接触する部分には第１電極前駆体１１０が、本体構造１０５の固体電解質前駆体１３０と接触する部分には絶縁層前駆体１５０が、本体構造１０５の第２電極前駆体１２０と接触する部分には絶縁層前駆体１５０が、それぞれ配置されていることが好ましい。ただし、本体構造１０５の固体電解質前駆体１３０と接触する部分には、第１電極前駆体１１０が配置されていてもよい。
また、第２端部構造１０９の本体構造１０５と接合する面において、本体構造１０５の第１電極前駆体１１０と接触する部分には絶縁層前駆体１５０が、本体構造１０５の固体電解質前駆体１３０と接触する部分には絶縁層前駆体１５０が、本体構造１０５の第２電極前駆体１２０と接触する部分には第２電極前駆体１２０が、それぞれ配置されていることが好ましい。ただし、本体構造１０５の固体電解質前駆体１３０と接触する部分には、第２電極前駆体１２０が配置されていてもよい。
第１端部構造１０７を作製する方法としては、例えば、第１集電体前駆体１７０の表面に第１電極前駆体１１０及び絶縁層前駆体１５０を形成する方法が挙げられる。
第１集電体前駆体１７０の表面に第１電極前駆体１１０及び絶縁層前駆体１５０を形成する方法としては、例えば、第１集電体を構成する材料と有機バインダと分散媒とを含有する混合液を基材上に塗布して乾燥することによってシート状の第１集電体前駆体を得た後、第１電極を構成する材料と有機バインダと分散媒とを含有する混合液と、絶縁層を構成する絶縁性材料と分散媒とを混合したスラリーとを、それぞれシート状の第１集電体前駆体の表面に、インクジェット法やスクリーン印刷等の方法によって付与し、乾燥させる方法等が挙げられる。
第２端部構造１０９を作製する方法としては、例えば、第２集電体前駆体１９０の表面に、絶縁層前駆体１５０と第２電極前駆体１２０とを形成する方法が挙げられる。第２集電体前駆体１９０の表面に第２電極前駆体１２０及び絶縁層前駆体１５０を形成する方法としては、第１端部構造１０７を作製する方法と同様の方法を用いることができる。
図４（ｅ）に示すように、本体構造１０５、第１端部構造１０７及び第２端部構造１０９を接合して糸電池前駆体１０１を作製した後、焼成することによって、図４（ｆ）に示す糸電池１が得られる。
焼成条件は特に限定されないが、５００℃以上、１０００℃以下であることが好ましい。
焼成雰囲気は、各材料が安定して合成、焼結される条件であれば特に限定されない。
以上の手順により、本発明の糸電池を製造することができる。
得られた糸電池の表面には、必要に応じて、絶縁性材料と溶媒とを混合した混合液を塗布し、乾燥させることで絶縁性材料からなる絶縁膜を形成してもよい。
１　　　　　　　　　　　糸電池
１ａ　　　　　　　　　　第１端部
１ｂ　　　　　　　　　　第２端部
１０　　　　　　　　　　第１電極
２０　　　　　　　　　　第２電極
３０　　　　　　　　　　固体電解質
５０　　　　　　　　　　絶縁層
７０　　　　　　　　　　第１集電体
９０　　　　　　　　　　第２集電体
１０１　　　　　　　　　糸電池前駆体
１０５　　　　　　　　　本体構造
１０７　　　　　　　　　第１端部構造
１０９　　　　　　　　　第２端部構造
１１０　　　　　　　　　第１電極前駆体
１２０　　　　　　　　　第２電極前駆体
１３０　　　　　　　　　固体電解質前駆体
１５０　　　　　　　　　絶縁層前駆体
１７０　　　　　　　　　第１集電体前駆体
１９０　　　　　　　　　第２集電体前駆体

Claims (3)

  1. 長手方向に相対する第１端部及び第２端部を有する糸電池であって、
    前記長手方向に延びる糸状の第１電極と、前記第１電極の外周面に配置される固体電解質と、前記固体電解質の外周面に配置される第２電極と、前記第１端部を覆う第１集電体と、前記第２端部を覆う第２集電体とを備え、
    前記第１集電体は、前記第１端部において、前記第１電極と接続され、前記第２電極とは接続されておらず、
    前記第２集電体は、前記第２端部において、前記第２電極と接続され、前記第１電極とは接続されていないことを特徴とする糸電池。
  2. 前記第１電極、前記第２電極及び前記固体電解質が、いずれも酸化物を含んでいる請求項１に記載の糸電池。
  3. 前記第１電極及び前記第２電極の少なくとも一方が、前記固体電解質と同じ酸化物を含んでいる請求項２に記載の糸電池。
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