WO2020183794A1 - 積層電池 - Google Patents

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WO2020183794A1
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battery
laminated
current collector
battery cell
positive electrode
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本田　和義
英一 古賀
覚 河瀬
昇 桝田
剛志 山崎
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パナソニックＩｐマネジメント株式会社
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    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Definitions

  • This disclosure relates to laminated batteries.
  • Patent Document 1 discloses batteries having different lead lengths of laminated batteries.
  • Patent Document 2 discloses a bipolar type laminated battery including a unit cell and an internal electrode layer alternately laminated with the unit cell.
  • Patent Document 3 discloses a bipolar type secondary battery in which positive electrode bodies and negative electrode bodies having different sizes are alternately laminated so that a solid electrolyte layer is arranged between them.
  • the laminated battery in one aspect of the present disclosure includes a plurality of stacked battery cells and a current collecting lead.
  • Each of the plurality of battery cells includes a positive electrode current collector, a solid electrolyte layer, a positive electrode active material layer arranged between the positive electrode current collector and the solid electrolyte layer, a negative electrode current collector, and the positive electrode activity. It includes a negative electrode active material arranged between the material and the negative electrode current collector.
  • the plurality of battery cells include a first battery cell and a second battery cell that are adjacent to each other.
  • the first battery cell has a surface facing the second battery cell.
  • the surface facing the second battery cell includes an exposed surface that is not in contact with the second battery cell. When viewed from the stacking direction of the plurality of battery cells, at least a part of the exposed surface does not overlap with the second battery cell.
  • the current collecting lead is connected on the exposed surface.
  • the reliability and battery capacity density of the laminated battery can be improved.
  • FIG. 1A is a top view showing a schematic configuration of the laminated battery according to the first embodiment.
  • FIG. 1B is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the laminated battery according to the first embodiment.
  • FIG. 2A is a top view showing a schematic configuration of a battery cell according to the first modification of the first embodiment.
  • FIG. 2B is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the laminated battery according to the first modification of the first embodiment.
  • FIG. 3A is a perspective view showing a schematic configuration of the laminated battery according to the second modification of the first embodiment.
  • FIG. 3B is a top view of the battery cells constituting the laminated battery according to the second modification of the first embodiment.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the laminated battery according to the third modification of the first embodiment.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the laminated battery in the modified example 4 of the first embodiment.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing an example of a schematic configuration of the laminated battery according to the second embodiment.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing another example of the schematic configuration of the laminated battery according to the second embodiment.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view showing another example of the schematic configuration of the laminated battery according to the second embodiment.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the laminated battery according to the third embodiment.
  • the laminated battery in one aspect of the present disclosure includes a plurality of stacked battery cells and a current collecting lead.
  • Each of the plurality of battery cells includes a positive electrode current collector, a solid electrolyte layer, a positive electrode active material layer arranged between the positive electrode current collector and the solid electrolyte layer, a negative electrode current collector, and the positive electrode activity. It includes a negative electrode active material arranged between the material and the negative electrode current collector.
  • the plurality of battery cells include a first battery cell and a second battery cell that are adjacent to each other.
  • the first battery cell has a surface facing the second battery cell.
  • the surface facing the second battery cell includes an exposed surface that is not in contact with the second battery cell. When viewed from the stacking direction of the plurality of battery cells, at least a part of the exposed surface does not overlap with the second battery cell.
  • the current collecting lead is connected on the exposed surface.
  • the current collector lead is connected to the first battery cell using the exposed surface that is not in contact with the adjacent second battery cell. Since the first battery cell has an exposed surface, a space in which the battery cell does not exist is formed on the exposed surface, so that the effective volume that functions as a battery in the apparent volume of the laminated battery is reduced.
  • the current collector leads are connected without increasing the dimensions in the stacking direction by inserting a lead layer for connecting the current collector leads. In the case of a laminated battery in which flat-plate battery cells are laminated, an increase in dimensions in the stacking direction has a large effect on an increase in the volume of the laminated battery.
  • the current collecting lead by connecting the current collecting lead on the exposed surface, it is possible to suppress an increase in dimensions in the stacking direction due to a layer that does not contribute to the battery capacity, so that the battery capacity density of the stacked battery is improved.
  • the current collector leads since the current collector leads are connected not to the end faces substantially parallel to the stacking direction but to the laminated surfaces intersecting in the stacking direction, the current collector leads and the negative electrode current collector Alternatively, it is easy to increase the area of the connection portion with the positive electrode current collector. Therefore, the connection of the current collecting lead to the laminated battery is strengthened, and the reliability of the laminated battery is improved.
  • the entire exposed surface does not have to overlap with the second battery cell when viewed from the stacking direction of the plurality of battery cells.
  • the side surface of the second battery cell may be inclined.
  • the exposed surface may include a portion that does not overlap the second battery cell and a portion that overlaps a part or all of the inclined side surface of the second battery cell when viewed from the stacking direction of the plurality of battery cells.
  • the thickness of the current collecting lead in the stacking direction at a position overlapping the exposed surface when viewed from the stacking direction may be thinner than the thickness of the second battery cell in the stacking direction.
  • the third battery cells other than the first and second battery cells can be laminated on the upper side of the current collecting lead connected on the exposed surface without coming into contact with the current collecting lead. That is, even when the current collecting lead and the third battery cell overlap when viewed from the stacking direction, the current collecting lead and the third battery cell do not come into contact with each other. Therefore, the laminated shape of the laminated battery is less likely to be limited, and the laminated battery having a more volumetric efficiency can be obtained.
  • the thickness of the current collector lead at a position overlapping the exposed surface when viewed from the stacking direction is the thickness of the positive electrode current collector included in the second battery cell in the stacking direction or the negative electrode. It may be thicker than the thickness of the current collector in the stacking direction.
  • the thickness of the current collector lead is thicker than the thickness of the current collector, so that the allowable current becomes large and the deterioration of battery characteristics can be reduced.
  • the plurality of battery cells may be electrically connected in parallel or in series.
  • the position of the side surface of the first battery cell and the position of the side surface of the second battery cell may be displaced in a direction perpendicular to the stacking direction.
  • an exposed surface can be formed simply by shifting the stacking position of the battery cells, so that a laminated battery can be easily manufactured.
  • each of the plurality of battery cells has a first side surface perpendicular to the stacking direction and a second side surface in a direction opposite to the first side surface, and in the plurality of battery cells, the first side surface.
  • the battery cells arranged so as to be displaced in the direction of the above and the battery cells arranged so as to be displaced in the direction of the second side surface may be alternately arranged.
  • the battery cells are stacked in a direction in which the displacement of the battery cells due to stacking is canceled out, so that the increase in the apparent volume of the stacked batteries due to the formation of the exposed surface is reduced. That is, the area of the entire laminated battery viewed from the stacking direction in a plan view can be reduced. Therefore, the battery capacity density of the laminated battery is further improved.
  • the plurality of battery cells may have the same shape.
  • the second battery cell has a recess in which the end portion of the second battery cell is recessed inward when viewed from the stacking direction, and at least inside the concave shape of the recess when viewed from the stacking direction.
  • a part may overlap with at least a part of the exposed surface of the first battery cell.
  • the plurality of battery cells when viewed from the stacking direction, may have the same end positions other than the recesses.
  • the first and second battery cells that are adjacent to each other form an exposed surface so that only the portion that overlaps the inside of the recess when viewed from the stacking direction does not contact each other. Therefore, since the decrease in the effective volume due to the formation of the exposed surface can be reduced, the battery capacity density of the laminated battery is further improved.
  • the exposed surface of the first battery cell and the second battery cell may be connected by a joint made of a conductive material.
  • each figure is a schematic view and is not necessarily exactly illustrated. Therefore, for example, the scales and the like do not always match in each figure. Further, in each figure, substantially the same configuration is designated by the same reference numerals, and duplicate description will be omitted or simplified.
  • the x-axis, y-axis, and z-axis indicate the three axes of the three-dimensional Cartesian coordinate system.
  • the z-axis direction is the stacking direction of the stacked batteries.
  • the “thickness” in the present specification is the length in the stacking direction of the battery cell, the current collector lead, the current collector, and each layer.
  • the “top view” means a case where the laminated battery is viewed along the stacking direction of the battery cells in the laminated battery.
  • the "side surface” in the present specification is a surface that intersects the stacking direction in the laminated battery in a direction perpendicular to the stacking direction.
  • the “side surface” may be, for example, a surface substantially parallel to the stacking direction of the laminated battery. Further, the “laminated surface” in the present specification is a surface that intersects in the stacking direction. The “laminated surface” may be, for example, a surface substantially perpendicular to the stacking direction of the laminated battery.
  • the terms “upper” and “lower” in the configuration of the laminated battery do not refer to the upward direction (vertically upward) and the downward direction (vertically downward) in the absolute spatial recognition, but the laminated configuration. It is used as a term defined by the relative positional relationship based on the stacking order in. Also, the terms “upper” and “lower” are used not only when the two components are spaced apart from each other and another component exists between the two components, but also when the two components It also applies when the two components are placed in close contact with each other and touch each other.
  • FIG. 1A and 1B are diagrams showing a schematic configuration of the laminated battery 1000 according to the first embodiment.
  • FIG. 1A is a top view showing a schematic configuration of the laminated battery 1000, and a solid line or a plan view shape of each component of the laminated battery 1000 when the laminated battery 1000 is viewed from above in the stacking direction. It is represented by a broken line.
  • FIG. 1B is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the laminated battery 1000, and shows a cross-sectional view at a position shown by the line II of FIG. 1A.
  • the laminated battery 1000 has a structure in which a plurality of battery cells 2000 are laminated, and the plurality of battery cells 2000 are electrically connected in parallel. , Consists of the laminated battery 1000. Further, the laminated battery 1000 includes a current collecting lead 500.
  • Each battery cell 2000 includes a negative electrode current collector 210, a negative electrode active material layer 110, a solid electrolyte layer 130, a positive electrode current collector 220, and a positive electrode active material layer 120.
  • the negative electrode current collector 210 and the positive electrode current collector 220 may be collectively referred to as “current collector”.
  • the negative electrode active material layer 110 and the positive electrode current collector 220 face each other via the solid electrolyte layer 130.
  • the positive electrode current collector 220, the positive electrode active material layer 120, the solid electrolyte layer 130, the negative electrode active material layer 110, and the negative electrode current collector 210 are located above and below the battery cell 2000 in the stacking direction (z-axis direction). When viewed from either direction, it has a structure in which they are laminated in this order.
  • the negative electrode current collector 210, the negative electrode active material layer 110, the solid electrolyte layer 130, the positive electrode current collector 220, and the positive electrode active material layer 120 are laminated so as to overlap each other when viewed from the stacking direction, and are rectangular in top view. ..
  • two adjacent battery cells 2000 are stacked by reversing the orientation of the electrodes.
  • the laminated battery 1000 has a structure in which a plurality of battery cells 2000 are laminated so that two adjacent battery cells 2000 are in contact with each other of the positive electrode current collectors 220 or the negative electrode current collectors 210. As a result, the laminated battery 1000 becomes a parallel laminated battery in which a plurality of battery cells 2000 are electrically connected in parallel.
  • the thickness and width of each of the positive electrode current collector 220, the positive electrode active material layer 120, the solid electrolyte layer 130, the negative electrode active material layer 110, and the negative electrode current collector 210 included in the plurality of battery cells 2000 are plurality. It is the same among the battery cells 2000, but may be different among the plurality of battery cells 2000.
  • the negative electrode active material layer 110 contains, for example, a negative electrode active material as an electrode material.
  • the negative electrode active material layer 110 is arranged so as to face the positive electrode active material layer 120.
  • a negative electrode active material contained in the negative electrode active material layer 110 for example, a negative electrode active material such as graphite or metallic lithium can be used.
  • a negative electrode active material such as graphite or metallic lithium
  • various materials capable of separating and inserting ions such as lithium (Li) and magnesium (Mg) can be used.
  • a solid electrolyte such as an inorganic solid electrolyte may be used.
  • an inorganic solid electrolyte for example, a sulfide solid electrolyte or an oxide solid electrolyte can be used.
  • a sulfide solid electrolyte for example, a mixture of lithium sulfide (Li 2 S) and diphosphorus pentasulfide (P 2 S 5 ) can be used.
  • a conductive material such as acetylene black, carbon black, graphite or carbon fiber, or a binder for binding such as polyvinylidene fluoride may be used.
  • the negative electrode active material layer 110 can be produced, for example, by applying and drying a paste-like paint in which the material contained in the negative electrode active material layer 110 is kneaded together with a solvent on the surface of the negative electrode current collector 210. In order to increase the density of the negative electrode active material layer 110, the negative electrode plate containing the negative electrode active material layer 110 and the negative electrode current collector 210 may be pressed after drying.
  • the thickness of the negative electrode active material layer 110 is, for example, 5 ⁇ m or more and 300 ⁇ m or less, but is not limited to this.
  • the positive electrode active material layer 120 is a layer containing a positive electrode material such as an active material.
  • the positive electrode material is a material that constitutes the opposite electrode of the negative electrode material.
  • the positive electrode active material layer 120 contains, for example, a positive electrode active material.
  • Examples of the positive electrode active material contained in the positive electrode active material layer 120 include lithium cobalt oxide composite oxide (LCO), lithium nickel oxide composite oxide (LNO), lithium manganate composite oxide (LMO), and lithium-manganese.
  • LCO lithium cobalt oxide composite oxide
  • LNO lithium nickel oxide composite oxide
  • LMO lithium manganate composite oxide
  • LNO lithium cobalt oxide composite oxide
  • LMNO lithium-manganese-cobalt composite oxide
  • LNCO lithium-nickel-cobalt composite oxide
  • LNMCO lithium-nickel-manganese-cobalt composite oxide
  • the material of the positive electrode active material various materials capable of separating and inserting ions such as Li or Mg can be used.
  • a solid electrolyte such as an inorganic solid electrolyte may be used.
  • an inorganic solid electrolyte a sulfide solid electrolyte, an oxide solid electrolyte, or the like can be used.
  • a sulfide solid electrolyte for example, a mixture of lithium sulfide (Li 2 S) and diphosphorus pentasulfide (P 2 S 5 ) can be used.
  • the surface of the positive electrode active material may be coated with a solid electrolyte.
  • a conductive material such as acetylene black, carbon black, graphite or carbon fiber, or a binder for binding such as polyvinylidene fluoride may be used.
  • the positive electrode active material layer 120 can be produced, for example, by applying and drying a paste-like paint in which the material contained in the positive electrode active material layer 120 is kneaded together with a solvent on the surface of the positive electrode current collector 220. In order to increase the density of the positive electrode active material layer 120, the positive electrode plate containing the positive electrode active material layer 120 and the positive electrode current collector 220 may be pressed after drying.
  • the thickness of the positive electrode active material layer 120 is, for example, 5 ⁇ m or more and 300 ⁇ m or less, but is not limited to this.
  • the solid electrolyte layer 130 is arranged between the negative electrode active material layer 110 and the positive electrode active material layer 120.
  • the solid electrolyte layer 130 is in contact with each of the negative electrode active material layer 110 and the positive electrode active material layer 120.
  • the solid electrolyte layer 130 is a layer containing an electrolyte material.
  • As the electrolyte material a generally known electrolyte for batteries can be used.
  • the thickness of the solid electrolyte layer 130 may be 5 ⁇ m or more and 300 ⁇ m or less, or 5 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less.
  • the solid electrolyte layer 130 may contain a solid electrolyte.
  • the battery cell 2000 may be, for example, an all-solid-state battery.
  • the solid electrolyte for example, a solid electrolyte such as an inorganic solid electrolyte can be used.
  • a sulfide solid electrolyte for example, a mixture of lithium sulfide (Li 2 S) and diphosphorus pentasulfide (P 2 S 5 ) can be used.
  • the solid electrolyte layer 130 may contain, for example, a binder such as polyvinylidene fluoride.
  • the solid electrolyte layer 130 is, for example, a paste-like paint obtained by kneading the material contained in the solid electrolyte layer 130 together with a solvent on the negative electrode active material layer 110 formed on the negative electrode current collector 210 and / or the positive electrode collection. It can be produced by coating and drying on the positive electrode active material layer 120 formed on the electric body 220. Further, the solid electrolyte layer 130 is formed by coating and drying on a carrier film such as a PET film, and then on the negative electrode active material layer 110 formed on the negative electrode current collector 210 and / or the positive electrode current collector. It may be transferred and laminated on the positive electrode active material layer 120 formed on the body 220.
  • the negative electrode active material layer 110, the positive electrode active material layer 120, and the solid electrolyte layer 130 are maintained in a parallel flat plate shape. As a result, the occurrence of cracking or collapse due to bending can be suppressed.
  • the negative electrode active material layer 110, the positive electrode active material layer 120, and the solid electrolyte layer 130 may be combined and smoothly curved.
  • the negative electrode current collector 210 and the positive electrode current collector 220 are members having conductivity, respectively.
  • the negative electrode current collector 210 and the positive electrode current collector 220 may be, for example, thin films having conductivity, respectively.
  • a metal such as stainless steel (SUS), aluminum (Al), or copper (Cu) can be used.
  • the negative electrode current collector 210 is arranged in contact with the negative electrode active material layer 110.
  • a metal foil such as a SUS foil or a Cu foil can be used.
  • the thickness of the negative electrode current collector 210 is, for example, 5 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less, but is not limited to this.
  • the negative electrode current collector 210 may include, for example, a current collector layer which is a layer containing a conductive material in a portion in contact with the negative electrode active material layer 110.
  • the positive electrode current collector 220 is arranged in contact with the positive electrode active material layer 120.
  • a metal foil such as a SUS foil or an Al foil can be used.
  • the thickness of the positive electrode current collector 220 is, for example, 5 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less, but is not limited to this.
  • the positive electrode current collector 220 may be provided with, for example, a current collector layer which is a layer containing a conductive material in a portion in contact with the positive electrode active material layer 120.
  • the battery cell 2000 can be manufactured, for example, by stacking the above-mentioned solid electrolyte layer 130 so as to be arranged between the negative electrode active material layer 110 and the positive electrode active material layer 120. As a result, the battery cell 2000 having a structure in which the positive electrode current collector 220, the positive electrode active material layer 120, the solid electrolyte layer 130, the negative electrode active material layer 110, and the negative electrode current collector 210 are laminated in this order can be obtained. Further, the battery cell 2000 may be pressurized from the outside of the positive electrode current collector 220 and the negative electrode current collector 210 after the layers are laminated.
  • one battery cell (hereinafter referred to as a first battery cell) 2000 is the other battery cell.
  • the exposed surface 300 is not in contact with the second battery cell 2000.
  • the negative electrode current collector 210 of each battery cell 2000 other than the bottom layer and the top layer battery cell 2000 has an exposed surface that does not overlap the battery cell 2000 adjacent to the battery cell 2000 when viewed from the stacking direction. It has 300.
  • the positive electrode current collector 220 of each battery cell 2000 has an exposed surface 300 that does not overlap with the battery cell 2000 adjacent to the battery cell 2000 when viewed from the stacking direction.
  • the laminated battery 1000 according to the first embodiment has a structure in which a part of the side surface of each battery cell 2000 is shifted and laminated when viewed from the stacking direction. Specifically, the positions of the side surfaces of the two adjacent battery cells 2000 are stacked so as to be offset in the x-axis direction perpendicular to the stacking direction. Further, the positions of the side surfaces of the battery cells 2000 are alternately stacked in the order of stacking in the positive direction and the negative direction of the x-axis perpendicular to the stacking direction. By stacking the batteries alternately in this way, it is possible to reduce the area of the entire laminated battery viewed from the stacking direction in a plan view.
  • the battery cells 2000 may be stacked in a zigzag pattern as shown in FIG. 1B, and the x-axis may be shown as shown in FIGS. 2A and 2B described later.
  • the entire battery cells 2000 may be stacked in the same direction by shifting them in order.
  • a battery cell having a notch in a part of the battery cell may be stacked as shown in FIGS. 3A and 3B described later.
  • the number of stacked battery cells 2000 is not limited to 6, and any number of battery cells 2000 can be laminated.
  • the method of shifting the side surface of the battery cell 2000 or the shape of the notch is not limited to the above example.
  • FIG. 1B is a schematic cross-sectional view showing an example of a portion in which a laminated battery 1000 is formed by stacking a plurality of battery cells 2000 by shifting a part of a side surface when viewed from the stacking direction by various methods. ..
  • the exposed surface 300 is formed by stacking the plurality of battery cells 2000 having the same shape by shifting a part of the side surface when viewed from the stacking direction. Further, a laminated space 400 in which the battery cell 2000 does not exist is formed on the exposed surface 300.
  • the current collector lead 500 is connected to the exposed surface 300 of the negative electrode current collector 210 or the positive electrode current collector 220 of each battery cell 2000 by utilizing the laminated space 400.
  • the current collector lead 500 is a lead wire used for charging / discharging, monitoring the voltage between terminals, and the like, and is mainly used for charging / discharging in a laminated battery 1000 in which a plurality of battery cells 2000 are electrically connected in parallel.
  • the shape of the current collector lead 500 is a flat plate, but the shape of the current collector lead 500 is not particularly limited and may be another shape such as a columnar shape.
  • the thickness of the current collector lead 500 is thinner than the thickness of the battery cell 2000 adjacent to the exposed surface 300 side of the battery cell 2000 to which the current collector lead 500 is connected. As a result, as shown in FIG. 1B, even if the battery cells 2000 are stacked in a zigzag shape, they are not disturbed by the battery cells 2000 stacked above or below the exposed surface 300, and are placed on the exposed surface 300.
  • the current collector lead 500 is connected. Further, the thickness of the current collector lead 500 is thicker than that of the positive electrode current collector 220 and the negative electrode current collector 210. As a result, the permissible current of the current collecting lead 500 is increased, and the deterioration of the battery characteristics can be reduced.
  • the thickness of the current collector lead 500 is the length of the current collector lead 500 in the stacking direction.
  • the material constituting the current collector lead 500 for example, a metal such as nickel, stainless steel, aluminum, or copper can be used.
  • the method of connecting the current collector leads is not particularly limited, and for example, a method such as adhesion or welding can be used.
  • the current collector lead 500 may be connected to the current collector via a conductive adhesive or adhesive tape. In order to prevent a short circuit, the surface of the current collector lead 500 that is not connected to the current collector may be insulated.
  • the current collector lead 500 can be connected.
  • a space corresponding to the laminated space 400 on the exposed surface 300 is required in the inward direction of the laminated surface. That is, since the battery cell 2000 has the exposed surface 300, the laminated space 400 that does not function as a battery is formed, so that the effective volume of the laminated battery 1000 is reduced.
  • the thickness in the stacking direction with respect to the side length in the stacking plane direction the more effective the laminated battery 1000 in the present embodiment. Since the current collector lead 500, which is thicker than the current collector, can be directly connected to the current collector without increasing the dimensions in the stacking direction, resistance loss and heat generation during charging and discharging are small, and high-capacity parallel with excellent large current characteristics. A laminated battery can be obtained.
  • the width of the exposed surface 300 in the x-axis direction which is the lateral direction of the exposed surface 300, is For example, from the viewpoint of securing an area for connecting the current collecting lead 500, it is preferably 0.2 mm or more. From the viewpoint of securing the battery capacity, the width of the exposed surface 300 may be, for example, 5% or less, and may be 1% or less, with respect to the width of the battery cell 2000 in the x-axis direction.
  • a current collecting lead 500 is connected in advance to a place to be an exposed surface 300 of each battery cell 2000 so as to have a laminated structure shown in FIGS. 1A and 1B. It is manufactured by stacking the battery cells 2000 to which the electric leads 500 are connected so as to be offset in the x-axis direction. Further, the laminated battery 1000 is exposed after (2) a plurality of battery cells 2000 are stacked so as to have a laminated structure shown in FIGS. 1A and 1B by shifting them in the x-axis direction, and all the battery cells 2000 are laminated. It may be manufactured by connecting a current collecting lead 500 on the surface 300.
  • the laminated battery 1000 repeats (3) stacking the battery cells 2000 by shifting them in the x-axis direction and connecting the current collecting lead 500 on the exposed surface 300 of the stacked battery cells 2000. It may be manufactured by forming the laminated structure shown in FIGS. 1A and 1B.
  • a suitable method may be selected according to the target laminated structure, and the laminated battery 1000 is manufactured by combining the above methods (1) to (3). You may. For example, in the case of a laminated structure in which the current collecting lead 500 is difficult to connect on the exposed surface 300 after laminating the battery cells 2000, the battery cells 2000 are laminated by manufacturing using the method (1) above. Later, in the case of a laminated structure in which the current collecting lead 500 is easily connected on the exposed surface 300, it is manufactured by using the method (2) or (3) above. In the manufacture of the laminated battery 1000 shown in FIGS. 1A and 1B, since the battery cell 2000 exists above or below the exposed surface 300 to which the current collecting lead 500 is connected, after all the plurality of battery cells 2000 are laminated. It is difficult to connect the current collector lead 500, and the method (1) above is preferable.
  • the laminated battery 1000 may be included in a sealing case.
  • Laminated bags, metal cans, resin cases, etc. can be used as the sealing case, but this is not the case.
  • sealing it is possible to prevent the laminated battery 1000 from being deteriorated by moisture.
  • FIG. 2A and 2B are diagrams showing a schematic configuration of the laminated battery 1100 in the first modification of the first embodiment.
  • FIG. 2A is a top view showing a schematic configuration of the laminated battery 1100, and a solid line or a plan view shape of each component of the laminated battery 1100 when the laminated battery 1100 is viewed from above in the stacking direction. It is represented by a broken line.
  • FIG. 2B is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the laminated battery 1100, and shows a cross section at a position shown by line II-II of FIG. 2A.
  • the laminated battery 1100 in the first modification of the first embodiment has a plurality of battery cells 2000, and the plurality of battery cells 2000 are electrically connected in parallel. It constitutes a laminated battery 1100.
  • the laminated battery 1100 is different from the laminated battery 1000 in the first embodiment in that a plurality of battery cells 2000 are stacked so as to be displaced in the same direction.
  • the positive electrode current collector 220, the positive electrode active material layer 120, the solid electrolyte layer 130, the negative electrode active material layer 110, and the negative electrode current collector 210 are located above and below the battery cell 2000 in the stacking direction (z-axis direction). When viewed from either direction, it has a structure in which they are laminated in this order.
  • the first battery cell 2000 is the second battery on the surface facing the second battery cell 2000. It has an exposed surface 300 that does not come into contact with the cell 2000.
  • the exposed surface 300 is formed by stacking a part of the side surfaces of the plurality of battery cells 2000 in a staggered manner. Specifically, it has a structure in which the positions of the side surfaces of two adjacent battery cells 2000 are stacked so as to be offset in a direction perpendicular to the stacking direction.
  • Each of the plurality of battery cells 2000 has a structure in which the positions of the side surfaces are deviated in the same x-axis direction perpendicular to the stacking direction in the stacking order.
  • the current collector lead 500 is connected to the exposed surface 300 of the negative electrode current collector 210 and the positive electrode current collector 220. According to the method of connecting the current collector lead 500 using the exposed surface 300, the dimensions in the stacking direction such as insertion of a lead layer for connecting the current collector lead, which does not contribute to the battery capacity, as in the first embodiment. There is a merit that the current collector lead 500 can be connected without an increase.
  • the laminated battery 1100 has a structure in which the thickness of the current collecting lead 500 can be easily increased because the battery cell 2000 does not exist above or below the exposed surface 300.
  • the thickness of the current collecting lead 500 is thinner than the thickness of the battery cell 2000, but the thickness of the current collecting lead 500 may be thicker than the thickness of the battery cell 2000.
  • the laminated battery 1100 does not have the battery cells 2000 above or below the exposed surface 300, the current collecting lead 500 can be easily connected even after all the battery cells 2000 are laminated. Therefore, the laminated battery 1100 can easily manufacture the laminated battery 1100 even by the method (2) or (3) among the methods for manufacturing the laminated battery described in the first embodiment.
  • FIG. 3A and 3B are diagrams showing a schematic configuration of the laminated battery 1200 according to the second modification of the first embodiment.
  • FIG. 3A is a perspective view showing a schematic configuration of the laminated battery 1200.
  • the laminated battery 1200 includes battery cells 2100a to 2100e.
  • FIG. 3B is a top view of each of the battery cells 2100a to 2100e constituting the laminated battery 1200, and the battery cells above the battery cells 2100a to 2100e are omitted.
  • the battery cells 2100a to 2100e are the positive electrode current collector 220, the positive electrode active material layer 120, the solid electrolyte layer 130, and the negative electrode active material, similarly to the battery cells 2000 in the first embodiment.
  • the layer 110 and the negative electrode current collector 210 have a structure in which the battery cells are laminated in this order when viewed from either the top or bottom of the battery cell stacking direction (z-axis direction).
  • the laminated battery 1200 has a structure in which battery cells 2100a to 2100e are laminated.
  • the battery cells 2100b to 2100d have recesses in which the ends of the battery cells 2100b to 2100d are recessed inward when viewed from the stacking direction. 450 is formed.
  • the recess 450 is not formed in the battery cell 2100a and the battery cell 2100e.
  • the positions of the recesses 450 are different in the battery cells 2100b to 2100d.
  • the positions of the ends of the battery cells 2100a to 2100e other than the recess 450 are the same when viewed from the stacking direction.
  • the current collecting lead 500 is connected on the exposed surface 300 by utilizing the space inside the recess 450. According to the connection method of the current collector lead 500 using the space inside the recess 450 on the exposed surface 300, the dimension in the stacking direction by inserting a lead layer for connecting the current collector lead, which does not contribute to the battery capacity. There is a merit that the current collector lead 500 can be connected without an increase. A space equivalent to the space inside the recess 450 is required in the inward direction of the laminated surface, but it is sufficient if there is a space to which the current collecting lead 500 can be connected, and it is easy to secure the battery capacity density of the laminated battery.
  • the battery cells 2100b to 2100d in which the recess 450 is formed can be manufactured, for example, by preparing a battery cell in which the recess 450 is not formed and cutting the battery cells in the stacking direction with a blade, a drill, a laser beam, or the like. ..
  • the cut shape of the recess 450 seen from the stacking direction is not particularly limited, but as shown in FIG. 3B, the cut shape inside the recess 450 seen from the stacking direction is curved from the viewpoint of suppressing loss of each layer. It should be in the shape.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the laminated battery 1300 according to the third modification of the first embodiment.
  • the laminated battery 1300 in the third modification of the first embodiment has a plurality of battery cells 2000, and the plurality of battery cells 2000 are electrically connected in series to form the laminated battery 1300. Consists of.
  • the laminated battery 1300 is different from the laminated battery 1000 in the first embodiment in that a plurality of battery cells 2000 are electrically connected in series.
  • the laminated shape of the plurality of battery cells 2000 in the laminated battery 1300 is the same as that of the laminated battery 1000 in the first embodiment, and the top view is the same shape as the laminated battery 1000 shown in FIG. 1A.
  • Each battery cell 2000 includes a negative electrode current collector 210, a negative electrode active material layer 110, a solid electrolyte layer 130, a positive electrode current collector 220, and a positive electrode active material layer 120.
  • the positive electrode current collector 220, the positive electrode active material layer 120, the solid electrolyte layer 130, the negative electrode active material layer 110, and the negative electrode current collector 210 are arranged in this order along the stacking direction (z-axis direction) of the battery cell 2000. It has a structure laminated with.
  • the laminated battery 1300 two adjacent battery cells 2000 are laminated so that the positive electrode current collector 220 of the first battery cell 2000 and the negative electrode current collector 210 of the second battery cell 2000 are in contact with each other. As a result, the laminated battery 1300 becomes a series laminated battery in which a plurality of battery cells 2000 are electrically connected in series.
  • FIG. 4 shows an example of a portion in which the laminated battery 1300 is configured by stacking the plurality of battery cells 2000 with a part of the side surface shifted by various methods. It is a cross-sectional schematic diagram.
  • the first battery cell 2000 and the second battery cell 2000 on the surface facing the second battery cell 2000 has an exposed surface 300 that does not touch.
  • the negative electrode current collector 210 of each battery cell 2000 other than the battery cell 2000 in the lowermost layer has an exposed surface 300 that does not overlap with the battery cell 2000 adjacent to the battery cell 2000 when viewed from the stacking direction.
  • the positive electrode current collector 220 of each battery cell 2000 other than the uppermost battery cell 2000 has an exposed surface 300 that does not overlap the battery cell 2000 adjacent to the battery cell 2000 when viewed from the stacking direction. ..
  • the exposed surface 300 When viewed from the stacking direction, the exposed surface 300 is formed by stacking the plurality of battery cells 2000 with a part of the side surface shifted. Further, a laminated space 400 in which the battery cell 2000 does not exist is formed on the exposed surface 300.
  • the current collector lead 500 is connected to the exposed surface 300 of the negative electrode current collector 210 or the positive electrode current collector 220 of each battery cell 2000 by utilizing the laminated space 400.
  • the current collecting lead 500 connected on the exposed surface 300 is mainly used for monitoring the voltage between terminals.
  • the lead layer for connecting the current collector lead does not contribute to the battery capacity, and the like.
  • the current collector lead 500 can be connected without increasing the dimensions in the stacking direction.
  • a space equivalent to the laminated space 400 on the exposed surface 300 is required in the inward direction of the laminated surface. That is, since the battery cell 2000 has the exposed surface 300, the laminated space 400 that does not function as a battery is formed, so that the effective volume of the laminated battery 1000 is reduced.
  • the size of the laminated battery becomes large, it is important to secure the battery capacity density of the laminated battery that the dimension increase in the stacking direction due to the layer that does not contribute to the battery capacity is small, and it is important to secure a small space in the laminated surface.
  • the effect on the battery capacity density is smaller than the effect of the dimensional increase in the stacking direction on the battery capacity density.
  • the smaller the thickness in the stacking direction is compared with the side length in the stacking surface inward direction, the more effective the laminated battery 1300 in this modification. Since the voltage between the terminals of the battery cell 2000 can be monitored without increasing the dimensions in the stacking direction, a high-capacity in-line stacked battery having excellent safety can be obtained.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the laminated battery 1400 according to the fourth modification of the first embodiment.
  • the laminated battery 1400 in the fourth modification of the first embodiment has a plurality of battery cells 2000, and the plurality of battery cells 2000 are electrically connected to form the laminated battery 1400. It is configured.
  • the laminated battery 1400 is different from the laminated battery 1000 in the first embodiment in that a plurality of battery cells 2000 are electrically connected by combining parallel connection and series connection.
  • the laminated shape of the plurality of battery cells 2000 in the laminated battery 1400 is the same as that of the laminated battery 1000 in the first embodiment, and the top view is the same shape as the laminated battery 1000 shown in FIG. 1A.
  • Each battery cell 2000 includes a negative electrode current collector 210, a negative electrode active material layer 110, a solid electrolyte layer 130, a positive electrode current collector 220, and a positive electrode active material layer 120.
  • FIG. 5 is a cross section showing an example of a portion in which the laminated battery 1400 is formed by stacking a plurality of battery cells 2000 with a part of the end faces shifted by various methods. It is a schematic diagram.
  • a plurality of battery cells 2000 are electrically connected by combining parallel connection and series connection. That is, the two battery cells 2000 adjacent to each other in the portions connected in series are laminated so that the positive electrode current collector 220 of the first battery cell 2000 and the negative electrode current collector 210 of the second battery cell 2000 are in contact with each other. The two battery cells 2000 adjacent to each other in the portion to be connected in parallel are laminated so that the positive electrode current collectors 220 or the negative electrode current collectors 210 are in contact with each other.
  • the first battery cell 2000 and the second battery cell 2000 on the surface facing the second battery cell 2000 has an exposed surface 300 that does not touch.
  • the negative electrode current collector 210 of each battery cell 2000 other than the bottom layer and the top layer battery cell 2000 has an exposed surface that does not overlap the battery cell 2000 adjacent to the battery cell 2000 when viewed from the stacking direction. It has 300.
  • the positive electrode current collector 220 of each battery cell 2000 has an exposed surface 300 that does not overlap with the battery cell 2000 adjacent to the battery cell 2000 when viewed from the stacking direction.
  • the exposed surface 300 When viewed from the stacking direction, the exposed surface 300 is formed by stacking the plurality of battery cells 2000 with a part of the side surface shifted. Further, a laminated space 400 in which the battery cell 2000 does not exist is formed on the exposed surface 300.
  • the current collector lead 500 is connected to the exposed surface 300 of the negative electrode current collector 210 or the positive electrode current collector 220 of each battery cell 2000 by utilizing the laminated space 400.
  • the current collector lead 500 can be connected.
  • a space corresponding to the laminated space 400 on the exposed surface 300 is required in the inward direction of the laminated surface. That is, since the battery cell 2000 has the exposed surface 300, the laminated space 400 that does not function as a battery is formed, so that the effective volume of the laminated battery 1000 is reduced.
  • the thickness in the stacking direction is compared with the side length in the stacking surface inward direction, the more effective the laminated battery 1400 in this modification. Since the current collector lead 500, which is thicker than the current collector, can be directly connected to the current collector, it has excellent large current characteristics and can monitor the voltage between the terminals of the battery cell. It is an excellent combination of parallel connection and series connection. A capacity laminated battery can be obtained.
  • FIG. 6, FIG. 7 and FIG. 8 show an example of a laminated battery in which the sealing member 700 is arranged.
  • 6, 7 and 8 are cross-sectional views showing a schematic configuration of the laminated batteries 1500 to 1700 according to the second embodiment, respectively.
  • FIG. 6 shows a laminated battery 1500 in which a sealing member 700 is arranged on the outer periphery of the laminated battery 1000 according to the first embodiment.
  • FIG. 7 shows a laminated battery 1600 in which a sealing member 700 is arranged on the outer periphery of the laminated battery 1300 according to the third modification of the first embodiment.
  • FIG. 8 shows a laminated battery 1700 in which a sealing member 700 is arranged on the outer periphery of the laminated battery 1400 according to the fourth modification of the first embodiment.
  • the sealing member 700 is formed by using, for example, an electrically insulating material.
  • the sealing member 700 also functions as a spacer for maintaining the laminated space 400.
  • the sealing member 700 is a member containing the first material.
  • the sealing member 700 may be, for example, a member containing the first material as a main component.
  • the sealing member 700 may be, for example, a member made of only the first material.
  • the first material a generally known material for a battery sealing member such as a sealing agent can be used.
  • a resin material can be used.
  • the first material may be a material that is insulating and does not have ionic conductivity.
  • the first material may be at least one of an epoxy resin, an acrylic resin, a polyimide resin, and silsesquioxane.
  • the sealing member 700 may contain a particulate metal oxide material.
  • the metal oxide material silicon oxide, aluminum oxide, titanium oxide, zinc oxide, cerium oxide, iron oxide, tungsten oxide, zirconium oxide, calcium oxide, zeolite, glass and the like can be used.
  • the sealing member 700 may be formed by using a resin material in which a plurality of particles made of a metal oxide material are dispersed.
  • the particle size of the metal oxide material may be less than or equal to the distance between the negative electrode current collector 210 and the positive electrode current collector 220.
  • the particle shape of the metal oxide material may be a perfect circle (spherical), an elliptical spherical shape, a rod shape, or the like.
  • the sealing member 700 By arranging the sealing member 700, the reliability of the laminated battery can be improved in terms of improving mechanical strength, preventing short circuits, and preventing moisture. Further, since the sealing member 700 has a structure in which the sealing member 700 enters the laminated space 400, the sealing member 700 is less likely to be peeled off as compared with the case where the laminated space 400 is not provided, and the laminated battery is tightly sealed.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the laminated battery 1800 according to the third embodiment. Specifically, FIG. 9 shows a laminated battery 1800 in which a joint portion 800 is formed on a laminated battery having the same structure as the laminated battery 1000 in the first embodiment.
  • the exposed surface 300 of the first battery cell 2000 and the second battery cell 2000 are connected by a joint portion 800 made of a conductive material. Specifically, of the two adjacent battery cells 2000, the exposed surface 300 of the first battery cell 2000 and the negative electrode current collector 210 or the positive electrode current collector 220 of the second battery cell 2000 are formed by the joint portion 800. It is connected.
  • the joint portion 800 may be formed by joining the exposed surface 300 and the current collector with a conductive material.
  • the conductive material constituting the joint portion 800 is not particularly limited as long as it is a highly conductive material, and for example, a metal such as silver, nickel, stainless steel, aluminum, or copper can be used. Further, as the conductive material, a conductive adhesive may be used.
  • the joint portion 800 may be formed, for example, by welding the exposed surface 300 to which the joint portion 800 is connected and the current collector via the above-mentioned conductive material, and the exposed surface 300 to which the joint portion 800 is connected and the current collector 800. It may be formed by melting a part of the current collector.
  • the joint portion 800 since the joint portion 800 is formed, the mechanical and electrical connections between the battery cells 2000 become stronger, and the connection impedance between the battery cells 2000 becomes smaller, thereby suppressing heat generation. And, effects such as improvement of large current characteristics can be obtained.
  • an exposed surface is formed by laminating a plurality of battery cells so as to be displaced in the x-axis direction, but the present invention is not limited to this.
  • a plurality of battery cells may be stacked so as to be offset in the y-axis direction, and a structure in which a plurality of battery cells are stacked so as to be offset in the x-axis direction and a structure in which the plurality of battery cells are stacked so as to be offset in the y-axis direction It may be mixed.
  • an exposed surface may be formed by stacking battery cells having different widths in the x-axis direction or the y-axis direction.
  • all the plurality of battery cells have an exposed surface, but the present invention is not limited to this.
  • the shape and stacking position of the battery cells may be adjusted according to the connection location of the target current collecting lead, and the battery cells having no exposed surface may be included.
  • an insulating layer made of an insulating material such as resin may be provided on the surface of the current collector lead opposite to the connecting surface with the exposed surface. Further, an insulating layer made of an insulating material such as resin may be provided on the exposed surface other than the connection portion with the current collecting lead on the exposed surface or on the exposed surface to which the current collecting lead is not connected.
  • the shape of the battery cell viewed from above is rectangular, but the shape is not limited to this.
  • the top view shape of the battery cell may be circular, elliptical or polygonal.
  • the thickness of the current collector lead is constant, but the thickness is not limited to this.
  • the thickness of the current collector lead may be changed, for example, by increasing the thickness of the current collector lead depending on the purpose, except on the exposed surface.
  • the current collecting lead is connected to the exposed surface of each battery cell constituting the laminated battery, but the present invention is not limited to this.
  • the laminated battery may include a battery cell in which the current collecting lead is not connected to the exposed surface.
  • the exposed surface to which the current collector lead is not connected may be used as a surface for contacting terminals or the like from the outside, a display surface for marks such as identification, and the like.
  • the laminated battery according to the present disclosure can be used as a battery for electronic devices, electric appliance devices, electric vehicles, and the like.
  • Negative electrode active material layer 120 Positive electrode active material layer 130 Solid electrolyte layer 210 Negative electrode current collector 220 Positive electrode current collector 300 Exposed surface 400 Laminated space 450 Recessed 500 Current collecting lead 700 Sealing member 800 Joint 1000, 1100, 1200, 1300 1,400, 1500, 1600, 1700, 1800 Laminated battery 2000, 2100a, 2100b, 2100c, 2100d, 2100e Battery cell

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Abstract

積層電池は、積層された複数の電池セルと、集電リードと、を備える。前記複数の電池セルそれぞれは、正極集電体と、固体電解質層と、前記正極集電体と前記固体電解質層の間に配置された正極活物質層と、負極集電体と、前記正極活物質と前記負極集電体との間に配置された負極活物質と、を備える。前記複数の電池セルは、互いに隣り合う第１電池セルおよび第２電池セルを含む。前記第１電池セルは、前記第２電池セルと対向する面を有する。前記第２電池セルと対向する前記面は、前記第２電池セルとは接しない露出面を含む。前記複数の電池セルの積層方向から見て、前記露出面の少なくとも一部は、前記第２電池セルと重ならない。前記集電リードは、前記露出面上に接続されている。

Description

積層電池
　本開示は、積層電池に関する。
　特許文献１には、積層電池のリード長さが異なる電池が開示されている。
　特許文献２には、単位セルと、単位セルと交互に積層される内部電極層とを含むバイポーラ型の積層電池が開示されている。
　特許文献３には、大きさの異なる正極体と負極体とを、固体電解質層が間に配置されるように交互に積層するバイポーラ型二次電池が開示されている。
特開２０１３－９７９０７号公報 特開２０１４－１１６１５６号公報 特開２０１５－１５３６６３号公報
　従来技術においては、積層電池の信頼性および電池容量密度の向上が望まれる。
　そこで、本開示では、信頼性および電池容量密度が向上した積層電池を提供する。
　本開示の一態様における積層電池は、積層された複数の電池セルと、集電リードと、を備える。前記複数の電池セルそれぞれは、正極集電体と、固体電解質層と、前記正極集電体と前記固体電解質層の間に配置された正極活物質層と、負極集電体と、前記正極活物質と前記負極集電体との間に配置された負極活物質と、を備える。前記複数の電池セルは、互いに隣り合う第１電池セルおよび第２電池セルを含む。前記第１電池セルは、前記第２電池セルと対向する面を有する。前記第２電池セルと対向する前記面は、前記第２電池セルとは接しない露出面を含む。前記複数の電池セルの積層方向から見て、前記露出面の少なくとも一部は、前記第２電池セルと重ならない。前記集電リードは、前記露出面上に接続されている。
　本開示によれば、積層電池の信頼性および電池容量密度を向上できる。
図１Ａは、実施の形態１における積層電池の概略構成を示す上面視図である。 図１Ｂは、実施の形態１における積層電池の概略構成を示す断面図である。 図２Ａは、実施の形態１の変形例１における電池セルの概略構成を示す上面視図である。 図２Ｂは、実施の形態１の変形例１における積層電池の概略構成を示す断面図である。 図３Ａは、実施の形態１の変形例２における積層電池の概略構成を示す斜視図である。 図３Ｂは、実施の形態１の変形例２における積層電池を構成する電池セルの上面視図である。 図４は、実施の形態１の変形例３における積層電池の概略構成を示す断面図である。 図５は、実施の形態１の変形例４における積層電池の概略構成を示す断面図である。 図６は、実施の形態２における積層電池の概略構成の一例を示す断面図である。 図７は、実施の形態２における積層電池の概略構成の別の例を示す断面図である。 図８は、実施の形態２における積層電池の概略構成の別の例を示す断面図である。 図９は、実施の形態３における積層電池の概略構成を示す断面図である。
　（本開示の概要）
　本開示の一態様における積層電池は、積層された複数の電池セルと、集電リードと、を備える。前記複数の電池セルそれぞれは、正極集電体と、固体電解質層と、前記正極集電体と前記固体電解質層の間に配置された正極活物質層と、負極集電体と、前記正極活物質と前記負極集電体との間に配置された負極活物質と、を備える。前記複数の電池セルは、互いに隣り合う第１電池セルおよび第２電池セルを含む。前記第１電池セルは、前記第２電池セルと対向する面を有する。前記第２電池セルと対向する前記面は、前記第２電池セルとは接しない露出面を含む。前記複数の電池セルの積層方向から見て、前記露出面の少なくとも一部は、前記第２電池セルと重ならない。前記集電リードは、前記露出面上に接続されている。
　これにより、隣り合う第２電池セルとは接しない露出面を利用して集電リードが第１電池セルに接続される。第１電池セルが露出面を有することにより、露出面上に電池セルが存在しない空間が形成されるため、積層電池の見かけ体積の中で電池として機能する有効体積が減少する。しかし、集電リードを接続するためのリード層の挿入などによる積層方向への寸法を増加させることなく集電リードが接続される。平板状の電池セルを積層する積層電池の場合、積層方向寸法増加は、積層電池の体積増加への影響が大きい。よって、露出面上に集電リードを接続することで、電池容量に寄与しない層による積層方向への寸法増加を抑制することができるため、積層電池の電池容量密度が向上する。また、負極集電体または正極集電体において、積層方向に実質的に平行な端面ではなく、積層方向に交差する積層面に集電リードが接続されるため、集電リードと負極集電体または正極集電体との接続部の面積を大きくしやすい。よって、積層電池への集電リードの接続が強固になり、積層電池の信頼性が向上する。
　なお、複数の電池セルの積層方向から見て、露出面の全部が、第２電池セルと重ならなくてもよい。また、第２電池セルの側面は、傾斜していてもよい。この場合、複数の電池セルの積層方向から見て、露出面は、第２電池セルと重ならない部分と、第２電池セルの傾斜した側面の一部または全部と重なる部分とを含みうる。
　また、例えば、前記積層方向から見て前記露出面と重なる位置における前記集電リードの前記積層方向の厚みは、前記第２電池セルの前記積層方向の厚みよりも薄くてもよい。
　これにより、露出面上に接続された集電リードの上側に、当該集電リードと接することなく、第１、第２電池セル以外の第３電池セルを積層することができる。すなわち、積層方向からみて集電リードと第３電池セルとが重なる場合も、集電リードと第３電池セルは接触しない。よって、積層電池の積層形状が制限されにくくなり、より体積効率の良い積層形状の積層電池とすることが可能となる。
　また、例えば、前記積層方向から見て前記露出面と重なる位置における前記集電リードの前記積層方向の厚みは、前記第２電池セルが備える前記正極集電体の前記積層方向の厚みまたは前記負極集電体の前記積層方向の厚みよりも厚くてもよい。
　これにより、大電流で充放電を行う際にも、集電リードの厚みが、集電体の厚みより厚いため、許容電流が大きくなり、電池特性の低下を小さくすることが出来る。
　また、例えば、前記複数の電池セルは、電気的に並列または直列に接続されていてもよい。
　これにより、並列接続型の積層電池とした場合には、集電リードを利用して安定な充放電を行うことが出来る。また、直列積層型の積層電池とした場合には、集電リードを利用して、積層した個々の電池セルの電圧を監視しながら安全に充放電を行うことが出来る。
　また、例えば、前記第１電池セルの側面の位置と前記第２電池セルの側面の位置が、前記積層方向と垂直な方向にずれていてもよい。
　これにより、電池セルの積層位置をずらすだけで露出面を形成できるため、簡易に積層電池が製造される。
　また、例えば、前記複数の電池セルそれぞれは、前記積層方向と垂直な第１側面と前記第１側面とは反対方向の第２側面とを有し、前記複数の電池セルにおいて、前記第１側面の方向にずれて配置された電池セルと、前記第２側面の方向にずれて配置された電池セルと、が交互に並んでいてもよい。
　これにより、積層による電池セルの位置のずれが、打ち消される方向に電池セルが積層されるため、露出面を形成することによる積層電池の見かけ体積の増加が小さくなる。つまり、積層方向から見た積層電池全体の平面視の面積を小さくすることができる。よって、さらに積層電池の電池容量密度が向上する。
　また、例えば、前記複数の電池セルは、同じ形状であってもよい。
　これにより、個々の電池セルにおいて、形状を作り分ける必要がなくなり、簡易に積層電池が製造される。
　また、例えば、前記第２電池セルは、前記積層方向から見て当該第２電池セルの端部が内側に凹んだ凹部を有し、前記積層方向から見て、前記凹部の凹形状内側の少なくとも一部は、前記第１電池セルの前記露出面の前記少なくとも一部と重なっていてもよい。
　これにより、第１電池セルの、第２電池セルと対向する面において、積層方向から見て第２電池セルの凹部の内側と重なる露出面を形成できる。そのため、集電リードの形状に合わせて、凹部を形成した場合には、露出面の形成による有効体積の減少を小さくできることから、さらに積層電池の電池容量密度が向上する。
　また、例えば、前記積層方向から見て、前記複数の電池セルは、前記凹部以外の端部の位置が同じであってもよい。
　これにより、互いに隣り合う第１および第２電池セルは、積層方向から見て凹部の内側と重なる部分のみが、互いに接しない構造となって露出面を形成する。よって、露出面の形成による有効体積の減少を小さくできることから、さらに積層電池の電池容量密度が向上する。
　また、例えば、前記第１電池セルの前記露出面と、前記第２電池セルとが、導電性材料からなる接合部により接続されていてもよい。
　これにより、積層された電池セル間の機械的接合および電気的接合がより強固になり、電池セル間の接続インピーダンスが小さくなることによって、発熱が抑制され、大電流特性が向上した積層電池となる。
　以下、本開示の実施の形態が、図面を参照しながら説明される。
　なお、以下で説明される実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置および接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本開示を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
　また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。したがって、例えば、各図において縮尺などは必ずしも一致しない。また、各図において、実質的に同一の構成については同一の符号を付しており、重複する説明は省略または簡略化する。
　また、本明細書において、平行などの要素間の関係性を示す用語、および、矩形などの要素の形状を示す用語、並びに、数値範囲は、厳格な意味のみを表す表現ではなく、実質的に同等な範囲、例えば数％程度の差異をも含むことを意味する表現である。
　また、本明細書および図面において、ｘ軸、ｙ軸およびｚ軸は、三次元直交座標系の三軸を示している。各実施の形態では、ｚ軸方向を積層電池の積層方向としている。また、本明細書における「厚み」とは、電池セル、集電リード、集電体および各層の積層方向の長さである。また、本明細書において「上面視」とは、積層電池における電池セルの積層方向に沿って積層電池を見た場合を意味する。また、本明細書における「側面」とは、積層電池における積層方向と垂直な方向に交差する面である。「側面」は、例えば、積層電池の積層方向に実質的に平行な面であってもよい。また、本明細書における「積層面」とは、積層方向に交差する面である。「積層面」は、例えば、積層電池の積層方向に実質的に垂直な面であってもよい。
　また、本明細書において、積層電池の構成における「上」および「下」という用語は、絶対的な空間認識における上方向（鉛直上方）および下方向（鉛直下方）を指すものではなく、積層構成における積層順を基に相対的な位置関係により規定される用語として用いる。また、「上方」および「下方」という用語は、２つの構成要素が互いに間隔を空けて配置されて２つの構成要素の間に別の構成要素が存在する場合のみならず、２つの構成要素が互いに密着して配置されて２つの構成要素が接する場合にも適用される。
　（実施の形態１）
　図１Ａおよび図１Ｂは、実施の形態１における積層電池１０００の概略構成を示す図である。具体的には、図１Ａは、積層電池１０００の概略構成を示す上面視図であり、積層電池１０００を積層方向の上方から見た場合における積層電池１０００の各構成要素の平面視形状を実線または破線で表している。図１Ｂは、積層電池１０００の概略構成を示す断面図であり、図１ＡのＩ－Ｉ線で示される位置での断面を表している。
　図１Ａおよび図１Ｂに示されるように、実施の形態１における積層電池１０００は、複数の電池セル２０００が積層された構造を有しており、複数の電池セル２０００が電気的に並列接続されて、積層電池１０００を構成している。また、積層電池１０００は、集電リード５００を備える。
　それぞれの電池セル２０００は、負極集電体２１０、負極活物質層１１０、固体電解質層１３０、正極集電体２２０および正極活物質層１２０を備える。なお、負極集電体２１０および正極集電体２２０を総称して単に「集電体」と記載する場合がある。
　負極活物質層１１０と正極集電体２２０とは、固体電解質層１３０を介して対向している。
　それぞれの電池セル２０００は、正極集電体２２０、正極活物質層１２０、固体電解質層１３０、負極活物質層１１０および負極集電体２１０が、電池セル２０００の積層方向（ｚ軸方向）の上下いずれかの方向から見て、この順に積層された構造を有する。負極集電体２１０、負極活物質層１１０、固体電解質層１３０、正極集電体２２０および正極活物質層１２０は、積層方向から見て重なるように積層されており、それぞれ上面視で矩形である。複数の電池セル２０００の中で、隣り合う２つの電池セル２０００は、電極の向きを逆転させて積層されている。つまり、積層電池１０００は、隣り合う２つの電池セル２０００が正極集電体２２０同士または負極集電体２１０同士が接するように、複数の電池セル２０００が積層された構造を有する。これにより、積層電池１０００は、複数の電池セル２０００が電気的に並列接続された並列積層電池となる。
　積層電池１０００において、複数の電池セル２０００に含まれる正極集電体２２０、正極活物質層１２０、固体電解質層１３０、負極活物質層１１０および負極集電体２１０それぞれの厚みおよび幅は、複数の電池セル２０００間で同じであるが、複数の電池セル２０００間で異なっていてもよい。
　負極活物質層１１０は、例えば、電極材料として負極活物質を含む。負極活物質層１１０は、正極活物質層１２０に対向して配置されている。
　負極活物質層１１０に含有される負極活物質としては、例えば、グラファイト、金属リチウムなどの負極活物質が用いられうる。負極活物質の材料としては、リチウム（Ｌｉ）またはマグネシウム（Ｍｇ）などのイオンを離脱および挿入することができる各種材料が用いられうる。
　また、負極活物質層１１０の含有材料としては、例えば、無機系固体電解質などの固体電解質が用いられてもよい。無機系固体電解質としては、例えば、硫化物固体電解質または酸化物固体電解質などが用いられうる。硫化物固体電解質としては、例えば、硫化リチウム（Ｌｉ２Ｓ）および五硫化二リン（Ｐ２Ｓ５）の混合物が用いられうる。また、負極活物質層１１０の含有材料としては、例えばアセチレンブラック、カーボンブラック、グラファイト、カーボンファイバーなどの導電材、または、例えばポリフッ化ビニリデンなどの結着用バインダーなどが用いられてもよい。
　負極活物質層１１０は、例えば、負極活物質層１１０の含有材料を溶媒と共に練り込んだペースト状の塗料を、負極集電体２１０の面上に塗工乾燥することにより、作製されうる。負極活物質層１１０の密度を高めるために、乾燥後に、負極活物質層１１０および負極集電体２１０を含む負極板をプレスしておいてもよい。負極活物質層１１０の厚みは、例えば、５μｍ以上３００μｍ以下であるが、これに限らない。
　正極活物質層１２０は、例えば活物質などの正極材料を含む層である。正極材料は、負極材料の対極を構成する材料である。正極活物質層１２０は、例えば、正極活物質を含む。
　正極活物質層１２０に含有される正極活物質としては、例えば、コバルト酸リチウム複合酸化物（ＬＣＯ）、ニッケル酸リチウム複合酸化物（ＬＮＯ）、マンガン酸リチウム複合酸化物（ＬＭＯ）、リチウム‐マンガン‐ニッケル複合酸化物（ＬＭＮＯ）、リチウム‐マンガン‐コバルト複合酸化物（ＬＭＣＯ）、リチウム‐ニッケル‐コバルト複合酸化物（ＬＮＣＯ）、リチウム‐ニッケル‐マンガン‐コバルト複合酸化物（ＬＮＭＣＯ）などの正極活物質が用いられうる。
　正極活物質の材料としては、ＬｉまたはＭｇなどのイオンを離脱および挿入することができる各種材料が用いられうる。
　また、正極活物質層１２０の含有材料としては、例えば、無機系固体電解質などの固体電解質が用いられてもよい。無機系固体電解質としては、硫化物固体電解質または酸化物固体電解質などが用いられうる。硫化物固体電解質としては、例えば、硫化リチウム（Ｌｉ２Ｓ）および五硫化二リン（Ｐ２Ｓ５）の混合物が用いられうる。正極活物質の表面は、固体電解質でコートされていてもよい。また、正極活物質層１２０の含有材料としては、例えばアセチレンブラック、カーボンブラック、グラファイト、カーボンファイバーなどの導電材、または、例えばポリフッ化ビニリデンなどの結着用バインダーなどが用いられてもよい。
　正極活物質層１２０は、例えば、正極活物質層１２０の含有材料を溶媒と共に練り込んだペースト状の塗料を、正極集電体２２０の面上に塗工乾燥することにより、作製されうる。正極活物質層１２０の密度を高めるために、乾燥後に、正極活物質層１２０および正極集電体２２０を含む正極板をプレスしておいてもよい。正極活物質層１２０の厚みは、例えば、５μｍ以上３００μｍ以下であるが、これに限らない。
　固体電解質層１３０は、負極活物質層１１０と正極活物質層１２０との間に配置される。固体電解質層１３０は、負極活物質層１１０と正極活物質層１２０との各々に接する。固体電解質層１３０は、電解質材料を含む層である。電解質材料としては、一般に公知の電池用の電解質が用いられうる。固体電解質層１３０の厚みは、５μｍ以上３００μｍ以下であってもよく、５μｍ以上１００μｍ以下であってもよい。
　固体電解質層１３０は固体電解質を含んでいてもよい。電池セル２０００は、例えば、全固体電池であってもよい。
　固体電解質としては、例えば、無機系固体電解質などの固体電解質が用いられうる。無機系固体電解質としては、硫化物固体電解質、酸化物固体電解質、ハロゲン化物固体電解質などが用いられうる。硫化物固体電解質としては、例えば、硫化リチウム（Ｌｉ２Ｓ）および五硫化二リン（Ｐ２Ｓ５）の混合物が用いられうる。なお、固体電解質層１３０は、電解質材料に加えて、例えばポリフッ化ビニリデンなどの結着用バインダーなどを含有してもよい。
　固体電解質層１３０は、例えば、固体電解質層１３０の含有材料を溶媒と共に練り込んだペースト状の塗料を、負極集電体２１０上に形成された負極活物質層１１０上、および／または、正極集電体２２０上に形成された正極活物質層１２０上に、塗工乾燥することにより、作製されうる。また、固体電解質層１３０は、ＰＥＴフィルムのようなキャリアフィルム上に塗工乾燥して形成したのち、負極集電体２１０上に形成された負極活物質層１１０上、および／または、正極集電体２２０上に形成された正極活物質層１２０上に、移して積層してもよい。
　実施の形態１における電池セル２０００では、負極活物質層１１０、正極活物質層１２０および固体電解質層１３０は平行平板状に維持されている。これにより、湾曲による割れまたは崩落の発生を抑制することができる。なお、負極活物質層１１０、正極活物質層１２０および固体電解質層１３０を合わせて滑らかに湾曲させてもよい。
　負極集電体２１０と正極集電体２２０とはそれぞれ、導電性を有する部材である。負極集電体２１０と正極集電体２２０とはそれぞれ、例えば、導電性を有する薄膜であってもよい。負極集電体２１０と正極集電体２２０とを構成する材料としては、例えば、ステンレス（ＳＵＳ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）などの金属が用いられうる。
　負極集電体２１０は、負極活物質層１１０に接して配置される。負極集電体２１０としては、例えば、ＳＵＳ箔、Ｃｕ箔などの金属箔が用いられうる。負極集電体２１０の厚みは、例えば、５μｍ以上１００μｍ以下であるが、これに限らない。なお、負極集電体２１０は、負極活物質層１１０に接する部分に、例えば、導電性材料を含む層である集電体層を備えてもよい。
　正極集電体２２０は、正極活物質層１２０に接して配置される。正極集電体２２０としては、例えば、ＳＵＳ箔、Ａｌ箔などの金属箔が用いられうる。正極集電体２２０の厚みは、例えば、５μｍ以上１００μｍ以下であるが、これに限らない。なお、正極集電体２２０は、正極活物質層１２０に接する部分に、例えば、導電性材料を含む層である集電体層を備えてもよい。
　電池セル２０００は、例えば、上述の固体電解質層１３０が、負極活物質層１１０と正極活物質層１２０との間に配置されるように積層されることにより製造されうる。これにより、正極集電体２２０、正極活物質層１２０、固体電解質層１３０、負極活物質層１１０および負極集電体２１０がこの順で積層された構造の電池セル２０００が得られる。また、電池セル２０００は、各層の積層後に、正極集電体２２０および負極集電体２１０の外側から加圧されてもよい。
　図１Ａおよび図１Ｂに示されるように、複数の電池セル２０００に含まれる隣り合う２つの電池セル２０００のうち、一方の電池セル（以下、第１電池セルと呼ぶ）２０００は、他方の電池セル（以下、第２電池セルと呼ぶ）２０００と対向する面において、第２電池セル２０００とは接しない露出面３００を有する。具体的には、最下層および最上層の電池セル２０００以外の各電池セル２０００の負極集電体２１０は、積層方向から見て、当該電池セル２０００と隣り合う電池セル２０００とは重ならない露出面３００を有している。また、各電池セル２０００の正極集電体２２０は、積層方向から見て、当該電池セル２０００と隣り合う電池セル２０００とは重ならない露出面３００を有している。実施の形態１における積層電池１０００は、積層方向から見て、それぞれの電池セル２０００の側面の一部をずらして積層された構造を有する。具体的には、隣り合う２つの電池セル２０００の側面の位置が、積層方向と垂直なｘ軸方向にずれて積層されている。また、電池セル２０００の側面の位置が、積層順に、積層方向と垂直なｘ軸の正方向と負方向とに、交互にずれて積層されている。このように交互にずれて積層されていることで、積層方向から見た積層電池全体の平面視の面積を小さくすることができる。
　例えば６つの電池セル２０００を積層する場合においては、図１Ｂに示されるように電池セル２０００をジグザグ状にずらして積層してもよく、後述する図２Ａおよび図２Ｂに示されるように、ｘ軸方向の同じ方向に電池セル２０００全体を順にずらして積層してもよい。
　また、例えば６つの電池セルを積層する場合においては、後述する図３Ａおよび図３Ｂに示されるように電池セルの一部に切り欠きの入った電池セルを積層してもよい。
　電池セル２０００の積層数は、６積層に限らず、任意の数の電池セル２０００を積層することが出来る。
　電池セル２０００の側面のずらし方、または、切り欠きの形状は、上記の例に限定されるものではない。
　図１Ｂは種々の方式によって、積層方向から見て複数の電池セル２０００の側面の一部をずらして積層されることによって、積層電池１０００が構成されている部分の一例を示す断面模式図である。
　図１Ａおよび図１Ｂに示されるように、積層方向から見て、同じ形状を有する複数の電池セル２０００の側面の一部をずらして積層することで、露出面３００が形成されている。また、露出面３００上には、電池セル２０００が存在しない積層空間４００が形成されている。
　積層空間４００を利用して、各電池セル２０００の負極集電体２１０または正極集電体２２０の露出面３００上に集電リード５００が接続されている。集電リード５００は、充放電、端子間電圧の監視などに利用される導線であり、複数の電池セル２０００が電気的に並列に接続された積層電池１０００においては、主に充放電に利用される。図１Ａおよび図１Ｂにおいて、集電リード５００の形状は、平板状であるが、集電リード５００の形状に特に制限は無く、円柱状など他の形状であってもよい。集電リード５００の厚みは、集電リード５００が接続された電池セル２０００の露出面３００側に隣接する電池セル２０００の厚みよりも薄い。これにより、図１Ｂに示されるように、ジグザグ状に電池セル２０００を積層しても、露出面３００の上方または下方に積層されている電池セル２０００に邪魔されることなく、露出面３００上に集電リード５００が接続される。また、集電リード５００の厚みは、正極集電体２２０および負極集電体２１０よりも厚い。これにより、集電リード５００の許容電流が大きくなり、電池特性の低下を小さくすることが出来る。なお、集電リード５００の厚みは、集電リード５００の積層方向の長さである。
　集電リード５００を構成する材料としては、例えば、ニッケル、ステンレス、アルミニウム、銅などの金属が用いられうる。集電リードの接続方法は特に限定されるものではなく、例えば接着や溶接などの工法を用いることが出来る。集電リード５００は、導電性を有する接着剤または接着テープを介して集電体に接続されてもよい。短絡防止のため、集電リード５００のうち集電体に接続されない部分には、表面が絶縁処理されていてもよい。
　露出面３００上の積層空間４００を用いた集電リード５００の接続方法によれば、電池容量には寄与しない、集電リードを接続するためのリード層の挿入などによる積層方向の寸法増加無しに集電リード５００を接続できるメリットがある。積層面内方向には、露出面３００上の積層空間４００相当のスペースが必要になる。つまり、電池セル２０００が、露出面３００を有することにより、電池として機能しない積層空間４００が形成されるため、積層電池１０００の有効体積が減少する。しかし、特に積層電池が大判になれば、電池容量に寄与しない層による積層方向の寸法増加が少ないことが、積層電池の電池容量密度確保に対して重要となり、積層面内方向の小さなスペース確保が電池容量密度に及ぼす影響は、積層方向の寸法増加が電池容量密度に及ぼす影響より小さい。積層方向の厚みが積層面内方向の辺長さと比較して小さいほど、本実施の形態における積層電池１０００は、有効である。積層方向の寸法増加無しに、集電体より厚みの厚い集電リード５００を直接集電体に接続できるので、充放電時の抵抗ロスおよび発熱が小さく、大電流特性にも優れた高容量並列積層電池を得ることが出来る。
　図１Ａおよび図１Ｂに示される積層電池１０００のように、ｘ軸方向に電池セル２０００の側面をずらして積層する場合、露出面３００の短手方向となるｘ軸方向の露出面３００の幅は、例えば、集電リード５００を接続するための領域を確保する観点からは、０．２ｍｍ以上であるとよい。また、電池容量の確保の観点からは、ｘ軸方向の電池セル２０００の幅に対して、露出面３００の幅が、例えば、５％以下であるとよく、１％以下であってもよい。
　積層電池１０００は、例えば、（１）事前に各電池セル２０００の露出面３００となる場所に集電リード５００を接続しておき、図１Ａおよび図１Ｂで示される積層構造となるように、集電リード５００が接続された各電池セル２０００を、ｘ軸方向にずらして積層することによって製造される。また、積層電池１０００は、（２）図１Ａおよび図１Ｂで示される積層構造となるように複数の電池セル２０００をｘ軸方向にずらして積層し、すべての電池セル２０００を積層した後に、露出面３００上に集電リード５００を接続することにより製造されてもよい。また、積層電池１０００は、（３）電池セル２０００をｘ軸方向にずらして積層することと、積層された電池セル２０００の露出面３００上に集電リード５００を接続することとを繰り返して、図１Ａおよび図１Ｂで示される積層構造を形成することにより製造されてもよい。
　上記の（１）～（３）の方法は、目的とする積層構造に応じて適した方法を選択すればよく、上記の（１）～（３）の方法を組み合わせて積層電池１０００を製造してもよい。例えば、電池セル２０００を積層後に、露出面３００上に集電リード５００を接続しにくい位置となる積層構造の場合には、上記の（１）の方法を用いて製造し、電池セル２０００を積層後に、露出面３００上に集電リード５００を接続しやすい位置となる積層構造の場合には、上記の（２）または（３）の方法を用いて製造する。図１Ａおよび図１Ｂに示される積層電池１０００の製造においては、集電リード５００が接続される露出面３００の上方または下方に、電池セル２０００が存在するため、複数の電池セル２０００を全て積層後に集電リード５００を接続させることが困難であり、上記の（１）の方法であるとよい。
　積層電池１０００は、封止ケースに内包させてもよい。封止ケースにはラミネート袋、金属缶、樹脂ケースなどを用いることが出来るがその限りではない。封止によって積層電池１０００が水分によって劣化することを抑制できる。
　（変形例）
　以下では、実施の形態１の複数の変形例について説明する。なお、以下の複数の変形例の説明において、実施の形態１との相違点または変形例間での相違点を中心に説明し、共通点の説明を省略または簡略化する。
　［変形例１］
　図２Ａおよび図２Ｂは、実施の形態１の変形例１における積層電池１１００の概略構成を示す図である。具体的には、図２Ａは、積層電池１１００の概略構成を示す上面視図であり、積層電池１１００を積層方向の上方から見た場合における積層電池１１００の各構成要素の平面視形状を実線または破線で表している。図２Ｂは、積層電池１１００の概略構成を示す断面図であり、図２ＡのＩＩ－ＩＩ線で示される位置での断面を表している。
　図２Ａおよび図２Ｂに示されるように、実施の形態１の変形例１における積層電池１１００は、複数の電池セル２０００を有しており、複数の電池セル２０００が電気的に並列接続されて、積層電池１１００を構成している。積層電池１１００は、実施の形態１における積層電池１０００と比較して、複数の電池セル２０００が同一方向にずれて積層されている点が異なる。
　それぞれの電池セル２０００は、正極集電体２２０、正極活物質層１２０、固体電解質層１３０、負極活物質層１１０および負極集電体２１０が、電池セル２０００の積層方向（ｚ軸方向）の上下いずれかの方向から見て、この順に積層された構造を有する。
　図２Ａおよび図２Ｂに示されるように、複数の電池セル２０００に含まれる隣り合う２つの電池セル２０００のうち、第１電池セル２０００は、第２電池セル２０００と対向する面において、第２電池セル２０００とは接しない露出面３００を有する。複数の電池セル２０００の側面の一部を、ずらして積層することで、露出面３００が形成されている。具体的には、隣り合う２つの電池セル２０００の側面の位置が、積層方向と垂直な方向にずれて積層された構造を有する。複数の電池セル２０００それぞれの側面の位置が、積層順に、積層方向と垂直な同一のｘ軸方向にずれて積層された構造を有する。
　集電リード５００は、負極集電体２１０および正極集電体２２０の露出面３００上に接続されている。露出面３００を用いた集電リード５００の接続方法によれば、実施の形態１と同様に、電池容量には寄与しない、集電リードを接続するためのリード層の挿入などによる積層方向の寸法増加無しに集電リード５００を接続できるメリットがある。
　また、積層電池１１００は、露出面３００の上方または下方に電池セル２０００が存在しないため、集電リード５００の厚みを厚くしやすい構造である。図２Ｂに示される積層電池１１００において、集電リード５００の厚みは、電池セル２０００の厚みよりも薄いが、集電リード５００の厚みは、電池セル２０００の厚みよりも厚くてもよい。集電リード５００を厚くすることで、充放電時の抵抗ロスおよび発熱をさらに低減することができる。
　また、積層電池１１００は、露出面３００の上方または下方に電池セル２０００が存在しないため、全ての電池セル２０００を積層後でも集電リード５００の接続が容易な構造である。よって、積層電池１１００は、上記実施の形態１で説明した積層電池の製造方法のうち、（２）または（３）の方法であっても容易に積層電池１１００を製造することができる。
　［変形例２］
　図３Ａおよび図３Ｂは、実施の形態１の変形例２における積層電池１２００の概略構成を示す図である。具体的には、図３Ａは、積層電池１２００の概略構成を示す斜視図である。積層電池１２００は、電池セル２１００ａ～２１００ｅを備える。図３Ｂは、積層電池１２００を構成する電池セル２１００ａ～２１００ｅそれぞれの上面視図であり、各電池セル２１００ａ～２１００ｅ上方の電池セルは省略された図となっている。
　図３Ａにおいて図示は省略されているが、電池セル２１００ａ～２１００ｅは、実施の形態１における電池セル２０００と同様に、正極集電体２２０、正極活物質層１２０、固体電解質層１３０、負極活物質層１１０および負極集電体２１０が、電池セルの積層方向（ｚ軸方向）の上下いずれかの方向から見て、この順に積層された構造を有する。
　図３Ａに示されるように、積層電池１２００は、電池セル２１００ａ～２１００ｅが積層された構造を有する。図３Ａ、および、図３Ｂの（ｂ）～（ｄ）に示されるように、電池セル２１００ｂ～２１００ｄには、積層方向から見て、各電池セル２１００ｂ～２１００ｄの端部が内側に凹んだ凹部４５０が形成されている。図３Ｂの（ａ）および（ｅ）に示されるように、電池セル２１００ａおよび電池セル２１００ｅには凹部４５０は形成されていない。図３Ｂの（ｂ）～（ｄ）に示されるように、電池セル２１００ｂ～２１００ｄは、それぞれ、凹部４５０が形成される位置が異なる。積層方向から見て、電池セル２１００ｂ～２１００ｄそれぞれの凹部４５０の内側には、電池セル２１００ｂ～２１００ｄそれぞれと隣り合う電池セルが存在する。つまり、電池セル２１００ｂ～２１００ｄに凹部４５０が形成されることにより、電池セル２１００ｂ～２１００ｄそれぞれと隣り合う電池セルには、電池セル２１００ｂ～２１００それぞれと接しない露出面３００が形成される。
　電池セル２１００ａ～２１００ｅは、積層方向から見て、凹部４５０以外の端部の位置は同じである。
　集電リード５００は、凹部４５０の内側の空間を利用して、露出面３００上に接続されている。露出面３００上の凹部４５０の内側の空間を利用した集電リード５００の接続方法によれば、電池容量には寄与しない、集電リードを接続するためのリード層の挿入などによる積層方向の寸法増加無しに集電リード５００を接続できるメリットがある。積層面内方向には、凹部４５０の内側の空間相当のスペースが必要になるが、集電リード５００を接続できるスペースがあればよく、積層電池の電池容量密度を確保しやすい。
　凹部４５０が形成された電池セル２１００ｂ～２１００ｄは、例えば、凹部４５０が形成されていない電池セルを準備し、刃、ドリル、レーザ光などにより、電池セルを積層方向に切断することによって製造されうる。積層方向からみた凹部４５０の切断形状について、特に制限は無いが、図３Ｂに示されるように、積層方向から見た凹部４５０の内側の切断形状は、各層の欠落などを抑制する観点から、曲線状であるとよい。
　［変形例３］
　図４は、実施の形態１の変形例３における積層電池１３００の概略構成を示す断面図である。
　図４に示されるように、実施の形態１の変形例３における積層電池１３００は、複数の電池セル２０００を有しており、複数の電池セル２０００が電気的に直列接続されて、積層電池１３００を構成している。積層電池１３００は、実施の形態１における積層電池１０００と比較して、複数の電池セル２０００が電気的に直列接続されている点が異なる。積層電池１３００における複数の電池セル２０００の積層形状は、実施の形態１における積層電池１０００と同じであり、上面視図は図１Ａに示される積層電池１０００と同じ形状となる。
　それぞれの電池セル２０００は、負極集電体２１０、負極活物質層１１０、固体電解質層１３０、正極集電体２２０および正極活物質層１２０を備える。
　電池セル２０００は、正極集電体２２０、正極活物質層１２０、固体電解質層１３０、負極活物質層１１０および負極集電体２１０が電池セル２０００の積層方向（ｚ軸方向）に沿ってこの順で積層された構造を有する。積層電池１３００は、隣り合う２つの電池セル２０００が、第１電池セル２０００の正極集電体２２０と第２電池セル２０００の負極集電体２１０とが接するように積層されている。これにより、積層電池１３００は、複数の電池セル２０００が電気的に直列接続された直列積層電池となる。
　実施の形態１の場合と同様に、図４は種々の方式によって、複数の電池セル２０００の側面の一部をずらして積層されることによって、積層電池１３００が構成されている部分の一例を示す断面模式図である。
　図４に示されるように、複数の電池セル２０００に含まれる隣り合う２つの電池セル２０００のうち、第１電池セル２０００は、第２電池セル２０００と対向する面において、第２電池セル２０００とは接しない露出面３００を有する。具体的には、最下層の電池セル２０００以外の各電池セル２０００の負極集電体２１０は、積層方向から見て、当該電池セル２０００と隣り合う電池セル２０００とは重ならない露出面３００を有している。また、最上層の電池セル２０００以外の各電池セル２０００の正極集電体２２０は、積層方向から見て、当該電池セル２０００と隣り合う電池セル２０００とは重ならない露出面３００を有している。
　積層方向から見て、複数の電池セル２０００の側面の一部をずらして積層することで露出面３００が形成されている。また、露出面３００上には、電池セル２０００が存在しない積層空間４００が形成されている。
　積層空間４００を利用して、各電池セル２０００の負極集電体２１０または正極集電体２２０の露出面３００上に集電リード５００が接続されている。複数の電池セル２０００が電気的に直列に接続された積層電池１３００においては、露出面３００上に接続された集電リード５００は、主に端子間電圧の監視に利用される。
　露出面３００上の積層空間４００を用いた集電リード５００の接続方法によれば、実施の形態１と同様に、電池容量には寄与しない、集電リードを接続するためのリード層の挿入などによる積層方向の寸法増加無しに集電リード５００を接続できるメリットがある。積層面内方向には露出面３００上の積層空間４００相当のスペースが必要になる。つまり、電池セル２０００が、露出面３００を有することにより、電池として機能しない積層空間４００が形成されるため、積層電池１０００の有効体積が減少する。しかし、特に積層電池が大判になれば、電池容量に寄与しない層による積層方向の寸法増加が少ないことが、積層電池の電池容量密度確保に対して重要となり、積層面内方向の小さなスペース確保が電池容量密度に及ぼす影響は、積層方向の寸法増加が電池容量密度に及ぼす影響より小さい。積層方向の厚みが積層面内方向の辺長さと比較して小さいほど、本変形例における積層電池１３００は、有効である。積層方向の寸法増加無しに電池セル２０００の端子間電圧が監視可能となるため、安全性に優れた高容量直列積層電池を得ることが出来る。
　［変形例４］
　図５は、実施の形態１の変形例４における積層電池１４００の概略構成を示す断面図である。
　図５に示されるように、実施の形態１の変形例４における積層電池１４００は、複数の電池セル２０００を有しており、複数の電池セル２０００が電気的に接続されて、積層電池１４００を構成している。積層電池１４００は、実施の形態１における積層電池１０００と比較して、複数の電池セル２０００が並列接続と直列接続とを組み合わせて電気的に接続されている点が異なる。積層電池１４００における複数の電池セル２０００の積層形状は、実施の形態１における積層電池１０００と同じであり、上面視図は図１Ａに示される積層電池１０００と同じ形状となる。
　それぞれの電池セル２０００は、負極集電体２１０と、負極活物質層１１０と、固体電解質層１３０と、正極集電体２２０と、正極活物質層１２０と、を備える。
　実施の形態１の場合と同様に、図５は種々の方式によって複数の電池セル２０００が端面の一部をずらして積層されることによって、積層電池１４００が構成されている部分の一例を示す断面模式図である。
　図５においては、複数の電池セル２０００が並列接続と直列接続とを組み合わせて電気的に接続されている。つまり、直列接続となる部分の隣り合う２つの電池セル２０００は、第１電池セル２０００の正極集電体２２０と第２電池セル２０００の負極集電体２１０とが接するように積層されており、並列接続となる部分の隣り合う２つの電池セル２０００は、正極集電体２２０同士または負極集電体２１０同士が接するように積層されている。
　図５に示されるように、複数の電池セル２０００に含まれる隣り合う２つの電池セル２０００のうち、第１電池セル２０００は、第２電池セル２０００と対向する面において、第２電池セル２０００とは接しない露出面３００を有する。具体的には、最下層および最上層の電池セル２０００以外の各電池セル２０００の負極集電体２１０は、積層方向から見て、当該電池セル２０００と隣り合う電池セル２０００とは重ならない露出面３００を有している。また、各電池セル２０００の正極集電体２２０は、積層方向から見て、当該電池セル２０００と隣り合う電池セル２０００とは重ならない露出面３００を有している。
　積層方向から見て、複数の電池セル２０００の側面の一部をずらして積層することで露出面３００が形成されている。また、露出面３００上には、電池セル２０００が存在しない積層空間４００が形成されている。
　積層空間４００を利用して、各電池セル２０００の負極集電体２１０または正極集電体２２０の露出面３００上に集電リード５００が接続されている。
　露出面３００上の積層空間４００を用いた集電リード５００の接続方法によれば、電池容量には寄与しない、集電リードを接続するためのリード層の挿入などによる積層方向の寸法増加無しに集電リード５００を接続できるメリットがある。積層面内方向には、露出面３００上の積層空間４００相当のスペースが必要になる。つまり、電池セル２０００が、露出面３００を有することにより、電池として機能しない積層空間４００が形成されるため、積層電池１０００の有効体積が減少する。しかし、特に積層電池が大判になれば、電池容量に寄与しない層による積層方向の寸法増加が少ないことが、積層電池の電池容量密度確保に対して重要となり、積層面内方向の小さなスペース確保が電池容量密度に及ぼす影響は、積層方向の寸法増加が電池容量密度に及ぼす影響より小さい。積層方向の厚みが積層面内方向の辺長さと比較して小さいほど、本変形例における積層電池１４００は、有効である。集電体より厚みの大きな集電リード５００を直接集電体に接続できるので、大電流特性に優れ、電池セルの端子間電圧も監視可能な、並列接続と直列接続とを組み合わせた優れた高容量積層電池を得ることが出来る。
　（実施の形態２）
　以下では、実施の形態２について説明する。なお、以下の説明において、上述の実施の形態１および各変形例との相違点を中心に説明し、共通点の説明を適宜、省略または簡略化する。
　上述の実施の形態１および各変形例において示した各々の積層電池は、更に封止部材７００を配置することが出来る。図６、図７および図８には、封止部材７００を配置した積層電池の例が示されている。図６、図７および図８は、それぞれ、実施の形態２における積層電池１５００～１７００の概略構成を示す断面図である。具体的には、図６には、実施の形態１における積層電池１０００の外周に封止部材７００が配置された積層電池１５００が示されている。図７には、実施の形態１の変形例３における積層電池１３００の外周に封止部材７００が配置された積層電池１６００が示されている。図８には、実施の形態１の変形例４における積層電池１４００の外周に封止部材７００が配置された積層電池１７００が示されている。
　封止部材７００は、例えば、電気絶縁材料を用いて形成されている。封止部材７００は、積層空間４００を維持するスペーサとしても機能する。
　例えば、封止部材７００は、第１材料を含む部材である。封止部材７００は、例えば、第１材料を主成分として含む部材であってもよい。封止部材７００は、例えば、第１材料のみからなる部材であってもよい。
　第１材料としては、例えば封止剤などの一般に公知の電池の封止部材の材料が用いられうる。第１材料としては、例えば、樹脂材料が用いられうる。なお、第１材料は、絶縁性であり、かつ、イオン伝導性を有さない材料であってもよい。例えば、第１材料は、エポキシ樹脂とアクリル樹脂とポリイミド樹脂とシルセスキオキサンとのうちの少なくとも１種であってもよい。
　封止部材７００は、粒子状の金属酸化物材料を含んでもよい。金属酸化物材料としては、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化セリウム、酸化鉄、酸化タングステン、酸化ジルコニウム、酸化カルシウム、ゼオライト、ガラスなどが用いられうる。例えば、封止部材７００は、金属酸化物材料からなる複数の粒子が分散された樹脂材料を用いて形成されていてもよい。
　金属酸化物材料の粒子サイズは、負極集電体２１０と正極集電体２２０との間隔以下であればよい。金属酸化物材料の粒子形状は、正円状（球状）、楕円球状、棒状などであってもよい。
　封止部材７００を配置することで、機械的強度向上、短絡防止、防湿などの点で積層電池の信頼性を向上させることが出来る。また、封止部材７００が積層空間４００に入り込む構造となるため、積層空間４００が無い場合に比べて、封止部材７００が剥離しにくく、強固に封止された積層電池となる。
　（実施の形態３）
　以下では、実施の形態３について説明する。なお、以下の説明において、上述の実施の形態１、実施の形態２および各変形例との相違点を中心に説明し、共通点の説明を適宜、省略または簡略化する。
　図９は、実施の形態３における積層電池１８００の概略構成を示す断面図である。具体的には、図９には、実施の形態１における積層電池１０００と同じ構造を有する積層電池に接合部８００が形成された積層電池１８００が示されている。
　図９に示されるように、隣り合う２つの電池セル２０００は、第１電池セル２０００の露出面３００と、第２電池セル２０００とが、導電性材料からなる接合部８００により接続されている。具体的には、隣り合う２つの電池セル２０００のうち、第１電池セル２０００の露出面３００と、第２電池セル２０００の負極集電体２１０または正極集電体２２０とが、接合部８００により接続されている。
　接合部８００は、導電性材料により露出面３００と集電体とを接合していればよい。接合部８００を構成する導電性材料としては、導電性が高い材料であれば特に制限は無いが、例えば、銀、ニッケル、ステンレス、アルミニウム、銅などの金属が用いられうる。また、導電性材料としては、導電性の接着剤が用いられてもよい。接合部８００は、例えば、接合部８００が接続する露出面３００および集電体を上述の導電性材料を介して溶接されることにより形成されてもよく、接合部８００が接続する露出面３００および集電体の一部を融かすことにより形成されてもよい。
　積層電池１８００は、接合部８００が形成されていることにより、電池セル２０００間の機械的接合および電気的接合がより強固になり、電池セル２０００間の接続インピーダンスが小さくなることによって、発熱の抑制や、大電流特性の向上などの効果を得ることが出来る。
　（他の実施の形態）
　以上、本開示に係る積層電池について、実施の形態に基づいて説明したが、本開示は、これらの実施の形態に限定されるものではない。本開示の主旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を実施の形態に施したものや、実施の形態における一部の構成要素を組み合わせて構築される別の形態も、本開示の範囲に含まれる。
　また、上記の各実施の形態は、特許請求の範囲またはその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。
　例えば、上記実施の形態では、積層電池は、複数の電池セルがｘ軸方向にずれて積層されることで露出面が形成されていたが、これに限らない。積層電池は、複数の電池セルがｙ軸方向にずれて積層されていてもよく、複数の電池セルがｘ軸方向にずれて積層される構造とｙ軸方向にずれて積層される構造とが混在していてもよい。また、ｘ軸方向またはｙ軸方向の幅が異なる電池セルが積層されることにより露出面が形成されてもよい。
　また、上記実施の形態では、すべての複数の電池セルは、露出面を有していたが、これに限らない。目的とする集電リードの接続箇所に応じて、電池セルの形状および積層位置を調整して、露出面を有しない電池セルが含まれていてもよい。
　また、上記実施の形態では、露出面上の集電リードのみが形成されていたが、これに限らない。信頼性向上のために、集電リードの露出面との接続面とは反対側の面に、樹脂などの絶縁体材料からなる絶縁層が設けられていてもよい。また、露出面上の集電リードとの接続部以外、または、集電リードが接続されていない露出面上に、樹脂などの絶縁体材料からなる絶縁層が設けられていてもよい。
　また、上記実施の形態では、電池セルの上面視の形状は矩形であったが、これに限らない。電池セルの上面視の形状は、円形、楕円形または多角形であってもよい。
　また、上記実施の形態では、集電リードの厚みは一定であったが、これに限らない。集電リードは、露出面上以外の部分においては、目的によって集電リードの厚みを厚くするなど、集電リードの厚みを変化させてもよい。
　また、上記実施の形態では、積層電池を構成する各電池セルの露出面に集電リードが接続されていたが、これに限らない。積層電池には、露出面に集電リードが接続されない電池セルが含まれていてもよい。例えば、集電リードが接続されない露出面は、外部から端子等を接触させるための面、識別等のマークの表示面等として活用してもよい。
　本開示に係る積層電池は、電子機器、電気器具装置、電気車両などの電池として、利用されうる。
　　１１０　負極活物質層
　　１２０　正極活物質層
　　１３０　固体電解質層
　　２１０　負極集電体
　　２２０　正極集電体
　　３００　露出面
　　４００　積層空間
　　４５０　凹部
　　５００　集電リード
　　７００　封止部材
　　８００　接合部
　　１０００、１１００、１２００、１３００、１４００、１５００、１６００、１７００、１８００　積層電池
　　２０００、２１００ａ、２１００ｂ、２１００ｃ、２１００ｄ、２１００ｅ　電池セル

Claims (12)

  1. 　積層された複数の電池セルと、
    　集電リードと、を備え、
    　前記複数の電池セルそれぞれは、正極集電体と、固体電解質層と、前記正極集電体と前記固体電解質層の間に配置された正極活物質層と、負極集電体と、前記正極活物質と前記負極集電体との間に配置された負極活物質と、を備え、
    　前記複数の電池セルは、互いに隣り合う第１電池セルおよび第２電池セルを含み、
    　前記第１電池セルは、前記第２電池セルと対向する面を有し、
    　前記第２電池セルと対向する前記面は、前記第２電池セルとは接しない露出面を含み、
    　前記複数の電池セルの積層方向から見て、前記露出面の少なくとも一部は、前記第２電池セルと重ならず、
    　前記集電リードは、前記露出面上に接続されている、
    　積層電池。
  2. 　前記積層方向から見て前記露出面と重なる位置における前記集電リードの前記積層方向の厚みは、前記第２電池セルの前記積層方向の厚みよりも薄い、
    　請求項１に記載の積層電池。
  3. 　前記積層方向から見て前記露出面と重なる位置における前記集電リードの前記積層方向の厚みは、前記第２電池セルが備える前記正極集電体の前記積層方向の厚みまたは前記負極集電体の前記積層方向の厚みよりも厚い、
    　請求項１または２に記載の積層電池。
  4. 　前記複数の電池セルは、電気的に並列または直列に接続されている、
    　請求項１から３のいずれか１項に記載の積層電池。
  5. 　前記第１電池セルの側面の位置と前記第２電池セルの側面の位置が、前記積層方向と垂直な方向にずれている、
    　請求項１から４のいずれか１項に記載の積層電池。
  6. 　前記複数の電池セルそれぞれは、前記積層方向と垂直な第１側面と前記第１側面とは反対方向の第２側面とを有し、
    　前記複数の電池セルにおいて、前記第１側面の方向にずれて配置された電池セルと、前記第２側面の方向にずれて配置された電池セルと、が交互に並んでいる、
    　請求項１から５のいずれか１項に記載の積層電池。
  7. 　前記複数の電池セルは、同じ形状である、
    　請求項１から６のいずれか１項に記載の積層電池。
  8. 　前記第２電池セルは、前記積層方向から見て当該第２電池セルの端部が内側に凹んだ凹部を有し、
    　前記積層方向から見て、前記凹部の凹形状内側の少なくとも一部は、前記第１電池セルの前記露出面の前記少なくとも一部と重なる、
    　請求項１から４のいずれか１項に記載の積層電池。
  9. 　前記積層方向から見て、前記複数の電池セルは、前記凹部以外の端部の位置が同じである、
    　請求項８に記載の積層電池。
  10. 　前記第１電池セルの前記露出面と、前記第２電池セルとが、導電性材料からなる接合部により接続されている、
    　請求項１から９のいずれか１項に記載の積層電池。
  11. 　前記露出面は、前記第１電池セルが備える前記正極集電体の面または前記負極集電体の面である、
    　請求項１から１０のいずれか１項に記載の積層電池。
  12. 　前記複数の電池セルそれぞれは、前記正極集電体、前記正極活物質層、前記固体電解質層、前記負極活物質層、および前記負極集電体がこの順で積層された構造を有する、請求項１から１１のいずれか１項に記載の積層電池。
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