WO2022230240A1 - 集電体および電池 - Google Patents

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WO2022230240A1
WO2022230240A1 PCT/JP2021/048522 JP2021048522W WO2022230240A1 WO 2022230240 A1 WO2022230240 A1 WO 2022230240A1 JP 2021048522 W JP2021048522 W JP 2021048522W WO 2022230240 A1 WO2022230240 A1 WO 2022230240A1
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metal layer
layer
current collector
metal
unit cell
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一裕 森岡
隆明 田村
覚 河瀬
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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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    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
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    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Definitions

  • the present disclosure relates to current collectors and batteries.
  • Batteries are required to be large and/or laminated in order to increase their capacity, but on the other hand, since the weight of the battery increases due to the large size and/or lamination, weight reduction is required depending on the intended use of the battery. ing. Weight reduction is required not only for the main members constituting the electrode layers such as the positive electrode layer and the negative electrode layer, but also for all constituent members such as current collectors.
  • Patent Document 1 describes a configuration of an inter-cell separation structure disposed between a plurality of cells, which includes an insulating portion that electrically and ionically insulates and a conductive portion that electrically connects. is disclosed.
  • Patent Document 2 discloses a configuration of a bipolar lithium ion battery, which includes a bipolar current collector having an adhesive resin layer having through holes between a first current collector and a second current collector. disclosed.
  • an object of the present disclosure is to provide a current collector and a battery that are capable of stabilizing battery operation and reducing the weight of the battery.
  • a current collector includes a first metal layer, a second metal layer arranged to face the first metal layer, and a layer between the first metal layer and the second metal layer. and a resin layer having a through hole penetrating through the resin layer in the thickness direction, and the first metal layer and the second metal layer located in the through hole. a connecting conductive member, wherein the through hole is covered with the first metal layer and the second metal layer, and at least one of the first metal layer and the second metal layer has a thickness of , 20% or less of the thickness of the resin layer.
  • a battery according to an embodiment of the present disclosure includes the current collector, a positive electrode layer, a negative electrode layer facing the positive electrode layer, and a solid electrolyte layer positioned between the positive electrode layer and the negative electrode layer. and at least one unit cell having and, wherein the at least one unit cell includes a first unit cell laminated to the current collector.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a schematic configuration of a current collector according to Embodiment 1.
  • FIG. 2 is a schematic top view of a resin layer and a conductive member according to Embodiment 1.
  • FIG. 3 is a schematic top view showing another example of the resin layer and the conductive member according to Embodiment 1.
  • FIG. 4 is a schematic top view showing still another example of the resin layer and the conductive member according to Embodiment 1.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing a schematic configuration of a current collector according to Modification 1 of Embodiment 1.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing a schematic configuration of a current collector according to Modification 2 of Embodiment 1.
  • FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing a schematic configuration of a battery according to Embodiment 2.
  • FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing a schematic configuration of a battery according to Modification 1 of Embodiment 2.
  • FIG. 9 is a schematic cross-sectional view showing a schematic configuration of another battery according to Modification 1 of Embodiment 2.
  • FIG. 10 is a schematic cross-sectional view showing a schematic configuration of a battery according to Modification 2 of Embodiment 2.
  • a current collector includes a first metal layer, a second metal layer arranged to face the first metal layer, and between the first metal layer and the second metal layer and a resin layer having a through hole penetrating through the resin layer in the thickness direction, and the first metal layer and the second metal layer located in the through hole.
  • a connecting conductive member wherein the through hole is covered with the first metal layer and the second metal layer, and at least one of the first metal layer and the second metal layer has a thickness of , 20% or less of the thickness of the resin layer.
  • a part of the current collector is composed of a resin layer with a small specific gravity, so the weight of the battery using the current collector can be reduced. Further, by setting the thickness of at least one of the first metal layer and the second metal layer to 20% or less of the thickness of the resin layer, the proportion of the metal layer in the current collector is reduced. Weight can be reduced. In addition, compared to simply thinning the metal foil that constitutes the current collector, the strength can be maintained, so the current collector is less likely to be damaged by the stress that occurs during battery use. operation can be stabilized. In addition, since the through-hole is covered with the first metal layer and the second metal layer, the first metal layer and the second metal layer are also present at the position where the through-hole is formed in plan view.
  • the current collector when the current collector is used in a battery, the connection between the first metal layer and the second metal layer and the electrode layer is ensured even at positions overlapping the through holes 31 in plan view, so that the operation of the battery can be stabilized. . Therefore, according to the current collector of this aspect, it is possible to achieve both stabilization of battery operation and weight reduction.
  • the resin layer may contain a thermoplastic resin.
  • thermoplastic resin that can be easily made into a film is used for the resin layer, so it can be handled on rolls and can be used for continuous production using rolls, improving productivity.
  • the resin layer may contain a thermosetting resin.
  • thermosetting resin has excellent heat resistance, chemical resistance, and mechanical properties, so it is possible to stabilize the operation of the battery using the current collector.
  • the thickness of the resin layer may be 75 ⁇ m or less.
  • At least one of the first metal layer and the second metal layer is selected from the group consisting of aluminum (Al), copper (Cu), nickel (Ni), iron (Fe) and chromium (Cr). may include at least one
  • the thickness of at least one of the first metal layer and the second metal layer may be 2 ⁇ m or less.
  • At least one of the first metal layer and the second metal layer may have a laminated structure of a plurality of metal films made of different metals.
  • the metal layer can be composed of a plurality of metal films containing different metals on the resin layer side and on the side connected to the electrode layer. Therefore, by appropriately selecting the material of each metal film, a metal layer including a metal film suitable for film formation on the resin layer and a metal film suitable for connection with the electrode layer can be configured.
  • a battery according to an aspect of the present disclosure includes the current collector, a positive electrode layer, a negative electrode layer that faces the positive electrode layer, and a solid electrolyte layer that is positioned between the positive electrode layer and the negative electrode layer. and at least one unit cell having and, wherein the at least one unit cell includes a first unit cell laminated to the current collector.
  • the battery according to this aspect includes the current collector, it is possible to achieve both stable operation and weight reduction.
  • the at least one unit cell may further include a second unit cell stacked adjacent to the first unit cell via the current collector.
  • a stacked battery in which the first unit cell and the second unit cell are electrically connected by the current collector can be configured.
  • first unit cell and the second unit cell may be electrically stacked in series, and the first metal layer and the second metal layer may contain metal elements different from each other. .
  • the current collector As a result, it is possible to configure a serially stacked battery using the current collector as a bipolar current collector. Further, by configuring the first metal layer and the second metal layer with a material suitable for the polarity of the electrode layers connected to the first metal layer and the second metal layer, respectively, the operation of the battery can be stabilized.
  • first unit cell and the second unit cell may be electrically stacked in parallel, and the first metal layer and the second metal layer may each contain the same metal element.
  • a parallel-stacked battery using the current collector can be configured.
  • the negative electrode layer of the first unit cell and the negative electrode layer of the second unit cell are electrically connected through the current collector.
  • the current collector may be laminated so as to be connected to
  • the current collector is used as the negative electrode current collector, it is possible to reduce the weight of the negative electrode current collector, which is generally made of a metal having a large specific gravity such as copper or nickel.
  • the solid electrolyte layer may contain a solid electrolyte having lithium ion conductivity.
  • each figure is a schematic diagram and is not necessarily strictly illustrated. Therefore, it may differ from the actual shape, positional relationship and ratio. Also, the scales and the like are not necessarily the same in each drawing. In each figure, substantially the same configurations are denoted by the same reference numerals, and overlapping descriptions are omitted or simplified.
  • the "thickness direction” is a direction perpendicular to the main surface of each layer.
  • “plan view” means the case where the battery or current collector is viewed along the thickness direction.
  • top and bottom in the battery configuration do not refer to the upward direction (vertical upward) and downward (vertical downward) in absolute spatial recognition, but in the stack configuration It is used as a term defined by a relative positional relationship based on the stacking order.
  • Embodiment 1 First, a current collector according to Embodiment 1 will be described.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a schematic configuration of a current collector 100 according to Embodiment 1.
  • FIG. FIG. 2 is a schematic top view of the resin layer 30 and the conductive member 40 of the current collector 100.
  • FIG. FIG. 2 shows the upper surface of the current collector 100 shown in FIG. 1 excluding the first metal layer 10 and the second metal layer 20 when viewed from the thickness direction of the resin layer 30 .
  • the current collector 100 includes a first metal layer 10, a second metal layer 20, a resin layer 30, and a conductive member 40.
  • the current collector 100 is a current collector for a battery, is connected to electrode layers such as a positive electrode layer and a negative electrode layer, and conducts current from the electrode layers.
  • a current collector 100 and a unit cell including a positive electrode layer and a negative electrode layer are laminated.
  • the first metal layer 10 and the second metal layer 20 are respectively conductive thin films containing metal.
  • the first metal layer 10 and the second metal layer 20 may be collectively referred to simply as "metal layers".
  • the first metal layer 10 and the second metal layer 20 are each composed of, for example, a metal film made of metal.
  • the current collector 100 is used in a battery, for example, at least one of the first metal layer 10 and the second metal layer 20 is used as the positive electrode layer or the negative electrode layer of the unit cell. Connected so as to touch.
  • the first metal layer 10 and the second metal layer 20 are arranged facing each other.
  • the first metal layer 10 and the second metal layer are electrically connected by a conductive member 40 .
  • the first metal layer 10 is in contact with one main surface of the resin layer 30 and covers the main surface.
  • the second metal layer 20 is in contact with the other main surface of the resin layer 30 and covers the main surface.
  • the first metal layer 10 and the second metal layer 20 are formed directly on the resin layer 30 without using a conductive adhesive or the like, for example.
  • the main surface of the resin layer 30 does not include a region not covered with the first metal layer 10 and the second metal layer 20 .
  • the electrode layer can be laminated on the entire surface of the current collector 100 in a plan view, and the energy of the battery can be improved. Density can be improved.
  • the thickness of at least one of the first metal layer 10 and the second metal layer 20 is, for example, 2 ⁇ m or less, and may be 1 ⁇ m or less. Also, the thickness of each of the first metal layer 10 and the second metal layer 20 may be 2 ⁇ m or less, or may be 1 ⁇ m or less. As a result, the thickness of a current collector for a general battery is around 15 ⁇ m, but since the metal portion of the current collector 100 is made thinner, the battery using the current collector 100 can be made lighter. can be Further, when the first metal layer 10 and the second metal layer 20 are formed on the resin layer 30 by vapor deposition or the like, which will be described later, the thickness of the first metal layer 10 and the second metal layer 20 causes the resin layer to be thin.
  • the time required for forming the metal layer can be shortened, for example, the feeding speed of the resin film having a thickness of 30 can be increased and the film can be formed continuously, thereby improving the productivity.
  • the time required to form the first metal layer 10 and the second metal layer 20 can be shortened, deformation such as warping in the resin film due to the influence of heat during film formation is less likely to occur, and the formed metal layer can be peeled off. can suppress the occurrence of
  • the thickness of at least one of the first metal layer 10 and the second metal layer 20 is For example, it is 0.1 ⁇ m or more, and may be 0.5 ⁇ m or more. Also, the thickness of each of the first metal layer 10 and the second metal layer 20 may be 0.1 ⁇ m or more, or may be 0.5 ⁇ m or more.
  • the thickness of at least one of the first metal layer 10 and the second metal layer 20 is, for example, 20% or less of the thickness of the resin layer 30. Also, the thickness of each of the first metal layer 10 and the second metal layer 20 may be 20% or less of the thickness of the resin layer 30 .
  • the metals used for the first metal layer 10 and the second metal layer 20 are, for example, metals used for metal foil current collectors for batteries. At least one of the first metal layer 10 and the second metal layer 20 is selected from the group consisting of aluminum (Al), copper (Cu), nickel (Ni), iron (Fe) and chromium (Cr), for example. Contains at least one metal element.
  • the first metal layer 10 and the second metal layer 20 are metal films made of, for example, aluminum, copper or nickel, respectively. At least one of the first metal layer 10 and the second metal layer 20 may be a metal film made of stainless containing Fe and Cr. At least one of the first metal layer 10 and the second metal layer 20 contains at least one metal element selected from the group consisting of manganese (Mn), zinc (Zn) and molybdenum (Mo) as other trace metal elements. may contain other metal elements such as
  • the first metal layer 10 and the second metal layer 20 may each contain the same metal element, or may contain different metal elements.
  • the metals used for the first metal layer 10 and the second metal layer 20 are determined according to, for example, the polarity and material of the electrode layers to be connected.
  • the first metal layer 10 and the second metal layer 20 are, for example, each constructed of the same metallic material.
  • the first metal layer 10 and the second metal layer 20 are connected to the first metal layer 10 and the second metal layer 20, that is, when the current collector 100 is used in a series-stacked battery.
  • the metal layer 20 is composed of, for example, different metal materials suitable for connection with respective polarities.
  • the first metal layer 10 and the second metal layer 20 when connected to the positive electrode layer may be, for example, thin films containing aluminum and made of aluminum.
  • the first metal layer 10 and the second metal layer 20 when connected to the negative electrode layer contain copper or nickel, and may be thin films composed of copper or nickel.
  • the first metal layer 10 and the second metal layer 20 can be made of the same metal material when the current collector 100 is used in a serially stacked battery. may Moreover, when the current collector 100 is used in a parallel-stacked battery, the first metal layer 10 and the second metal layer 20 may be made of different metal materials.
  • the resin layer 30 is located between the first metal layer 10 and the second metal layer 20 .
  • the resin layer 30 is, for example, an insulating thin film made of resin.
  • the resin layer 30 is covered with the first metal layer 10 and the second metal layer 20 in plan view, and does not protrude outside the first metal layer 10 and the second metal layer 20 .
  • the resin layer 30 is provided with a through-hole 31 that penetrates the resin layer 30 in the thickness direction.
  • a plurality of through holes 31 are provided in the resin layer 30 .
  • a conductive member 40 is filled in the through hole 31 .
  • the through hole 31 is covered with the first metal layer 10 and the second metal layer 20 from both sides in the thickness direction of the resin layer 30 .
  • the two openings of through hole 31 are closed with first metal layer 10 and second metal layer 20 . That is, one opening of the through hole 31 is closed by the first metal layer 10 and the other opening is closed by the second metal layer 20 .
  • Metals used as current collectors for batteries include, for example, aluminum, copper, nickel, stainless steel, and alloys thereof.
  • the specific gravity of each metal is 2.7 g/cm 3 for aluminum, 8.9 g/cm 3 for copper, 8.9 g/cm 3 for nickel, and 7.9 g/cm 3 for iron. . Therefore, the specific gravity of metal is higher than that of general resin, which is about 1 g/cm 3 to 2 g/cm 3 . Therefore, by including the resin layer 30 in the current collector 100, the weight of the battery using the current collector 100 can be reduced.
  • polyethylene terephthalate has a specific gravity of 1.3 g/cm 3 and polyimide has a specific gravity of 1.4 g/cm 3 . The weight of the battery used can be reduced.
  • the resin layer 30 contains, for example, a thermoplastic resin.
  • the resin layer 30 may be made of a thermoplastic resin.
  • a thermoplastic resin can be easily formed into a film and can be handled with a roll. Therefore, it is possible to cope with continuous production using rolls, etc., so that productivity can be improved.
  • Thermoplastic resins include general-purpose plastics such as polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polyethylene and polypropylene. Among these, the thermoplastic resin may be polyethylene terephthalate or polyethylene naphthalate from the viewpoint of heat resistance and chemical resistance. Also, the thermoplastic resin may be an engineering plastic or a super engineering plastic.
  • the resin layer 30 contains, for example, a thermosetting resin.
  • the resin layer 30 may be made of a thermosetting resin.
  • a thermosetting resin has excellent heat resistance, chemical resistance, and mechanical properties, and can stabilize the operation of a battery using the current collector 100 .
  • thermosetting resins include polyimide. Polyimide is easily formed into a film, and the resin layer 30 can be easily formed.
  • the thermosetting resin may be other thermosetting resins such as epoxy resins and phenolic resins. Polyimide may have thermoplasticity depending on its molecular structure, and thermoplastic polyimide may be used for the resin layer 30 .
  • the resin layer 30 may contain both a thermoplastic resin and a thermosetting resin.
  • the thickness of the resin layer 30 is, for example, 75 ⁇ m or less. Thereby, the resin layer 30 becomes lighter than a metal foil such as copper or nickel having a thickness of about 12 ⁇ m. Moreover, from the viewpoint of reducing the volume of the battery, the thickness of the resin layer 30 may be, for example, 15 ⁇ m or less.
  • the thickness of the resin layer is, for example, 1 ⁇ m or more, and may be 5 ⁇ m or more.
  • the plan view shape of the through hole 31 is, for example, circular.
  • the diameter of the through hole 31 is, for example, constant regardless of the position in the thickness direction. That is, the through hole 31 is, for example, cylindrical.
  • the diameter of the through hole 31 is, for example, 10 ⁇ m or more and 1000 ⁇ m or less.
  • the plurality of through holes 31 are distributed in an island shape in plan view.
  • the plurality of through-holes 31 are, for example, arranged in a matrix at equal intervals in plan view.
  • the gap distance between adjacent through holes 31 is, for example, half or more of the diameter of the through holes 31 .
  • some through holes 31 are formed at the ends of the resin layer 30 in plan view. Therefore, part of the conductive member 40 is exposed at the end of the current collector 100 .
  • the total area of the plurality of through holes 31 is, for example, 10% or more and 80% or less of the area of the outline shape of the resin layer 30, and may be 20% or more and 50% or less.
  • the shape and arrangement of the through holes 31 are not limited to the example shown in FIG. 3 and 4 are schematic top views showing other examples of the resin layer 30 and the conductive member 40, respectively.
  • the resin layer 30 may be formed with a bridging portion 34 that connects adjacent through holes 33 .
  • the bridging portion 34 is, for example, a groove formed between adjacent through holes 33 .
  • the bridge portion 34 does not penetrate the resin layer 30 in the thickness direction, for example.
  • the bridging portion 34 is filled with the conductive member 40 .
  • the current load in the in-plane direction can be averaged by the presence of the conductive member 40 in the bridge portion 34 .
  • planar view shapes of the plurality of through holes 35 may be different from each other.
  • the planar shape of the through hole 35 include a circular shape, an oval shape, a polygonal shape, a star shape, and the like.
  • the plurality of through holes 35 may be randomly distributed instead of being arranged at equal intervals in a plan view.
  • the conductive member 40 is positioned within the through hole 31. As shown in FIG. The conductive member 40 fills the through hole 31 provided in the resin layer 30 . The conductive member 40 is sandwiched between the first metal layer 10 and the second metal layer and is in contact with the first metal layer 10 and the second metal layer.
  • the material that constitutes the conductive member 40 may be any material that has conductivity, but is, for example, the same metal material that constitutes at least one of the first metal layer 10 and the second metal layer 20 .
  • the first metal layer 10 side of the conductive member 40 is made of the same metal material as the first metal layer 10.
  • the second metal layer 20 side of the conductive member 40 is made of the same metal material as the metal material forming the second metal layer 20 .
  • All of the conductive members 40 may be made of the same metal material as the metal material that constitutes either the first metal layer 10 or the second metal layer 20 .
  • the conductive member 40 may contain a metal element that is not contained in the first metal layer 10 and the second metal layer 20 .
  • the conductive member 40 may be made of a conductive resin containing metal particles.
  • the current collector 100 is manufactured, for example, by the following method.
  • the through holes 31 are formed in the resin film that serves as the base material of the resin layer 30 . Thereby, the resin layer 30 provided with the through holes 31 is formed.
  • the through holes 31 are formed, for example, by melting, etching, or punching a resin film.
  • a conductive member 40 is formed in the through hole 31 of the resin layer 30 using a sputtering method, a vapor deposition method, a wet coating method, a plating method, or the like.
  • a metal film is deposited on the inner wall of the resin layer 30 forming the through hole 31, and the conductive member 40 is formed.
  • a metal film may also be deposited on the main surface of the resin layer 30 to form at least one of the first metal layer 10 and the second metal layer 20 .
  • the conductive member 40 made of the same metal material as at least one of the first metal layer 10 and the second metal layer 20 is formed.
  • the conductive member 40 is formed along the inner wall of the resin layer 30 forming the through hole 31 , for example, so as to completely fill the through hole 31 . It should be noted that the conductive member 40 need not completely fill the through hole 31 as long as it is connected to the first metal layer 10 and the second metal layer 20 .
  • this step forms both the first metal layer 10 and the second metal layer 20 .
  • a metal layer that has not yet been formed is formed using a sputtering method, a vapor deposition method, a wet coating method, a plating method, or the like. to form a film. If different materials are used for the conductive member 40 and for the first metal layer 10 and the second metal layer 20, the first metal layer 10 and the second metal layer 20 are formed after the conductive member 40 is formed. film.
  • the resin layer 30 on which the first metal layer 10, the second metal layer 20, and the conductive member 40 are formed is cut into a target size as necessary, whereby the current collector 100 is obtained.
  • the through holes 31 are provided at the ends of the resin layer 30 by cutting the current collector 100 .
  • the current collector 100 includes the resin layer 30 positioned between the first metal layer 10 and the second metal layer 20, the specific gravity of the resin layer 30 is small. The weight of the battery used can be reduced. In addition, compared to simply thinning the metal foil that constitutes the current collector, since the strength can be maintained, the current collector 100 is less likely to be damaged by stress or the like generated during battery use. It can stabilize the operation of the battery.
  • the first metal layer 10 and the second metal layer 20 are connected by the conductive member 40 in the through hole 31 , and the through hole 31 is covered with the first metal layer 10 and the second metal layer 20 . It is Therefore, the first metal layer 10 and the second metal layer 20 are electrically connected to each other, and the first metal layer 10 and the second metal layer 20 are also present at the positions where the through holes 31 are formed in plan view. do. Therefore, when the current collector 100 is used in a battery, the connection between the first metal layer 10 and the second metal layer 20 and the electrode layer is ensured even at positions overlapping the through-holes 31 in a plan view. can be stabilized.
  • Modification 1 Next, Modification 1 of Embodiment 1 will be described. In addition, in the following description of Modified Example 1, differences from Embodiment 1 will be mainly described, and descriptions of common points will be omitted or simplified.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing a schematic configuration of a current collector 110 according to this modified example.
  • Current collector 110 differs from current collector 100 according to Embodiment 1 in that current collector 110 includes first metal layer 10a and second metal layer 20a instead of first metal layer 10 and second metal layer 20. differ.
  • the first metal layer 10a has a laminated structure of a plurality of metal films 11 and 12 made of different metals.
  • the metal film 11 and the metal film 12 are laminated in this order so as to approach the resin layer 30 in the thickness direction of the current collector 110 .
  • the metal film 11 is a metal film forming one main surface of the current collector 110 .
  • the metal film 11 is connected to the electrode layers of the unit cell.
  • the metal film 12 is positioned between the metal film 11 and the resin layer 30 and is in contact with the resin layer 30 and the conductive member 40 .
  • the second metal layer 20a has a laminated structure of a plurality of metal films 21 and 22 made of different metals.
  • the metal film 21 and the metal film 22 are laminated in this order so as to approach the resin layer 30 .
  • Metal film 21 is a metal film forming the other main surface of current collector 110 .
  • the metal film 21 is connected to the electrode layers of the unit cell.
  • the metal film 22 is positioned between the metal film 21 and the resin layer 30 and is in contact with the resin layer 30 and the conductive member 40 .
  • the metal films 11 and 12 are metal films connected to the electrode layers of the unit cells, and the metals described as the metals used for the first metal layer 10 and the second metal layer 20 can be used.
  • the metal films 11 and 12 are made of a metal material suitable for connection with an electrode layer, such as aluminum, copper, or nickel.
  • the metal film 12 and the metal film 22 are metal films in contact with the resin layer 30, and for example, a metal material having good film-forming properties on the resin layer 30 is used.
  • Metal film 12 and metal film 22 contain, for example, chromium.
  • the metal film 12 and the metal film 22 with good film-forming properties are formed so as to be in contact with the resin layer 30, so that the adhesion between the first metal layer 10a and the second metal layer 20a and the resin layer 30 is improved. do. Therefore, the first metal layer 10a and the second metal layer 20a are less likely to separate from the resin layer 30, and the operation of the battery using the current collector 110 can be stabilized.
  • the first metal layer 10a and the second metal layer 20a are formed by sequentially laminating each metal film on the resin layer 30 using a sputtering method, a vapor deposition method, a wet coating method, a plating method, or the like.
  • first metal layer 10a and the second metal layer 20a does not have to have a laminated structure of a plurality of metal films.
  • first metal layer 10 may be used instead of the first metal layer 10a.
  • second metal layer 20 may be used instead of the second metal layer 20a.
  • Modification 2 Next, Modification 2 of Embodiment 1 will be described. In addition, in the following description of Modified Example 2, differences from Embodiment 1 will be mainly described, and descriptions of common points will be omitted or simplified.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing a schematic configuration of a current collector 120 according to this modified example.
  • Current collector 120 differs from current collector 100 according to the first embodiment in that resin layer 30 a is provided instead of resin layer 30 .
  • the resin layer 30a is provided with a plurality of through holes 32a, 32b, 32c, and 32d having different cross-sectional shapes when cut in the thickness direction.
  • the through hole 32a penetrates the resin layer 30a in the thickness direction by connecting two hemispherical holes.
  • the through-hole 32b has a columnar shape that penetrates the resin layer 30a in the thickness direction.
  • a conductive member 40 is formed in a film shape along the inner wall of the resin layer 30a forming the through hole 32b.
  • the through holes 32b are not completely filled with the conductive member 40, and voids exist within the through holes 32b.
  • the through hole 32c penetrates the resin layer 30a in the thickness direction by connecting a hemispherical hole and a tapered hole whose width narrows toward the center of the resin layer 30a in the thickness direction. .
  • the through hole 32d penetrates the resin layer 30a in the thickness direction by connecting two tapered holes whose width narrows toward the center of the resin layer 30a in the thickness direction.
  • a conductive member 40 is formed in a film shape along the inner wall of the resin layer 30a forming the through hole 32d.
  • a film-like conductive member 40 is connected to the central portion of the through hole 32d. Thereby, two gaps are formed in the through hole 32d.
  • the resin layer 30a may be formed with through holes having several shapes out of the plurality of through holes 32a, 32b, 32c, and 32d. Only through-holes of any shape may be formed.
  • Embodiment 2 Next, Embodiment 2 will be described. Specifically, in Embodiment 2, a battery using the current collector according to Embodiment 1 will be described.
  • FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing a schematic configuration of a battery 300 according to Embodiment 2.
  • FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing a schematic configuration of a battery 300 according to Embodiment 2.
  • the battery 300 includes a unit cell 200a having a positive electrode layer 50, a negative electrode layer 60, and a solid electrolyte layer 70, a current collector 100, and a current collector 80.
  • Battery 300 has a structure in which current collector 100, negative electrode layer 60, solid electrolyte layer 70, positive electrode layer 50, and current collector 80 are stacked in this order.
  • the current collector 100 , the negative electrode layer 60 , the solid electrolyte layer 70 , the positive electrode layer 50 , and the current collector 80 have, for example, the same shape in plan view, and the contours match.
  • the unit cell 200 a is an example of a first unit cell that is positioned on the current collector 100 and laminated on the current collector 100 .
  • a unit cell 200 a is located between the current collector 100 and the current collector 80 .
  • the battery 300 may include at least one unit cell 200a, and may include a plurality of unit cells. A battery including a plurality of unit cells will be described later.
  • the positive electrode layer 50 is arranged to face the negative electrode layer 60 . Also, the positive electrode layer 50 is positioned between the current collector 80 and the solid electrolyte layer 70 . The positive electrode layer 50 is in contact with the current collector 80 and the solid electrolyte layer 70 . The positive electrode layer 50 may be electrically connected to the current collector 80, and may be connected to the current collector 80 via a conductive adhesive layer or the like, for example.
  • the thickness of the positive electrode layer 50 is, for example, 5 ⁇ m or more and 300 ⁇ m or less.
  • the positive electrode layer 50 contains at least a positive electrode active material, and if necessary, may contain at least one of a solid electrolyte, a conductive aid and a binder material.
  • the positive electrode active material known materials that can occlude and release (insert and desorb, or dissolve and precipitate) lithium ions, sodium ions, or magnesium ions can be used.
  • the positive electrode active material in the case of a material that can desorb and insert lithium ions, examples include lithium cobaltate composite oxide (LCO), lithium nickelate composite oxide (LNO), lithium manganate composite oxide (LMO), ), lithium-manganese-nickel composite oxide (LMNO), lithium-manganese-cobalt composite oxide (LMCO), lithium-nickel-cobalt composite oxide (LNCO) or lithium-nickel-manganese-cobalt composite oxide (LNMCO ) are used.
  • LCO lithium cobaltate composite oxide
  • LNO lithium nickelate composite oxide
  • LMO lithium manganate composite oxide
  • LMNO lithium-manganese-nickel composite oxide
  • LMCO lithium-manganese-cobalt composite oxide
  • LNCO lithium-nickel-cobalt composite
  • a solid electrolyte material used for the solid electrolyte layer 70 described later can be used.
  • Conductive materials such as acetylene black, carbon black, graphite, and carbon fiber are used as conductive aids.
  • the binder material for example, elastomers are used, and organic compounds such as polyvinylidene fluoride, acrylic resin, or cellulose resin may be used.
  • the negative electrode layer 60 is arranged to face the positive electrode layer 50 . Also, the negative electrode layer 60 is positioned between the current collector 100 and the solid electrolyte layer 70 . The negative electrode layer 60 is in contact with the current collector 100 and the solid electrolyte layer 70 . The negative electrode layer 60 may be electrically connected to the current collector 100, and may be connected to the current collector 100 via a conductive adhesive layer or the like, for example.
  • the thickness of the negative electrode layer 60 is, for example, 5 ⁇ m or more and 300 ⁇ m or less.
  • the negative electrode layer 60 contains at least a negative electrode active material, and if necessary, may contain at least one of a solid electrolyte, a conductive aid, and a binder material.
  • the negative electrode active material known materials that can occlude and release (insert and desorb, or dissolve and deposit) lithium ions, sodium ions, or magnesium ions can be used.
  • the negative electrode active material in the case of a material that can desorb and insert lithium ions, for example, carbon materials such as natural graphite, artificial graphite, graphite carbon fiber or resin baked carbon, metallic lithium, lithium alloys, or lithium and transition metal An oxide with an element or the like is used.
  • solid electrolyte a solid electrolyte material used for the solid electrolyte layer 70 described later can be used.
  • the conductive aid and binder material the conductive aid and binder material described above can be used.
  • the solid electrolyte layer 70 is located between the positive electrode layer 50 and the negative electrode layer 60 .
  • the thickness of the solid electrolyte layer 70 is, for example, 5 ⁇ m or more and 150 ⁇ m or less.
  • the solid electrolyte layer 70 contains at least a solid electrolyte and, if necessary, may contain a binder material.
  • the solid electrolyte layer 70 may contain a solid electrolyte having lithium ion conductivity.
  • a known material such as a lithium ion conductor, a sodium ion conductor, or a magnesium ion conductor can be used as the solid electrolyte.
  • a solid electrolyte material such as a sulfide solid electrolyte, a halogen-based solid electrolyte, or an oxide solid electrolyte is used as the solid electrolyte.
  • a sulfide solid electrolyte in the case of a material capable of conducting lithium ions, for example, a composite of lithium sulfide (Li 2 S) and phosphorus pentasulfide (P 2 S 5 ) is used.
  • a sulfide such as Li 2 S—SiS 2 , Li 2 S—B 2 S 3 or Li 2 S—GeS 2 may be used.
  • a sulfide to which at least one of 3 N, LiCl, LiBr, Li 3 PO 4 and Li 4 SiO 4 is added may be used.
  • the oxide solid electrolyte in the case of a material capable of conducting lithium ions, for example, Li 7 La 3 Zr 2 O 12 (LLZ), Li 1.3 Al 0.3 Ti 1.7 (PO 4 ) 3 (LATP) Alternatively, (La, Li) TiO 3 (LLTO) or the like is used.
  • LLZ Li 7 La 3 Zr 2 O 12
  • LATP Li 1.3 Al 0.3 Ti 1.7 (PO 4 ) 3
  • (La, Li) TiO 3 (LLTO) or the like is used.
  • the binder material As the binder material, the binder material described above can be used.
  • the current collector 80 is located on the opposite side of the positive electrode layer 50 from the solid electrolyte layer 70 side.
  • the current collector 80 is a positive electrode current collector that exchanges electrons with the positive electrode layer 50 .
  • the material of the current collector 80 a known battery current collector material can be used.
  • the current collector 80 for example, a foil-shaped body, a plate-shaped body, or a mesh-shaped body made of copper, aluminum, nickel, iron, stainless steel, platinum, gold, or an alloy of two or more of these is used.
  • current collector 80 is a positive electrode current collector, and is therefore aluminum foil, for example.
  • the thickness of the current collector 80 is, for example, 5 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less.
  • the current collector 100 is located on the opposite side of the negative electrode layer 60 from the solid electrolyte layer 70 side. The entire main surface of the current collector 100 on the negative electrode layer 60 side is in contact with the negative electrode layer 60 . Specifically, the first metal layer 10 in the current collector 100 is in contact with the negative electrode layer 60 and is electrically connected to the negative electrode layer 60 . In the present embodiment, the current collector 100 is a negative electrode current collector that gives and receives electrons to and from the negative electrode layer 60 . In the present embodiment, the first metal layer 10 is connected to the negative electrode layer 60 and is therefore made of copper or nickel, for example. By using the current collector 100 as the negative electrode current collector in this way, it is possible to achieve both stable operation and weight reduction of the battery 300 .
  • the current collector 80 and the current collector 100 may be carbon-coated current collectors. As a result, the adhesiveness to the electrode layers such as the positive electrode layer 50 and the negative electrode layer 60 is improved, and the electrical resistance can be reduced.
  • the method for manufacturing the battery 300 is not particularly limited, and the battery 300 can be formed by a known battery manufacturing method except for using the current collector 100 .
  • Battery 300 is manufactured, for example, by the following method. First, a current collector 80 is prepared, and a positive electrode layer 50, a solid electrolyte layer 70, and a negative electrode layer 60 are formed thereon in this order, and high-pressure pressing is performed for densification. Next, after laminating the current collector 100 on the negative electrode layer 60 so that the first metal layer 10 faces the negative electrode layer 60, the battery 300 is obtained by further performing high pressure pressing as necessary.
  • the current collector 100 may be used instead of the current collector 80, and the unit cell 200a may be positioned between the two current collectors 100. Moreover, in the battery 300, the positions of the current collector 80 and the current collector 100 may be exchanged.
  • Modification 1 Next, Modification 1 of Embodiment 2 will be described. In addition, in the following description of Modified Example 1, differences from Embodiment 2 will be mainly described, and descriptions of common points will be omitted or simplified.
  • FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing a schematic configuration of a battery 310 according to this modified example.
  • Battery 310 differs from battery 300 according to the second embodiment in that it further includes unit cell 200b and current collector 90 .
  • the battery 310 includes a plurality of unit cells 200a, 200b, a current collector 100, a current collector 80, and a current collector 90.
  • the unit cell 200 b includes a positive electrode layer 50 , a negative electrode layer 60 and a solid electrolyte layer 70 .
  • Each layer of the unit cell 200b has the same configuration as that of the unit cell 200a, so description thereof is omitted.
  • the unit cell 200b is an example of a second unit cell stacked so as to be adjacent to the unit cell 200a with the current collector 100 interposed therebetween.
  • a unit cell 200 a is located between the current collector 80 and the current collector 100 .
  • a unit cell 200b is located between the current collector 90 and the current collector 100 .
  • the unit cells 200a and 200b are electrically stacked in series. Specifically, the unit cell 200a and the unit cell 200b are stacked such that the negative electrode layer 60 of the unit cell 200a and the positive electrode layer 50 of the unit cell 200b are electrically connected via the current collector 100. It is Therefore, the negative electrode layer 60 of the unit cell 200a and the positive electrode layer 50 of the unit cell 200b are laminated without the solid electrolyte layer 70 interposed therebetween.
  • the number of the plurality of unit cells 200a and 200b is two in the battery 310, three or more unit cells may be electrically stacked in series.
  • the plurality of unit cells are stacked such that the layers are stacked in the same order. In this case, for example, at least one current collector 100 is arranged between adjacent unit cells.
  • a plurality of batteries each composed of a plurality of unit cells electrically stacked in series may be electrically stacked in parallel.
  • the current collector 90 is located on the side opposite to the solid electrolyte layer 70 side of the negative electrode layer 60 of the unit cell 200b.
  • the current collector 90 is a negative electrode current collector that gives and receives electrons to and from the negative electrode layer 60 .
  • the material of the current collector 90 a known battery current collector material can be used.
  • the current collector 90 for example, a foil-shaped body, a plate-shaped body, or a mesh-shaped body made of copper, aluminum, nickel, iron, stainless steel, platinum, gold, or an alloy of two or more of these is used.
  • current collector 90 is a negative electrode current collector, and is therefore, for example, copper foil or nickel foil.
  • the thickness of the current collector 90 is, for example, 5 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less.
  • the current collector 100 is located between the unit cell 200a and the unit cell 200b.
  • the unit cell 200a is located on the first metal layer 10 side of the current collector 100
  • the unit cell 200b is located on the second metal layer 20 side of the current collector 100.
  • FIG. The entire main surface of the current collector 100 on the unit cell 200a side is in contact with the negative electrode layer 60 of the unit cell 200a
  • the entire main surface of the current collector 100 on the unit cell 200b side is in contact with the positive electrode layer 50 of the unit cell 200b.
  • the first metal layer 10 in the current collector 100 is in contact with the negative electrode layer 60 of the unit cell 200 a and is electrically connected to the negative electrode layer 60 .
  • the second metal layer 20 in the current collector 100 is in contact with the positive electrode layer 50 of the unit cell 200b and is electrically connected to the positive electrode layer 50 .
  • the current collector 100 is a bipolar current collector that exchanges electrons with the negative electrode layer 60 of the unit cell 200a and the positive electrode layer 50 of the unit cell 200b.
  • the first metal layer 10 and the second metal layer 20 contain different metal elements, for example. Since the first metal layer 10 is connected to the negative electrode layer 60, it is made of copper or nickel, for example. Since the second metal layer 20 is connected to the positive electrode layer 50, it is made of, for example, aluminum. Thus, by using the current collector 100 as a bipolar current collector, it is possible to achieve both stable operation and weight reduction of the battery 310 .
  • the battery 310 is manufactured, for example, by the following method. First, a current collector 80 is prepared, and a positive electrode layer 50, a solid electrolyte layer 70, and a negative electrode layer 60 are formed thereon in this order, and high-pressure pressing is performed for densification to form a first laminate. obtain. In addition, a current collector 90 is prepared, and the negative electrode layer 60, the solid electrolyte layer 70, and the positive electrode layer 50 are formed thereon in this order, and high-pressure pressing is performed for densification, thereby forming a second laminate. obtain.
  • a current collector 100 is arranged so as to be in contact with the negative electrode layer 60 of the first laminate and the positive electrode layer 50 of the second laminate, and the first laminate, the second laminate, and the current collector 100 are formed. After stacking, a battery 310 is obtained by further performing a high pressure press as necessary.
  • FIG. 9 is a schematic cross-sectional view showing a schematic configuration of another battery 320 according to this modification.
  • battery 320 has a configuration including current collector 100 instead of current collector 90 of battery 310 .
  • the battery 320 is obtained by stacking a plurality of laminates in which the negative electrode layer 60, the solid electrolyte layer 70 and the positive electrode layer 50 are formed in this order on the current collector 100, and the positive electrode layer 50 of the uppermost laminate is collected. It is formed by further laminating the conductor 80 .
  • Modification 2 Next, Modification 2 of Embodiment 2 will be described. In the following description of Modification 2, differences from Embodiment 2 and Modification 1 of Embodiment 2 will be mainly described, and descriptions of common points will be omitted or simplified.
  • FIG. 10 is a schematic cross-sectional view showing a schematic configuration of a battery 330 according to this modified example.
  • Battery 330 differs from battery 310 according to Modification 1 of Embodiment 2 in that the stacking direction of unit cells 200b is reversed, and current collector 80 is provided instead of current collector 90. .
  • the battery 330 includes a plurality of unit cells 200a, 200b, a current collector 100, and a plurality of current collectors 80.
  • the unit cell 200b is stacked so as to be adjacent to the unit cell 200a with the current collector 100 interposed therebetween.
  • the unit cell 200 a is positioned between one current collector 80 of the two current collectors 80 and the current collector 100 .
  • the unit cell 200 b is positioned between the other current collector 80 of the two current collectors 80 and the current collector 100 .
  • the unit cells 200a and 200b are electrically stacked in parallel. Specifically, the unit cell 200 a and the unit cell 200 b are stacked such that the negative electrode layer 60 of the unit cell 200 a and the negative electrode layer 60 of the unit cell 200 b are electrically connected via the current collector 100 . It is Therefore, the negative electrode layer 60 of the unit cell 200a and the negative electrode layer 60 of the unit cell 200b are laminated without the solid electrolyte layer 70 interposed therebetween.
  • unit cells 200a and 200b in the battery 330 are two, three or more unit cells may be electrically stacked in parallel.
  • the plurality of unit cells are stacked such that the stacking order of each layer of adjacent unit cells is reversed.
  • at least one current collector 100 is arranged between adjacent unit cells.
  • the current collector 100 is located between the unit cell 200a and the unit cell 200b.
  • the entire main surface of the current collector 100 on the unit cell 200a side is in contact with the negative electrode layer 60 of the unit cell 200a, and the entire main surface of the current collector 100 on the unit cell 200b side is in contact with the negative electrode layer 60 of the unit cell 200b.
  • the first metal layer 10 in the current collector 100 is in contact with the negative electrode layer 60 of the unit cell 200 a and is electrically connected to the negative electrode layer 60 .
  • the second metal layer 20 in the current collector 100 is in contact with the negative electrode layer 60 of the unit cell 200b and is electrically connected to the negative electrode layer 60 .
  • the current collector 100 is a negative electrode current collector that exchanges electrons with the negative electrode layer 60 of the unit cell 200a and the negative electrode layer 60 of the unit cell 200b.
  • the first metal layer 10 and the second metal layer 20 each contain, for example, the same metal element. Since both the first metal layer 10 and the second metal layer 20 are connected to the negative electrode layer 60, they are made of copper or nickel, for example.
  • the current collector 100 as the negative electrode current collector in this way, it is possible to achieve both stable operation and weight reduction of the battery 330 .
  • the weight reduction effect is enhanced by using the current collector 100 as the negative electrode current collector instead of the metal foil. be able to.
  • the battery 330 is manufactured, for example, by the following method. First, a current collector 80 is prepared, and a positive electrode layer 50, a solid electrolyte layer 70 and a negative electrode layer 60 are formed thereon in this order, and high-pressure pressing is performed for densification to obtain a laminate. Two such laminates are formed, the current collector 100 is arranged so as to be in contact with the negative electrode layer 60 of each of the two laminates, and the two laminates and the current collector 100 are laminated. A battery 330 is obtained by further performing high-pressure pressing according to the requirements.
  • the current collector 100 may be used instead of at least one of the two current collectors 80 in the battery 330 .
  • the polarities of the electrode layers of the unit cells 200a and 200b in the battery 330 may be reversed, and the current collector 100 may be connected to the positive electrode layers 50 of the unit cells 200a and 200b. That is, the current collector 100 may be used as a positive electrode current collector.
  • the current collector, positive electrode layer, negative electrode layer and solid electrolyte layer have the same shape and position in plan view, but this is not the only option. At least one of the current collector, the positive electrode layer, the negative electrode layer, and the solid electrolyte layer may have different shapes or positions in plan view.
  • the current collector according to the present disclosure is useful, for example, for weight reduction of batteries.
  • the battery according to the present disclosure can be used, for example, as a secondary battery such as an all-solid-state battery used in various electronic devices or automobiles.

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Abstract

本開示の一態様に係る電池は、第１金属層と、前記第１金属層と対向して配置される第２金属層と、前記第１金属層と前記第２金属層との間に位置する樹脂層であって、前記樹脂層を厚み方向に貫通するスルーホールが設けられている樹脂層と、前記スルーホール内に位置し、前記第１金属層と前記第２金属層とを接続する導電部材と、を備え、前記スルーホールは、前記第１金属層および前記第２金属層に覆われており、前記第１金属層および前記第２金属層のうち少なくとも一方の厚さは、前記樹脂層の厚さの２０％以下である。

Description

集電体および電池
　本開示は、集電体および電池に関する。
　電池は、高容量化するために大型化および／または積層化が求められるが、一方で大型化および／または積層化すると電池の重量が増加するため、電池の使用用途によっては軽量化が求められている。正極層および負極層等の電極層を構成する主要部材だけではなく、集電体などすべての構成部材にも軽量化は求められる。
　特許文献１には、複数の単電池の間に配置される電池間分離構造体の構成であって、電気的かつイオン伝導的に絶縁する絶縁部と電気的に接続する導電部とを備える構成が開示されている。
　特許文献２には、バイポーラ型リチウムイオン電池の構成であって、第一集電体と第二集電体との間に貫通孔を有する粘着性樹層を有するバイポーラ集電体を備える構成が開示されている。
国際公開第２０１１／０３３７０２号 特開２０２０－１０９７６２号公報
　従来技術においては、電池の動作の安定性を担保しつつ、電池を軽量化することが求められている。そこで、本開示は、電池の動作の安定化と軽量化とを両立できる集電体および電池を提供することを目的とする。
　本開示の一形態に係る集電体は、第１金属層と、前記第１金属層と対向して配置される第２金属層と、前記第１金属層と前記第２金属層との間に位置する樹脂層であって、前記樹脂層を厚み方向に貫通するスルーホールが設けられている樹脂層と、前記スルーホール内に位置し、前記第１金属層と前記第２金属層とを接続する導電部材と、を備え、前記スルーホールは、前記第１金属層および前記第２金属層に覆われており、前記第１金属層および前記第２金属層のうち少なくとも一方の厚さは、前記樹脂層の厚さの２０％以下である。
　本開示の一形態に係る電池は、上記集電体と、正極層と、前記正極層に対向して配置される負極層と、前記正極層と前記負極層との間に位置する固体電解質層と、を有する少なくとも１つの単位セルと、を備え、前記少なくとも１つの単位セルは、前記集電体に積層される第１単位セルを含む。
　本開示によれば、電池の動作の安定化と軽量化とを両立できる。
図１は、実施の形態１に係る集電体の概略構成を示す断面模式図である。 図２は、実施の形態１に係る樹脂層および導電部材の上面模式図である。 図３は、実施の形態１に係る樹脂層および導電部材の別の例を示す上面模式図である。 図４は、実施の形態１に係る樹脂層および導電部材のさらに別の例を示す上面模式図である。 図５は、実施の形態１の変形例１に係る集電体の概略構成を示す断面模式図である。 図６は、実施の形態１の変形例２に係る集電体の概略構成を示す断面模式図である。 図７は、実施の形態２に係る電池の概略構成を示す断面模式図である。 図８は、実施の形態２の変形例１に係る電池の概略構成を示す断面模式図である。 図９は、実施の形態２の変形例１に係る別の電池の概略構成を示す断面模式図である。 図１０は、実施の形態２の変形例２に係る電池の概略構成を示す断面模式図である。
　（本開示の概要）
　本開示の一態様に係る集電体は、第１金属層と、前記第１金属層と対向して配置される第２金属層と、前記第１金属層と前記第２金属層との間に位置する樹脂層であって、前記樹脂層を厚み方向に貫通するスルーホールが設けられている樹脂層と、前記スルーホール内に位置し、前記第１金属層と前記第２金属層とを接続する導電部材と、を備え、前記スルーホールは、前記第１金属層および前記第２金属層に覆われており、前記第１金属層および前記第２金属層のうち少なくとも一方の厚さは、前記樹脂層の厚さの２０％以下である。
　これにより、集電体の一部が比重の小さい樹脂層で構成されるため、集電体を用いた電池を軽量化できる。また、前記第１金属層および前記第２金属層のうち少なくとも一方の厚さは、前記樹脂層の厚さの２０％以下とすることで、集電体における金属層の割合が少なくなるため、軽量化できる。また、単に集電体を構成する金属箔を薄くする場合と比べ、強度を保持できるため、電池の使用中に発生する応力等で集電体が破損しにくくなり、集電体を用いた電池の動作を安定化できる。また、スルーホールが第１金属層および第２金属層に覆われていることで、平面視でスルーホールが形成されている位置にも第１金属層および第２金属層が存在する。よって、集電体を電池に用いる場合に、第１金属層および第２金属層と電極層との接続が平面視でスルーホール３１と重なる位置でも確保されるため、電池の動作を安定化できる。よって、本態様に係る集電体によれば、電池の動作の安定化と軽量化とを両立できる。
　また、例えば、前記樹脂層は、熱可塑性樹脂を含んでもよい。
　これにより、フィルム化が容易な熱可塑性樹脂が樹脂層に用いられるため、ロールでの取り扱いが可能となり、ロールを用いた連続生産に対応できるため、生産性を向上できる。
　また、例えば、前記樹脂層は、熱硬化性樹脂を含んでいてもよい。
　これにより、熱硬化性樹脂が耐熱性、耐薬品性および機械特性に優れるため、集電体を用いた電池の動作を安定化することができる。
　また、例えば、前記樹脂層の厚さは、７５μｍ以下であってもよい。
　これにより、集電体を用いた電池をさらに軽量化できる。
　また、例えば、前記第１金属層および前記第２金属層のうち少なくとも一方は、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、鉄（Ｆｅ）およびクロム（Ｃｒ）からなる群より選択される少なくとも１つを含んでもよい。
　これにより、電極層との電子の授受に適した金属層を構成できる。
　また、例えば、前記第１金属層および前記第２金属層のうち少なくとも一方の厚さは、２μｍ以下であってもよい。
　これにより、集電体を用いた電池をさらに軽量化できる。また、金属層の形成に要する時間を短縮できるため、金属層の形成時の熱の影響で樹脂層が変形することが抑制され、形成された金属層の剥離を抑制できる。
　また、例えば、前記第１金属層および前記第２金属層のうち少なくとも一方は、互いに異なる金属で構成される複数の金属膜の積層構造を有してもよい。
　これにより、樹脂層側と電極層に接続する側とで異なる金属をそれぞれ含む複数の金属膜で金属層を構成できる。そのため、各金属膜の材料を適切に選択することで、樹脂層への成膜に適した金属膜と、電極層との接続に適した金属膜とを含む金属層を構成できる。
　本開示の一態様に係る電池は、上記集電体と、正極層と、前記正極層に対向して配置される負極層と、前記正極層と前記負極層との間に位置する固体電解質層と、を有する少なくとも１つの単位セルと、を備え、前記少なくとも１つの単位セルは、前記集電体に積層される第１単位セルを含む。
　これにより、本態様に係る電池は、上記集電体を含むため、動作の安定化と軽量化とを両立できる。
　また、例えば、前記少なくとも１つの単位セルは、前記集電体を介して前記第１単位セルと隣り合うように積層された第２単位セルをさらに含んでもよい。
　これにより、上記集電体によって第１単位セルと第２単位セルとを電気的に接続した積層型の電池を構成できる。
　また、例えば、前記第１単位セルと前記第２単位セルとは、電気的に直列に積層されており、前記第１金属層および前記第２金属層は、それぞれ互いに異なる金属元素を含んでもよい。
　これにより、上記集電体をバイポーラ集電体として用いた直列積層型の電池を構成できる。また、第１金属層および第２金属層にそれぞれ接続される電極層の極性に適した材料で第１金属層および第２金属層を構成することで、電池の動作を安定化できる。
　また、例えば、前記第１単位セルと前記第２単位セルとは、電気的に並列に積層されており、前記第１金属層および前記第２金属層は、それぞれ同じ金属元素を含んでもよい。
　これにより、上記集電体を用いた並列積層型の電池を構成できる。
　また、例えば、前記第１単位セルと前記第２単位セルとは、前記第１単位セルの前記負極層と、前記第２単位セルの前記負極層とが、前記集電体を介して電気的に接続されるように積層されていてもよい。
　これにより、上記集電体が負極集電体として用いられるため、一般的に銅またはニッケルなどの比重の大きい金属が用いられる負極集電体を軽量化できる。
　また、例えば、前記固体電解質層は、リチウムイオン伝導性を有する固体電解質を含んでもよい。
　これにより、固体電解質を含むリチウムイオン電池において、電池の動作の安定化と軽量化とを両立できる。
　以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。
　なお、以下で説明する実施の形態は、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、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、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示したものではない。したがって、実際の形状、位置関係および比率とは異なる場合がある。また、各図において縮尺などは必ずしも一致していない。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、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、「厚み方向」とは、各層の主面に垂直な方向である。また、本明細書において「平面視」とは、電池または集電体を厚み方向に沿って見た場合を意味する。
　また、本明細書において、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。
　（実施の形態１）
　まず、実施の形態１に係る集電体について説明する。
　図１は、実施の形態１に係る集電体１００の概略構成を示す断面模式図である。図２は、集電体１００の樹脂層３０および導電部材４０の上面模式図である。図２には、図１に示される集電体１００から第１金属層１０および第２金属層２０を除き、樹脂層３０の厚み方向から見た場合の上面が示されている。
　図１および図２に示されるように、集電体１００は、第１金属層１０と、第２金属層２０と、樹脂層３０と、導電部材４０と、を備える。集電体１００は、電池用の集電体であり、正極層および負極層等の電極層に接続され、電極層からの電流を流す。具体的には、集電体１００と、正極層および負極層を含む単位セルとが積層される。
　第１金属層１０および第２金属層２０は、それぞれ、金属を含む導電性の薄膜である。本明細書において、第１金属層１０および第２金属層２０を総称して、単に「金属層」と称する場合がある。第１金属層１０および第２金属層２０は、例えば、それぞれ、金属からなる金属膜で構成される。第１金属層１０および第２金属層２０は、集電体１００を電池に用いる場合、例えば、第１金属層１０および第２金属層２０の少なくとも一方が、単位セルの正極層または負極層に接するようにして接続される。
　第１金属層１０と第２金属層２０とは、対向して配置される。第１金属層１０と第２金属層とは、導電部材４０によって電気的に接続されている。第１金属層１０は、樹脂層３０の一方の主面に接しており、当該主面を被覆している。第２金属層２０は、樹脂層３０の他方の主面に接しており、当該主面を被覆している。第１金属層１０および第２金属層２０は、例えば、導電性の接着剤等を用いずに、樹脂層３０上に直接成膜されている。例えば、平面視において、樹脂層３０の主面には、第１金属層１０および第２金属層２０に覆われていない領域が含まれない。このように、第１金属層１０および第２金属層２０が樹脂層３０の主面の全面を被覆することで、平面視における集電体１００上のすべてに電極層を積層でき、電池のエネルギー密度を向上できる。
　第１金属層１０および第２金属層２０のうち少なくとも一方の厚さは、例えば、２μｍ以下であり、１μｍ以下であってもよい。また、第１金属層１０および第２金属層２０それぞれの厚さが２μｍ以下であってもよく、１μｍ以下であってもよい。これにより、一般的な電池用の集電体の厚さが１５μｍ前後であるのに対して、集電体１００における金属部分が薄層化されるため、集電体１００を用いた電池を軽量化できる。また、後述するような蒸着等で第１金属層１０および第２金属層２０を樹脂層３０上に成膜する場合に、第１金属層１０および第２金属層２０が薄いことにより、樹脂層３０となる樹脂フィルムの送り速度を速くして連続的に成膜できる等、金属層の形成に要する時間を短縮できるため、生産性が向上する。また、第１金属層１０および第２金属層２０の形成に要する時間を短縮できることで、成膜時の熱の影響による樹脂フィルムにおける反りなどの変形が生じにくくなり、形成された金属層の剥離の発生を抑制できる。
　また、ピンホール等の欠陥を抑制して樹脂層３０を全面被覆する観点および電流負荷の増大を抑制する観点から、第１金属層１０および第２金属層２０のうち少なくとも一方の厚さは、例えば、０．１μｍ以上であり、０．５μｍ以上であってもよい。また、第１金属層１０および第２金属層２０それぞれの厚さが０．１μｍ以上であってもよく、０．５μｍ以上であってもよい。
　また、集電体１００の軽量化の観点から、第１金属層１０および第２金属層２０のうち少なくとも一方の厚さは、例えば、樹脂層３０の厚さの２０％以下である。また、第１金属層１０および第２金属層２０それぞれの厚さは、樹脂層３０の厚さの２０％以下であってもよい。
　第１金属層１０および第２金属層２０に用いられる金属は、例えば、電池用の金属箔集電体に用いられる金属である。第１金属層１０および第２金属層２０のうち少なくとも一方は、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、鉄（Ｆｅ）およびクロム（Ｃｒ）からなる群より選択される少なくとも１つの金属元素を含む。第１金属層１０および第２金属層２０は、例えば、それぞれ、アルミニウム、銅またはニッケルで構成される金属膜である。また、第１金属層１０および第２金属層２０のうち少なくとも一方は、ＦｅおよびＣｒを含むステンレスで構成される金属膜であってもよい。第１金属層１０および第２金属層２０のうち少なくとも一方は、その他の微量添加金属元素としてマンガン（Ｍｎ）、亜鉛（Ｚｎ）およびモリブデン（Ｍｏ）からなる群より選択される少なくとも１つの金属元素などの他の金属元素を含んでいてもよい。
　第１金属層１０および第２金属層２０は、それぞれ、同じ金属元素を含んでもよく、互いに異なる金属元素を含んでもよい。
　第１金属層１０および第２金属層２０に用いられる金属は、例えば、接続させる電極層の極性および材質等に応じて決定される。第１金属層１０および第２金属層２０に同じ極性の電極層が接続される場合、つまり、並列積層型の電池に集電体１００が用いられる場合、第１金属層１０および第２金属層２０は、例えば、それぞれ、同じ金属材料で構成される。
　また、第１金属層１０および第２金属層２０に異なる極性の電極層が接続される場合、つまり、直列積層型の電池に集電体１００が用いられる場合、第１金属層１０および第２金属層２０は、例えば、それぞれの極性との接続に適した互いに異なる金属材料で構成される。
　具体的には、正極層に接続される場合の第１金属層１０および第２金属層２０は、例えば、アルミニウムを含み、アルミニウムで構成される薄膜であってもよい。負極層に接続される場合の第１金属層１０および第２金属層２０は、銅またはニッケルを含み、銅またはニッケルで構成される薄膜であってもよい。
　なお、それぞれの極性との接続に適した材料であれば、直列積層型の電池に集電体１００が用いられる場合に、第１金属層１０および第２金属層２０が同じ金属材料で構成されてもよい。また、並列積層型の電池に集電体１００が用いられる場合に、第１金属層１０および第２金属層２０が互いに異なる金属材料で構成されてもよい。
　樹脂層３０は、第１金属層１０と第２金属層２０との間に位置する。樹脂層３０は、例えば、樹脂で構成される絶縁性の薄膜である。樹脂層３０は、平面視において、第１金属層１０および第２金属層２０に覆われており、第１金属層１０および第２金属層２０より外側に張り出していない。
　樹脂層３０には、樹脂層３０を厚み方向に貫通する孔であるスルーホール３１が設けられている。樹脂層３０には、例えば、複数のスルーホール３１が設けられる。スルーホール３１には、導電部材４０が充填されている。スルーホール３１は、樹脂層３０の厚み方向の両側から、第１金属層１０および第２金属層２０に覆われている。スルーホール３１の２箇所の開口部は、第１金属層１０および第２金属層２０によって塞がれている。つまり、スルーホール３１の一方の開口部が第１金属層１０によって封じられており、他方の開口部が第２金属層２０によって封じられている。
　電池の集電体として用いられる金属は、例えば、アルミニウム、銅、ニッケル、ステンレスおよびそれぞれの合金などである。それぞれの金属の比重は、アルミニウムが２．７ｇ／ｃｍ３であり、銅が８．９ｇ／ｃｍ３であり、ニッケルが８．９ｇ／ｃｍ３であり、鉄が７．９ｇ／ｃｍ３である。そのため、金属の比重は、１ｇ／ｃｍ３から２ｇ／ｃｍ３程度である一般的な樹脂の比重よりも大きい。よって、集電体１００が樹脂層３０を含むことにより、集電体１００を用いた電池を軽量化できる。例えば、ポリエチレンテレフタレートの比重は１．３ｇ／ｃｍ３であり、ポリイミドの比重は１．４ｇ／ｃｍ３であるので集電体が金属箔のみで構成される場合と比べて、集電体１００を用いた電池を軽量化することができる。
　樹脂層３０は、例えば、熱可塑性樹脂を含む。樹脂層３０は、熱可塑性樹脂で構成されていてもよい。熱可塑性樹脂は、フィルム化が容易であり、ロールで取り扱いが可能となる。そのため、ロールを用いた連続生産等に対応できるため、生産性を向上できる。熱可塑性樹脂としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエチレンおよびポリプロピレン等の汎用プラスチックが挙げられる。これらの中でも、耐熱性および耐薬品性等の観点から、熱可塑性樹脂は、ポリエチレンテレフタレートまたはポリエチレンナフタレートであってもよい。また、熱可塑性樹脂は、エンジニアリングプラスチックまたはスーパーエンジニアリングプラスチックであってもよい。
　また、樹脂層３０は、例えば、熱硬化性樹脂を含む。樹脂層３０は、熱硬化性樹脂で構成されていてもよい。熱硬化性樹脂は、耐熱性、耐薬品性および機械特性に優れ、集電体１００を用いた電池の動作を安定化することができる。熱硬化性樹脂としては、例えば、ポリイミドが挙げられる。ポリイミドは、フィルム化しやすく、容易に樹脂層３０を形成できる。熱硬化性樹脂は、エポキシ樹脂、フェノール樹脂等の他の熱硬化性樹脂であってもよい。なお、ポリイミドは、分子構造によっては、熱可塑性を有するものもあり、熱可塑性のポリイミドが樹脂層３０に用いられてもよい。また、樹脂層３０は、熱可塑性樹脂および熱硬化性樹脂の両方を含んでいてもよい。
　樹脂層３０の厚さは、例えば、７５μｍ以下である。これにより、厚さが１２μｍ前後の銅またはニッケル等の金属箔よりも樹脂層３０が軽くなる。また、電池の体積を小さくする観点からは、樹脂層３０の厚さは、例えば、１５μｍ以下であってもよい。電池の体積を小さくすることにより、電池の体積エネルギー密度を向上できると共に、電池に付随するケースなどの外装部材もコンパクト化できるため、外装部材を備える電池を軽量化できる。
　また、樹脂層の厚さは、例えば、１μｍ以上であり、５μｍ以上であってもよい。これにより、集電体１００の強度が高くなりやすく、電池の使用中に発生する応力等で集電体１００が破損しにくくなり、電池の動作を安定化できる。
　スルーホール３１の平面視形状は、例えば、円形である。スルーホール３１の径は、例えば、厚み方向の位置によらず一定である。つまり、スルーホール３１は、例えば、円柱状である。スルーホール３１の径は、例えば、１０μｍ以上１０００μｍ以下である。
　また、複数のスルーホール３１は、平面視において、アイランド状に分布している。複数のスルーホール３１は、例えば、平面視において行列状で等間隔に並んでいる。隣り合うスルーホール３１の間隙距離は、例えば、スルーホール３１の径の半分以上である。また、いくつかのスルーホール３１は、平面視において樹脂層３０の端部に形成されている。そのため、導電部材４０の一部が集電体１００の端部で露出している。
　また、平面視において、複数のスルーホール３１の合計面積は、例えば、樹脂層３０の外郭形状の面積の１０％以上８０％以下であり、２０％以上５０％以下であってもよい。
　なお、スルーホール３１の形状および配置は、図２に示される例に限らない。図３および図４は、それぞれ、樹脂層３０および導電部材４０の別の例を示す上面模式図である。
　図３に示されるように、樹脂層３０には、隣り合うスルーホール３３同士を繋ぐ架橋部３４が形成されていてもよい。架橋部３４は、例えば、隣り合うスルーホール３３との間に形成されている溝である。架橋部３４は、例えば、樹脂層３０を厚み方向に貫通していない。架橋部３４は、導電部材４０で埋められている。このように、架橋部３４内に導電部材４０が存在することで、面内方向の電流負荷を平均化できる。
　また、図４に示されるように、複数のスルーホール３５の平面視形状は、互いに異なっていてもよい。スルーホール３５の平面視形状としては、例えば、円形、楕円形、多角形、星形等が挙げられる。また、複数のスルーホール３５は、平面視において、等間隔に並ばず、ランダムに分布していてもよい。
　再び、図１および図２を参照し、導電部材４０は、スルーホール３１内に位置する。導電部材４０は、樹脂層３０に設けられたスルーホール３１を埋めている。導電部材４０は、第１金属層１０と第２金属層とに挟まれ、第１金属層１０および第２金属層に接している。
　導電部材４０を構成する材料は、導電性を有する材料であればよいが、例えば、第１金属層１０および第２金属層２０のうちの少なくとも一方を構成する金属材料と同じ金属材料である。第１金属層１０および第２金属層２０が互いに異なる金属材料で構成される場合、導電部材４０における第１金属層１０側は、第１金属層１０を構成する金属材料と同じ金属材料で構成され、導電部材４０における第２金属層２０側は、第２金属層２０を構成する金属材料と同じ金属材料で構成される。導電部材４０は、すべて、第１金属層１０および第２金属層２０のいずれかを構成する金属材料と同じ金属材料であってもよい。また、導電部材４０は、第１金属層１０および第２金属層２０に含まれない金属元素を含んでいてもよい。また、導電部材４０は、金属粒子を含む導電性樹脂で構成されてもよい。
　集電体１００は、例えば、以下の方法により製造される。
　まず、樹脂層３０の基材となる樹脂フィルムにスルーホール３１を形成する。これにより、スルーホール３１が設けられた樹脂層３０が形成される。スルーホール３１は、例えば、樹脂フィルムの溶融、エッチングまたはパンチング等により形成される。
　次に、樹脂層３０のスルーホール３１内に、スパッタ法、蒸着法、ウェットコーティング法またはめっき法などを用いて導電部材４０を形成する。このような方法により、スルーホール３１を構成する樹脂層３０の内壁に金属膜が堆積し、導電部材４０が形成される。また、これと同時に樹脂層３０の主面にも金属膜が堆積し、第１金属層１０および第２金属層２０の少なくとも一方が成膜されてもよい。これにより、第１金属層１０および第２金属層２０の少なくとも一方と同じ金属材料で構成される導電部材４０が形成される。導電部材４０は、スルーホール３１を構成する樹脂層３０の内壁に沿って形成され、例えば、完全にスルーホール３１を埋めるように形成される。なお、導電部材４０は、第１金属層１０および第２金属層２０に接続されれば、スルーホール３１を完全に埋めていなくてもよい。第１金属層１０と第２金属層２０とが同じ金属材料で構成される場合には、この工程により、第１金属層１０および第２金属層２０の両方が形成される。また、第１金属層１０と第２金属層２０とが異なる金属材料で構成される場合には、スパッタ法、蒸着法、ウェットコーティング法またはめっき法などを用いて、まだ形成されていない金属層を成膜する。なお、導電部材４０と、第１金属層１０および第２金属層２０とに異なる材料が用いられる場合には、導電部材４０を形成した後に、第１金属層１０および第２金属層２０を成膜する。
　そして、第１金属層１０、第２金属層２０および導電部材４０が形成された樹脂層３０を、必要に応じて、目的の大きさに切断することで、集電体１００が得られる。例えば、集電体１００が切断されて形成されることで、スルーホール３１が樹脂層３０の端部に設けられる。
　以上のように、集電体１００は、第１金属層１０と第２金属層２０との間に位置する樹脂層３０を備えることで、樹脂層３０の比重が小さいため、集電体１００を用いた電池を軽量化できる。また、単に集電体を構成する金属箔を薄くする場合と比べ、強度を保持できるため、電池の使用中に発生する応力等で集電体１００が破損しにくくなり、集電体１００を用いた電池の動作を安定化できる。
　また、集電体１００では、第１金属層１０と第２金属層２０とがスルーホール３１内の導電部材４０によって接続され、スルーホール３１が第１金属層１０および第２金属層２０に覆われている。そのため、第１金属層１０と第２金属層２０とが電気的に接続されると共に、平面視でスルーホール３１が形成されている位置にも第１金属層１０および第２金属層２０が存在する。よって、集電体１００を電池に用いる場合に、第１金属層１０および第２金属層２０と電極層との接続が平面視でスルーホール３１と重なる位置でも確保されるため、電池の動作を安定化できる。
　［変形例１］
　次に、実施の形態１の変形例１について説明する。なお、以下の変形例１の説明において、実施の形態１と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。
　図５は、本変形例に係る集電体１１０の概略構成を示す断面模式図である。集電体１１０は、実施の形態１に係る集電体１００と比較して、第１金属層１０および第２金属層２０の代わりに第１金属層１０ａおよび第２金属層２０ａを備える点で相違する。
　第１金属層１０ａは、互いに異なる金属で構成される複数の金属膜１１、１２の積層構造を有する。第１金属層１０ａでは、集電体１１０の厚み方向において、金属膜１１および金属膜１２の順で樹脂層３０に近づくように積層されている。金属膜１１は、集電体１１０の一方の主面を構成する金属膜である。集電体１１０が電池に用いられる場合、金属膜１１は、単位セルの電極層に接続される。金属膜１２は、金属膜１１と樹脂層３０との間に位置し、樹脂層３０および導電部材４０に接している。
　第２金属層２０ａは、互いに異なる金属で構成される複数の金属膜２１、２２の積層構造を有する。第２金属層２０ａでは、集電体１１０の厚み方向において、金属膜２１および金属膜２２の順で樹脂層３０に近づくように積層されている。金属膜２１は、集電体１１０の他方の主面を構成する金属膜である。集電体１１０が電池に用いられる場合、金属膜２１は、単位セルの電極層に接続される。金属膜２２は、金属膜２１と樹脂層３０との間に位置し、樹脂層３０および導電部材４０に接している。
　金属膜１１および金属膜１２は、単位セルの電極層に接続される金属膜であり、第１金属層１０および第２金属層２０に用いられる金属として説明した金属が用いられうる。金属膜１１および金属膜１２は、例えば、アルミニウム、銅またはニッケル等の電極層との接続に適した金属材料で構成される。
　金属膜１２および金属膜２２は、樹脂層３０に接する金属膜であり、例えば、樹脂層３０への成膜性のよい金属材料が用いられる。金属膜１２および金属膜２２は、例えば、クロムを含む。これにより、成膜性のよい金属膜１２および金属膜２２が樹脂層３０に接するように成膜されるため、第１金属層１０ａおよび第２金属層２０ａと樹脂層３０との接着性が向上する。そのため、第１金属層１０ａおよび第２金属層２０ａが樹脂層３０から剥離しにくくなり、集電体１１０を用いた電池の動作を安定化できる。
　第１金属層１０ａおよび第２金属層２０ａは、スパッタ法、蒸着法、ウェットコーティング法またはめっき法などを用いて、各金属膜を樹脂層３０上に順次積層することで形成される。
　なお、第１金属層１０ａおよび第２金属層２０ａのうち、一方は複数の金属膜の積層構造を有していなくてもよい。例えば、第１金属層１０ａの代わりに第１金属層１０が用いられてもよい。あるいは、第２金属層２０ａの代わりに第２金属層２０が用いられてもよい。
　［変形例２］
　次に、実施の形態１の変形例２について説明する。なお、以下の変形例２の説明において、実施の形態１と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。
　図６は、本変形例に係る集電体１２０の概略構成を示す断面模式図である。集電体１２０は、実施の形態１に係る集電体１００と比較して、樹脂層３０の代わりに樹脂層３０ａを備える点で相違する。
　樹脂層３０ａには、厚み方向に切断した場合の断面形状が互いに異なる複数のスルーホール３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄが設けられている。
　スルーホール３２ａは、半球状の穴が２つ繋がることにより、樹脂層３０ａを厚み方向に貫通している。
　スルーホール３２ｂは、樹脂層３０ａを厚み方向に貫通する柱状である。スルーホール３２ｂを構成する樹脂層３０ａの内壁に沿って導電部材４０が膜状に形成されている。スルーホール３２ｂは、導電部材４０によって完全に埋められておらず、スルーホール３２ｂ内には空隙が存在する。
　スルーホール３２ｃは、半球状の穴と、厚み方向で樹脂層３０ａの中心部に向かって幅が狭くなるようなテーパ状の穴とが繋がることにより、樹脂層３０ａを厚み方向に貫通している。
　スルーホール３２ｄは、厚み方向で樹脂層３０ａの中心部に向かって幅が狭くなるようなテーパ状の２つの穴が繋がることにより、樹脂層３０ａを厚み方向に貫通している。スルーホール３２ｄを構成する樹脂層３０ａの内壁に沿って導電部材４０が膜状に形成されている。また、スルーホール３２ｄの中央部で、膜状の導電部材４０が繋がっている。これにより、スルーホール３２ｄ内に２つの空隙が形成されている。
　なお、樹脂層３０ａには、複数のスルーホール３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄのうちのいくつかの形状のスルーホールが形成されていてもよく、複数のスルーホール３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄのうちのいずれかの形状のスルーホールのみが形成されていてもよい。
　（実施の形態２）
　次に、実施の形態２について説明する。具体的には、実施の形態２では、上述の実施の形態１に係る集電体を用いた電池について説明する。
　図７は、実施の形態２に係る電池３００の概略構成を示す断面模式図である。
　図７に示されるように、電池３００は、正極層５０と負極層６０と固体電解質層７０とを有する単位セル２００ａと、集電体１００と、集電体８０と、を備える。電池３００では、集電体１００と、負極層６０と、固体電解質層７０と、正極層５０と、集電体８０とがこの順で積層された構造を有する。集電体１００と、負極層６０と、固体電解質層７０と、正極層５０と、集電体８０とは、例えば、平面視において、同じ形状であり、輪郭が一致している。
　単位セル２００ａは、集電体１００上に位置し、集電体１００に積層される第１単位セルの一例である。単位セル２００ａは、集電体１００と集電体８０との間に位置する。なお、電池３００は、少なくとも１つの単位セル２００ａを備えていればよく、複数の単位セルを備えていてもよい。複数の単位セルを備える電池については後述する。
　正極層５０は、負極層６０に対向して配置される。また、正極層５０は、集電体８０と固体電解質層７０との間に位置する。正極層５０は、集電体８０および固体電解質層７０に接している。なお、正極層５０は、集電体８０と電気的に接続されていればよく、例えば、導電性の接着層等を介して集電体８０と接続されていてもよい。
　正極層５０の厚さは、例えば、５μｍ以上３００μｍ以下である。
　正極層５０は、少なくとも正極活物質を含み、必要に応じて、固体電解質、導電助剤およびバインダー材料のうち少なくとも１つを含んでもよい。
　正極活物質としては、リチウムイオン、ナトリウムイオンまたはマグネシウムイオンを吸蔵および放出（挿入および脱離、または、溶解および析出）できる公知の材料が用いられうる。正極活物質としては、リチウムイオンを離脱および挿入することができる材料の場合、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）またはリチウム‐ニッケル‐マンガン‐コバルト複合酸化物（ＬＮＭＣＯ）などが用いられる。
　固体電解質としては、後述する固体電解質層７０に用いられる固体電解質材料が用いられうる。また、導電助剤としては、例えば、アセチレンブラック、カーボンブラック、グラファイトまたはカーボンファイバーなどの導電材料が用いられる。また、バインダー材料としては、例えば、エラストマー類が用いられ、ポリフッ化ビニリデン、アクリル樹脂またはセルロース樹脂などの有機化合物が用いられてもよい。
　負極層６０は、正極層５０に対向して配置される。また、負極層６０は、集電体１００と固体電解質層７０との間に位置する。負極層６０は、集電体１００および固体電解質層７０に接している。なお、負極層６０は、集電体１００と電気的に接続されていればよく、例えば、導電性の接着層等を介して、集電体１００と接続されていてもよい。
　負極層６０の厚さは、例えば、５μｍ以上３００μｍ以下である。
　負極層６０は、少なくとも負極活物質を含み、必要に応じて、固体電解質、導電助剤およびバインダー材料のうち少なくとも１つを含んでもよい。
　負極活物質としては、リチウムイオン、ナトリウムイオンまたはマグネシウムイオンを吸蔵および放出（挿入および脱離、または、溶解および析出）できる公知の材料が用いられうる。負極活物質としては、リチウムイオンを離脱および挿入することができる材料の場合、例えば、天然黒鉛、人造黒鉛、黒鉛炭素繊維若しくは樹脂焼成炭素などの炭素材料、金属リチウム、リチウム合金またはリチウムと遷移金属元素との酸化物などが用いられる。
　固体電解質としては、後述する固体電解質層７０に用いられる固体電解質材料が用いられうる。また、導電助剤およびバインダー材料としては、上述の導電助剤およびバインダー材料が用いられうる。
　固体電解質層７０は、正極層５０と負極層６０との間に位置する。固体電解質層７０の厚さは、例えば５μｍ以上１５０μｍ以下である。
　固体電解質層７０は、少なくとも固体電解質を含み、必要に応じて、バインダー材料を含んでいてもよい。固体電解質層７０は、リチウムイオン伝導性を有する固体電解質を含んでいてもよい。
　固体電解質としては、リチウムイオン伝導体、ナトリウムイオン伝導体またはマグネシウムイオン伝導体など公知の材料が用いられうる。固体電解質には、例えば、硫化物固体電解質、ハロゲン系固体電解質または酸化物固体電解質等の固体電解質材料が用いられる。硫化物固体電解質としては、リチウムイオンを伝導できる材料の場合、例えば、硫化リチウム（Ｌｉ２Ｓ）および五硫化二リン（Ｐ２Ｓ５）からなる合成物が用いられる。また、硫化物固体電解質としては、Ｌｉ２Ｓ－ＳｉＳ２、Ｌｉ２Ｓ－Ｂ２Ｓ３またはＬｉ２Ｓ－ＧｅＳ２などの硫化物が用いられてもよく、上記硫化物に添加剤としてＬｉ３Ｎ、ＬｉＣｌ、ＬｉＢｒ、Ｌｉ３ＰＯ４およびＬｉ４ＳｉＯ４のうち少なくとも１種が添加された硫化物が用いられてもよい。
　酸化物固体電解質としては、リチウムイオンを伝導できる材料の場合、例えば、Ｌｉ７Ｌａ３Ｚｒ２Ｏ１２（ＬＬＺ）、Ｌｉ１．３Ａｌ０．３Ｔｉ１．７（ＰＯ４）３（ＬＡＴＰ）または（Ｌａ，Ｌｉ）ＴｉＯ３（ＬＬＴＯ）などが用いられる。
　バインダー材料としては、上述のバインダー材料が用いられうる。
　集電体８０は、正極層５０の固体電解質層７０側とは反対側に位置する。本実施の形態において、集電体８０は、正極層５０と電子の授受を行う正極集電体である。
　集電体８０の材料としては、公知の電池用の集電体の材料が用いられうる。集電体８０には、例えば、銅、アルミニウム、ニッケル、鉄、ステンレス、白金若しくは金、または、これらの２種以上の合金などからなる箔状体、板状体または網目状体などが用いられる。本実施の形態においては、集電体８０は、正極集電体であるため、例えば、アルミニウム箔である。集電体８０の厚さは、例えば、５μｍ以上１００μｍ以下である。
　集電体１００は、負極層６０の固体電解質層７０側とは反対側に位置する。集電体１００の負極層６０側の主面が全て、負極層６０と接している。具体的には、集電体１００における第１金属層１０は、負極層６０と接し、負極層６０と電気的に接続されている。本実施の形態において、集電体１００は、負極層６０と電子の授受を行う負極集電体である。本実施の形態では、第１金属層１０は、負極層６０に接続されるため、例えば、銅またはニッケルで構成される。このように、負極集電体として集電体１００が用いられることにより、電池３００の動作の安定化と軽量化とを両立できる。
　なお、集電体８０および集電体１００は、表面がカーボンコートされた集電体であってもよい。これにより、正極層５０および負極層６０等の電極層との接着性が向上し、電気抵抗を低減することができる。
　電池３００を製造する方法は特に制限されず、集電体１００を用いる以外は、公知の電池の製造方法により電池３００を形成することができる。電池３００は、例えば、以下の方法で製造される。まず、集電体８０を準備し、その上に、正極層５０、固体電解質層７０および負極層６０をこの順で形成し、緻密化するために高圧プレスを実施する。次に、負極層６０上に第１金属層１０が負極層６０に対面するようにして集電体１００を積層した後、必要に応じてさらに高圧プレスを実施することで電池３００が得られる。
　なお、電池３００において、集電体８０の代わりに集電体１００を用い、単位セル２００ａが２つの集電体１００の間に位置する構成であってもよい。また、電池３００において、集電体８０と集電体１００との位置が入れ替えられていてもよい。
　［変形例１］
　次に、実施の形態２の変形例１について説明する。なお、以下の変形例１の説明において、実施の形態２と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。
　図８は、本変形例に係る電池３１０の概略構成を示す断面模式図である。電池３１０は、実施の形態２に係る電池３００と比較して、単位セル２００ｂおよび集電体９０をさらに備える点で相違する。
　図８に示されるように、電池３１０は、複数の単位セル２００ａ、２００ｂと、集電体１００と、集電体８０と、集電体９０とを備える。
　単位セル２００ｂは、正極層５０と負極層６０と固体電解質層７０とを備える。単位セル２００ｂの各層は、単位セル２００ａと同じ構成であるため、説明を省略する。
　単位セル２００ｂは、集電体１００を介して単位セル２００ａと隣り合うように積層されている第２単位セルの一例である。単位セル２００ａは、集電体８０と集電体１００との間に位置する。単位セル２００ｂは、集電体９０と集電体１００との間に位置する。単位セル２００ａと単位セル２００ｂとは、電気的に直列に積層されている。具体的には、単位セル２００ａと単位セル２００ｂとは、単位セル２００ａの負極層６０と、単位セル２００ｂの正極層５０とが、集電体１００を介して電気的に接続されるように積層されている。そのため、単位セル２００ａの負極層６０と、単位セル２００ｂの正極層５０とは、固体電解質層７０を介さずに積層されている。
　なお、電池３１０において、複数の単位セル２００ａ、２００ｂの数は２つであるが、３つ以上の単位セルが電気的に直列に積層されていてもよい。複数の単位セルは、各層の積層順が同じになるように積層される。この場合、例えば、隣り合う単位セルの間の少なくとも１つに集電体１００が配置される。また、電気的に直列に積層された複数の単位セルで構成される複数の電池を、電気的に並列に積層してもよい。
　集電体９０は、単位セル２００ｂの負極層６０の固体電解質層７０側とは反対側に位置する。本実施の形態において、集電体９０は、負極層６０と電子の授受を行う負極集電体である。
　集電体９０の材料としては、公知の電池用の集電体の材料が用いられうる。集電体９０には、例えば、銅、アルミニウム、ニッケル、鉄、ステンレス、白金若しくは金、または、これらの２種以上の合金などからなる箔状体、板状体または網目状体などが用いられる。本実施の形態においては、集電体９０は、負極集電体であるため、例えば、銅箔またはニッケル箔である。集電体９０の厚さは、例えば、５μｍ以上１００μｍ以下である。
　集電体１００は、単位セル２００ａと単位セル２００ｂとの間に位置する。集電体１００における第１金属層１０側に単位セル２００ａが位置し、集電体１００における第２金属層２０側に単位セル２００ｂが位置する。集電体１００の単位セル２００ａ側の主面が全て、単位セル２００ａの負極層６０と接し、集電体１００の単位セル２００ｂ側の主面が全て、単位セル２００ｂの正極層５０と接している。具体的には、集電体１００における第１金属層１０は、単位セル２００ａの負極層６０と接し、負極層６０と電気的に接続されている。また、集電体１００における第２金属層２０は、単位セル２００ｂの正極層５０と接し、正極層５０と電気的に接続されている。本実施の形態において、集電体１００は、単位セル２００ａの負極層６０および単位セル２００ｂの正極層５０と電子の授受を行うバイポーラ集電体である。
　本実施の形態では、第１金属層１０と第２金属層２０とは、例えば、それぞれ互いに異なる金属元素を含む。第１金属層１０は、負極層６０に接続されるため、例えば、銅またはニッケルで構成される。第２金属層２０は、正極層５０に接続されるため、例えば、アルミニウムで構成される。このように、バイポーラ集電体として集電体１００が用いられることにより、電池３１０の動作の安定化と軽量化とを両立できる。
　電池３１０は、例えば、以下の方法で製造される。まず、集電体８０を準備し、その上に、正極層５０、固体電解質層７０および負極層６０をこの順で形成し、緻密化するために高圧プレスを実施し、第１の積層体を得る。また、集電体９０を準備し、その上に、負極層６０、固体電解質層７０および正極層５０をこの順で形成し、緻密化するために高圧プレスを実施し、第２の積層体を得る。第１の積層体の負極層６０と第２の積層体の正極層５０とに接するによう集電体１００を配置して、第１の積層体と第２の積層体と集電体１００とを積層した後、必要に応じてさらに高圧プレスを実施することで電池３１０が得られる。
　なお、電池３１０において、集電体８０および集電体９０の少なくとも一方の代わりに集電体１００が用いられてもよい。図９は、本変形例に係る別の電池３２０の概略構成を示す断面模式図である。図９に示されるように、電池３２０は、電池３１０の集電体９０の代わりに集電体１００を備える構成を有する。電池３２０は、例えば、集電体１００上に負極層６０、固体電解質層７０および正極層５０をこの順で形成した積層体を、複数積層し、最上部の積層体の正極層５０上に集電体８０をさらに積層することで形成される。
　［変形例２］
　次に、実施の形態２の変形例２について説明する。なお、以下の変形例２の説明において、実施の形態２および実施の形態２の変形例１と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。
　図１０は、本変形例に係る電池３３０の概略構成を示す断面模式図である。電池３３０は、実施の形態２の変形例１に係る電池３１０と比較して、単位セル２００ｂの積層方向が逆転しており、集電体９０の代わりに集電体８０を備える点で相違する。
　電池３３０は、複数の単位セル２００ａ、２００ｂと、集電体１００と、複数の集電体８０と、を備える。
　単位セル２００ｂは、集電体１００を介して単位セル２００ａと隣り合うように積層されている。単位セル２００ａは、２つの集電体８０のうちの一方の集電体８０と集電体１００との間に位置する。単位セル２００ｂは、２つの集電体８０のうちの他方の集電体８０と集電体１００との間に位置する。単位セル２００ａと単位セル２００ｂとは、電気的に並列に積層されている。具体的には、単位セル２００ａと単位セル２００ｂとは、単位セル２００ａの負極層６０と、単位セル２００ｂの負極層６０とが、集電体１００を介して電気的に接続されるように積層されている。そのため、単位セル２００ａの負極層６０と、単位セル２００ｂの負極層６０とは、固体電解質層７０を介さずに積層されている。
　なお、電池３３０において、複数の単位セル２００ａ、２００ｂの数は２つであるが、３つ以上の単位セルが電気的に並列に積層されていてもよい。複数の単位セルは、隣り合う単位セルの各層の積層順が逆転するように積層される。この場合、例えば、隣り合う単位セルの間の少なくとも１つに集電体１００が配置される。
　集電体１００は、単位セル２００ａと単位セル２００ｂとの間に位置する。集電体１００の単位セル２００ａ側の主面が全て、単位セル２００ａの負極層６０と接し、集電体１００の単位セル２００ｂ側の主面が全て、単位セル２００ｂの負極層６０と接している。具体的には、集電体１００における第１金属層１０は、単位セル２００ａの負極層６０と接し、当該負極層６０と電気的に接続されている。また、集電体１００における第２金属層２０は、単位セル２００ｂの負極層６０と接し、当該負極層６０と電気的に接続されている。本実施の形態において、集電体１００は、単位セル２００ａの負極層６０および単位セル２００ｂの負極層６０と電子の授受を行う負極集電体である。
　本実施の形態では、第１金属層１０と第２金属層２０とは、例えば、それぞれ互いに同じ金属元素を含む。第１金属層１０および第２金属層２０はどちらも、負極層６０に接続されるため、例えば、銅またはニッケルで構成される。このように、負極集電体として集電体１００が用いられることにより、電池３３０の動作の安定化と軽量化とを両立できる。特に、負極集電体には、比重の大きい銅箔またはニッケル箔が用いられることが多いため、金属箔の代わりに集電体１００を負極集電体として用いることで、軽量化の効果を高めることができる。
　電池３３０は、例えば、以下の方法で製造される。まず、集電体８０を準備し、その上に、正極層５０、固体電解質層７０および負極層６０をこの順で形成し、緻密化するために高圧プレスを実施し、積層体を得る。このような積層体を２つ形成し、２つの積層体それぞれの負極層６０と接するによう集電体１００を配置して、２つの積層体と集電体１００とを積層した後、必要に応じてさらに高圧プレスを実施することで電池３３０が得られる。
　なお、電池３３０において、２つの集電体８０の少なくとも一方の代わりに集電体１００が用いられてもよい。また、電池３３０における単位セル２００ａおよび単位セル２００ｂの電極層の極性を逆転させ、集電体１００が単位セル２００ａおよび単位セル２００ｂの正極層５０に接続される構成であってもよい。つまり、集電体１００が正極集電体として用いられてもよい。
　（他の実施の形態）
　以上、本開示に係る集電体および電池について、実施の形態および変形例に基づいて説明したが、本開示は、これらの実施の形態および変形例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および変形例に施したものや、実施の形態および変形例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、上記実施の形態および変形例において、集電体、正極層、負極層および固体電解質層が平面視で同じ形状および位置であったが、これに限らない。集電体、正極層、負極層および固体電解質層の少なくとも１つが、平面視で異なる形状または位置であってもよい。
　また、上記の実施の形態および変形例は、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。
　本開示に係る集電体は、例えば、電池の軽量化に有用である。また、本開示に係る電池は、例えば、各種の電子機器または自動車などに用いられる全固体電池などの二次電池として利用されうる。
１０、１０ａ　第１金属層
１１、１２、２１、２２　金属膜
２０、２０ａ　第２金属層
３０、３０ａ　樹脂層
３１、３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄ、３３、３５　スルーホール
３４　架橋部
４０　導電部材
５０　正極層
６０　負極層
７０　固体電解質層
８０、９０、１００、１１０、１２０　集電体
２００ａ、２００ｂ　単位セル
３００、３１０、３２０、３３０　電池

Claims (13)

  1. 　第１金属層と、
    　前記第１金属層と対向して配置される第２金属層と、
    　前記第１金属層と前記第２金属層との間に位置する樹脂層であって、前記樹脂層を厚み方向に貫通するスルーホールが設けられている樹脂層と、
    　前記スルーホール内に位置し、前記第１金属層と前記第２金属層とを接続する導電部材と、を備え、
    　前記スルーホールは、前記第１金属層および前記第２金属層に覆われており、
    　前記第１金属層および前記第２金属層のうち少なくとも一方の厚さは、前記樹脂層の厚さの２０％以下である、
    　集電体。
  2. 　前記樹脂層は、熱可塑性樹脂を含む、
    　請求項１に記載の集電体。
  3. 　前記樹脂層は、熱硬化性樹脂を含む、
    　請求項１または２に記載の集電体。
  4. 　前記樹脂層の厚さは、７５μｍ以下である、
    　請求項１から３のいずれか一項に記載の集電体。
  5. 　前記第１金属層および前記第２金属層のうち少なくとも一方は、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、鉄（Ｆｅ）およびクロム（Ｃｒ）からなる群より選択される少なくとも１つの金属元素を含む、
    　請求項１から４のいずれか一項に記載の集電体。
  6. 　前記第１金属層および前記第２金属層のうち少なくとも一方の厚さは、２μｍ以下である、
    　請求項１から５のいずれか一項に記載の集電体。
  7. 　前記第１金属層および前記第２金属層のうち少なくとも一方は、互いに異なる金属で構成される複数の金属膜の積層構造を有する、
    　請求項１から６のいずれか一項に記載の集電体。
  8. 　請求項１から７のいずれか一項に記載の集電体と、
    　正極層と、前記正極層に対向して配置される負極層と、前記正極層と前記負極層との間に位置する固体電解質層と、を有する少なくとも１つの単位セルと、を備え、
    　前記少なくとも１つの単位セルは、前記集電体に積層される第１単位セルを含む、
    　電池。
  9. 　前記少なくとも１つの単位セルは、前記集電体を介して前記第１単位セルと隣り合うように積層された第２単位セルをさらに含む、
    　請求項８に記載の電池。
  10. 　前記第１単位セルと前記第２単位セルとは、電気的に直列に積層されており、
    　前記第１金属層および前記第２金属層は、それぞれ互いに異なる金属元素を含む、
    　請求項９に記載の電池。
  11. 　前記第１単位セルと前記第２単位セルとは、電気的に並列に積層されており、
    　前記第１金属層および前記第２金属層は、それぞれ同じ金属元素を含む、
    　請求項９に記載の電池。
  12. 　前記第１単位セルと前記第２単位セルとは、前記第１単位セルの前記負極層と、前記第２単位セルの前記負極層とが、前記集電体を介して電気的に接続されるように積層されている、
    　請求項１１に記載の電池。
  13. 　前記固体電解質層は、リチウムイオン伝導性を有する固体電解質を含む、
    　請求項８から１２のいずれか一項に記載の電池。
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