WO2022270042A1 - 電池の製造方法 - Google Patents

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WO2022270042A1
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cutting
battery
laminate
electrode layer
negative electrode
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浩一 平野
一裕 森岡
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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    • B26D—CUTTING; DETAILS COMMON TO MACHINES FOR PERFORATING, PUNCHING, CUTTING-OUT, STAMPING-OUT OR SEVERING
    • B26D11/00—Combinations of several similar cutting apparatus
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B26—HAND CUTTING TOOLS; CUTTING; SEVERING
    • B26D—CUTTING; DETAILS COMMON TO MACHINES FOR PERFORATING, PUNCHING, CUTTING-OUT, STAMPING-OUT OR SEVERING
    • B26D7/00—Details of apparatus for cutting, cutting-out, stamping-out, punching, perforating, or severing by means other than cutting
    • B26D7/08—Means for treating work or cutting member to facilitate cutting
    • B26D7/086—Means for treating work or cutting member to facilitate cutting by vibrating, e.g. ultrasonically
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    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • 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 a method for manufacturing a battery.
  • Patent Document 1 a unit battery is laminated by laminating a positive electrode current collector layer, a positive electrode active material layer, a solid electrolyte layer, a negative electrode active material layer, and a negative electrode current collector layer in this order. is disclosed.
  • Patent Literature 2 discloses a battery manufacturing method in which the voltage is measured after the end of a battery cell is cut, and the end of the battery cell is cut again when the voltage gradually decreases.
  • Patent Document 2 does not disclose a cutting method that can suppress the occurrence of burrs and sagging on the cut surface.
  • the present disclosure aims to solve the above problems, and aims to provide a method for manufacturing a battery that can achieve both high capacity density and high reliability of the battery.
  • a method for manufacturing a battery according to an aspect of the present disclosure includes a laminate including at least one battery cell having a positive electrode layer, a negative electrode layer, and a solid electrolyte layer positioned between the positive electrode layer and the negative electrode layer.
  • the surface roughness of one cut surface is Rz1, Rz1 ⁇ W ⁇ 5Rz1 is satisfied.
  • both high capacity density and high reliability of the battery can be achieved.
  • FIG. 1A is a cross-sectional view showing a cross-sectional configuration of a battery according to Embodiment 1.
  • FIG. 1B is a top view of the battery according to Embodiment 1.
  • FIG. 2A is a cross-sectional view showing a cross-sectional configuration of a laminate according to Embodiment 1.
  • FIG. 2B is a top view of the laminate according to Embodiment 1.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view for explaining the method for manufacturing the battery according to Embodiment 1.
  • FIG. FIG. 4 is a top view for explaining another example of the second direction in the second cutting step.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing a cross-sectional configuration of a laminate according to Embodiment 2.
  • FIG. FIG. 6 is a cross-sectional view showing a cross-sectional configuration of another laminate according to Embodiment 2.
  • FIG. FIG. 7 is a cross-sectional view for explaining a method for manufacturing a battery according to Embod
  • a method for manufacturing a battery according to an aspect of the present disclosure includes a laminate including at least one battery cell having a positive electrode layer, a negative electrode layer, and a solid electrolyte layer positioned between the positive electrode layer and the negative electrode layer.
  • the surface roughness of one cut surface is Rz1, Rz1 ⁇ W ⁇ 5Rz1 is satisfied.
  • the method for manufacturing a battery according to this aspect can achieve both high capacity density and high reliability of the battery.
  • the W may be three times or less the thickness of the laminate.
  • the flatness of the second cut surface can be improved, the occurrence of burrs and sagging can be suppressed, and the quality of the second cut surface can be improved.
  • first cutting step and the second cutting step may be performed continuously as a series of steps.
  • the laminate can be cut continuously without intervening other processes, so productivity can be improved.
  • first direction in which cutting of the laminate proceeds at the first cutting position and a first direction in which cutting of the laminate proceeds at the second cutting position
  • the two directions may be different.
  • the second direction may be a direction perpendicular to the first direction.
  • the laminate can be cut by changing the cutting direction between the first cutting step and the second cutting step, so that the laminate can be cut by adjusting the direction according to the quality of the cut surface, ease of cutting, and the like.
  • the second direction may be a direction perpendicular to the stacking direction of the stack.
  • the burrs or the like are formed so as to extend perpendicularly to the stacking direction of the laminate. Therefore, the occurrence of short circuits is suppressed, and the reliability of the manufactured battery can be improved.
  • the at least one battery cell may be a plurality of battery cells, and the plurality of battery cells may be stacked.
  • the laminate may be cut by shearing.
  • the laminate can be cut simply by shearing the laminate with a knife, and deterioration of the battery cells is less likely to occur, so the productivity and effective volume of the battery can be improved.
  • the laminate may be cut with an ultrasonic cutter.
  • the surface roughness of the second cut surface may be equal to or less than the thickness of the solid electrolyte layer. Further, for example, the second cut surface may be flat.
  • the surface roughness of the second cut surface is equal to or less than the thickness of the solid electrolyte layer, even if convex portions are formed on one of the positive electrode layer and the negative electrode layer on the second cut surface, deformation or the like may occur. Since the convex portion does not reach the other side, it is possible to effectively suppress the occurrence of a short circuit.
  • each figure is a schematic diagram and is not necessarily strictly illustrated. Therefore, for example, scales and the like do not necessarily match in each drawing. Moreover, in each figure, substantially the same configurations are denoted by the same reference numerals, and overlapping descriptions are omitted or simplified.
  • the x-axis, y-axis and z-axis indicate three axes of a three-dimensional orthogonal coordinate system.
  • the x-axis and the y-axis respectively coincide with the directions parallel to the first side of the rectangle and the second side orthogonal to the first side.
  • the z-axis coincides with the lamination direction of each layer of the laminate and battery.
  • the "stacking direction” corresponds to the direction normal to the main surfaces of the current collector and the active material layer.
  • plane view means when viewed from a direction perpendicular to the main surface of the battery or laminate. It should be noted that when “a plane view of a certain plane” is described, such as “a plan view of a cut surface”, it means that the “certain plane” is viewed from the front.
  • the terms “upper” and “lower” do not refer to the upward direction (vertically upward) and the downward direction (vertically downward) in absolute spatial recognition, but are based on the stacking order in the stacking structure. It is used as a term defined by a relative positional relationship. Also, the terms “above” and “below” are used only when two components are spaced apart from each other and there is another component between them, as well as when two components are spaced apart from each other. It also applies when two components are in contact with each other and are placed in close contact with each other. In the following description, the negative side of the z-axis is called “lower” or “lower”, and the positive side of the z-axis is called “upper” or “upper”.
  • FIG. 1A is a cross-sectional view showing the cross-sectional configuration of battery 1 according to the present embodiment.
  • FIG. 1B is a top view of battery 1 according to the present embodiment. Note that FIG. 1A shows a cross section along line Ia-Ia in FIG. 1B.
  • battery 1 As shown in FIGS. 1A and 1B, battery 1 according to the present embodiment has positive electrode layer 11, negative electrode layer 12, and solid electrolyte layer 13 positioned between positive electrode layer 11 and negative electrode layer 12.
  • a battery cell 10 a positive electrode current collector 14 , and a negative electrode current collector 15 are provided.
  • the battery 1 is, for example, an all-solid battery.
  • the plan view shape of the battery 1 is, for example, a rectangle.
  • the shape of the battery 1 is, for example, a flat rectangular parallelepiped.
  • flat means that the thickness (that is, the length in the z-axis direction) is shorter than each side (that is, each length in the x-axis direction and the y-axis direction) or the maximum width of the main surface.
  • the plan view shape of the battery 1 may be a square, a parallelogram, a rhombus, or any other quadrangle, or a hexagon, octagon, or any other polygon.
  • the shape of the battery 1 is, for example, a rectangular parallelepiped shape, but may be another shape such as a cubic shape, a truncated square pyramid shape, or a polygonal columnar shape.
  • the thickness of each layer is exaggerated in order to make the layer structure of the battery 1 easier to understand.
  • positive electrode current collector 14 positive electrode layer 11, solid electrolyte layer 13, negative electrode layer 12, and negative electrode current collector 15 have the same shape and size, and their contours match. ing.
  • the battery 1 has parallel principal surfaces 16 and 17 facing each other with the battery cell 10 interposed therebetween, and four side surfaces connecting the principal surfaces 16 and 17 .
  • Main surface 16 is the top surface of battery 1 .
  • Main surface 17 is the bottom surface of battery 1 .
  • Each of the four side surfaces extends vertically from each side of the main surface 17 toward the main surface 16, for example.
  • the four sides of the battery 1 are, for example, two pairs of sides parallel to each other.
  • One pair of side surfaces of the two pairs of side surfaces are the second cut surfaces 120 and 120a formed in the second cutting step, which will be described later.
  • At least one of the side surfaces of the battery 1 may be the second cut surface.
  • all side surfaces of the battery 1 may be the second cut surface.
  • the battery cell 10 is positioned between the positive electrode current collector 14 and the negative electrode current collector 15 .
  • the battery 1 includes one battery cell 10, the number of battery cells 10 is not limited to one, and may be two or more.
  • the battery according to the present embodiment may be a stacked battery in which a plurality of battery cells 10 are stacked with at least one of positive electrode current collector 14 and negative electrode current collector 15 interposed therebetween.
  • the battery 1 is manufactured by cutting the end of a laminate 1a, which will be described later.
  • the stacking configuration of the battery 1 is the same as the stacking configuration of the laminate 1a. Details of each layer of the battery 1 will be described later as an explanation of the laminate 1a.
  • a tab or lead which is an electrode taken out to the outside, may be connected to at least one of the positive electrode current collector 14 and the negative electrode current collector 15 .
  • the battery 1 may be laminated with an exterior body, or the battery 1 may be resin-sealed.
  • at least a part of the second cut surfaces 120 and 120a may be covered with an insulating member to protect the cut surfaces.
  • the insulating member a material having at least electrical insulation is used, and a material having impact resistance, heat resistance, flexibility and gas barrier properties may be used.
  • polymers such as epoxy resins, acrylic resins, methacrylic resins, aramid resins, polyimide resins, or inorganic adhesive materials can be used.
  • the manufacturing method of the battery 1 according to the present embodiment includes, for example, a laminate forming process, a first cutting process, and a second cutting process.
  • FIG. 2A is a cross-sectional view showing the cross-sectional structure of the laminate 1a according to this embodiment.
  • FIG. 2B is a top view of the laminate 1a according to this embodiment. It should be noted that FIG. 2A represents a cross section along line IIa-IIa of FIG. 2B. In addition, in FIG. 2B, the plan view shape of the battery cell 10 is indicated by broken lines.
  • laminate 1a In the layered body forming process, the layered body 1a is formed. As shown in FIGS. 2A and 2B, laminate 1a according to the present embodiment includes positive electrode layer 11, negative electrode layer 12, and solid electrolyte layer 13 positioned between positive electrode layer 11 and negative electrode layer 12. A battery cell 10 having a positive electrode current collector 14 and a negative electrode current collector 15 are provided.
  • the laminate 1a has parallel main surfaces 16a and 17a facing each other with the battery cell 10 interposed therebetween.
  • the main surface 16a is the uppermost surface of the laminate 1a.
  • the main surface 17a is the bottom surface of the laminate 1a.
  • the positive electrode layer 11 is located between the positive electrode current collector 14 and the solid electrolyte layer 13 .
  • the positive electrode layer 11 is arranged in contact with the main surface of the positive electrode current collector 14 on the negative electrode layer 12 side. Note that another layer such as a conductive bonding layer may be provided between the positive electrode layer 11 and the positive electrode current collector 14 .
  • the positive electrode layer 11 contains a positive electrode material such as a positive electrode active material.
  • a positive electrode material such as a positive electrode active material.
  • Various materials capable of extracting and inserting metal ions such as lithium ions or magnesium ions can be used as the material of the positive electrode active material.
  • 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), lithium-nickel-manganese-cobalt composite oxide (LNMCO ), and lithium-nickel-cobalt-aluminum composite oxide (LNCAO).
  • LCO lithium cobaltate composite oxide
  • LNO lithium nickelate composite oxide
  • LMO lithium manganate composite oxide
  • the material contained in the positive electrode layer 11 may include, for example, a solid electrolyte such as an inorganic solid electrolyte.
  • a solid electrolyte such as an inorganic solid electrolyte.
  • a sulfide solid electrolyte for example, a mixture of lithium sulfide (Li 2 S) and phosphorus pentasulfide (P 2 S 5 ) can be used.
  • a sulfide solid electrolyte 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.
  • oxide solid electrolyte for example, Li7La3Zr2O12 ( LLZ ), Li1.3Al0.3Ti1.7 ( PO4 ) 3 ( LATP ) or (La,Li) TiO3 ( LLTO) and the like are used.
  • the surface of the positive electrode active material may be covered with a solid electrolyte.
  • the material contained in the positive electrode layer 11 includes at least one of a conductive material such as acetylene black, Ketjenblack (registered trademark), and carbon nanofiber, and a binding binder such as polyvinylidene fluoride. It may be
  • the positive electrode layer 11 is produced by applying a paste-like paint in which the material contained in the positive electrode layer 11 is kneaded together with a solvent onto the main surface of the positive electrode current collector 14 and drying it.
  • the positive electrode layer 11 coated onto the positive electrode current collector 14, also called a positive electrode plate may be pressed after drying.
  • the thickness of the positive electrode layer 11 is, for example, 5 ⁇ m or more and 300 ⁇ m or less, but is not limited thereto.
  • the negative electrode layer 12 is located between the negative electrode current collector 15 and the solid electrolyte layer 13 .
  • the negative electrode layer 12 is arranged in contact with the main surface of the negative electrode current collector 15 on the positive electrode layer 11 side. Moreover, the negative electrode layer 12 is arranged to face the positive electrode layer 11 . Note that another layer such as a conductive bonding layer may be provided between the negative electrode layer 12 and the negative electrode current collector 15 .
  • the negative electrode layer 12 contains, for example, a negative electrode active material as an electrode material.
  • a negative electrode active material as an electrode material.
  • Various materials capable of extracting and inserting ions such as lithium ions or magnesium ions may be used as materials for the negative electrode active material.
  • the negative electrode active material contained in the negative electrode layer 12 in the case of a material capable of withdrawing and inserting lithium ions, examples include single substances such as graphite, metallic lithium, and silicon, mixtures thereof, and lithium-titanium oxide ( LTO) can be used.
  • a solid electrolyte such as an inorganic solid electrolyte may be used.
  • the inorganic solid electrolyte for example, the inorganic solid electrolytes exemplified as the material contained in the positive electrode layer 11 can be used.
  • the material contained in the negative electrode layer 12 may include at least one of a conductive material such as acetylene black, ketjen black, and carbon nanofiber, and a binding binder such as polyvinylidene fluoride. good.
  • the negative electrode layer 12 is produced by applying a paste-like paint in which the material contained in the negative electrode layer 12 is kneaded together with a solvent onto the main surface of the negative electrode current collector 15 and drying it.
  • the negative electrode layer 12 coated onto the negative current collector 15, also called a negative electrode plate may be pressed after drying.
  • the thickness of the negative electrode layer 12 is, for example, 5 ⁇ m or more and 300 ⁇ m or less, but is not limited thereto.
  • the positive electrode layer 11 is in contact with the main surface of the positive electrode current collector 14 .
  • the positive electrode current collector 14 may include a current collector layer, which is a layer containing a conductive material and provided in a portion in contact with the positive electrode layer 11 .
  • the negative electrode layer 12 is in contact with the main surface of the negative electrode current collector 15 .
  • the negative electrode current collector 15 may include a current collector layer, which is a layer containing a conductive material and provided in a portion in contact with the negative electrode layer 12 .
  • the positive electrode current collector 14 and the negative electrode current collector 15 are conductive foil-shaped, plate-shaped, or mesh-shaped members, respectively.
  • the positive electrode current collector 14 and the negative electrode current collector 15 may each be, for example, a conductive thin film.
  • Examples of materials that constitute the positive electrode current collector 14 and the negative electrode current collector 15 include metals such as stainless steel (SUS), aluminum (Al), copper (Cu), and nickel (Ni).
  • the positive electrode current collector 14 and the negative electrode current collector 15 may be formed using different materials.
  • each of the positive electrode current collector 14 and the negative electrode current collector 15 is, for example, 5 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less, but is not limited to this.
  • the solid electrolyte layer 13 is arranged between the positive electrode layer 11 and the negative electrode layer 12 . Solid electrolyte layer 13 is in contact with each of positive electrode layer 11 and negative electrode layer 12 .
  • the solid electrolyte layer 13 is a layer containing an electrolyte material. As the electrolyte material, generally known battery electrolytes can be used.
  • the thickness of the solid electrolyte layer 13 may be 5 ⁇ m or more and 300 ⁇ m or less, or may be 5 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less.
  • the solid electrolyte layer 13 contains a solid electrolyte.
  • a solid electrolyte such as an inorganic solid electrolyte can be used.
  • the inorganic solid electrolyte the inorganic solid electrolytes exemplified as the material contained in the positive electrode layer 11 can be used.
  • the solid electrolyte layer 13 may contain a binding binder such as polyvinylidene fluoride.
  • the solid electrolyte layer 13 is produced by applying a paste-like paint in which the material contained in the solid electrolyte layer 13 is kneaded together with a solvent onto the main surface of the positive electrode layer 11 and/or the negative electrode layer 12 and drying the coating.
  • the solid electrolyte layer 13 may be produced by applying the paste-like coating material on the release film and drying it.
  • the laminate 1a is manufactured by stacking the positive electrode current collector 14, the positive electrode layer 11, the solid electrolyte layer 13, the negative electrode layer 12, and the negative electrode current collector 15 in this order and pressurizing and crimping them.
  • a method of pressurization for example, flat press, roll press or isostatic press can be used.
  • heating may be performed during pressurization. The heating temperature may be set within a range in which the material of each layer does not undergo a chemical change due to heat.
  • the positive electrode layer 11, the negative electrode layer 12, and the solid electrolyte layer 13 are maintained in the form of parallel plates. As a result, it is possible to suppress the occurrence of cracks or collapse due to bending.
  • the positive electrode layer 11, the negative electrode layer 12, and the solid electrolyte layer 13 may be combined and smoothly curved.
  • the positive electrode layer 11, the negative electrode layer 12, and the solid electrolyte layer 13 are provided on the same side surface, but the present invention is not limited to this.
  • the positions of the side surfaces of the positive electrode layer 11, the negative electrode layer 12, and the solid electrolyte layer 13 may be different.
  • at least one side surface of the positive electrode layer 11 and the negative electrode layer 12 is covered with the solid electrolyte layer 13 , and the solid electrolyte layer 13 is the positive electrode current collector 14 and the negative electrode current collector 15 . may be in contact with at least one of
  • the laminate 1a for example, there is a portion where the positive electrode layer 11 is not provided on the main surface of the positive electrode current collector 14 on the battery cell 10 side.
  • the laminate 1a for example, there is a portion where the negative electrode layer 12 is not provided on the main surface of the negative electrode current collector 15 on the battery cell 10 side.
  • the solid electrolyte layer 13 may be in contact with at least one of the portion of the positive electrode current collector 14 not provided with the positive electrode layer 11 and the portion of the negative electrode current collector 15 not provided with the negative electrode layer 12 .
  • FIG. 3 is a cross-sectional view for explaining the manufacturing method of the battery 1 according to this embodiment.
  • the laminate 1a formed in the laminate forming step is cut at first cutting positions 111 and 111a indicated by broken lines in the figure, and the first Cut surfaces 110 and 110a are formed. Thereby, the laminated body 1b shown in FIG. 3(b) is formed.
  • the first cut surfaces 110 and 110a are side surfaces connecting the main surface 16b and the main surface 17b of the laminate 1b.
  • the laminate 1a is cut at the first cutting position 111 passing through the positive electrode layer 11, the negative electrode layer 12 and the solid electrolyte layer 13 of the battery cell 10.
  • the positive electrode current collector 14 and the negative electrode current collector 15 are collectively cut to form a planar first cut surface 110 .
  • the first cutting position 111 is a position passing through the two main surfaces 16a and 17a of the laminate 1a.
  • the direction in which first cut surface 110 extends is not particularly limited.
  • the first cutting plane 110 is, for example, orthogonal to the main surfaces 16a and 17a.
  • the first cutting position 111 is not particularly limited.
  • the first cutting position 111 may be a position where the end of the laminate 1a is cut, or a position where the laminate 1a is divided into a plurality of laminates.
  • the cutting method in the first cutting step for example, shearing with a blade, cutting with an end mill, grinding, laser cutting, or jet cutting can be used, but is not limited to these methods. From the standpoint of improving productivity and effective volume, the cutting method in the first cutting step may be shearing for cutting using a knife or the like.
  • first cutting step for example, when the position of the laminate 1a is used as a reference, cutting proceeds along the first direction C10, which is a constant direction, at the first cutting position 111.
  • the direction in which cutting progresses is, for example, in the case of shearing using a blade, the direction in which the blade moves relative to the laminate 1a when viewed from above with respect to the first cut surface 110 to be formed.
  • the first direction C10 is, for example, a direction orthogonal to the main surfaces 16a and 17a when the first cut surface 110 is viewed in plan, in other words, a direction parallel to the stacking direction of the stack 1a.
  • the laminate 1a can be cut along the direction connecting the main surface 16a and the main surface 17a at the shortest distance, so the productivity of the battery 1 is improved.
  • the first direction C10 is not particularly limited, and may be a direction that intersects a direction perpendicular to the main surfaces 16a and 17a.
  • the laminate 1b formed in the first cutting step is cut into the first cut surface 110 inside the first cut surfaces 110 and 110a. and 110a at distances W and Wa, respectively, to form second cutting planes 120 and 120a, indicated by dashed lines in the figure.
  • the battery 1 shown in FIG. 3(c) is formed.
  • the laminated body 1b is cut at a second cutting position 121 located inside the first cutting surface 110 by a distance W to obtain a flat surface.
  • a second cutting surface 120 having a shape is formed.
  • a distance W is the distance between the first cut surface 110 and the second cut surface 120 to be formed. Since the second cutting plane 120 is formed at the second cutting position 121 , the distance W can also be said to be the distance between the first cutting plane 110 and the second cutting position 121 .
  • the second cutting position 121 is a position that does not pass through the first cutting plane 110 .
  • the first cutting plane 110 and the second cutting plane 120 (in other words, the second cutting position 121) may be parallel. As a result, the distance between the first cutting plane 110 and the second cutting position 121 becomes constant, so that the quality of the second cutting plane is stabilized and the volume cut in the second cutting process can be reduced.
  • the positive electrode layer 11, the negative electrode layer 12, the solid electrolyte layer 13, the positive electrode current collector 14, and the negative electrode current collector, which are all the constituent elements of the laminate 1b, are separated from each other.
  • the body 15 is collectively cut to form a second cut surface 120 .
  • the second cutting position 121 is a position passing through the two main surfaces 16b and 17b of the laminate 1b.
  • the second cutting position 121 is near the first cutting plane 110 .
  • the relationship between the surface roughness Rz1 of the first cut surface 110 and the distance W satisfies Rz1 ⁇ W ⁇ 5Rz1 .
  • the laminate 1b is cut by setting the second cutting position 121 at a position inside the distance W from the top edge of the first cut surface 110, which satisfies the above relationship. If the distance W is less than or equal to the surface roughness Rz 1 of the first cut surface 110, burrs and the like present on the surface of the first cut surface 110 may not be sufficiently removed.
  • the surface roughness Rz1 of the first cut surface 110 is difficult to decrease, and the effects of the present disclosure are difficult to obtain.
  • the relationship between the surface roughness Rz1 of the first cut surface 110 and the distance W satisfies, for example, Rz1 ⁇ W ⁇ 5Rz1 at any position.
  • surface roughness such as surface roughness Rz 1 is maximum height roughness measured by a measuring method conforming to JIS B0601 2013.
  • the relationship between the surface roughness Rz1 of the first cut surface 110 and the distance W may satisfy Rz1 ⁇ W ⁇ 4Rz1 .
  • the distance W between the first cut surface 110 and the second cut position 121 may be three times or less the thickness of the laminate 1b, or may be two times or less. Thereby, the surface roughness Rz2 of the second cut surface 120 can be reduced more effectively.
  • the second cut surface 120 is orthogonal to, for example, the main surfaces 16b and 17b of the laminate 1b.
  • the positions of the end surfaces of the respective layers of the battery 1 exposed at the second cut surface 120 are aligned when viewed from the stacking direction, so that the effective volume of the battery can be increased.
  • the side surfaces of the positive electrode layer 11, the negative electrode layer 12, the solid electrolyte layer 13, the positive electrode current collector 14, and the negative electrode current collector 15 of the battery 1 are exposed and flush.
  • the side surfaces of the positive electrode layer 11, the negative electrode layer 12, the solid electrolyte layer 13, the positive electrode current collector 14, and the negative electrode current collector 15 on the second cut surface 120 The positions match.
  • the cutting method in the second cutting step for example, shearing with a knife, cutting with an end mill, grinding, laser cutting, or jet cutting can be used, but is not limited to these methods.
  • the cutting method in the second cutting step may be shearing for cutting using a knife or the like.
  • the temperature of the laminate 1b is less likely to rise during cutting, and the battery cell 10 is less likely to deteriorate during cutting.
  • the shearing may be cutting using an ultrasonic cutter that cuts by transmitting high-frequency vibration to the cutting edge.
  • the second cutting step for example, when the position of the laminate 1b is used as a reference, cutting proceeds along the second direction C20, which is a constant direction, at the second cutting position 121.
  • the direction in which cutting progresses is similar to the first direction C10. This is the direction of relative movement.
  • the second direction C20 is, for example, a direction orthogonal to the main surfaces 16b and 17b when the second cut surface 120 is viewed from above. Therefore, the second direction C20 is parallel to and the same direction as the first direction C10.
  • the laminate 1b can be cut along the direction connecting the main surface 16b and the main surface 17b at the shortest distance, so the productivity of the battery 1 is improved.
  • the second direction C20 is not particularly limited, and the first direction C10 and the second direction C20 are not limited to a parallel positional relationship.
  • FIG. 4 is a top view for explaining another example of the second direction in the second cutting step.
  • the first direction C10 and the second direction C21 are not parallel but different directions.
  • the second direction C21 is a direction perpendicular to the first direction C10 and a direction perpendicular to the lamination direction of the laminate 1b (for example, the longitudinal direction of the first cut surface 110). With such first direction C10 and second direction C21, it becomes easy to arrange the first cutting position 111 at an arbitrary position of the laminate 1a in the first cutting step.
  • the direction in which the cutting progresses in the second cutting step is perpendicular to the stacking direction of the laminate 1b, even if burrs or the like are generated by cutting, the burrs or the like are formed so as to extend perpendicularly to the stacking direction. Therefore, the occurrence of short circuits between the layers of the laminate 1b is suppressed, and the reliability of the battery 1 can be improved.
  • the 1st direction C10 and the 2nd direction C21 are different directions, it does not restrict to the above-mentioned example. Since the first direction C10 and the second direction C21 are different, the direction is adjusted according to the quality of the cut surface, the ease of cutting, etc., in the first cutting step and the second cutting step, and the laminate 1a and the The laminate 1b can be cut.
  • the surface roughness Rz2 of the second cut surface 120 may be, for example, greater than 0 and equal to or less than the thickness of the solid electrolyte layer 13 . Since the surface roughness Rz2 of the second cut surface 120 is equal to or less than the thickness of the solid electrolyte layer 13, even if a convex portion is formed on one of the positive electrode layer 11 and the negative electrode layer 12 on the second cut surface 120, Since the convex portion does not reach the other side when deformation or the like occurs, it is possible to effectively suppress the occurrence of a short circuit. Also, the surface roughness Rz2 of the second cut surface 120 may be smaller than the thickness of the solid electrolyte layer 13 .
  • the surface roughness Rz2 of the second cut surface 120 may be 30 ⁇ m or less, or may be 20 ⁇ m or less. Also, the second cut surface 120 may be flat. Thereby, the reliability of the battery 1 can be improved.
  • "flat" means substantially flat, and means that the surface roughness Rz2 is 10 ⁇ m or less, for example.
  • the first cutting step and the second cutting step may be performed continuously as a series of steps. This can improve productivity.
  • performing continuously as a series of steps means that, between the first cutting step and the second cutting step, without performing other steps such as processing or measuring the laminate 1a, the first cutting step is performed. It means performing a first cutting step and a second cutting step.
  • the laminate 1a may be fixed for cutting, and the second cutting step may be performed while maintaining the fixation after the laminate 1a is cut.
  • the first cutting step and the second cutting step may be performed by a cutting device in a continuous production line.
  • the second cutting step may be performed within one minute after the first cutting step is finished.
  • the battery 1 having the second cut surfaces 120 and 120a as shown in FIG. 3(c) is manufactured.
  • the formation of the first cut surface 110 and the second cut surface 120 is mainly described, but the same applies to the first cut surface 110a and the second cut surface 120a, so detailed description is omitted.
  • the number of the first cut surface and the number of the second cut surface are two, respectively, but the present invention is not limited to this, and the number of each should be at least one.
  • at least one side surface of the battery 1 according to the present embodiment should be the second cut surface. From the viewpoint of further improving capacity density and reliability, all side surfaces of battery 1 may be the second cut surface.
  • second cut surface 120 is formed at the first cutting step in which first cut surface 110 is formed and at second cutting position 121 close to first cut surface 110 .
  • a second cutting step is performed.
  • the ratio of the effective volume, which is the volume that contributes to power generation, in the battery 1 can be improved.
  • the relationship between the surface roughness Rz 1 of the first cut surface 110 and the distance W satisfies Rz 1 ⁇ W ⁇ 5Rz 1 , so that burrs and sagging formed in the first cutting step are eliminated.
  • Embodiment 2 Next, a method for manufacturing a battery according to Embodiment 2 will be described.
  • the second embodiment differs from the first embodiment in the number of battery cells included in the laminate. The differences will be described below, and the description of the common points will be omitted or simplified.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing the cross-sectional configuration of the laminate 2a according to this embodiment.
  • the layered body 2a is formed in the layered body forming step, and the layered body 2a is cut in the first cutting step.
  • the laminate 2 a has a plurality of battery cells 10 , positive electrode current collectors 14 and negative electrode current collectors 15 .
  • the plurality of battery cells 10 are stacked such that adjacent battery cells 10 are electrically connected via current collectors.
  • the negative electrode layer 12 is arranged on the upper and lower main surfaces of the negative electrode current collector 15 .
  • the plurality of battery cells 10 are stacked so as to be electrically connected in parallel by electrically connecting the same poles of the adjacent battery cells 10 via the current collector. Therefore, the stacking order is reversed between adjacent battery cells 10 .
  • Each battery cell 10 is sandwiched between a positive electrode current collector 14 and a negative electrode current collector 15 without interposing other battery cells 10 .
  • the negative electrode layer 12 is produced by coating both main surfaces of the negative electrode current collector 15 with a paste-like paint in which the material contained in the negative electrode layer 12 is kneaded together with a solvent and then drying.
  • a paste-like paint in which the material contained in the negative electrode layer 12 is kneaded together with a solvent and then drying.
  • the negative electrode layer 12 coated onto the negative current collector 15, also called a negative electrode plate may be pressed after drying.
  • the solid electrolyte layer 13 and the positive electrode layer 11 are manufactured by the same method as in the first embodiment. Moreover, the laminated body 2a is crimped by a method similar to that of the first embodiment.
  • the laminated body 2a may have a structure in which the positions of the negative electrode layer 12 and the positive electrode layer 11 are exchanged.
  • the number of the plurality of battery cells 10 is two, the number may be three or more.
  • the number of battery cells 10 can be increased by arranging the positive electrode layers 11 on both sides of the positive electrode current collector 14 and stacking the battery cells 10 .
  • the plurality of battery cells 10 are laminated so as to be electrically connected in series by electrically connecting different polarities of adjacent battery cells 10 via current collectors.
  • the positive electrode layer 11 is arranged on one main surface of at least one of the positive electrode collector 14 or the negative electrode collector 15, and the negative electrode layer 12 is arranged on the other main surface.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing the cross-sectional structure of the laminate 3a according to this embodiment.
  • the laminate 3a may be cut in the first cutting step.
  • the laminate 3 a includes a plurality of laminates 1 a each having a battery cell 10 and a conductive layer 31 .
  • a plurality of laminates 1 a are laminated such that adjacent laminates 1 a are electrically connected via conductive layers 31 .
  • the conductive layer 31 is located between adjacent laminates 1a among the plurality of laminates 1a.
  • the positive electrode current collector 14 is arranged on one main surface of the conductive layer 31, and the negative electrode current collector 15 is arranged on the other main surface. That is, in the laminate 3a, the different polarities of adjacent battery cells 10 of the plurality of battery cells 10 are electrically connected via the positive electrode current collector 14, the negative electrode current collector 15, and the conductive layer 31. and stacked so as to be electrically connected in series. Therefore, the stacking order of the plurality of stacked bodies 1a is the same.
  • the material of the conductive layer 31 is not particularly limited, and for example, a conductive adhesive having electrical conductivity and adhesiveness is used.
  • a conductive adhesive for example, a mixture of metal particles and resin, a conductive polymer, or a low melting point metal can be used.
  • the laminate 3a may not include the conductive layer 31, and the positive electrode current collector 14 and the negative electrode current collector 15 may be directly joined between the adjacent laminates 1a.
  • the laminate 3a is formed by, for example, coating a conductive adhesive as a material for the conductive layer 31 on the positive electrode current collector 14 or the negative electrode current collector 15 of the laminate 1a formed by the above-described method, and laminating two layers. It is produced by bonding bodies 1a together via a conductive adhesive.
  • the number of the plurality of laminates 1a is two, but may be three or more. By increasing the number of laminated bodies 1a and conductive layers 31 to be joined, the number of the plurality of laminated bodies 1a in the laminated body 3a can be adjusted.
  • the plurality of battery cells 10 are electrically connected to the positive electrode current collector 14 or the negative electrode current collector 15 via the conductive layer 31 so that the same electrodes of the adjacent battery cells 10 are electrically connected to each other. , may be stacked so as to be electrically connected in parallel.
  • a laminated battery having a structure in which a plurality of battery cells 10 are laminated is manufactured. can do.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view for explaining the manufacturing method of the battery according to this embodiment.
  • the laminate 2a is cut at first cutting positions 211 and 211a indicated by dashed lines in the figure to form first cut surfaces.
  • the cut laminate 2a is further cut at second cutting positions 221 and 221a shown by dashed lines in the drawing inside the first cutting plane to form second cutting planes.
  • all of the plurality of battery cells 10 included in the stacked body 2a are collectively cut. It is as explained in.
  • a lithium cobalt oxide powder as a positive electrode active material, a lithium sulfide-diphosphorus pentasulfide mixture as a solid electrolyte, and a xylene solvent are mixed to form a slurry, and the slurry is applied to an aluminum foil having a thickness of 12 ⁇ m as a positive electrode current collector.
  • a positive electrode plate having a positive electrode layer was produced by drying after processing.
  • the graphite powder as the negative electrode active material, the same solid electrolyte as above, and the xylene solvent are mixed to form a slurry, and the slurry is applied to a stainless steel foil having a thickness of 15 ⁇ m as the negative electrode current collector and then dried to form a negative electrode.
  • a negative electrode plate having a layer was prepared.
  • the same solid electrolyte and xylene solvent as above were mixed to form a slurry, and the slurry was applied onto the negative electrode layer and then dried to prepare a solid electrolyte layer.
  • the positive electrode plate and the negative electrode plate were laminated so as to sandwich the solid electrolyte layer on the negative electrode layer, and pressure was applied under heating conditions of 120° C. to produce a laminate.
  • the thickness of the laminate at this time was 150 ⁇ m.
  • the thickness of the solid electrolyte layer was 30 ⁇ m.
  • the produced laminate was cut with a shear to form a first cut surface.
  • the surface roughness Rz1 of the first cut surface was measured using a laser microscope (manufactured by Keyence Corporation).
  • the surface roughness Rz1 of the formed first cut surface was 84 ⁇ m.
  • the laminate having the first cut surface is cut in a direction perpendicular to the first cut surface, divided into 15 pieces, and 15 about 15 mm squares each having the divided first cut surface are evaluated.
  • a laminate for use was obtained.
  • Example 1 Next, at a second cutting position 100 ⁇ m inside from the first cutting surface, the laminate for evaluation is cut using an ultrasonic cutter to form a second cutting surface, and the battery in which the second cutting surface is formed got That is, the second cutting step was performed under the condition that the distance W between the first cut surface and the second cut surface to be formed was 100 ⁇ m. The same operation was repeated 3 times using different laminates for evaluation to prepare 3 batteries.
  • the surface roughness Rz2 of the second cut surface of the produced battery was measured using a laser microscope (manufactured by Keyence Corporation). Further, whether or not the battery was short-circuited was evaluated by measuring the potential difference between the positive electrode layer and the negative electrode layer of the manufactured battery with a tester.
  • Table 1 shows the measurement results of the surface roughness Rz2 of the second cut surface and the short-circuit evaluation results.
  • the surface roughness Rz2 of the second cut surface in Table 1 is the average value of three batteries.
  • the number of short circuits in Table 1 is the number of batteries confirmed to have short circuits among the three batteries.
  • Table 1 also shows the surface roughness Rz 1 of the first cut surface, the distance W, W/Rz 1 , and W/T where T is the thickness of the laminate for evaluation.
  • the surface roughness Rz2 of the second cut surface was 9 ⁇ m, and the number of short circuits was zero.
  • Example 2 A battery was produced in the same manner as in Example 1, except that the distance W was changed to 200 ⁇ m.
  • the surface roughness Rz2 of the second cut surface of the battery produced in the same manner as in Example 1 was measured and the short circuit was evaluated.
  • Table 1 shows the measurement results of the surface roughness Rz2 of the second cut surface and the short-circuit evaluation results. As shown in Table 1, in the battery of Example 2 , the surface roughness Rz2 of the second cut surface was 6 ⁇ m, and the number of short circuits was zero.
  • Example 3 A battery was produced in the same manner as in Example 1, except that the distance W was changed to 300 ⁇ m.
  • the surface roughness Rz2 of the second cut surface of the battery produced in the same manner as in Example 1 was measured and the short circuit was evaluated.
  • Table 1 shows the measurement results of the surface roughness Rz2 of the second cut surface and the short-circuit evaluation results. As shown in Table 1, in the battery of Example 3, the surface roughness Rz2 of the second cut surface was 10 ⁇ m, and the number of short circuits was zero.
  • Example 4 A battery was produced in the same manner as in Example 1, except that the distance W was changed to 400 ⁇ m.
  • the surface roughness Rz2 of the second cut surface of the battery produced in the same manner as in Example 1 was measured and the short circuit was evaluated.
  • Table 1 shows the measurement results of the surface roughness Rz2 of the second cut surface and the short-circuit evaluation results. As shown in Table 1, in the battery of Example 4, the surface roughness Rz2 of the second cut surface was 18 ⁇ m, and the number of short circuits was zero.
  • Example 1 A battery was produced in the same manner as in Example 1, except that the distance W was changed to 500 ⁇ m. In addition, the surface roughness Rz2 of the second cut surface of the battery produced in the same manner as in Example 1 was measured and the short circuit was evaluated. Table 1 shows the measurement results of the surface roughness Rz2 of the second cut surface and the short-circuit evaluation results. As shown in Table 1, in the battery of Comparative Example 1, the surface roughness Rz2 of the second cut surface was 55 ⁇ m, and the number of short circuits was two.
  • the batteries in Examples 1 to 4 in which the second cut surface was formed under the condition that W/Rz 1 was greater than 1 and less than 5, that is, Rz 1 ⁇ W ⁇ 5Rz 1 , were subjected to the second cut. Since the surface roughness Rz2 of the surface was small and was equal to or less than the thickness of the solid electrolyte layer and no short circuit occurred, it was found that high reliability could be achieved. Also, in this case, the distance W is three times or less the thickness T of the laminate for evaluation.
  • the surface of the second cut surface Since the roughness Rz2 is 10 ⁇ m or less and the substantially flat second cut surface is formed, it was found that particularly high reliability can be achieved. Also, in this case, the distance W is less than or equal to twice the thickness T of the laminate for evaluation.
  • a battery according to the present disclosure can be used, for example, as a battery for electronic equipment, electric appliances, electric vehicles, and the like.

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Abstract

電池の製造方法は、正極層と、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つの電池セルを備える積層体を第１切断位置で切断して第１切断面を形成する第１切断工程と、前記第１切断工程で切断された前記積層体を前記第１切断面よりも内側の第２切断位置で切断して第２切断面を形成する第２切断工程と、を含み、前記第２切断工程において、前記第１切断面と形成される前記第２切断面との間の距離をＷとし、前記第１切断面の表面粗さをＲｚ１とした場合に、Ｒｚ１＜Ｗ＜５Ｒｚ１を満たす。

Description

電池の製造方法
　本開示は、電池の製造方法に関するものである。
　従来、集電体および活物質層が積層された電池が知られている。
　例えば、特許文献１には、正極集電体層、正極活物質層、固体電解質層、負極活物質層、及び負極集電体層をこの順に積層することによって構成される単位電池を積層してなる電池積層体が開示されている。
特開２０２０－１３７２９号公報 特開２０１５－７６３１５号公報
　電池の容量密度を高めるためには、発電に寄与する有効体積を向上させることが求められる。そのためには、電池セルを切断して、発電に寄与しない部分を除去することが有効である。しかしながら、電池セルを切断した場合、切断面に電池構成要素のバリおよび垂れ下がり（いわゆる、ダレ）が発生し、短絡が発生しやすくなるため、電池としての動作信頼性が低くなるという課題がある。例えば、特許文献２では、電池セルの端部を切断後に電圧を測定し、電圧が徐々に低下する場合には電池セルの端部を再度切断する電池の製造方法が開示されている。しかしながら、特許文献２には切断面のバリおよびダレの発生を抑制できるような切断方法に関しては開示されていない。
　本開示は上記の課題を解決するもので、電池の高容量密度と高信頼性とを両立することができる電池の製造方法を提供することを目的とする。
　本開示の一態様に係る電池の製造方法は、正極層と、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つの電池セルを備える積層体を第１切断位置で切断して第１切断面を形成する第１切断工程と、前記第１切断工程で切断された前記積層体を前記第１切断面よりも内側の第２切断位置で切断して第２切断面を形成する第２切断工程と、を含み、前記第２切断工程において、前記第１切断面と形成される前記第２切断面との間の距離をＷとし、前記第１切断面の表面粗さをＲｚ１とした場合に、Ｒｚ１＜Ｗ＜５Ｒｚ１を満たす。
　本開示によれば、電池の高容量密度と高信頼性とを両立することができる。
図１Ａは、実施の形態１に係る電池の断面構成を示す断面図である。 図１Ｂは、実施の形態１に係る電池の上面図である。 図２Ａは、実施の形態１に係る積層体の断面構成を示す断面図である。 図２Ｂは、実施の形態１に係る積層体の上面図である。 図３は、実施の形態１に係る電池の製造方法を説明するための断面図である。 図４は、第２切断工程における第２方向の別の例を説明するための上面図である。 図５は、実施の形態２に係る積層体の断面構成を示す断面図である。 図６は、実施の形態２に係る別の積層体の断面構成を示す断面図である。 図７は、実施の形態２に係る電池の製造方法を説明するための断面図である。
　（本開示の概要）
　本開示の一態様に係る電池の製造方法は、正極層と、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つの電池セルを備える積層体を第１切断位置で切断して第１切断面を形成する第１切断工程と、前記第１切断工程で切断された前記積層体を前記第１切断面よりも内側の第２切断位置で切断して第２切断面を形成する第２切断工程と、を含み、前記第２切断工程において、前記第１切断面と形成される前記第２切断面との間の距離をＷとし、前記第１切断面の表面粗さをＲｚ１とした場合に、Ｒｚ１＜Ｗ＜５Ｒｚ１を満たす。
　これにより、第１切断工程および第２切断工程において、積層体を切断することで電池の発電に寄与しない部分を除去する等が可能であるため、電池に占める発電に寄与する体積である有効体積の比率を向上させることができる。また、第２切断工程において、Ｒｚ１＜Ｗ＜５Ｒｚ１を満たす条件で積層体を切断することで、第２切断面の平坦性を向上させるとともに、第２切断面に発生する積層体の構成要素のバリおよびダレの数および大きさを抑制し、正極層と負極層との間の短絡の発生を抑制することができる。従って、本態様に係る電池の製造方法によって、電池の高容量密度と高信頼性とを両立することができる。
　また、例えば、前記Ｗは、前記積層体の厚さの３倍以下であってもよい。
　これにより、第２切断面の平坦性を向上させるとともに、バリおよびダレの発生を抑制し、第２切断面の品質を向上させることができる。
　また、例えば、前記第１切断工程と前記第２切断工程とは、一連の工程として連続的に実施してもよい。
　これにより、他の工程を挟まずに連続して積層体を切断できるため、生産性を高めることができる。
　また、例えば、前記積層体の位置を基準とした場合に、前記第１切断位置において前記積層体の切断が進行する第１方向と、前記第２切断位置において前記積層体の切断が進行する第２方向とは異なっていてもよい。また、例えば、前記第２方向は、前記第１方向に垂直な方向であってもよい。
　これらにより、第１切断工程と第２切断工程とで切断する方向を変えて積層体を切断できるため、切断面の品質および切断の容易性等に応じた方向に調整して積層体を切断できる。
　また、例えば、前記第２方向は、前記積層体の積層方向に垂直な方向であってもよい。
　これにより、第２切断工程において、バリ等が発生しても、バリ等は積層体の積層方向に直交して延びるように形成される。そのため、短絡の発生が抑制され、製造される電池の信頼性を高めることができる。
　また、例えば、前記少なくとも１つの電池セルは、複数の電池セルであり、前記複数の電池セルは、積層されていてもよい。
　これにより、複数の電池セルが積層された積層体において、複数の電池セルの間および各電池セル内において正極層と負極層との間の短絡を抑制することができるとともに、電池に占める有効体積比率を向上させることができる。そのため、高容量または高出力である積層型の電池の高容量密度と高信頼性とを両立することができる。
　また、例えば、前記第１切断工程および前記第２切断工程それぞれにおいて、せん断加工により前記積層体を切断してもよい。
　これにより、刃物によって積層体をせん断するだけで切断でき、電池セルの劣化が生じにくいため、電池の生産性および有効体積を向上できる。
　また、例えば、前記第２切断工程において、超音波カッターにより前記積層体を切断してもよい。
　これにより、第２切断面の平坦性をさらに向上できる。
　また、例えば、前記第２切断面の表面粗さは、前記固体電解質層の厚さ以下であってもよい。また、例えば、前記第２切断面は平坦であってもよい。
　これにより、電池の信頼性をさらに向上できる。例えば、第２切断面の表面粗さが固体電解質層の厚さ以下であれば、第２切断面において正極層および負極層の一方に凸部が形成されていても、変形等が生じた場合に当該凸部が他方に届かないため、短絡の発生を効果的に抑制できる。
　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、工程、工程の順序などは、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、垂直または直交などの要素間の関係性を示す用語、および、矩形または円形などの要素の形状を示す用語、ならびに、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。ｘ軸およびｙ軸はそれぞれ、電池の平面視形状が矩形である場合に、当該矩形の第一辺、および、当該第一辺に直交する第二辺に平行な方向に一致する。ｚ軸は、積層体および電池の各層の積層方向に一致する。
　また、本明細書において、「積層方向」は、集電体および活物質層の主面法線方向に一致する。また、本明細書において、「平面視」とは、特に断りのない限り、電池または積層体の主面に対して垂直な方向から見たときのことをいう。なお、「切断面の平面視」などのように、「ある面の平面視」と記載されている場合は、当該「ある面」を正面から見たときのことをいう。
　また、本明細書において、「上方」および「下方」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。以下の説明では、ｚ軸の負側を「下方」または「下側」とし、ｚ軸の正側を「上方」または「上側」とする。
　（実施の形態１）
　［構成］
　まず、実施の形態１に係る電池の構成について、図１Ａおよび図１Ｂを用いて説明する。
　図１Ａは、本実施の形態に係る電池１の断面構成を示す断面図である。図１Ｂは、本実施の形態に係る電池１の上面図である。なお、図１Ａは、図１ＢのＩａ－Ｉａ線における断面を表している。
　まず、電池１の概要について説明する。
　図１Ａおよび図１Ｂに示されるように、本実施の形態に係る電池１は、正極層１１、負極層１２、および、正極層１１と負極層１２との間に位置する固体電解質層１３を有する電池セル１０と、正極集電体１４と、負極集電体１５と、を備える。電池１は、例えば、全固体電池である。
　電池１の平面視形状は、例えば、矩形である。電池１の形状は、例えば、扁平な直方体状である。ここで、扁平とは、厚み（すなわち、ｚ軸方向の長さ）が主面の各辺（すなわち、ｘ軸方向およびｙ軸方向の各々の長さ）または最大幅より短いことを意味する。電池１の平面視形状は、正方形、平行四辺形またはひし形などの他の四角形であってもよく、六角形または八角形などの他の多角形であってもよい。また、電池１の形状は、例えば、直方体状であるが、立方体状、四角錘台状または多角形柱状等の他の形状であってもよい。なお、本明細書において図１Ａなどの断面図では、電池１の層構造を分かりやすくするため、各層の厚みを誇張して図示している。
　電池１では、平面視において、正極集電体１４、正極層１１、固体電解質層１３、負極層１２および負極集電体１５の各々の形状および大きさが同じであり、各々の輪郭が一致している。
　電池１は、電池セル１０を挟んで対向した平行な主面１６および１７と、主面１６と主面１７とを繋ぐ４つの側面と、を有する。主面１６は、電池１の最上面である。主面１７は、電池１の最下面である。
　４つの側面のそれぞれは、例えば、主面１７の各辺から垂直に主面１６へ向かって延びている。電池１の４つの側面は、例えば、互いに平行な２対の側面である。２対の側面のうち１対の側面は、後述する第２切断工程で形成された第２切断面１２０および１２０ａである。電池１は、側面のうち少なくとも１つが第２切断面であればよい。また、容量密度と信頼性とを高める観点から、電池１は、全ての側面が第２切断面であってもよい。
　電池セル１０は、正極集電体１４と負極集電体１５との間に位置する。なお、電池１は、１つの電池セル１０を備えるが、電池セル１０の数は１つに限らず２つ以上であってもよい。例えば、本実施の形態に係る電池は、複数の電池セル１０が、正極集電体１４および負極集電体１５の少なくとも一方を間に介して積層された積層型の電池であってもよい。
　電池１は、後述する積層体１ａの端部を切断することにより製造される。電池１の積層構成は、積層体１ａの積層構成と同じである。電池１の各層の詳細については、積層体１ａの説明として後述する。
　本実施の形態に係る電池１には、さらに外部への取り出し電極であるタブまたはリードが正極集電体１４および負極集電体１５の少なくとも一方に接続されてもよい。また、電池１の気密性を保ち、かつ、電池１を保護するため、電池１が外装体によってラミネートされてもよく、電池１が樹脂封止されてもよい。また、切断面の保護のため、第２切断面１２０および１２０ａの少なくとも一部が絶縁部材で被覆されていてもよい。絶縁部材としては、少なくとも電気的絶縁性を有する材料が用いられ、耐衝撃性、耐熱性、柔軟性およびガスバリア性を有する材料が用いられてもよい。絶縁部材としては、例えばエポキシ樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、アラミド樹脂、ポリイミド樹脂などのポリマーまたは無機系接着材料が使用できる。
　［電池の製造方法］
　次に、本実施の形態に係る電池１の製造方法について、図２Ａ、図２Ｂ、図３および図４を用いて説明する。
　本実施の形態に係る電池１の製造方法は、例えば、積層体形成工程と、第１切断工程と、第２切断工程と、を含む。
　まず、積層体形成工程について説明する。
　図２Ａは、本実施の形態に係る積層体１ａの断面構成を示す断面図である。図２Ｂは、本実施の形態に係る積層体１ａの上面図である。なお、図２Ａは、図２ＢのＩＩａ－ＩＩａ線における断面を表している。また、図２Ｂには、電池セル１０の平面視形状が破線で示されている。
　積層体形成工程では、積層体１ａを形成する。図２Ａおよび図２Ｂに示されるように、本実施の形態に係る積層体１ａは、正極層１１、負極層１２、および、正極層１１と負極層１２との間に位置する固体電解質層１３を有する電池セル１０と、正極集電体１４と、負極集電体１５と、を備える。
　積層体１ａは、電池セル１０を挟んで対向した平行な主面１６ａおよび１７ａを有する。主面１６ａは、積層体１ａの最上面である。主面１７ａは、積層体１ａの最下面である。
　正極層１１は、正極集電体１４と固体電解質層１３との間に位置する。正極層１１は、正極集電体１４の、負極層１２側の主面に接して配置されている。なお、正極層１１と正極集電体１４との間に導電性の接合層等の他の層が設けられていてもよい。
　正極層１１は、例えば正極活物質などの正極材料を含む。正極活物質の材料としては、リチウムイオンまたはマグネシウムイオンなどの金属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。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）、リチウム－ニッケル－マンガン－コバルト複合酸化物（ＬＮＭＣＯ）、リチウム－ニッケル－コバルト－アルミニウム複合酸化物（ＬＮＣＡＯ）などの正極活物質が用いられうる。
　また、正極層１１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含まれていてもよい。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。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、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。
　正極活物質の表面は、固体電解質で被覆されていてもよい。
　また、正極層１１の含有材料としては、例えばアセチレンブラック、ケッチェンブラック（登録商標）およびカーボンナノファイバーなどの導電材、ならびに、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のうちの少なくとも１つが含まれていてもよい。
　例えば、正極層１１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１４の主面上に塗工し乾燥させることにより、正極層１１が作製される。正極層１１の密度を高めるために、乾燥後に、正極板とも称される正極集電体１４上に塗工された正極層１１をプレスしておいてもよい。正極層１１の厚みは、例えば５μｍ以上３００μｍ以下であるが、これに限らない。
　負極層１２は、負極集電体１５と固体電解質層１３との間に位置する。負極層１２は、負極集電体１５の、正極層１１側の主面に接して配置されている。また、負極層１２は、正極層１１に対向して配置されている。なお、負極層１２と負極集電体１５との間に導電性の接合層等の他の層が設けられていてもよい。
　負極層１２は、例えば、電極材料として負極活物質を含む。負極活物質の材料としては、リチウムイオンまたはマグネシウムイオン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。負極層１２に含有され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、グラファイト、金属リチウム、シリコンなどの単物質やその混合物、あるいはリチウム－チタン酸化物（ＬＴＯ）などの負極活物質が用いられうる。
　また、負極層１２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、正極層１１の含有材料として例示した無機系固体電解質が用いられうる。
　また、負極層１２の含有材料としては、例えばアセチレンブラック、ケッチェンブラックおよびカーボンナノファイバーなどの導電材、ならびに、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のうちの少なくとも１つが含まれていてもよい。
　例えば、負極層１２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１５の主面上に塗工し乾燥させることにより、負極層１２が作製される。負極層１２の密度を高めるために、乾燥後に、負極板とも称される負極集電体１５上に塗工された負極層１２をプレスしておいてもよい。負極層１２の厚みは、例えば５μｍ以上３００μｍ以下であるが、これに限らない。
　正極集電体１４の主面には、正極層１１が接触している。なお、正極集電体１４は、正極層１１に接する部分に設けられた、導電性材料を含む層である集電体層を含んでもよい。負極集電体１５の主面には、負極層１２が接触している。なお、負極集電体１５は、負極層１２に接する部分に設けられた、導電性材料を含む層である集電体層を含んでもよい。
　正極集電体１４と負極集電体１５とはそれぞれ、導電性を有する箔状、板状または網目状の部材である。正極集電体１４と負極集電体１５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。正極集電体１４と負極集電体１５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）、ニッケル（Ｎｉ）などの金属が用いられうる。正極集電体１４と負極集電体１５とは、異なる材料を用いて形成されていてもよい。
　正極集電体１４および負極集電体１５の各々の厚みは、例えば５μｍ以上１００μｍ以下であるが、これに限らない。
　固体電解質層１３は、正極層１１と負極層１２との間に配置される。固体電解質層１３は、正極層１１と負極層１２との各々に接する。固体電解質層１３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１３の厚みは、５μｍ以上３００μｍ以下であってもよく、または、５μｍ以上１００μｍ以下であってもよい。
　固体電解質層１３は、固体電解質を含む。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、正極層１１の含有材料として例示した無機系固体電解質が用いられうる。
　なお、固体電解質層１３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。
　例えば、固体電解質層１３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、正極層１１および／または負極層１２の主面上に塗工し乾燥させることにより、固体電解質層１３が作製される。あるいは、前記ペースト状の塗料を離型性フィルム上に塗工し乾燥させることにより、固体電解質層１３を作製してもよい。
　例えば、正極集電体１４、正極層１１、固体電解質層１３、負極層１２および負極集電体１５をこの順に重ねて加圧して圧着することで積層体１ａが製造される。加圧の方法としては、例えば平板プレス、ロールプレスまたは静水圧プレスが使用できる。また、各層の密着性および密度を向上させる観点から、加圧時に加熱してもよい。加熱温度は、各層の材料が熱による化学変化を起こさない範囲で設定すればよく、例えば６０℃以上２００℃以下である。
　また、本実施の形態では、正極層１１、負極層１２および固体電解質層１３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、正極層１１、負極層１２および固体電解質層１３を合わせて滑らかに湾曲させてもよい。
　また、電池セル１０において、正極層１１、負極層１２および固体電解質層１３は、それぞれの側面が同一面に設けられているが、これに限定されない。例えば、平面視において、正極層１１、負極層１２および固体電解質層１３それぞれの側面の位置は異なっていてもよい。また、例えば、電池セル１０において、正極層１１および負極層１２のうちの少なくとも一方の側面が固体電解質層１３で覆われ、固体電解質層１３が正極集電体１４および負極集電体１５のうちの少なくとも一方と接していてもよい。
　また、積層体１ａにおいて、例えば、正極集電体１４の電池セル１０側の主面には、正極層１１が設けられていない部分が存在している。また、積層体１ａにおいて、例えば、負極集電体１５の電池セル１０側の主面には、負極層１２が設けられていない部分が存在している。このように、積層体１ａでは、集電体上に正極層１１および負極層１２が存在せず、電池として機能しない領域が存在するが、後述するように積層体１ａの端部を切除することで電池１の容量密度を向上できる。なお、固体電解質層１３は、正極集電体１４の正極層１１が設けられていない部分および負極集電体１５の負極層１２が設けられていない部分の少なくとも一方と接していてもよい。
　次に、第１切断工程および第２切断工程について説明する。
　図３は、本実施の形態に係る電池１の製造方法を説明するための断面図である。
　第１切断工程では、図３の（ａ）に示されるように、積層体形成工程で形成された積層体１ａを、図において破線で示される第１切断位置１１１および１１１ａにおいて切断し、第１切断面１１０および１１０ａを形成する。これにより、図３の（ｂ）に示される積層体１ｂが形成される。第１切断面１１０および１１０ａは、積層体１ｂの主面１６ｂと主面１７ｂとを繋ぐ側面である。
　第１切断工程では、例えば、電池セル１０の正極層１１、負極層１２および固体電解質層１３を通る第１切断位置１１１で積層体１ａを切断する。具体的には、第１切断工程においては、図３の（ａ）および（ｂ）に示されるように、積層体１ａの全ての構成要素である正極層１１、負極層１２、固体電解質層１３、正極集電体１４および負極集電体１５を一括で切断して平面状の第１切断面１１０を形成する。第１切断位置１１１は、積層体１ａの２つの主面１６ａおよび１７ａを通る位置である。第１切断面１１０の延びる方向は特に限定されない。第１切断面１１０は、例えば、主面１６ａおよび１７ａに対して直交する。
　また、第１切断位置１１１は、特に限定されない。第１切断位置１１１は、積層体１ａの端部を切除する位置であってもよく、積層体１ａを複数の積層体に分割する位置であってもよい。
　第１切断工程における切断の方法としては、例えば、刃物によるせん断、エンドミルによる切削、研削、レーザー切断またはジェット噴射切断等を使用することができるが、これらの方法に限定されない。生産性および有効体積の向上の観点から、第１切断工程における切断の方法は、刃物等を用いて切断するせん断加工であってもよい。
　また、第１切断工程では、例えば、積層体１ａの位置を基準とした場合に、第１切断位置１１１において、一定の方向である第１方向Ｃ１０に沿って切断が進行する。切断が進行する方向は、例えば、刃物を用いたせん断加工の場合、形成される第１切断面１１０に対して平面視した場合に積層体１ａに対して刃物が相対的に移動する方向である。第１方向Ｃ１０は、例えば、第１切断面１１０を平面視した場合に主面１６ａおよび１７ａと直交する方向、言い換えると、積層体１ａの積層方向と平行な方向である。これにより、最短距離で主面１６ａと主面１７ａとを結ぶ方向に沿って積層体１ａを切断できるため、電池１の生産性が向上する。なお、第１方向Ｃ１０は、特に制限されず、主面１６ａおよび１７ａと直交する方向に交差する方向であってもよい。
　次に、第２切断工程では、図３の（ｂ）に示されるように、第１切断工程で形成された積層体１ｂを、第１切断面１１０および１１０ａより内側で、第１切断面１１０および１１０ａからそれぞれ距離ＷおよびＷａ離れた、図において破線で示される第２切断位置１２１および１２１ａで切断して第２切断面１２０および１２０ａを形成する。これにより、図３の（ｃ）に示される電池１が形成される。
　第２切断工程においては、図３の（ｂ）および（ｃ）に示されるように、積層体１ｂを、第１切断面１１０より距離Ｗだけ内側の第２切断位置１２１で切断して、平面状の第２切断面１２０を形成する。距離Ｗは、第１切断面１１０と形成される第２切断面１２０との間の距離である。第２切断位置１２１に第２切断面１２０が形成されるため、距離Ｗは、第１切断面１１０と第２切断位置１２１との間の距離であるとも言える。第２切断位置１２１は、第１切断面１１０を通らない位置である。第１切断面１１０と第２切断面１２０（言い換えると第２切断位置１２１）とは平行であってよい。これにより、第１切断面１１０と第２切断位置１２１との距離が一定になるため、第２切断面の品質が安定するとともに、第２切断工程において切除される体積を減らすことができる。
　また、第２切断工程では、例えば、第１切断工程と同様に、積層体１ｂの全ての構成要素である正極層１１、負極層１２、固体電解質層１３、正極集電体１４および負極集電体１５を一括で切断して第２切断面１２０を形成する。第２切断位置１２１は、積層体１ｂの２つの主面１６ｂおよび１７ｂを通る位置である。
　第２切断位置１２１は、第１切断面１１０の近傍である。第２切断工程において、第１切断面１１０の表面粗さＲｚ１と距離Ｗとの関係は、Ｒｚ１＜Ｗ＜５Ｒｚ１を満たす。例えば、第２切断工程において、第１切断面１１０の上端辺から上述の関係となる距離Ｗ内側の位置に第２切断位置１２１を設定して、積層体１ｂを切断する。距離Ｗが第１切断面１１０の表面粗さＲｚ１以下である場合、第１切断面１１０の表面に存在するバリ等が十分に除去できないおそれがある。また、距離Ｗが第１切断面１１０の表面粗さＲｚ１の５倍以上である場合、第２切断面１２０の表面粗さＲｚ２が小さくなりにくく、本開示の効果が得られにくくなる。第１切断面１１０の表面粗さＲｚ１と距離Ｗとの関係は、例えば、いずれの位置においてもＲｚ１＜Ｗ＜５Ｒｚ１を満たす。なお、本明細書において、表面粗さＲｚ１等の表面粗さは、ＪＩＳ　Ｂ０６０１　２０１３に準拠した測定法で測定される最大高さ粗さである。
　また、第２切断面の平坦性を向上させる観点からは、第１切断面１１０の表面粗さＲｚ１と距離Ｗとの関係は、Ｒｚ１＜Ｗ＜４Ｒｚ１を満たしてもよい。
　また、第１切断面１１０と第２切断位置１２１との距離Ｗは、積層体１ｂの厚さの３倍以下であってもよく、２倍以下であってもよい。これにより、より効果的に第２切断面１２０の表面粗さＲｚ２を小さくできる。
　また、第２切断面１２０は、例えば、積層体１ｂの主面１６ｂおよび１７ｂに対して直交する。これにより、第２切断面１２０に露出する電池１の各層の端面の位置が積層方向から見た場合に揃うため、電池の有効体積を高めることができる。例えば、第２切断面１２０においては、電池１の正極層１１、負極層１２、固体電解質層１３、正極集電体１４および負極集電体１５それぞれの側面が露出し、面一である。また、例えば、電池１の積層方向から見た場合に、第２切断面１２０において、正極層１１、負極層１２、固体電解質層１３、正極集電体１４および負極集電体１５それぞれの側面の位置は一致している。
　第２切断工程における切断の方法としては、例えば、刃物によるせん断、エンドミルによる切削、研削、レーザー切断またはジェット噴射切断等を使用することができるが、これらの方法に限定されない。生産性および有効体積の向上の観点から、第２切断工程における切断の方法は、刃物等を用いて切断するせん断加工であってもよい。また、せん断加工では、切断時に積層体１ｂの温度が上がりにくく、切断時に電池セル１０が劣化しにくい。また、第２切断面１２０の平坦性を向上できる観点から、せん断加工は、高い周波数の振動を刃先に伝えて切断する超音波カッターを用いた切断であってもよい。
　また、第２切断工程では、例えば、積層体１ｂの位置を基準とした場合に、第２切断位置１２１において一定の方向である第２方向Ｃ２０に沿って切断が進行する。切断が進行する方向は、第１方向Ｃ１０と同様に、例えば、刃物を用いたせん断加工の場合、形成される第２切断面１２０に対して平面視した場合に積層体１ｂに対して刃物が相対的に移動する方向である。第２方向Ｃ２０は、例えば、第２切断面１２０を平面視した場合に主面１６ｂおよび１７ｂと直交する方向である。そのため、第２方向Ｃ２０は、第１方向Ｃ１０と平行であり、同じ方向である。これにより、最短距離で主面１６ｂと主面１７ｂとを結ぶ方向に沿って積層体１ｂを切断できるため、電池１の生産性が向上する。なお、第１方向Ｃ１０と第２方向Ｃ２０との関係を比較する場合、第１切断位置１１１と第２切断位置１２１とが平行ではない場合も、第１切断位置１１１と第２切断位置１２１とが平行であると仮定して比較する。
　また、第２方向Ｃ２０は特に制限されず、第１方向Ｃ１０と第２方向Ｃ２０とは、平行な位置関係に限らない。図４は、第２切断工程における第２方向の別の例を説明するための上面図である。図４に示されるように、第１方向Ｃ１０と第２方向Ｃ２１とは平行ではなく、異なる方向である。具体的には、第２方向Ｃ２１は、第１方向Ｃ１０に垂直な方向であり、積層体１ｂの積層方向に垂直な方向（例えば、第１切断面１１０の長手方向）である。このような第１方向Ｃ１０および第２方向Ｃ２１であることにより、第１切断工程において第１切断位置１１１を積層体１ａの任意の位置に配置することが容易となる。また、第２切断工程において切断が進行する方向が積層体１ｂの積層方向と直交するため、切断によってバリ等が発生してもバリ等は積層方向に直交して延びるように形成される。そのため、積層体１ｂの各層間の短絡の発生が抑制され、電池１の信頼性を高めることができる。なお、第１方向Ｃ１０と第２方向Ｃ２１とが、異なる方向である場合、上述の例に限らない。第１方向Ｃ１０と第２方向Ｃ２１とが異なることで、第１切断工程と第２切断工程とで、切断面の品質および切断の容易性等に応じた方向に調整して、積層体１ａおよび積層体１ｂを切断できる。
　第２切断面１２０の表面粗さＲｚ２は、例えば、０より大きく、固体電解質層１３の厚さ以下であってもよい。第２切断面１２０の表面粗さＲｚ２が固体電解質層１３の厚さ以下であることにより、第２切断面１２０において正極層１１および負極層１２の一方に凸部が形成されていても、変形等が生じた場合に当該凸部が他方に届かないため、短絡の発生を効果的に抑制できる。また、第２切断面１２０の表面粗さＲｚ２は、固体電解質層１３の厚さより小さくてもよい。
　また、第２切断面１２０の表面粗さＲｚ２は、３０μｍ以下であってもよく、２０μｍ以下であってもよい。また、第２切断面１２０は平坦であってもよい。これにより、電池１の信頼性を高めることができる。なお、本明細書において、平坦であるとは、実質的に平坦であることを意味し、例えば、表面粗さＲｚ２が１０μｍ以下であることを意味する。
　また、第１切断工程と第２切断工程とは、一連の工程として連続的に実施してもよい。これにより生産性を向上できる。ここで、一連の工程として連続的に実施するとは、第１切断工程と第２切断工程との間に、積層体１ａに対して加工または測定等を行う他の工程を実施することなく、第１切断工程と第２切断工程とを実施することを意味する。例えば、第１切断工程において、積層体１ａを切断するために固定し、積層体１ａの切断後も固定を保持したまま第２切断工程を実施してもよい。また、第１切断工程と第２切断工程とが、連続した製造ラインにおける切断装置で実施されてもよい。また、第１切断工程の終了後、１分以内に第２切断工程を実施してもよい。
　以上のような工程を経て、図３の（ｃ）に示されるような第２切断面１２０および１２０ａを有する電池１が製造される。
　なお、上記説明では、第１切断面１１０および第２切断面１２０の形成について主に説明したが、第１切断面１１０ａおよび第２切断面１２０ａについても同様であるため、詳細な説明は省略する。また、本実施の形態においては第１切断面および第２切断面の数は、それぞれ２面であるが、これに限定されるものではなく、それぞれ少なくとも１面以上であればよい。つまり、本実施の形態に係る電池１における側面は、少なくとも１つの側面が第２切断面であればよい。容量密度および信頼性をさらに向上させる観点からは、電池１の全ての側面が第２切断面であってもよい。
　本実施の形態に係る電池１の製造方法によれば、第１切断面１１０が形成される第１切断工程と、第１切断面１１０に近接した第２切断位置１２１で第２切断面１２０が形成される第２切断工程とが実施される。これにより、電池１の発電に寄与しない部分を除去する等が可能であるため、電池１に占める発電に寄与する体積である有効体積の比率を向上させることができる。さらに、第２切断工程において、第１切断面１１０の表面粗さＲｚ１と距離Ｗとの関係がＲｚ１＜Ｗ＜５Ｒｚ１を満たすことにより、第１切断工程で形成されるバリおよびダレが形成されやすい第１切断面１１０近傍を切除し、バリおよびダレが少なく第１切断面１１０よりも平坦な第２切断面１２０を有する電池１を製造することができる。これにより、電池１の高容量密度と高信頼性とを両立することができる。
　（実施の形態２）
　次に、実施の形態２に係る電池の製造方法について説明する。実施の形態２では、実施の形態１に対し、積層体が有する電池セルの数が異なる。以下、相違点について説明を行い、共通点の説明を省略もしくは簡略化する。
　図５は、本実施の形態に係る積層体２ａの断面構成を示す断面図である。本実施の形態においては、積層体形成工程において積層体２ａを形成し、第１切断工程において、積層体２ａを切断する。図５に示されるように、積層体２ａは、複数の電池セル１０と正極集電体１４と負極集電体１５とを有する。複数の電池セル１０は、隣り合う電池セル１０が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。積層体２ａにおいて、負極集電体１５の上下の主面に負極層１２が配置されている。つまり、複数の電池セル１０は、隣り合う電池セル１０の同極同士が集電体を介して電気的に接続されることで、電気的に並列接続されるように積層されている。そのため、隣り合う電池セル１０では、積層順が逆転している。各電池セル１０は、他の電池セル１０を介さず、正極集電体１４と負極集電体１５とに挟まれている。
　負極層１２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１５の両方の主面上に塗工し乾燥させることにより、負極層１２が作製される。負極層１２の密度を高めるために、乾燥後に、負極板とも称される負極集電体１５上に塗工された負極層１２をプレスしておいてもよい。
　固体電解質層１３および正極層１１は、実施の形態１と同様な方法で製造される。また、積層体２ａは、実施の形態１と同様な方法で圧着される。
　なお、積層体２ａは、負極層１２と正極層１１との位置を入れ替えた構造であってもよい。また、積層体２ａにおいて、複数の電池セル１０の数は２つであるが、３つ以上であってもよい。例えば、正極集電体１４にも両面に正極層１１を配置して、電池セル１０を積層することで、複数の電池セル１０の数を増やすことができる。また、積層体２ａにおいて、複数の電池セル１０は、隣り合う電池セル１０の異極同士が集電体を介して電気的に接続されることで、電気的に直列接続されるように積層されていてもよい。この場合、少なくとも１つの正極集電体１４または負極集電体１５の一方の主面には正極層１１が配置され、他方の主面には負極層１２が配置される。
　また、複数の電池セル１０を積層する場合、導電層を介して積層させてもよい。図６は、本実施の形態に係る積層体３ａの断面構成を示す断面図である。本実施の形態においては、第１切断工程において積層体３ａを切断してもよい。
　図６に示されるように、積層体３ａは、それぞれが電池セル１０を有する複数の積層体１ａと導電層３１とを備える。複数の積層体１ａは、隣り合う積層体１ａが導電層３１を介して電気的に接続されるように積層されている。つまり、導電層３１は、複数の積層体１ａのうちの隣り合う積層体１ａの間に位置する。積層体３ａにおいて、導電層３１の一方の主面には正極集電体１４が配置され、他方の主面には負極集電体１５が配置されている。つまり、積層体３ａにおいては、複数の電池セル１０は、隣り合う電池セル１０の異極同士が正極集電体１４、負極集電体１５および導電層３１を介して電気的に接続されることで、電気的に直列接続されるように積層されている。そのため、複数の積層体１ａの積層順はそれぞれ同じである。
　導電層３１の材料としては、特に限定されず、例えば、電気伝導性と接着性とを有する導電性接着剤が用いられる。導電性接着剤としては、例えば、金属粒子と樹脂との混合体、導電性高分子または低融点金属を使用することができる。また、積層体３ａは、導電層３１を備えていなくてもよく、隣り合う積層体１ａの間で、正極集電体１４と負極集電体１５とが直接接合されていてもよい。
　積層体３ａは、例えば、上述の方法で形成された積層体１ａの正極集電体１４上または負極集電体１５上に導電層３１の材料として導電性接着剤を塗工し、２つ積層体１ａを、導電性接着剤を介して接合させることで作製される。
　なお、積層体３ａにおいて、複数の積層体１ａの数は２つであるが、３つ以上であってもよい。接合する積層体１ａおよび導電層３１の数を増やすことで、積層体３ａにおける複数の積層体１ａの数は調整可能である。また、積層体３ａにおいて、複数の電池セル１０は、隣り合う電池セル１０の同極同士が正極集電体１４または負極集電体１５と導電層３１と介して電気的に接続されることで、電気的に並列接続されるように積層されていてもよい。
　このように作製された積層体２ａまたは積層体３ａを用いて、第１切断工程および第２切断工程を実施することで、複数の電池セル１０が積層された構造を有する積層型の電池を製造することができる。
　図７は、本実施の形態に係る電池の製造方法を説明するための断面図である。図７に示されるように、第１切断工程では図において破線で示される第１切断位置２１１および２１１ａで積層体２ａを切断して第１切断面を形成する。次いで、第２切断工程では第１切断面よりも内側の図において破線で示される第２切断位置２２１および２２１ａで、切断された積層体２ａをさらに切断して第２切断面を形成する。この際、第１切断工程および第２切断工程では、積層体２ａが備える複数の電池セル１０の全てを一括して切断する、第１切断工程および第２切断工程の詳細は、実施の形態１において説明した通りである。上述と同様の第１切断工程および第２切断工程を経て電池を製造することで、製造される積層型の電池の高容量密度と高信頼性とを両立することができる。積層体３ａを用いた場合にも同様に、製造される積層型の電池の高容量密度と高信頼性とを両立することができる。
　（実施例）
　以下、本開示の詳細を、実施例に基づき、具体的に説明する。なお、本開示は、以下の実施例によって何ら限定されるものではない。
　［評価用積層体の作製］
　正極活物質であるコバルト酸リチウム粉末、固体電解質である硫化リチウム－五硫化二リン混合体およびキシレン溶媒を混合してスラリー化し、正極集電体である厚さ１２μｍのアルミ箔に当該スラリーを塗工してから乾燥させて正極層を有する正極板を作製した。
　また、負極活物質であるグラファイト粉末、上記と同じ固体電解質およびキシレン溶媒を混合してスラリー化し、負極集電体である厚さ１５μｍのステンレス箔に当該スラリーを塗工してから乾燥させて負極層を有する負極板を作製した。
　次いで、上記と同じ固体電解質およびキシレン溶媒を混合してスラリー化し、当該スラリーを負極層の上に塗工してから乾燥させて固体電解質層を作製した。そして、正極板と負極板とを負極層上の固体電解質層を挟むように積層し、１２０℃で加熱する条件で加圧して積層体を作製した。このときの積層体の厚さは、１５０μｍであった。また、固体電解質層の厚さは、３０μｍであった。
　作製した積層体をシャーにより切断して第１切断面を形成した。第１切断面の表面粗さＲｚ１を、レーザー顕微鏡（キーエンス社製）を用いて測定した。形成した第１切断面の表面粗さＲｚ１は８４μｍであった。
　さらに、第１切断面を形成した積層体を、第１切断面に直交する方向に切断して、１５個に分割し、分割された第１切断面をそれぞれ有する１５個の約１５ｍｍ角の評価用積層体を得た。
　［実施例１］
　次に、第１切断面から１００μｍ内側の第２切断位置で、超音波カッターを用いて評価用積層体を切断することで、第２切断面を形成し、第２切断面が形成された電池を得た。つまり、第１切断面と形成される第２切断面との間の距離Ｗが１００μｍである条件で、上述の第２切断工程を実施した。それぞれ別の評価用積層体を用いて同様の操作を３回繰り返し、３個の電池を作製した。
　作製した電池の第２切断面の表面粗さＲｚ２を、レーザー顕微鏡（キーエンス社製）を用いて測定した。また、作製した電池の正極層と負極層との間の電位差をテスタで測定することで、電池が短絡しているか否かを評価した。第２切断面の表面粗さＲｚ２の測定結果および短絡の評価結果を表１に示す。表１における第２切断面の表面粗さＲｚ２は、３個の電池の平均値である。また、表１における短絡数は、３個の電池のうちの短絡が確認された電池の数である。また、表１には、第１切断面の表面粗さＲｚ１、距離Ｗ、Ｗ／Ｒｚ１、評価用積層体の厚さをＴとした場合のＷ／Ｔについても示されている。
　表１に示されるように、実施例１における電池では、第２切断面の表面粗さＲｚ２は９μｍであり、短絡数は０個であった。
　［実施例２］
　距離Ｗを２００μｍに変えた以外は、実施例１と同様の方法で電池を作製した。また、実施例１と同様の方法で作製した電池の第２切断面の表面粗さＲｚ２の測定および短絡の評価を行った。第２切断面の表面粗さＲｚ２の測定結果および短絡の評価結果を表１に示す。表１に示されるように、実施例２における電池では、第２切断面の表面粗さＲｚ２は６μｍであり、短絡数は０個であった。
　［実施例３］
　距離Ｗを３００μｍに変えた以外は、実施例１と同様の方法で電池を作製した。また、実施例１と同様の方法で作製した電池の第２切断面の表面粗さＲｚ２の測定および短絡の評価を行った。第２切断面の表面粗さＲｚ２の測定結果および短絡の評価結果を表１に示す。表１に示されるように、実施例３における電池では、第２切断面の表面粗さＲｚ２は１０μｍであり、短絡数は０個であった。
　［実施例４］
　距離Ｗを４００μｍに変えた以外は、実施例１と同様の方法で電池を作製した。また、実施例１と同様の方法で作製した電池の第２切断面の表面粗さＲｚ２の測定および短絡の評価を行った。第２切断面の表面粗さＲｚ２の測定結果および短絡の評価結果を表１に示す。表１に示されるように、実施例４における電池では、第２切断面の表面粗さＲｚ２は１８μｍであり、短絡数は０個であった。
　［比較例１］
　距離Ｗを５００μｍに変えた以外は、実施例１と同様の方法で電池を作製した。また、実施例１と同様の方法で作製した電池の第２切断面の表面粗さＲｚ２の測定および短絡の評価を行った。第２切断面の表面粗さＲｚ２の測定結果および短絡の評価結果を表１に示す。表１に示されるように、比較例１における電池では、第２切断面の表面粗さＲｚ２は５５μｍであり、短絡数は２個であった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　［まとめ］
　以上のように、Ｗ／Ｒｚ１が１より大きく５より小さい、つまりＲｚ１＜Ｗ＜５Ｒｚ１を満たす条件で第２切断面を形成した実施例１から実施例４における電池は、第２切断面の表面粗さＲｚ２が小さく固体電解質層の厚さ以下であり、短絡も発生していないことから、高い信頼性を実現できることが分かった。また、この場合には、距離Ｗは、評価用積層体の厚さＴの３倍以下である。
　また、Ｗ／Ｒｚ１が１より大きく４より小さい、つまりＲｚ１＜Ｗ＜４Ｒｚ１を満たす条件で第２切断面を形成した実施例１から実施例３における電池は、第２切断面の表面粗さＲｚ２が１０μｍ以下であって、実質的に平坦な第２切断面が形成されていることから、特に高い信頼性を実現できることが分かった。また、この場合には、距離Ｗは、評価用積層体の厚さＴの２倍以下である。
　これに対して、Ｗ／Ｒｚ１が５以上である、Ｒｚ１＜Ｗ＜５Ｒｚ１を満たさない条件で第２切断面を形成した比較例１における電池は、第２切断面の表面粗さＲｚ２が実施例１から実施例４における電池よりも大きく、短絡が発生した。よって、比較例１における電池の作製条件では、実施例１から実施例４と比べて、電池の信頼性が低下することが分かった。このように、評価用積層体を単に２回切断するだけでは、電池の信頼性を高めることができない場合があり、Ｒｚ１＜Ｗ＜５Ｒｚ１を満たす条件で２回目の切断を行うことで、電池の信頼性を高めることができることが確認できた。
　（他の実施の形態）
　以上、本開示に係る電池および電池の製造方法について、実施の形態および実施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実施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。
　本開示に係る電池は、例えば、電子機器、電気器具装置および電気車両などの電池として利用することができる。
　１　電池
　１ａ、１ｂ、２ａ、３ａ　積層体
　１０　電池セル
　１１　正極層
　１２　負極層
　１３　固体電解質層
　１４　正極集電体
　１５　負極集電体
　１６、１６ａ、１６ｂ、１７、１７ａ、１７ｂ　主面
　１１０、１１０ａ　第１切断面
　１１１、１１１ａ、２１１、２１１ａ　第１切断位置
　１２０、１２０ａ　第２切断面
　１２１、１２１ａ、２２１、２２１ａ　第２切断位置
　３１　導電層
　Ｃ１０　第１方向
　Ｃ２０、Ｃ２１　第２方向
　Ｗ、Ｗａ　距離

Claims (11)

  1. 　正極層と、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つの電池セルを備える積層体を第１切断位置で切断して第１切断面を形成する第１切断工程と、
    　前記第１切断工程で切断された前記積層体を前記第１切断面よりも内側の第２切断位置で切断して第２切断面を形成する第２切断工程と、を含み、
    　前記第２切断工程において、前記第１切断面と形成される前記第２切断面との間の距離をＷとし、前記第１切断面の表面粗さをＲｚ１とした場合に、Ｒｚ１＜Ｗ＜５Ｒｚ１を満たす、
    　電池の製造方法。
  2. 　前記Ｗは、前記積層体の厚さの３倍以下である、
    　請求項１に記載の電池の製造方法。
  3. 　前記第１切断工程と前記第２切断工程とは、一連の工程として連続的に実施する、
    　請求項１または２に記載の電池の製造方法。
  4. 　前記積層体の位置を基準とした場合に、前記第１切断位置において前記積層体の切断が進行する第１方向と、前記第２切断位置において前記積層体の切断が進行する第２方向とは異なる、
    　請求項１から３のいずれか一項に記載の電池の製造方法。
  5. 　前記第２方向は、前記第１方向に垂直な方向である、
    　請求項４に記載の電池の製造方法。
  6. 　前記第２方向は、前記積層体の積層方向に垂直な方向である、
    　請求項４または５に記載の電池の製造方法。
  7. 　前記少なくとも１つの電池セルは、複数の電池セルであり、
    　前記複数の電池セルは積層されている、
    　請求項１から６のいずれか一項に記載の電池の製造方法。
  8. 　前記第１切断工程および前記第２切断工程それぞれにおいて、せん断加工により前記積層体を切断する、
    　請求項１から７のいずれか一項に記載の電池の製造方法。
  9. 　前記第２切断工程において、超音波カッターにより前記積層体を切断する、
    　請求項１から８のいずれか一項に記載の電池の製造方法。
  10. 　前記第２切断面の表面粗さは、前記固体電解質層の厚さ以下である、
    　請求項１から９のいずれか一項に記載の電池の製造方法。
  11. 　前記第２切断面は平坦である、
    　請求項１から１０のいずれか一項に記載の電池の製造方法。
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