WO2023013231A1 - 電池および電池の製造方法 - Google Patents

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英一 古賀
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Definitions

  • the present disclosure relates to a battery and a method of manufacturing a battery.
  • Patent Document 1 discloses a power storage device that includes a temperature detection unit.
  • An object of the present disclosure is to provide a battery with improved reliability.
  • the battery of the present disclosure is a first electrode; a second electrode; a solid electrolyte layer disposed between the first electrode and the second electrode; a temperature sensor; a first extraction terminal; with the temperature sensor includes at least one selected from the group consisting of a thermistor and a resistance temperature detector, and is in contact with the first electrode; The first lead terminal is in contact with the temperature sensor.
  • the present disclosure provides a battery with improved reliability.
  • FIG. 1A and 1B are a cross-sectional view and a plan view showing a schematic configuration of a battery according to a first embodiment.
  • FIG. FIG. 2 is a cross-sectional view and a plan view showing a schematic configuration of a battery according to a second embodiment.
  • 3A and 3B are a cross-sectional view and a plan view showing the schematic configuration of the battery according to the third embodiment.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view and a plan view showing a schematic configuration of a battery according to a fourth embodiment.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view and a plan view showing a schematic configuration of a battery according to a fifth embodiment.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view and a plan view showing a schematic configuration of a battery according to a sixth embodiment.
  • 7A and 7B are a cross-sectional view and a plan view showing a schematic configuration of a battery according to a seventh embodiment.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view and a plan view showing a schematic configuration of a battery according to an eighth embodiment.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view and a plan view showing a schematic configuration of a battery according to a ninth embodiment.
  • the x-axis, y-axis, and z-axis indicate three axes of a three-dimensional orthogonal coordinate system.
  • the z-axis direction is the thickness direction of the battery.
  • the term "thickness direction” means a direction perpendicular to the surface on which each layer of the battery is laminated.
  • planar view means the battery when viewed along the stacking direction of the battery
  • thickness in this specification is the length of the battery and each layer in the stacking direction.
  • the terms “inner” and “outer” in terms of “inner” and “outer” refer to the center side of the battery when viewed along the stacking direction of the battery, and the outer circumference of the battery. The veranda is "outside”.
  • top and bottom in the battery configuration do not refer to the upward (vertical upward) and downward (vertically downward) directions in terms of absolute spatial perception, but the stacking order in the stacking configuration. It is used as a term defined by relative positional relationship based on. Also, the terms “above” and “below” are used only when two components are spaced apart from each other and there is another component between the two components, 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.
  • the battery according to the first embodiment includes a first electrode, a second electrode, a solid electrolyte layer arranged between the first electrode and the second electrode, a temperature sensor, and a first extraction terminal.
  • the temperature sensor includes at least one selected from the group consisting of a thermistor and a resistance temperature detector, and is in contact with the first electrode.
  • the first lead-out terminal is in contact with the temperature sensor.
  • the battery operating part it is possible to directly monitor the temperature of the battery operating part, so highly accurate and highly responsive detection results can be obtained. Therefore, when the battery generates abnormal heat, the battery can be reliably and quickly disconnected from the external circuit. As a result, deterioration of battery characteristics and reliability (for example, battery life) can be suppressed. In addition, battery ignition or smoke can be suppressed. Furthermore, the heat in the battery is released from the lead terminals, thereby suppressing deterioration of battery characteristics and abnormal heat generation. Therefore, according to the battery of the first embodiment, high reliability can be achieved even with a thin, large-area battery that requires high safety. That is, a large and thin battery with high safety can be realized.
  • Patent Document 1 discloses a power storage device that includes a temperature detection unit.
  • the temperature detection unit corresponding to the temperature sensor of the battery according to the first embodiment has, for example, a structure covered with an insulating resin having high thermal resistance, and is in contact with the power generation element with the resin sandwiched therebetween. Therefore, there is a problem in responsiveness and temperature accuracy in detecting temperature.
  • the temperature detection unit since the temperature detection unit is covered with resin, the resin is denatured and easily damaged due to aging deterioration. Therefore, the power storage device disclosed in Patent Document 1 also has a reliability problem.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view and a plan view showing the schematic configuration of the battery according to the first embodiment.
  • FIG. 1(a) is a cross-sectional view of a battery 1000 according to the first embodiment.
  • FIG. 1(b) is a plan view of the battery 1000 according to the first embodiment viewed from above in the z-axis direction.
  • FIG. 1(a) shows a cross section at the position indicated by line II in FIG. 1(b).
  • the battery 1000 includes a first electrode 100, a second electrode 200, a solid electrolyte layer 300, a thermistor 400 provided as a temperature sensor, and a first lead terminal 410.
  • a thermistor is taken as an example of the temperature sensor, but the temperature sensor is not limited to this.
  • the temperature sensor may include a resistance temperature detector.
  • the resistance temperature detector contains platinum, for example.
  • the solid electrolyte layer 300 is arranged between the first electrode 100 and the second electrode 200 . Solid electrolyte layer 300 may be in contact with both first electrode 100 and second electrode 200 .
  • the thermistor 400 is in contact with the first electrode 100 .
  • the thermistor 400 is preferably in direct contact with, for example, the first electrode 100 so that the temperature of the battery operating part can be detected with higher accuracy and higher responsiveness. That is, the thermistor 400 is arranged in contact with the first electrode 100 without interposing another member such as a protective film.
  • the lead-out terminal 410 is in contact with the thermistor 400 .
  • the battery 1000 is, for example, an all-solid battery.
  • the first electrode 100 includes, for example, a first current collector 110 and a first active material layer 120.
  • the second electrode 200 includes, for example, a second current collector 210 and a second active material layer 220.
  • the thermistor 400 may be in contact with the first current collector 110, for example.
  • the main surface of the thermistor 400 may be in contact with the first current collector 110 .
  • the thermistor 400 may be in direct contact with the first current collector 110, for example.
  • the first current collector 110 may also serve as a terminal of the thermistor 400, which is a temperature sensor, for example.
  • the terminal of the temperature sensor is a terminal for extracting a signal from the temperature sensor.
  • first lead terminal 410 may be in contact with the other main surface of thermistor 400 .
  • the thermistor 400 may be electrically connected to the first collector 110 .
  • the first current collector 110 can also be used as a terminal of the thermistor 400, which is a temperature sensor.
  • the thermistor 400 has an operating portion whose electrical resistance changes with temperature changes. A change in temperature of the battery 1000 can be detected by measuring a change in electrical resistance of the operating portion.
  • the working part of the thermistor 400 may be included in the first electrode 100 and may be in contact with the first electrode 100 . That is, the operating portion of the thermistor 400 does not have to be exposed from the first electrode 100 . According to the above configuration, the temperature change in the vicinity of the first active material layer 120, which tends to generate heat, can be measured more accurately and with good responsiveness. As a result, it becomes easier to suppress ignition or smoke from the battery 1000 .
  • the thermistor 400 may be included in the first electrode 100. That is, the entire thermistor 400 does not have to be exposed from the first electrode 100 . According to the above configuration, the influence of heat radiation from the surface of the thermistor 400 can be reduced, so temperature measurement can be performed more accurately and with better response. Also, heat generated inside the first electrode 100 can be measured. As a result, the heat generation of the battery 1000 can be monitored accurately and quickly, which makes it easier to suppress the ignition or smoke of the battery 1000 . Furthermore, since the heat generated in the first electrode 100 can be released to the outside of the battery through the first lead-out terminal 410, characteristic deterioration and abnormal heat generation can be suppressed.
  • the thermistor 400 may be arranged in the center of the first electrode 100 .
  • the outer peripheral side surface of the thermistor 400 is in contact with, for example, the first active material layer 120 and is not exposed. According to the above configuration, it is possible to measure a portion of the battery 1000 that easily generates heat, so that it is easy to suppress ignition or smoke from the battery 1000 . Furthermore, the heat generated in the center, which is difficult to dissipate, can be dissipated through the first lead-out terminal 410 .
  • the first current collector 110, the first active material layer 120, the solid electrolyte layer 300, the second active material layer 220, the second current collector 210, and the thermistor 400 are all rectangular in plan view. good too. The shape need not be rectangular.
  • the first current collector 110, the first active material layer 120, the solid electrolyte layer 300, the second active material layer 220, and the second current collector 210 have the same size, and are Although each outline matches, it is not limited to this.
  • the first active material layer 120 may be smaller than the second active material layer 220.
  • the first active material layer 120 and the second active material layer 220 may be smaller than the solid electrolyte layer 300.
  • the solid electrolyte layer 300 covers at least one of the first active material layer 120 and the second active material layer 220, a portion of the solid electrolyte layer 300 covers the first current collector 110 and the second current collector 110. It may be in contact with at least one of the current collectors 210 .
  • a part of the thermistor 400 may be exposed outside the first electrode 100 .
  • the thermistor 400 may be in contact with not only the first electrode 100 but also the solid electrolyte layer 300 .
  • the thermistor 400 may be arranged so as to contact the second electrode 200 in addition to the solid electrolyte layer 300 .
  • the battery 1000 may include multiple thermistors.
  • battery 1000 may include two thermistors, one thermistor being in contact with first electrode 100 and the other thermistor being in contact with second electrode 200 .
  • the first electrode 100 may be a positive electrode.
  • the second electrode 200 is the negative electrode.
  • the first current collector 110 and the first active material layer 120 are a positive electrode current collector and a positive electrode active material layer, respectively.
  • the second current collector 210 and the second active material layer 220 are the negative electrode current collector and the negative electrode active material layer, respectively.
  • the first electrode 100 may be the negative electrode and the second electrode 200 may be the positive electrode.
  • first current collector 110 and the second current collector 210 may be collectively referred to simply as “current collectors”.
  • the first active material layer 120 and the second active material layer 220 may be collectively referred to simply as “active material layers”.
  • the current collector only needs to be made of a conductive material.
  • the current collector is, for example, stainless steel, nickel (Ni), aluminum (Al), iron (Fe), titanium (Ti), copper (Cu), palladium (Pd), gold (Au) or platinum (Pt), or , a foil-shaped body, a plate-shaped body or a mesh-shaped body made of an alloy of two or more of these can be used.
  • the material of the current collector can be selected in consideration of the manufacturing process, operating temperature, operating pressure, battery operating potential applied to the current collector, or conductivity. Also, the material of the current collector can be selected in consideration of the tensile strength or heat resistance required for the battery.
  • the current collector may be, for example, a high-strength electrolytic copper foil or a clad material obtained by laminating dissimilar metal foils.
  • the current collector may have a thickness of, for example, 10 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less.
  • the surface of the current collector may be processed into a rough surface with unevenness in order to improve adhesion with the active material layer (that is, the first active material layer 120 or the second active material layer 220). This enhances the bondability of the current collector interface, for example, and improves the mechanical and thermal reliability of battery 1000 as well as the cycling characteristics. Moreover, since the contact area between the current collector and the active material layer is increased, the electrical resistance is reduced.
  • the first active material layer 120 may be in contact with the first current collector 110 .
  • the first active material layer 120 may cover the entire main surface of the first current collector 110 .
  • the positive electrode active material layer contains a positive electrode active material.
  • a positive electrode active material is a material in which metal ions such as lithium (Li) ions or magnesium (Mg) ions are inserted into or removed from the crystal structure at a potential higher than that of the negative electrode, resulting in oxidation or reduction.
  • a positive electrode active material is, for example, a compound containing lithium and a transition metal element.
  • the compound is, for example, an oxide containing lithium and a transition metal element, or a phosphate compound containing lithium and a transition metal element.
  • oxides containing lithium and transition metal elements include LiNi x M 1-x O 2 (where M is Co, Al, Mn, V, Cr, Mg, Ca, Ti, Zr, Nb, Mo, and at least one selected from the group consisting of W and satisfying 0 ⁇ x ⁇ 1), lithium nickel composite oxides such as lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ), lithium nickel oxide (LiNiO 2 ), and layered oxides such as lithium manganate (LiMn 2 O 4 ), or lithium manganate with a spinel structure (eg LiMn 2 O 4 , Li 2 MnO 3 , or LiMO 2 ).
  • LiNi x M 1-x O 2 where M is Co, Al, Mn, V, Cr, Mg, Ca, Ti, Zr, Nb, Mo, and at least one selected from the group consisting of W and satisfying 0 ⁇ x ⁇ 1
  • lithium nickel composite oxides such as lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ), lithium nickel oxide (LiNiO 2
  • LiFePO4 lithium iron phosphate
  • Sulfides such as sulfur (S) and lithium sulfide (Li 2 S) may be used as positive electrode active materials.
  • lithium niobate (LiNbO 3 ) or the like may be coated or added to the positive electrode active material particles.
  • Only one of these materials may be used for the positive electrode active material, or two or more of these materials may be used in combination.
  • the positive electrode active material layer may contain materials other than the positive electrode active material in addition to the positive electrode active material. That is, the positive electrode active material layer may be a mixture layer. Examples of such materials are inorganic solid electrolytes, solid electrolytes such as sulfide solid electrolytes, conductive aids such as acetylene black, or binding binders such as polyethylene oxide and polyvinylidene fluoride.
  • the first active material layer 120 may have a thickness of 5 ⁇ m or more and 300 ⁇ m or less.
  • the thermistor 400 may have a thickness of 10 ⁇ m or more and 1000 ⁇ m.
  • At least part of the first lead-out terminal 410 extends to the side surface of the battery 1000 and has an exposed end. Therefore, the temperature can be monitored by measuring the resistance value between the first current collector 110 that can function as a terminal of the thermistor 400 and the first extraction terminal 410 (that is, both ends of the thermistor 400).
  • At least part of the surface of the first lead terminal 410 may be roughened.
  • the height difference of the unevenness of the rough surface that is, the maximum height roughness Rz (JIS B 0601:2013) may be, for example, 0.5 ⁇ m to 5 ⁇ m. This can be on the order of the thermistor particle size.
  • the bonding between thermistor 400 and first electrode 100 or first active material layer 120 is strengthened by an anchoring action. Therefore, the reliability of bonding between thermistor 400 and first electrode 100 is enhanced. As a result, temperature accuracy and long-term stability of responsiveness are improved.
  • the material of the lead terminal 410 may be a conductive metal.
  • Examples of conductive metals are Cu, Ag, Pd, Pt, or Au. These metals have high electrical conductivity.
  • the thickness of the first lead terminal 410 may be 0.5 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less.
  • the first lead terminal 410 may be thinner than the thermistor 400. As a result, the thermal shock due to the difference in the thermal expansion coefficient between the conductor layer forming the first lead terminal 410 and the thermistor material due to thermal cycles can be reduced. As a result, for example, it is possible to prevent the thermistor 400 from peeling off from the conductor layer forming the first lead-out terminal 410 or from cracking the thermistor 400 . Therefore, measurement accuracy and reliability are improved.
  • the thermistor 400 is made of, for example, a material whose electrical resistance has a negative temperature coefficient (NTC characteristics). That is, thermistor 400 may be an NTC thermistor.
  • the thermistor 400 may contain a ceramic material. Accordingly, the battery 1000 according to the first embodiment can incorporate a highly reliable thermistor that can be used over a wide range of temperatures. Further, for example, in the stacking process of the battery 1000, the thermistor 400 can be embedded in the battery 1000 in the form of a thick film type thermistor by compacting (that is, coating process). Alternatively, it can be embedded in the form of a plate-like ceramic sintered body element. As a result, the thermistor 400 can be incorporated in the battery 1000 during the battery production process, so that a thermistor built-in battery with excellent productivity can be realized.
  • the ceramic material may be oxide ceramics. That is, the thermistor 400 may contain oxide ceramics. As a result, high-temperature resistance and chemical stability are improved, so that high characteristic stability can be obtained against oxidation-reduction reactions in the power generation element during heat generation and battery operation. As a result, temperature measurement inside the battery can be performed with high reliability.
  • the oxide ceramic may be, for example, a transition metal oxide containing at least one selected from the group consisting of Ni, Mn, Co, and Fe.
  • the thermistor 400 can use an NTC thermistor composition using an oxide semiconductor ceramic material.
  • the thermistor 400 is, for example, Mn-Ni-Co system, Mn-Ni-Co-Fe, Mn-Ni-Co-Cr, Co-Cu-Ni, Co-Cu-Li, Co-Cu-Ni-Li, Co -Cu-Ni-Si, Mn-Ni-Cr, Mg-Al-Cr, or composite oxides including La-Co systems can be used.
  • the thermistor 400 may be made of a ceramic material containing transition metal oxides.
  • the transition metal oxide may contain a crystal phase having a spinel structure as a main component.
  • high-temperature resistance and chemical stability are improved, and high characteristic stability can be obtained against oxidation and reduction during heat generation and battery operation.
  • the resistance value of the thermistor 400 and the thermistor constant can be controlled over a wide range, measurement can be performed within a temperature range according to the application.
  • the thermistor constant is a coefficient of temperature gradient of resistance, and is hereinafter referred to as "B constant".
  • the material of the thermistor 400 may have a room temperature resistivity of 1000 ⁇ cm to 3000 ⁇ cm (25° C.) and a B-constant of 3000 K to 6000 K (eg, between 25° C. and 50° C.).
  • the resistance of materials with large B-constants is highly temperature dependent and can be used to improve temperature detection accuracy.
  • a combination of multiple thermistors with different characteristics may be used. Thereby, the resistance value or the B constant can be adjusted according to the application.
  • thermistor containing a transition metal oxide has a thermal expansion characteristic close to that of an electrode material, so structural defects (for example, cracks) caused by thermal cycles can be suppressed. Therefore, even when the thermistor 400 is included in the first electrode 100, temperature sensing can be performed with high reliability.
  • the thermistor 400 is oxide ceramics
  • the thermistor 400 is generally synthesized by sintering at about 1000°C to 1400°C. Therefore, it is stable even at a temperature at which the battery burns out (for example, 500° C. or higher), and has high heat resistance.
  • the high-temperature stability of a thermistor is determined by heat-treating a thermistor element (for example, a sintered body or powder) in the operating temperature range, and examining its characteristic change or state change, presence or absence of cracks, or thermal analysis (TG-DTA). This can be determined by checking. In general, there is little change if the temperature is lower than the firing temperature.
  • the characteristic change is, for example, a change in the resistance value and the B constant.
  • the state change is, for example, a crystal phase change.
  • the crystalline phase change is confirmed by X-ray diffraction (XRD).
  • the presence or absence of cracks is confirmed by an optical microscope or a scanning electron microscope (SEM).
  • the firing temperature can be roughly determined.
  • the composition of the thermistor can be measured by X-ray fluorescence spectroscopy (XRF) or energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS). Since the thermistor material is a material system in which the effects of trace additives are small, composition analysis such as EDS is sufficient to roughly estimate the sintering temperature of the thermistor.
  • XRF X-ray fluorescence spectroscopy
  • EDS energy dispersive X-ray spectroscopy
  • the material of the thermistor 400 may be a sintered bulk, a compressed structure composed of particles obtained by pulverizing a sintered composition, or a thick film coating.
  • a binding binder such as polyethylene oxide, polyvinylidene fluoride, or butyral resin may be used. It may also contain substances that act as plasticizers, such as benzyl butyl phthalate (BBP) or dibutyl phthalate (DBP).
  • BBP benzyl butyl phthalate
  • DBP dibutyl phthalate
  • the second active material layer 220 may be in contact with the second current collector 210 .
  • the second active material layer 220 may cover the entire main surface of the second current collector 210 .
  • the negative electrode active material layer contains a negative electrode active material.
  • the negative electrode active material is a material in which metal ions such as lithium (Li) ions or magnesium (Mg) ions are inserted into or removed from the crystal structure at a potential lower than that of the positive electrode, and oxidized or reduced accordingly. .
  • Examples of negative electrode active materials are carbon materials such as natural graphite, artificial graphite, graphite carbon fibers, and resin-burnt carbon, or alloy-based materials mixed with solid electrolytes.
  • Examples of alloy-based materials are lithium alloys such as LiAl, LiZn, Li3Bi , Li3Cd , Li3Sb, Li4Si, Li4.4Pb , Li4.4Sn , Li0.17C , and LiC6 , titanates oxides of lithium and transition metal elements such as lithium ( Li4Ti5O12 ), zinc oxide (ZnO), or metal oxides such as silicon oxide ( SiOx ).
  • the negative electrode active material layer may contain materials other than the negative electrode active material in addition to the negative electrode active material.
  • materials are inorganic solid electrolytes, solid electrolytes such as sulfide solid electrolytes, conductive aids such as acetylene black, or binding binders such as polyethylene oxide and polyvinylidene fluoride.
  • the second active material layer 220 may have a thickness of 5 ⁇ m or more and 300 ⁇ m or less.
  • the solid electrolyte layer 300 contains a solid electrolyte.
  • Solid electrolyte layer 300 contains, for example, a solid electrolyte as a main component.
  • the solid electrolyte layer 300 may consist only of a solid electrolyte.
  • the solid electrolyte may be a known ion-conducting solid electrolyte for batteries.
  • a solid electrolyte that conducts metal ions such as lithium ions or magnesium ions can be used.
  • an inorganic solid electrolyte such as a sulfide solid electrolyte or an oxide solid electrolyte can be used.
  • Sulfide-based solid electrolytes include, for example, Li 2 SP 2 S 5 system, Li 2 S-SiS 2 system, Li 2 S-B 2 S 3 system, Li 2 S-GeS 2 system, Li 2 S-SiS 2 -LiI system, Li2S - SiS2 - Li3PO4 system , Li2S-Ge2S2 system , Li2S - GeS2 - P2S5 system, or Li2S - GeS2- It is a ZnS system.
  • the oxide-based solid electrolyte is, for example, lithium-containing metal oxide, lithium-containing metal nitride, lithium phosphate (Li 3 PO 4 ), or lithium-containing transition metal oxide.
  • lithium-containing metal oxides are Li 2 O--SiO 2 or Li 2 O--SiO 2 --P 2 O 5 .
  • An example of a lithium-containing metal nitride is LixPyO1 -zNz .
  • An example of a lithium-containing transition metal oxide is lithium titanium oxide.
  • solid electrolyte only one of these materials may be used, or two or more of these materials may be used in combination.
  • the solid electrolyte layer 300 may contain a solid electrolyte having lithium ion conductivity.
  • the solid electrolyte layer 300 may contain a binding binder such as polyethylene oxide or polyvinylidene fluoride in addition to the above solid electrolyte.
  • a binding binder such as polyethylene oxide or polyvinylidene fluoride in addition to the above solid electrolyte.
  • the solid electrolyte layer 300 may have a thickness of 5 ⁇ m or more and 150 ⁇ m or less.
  • the solid electrolyte material may be composed of aggregates of particles.
  • the solid electrolyte material may be composed of a sintered structure.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view and a plan view showing the schematic configuration of the battery according to the second embodiment.
  • FIG. 2(a) is a cross-sectional view of a battery 1100 according to the second embodiment.
  • FIG. 2(b) is a plan view of the battery 1100 according to the second embodiment viewed from above in the z-axis direction.
  • FIG. 2(a) shows a cross section at the position indicated by line II--II in FIG. 2(b).
  • thermistor 401 is in contact not only with first electrode 100 but also with solid electrolyte layer 300 .
  • heat generation can be detected even if the first electrode 100 is a thin layer. Therefore, it becomes easier to suppress ignition or smoking of the battery 1100 including the thin-layered electrodes.
  • the thermistor 401 is in contact with the first collector 110 .
  • the thermistor 401 is in contact with the first lead terminal 411 on the surface opposite to the surface in contact with the first current collector 110 .
  • the thermistor 401 has a structure capable of measuring the temperature in all thickness directions of the first electrode 100 . Specifically, for example, the thermistor 401 is in contact with all thickness positions of the first electrode 100 . Thereby, heat generation in the first electrode 100 can be sensed quickly and with high accuracy. Therefore, according to the above configuration, deterioration of characteristics or burnout of battery 1100 can be suppressed, and battery 1100 has high reliability.
  • the thermistor 401 only needs to be in contact with the first electrode 100 and does not have to be in contact with the first current collector 110 . That is, first active material layer 120 may be arranged between thermistor 401 and first current collector 110 .
  • the thermistor 401 may be thicker than the first active material layer 120 .
  • unevenness may be provided on the main surface of the first lead terminal 411 to increase the contact area.
  • a metal material for example, Cu
  • the maximum height roughness Rz JIS B 0601: 2013
  • at least a part of the surface of the first lead terminal 411 may be, for example, It may be roughened to provide unevenness of 0.5 ⁇ m to 5 ⁇ m.
  • the draw-out area of the first draw-out terminal 411 may be drilled, for example, with an anchor hole to strengthen the bondability with the surroundings.
  • the shape of the hole is not particularly limited, and may be circular, elliptical, or rectangular, for example.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view and a plan view showing the schematic configuration of the battery according to the third embodiment.
  • FIG. 3(a) is a cross-sectional view of a battery 1200 according to the third embodiment.
  • FIG. 3(b) is a plan view of the battery 1200 according to the third embodiment viewed from above in the z-axis direction.
  • FIG. 3(a) shows a cross section at the position indicated by line III--III in FIG. 3(b).
  • battery 1200 differs from battery 1000 according to the first embodiment in that it includes a plurality of thermistors.
  • the battery 1200 comprises two thermistors 400a, 400b in contact with the first electrode 100.
  • the two thermistors 400 a and 400 b are arranged at different thickness positions of the first electrode 100 .
  • a first lead terminal 410a in contact with the thermistor 400a and first lead terminals 410b and 410c in contact with the thermistor 400b are provided.
  • the thermistor 400 a is in contact with the first current collector 110 .
  • the first current collector 110 also functions as a terminal of the thermistor 400a.
  • the temperature at different thickness positions within the first electrode 100 can be monitored with high responsiveness and accuracy.
  • heat dissipation in the first electrode 100 is improved.
  • battery 1200 has high reliability.
  • the number of thermistors provided in battery 1200 is not limited to two, and may be three or more.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view and a plan view showing a schematic configuration of a battery according to the fourth embodiment.
  • FIG. 4(a) is a cross-sectional view of a battery 1300 according to the fourth embodiment.
  • FIG. 4(b) is a plan view of the battery 1300 according to the fourth embodiment viewed from above in the z-axis direction.
  • FIG. 4(a) shows a cross section at the position indicated by line IV--IV in FIG. 4(b).
  • the battery 1300 differs from the battery 1200 according to the third embodiment in that it has a second lead terminal.
  • the battery 1300 includes first lead terminals 410 a and 410 b and a second lead terminal 412 .
  • First lead terminals 410 a and 410 b are led out toward first side surface 1300 a of battery 1300 .
  • the second lead-out terminal 412 is led out toward a second side 1300b of the battery 1300 different from the first side 1300a.
  • the heat generated within the battery 1300 can be dispersed and released over a wider range. As a result, characteristic deterioration and abnormal heat generation of battery 1300 are further suppressed. Therefore, battery 1300 has high reliability.
  • the direction in which the second lead terminal 412 is led out may be opposite to the direction in which the first lead terminals 410a and 410b are led out. That is, the second side surface 1300b of the battery 1300 described above may be a surface facing the first side surface 1300a of the battery 1300 .
  • FIG. 5 is a sectional view and a plan view showing the schematic configuration of the battery according to the fifth embodiment.
  • FIG. 5(a) is a cross-sectional view of a battery 1400 according to the fifth embodiment.
  • FIG. 5(b) is a plan view of the battery 1400 according to the fifth embodiment viewed from above in the z-axis direction.
  • FIG. 5(a) shows a cross section at the position indicated by line VV in FIG. 5(b).
  • the battery 1400 differs from the battery 1000 according to the first embodiment in that the shape of the thermistor is different.
  • a battery 1400 according to the fifth embodiment comprises a thermistor 402 having the shape of a hollow frame.
  • a hollow portion of the thermistor 402 is filled with the first active material layer 120 .
  • the first active material layer 120 filling the hollow portion of the thermistor 402 is in contact with the thermistor 402 .
  • the heat generated in the first active material layer 120 located in the hollow portion of the thermistor 402 can be detected with high responsiveness and accuracy.
  • the hollow portion of the thermistor 402 may be located in the center of the first active material layer 120 in plan view. Thereby, the thermistor 402 can be arranged so as to surround the vicinity of the center of the active material layer, which easily generates heat. Furthermore, the contact area between thermistor 402 and first active material layer 120 increases. As a result, heat generation can be detected with high responsiveness and accuracy. Therefore, battery 1400 has high reliability.
  • the shape of the hollow portion of the thermistor 402 does not have to be rectangular.
  • Other examples of shapes for the hollow portion of the thermistor 402 are circular, square, polygonal, star-shaped, or cross-shaped.
  • the outer shape of the frame of the thermistor 402 is not limited to rectangular, and may be circular, square, polygonal, star-shaped, cross-shaped, or the like.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view and a plan view showing the schematic configuration of the battery according to the sixth embodiment.
  • FIG. 6(a) is a cross-sectional view of a battery 1500 according to the sixth embodiment.
  • FIG. 6B is a plan view of the battery 1500 viewed from above in the z-axis direction.
  • FIG. 6(a) shows a cross section at the position indicated by line VI-VI in FIG. 6(b).
  • the battery 1500 differs from the battery 1000 according to the first embodiment in that the locations where the thermistors are installed and the number of thermistors are different.
  • battery 1500 includes four thermistors 400c.
  • the four thermistors 400c are arranged at the four corners of the first electrode 100, respectively.
  • the temperature inside the battery can be monitored while protecting the easily damaged corners of the power generation element with the thermistor 400c. That is, in addition to improving the resistance of battery 1500 to external stress, heat generated in battery 1500 can be detected with high responsiveness and accuracy. Therefore, battery 1500 has high reliability.
  • the thermistors 400c are arranged at all four corners of the first electrode 100 in FIG. 6, it is not limited to this. At least one corner of the first electrode 100 may be provided with the thermistor 400c.
  • the thermistor 400 c may be arranged not only at the corner of the first electrode 100 but also at the corner of the second electrode 200 .
  • the shape of the thermistor 400c is not particularly limited.
  • the shape of the thermistor 400c may not be rectangular.
  • the plurality of thermistors 400c may have different shapes and sizes.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view and a plan view showing the schematic configuration of the battery according to the seventh embodiment.
  • FIG. 7(a) is a cross-sectional view of a battery 1600 according to the seventh embodiment.
  • FIG. 7(b) is a plan view of the battery 1600 according to the seventh embodiment viewed from above in the z-axis direction.
  • FIG. 7(a) shows a cross section at the position indicated by line VII--VII in FIG. 7(b).
  • battery 1600 differs from battery 1000 according to the first embodiment in that a thermistor 403 in contact with second electrode 200 is further provided.
  • the thermistor 403 is in contact with the second current collector 210 of the second electrode 200, for example. Therefore, the second current collector 210 can also serve as a terminal of the thermistor 403 .
  • a lead terminal 412 that contacts the thermistor 403 is provided.
  • a thermistor that can be used as the thermistor 403 in contact with the second electrode 200 is the same as the thermistor 400 described in the first embodiment.
  • the thermistor 403 in contact with the second electrode 200 may have a different shape and size than the thermistor 400 in contact with the first electrode 100 .
  • FIG. 8 is a cross-sectional view and a plan view showing the schematic configuration of the battery according to the eighth embodiment.
  • FIG. 8(a) is a cross-sectional view of a battery 1700 according to the eighth embodiment.
  • FIG. 8(b) is a plan view of the battery 1700 according to the eighth embodiment viewed from above in the z-axis direction.
  • FIG. 8(a) shows a cross section at the position indicated by line VIII-VIII in FIG. 8(b).
  • battery 1700 further includes a thermistor 404 in contact with solid electrolyte layer 300 in addition to the configuration of battery 1600 according to the seventh embodiment. That is, battery 1700 includes a thermistor in contact with each of first electrode 100 , second electrode 200 , and solid electrolyte layer 300 . Battery 1700 further includes lead terminal 413 that contacts thermistor 404 .
  • FIG. 9 is a cross-sectional view and a plan view showing the schematic configuration of the battery according to the ninth embodiment.
  • FIG. 9(a) is a cross-sectional view of a battery 1800 according to the ninth embodiment.
  • FIG. 9(b) is a plan view of the battery 1800 according to the ninth embodiment viewed from above in the z-axis direction.
  • FIG. 9(a) shows a cross section at the position indicated by line IX-IX in FIG. 9(b).
  • the battery 1800 differs from the battery 1000 according to the first embodiment in that the thermistor is a chip-type laminated thermistor 405, that is, in that a thermistor having a laminated structure is used.
  • the temperature inside the battery 1800 can be measured with a small thermistor.
  • the thermistor can be used while minimizing the impact on the volumetric energy density of battery 1800 .
  • the chip-type laminated thermistor 405 having excellent weather resistance and bending resistance, it is possible to realize the battery 1800 with a built-in thermistor having excellent reliability.
  • the laminated thermistor 405 has, for example, a structure in which a thermistor material is arranged between opposing electrodes. Thereby, the laminated thermistor 405 can control the resistance value of the thermistor in a wide range by the overlapping area of the electrode and the thermistor material and the distance between the electrodes. As a result, the laminated thermistor 405 can be adjusted to a desired resistance value that is easy to measure and easy to control.
  • the laminated thermistor 405 may have internal electrodes.
  • the laminated thermistor 405 can control the resistance value in a wider range by configuring the internal electrodes with a laminated structure like a laminated ceramic capacitor. Also, in this case, the internal electrodes can be used to increase the number of heat dissipation paths. Therefore, according to this configuration, the temperature measurement sensitivity (that is, responsiveness and accuracy) can be enhanced, and characteristic deterioration and abnormal heat generation can be suppressed more effectively.
  • the laminated thermistor 405 for example, a known one such as a so-called 0603 size (0.6 ⁇ 0.3 ⁇ 0.3 mm) chip element can be used.
  • the material of the laminated thermistor 405 is not particularly limited, but may be, for example, a Mn--Co--Ni--Cu based NTC thermistor material.
  • the material of the internal electrodes of the laminated thermistor 405 may be Pd, for example.
  • the internal electrodes of the laminated thermistor 405 may have a thickness of 0.5 ⁇ m to 3 ⁇ m, for example.
  • a material containing a glass component and Cu may be used for the electrodes of the laminated thermistor 405 in order to strengthen the bonding with the thermistor material.
  • the glass component may be contained at a ratio of 0.1% by mass to 5% by mass with respect to Cu.
  • the electrodes of the laminated thermistor 405 may be plated with Ni/Sn for solder mounting.
  • the Ni thickness may be, for example, 0.5 ⁇ m to 5 ⁇ m
  • the Sn thickness may be, for example, 1 ⁇ m to 10 ⁇ m.
  • the shape of the laminated thermistor 405 is not limited to 0603 size.
  • the shape of the laminated thermistor 405 may be, for example, 0402 (0.4 mm ⁇ 0.2 mm ⁇ 0.2 mm).
  • a smaller shape of the laminated thermistor 405 can reduce the influence on the volume capacity density.
  • the laminated thermistor 405 is arranged in the center of the first electrode 100.
  • One of the electrodes (electrode 405a) of the laminated thermistor 405 is in contact with the first current collector 110 and electrically connected by soldering.
  • a conductive resin may be used instead of solder for bonding.
  • the other electrode (electrode 405b) may be extended to the side surface of the battery 1800 by the first lead terminal 410.
  • the manufacturing method of the battery of the present disclosure includes, for example, forming a temperature sensor, a lead terminal in contact with the temperature sensor, and a first active material layer on a first current collector to produce a first electrode to which the temperature sensor is bonded; creating a second electrode; forming a solid electrolyte layer on at least one electrode selected from the group consisting of the first electrode and the second electrode; joining the first electrode and the second electrode such that the solid electrolyte is disposed therebetween; including.
  • the method for manufacturing the battery of the present disclosure will be described in more detail below.
  • a method for manufacturing the battery 1000 according to the first embodiment will be described.
  • the first electrode 100 is the positive electrode and the second electrode 200 is the negative electrode will be described.
  • each paste used for printing a positive electrode active material layer, a negative electrode active material layer, and a thermistor is prepared.
  • Li 2 SP 2 S 5 having an average particle size of about 10 ⁇ m and containing triclinic crystals as a main component, for example, is used as the solid electrolyte raw material for the mixture of each of the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer.
  • a sulfide-based glass powder is provided. This glass powder has an ionic conductivity of, for example, 2 ⁇ 10 ⁇ 3 S/cm to 3 ⁇ 10 ⁇ 3 S/cm.
  • the positive electrode active material for example, a powder of a layered structure Li.Ni.Co.Al composite oxide (for example, LiNi 0.8 Co 0.15 Al 0.05 O 2 ) having an average particle size of about 5 ⁇ m is used.
  • a positive electrode active material layer paste is prepared by dispersing a mixture containing the above positive electrode active material and the above glass powder in an organic solvent or the like.
  • the negative electrode active material for example, natural graphite powder having an average particle size of about 10 ⁇ m is used.
  • a negative electrode active material layer paste is prepared by dispersing a mixture containing the above-described negative electrode active material and the above-described glass powder in an organic solvent or the like.
  • a material for the thermistor for example, an average particle size of 3 ⁇ m, a Mn—Ni—Cr—Al-based oxide semiconductor NTC thermistor powder (for example, a resistivity of 1 k ⁇ cm to 3 k ⁇ cm, a B constant of 4000 K to 5000K) is used.
  • the thermistor paste is prepared by dispersing this in the above-described organic solvent or the like.
  • a thermistor paste is printed in a predetermined thickness and shape on one surface of a copper foil used as a positive electrode current collector layer by screen printing. The thermistor paste is dried at 80°C to 130°C.
  • the same copper foil as the positive electrode current collector was used as the lead electrode of the thermistor, and the first lead terminal from the main surface of the thermistor to one side surface of the battery was placed.
  • a positive electrode active material layer paste is further printed in a predetermined thickness and shape on the positive electrode current collector layer on which the thermistor and the first extraction electrode are arranged, and dried at 80°C to 130°C.
  • a negative electrode active material layer paste is printed in a predetermined thickness and shape on one surface of a copper foil used as a negative electrode current collector layer, and dried at 80°C to 130°C. Each paste is printed with a thickness of, for example, about 50 ⁇ m to 100 ⁇ m. In this way, a positive electrode in which the thermistor, the first extraction electrode, and the positive electrode active material layer are formed on the positive electrode current collector, and a negative electrode in which the negative electrode active material layer is formed on the negative electrode current collector are manufactured. .
  • a solid electrolyte layer paste is prepared by dispersing the mixture containing the glass powder described above in an organic solvent or the like.
  • the solid electrolyte layer paste described above is printed with a thickness of, for example, about 100 ⁇ m using a metal mask.
  • the positive electrode containing the thermistor and the negative electrode on which the solid electrolyte layer paste is printed are dried at 80°C to 130°C.
  • the solid electrolyte printed on the positive electrode active material layer and the solid electrolyte printed on the negative electrode active material layer are laminated so as to face each other in contact with each other.
  • the laminated laminate is placed in, for example, a die having a rectangular outer shape.
  • an elastic sheet having a thickness of 70 ⁇ m and an elastic modulus of about 5 ⁇ 10 6 Pa is inserted between the pressure die punch and the laminate. With this configuration, pressure is applied to the laminate via the elastic sheet. After that, the pressing mold is heated to 50° C. at a pressure of 300 MPa and pressed for 90 seconds. As described above, a battery in which the positive electrode containing the thermistor, the solid electrolyte layer, and the negative electrode are laminated is obtained.
  • the present invention is not limited to this.
  • a printing method for example, a doctor blade method, a calendar method, a spin coating method, a dip coating method, an inkjet method, an offset method, a die coating method, a spray method, or the like may be used.
  • a battery according to the present disclosure can be used, for example, as a secondary battery such as an all-solid lithium ion battery used in various electronic devices or automobiles.
  • first electrode 110 first current collector 120 first active material layer 200 second electrode 210 second current collector 220 second active material layer 300 solid electrolyte layer 400, 401, 402, 403, 404 thermistor 410, 411, 412, 413 lead-out terminals

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Abstract

本開示の電池は、第１電極と、第２電極と、前記第１電極および前記第２電極の間に配置されている固体電解質層と、温度センサと、第１引き出し端子と、を備え、前記温度センサは、サーミスタおよび測温抵抗体からなる群より選択される少なくとも１つを含み、かつ、前記第１電極に接し、前記第１引き出し端子は、前記温度センサに接している。

Description

電池および電池の製造方法
　本開示は、電池および電池の製造方法に関する。
　特許文献１は、温度検出ユニットを備えた蓄電装置を開示している。
特開２００９－２７２１１３号公報
　本開示の目的は、信頼性が向上した電池を提供することにある。
　本開示の電池は、
　第１電極と、
　第２電極と、
　前記第１電極および前記第２電極の間に配置されている固体電解質層と、
　温度センサと、
　第１引き出し端子と、
を備え、
　前記温度センサは、サーミスタおよび測温抵抗体からなる群より選択される少なくとも１つを含み、かつ、前記第１電極に接し、
　前記第１引き出し端子は、前記温度センサに接している。
　本開示は、信頼性が向上した電池を提供する。
図１は、第１実施形態による電池の概略構成を示す断面図および平面図である。 図２は、第２実施形態による電池の概略構成を示す断面図および平面図である。 図３は、第３実施形態による電池の概略構成を示す断面図および平面図である。 図４は、第４実施形態による電池の概略構成を示す断面図および平面図である。 図５は、第５実施形態による電池の概略構成を示す断面図および平面図である。 図６は、第６実施形態による電池の概略構成を示す断面図および平面図である。 図７は、第７実施形態による電池の概略構成を示す断面図および平面図である。 図８は、第８実施形態による電池の概略構成を示す断面図および平面図である。 図９は、第９実施形態による電池の概略構成を示す断面図および平面図である。
　以下、本開示の実施形態が図面を参照しながら具体的に説明される。
　以下で説明する実施形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施形態で示される数値、形状、材料、構成要素の配置位置および接続形態、製造工程、製造工程の順序などは、一例であり、本開示を限定する主旨ではない。
　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。
　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、重複する説明は省略または簡略化する。
　本明細書および図面において、ｘ軸、ｙ軸、およびｚ軸は、三次元直交座標系の三軸を示している。各実施形態では、ｚ軸方向を電池の厚み方向としている。また、本明細書において、「厚み方向」とは、電池における各層が積層された面に垂直な方向のことである。
　本明細書において「平面視」とは、電池における積層方向に沿って電池を見た場合を意味し、本明細書における「厚み」とは、電池および各層の積層方向の長さである。
　本明細書において「内側」および「外側」などにおける「内」および「外」とは、電池における積層方向に沿って電池を見た場合において、電池の中心側が「内」であり、電池の周縁側が「外」である。
　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。また、「上」および「下」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。
　（第１実施形態）
　以下、第１実施形態による電池について説明する。
　第１実施形態による電池は、第１電極と、第２電極と、第１電極および第２電極の間に配置されている固体電解質層と、温度センサと、第１引き出し端子と、を備える。温度センサは、サーミスタおよび測温抵抗体からなる群より選択される少なくとも１つを含み、かつ、第１電極に接している。第１引き出し端子は、温度センサに接している。
　以上の構成によれば、電池動作部の温度を直接的にモニターできるため、高精度かつ高応答性の検知結果が得られる。このため、電池に異常な発熱があった場合に、確実にかつ迅速に電池を外部回路から遮断できる。その結果、電池の特性および信頼性（例えば、電池の寿命）の低下を抑制できる。また、電池の発火または発煙も抑制できる。さらに、電池内の熱が、引き出し端子から放出されることにより、電池の特性劣化および異常発熱を抑制できる。したがって、第１実施形態による電池によれば、高い安全性が要求されるような薄くて面積の大きな電池であっても、高い信頼性を実現することができる。すなわち、高い安全性を有する、大型かつ薄型の電池が実現できる。
　［背景技術］の欄に記載した通り、特許文献１は、温度検出ユニットを備えた蓄電装置を開示している。しかし、第１実施形態による電池の温度センサに相当する温度検出ユニットは、例えば、熱抵抗の高い絶縁樹脂で被覆された構造を有し、当該樹脂を挟んで発電要素と接している。このため、温度を検知する応答性および温度精度に課題がある。また、温度検出ユニットが樹脂で被覆されているため、樹脂が経年劣化により変性して破損しやすくなる。したがって、特許文献１に開示されている蓄電装置は、信頼性にも課題がある。
　図１は、第１実施形態による電池の概略構成を示す断面図および平面図である。
　図１（ａ）は、第１実施形態による電池１０００の断面図である。図１（ｂ）は、第１実施形態による電池１０００をｚ軸方向上側から見た平面図である。図１（ａ）には、図１の（ｂ）Ｉ－Ｉ線で示される位置での断面が示されている。
　図１に示されるように、電池１０００は、第１電極１００と、第２電極２００と、固体電解質層３００と、温度センサとして設けられたサーミスタ４００と、第１引き出し端子４１０と、を備える。
　ここでは、温度センサとしてサーミスタを例に挙げて説明するが、温度センサはこれに限定されない。温度センサは、測温抵抗体を含んでいてもよい。測温抵抗体は、例えば、白金を含む。
　固体電解質層３００は、第１電極１００および第２電極２００の間に配置されている。固体電解質層３００は、第１電極１００および第２電極２００の両方に接していてもよい。
　サーミスタ４００は、第１電極１００に接している。電池動作部の温度をより高精度かつ高応答性に検知できるように、サーミスタ４００は、例えば、第１電極１００に直接接することが望ましい。すなわち、サーミスタ４００は、例えば、保護膜のような他の部材を介することなく、第１電極１００と接して配置される。
　引き出し端子４１０は、サーミスタ４００に接している。
　電池１０００は、例えば、全固体電池である。
　第１電極１００は、例えば、第１集電体１１０と、第１活物質層１２０と、を含む。
　第２電極２００は、例えば、第２集電体２１０と、第２活物質層２２０と、を含む。
　第１実施形態による電池１０００では、例えば、サーミスタ４００が第１集電体１１０に接していてもよい。例えば、サーミスタ４００の主面が、第１集電体１１０に接していてもよい。サーミスタ４００は、例えば、第１集電体１１０と直接接していてもよい。第１集電体１１０は、例えば、温度センサであるサーミスタ４００の端子を兼ねていてもよい。なお、温度センサの端子とは、温度センサから信号を取り出すための端子のことである。この場合、第１引き出し端子４１０は、サーミスタ４００のもう一方の主面に接していてもよい。これらの構成によれば、電池動作部の温度をより高精度かつ高応答性に検知可能とすることができると共に、温度センサを設けることによる電池１０００の厚み増加を小さく抑えることができる。したがって、高い安全性を有する、大型かつ薄型の電池が実現できる。
　第１実施形態による電池１０００では、サーミスタ４００は、第１集電体１１０と電気的に接続されていてもよい。この構成によっても、第１集電体１１０は、温度センサであるサーミスタ４００の端子として利用できる。
　サーミスタ４００は、温度変化によって電気抵抗が変化する動作部を有する。当該動作部の電気抵抗の変化を測定することにより、電池１０００の温度変化を検知することができる。
　サーミスタ４００の動作部は、第１電極１００に内包され、かつ第１電極１００に接していてもよい。すなわち、サーミスタ４００の動作部は、第１電極１００から露出していなくてもよい。以上の構成によれば、発熱しやすい第１活物質層１２０近傍の温度変化を、より正確に、かつ応答性よく測定できる。その結果、電池１０００の発火または発煙を抑制しやすくなる。
　サーミスタ４００は、第１電極１００に内包されていてもよい。すなわち、サーミスタ４００の全体が、第１電極１００から露出していなくてもよい。以上の構成によれば、サーミスタ４００の表面からの放熱の影響を低減できるため、より正確かつ応答性のよい温度測定が可能となる。また、第１電極１００の内部で発生した熱を測定することができる。これにより、電池１０００の発熱を正確かつ迅速にモニターできるため、電池１０００の発火または発煙を抑制しやすくなる。さらに、第１電極１００で生じた熱を、第１引き出し端子４１０から電池外部へ放出できるため、特性劣化および異常発熱を抑制できる。
　サーミスタ４００は、第１電極１００の中央に配置されていてもよい。この場合、サーミスタ４００の外周側面は、例えば第１活物質層１２０と接していて露出していない。以上の構成によれば、電池１０００における発熱しやすい部位を測定できるため、電池１０００の発火または発煙を抑制しやすくなる。さらに、放熱しにくい中央で発生した熱を、第１引き出し端子４１０を介して放出できる。
　第１集電体１１０、第１活物質層１２０、固体電解質層３００、第２活物質層２２０、第２集電体２１０、およびサーミスタ４００は、いずれも平面視における概略形状は矩形であってもよい。当該形状は、矩形でなくてもよい。
　図１においては、第１集電体１１０、第１活物質層１２０、固体電解質層３００、第２活物質層２２０、および第２集電体２１０は、互いに同じ大きさであり、平面視において各々の輪郭が一致しているが、これに限らない。
　第１活物質層１２０は、第２活物質層２２０より小さくてもよい。
　第１活物質層１２０および第２活物質層２２０は、固体電解質層３００より小さくてもよい。
　例えば、固体電解質層３００が、第１活物質層１２０および第２活物質層２２０の少なくとも一方を覆っているような場合、固体電解質層３００の一部が、第１集電体１１０および第２集電体２１０の少なくとも一方に接触していてもよい。
　サーミスタ４００の一部が、第１電極１００の外部に露出していてもよい。
　サーミスタ４００は、第１電極１００だけでなく、固体電解質層３００にも接していてもよい。また、サーミスタ４００は、固体電解質層３００に加えて、第２電極２００にも接するように、配置されていてもよい。
　電池１０００は、複数のサーミスタを備えていてもよい。例えば、電池１０００は２つのサーミスタを備え、一方のサーミスタが第１電極１００に接し、もう一方のサーミスタが第２電極２００に接するように配置されていてもよい。
　第１電極１００は、正極であってもよい。この場合、第２電極２００は、負極である。第１集電体１１０および第１活物質層１２０は、それぞれ正極集電体および正極活物質層である。第２集電体２１０および第２活物質層２２０は、それぞれ負極集電体および負極活物質層である。以上の構成によれば、電池１０００内で発熱しやすい部位（すなわち、正極）の温度を正確に、かつ応答性よく測定できるため、電池１０００の発火または発煙を抑制しやすくなる。
　第１電極１００が負極であり、第２電極２００が正極であってもよい。
　以下、第１集電体１１０および第２集電体２１０を総称して、単に「集電体」という場合がある。第１活物質層１２０および第２活物質層２２０を総称して、単に「活物質層」という場合がある。
　集電体は、導電性を有する材料で形成されていればよい。
　集電体は、例えば、ステンレス、ニッケル（Ｎｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、鉄（Ｆｅ）、チタン（Ｔｉ）、銅（Ｃｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、金（Ａｕ）もしくは白金（Ｐｔ）、または、これらの２種以上の合金などからなる箔状体、板状体もしくは網目状体などが使用され得る。
　集電体の材料は、製造プロセス、使用温度、使用圧力、集電体にかかる電池動作電位、または導電性を考慮して選択され得る。また、集電体の材料は、電池に要求される引張強度または耐熱性を考慮して選択され得る。集電体は、例えば、高強度電解銅箔、または、異種金属箔を積層したクラッド材であってもよい。
　集電体は、例えば、１０μｍ以上かつ１００μｍ以下の厚みを有していてもよい。
　集電体の表面は、活物質層（すなわち、第１活物質層１２０または第２活物質層２２０）との密着性を高めるために、凹凸のある粗面に加工されていてもよい。これにより、例えば、集電体界面の接合性が強化され、電池１０００の機械的および熱的信頼性、ならびにサイクル特性が向上する。また、集電体と活物質層との接触面積が増加するため、電気抵抗が低減される。
　第１活物質層１２０は、第１集電体１１０に接していてもよい。第１活物質層１２０は、第１集電体１１０の主面の全体を覆っていてもよい。
　正極活物質層は、正極活物質を含む。
　正極活物質は、負極よりも高い電位で結晶構造内にリチウム（Ｌｉ）イオンまたはマグネシウム（Ｍｇ）イオンのような金属イオンが挿入または離脱され、それに伴って酸化または還元が行われる物質である。
　正極活物質は、例えば、リチウムと遷移金属元素とを含む化合物である。当該化合物は、例えば、リチウムと遷移金属元素を含む酸化物、またはリチウムと遷移金属元素とを含むリン酸化合物である。
　リチウムと遷移金属元素を含む酸化物の例は、ＬｉＮｉxＭ1-xＯ2（ここで、Ｍは、Ｃｏ、Ａｌ、Ｍｎ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、およびＷからなる群より選択される少なくとも１つであり、０＜ｘ≦１が充足される）のようなリチウムニッケル複合酸化物、コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ2）、ニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ2）、およびマンガン酸リチウム（ＬｉＭｎ2Ｏ4）のような層状酸化物、またはスピネル構造を持つマンガン酸リチウム（例えば、ＬｉＭｎ2Ｏ4、Ｌｉ2ＭｎＯ3、またはＬｉＭＯ2）である。
　リチウムと遷移金属元素とを含むリン酸化合物の例は、オリビン構造を持つリン酸鉄リチウム（ＬｉＦｅＰＯ4）である。
　正極活物質として、硫黄（Ｓ）および硫化リチウム（Ｌｉ2Ｓ）のような硫化物が使用されてもよい。この場合、正極活物質粒子に、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3）などをコーティング、または、添加されていてもよい。
　正極活物質には、これらの材料の１種のみが用いられてもよいし、これらの材料のうちの２種以上が組み合わされて用いられてもよい。
　リチウムイオン導電性または電子伝導性を高めるために、正極活物質層は、正極活物質に加えて、正極活物質以外の材料を含有していてもよい。すなわち、正極活物質層は、合剤層であってもよい。当該材料の例は、無機系固体電解質、硫化物系固体電解質のような固体電解質、アセチレンブラックのような導電助材、またはポリエチレンオキシドおよびポリフッ化ビニリデンのような結着用バインダーである。
　第１活物質層１２０は、５μｍ以上かつ３００μｍ以下の厚みを有していてもよい。
　サーミスタ４００は、１０μｍ以上かつ１０００μｍの厚みを有していてもよい。
　第１引き出し端子４１０の少なくとも一部は、電池１０００の側面まで延伸して端部が露出している。したがって、サーミスタ４００の端子として機能しうる第１集電体１１０と、第１引き出し端子４１０との間（すなわち、サーミスタ４００の両端）の抵抗値を計測することにより、温度をモニターできる。
　第１引き出し端子４１０の表面の少なくとも一部は、粗面化されていてもよい。当該粗面の凹凸の高低差、すなわち最大高さ粗さＲｚ（ＪＩＳ　Ｂ　０６０１：２０１３）は、例えば、０．５μｍから５μｍであってもよい。これは、サーミスタ粒子の大きさと同程度であり得る。これにより、サーミスタ４００と、第１電極１００または第１活物質層１２０との接合がアンカー作用で強化される。したがって、サーミスタ４００と第１電極１００との接合性の信頼性が高まる。その結果、温度精度および応答性の長期的な安定性が向上する。
　引き出し端子４１０の材料は、導電性の金属であってもよい。
　導電性の金属の例は、Ｃｕ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｐｔ、またはＡｕである。これらの金属は、高い導電性を有する。
　第１引き出し端子４１０の厚みは、０．５μｍ以上かつ１００μｍ以下であってもよい。
　第１引き出し端子４１０は、サーミスタ４００よりも薄くてもよい。これにより、冷熱サイクルによる、第１引き出し端子４１０を構成する導体層とサーミスタ材料との熱膨張係数の違いによる熱衝撃を低減できる。その結果、例えば、サーミスタ４００が第１引き出し端子４１０を構成する導体層から剥離すること、または、サーミスタ４００にクラックが生じることを抑制できる。したがって、測定精度と信頼性が向上する。
　サーミスタ４００は、例えば、電気抵抗が負の温度係数（ＮＴＣ特性）である材料から構成される。すなわち、サーミスタ４００は、ＮＴＣサーミスタであってもよい。
　サーミスタ４００は、セラミックス材料を含んでいてもよい。これにより、第１実施形態による電池１０００は、広範囲の温度で使用可能な信頼性に優れたサーミスタを内蔵することができる。また、例えば、電池１０００の積層プロセスにおいて、圧粉形成（すなわち、塗工プロセス）により厚膜型サーミスタの形態で電池１０００内にサーミスタ４００を内蔵できる。あるいは、板状のセラミックス焼結体素子の形態で埋め込むこともできる。これにより、電池化プロセスのなかでサーミスタ４００を電池１０００内蔵できるため、生産性に優れたサーミスタ内蔵電池を実現できる。
　セラミックス材料は、酸化物セラミックスであってもよい。すなわち、サーミスタ４００は、酸化物セラミックスを含んでいてもよい。これにより、高温耐性および化学的安定性が向上するため、発熱時および電池動作の発電要素内の酸化還元反応に対して、高い特性安定性が得られる。その結果、電池内の温度測定を高い信頼性のもとで行うことができる。
　酸化物セラミックスは、例えば、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｃｏ、およびＦｅからなる群より選択される少なくとも１つを含む遷移金属酸化物であってもよい。
　サーミスタ４００は、酸化物半導体セラミックス材料を用いたＮＴＣサーミスタ組成物を用いることができる。サーミスタ４００は、例えば、Ｍｎ－Ｎｉ－Ｃｏ系、Ｍｎ－Ｎｉ－Ｃｏ－Ｆｅ、Ｍｎ－Ｎｉ－Ｃｏ－Ｃｒ、Ｃｏ－Ｃｕ－Ｎｉ、Ｃｏ－Ｃｕ－Ｌｉ、Ｃｏ－Ｃｕ－Ｎｉ－Ｌｉ、Ｃｏ－Ｃｕ－Ｎｉ－Ｓｉ、Ｍｎ－Ｎｉ－Ｃｒ、Ｍｇ－Ａｌ－Ｃｒ、またはＬａ－Ｃｏ系を含む複合酸化物が用いられうる。このように、サーミスタ４００は、遷移金属酸化物を含むセラミックス材料から構成されていてもよい。
　当該遷移金属酸化物は、スピネル構造を有する結晶相を主成分として含んでいてもよい。これにより、高温耐性および化学的安定性が向上するため、発熱時および電池動作の酸化還元に対して、高い特性安定性が得られる。また、サーミスタ４００の抵抗値およびサーミスタ定数の制御が広範囲で可能となるため、用途に応じた温度範囲での計測が可能となる。ここで、サーミスタ定数とは、抵抗の温度勾配の係数のことであり、以下「Ｂ定数」と記載する。
　サーミスタ４００の材料は、１０００Ω・ｃｍから３０００Ω・ｃｍ（２５℃）の室温比抵抗、および３０００Ｋから６０００Ｋ（例えば、２５℃から５０℃の間）のＢ定数を有していてもよい。大きなＢ定数を有する材料の抵抗値は、温度依存性が大きいため、温度検出精度を向上させるために使用され得る。
　異なる特性を有する複数のサーミスタを組み合わせて使用してもよい。これにより、用途に応じて、抵抗値またはＢ定数を調整することができる。
　活物質層に含まれる一般的な活物質は、遷移金属（例えば、Ｃｏ、Ｍｎ、またはＮｉ）を含む酸化物が多い。このため、遷移金属酸化物を含むサーミスタは、電極材料に近い熱膨張特性を有するため、冷熱サイクルなどで生じる構造欠陥（例えば、クラック）を抑制できる。したがって、サーミスタ４００が第１電極１００に内包される場合であっても、高い信頼性で温度センシングを行うことができる。
　サーミスタ４００が酸化物セラミックスである場合、サーミスタ４００は、一般に約１０００℃から１４００℃で焼結して合成される。このため、電池が焼損するような温度（例えば、５００℃以上）でも安定であり、高い耐熱性を有する。
　サーミスタの高温安定性は、サーミスタ素子（例えば、焼結体または粉体）を、例えば、使用温度域で熱処理し、その特性変化または状態変化、クラックの有無、または熱分析（ＴＧ－ＤＴＡ）を確認することで判定できる。一般に、焼成温度より低い温度であれば殆ど変化しない。なお、特性変化とは、例えば、抵抗値およびＢ定数の変化である。また、状態変化とは、例えば、結晶相変化である。結晶相変化は、Ｘ線回折（ＸＲＤ）により確認される。クラックの有無は、光学顕微鏡または走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）などにより確認される。なお、サーミスタの組成がわかれば、おおよその焼成温度は判明する。サーミスタの組成は、蛍光Ｘ線分析（ＸＲＦ）またはエネルギー分散型Ｘ線分光器（ＥＤＳ）により測定できる。サーミスタの材料は、微量添加物の影響は小さい材料系であるため、ＥＤＳのような組成解析でもサーミスタの焼結温度のおおよその見積もりには十分である。
　サーミスタ４００の材料は、焼結したバルクでもよいし、焼結組成物を粉砕した粒子からなる圧粉組織でもよいし、厚膜塗工したものであってもよい。厚膜塗工したサーミスタとしては、例えば、ポリエチレンオキシド、ポリフッ化ビニリデン、またはブチラール樹脂のような結着用バインダーなどが用いられうる。また、フタル酸ベンジルブチル（ＢＢＰ）またはフタル酸ジブチル（ＤＢＰ）のような可塑剤として作用するものを含有させてもよい。これにより、加圧時に、圧粉体組織または導体電極層などの凹凸に追随して周囲との接合性が強化され、構造欠陥を抑制できる。
　第２活物質層２２０は、第２集電体２１０に接していてもよい。第２活物質層２２０は、第２集電体２１０の主面の全体を覆っていてもよい。
　負極活物質層は、負極活物質を含む。
　負極活物質は、正極よりも低い電位で結晶構造内にリチウム（Ｌｉ）イオンまたはマグネシウム（Ｍｇ）イオンのような金属イオンが挿入または離脱され、これに伴って酸化または還元が行われる物質である。
　負極活物質の例は、天然黒鉛、人造黒鉛、黒鉛炭素繊維、および樹脂焼成炭素のような炭素材料、または固体電解質と合剤化される合金系材料である。合金系材料の例は、ＬｉＡｌ、ＬｉＺｎ、Ｌｉ3Ｂｉ、Ｌｉ3Ｃｄ、Ｌｉ3Ｓｂ、Ｌｉ4Ｓｉ、Ｌｉ4.4Ｐｂ、Ｌｉ4.4Ｓｎ、Ｌｉ0.17Ｃ、およびＬｉＣ6のようなリチウム合金、チタン酸リチウム（Ｌｉ4Ｔｉ5Ｏ12）のようなリチウムと遷移金属元素との酸化物、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、または酸化ケイ素（ＳｉＯx）のような金属酸化物である。
　負極活物質には、これらの材料の１種のみが用いられてもよく、これらの材料のうちの２種以上が組み合わされて用いられてもよい。
　リチウムイオン導電性または電子伝導性を高めるために、負極活物質層は、負極活物質に加えて、負極活物質以外の材料を含有していてもよい。当該材料の例は、無機系固体電解質、硫化物系固体電解質のような固体電解質、アセチレンブラックのような導電助材、またはポリエチレンオキシドおよびポリフッ化ビニリデンのような結着用バインダーである。
　第２活物質層２２０は、５μｍ以上かつ３００μｍ以下の厚みを有していてもよい。
　固体電解質層３００は、固体電解質を含む。固体電解質層３００は、例えば、主成分として固体電解質を含有する。固体電解質層３００は、固体電解質のみからなっていてもよい。
　固体電解質は、イオン伝導性を有する公知の電池用の固体電解質であってもよい。固体電解質としては、例えば、リチウムイオンまたはマグネシウムイオンのような金属イオンを伝導する固体電解質が用いられうる。
　固体電解質としては、例えば、硫化物系固体電解質または酸化物系固体電解質のような無機系固体電解質が用いられうる。
　硫化物系固体電解質は、例えば、Ｌｉ2Ｓ－Ｐ2Ｓ5系、Ｌｉ2Ｓ－ＳｉＳ2系、Ｌｉ2Ｓ－Ｂ2Ｓ3系、Ｌｉ2Ｓ－ＧｅＳ2系、Ｌｉ2Ｓ－ＳｉＳ2－ＬｉＩ系、Ｌｉ2Ｓ－ＳｉＳ2－Ｌｉ3ＰＯ4系、Ｌｉ2Ｓ－Ｇｅ2Ｓ2系、Ｌｉ2Ｓ－ＧｅＳ2－Ｐ2Ｓ5系、または、Ｌｉ2Ｓ－ＧｅＳ2－ＺｎＳ系である。
　酸化物系固体電解質は、例えば、リチウム含有金属酸化物、リチウム含有金属窒化物、リン酸リチウム（Ｌｉ3ＰＯ4）、またはリチウム含有遷移金属酸化物である。リチウム含有金属酸化物の例は、Ｌｉ2Ｏ－ＳｉＯ2またはＬｉ2Ｏ－ＳｉＯ2－Ｐ2Ｏ5である。リチウム含有金属窒化物の例は、ＬｉxＰyＯ1-zＮzである。リチウム含有遷移金属酸化物の例は、リチウムチタン酸化物である。
　固体電解質としては、これらの材料の１種のみが用いられてもよく、これらの材料のうちの２種以上が組み合わされて用いられてもよい。
　固体電解質層３００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。
　固体電解質層３００は、上記固体電解質に加えて、ポリエチレンオキシドまたはポリフッ化ビニリデンのような結着用バインダーなどを含んでいてもよい。
　固体電解質層３００は、５μｍ以上かつ１５０μｍ以下の厚みを有していてもよい。
　固体電解質の材料は、粒子の凝集体で構成されていてもよい。あるいは、固体電解質の材料は、焼結組織で構成されていてもよい。
　（第２実施形態）
　以下、第２実施形態による電池について説明する。第１実施形態において説明された事項は、適宜省略され得る。
　図２は、第２実施形態による電池の概略構成を示す断面図および平面図である。
　図２（ａ）は、第２実施形態による電池１１００の断面図である。図２（ｂ）は、第２実施形態による電池１１００をｚ軸方向上側から見た平面図である。図２（ａ）には、図２（ｂ）のII－II線で示される位置での断面が示されている。
　図２に示されるように、電池１１００は、サーミスタ４０１が、第１電極１００だけでなく、固体電解質層３００にも接している。
　以上の構成によれば、第１電極１００が薄層であっても、発熱を検知することができる。したがって、薄層化した電極を備える電池１１００の発火または発煙を抑制しやすくなる。
　図２に示されている電池１１００おいては、サーミスタ４０１は、第１集電体１１０と接している。サーミスタ４０１は、第１集電体１１０と接している面とは反対の表面において、第１引き出し端子４１１と接している。サーミスタ４０１は、第１電極１００の厚み方向すべての温度を測定できる構造を有している。具体的には、例えば、サーミスタ４０１は、第１電極１００の全ての厚さ位置と接している。これにより、第１電極１００内の発熱を、迅速かつ高い精度でセンシングできる。したがって、以上の構成によれば、電池１１００の特性劣化または焼損を抑制できるため、電池１１００は高い信頼性を有する。
　サーミスタ４０１は、第１電極１００に接していればよく、第１集電体１１０と接していなくてもよい。すなわち、サーミスタ４０１および第１集電体１１０の間に、第１活物質層１２０が配置されていてもよい。
　サーミスタ４０１は、第１活物質層１２０よりも厚くてもよい。
　第１引き出し端子４１１と固体電解質層３００との接合性を高めるために、第１引き出し端子４１１の主面に例えば凹凸を設けて、接触面積を増加させてもよい。例えば、凹凸の高低差、すなわち最大高さ粗さＲｚ（ＪＩＳ　Ｂ　０６０１：２０１３））が数ミクロン程度となるように表面が粗面化された金属材料（例えば、Ｃｕ）が、第１引き出し端子４１１として用いられてもよい。サーミスタ４０１と第１引き出し端子４１１との接合性を高めるために、第１引き出し端子４１１の表面の少なくとも一部が、第１実施形態による電池１０００の第１引き出し端子４１０でも説明したように、例えば０．５μｍから５μｍの凹凸を設けるように粗面化されていてもよい。
　第１引き出し端子４１１の引き出し領域に、例えばアンカーホールなどの孔加工を施して、周囲との接合性を強化してもよい。孔の形状は、特には限定されず、例えば円形、楕円形、または矩形であってもよい。第１引き出し端子４１１にこのような孔加工が施されることにより、冷熱サイクルなどに対する電池１１００の信頼性を高めることができる。
　（第３実施形態）
　以下、第３実施形態による電池について説明する。上述の実施形態において説明された事項は、適宜省略され得る。
　図３は、第３実施形態による電池の概略構成を示す断面図および平面図である。
　図３（ａ）は、第３実施形態による電池１２００の断面図である。図３（ｂ）は、第３実施形態による電池１２００をｚ軸方向上側から見た平面図である。図３（ａ）には、図３（ｂ）のIII－III線で示される位置での断面が示されている。
　図３に示されるように、電池１２００は、複数のサーミスタを備えている点において、第１実施形態による電池１０００と異なる。図３に示されるように、電池１２００は、第１電極１００に接する２つのサーミスタ４００ａ、４００ｂを備える。２つのサーミスタ４００ａ、４００ｂは、第１電極１００の異なる厚さ位置に配置されている。さらに、サーミスタ４００ａに接する第１引き出し端子４１０ａ、サーミスタ４００ｂに接する第１引き出し端子４１０ｂ、４１０ｃが設けられている。サーミスタ４００ａは、第１集電体１１０に接している。第１集電体１１０は、サーミスタ４００ａの端子としても機能する。
　以上の構成によれば、第１電極１００内の異なる厚さ位置における温度を、高い応答性および精度でモニターできる。また、第１引き出し端子が複数設けられているので、第１電極１００内の放熱性が向上する。その結果、電池１２００が高い信頼性を有する。
　なお、電池１２００に設けられるサーミスタは、２つに限定されず、３つ以上であってもよい。
　（第４実施形態）
　以下、第４実施形態による電池について説明する。上述の実施形態において説明された事項は、適宜省略され得る。
　図４は、第４実施形態による電池の概略構成を示す断面図および平面図である。
　図４（ａ）は、第４実施形態による電池１３００の断面図である。図４（ｂ）は、第４実施形態による電池１３００をｚ軸方向上側から見た平面図である。図４（ａ）には、図４の（ｂ）のIV－IV線で示される位置での断面が示されている。
　図４に示されるように、電池１３００は、第２引き出し端子を備えている点において、第３実施形態による電池１２００と異なる。図４に示されるように、電池１３００は、第１引き出し端子４１０ａ、４１０ｂと、第２引き出し端子４１２と、を備える。第１引き出し端子４１０ａ、４１０ｂは、電池１３００の第１側面１３００ａに向かって引き出されている。第２引き出し端子４１２は、第１側面１３００ａとは異なる電池１３００の第２側面１３００ｂに向かって引き出されている。
　以上の構成によれば、電池１３００内で生じた熱をより広範囲に分散して放出できる。その結果、電池１３００の特性劣化および異常発熱がより抑制される。したがって、電池１３００は、高い信頼性を有する。
　放熱性を高めるために、第２引き出し端子４１２の引き出し方向は、第１引き出し端子４１０ａ、４１０ｂの引き出し方向とは反対であってもよい。すなわち、上述の電池１３００の第２側面１３００ｂは、電池１３００の第１側面１３００ａに対向する面であってもよい。
　（第５実施形態）
　以下、第５実施形態による電池について説明する。上述の実施形態において説明された事項は、適宜省略され得る。
　図５は、第５実施形態による電池の概略構成を示す断面図および平面図である。
　図５（ａ）は、第５実施形態による電池１４００の断面図である。図５（ｂ）は、第５実施形態による電池１４００をｚ軸方向上側から見た平面図である。図５（ａ）には、図５（ｂ）のＶ－Ｖ線で示される位置での断面が示されている。
　図５に示されるように、電池１４００は、サーミスタの形状が異なる点において、第１実施形態による電池１０００と異なる。第５実施形態による電池１４００は、中空枠体の形状を有するサーミスタ４０２を備える。サーミスタ４０２の中空部分は、第１活物質層１２０で満たされている。サーミスタ４０２の中空部分を満たす第１活物質層１２０は、サーミスタ４０２と接している。
　以上の構成によれば、サーミスタ４０２の中空部分に位置する第１活物質層１２０において生じた熱を、高い応答性と精度で検知できる。
　サーミスタ４０２の中空部分は、平面視において、第１活物質層１２０の中央に位置していてもよい。これにより、発熱しやすい活物質層の中央付近を囲むようにサーミスタ４０２が配置できる。さらに、サーミスタ４０２と第１活物質層１２０との接触面積が増大する。その結果、高い応答性と精度で発熱を検知できる。したがって、電池１４００は、高い信頼性を有する。
　サーミスタ４０２の中空部分の形状は、矩形でなくてもよい。サーミスタ４０２の中空部分の形状の他の例は、円形、正方形、多角形、星形、または十字架形である。また、サーミスタ４０２の枠体の外形形状も、矩形に限定されず、円形、正方形、多角形、星形、または十字架形などであってもよい。
　（第６実施形態）
　以下、第６実施形態による電池について説明する。上述の実施形態において説明された事項は、適宜省略され得る。
　図６は、第６実施形態による電池の概略構成を示す断面図および平面図である。
　図６（ａ）は、第６実施形態による電池１５００の断面図である。図６（ｂ）は、電池１５００をｚ軸方向上側から見た平面図である。図６（ａ）には、図６（ｂ）のVI－VI線で示される位置での断面が示されている。
　図６に示されるように、電池１５００は、サーミスタが設置される位置およびサーミスタの数が異なる点において、第１実施形態による電池１０００と異なる。図６に示されるように、電池１５００は、４つのサーミスタ４００ｃを備える。４つのサーミスタ４００ｃは、それぞれ、第１電極１００の４つの角に配置されている。
　以上の構成によれば、発電要素において破損しやすい角部をサーミスタ４００ｃで保護しながら、電池内温度をモニターできる。すなわち、外的応力に対する電池１５００の耐性を向上させることに加え、電池１５００内で生じた熱を高い応答性かつ精度で検知できる。したがって、電池１５００は、高い信頼性を有する。
　図６においては、第１電極１００の４つの角のすべてにサーミスタ４００ｃを配置しているが、これに限定されない。第１電極１００の少なくとも１つの角に、サーミスタ４００ｃが配置されていればよい。
　第１電極１００の角だけでなく、第２電極２００の角にも、サーミスタ４００ｃが配置されていてもよい。
　サーミスタ４００ｃの形状は、特に限定されない。サーミスタ４００ｃの形状は、矩形でなくてもよい。
　電池１５００が複数のサーミスタ４００ｃを備える場合、複数のサーミスタ４００ｃの形状および大きさは、それぞれ異なっていてもよい。
　（第７実施形態）
　以下、第７実施形態による電池について説明する。上述の実施形態において説明された事項は、適宜省略され得る。
　図７は、第７実施形態による電池の概略構成を示す断面図および平面図である。
　図７（ａ）は、第７実施形態による電池１６００の断面図である。図７（ｂ）は、第７実施形態による電池１６００をｚ軸方向上側から見た平面図である。図７（ａ）には、図７（ｂ）のVII－VII線で示される位置での断面が示されている。
　図７に示されるように、電池１６００は、第２電極２００に接するサーミスタ４０３をさらに備えた点において、第１実施形態による電池１０００と異なる。サーミスタ４０３は、例えば、第２電極２００の第２集電体２１０に接している。したがって、第２集電体２１０は、サーミスタ４０３の端子を兼ねることができる。さらに、サーミスタ４０３に接する引き出し端子４１２が設けられている。
　以上の構成によれば、第２電極２００内で発熱した場合でも、発熱を検知できる。したがって、電池１６００は、信頼性をより向上させることができる。
　第２電極２００に接しているサーミスタ４０３として用いられうるサーミスタは、第１実施形態で説明したサーミスタ４００と同じである。第２電極２００に接しているサーミスタ４０３は、第１電極１００に接しているサーミスタ４００とは異なる形状および大きさを有していてもよい。
　（第８実施形態）
　以下、第８実施形態による電池について説明する。上述の実施形態において説明された事項は、適宜省略され得る。
　図８は、第８実施形態による電池の概略構成を示す断面図および平面図である。
　図８（ａ）は、第８実施形態による電池１７００の断面図である。図８（ｂ）は、第８実施形態による電池１７００をｚ軸方向上側から見た平面図である。図８（ａ）には、図８（ｂ）のVIII－VIII線で示される位置での断面が示されている。
　図８に示されるように、電池１７００は、第７実施形態による電池１６００の構成に加えて、固体電解質層３００に接しているサーミスタ４０４をさらに備える。すなわち、電池１７００は、第１電極１００、第２電極２００、および固体電解質層３００のそれぞれに接しているサーミスタを備える。電池１７００は、サーミスタ４０４に接する引き出し端子４１３もさらに備える。
　以上の構成によれば、電池１７００において、第１電極１００、第２電極２００、および固体電解質層３００のいずれかの層で発熱した場合であっても、発熱を検知できる。さらに、放熱経路もより多く、かつ、広範囲になる。したがって、電池１７００は、より高い信頼性を有する。
　（第９実施形態）
　以下、第９実施形態による電池について説明する。上述の実施形態において説明された事項は、適宜省略され得る。
　図９は、第９実施形態による電池の概略構成を示す断面図および平面図である。
　図９（ａ）は、第９実施形態による電池１８００の断面図である。図９（ｂ）は、第９実施形態による電池１８００をｚ軸方向上側から見た平面図である。図９（ａ）には、図９（ｂ）のIX－IX線で示される位置での断面が示されている。
　図９に示されるように、電池１８００は、サーミスタがチップ型の積層サーミスタ４０５である点において、すなわち積層構造を有するサーミスタが用いられている点において、第１実施形態による電池１０００と異なる。
　以上の構成によれば、小型のサーミスタによって、電池１８００内の温度を測定できる。その結果、電池１８００の体積エネルギー密度への影響を抑制しながらサーミスタを使用することができる。また、耐候性およびたわみ耐性に優れたチップ型の積層サーミスタ４０５を用いることにより、信頼性に優れたサーミスタを内蔵した電池１８００を実現できる。
　積層サーミスタ４０５は、例えば、対向した電極の間にサーミスタ材料が配置された構成を有する。これにより、積層サーミスタ４０５は、電極とサーミスタ材料との重なり面積、および電極間の距離によって、サーミスタの抵抗値を広範囲で制御できる。その結果、積層サーミスタ４０５は、測定しやすく、かつ制御しやすい所望の抵抗値に調整できる。
　積層サーミスタ４０５は、内部電極を備えていてもよい。積層セラミックコンデンサのように内部電極が積層構造で構成されていることにより、積層サーミスタ４０５は抵抗値をより広範囲で制御できる。また、この場合、内部電極を用いて放熱経路を増加させることもできる。したがって、この構成によれば、温度測定感度（すなわち、応答性および精度）を高めることができ、さらに特性劣化および異常発熱をより効果的に抑制できる。
　積層サーミスタ４０５としては、例えば、いわゆる０６０３サイズ（０．６×０．３×０．３ｍｍ）のチップ素子などの公知のものを用いることができる。
　積層サーミスタ４０５の材料は、特に限定されないが、例えば、Ｍｎ－Ｃｏ－Ｎｉ－Ｃｕ系のＮＴＣサーミスタ材料であってもよい。
　積層サーミスタ４０５の内部電極の材料は、例えば、Ｐｄであってもよい。
　積層サーミスタ４０５の内部電極は、例えば、０．５μｍから３μｍの厚みを有していてもよい。
　積層サーミスタ４０５の電極には、サーミスタ材料との接合を強化するために、ガラス成分およびＣｕを含む材料が用いられてもよい。この場合、ガラス成分は、Ｃｕに対して、０．１質量％から５質量％の割合で含まれていてもよい。さらに、積層サーミスタ４０５の電極には、半田実装用のＮｉ／Ｓｎメッキが施されていてよい。Ｎｉ／Ｓｎメッキにおいて、Ｎｉの厚みは、例えば、０．５μｍから５μｍであってもよく、Ｓｎの厚みは、例えば、１μｍから１０μｍであってもよい。これにより、積層サーミスタ４０５と集電体との電気的な接続を、半田溶融によって実施することができる。
　積層サーミスタ４０５の形状は、０６０３サイズに限定されない。積層サーミスタ４０５の形状は、例えば、０４０２（０．４ｍｍ×０．２ｍｍ×０．２ｍｍ）であってもよい。積層サーミスタ４０５の形状は、小型である方が、体積容量密度への影響を低減できる。
　図９においては、積層サーミスタ４０５は、第１電極１００の中央に配置されている。積層サーミスタ４０５の電極の一方（電極４０５ａ）は、第１集電体１１０と接して電気的に半田で接続されている。接合するために、半田の代わりに、導電性樹脂が使用されてもよい。もう一方の電極（電極４０５ｂ）は、電池１８００の側面まで、第１引き出し端子４１０で引き出してもよい。
　［電池の製造方法］
　本開示の電池の製造方法は、例えば、
　第１集電体上に、温度センサ、前記温度センサと接する引き出し端子、および第１活物質層を形成して、前記温度センサが接合された第１電極を作製することと、
　第２電極を作製することと、
　前記第１電極および前記第２電極からなる群より選択される少なくとも１つの電極上に、固体電解質層を形成することと、
　前記固体電解質が間に配置されるように、前記第１電極および前記第２電極を接合することと、
を含む。
　以下、本開示の電池の製造方法をより具体的に説明する。ここでは、一例として、第１実施形態による電池１０００の製造方法を説明する。
　以下の説明では、第１電極１００が正極であり、第２電極２００が負極である場合の例について説明する。
　まず、正極活物質層、負極活物質層、およびサーミスタの印刷形成に用いる各ペーストを作製する。正極活物質層および負極活物質層のそれぞれの合剤に用いる固体電解質原料として、例えば、平均粒子径が約１０μｍであり、三斜晶系結晶を主成分とするＬｉ2Ｓ－Ｐ2Ｓ5系硫化物のガラス粉末が準備される。このガラス粉末は、例えば、２×１０-3Ｓ／ｃｍから３×１０-3Ｓ／ｃｍのイオン伝導性を有する。正極活物質として、例えば、平均粒子径が約５μｍであり、層状構造のＬｉ・Ｎｉ・Ｃｏ・Ａｌ複合酸化物（例えば、ＬｉＮｉ0.8Ｃｏ0.15Ａｌ0.05Ｏ2）の粉末が用いられる。上述の正極活物質と上述のガラス粉末とを含有させた合剤を有機溶剤等に分散させることで、正極活物質層用ペーストが作製される。負極活物質として、例えば、平均粒子径が約１０μｍである天然黒鉛の粉末が用いられる。上述の負極活物質と上述のガラス粉末とを含有させた合剤を有機溶剤等に分散させることで、負極活物質層用ペーストが作製される。サーミスタの材料として、例えば、平均粒子径が３μｍであり、Ｍｎ－Ｎｉ－Ｃｒ－Ａｌ系酸化物半導体のＮＴＣサーミスタの粉末（例えば、比抵抗が１ｋΩ・ｃｍから３ｋΩ・ｃｍ、Ｂ定数が４０００Ｋから５０００Ｋ）が用いられる。これを上述の有機溶剤等に分散させることで、サーミスタペースト作製する。
　次いで、正極集電体層および負極集電体層として、例えば、約３０μｍの厚みの銅箔が準備される。スクリーン印刷法により、正極集電体層として用いられる銅箔の片方の表面上に、サーミスタペーストが所定の厚さおよび形状で印刷される。サーミスタペーストは、８０℃から１３０℃で乾燥される。次いで、サーミスタの引き出し電極として、正極集電体と同じ銅箔を用いて、サーミスタの主面から電池の一側面までの第１引き出し端子を載せる。サーミスタおよび第１引き出し電極が配置された正極集電体層上に、さらに正極活物質層用ペーストが所定の厚さおよび形状で印刷され、８０℃から１３０℃で乾燥される。一方、負極集電体層として用いられる銅箔の片方の表面上に、負極活物質層用ペーストが所定の厚さおよび形状で印刷され、８０℃から１３０℃で乾燥される。各ペーストは、例えば、約５０μｍから１００μｍの厚みで印刷される。このようにして、正極集電体上にサーミスタ、第１引き出し電極、および正極活物質層が形成された正極と、負極集電体上に負極活物質層が形成された負極とが作製される。
　次いで、上述のガラス粉末を含有させた合剤を有機溶剤等に分散させることで、固体電解質層用ペーストが作製される。正極上および負極上に、メタルマスクを用いて、上述の固体電解質層用ペーストが、例えば、約１００μｍの厚みで印刷される。その後、固体電解質層用ペーストが印刷された、サーミスタを内包する正極と、負極とが、８０℃から１３０℃で乾燥される。
　次いで、正極活物質層上に印刷された固体電解質と負極活物質層上に印刷された固体電解質とが、互いに接して対向するようにして積層される。積層された積層体は、例えば、矩形の外形を有するダイス型に収められる。
　次いで、加圧金型パンチと積層体との間に、厚み７０μｍ、弾性率５×１０6Ｐａ程度の弾性体シートが挿入される。この構成により、積層体は、弾性体シートを介して圧力が印加される。その後、加圧金型を圧力３００ＭＰａにて５０℃に加温しながら、９０秒間加圧される。以上により、サーミスタを内包する正極、固体電解質層、および負極が積層された電池が得られる。
　なお、電池の製造の方法および順序は、上述の例に限られない。
　なお、上述の製造方法では、正極活物質層用ペースト、サーミスタ用ペースト、負極活物質層用ペースト、および固体電解質層用ペーストを印刷により塗布する例を示したが、これに限られない。印刷方法としては、例えば、ドクターブレード法、カレンダー法、スピンコート法、ディップコート法、インクジェット法、オフセット法、ダイコート法、またはスプレー法などを用いてもよい。
　以上、本開示の電池について、実施形態に基づいて説明したが、本開示は、これらの実施形態に限定されるものではない。本開示の主旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を実施の形態に施したもの、および、実施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。
　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リチウムイオン電池などの二次電池として利用されうる。
　１００　第１電極
　１１０　第１集電体
　１２０　第１活物質層
　２００　第２電極
　２１０　第２集電体
　２２０　第２活物質層
　３００　固体電解質層
　４００、４０１、４０２、４０３、４０４　サーミスタ
　４１０、４１１、４１２、４１３　引き出し端子

Claims (21)

  1. 　第１電極と、
    　第２電極と、
    　前記第１電極および前記第２電極の間に配置されている固体電解質層と、
    　温度センサと、
    　第１引き出し端子と、
    を備え、
    　前記温度センサは、サーミスタおよび測温抵抗体からなる群より選択される少なくとも１つを含み、かつ、前記第１電極に接し、
    　前記第１引き出し端子は、前記温度センサに接している、
    電池。
  2. 　前記第１電極は、第１集電体を含み、
    　前記温度センサは、前記第１集電体に接している、
    請求項１に記載の電池。
  3. 　前記第１集電体は、前記温度センサの端子を兼ねている、
    請求項２に記載の電池。
  4. 　前記温度センサは、サーミスタを含み、
    　前記サーミスタは、温度変化によって電気抵抗が変化する動作部を有する、
    請求項１から３のいずれか一項に記載の電池。
  5. 　前記動作部が、前記第１電極に内包され、かつ前記第１電極に接している、
    請求項４に記載の電池。
  6. 　前記サーミスタは、前記第１電極に内包されている、
    請求項４または５に記載の電池。
  7. 　前記サーミスタは、前記第１電極の中央に配置されている、
    請求項６に記載の電池。
  8. 　前記サーミスタは、前記第１電極および前記固体電解質層に接している、
    請求項４に記載の電池。
  9. 　前記サーミスタは、中空枠状の形状を有する、
    請求項４から８いずれか一項に記載の電池。
  10. 　前記サーミスタは、積層構造を有する、
    請求項４から９のいずれか一項に記載の電池。
  11. 　前記サーミスタは、チップ形である、
    請求項４から１０のいずれか一項に記載の電池。
  12. 　前記サーミスタは、内部電極を備える、
    請求項４から１１のいずれか一項に記載の電池。
  13. 　前記サーミスタは、セラミックス材料を含む、
    請求項４から１２のいずれか一項に記載の電池。
  14. 　前記セラミックス材料は、酸化物セラミックスである、
    請求項１３に記載の電池。
  15. 　前記酸化物セラミックスは、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｃｏ、およびＦｅからなる群より選択される少なくとも１つを含む遷移金属酸化物である、
    請求項１４に記載の電池。
  16. 　前記サーミスタは、ＮＴＣサーミスタである、
    請求項１３から１５のいずれか一項に記載の電池。
  17. 　前記セラミックス材料は、スピネル構造を有する結晶相を主成分として含む、
    請求項１６に記載の電池。
  18. 　第２引き出し端子をさらに備え、
    　前記第２引き出し端子は、前記温度センサに接し、かつ、前記第１引き出し端子とは異なる方向に引き出されている、
    請求項１から１７のいずれか一項に記載の電池。
  19. 　前記第１電極は、第１集電体を含み、
    　前記温度センサは、前記第１集電体と電気的に接続されている、
    請求項１から１８のいずれか一項に記載の電池。
  20. 　前記第１電極は、正極である、
    請求項１から１９のいずれか一項に記載の電池。
  21. 　第１集電体上に、温度センサ、前記温度センサと接する引き出し端子、および第１活物質層を形成して、前記温度センサが接合された第１電極を作製することと、
    　第２電極を作製することと、
    　前記第１電極および前記第２電極からなる群より選択される少なくとも１つの電極上に、固体電解質層を形成することと、
    　前記固体電解質層が間に配置されるように、前記第１電極および前記第２電極を接合することと、
    を含む、電池の製造方法。
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