WO2023053637A1 - 電池および電池の製造方法 - Google Patents

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electrode
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battery
current collector
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和義 本田
浩一 平野
英一 古賀
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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Definitions

  • the present disclosure relates to a battery and a method of manufacturing a battery.
  • the present disclosure provides a high-performance battery and a manufacturing method thereof.
  • a battery according to an aspect of the present disclosure has a plurality of battery cells each including an electrode layer, a counter electrode layer, and a solid electrolyte layer positioned between the electrode layer and the counter electrode layer, and the plurality of A power generation element in which battery cells are electrically connected in parallel and stacked, an electrode insulating member covering the electrode layer on each of a plurality of first side surfaces of the power generation element, and each of the plurality of first side surfaces, a plurality of counter electrode extracting portions covering the first region and the electrode insulating member excluding both ends in a direction orthogonal to the stacking direction and electrically connected to the counter electrode layer; and a counter electrode connecting the plurality of counter electrode extracting portions. and a conductive portion.
  • a method for manufacturing a battery includes the step of preparing a plurality of battery cells each including an electrode layer, a counter electrode layer, and a solid electrolyte layer positioned between the electrode layer and the counter electrode layer. forming a laminate in which the plurality of battery cells are laminated in order such that the electrode layer, the counter electrode layer, and the solid electrolyte layer are alternately arranged for each battery cell; a step of covering the electrode layer with an electrode insulating member on each of the first side surfaces; a step of covering with a plurality of counter electrode extraction portions electrically connected to the counter electrode layer; and a step of providing a counter electrode conductive portion connecting the plurality of counter electrode extraction portions.
  • FIG. 1A is a cross-sectional view of a battery according to Embodiment 1.
  • FIG. 1B is a cross-sectional view of the battery according to Embodiment 1.
  • FIG. 1C is a cross-sectional view of the battery according to Embodiment 1.
  • FIG. 2 is a top view of the battery according to Embodiment 1.
  • FIG. 3A is a cross-sectional view of an example of a battery cell included in the power generation element according to Embodiment 1.
  • FIG. 3B is a cross-sectional view of another example of a battery cell included in the power generation element according to Embodiment 1.
  • FIG. 3C is a cross-sectional view of another example of a battery cell included in the power generation element according to Embodiment 1.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the power generating element according to Embodiment 1.
  • FIG. 5 is a side view of the battery according to Embodiment 1.
  • FIG. 6 is a side view of the battery according to Embodiment 1.
  • FIG. 7 is a top view of a battery according to Embodiment 2.
  • FIG. 8 is a side view of a battery according to Embodiment 2.
  • FIG. 9 is a side view of the battery according to Embodiment 2.
  • FIG. 10 is a top view of a battery according to Embodiment 3.
  • FIG. 11 is a bottom view of a battery according to Embodiment 3.
  • FIG. 12 is a top view of a battery according to Embodiment 4.
  • FIG. 10 is a top view of a battery according to Embodiment 3.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view of a battery according to Embodiment 5.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view of a battery according to Embodiment 6.
  • FIG. 15 is a side view of a battery according to Embodiment 6.
  • FIG. 16 is a side view of a battery according to Embodiment 6.
  • FIG. 17A is a cross-sectional view of a battery according to Embodiment 7.
  • FIG. 17B is a cross-sectional view of a battery according to Embodiment 7.
  • FIG. 17C is a cross-sectional view of a battery according to Embodiment 7.
  • FIG. 18 is a cross-sectional view of a battery according to another example of Embodiment 7.
  • FIG. 19 is a cross-sectional view of a battery according to Embodiment 8.
  • FIG. 20 is a cross-sectional view of a battery according to Embodiment 9.
  • FIG. 21 is a cross-sectional view of a battery according to Embodiment 10.
  • FIG. 22 is a flow chart showing a method for manufacturing a battery according to each embodiment.
  • a battery according to an aspect of the present disclosure has a plurality of battery cells each including an electrode layer, a counter electrode layer, and a solid electrolyte layer positioned between the electrode layer and the counter electrode layer, and the plurality of A power generation element in which battery cells are electrically connected in parallel and stacked, an electrode insulating member covering the electrode layer on each of a plurality of first side surfaces of the power generation element, and each of the plurality of first side surfaces, a plurality of counter electrode extracting portions covering the first region and the electrode insulating member excluding both ends in a direction orthogonal to the stacking direction and electrically connected to the counter electrode layer; and a counter electrode connecting the plurality of counter electrode extracting portions. and a conductive portion.
  • a high-performance battery can be realized.
  • a battery with excellent large current characteristics and reliability can be realized.
  • a counter electrode extracting portion is provided for each first side surface of the power generation element, and a plurality of counter electrode extracting portions are connected by the counter electrode conductive portion, the paths through which current flows can be increased. More specifically, the cross-sectional area of the counter electrode extracting portion perpendicular to the direction of current flow can be increased, so that the resistance of the counter electrode extracting portion can be reduced and the large current characteristics can be improved.
  • the counter electrode extracting portion can be brought into close contact with the first side surface and the electrode insulating member, the volume of the portion related to current extraction can be reduced. Therefore, the energy density of the battery can be increased.
  • the end portion of the first side surface of the power generation element in the direction perpendicular to the stacking direction is a portion with a high short circuit risk.
  • the corner portion of the power generation element is also a portion that is likely to collapse due to mechanical or thermal impact during use of the battery.
  • the counter electrode extracting portion is provided except for the portion where there is a risk of such a short circuit, the reliability of the battery can be improved.
  • the electrode insulating member is provided on the side surface of the power generation element, it is possible to suppress the occurrence of a short circuit between the electrode layer and the counter electrode layer. Also, for example, by electrically connecting all the battery cells in parallel, it is possible to suppress overcharge or overdischarge of a specific battery cell due to variations in the capacity of each battery cell. In this way, the reliability of the battery can be enhanced.
  • the counter electrode conductive portion may be provided on the first main surface of the power generating element.
  • the counter electrode conductive portion is provided on the main surface and the corner portion of the power generation element does not need to be used, the reliability of the connection between the counter electrode extraction portions can be improved.
  • the battery according to one aspect of the present disclosure may further include a first insulating layer arranged between the counter electrode conductive portion and the first main surface.
  • a counter electrode insulating member covering the counter electrode layer, and on each of the plurality of second side surfaces, in the stacking direction a plurality of electrode extraction portions covering the second region and the counter electrode insulating member excluding both ends in the orthogonal direction and electrically connected to the electrode layer; and an electrode conductive portion connecting the plurality of electrode extraction portions. , may be provided.
  • an electrode lead-out portion is provided for each second side surface of the power generating element, and the plurality of electrode lead-out portions are connected by the electrode conductive portion, so that the number of paths through which current flows can be increased. More specifically, the cross-sectional area of the electrode lead-out portion perpendicular to the direction of current flow can be increased, so that the resistance of the electrode lead-out portion can be reduced and the large current characteristics can be improved.
  • the counter electrode extracting portion can be brought into close contact with the second side surface and the electrode insulating member, the volume of the portion related to current extraction can be reduced. Therefore, the energy density of the battery can be increased.
  • the electrode lead-out portions are provided except for the corner portions where there is a risk of short-circuiting, the reliability of the battery can be improved.
  • the counter electrode conductive portion and the electrode conductive portion may be provided on the same main surface of the power generating element.
  • the electrode conductive portion and the counter electrode conductive portion can be formed in the same process.
  • the counter electrode conductive portion and the electrode conductive portion may be provided on both of the two main surfaces of the power generation element.
  • the areas of the electrode conductive part and the counter electrode conductive part can be increased, so that the resistance of each of the electrode conductive part and the counter electrode conductive part can be reduced, and the large current characteristics can be improved.
  • the counter electrode conductive portion is provided on the first main surface of the power generation element, and the electrode conductive portion is provided on the second main surface opposite to the first main surface of the power generation element.
  • the electrode conductive portion and the counter electrode conductive portion can be arranged apart from each other, so it is possible to suppress the occurrence of a short circuit. Moreover, since the areas of the electrode conductive portion and the counter electrode conductive portion can be increased, the resistance of each of the electrode conductive portion and the counter electrode conductive portion can be reduced, and the large current characteristics can be improved.
  • the plurality of first side surfaces and the plurality of second side surfaces may be alternately arranged along the circumferential direction of the power generating element.
  • the electrode lead-out portion and the counter electrode lead-out portion can be arranged apart from each other, thereby suppressing the occurrence of a short circuit.
  • the battery according to one aspect of the present disclosure may further include a second insulating layer arranged between the electrode conductive portion and the power generating element.
  • the plurality of first side surfaces may be side surfaces that are adjacent to each other.
  • the plurality of counter electrode extracting portions can be arranged close to each other, so the counter electrode conductive portion connecting the plurality of counter electrode extracting portions can be shortened, and the resistance can be reduced.
  • end insulating members may be further provided to cover both end portions of each of the plurality of first side surfaces in the direction orthogonal to the stacking direction.
  • the plurality of first side surfaces may be side surfaces adjacent to each other, and the battery may further include end insulating members covering connection portions of the mutually adjacent first side surfaces.
  • the electrode insulating member may further cover both end portions of each of the plurality of first side surfaces in a direction orthogonal to the stacking direction, and the counter electrode conductive portion may cover the end insulating member.
  • the counter electrode conductive portion provided so as to wrap around the corner portion can connect the plurality of counter electrode extraction portions.
  • the battery according to one aspect of the present disclosure may further include a counter electrode collector terminal arranged on the plurality of first side surfaces and connected to the counter electrode extracting portion.
  • materials with different properties can be used for the counter electrode extracting portion and the counter electrode current collecting terminal.
  • the material used for the counter electrode lead-out portion it is possible to select a material that has a high electrical conductivity and that focuses on alloying with the metal contained in the current collector.
  • the material used for the counter electrode current collector terminal can be selected with a focus on flexibility, impact resistance, chemical stability, cost, ease of spreading during construction, and the like. In this way, since materials suitable for each member can be selected, the performance of the battery can be improved and the ease of manufacturing the battery can be enhanced.
  • the counter electrode layer may have a counter electrode current collector and a counter electrode active material layer positioned between the counter electrode current collector and the solid electrolyte layer.
  • the counter electrode current collector protrudes from the counter electrode active material layer, and the counter electrode extraction part may be in contact with the main surface of the counter electrode current collector.
  • the counter electrode extraction part contacts not only the end surface of the counter electrode current collector but also the main surface thereof, so that the contact area between the counter electrode extraction part and the counter electrode current collector is increased. Therefore, the connection resistance between the counter electrode lead-out portion and the counter electrode current collector is reduced, and the large current characteristics can be improved. For example, rapid charging of batteries becomes possible.
  • the electrode insulating member covers the electrode layer of each of the plurality of battery cells on the plurality of first side surfaces, and the counter electrode extracting portion covers the counter electrode layer of each of the plurality of battery cells. They may be electrically connected.
  • the counter electrode extraction part can be used for parallel connection of a plurality of battery cells. Since the counter electrode extracting portion can be brought into close contact with the first side surface and the electrode insulating member, the volume of the portion involved in parallel connection can be reduced. Therefore, the energy density of the battery can be increased.
  • the electrode insulating member may have a stripe shape when one of the plurality of first side surfaces is viewed in plan.
  • the end face of the electrode layer exposed in stripes on the first side surface can be effectively covered with the stripe-shaped electrode insulating member.
  • the counter electrode extracting portion may have a first conductive member that contacts the counter electrode layer and a second conductive member that covers the first conductive member.
  • the counter electrode extracting portion can be formed using a plurality of materials with different properties.
  • the material used for the first conductive member in contact with the counter electrode layer it is possible to select a material that has high electrical conductivity and is mainly alloyed with the metal contained in the current collector.
  • the material used for the second conductive member can be selected with a focus on flexibility, impact resistance, chemical stability, cost, ease of spreading during construction, and the like. In this way, since materials suitable for each member can be selected, the performance of the battery can be improved and the ease of manufacturing the battery can be enhanced.
  • the electrode insulating member may contain resin.
  • the battery according to one aspect of the present disclosure may further include a sealing member that exposes at least a portion of the counter electrode extraction portion and seals the power generating element.
  • the power generation element can be protected from the outside air and water, so the reliability of the battery can be further improved.
  • a method for manufacturing a battery prepares a plurality of battery cells each including an electrode layer, a counter electrode layer, and a solid electrolyte layer positioned between the electrode layer and the counter electrode layer. forming a laminate in which the plurality of battery cells are laminated in order such that the order of the electrode layer, the counter electrode layer and the solid electrolyte layer are alternately arranged for each battery cell; a step of covering the electrode layer with an electrode insulating member on each of the plurality of first side surfaces; The method includes the steps of: covering the member with a plurality of counter electrode extracting portions electrically connected to the counter electrode layer; and providing a counter electrode conductive portion connecting the plurality of counter electrode extracting portions.
  • 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 correspond to the directions parallel to the first side of the rectangle and the second side orthogonal to the first side when the power generating element of the battery has a rectangular plan view shape.
  • the z-axis coincides with the stacking direction of the plurality of battery cells included in the power generation element.
  • the "stacking direction” corresponds to the direction normal to the main surfaces of the current collector and the active material layer.
  • plan view means when viewed from a direction perpendicular to the main surface of the power generation element, unless otherwise specified, such as when the power generation element is used alone. It should be noted that when “plan view of a certain surface” is described, such as “plan view of the first side surface”, it means when the “certain surface” 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”.
  • the expression “covering A” means covering at least part of “A”. That is, the expression “covering A” includes not only the case of “covering all of A” but also the case of “covering only a part of A.”
  • “A” is, for example, the side surface and main surface of a given member such as a layer or terminal.
  • ordinal numbers such as “first” and “second” do not mean the number or order of constituent elements unless otherwise specified. It is used for the purpose of distinguishing elements.
  • Embodiment 1 The configuration of the battery according to Embodiment 1 will be described below.
  • FIG. 1A, 1B and 1C are cross-sectional views of battery 1 according to the present embodiment.
  • FIG. 2 is a top view of battery 1 according to the present embodiment.
  • FIG. 1A shows a cross section taken along line IA-IA of FIG.
  • FIG. 1B shows a cross section taken along line IB--IB of FIG.
  • FIG. 1C represents a cross-section along the IC--IC line of FIG.
  • the battery 1 includes a power generating element 10, an electrode insulating layer 21, a counter electrode insulating layer 22, a counter electrode lead-out portion 31, an electrode lead-out portion 32, and a counter electrode conductive portion. 41 , an electrode conductive portion 42 , and an insulating layer 52 .
  • the battery 1 is, for example, an all-solid battery.
  • the counter electrode lead-out portion 31, the electrode lead-out portion 32, the counter electrode conductive portion 41, and the electrode conductive portion 42 are hatched with dots in order to make the shape of each member easier to understand. . This manner of illustration is the same for other top, bottom, or side views.
  • the plan view shape of the power generation element 10 is, for example, a rectangle. That is, the shape of the power generation element 10 is a flat rectangular parallelepiped. Here, 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 power generation element 10 may be a square, hexagon, or other polygon such as an octagon.
  • the thickness of each layer is exaggerated in order to make the layer structure of the power generation element 10 easier to understand.
  • the power generation element 10 includes four side surfaces 11, 12, 13 and 14 and two main surfaces 15 and 16, as shown in FIGS. 1A to 1C and 2.
  • each of side surfaces 11 and 13 is an example of a plurality of first side surfaces.
  • Sides 12 and 14 are each an example of a plurality of second sides.
  • Sides 11 and 12 face away from each other and are parallel to each other.
  • Sides 13 and 14 face away from each other and are parallel to each other.
  • the side surfaces 11, 12, 13 and 14 are cut surfaces formed by collectively cutting a stack of a plurality of battery cells 100, for example.
  • the main surface 15 is an example of a first main surface.
  • Principal surface 16 is an example of a second principal surface. Principal surfaces 15 and 16 face away from each other and are parallel to each other.
  • the main surface 15 is the top surface of the power generation element 10 .
  • the main surface 16 is the bottom surface of the power generation element 10 .
  • Major surfaces 15 and 16 are each larger in area than side surfaces 11, 12, 13 and 14, respectively.
  • the power generation element 10 has a plurality of battery cells 100.
  • the battery cell 100 is a battery with a minimum configuration and is also called a unit cell.
  • a plurality of battery cells 100 are electrically connected in parallel and stacked. In this embodiment, all the battery cells 100 included in the power generation element 10 are electrically connected in parallel.
  • the number of battery cells 100 included in the power generation element 10 is eight, but the number is not limited to this.
  • the number of battery cells 100 included in the power generation element 10 may be an even number such as two or four, or an odd number such as three or five.
  • Each of the plurality of battery cells 100 includes an electrode layer 110, a counter electrode layer 120, and a solid electrolyte layer 130.
  • the electrode layer 110 has an electrode current collector 111 and an electrode active material layer 112 .
  • the counter electrode layer 120 has a counter electrode current collector 121 and a counter electrode active material layer 122 .
  • an electrode current collector 111, an electrode active material layer 112, a solid electrolyte layer 130, a counter electrode active material layer 122 and a counter electrode current collector 121 are laminated in this order along the z-axis. .
  • the electrode layer 110 is one of the positive electrode layer and the negative electrode layer of the battery cell 100 .
  • the counter electrode layer 120 is the other of the positive electrode layer and the negative electrode layer of the battery cell 100 .
  • the electrode layer 110 is a negative electrode layer and the counter electrode layer 120 is a positive electrode layer.
  • the configurations of the plurality of battery cells 100 are substantially the same. In two battery cells 100 adjacent to each other, the order of arrangement of each layer constituting the battery cell 100 is reversed. That is, the plurality of battery cells 100 are stacked side by side along the z-axis while the order of the layers constituting the battery cells 100 alternates. In the present embodiment, since the number of battery cells 100 is an even number, the bottom layer and the top layer of power generation element 10 are current collectors of the same polarity.
  • FIG. 3A is a cross-sectional view of battery cell 100 included in power generation element 10 according to the present embodiment.
  • the electrode current collector 111 and the counter electrode current collector 121 are conductive foil-shaped, plate-shaped, or mesh-shaped members, respectively. Each of the electrode current collector 111 and the counter electrode current collector 121 may be, for example, a conductive thin film. As materials for forming the electrode current collector 111 and the counter electrode current collector 121, for example, metals such as stainless steel (SUS), aluminum (Al), copper (Cu), and nickel (Ni) can be used. The electrode current collector 111 and the counter electrode current collector 121 may be formed using different materials.
  • each of the electrode current collector 111 and the counter electrode current collector 121 is, for example, 5 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less, but is not limited to this.
  • An electrode active material layer 112 is in contact with the main surface of the electrode current collector 111 .
  • the electrode current collector 111 may include a current collector layer, which is a layer containing a conductive material and provided in a portion in contact with the electrode active material layer 112 .
  • a counter electrode active material layer 122 is in contact with the main surface of the counter electrode current collector 121 .
  • the counter electrode current collector 121 may include a current collector layer, which is a layer containing a conductive material and provided in a portion in contact with the counter electrode active material layer 122 .
  • the electrode active material layer 112 is arranged on the main surface of the electrode current collector 111 on the counter electrode layer 120 side.
  • the electrode active material layer 112 contains, for example, a negative electrode active material as an electrode material.
  • the electrode active material layer 112 is arranged to face the counter electrode active material layer 122 .
  • a negative electrode active material such as graphite or metallic lithium can be used.
  • Various materials capable of extracting and inserting ions such as lithium (Li) or magnesium (Mg) may be used as materials of the negative electrode active material.
  • a solid electrolyte such as an inorganic solid electrolyte may be used.
  • an inorganic solid electrolyte for example, a sulfide solid electrolyte or an oxide solid electrolyte can be used.
  • a sulfide solid electrolyte for example, a mixture of lithium sulfide (Li 2 S) and phosphorus pentasulfide (P 2 S 5 ) can be used.
  • a conductive material such as acetylene black or a binding binder such as polyvinylidene fluoride may be used.
  • the electrode active material layer 112 is produced by coating the main surface of the electrode current collector 111 with a paste-like paint in which the material contained in the electrode active material layer 112 is kneaded together with a solvent and drying it.
  • the electrode layer 110 also referred to as an electrode plate
  • the thickness of the electrode active material layer 112 is, for example, 5 ⁇ m or more and 300 ⁇ m or less, but is not limited thereto.
  • the counter electrode active material layer 122 is arranged on the main surface of the counter electrode current collector 121 on the electrode layer 110 side.
  • the counter electrode active material layer 122 is a layer containing a positive electrode material such as an active material.
  • the positive electrode material is the material that constitutes the counter electrode of the negative electrode material.
  • the counter electrode active material layer 122 contains, for example, a positive electrode active material.
  • Examples of the positive electrode active material contained in the counter electrode active material layer 122 include lithium cobaltate composite oxide (LCO), lithium nickelate composite oxide (LNO), lithium manganate composite oxide (LMO), and lithium-manganese.
  • LCO lithium cobaltate composite oxide
  • LNO lithium nickelate composite oxide
  • LMO lithium manganate composite oxide
  • LNMCO lithium-manganese
  • LMNO nickel composite oxide
  • LMCO lithium-manganese-cobalt composite oxide
  • LNCO lithium-nickel-cobalt composite oxide
  • LNMCO lithium-nickel-manganese-cobalt composite oxide
  • Various materials capable of withdrawing and inserting ions such as Li or Mg can be used as the material of the positive electrode active material.
  • a solid electrolyte such as an inorganic solid electrolyte may be used.
  • a sulfide solid electrolyte, an oxide solid electrolyte, or the like can be used.
  • a sulfide solid electrolyte for example, a mixture of Li2S and P2S5 can be used.
  • the surface of the positive electrode active material may be coated with a solid electrolyte.
  • a conductive material such as acetylene black or a binding binder such as polyvinylidene fluoride may be used.
  • the counter electrode active material layer 122 is produced by applying a paste-like paint in which the material contained in the counter electrode active material layer 122 is kneaded together with a solvent onto the main surface of the counter electrode current collector 121 and drying it.
  • the counter electrode layer 120 also referred to as a counter electrode plate
  • the thickness of the counter electrode active material layer 122 is, for example, 5 ⁇ m or more and 300 ⁇ m or less, but is not limited thereto.
  • the solid electrolyte layer 130 is arranged between the electrode active material layer 112 and the counter electrode active material layer 122 . Solid electrolyte layer 130 is in contact with each of electrode active material layer 112 and counter electrode active material layer 122 .
  • Solid electrolyte layer 130 is a layer containing an electrolyte material. As the electrolyte material, generally known battery electrolytes can be used. The thickness of solid electrolyte layer 130 may be 5 ⁇ m or more and 300 ⁇ m or less, or may be 5 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less.
  • Solid electrolyte layer 130 contains a solid electrolyte.
  • a solid electrolyte such as an inorganic solid electrolyte can be used.
  • an inorganic solid electrolyte a sulfide solid electrolyte, an oxide solid electrolyte, or the like can be used.
  • a sulfide solid electrolyte for example, a mixture of Li2S and P2S5 can be used.
  • the solid electrolyte layer 130 may contain a binding binder such as polyvinylidene fluoride.
  • the electrode active material layer 112, the counter electrode active material layer 122, and the solid electrolyte layer 130 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. Note that the electrode active material layer 112, the counter electrode active material layer 122, and the solid electrolyte layer 130 may be combined and smoothly curved.
  • the end surface of the counter electrode layer 120 on the side surface 11 side and the end surface of the electrode layer 110 on the side surface 11 side coincide when viewed from the z-axis direction.
  • the end surface of the counter electrode current collector 121 on the side surface 11 side and the end surface of the electrode current collector 111 on the side surface 11 side match when viewed from the z-axis direction. The same applies to the end faces on the sides 12, 13 and 14 of the counter electrode current collector 121 and the electrode current collector 111, respectively.
  • electrode current collector 111 electrode active material layer 112, solid electrolyte layer 130, counter electrode active material layer 122, and counter electrode current collector 121 have the same shape and size. , the contours of each match. That is, the shape of the battery cell 100 is a flat rectangular parallelepiped shape.
  • two adjacent battery cells 100 share a current collector.
  • the battery cell 100 in the bottom layer and the battery cell 100 one above it share one electrode current collector 111 .
  • Electrode active material layers 112 are provided on both main surfaces of a shared electrode current collector 111 .
  • Two counter electrode layers 120 adjacent to each other share the counter electrode current collector 121 with each other.
  • a counter electrode active material layer 122 is provided on both main surfaces of a shared counter electrode current collector 121 .
  • Such a battery 1 is formed by combining and stacking not only the battery cell 100 shown in FIG. 3A, but also the battery cells 100B and 100C shown in FIGS. 3B and 3C.
  • the battery cell 100 shown in FIG. 3A will be described as a battery cell 100A.
  • a battery cell 100B shown in FIG. 3B has a configuration in which the electrode current collector 111 is removed from the battery cell 100A shown in FIG. 3A. That is, the electrode layer 110B of the battery cell 100B consists of the electrode active material layer 112 only.
  • a battery cell 100C shown in FIG. 3C has a configuration in which the counter electrode current collector 121 is removed from the battery cell 100A shown in FIG. 3A. That is, the counter electrode layer 120C of the battery cell 100C consists of only the counter electrode active material layer 122. As shown in FIG.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing the power generating element 10 according to this embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram of only the power generation element 10 extracted from FIGS. 1A to 1C.
  • the battery cell 100A is arranged in the bottom layer, and the battery cells 100B and 100C are alternately stacked upward. At this time, the battery cell 100B is stacked upside down from the orientation shown in FIG. 3B. Thereby, the power generation element 10 is formed.
  • the method of forming the power generation element 10 is not limited to this.
  • the battery cell 100A may be arranged in the uppermost layer.
  • the battery cell 100A may be arranged at a position different from both the top layer and the bottom layer.
  • a plurality of battery cells 100A may be used.
  • a unit of two battery cells 100 sharing a current collector may be formed by coating both sides of one current collector, and the formed units may be stacked.
  • the power generation element 10 As described above, in the power generation element 10 according to the present embodiment, all the battery cells 100 are connected in parallel, and no battery cells connected in series are included. Therefore, when the battery 1 is charged and discharged, non-uniform charging and discharging due to variations in the capacity of the battery cells 100 are less likely to occur. Therefore, the possibility that some of the plurality of battery cells 100 are overcharged or overdischarged can be greatly reduced, and the reliability of the battery 1 can be improved.
  • Electrode insulating layer 21 and the counter electrode insulating layer 22 will be described.
  • the electrode insulating layer 21 is an example of an electrode insulating member, and covers the electrode layer 110 on the side surface 11 as shown in FIGS. 1A to 1C. Specifically, the electrode insulating layer 21 covers the electrode current collector 111 and the electrode active material layer 112 on the side surface 11 .
  • the side surface 14 of the electrode insulating layer 21 has the same configuration as that of the side surface 11 . That is, the electrode insulating layer 21 covers the electrode layer 110 of each of the plurality of battery cells 100 on the side surface 14 .
  • FIG. 5 is a side view of the battery 1 according to this embodiment. Specifically, FIG. 5 shows the battery 1 when the side 11 is viewed from the front. At this time, illustration of the counter electrode insulating layer 22 and the electrode lead-out portion 32 provided on the side surface 13 and the electrode insulating layer 21 and the counter electrode lead-out portion 31 provided on the side surface 14 is omitted in FIG. This also applies to FIG. 6, which will be described later.
  • the side surface 11 includes a central region 11a provided with the counter electrode extracting portion 31 and corner regions 11b provided so as to sandwich the central region 11a.
  • the electrode insulating layer 21 covers the electrode layer 110 of each of the plurality of battery cells 100 in the central region 11 a of the side surface 11 .
  • the electrode insulating layer 21 does not cover at least part of the counter electrode layer 120 of each of the plurality of battery cells 100 in the central region 11 a of the side surface 11 .
  • the electrode insulating layer 21 does not cover the counter electrode current collector 121 . Therefore, the electrode insulating layer 21 has a striped shape in plan view of the side surface 11 .
  • the electrode insulating layer 21 continuously covers the electrode layers 110 of the two adjacent battery cells 100 . Specifically, the electrode insulating layer 21 extends from at least a portion of one solid electrolyte layer 130 of two adjacent battery cells 100 to at least a portion of the other solid electrolyte layer 130 of two adjacent battery cells 100. are continuously covered.
  • the electrode insulating layer 21 covers at least a portion of the solid electrolyte layer 130 in the central region 11a of the side surface 11. Specifically, when the side surface 11 is viewed in plan, the contour of the electrode insulating layer 21 overlaps the solid electrolyte layer 130 . As a result, even if the width (the length in the z-axis direction) varies due to manufacturing variations in the electrode insulating layer 21, the possibility of exposing the electrode layer 110 is reduced. Therefore, short-circuiting between the electrode layer 110 and the counter electrode layer 120 via the counter electrode lead-out portion 31 formed to cover the electrode insulating layer 21 can be suppressed. Further, the end surface of the solid electrolyte layer 130 made of a powdery material has very fine unevenness. For this reason, the electrode insulating layer 21 enters into the irregularities, thereby improving the adhesion strength of the electrode insulating layer 21 and improving the insulation reliability.
  • the electrode insulating layer 21 may cover the entire solid electrolyte layer 130 in the central region 11 a of the side surface 11 .
  • the contour of the electrode insulating layer 21 may overlap the boundary between the solid electrolyte layer 130 and the counter electrode active material layer 122 . It should be noted that it is not essential that the electrode insulating layer 21 partially cover the solid electrolyte layer 130 .
  • the contour of the electrode insulating layer 21 may overlap the boundary between the solid electrolyte layer 130 and the electrode active material layer 112 .
  • the electrode insulating layer 21 may also cover the electrode layer 110 in the corner region 11b. Similarly, electrode insulating layer 21 may cover solid electrolyte layer 130 and counter electrode layer 120 in corner region 11b. For example, the electrode insulating layer 21 may cover the side surface 11 from end to end along the y-axis direction.
  • the counter electrode insulating layer 22 is an example of a counter electrode insulating member, and covers the counter electrode layer 120 on the side surface 12 as shown in FIGS. 1A to 1C. Specifically, counter electrode insulating layer 22 covers counter electrode current collector 121 and counter electrode active material layer 122 on side surface 12 .
  • the side surface 13 of the counter electrode insulating layer 22 has the same configuration as that of the side surface 12 . That is, the counter electrode insulating layer 22 covers the counter electrode layer 120 of each of the plurality of battery cells 100 on the side surface 13 .
  • FIG. 6 is a side view of battery 1 according to the present embodiment. Specifically, FIG. 6 shows the battery 1 when the side 12 is viewed from the front.
  • the side surface 12 includes a central region 12a provided with the electrode extraction portion 32 and corner regions 12b provided to sandwich the central region 12a.
  • the counter electrode insulating layer 22 covers the counter electrode layer 120 of each of the plurality of battery cells 100 in the central region 12 a of the side surface 12 .
  • the counter electrode insulating layer 22 does not cover at least part of the electrode layer 110 of each of the plurality of battery cells 100 in the central region 12 a of the side surface 12 .
  • the counter electrode insulating layer 22 does not cover the electrode current collector 111 . Therefore, the counter electrode insulating layer 22 has a striped shape in plan view of the side surface 12 .
  • the counter electrode insulating layer 22 continuously covers the counter electrode layers 120 of the two adjacent battery cells 100 .
  • the counter electrode insulating layer 22 extends from at least a portion of one solid electrolyte layer 130 of two adjacent battery cells 100 to at least a portion of the other solid electrolyte layer 130 of two adjacent battery cells 100. are continuously covered.
  • the counter electrode insulating layer 22 covers at least part of the solid electrolyte layer 130 in the central region 12 a of the side surface 12 .
  • the outline of the counter electrode insulating layer 22 overlaps the solid electrolyte layer 130 when the side surface 12 is viewed in plan.
  • the width the length in the z-axis direction
  • the possibility of exposing the counter electrode layer 120 is reduced. Therefore, short-circuiting between the counter electrode layer 120 and the electrode layer 110 via the electrode lead-out portion 32 formed to cover the counter electrode insulating layer 22 can be suppressed.
  • the counter electrode insulating layer 22 enters the unevenness of the end surface of the solid electrolyte layer 130, the adhesion strength of the counter electrode insulating layer 22 is improved, and the insulation reliability is improved.
  • the counter electrode insulating layer 22 may cover the entire solid electrolyte layer 130 in the central region 12 a of the side surface 12 .
  • the contour of the counter electrode insulating layer 22 may overlap the boundary between the solid electrolyte layer 130 and the electrode active material layer 112 .
  • the contour of the counter electrode insulating layer 22 may overlap the boundary between the solid electrolyte layer 130 and the counter electrode active material layer 122 .
  • the counter electrode insulating layer 22 may also cover the counter electrode layer 120 in the corner regions 12b. Similarly, counter electrode insulating layer 22 may cover solid electrolyte layer 130 and electrode layer 110 in corner region 12b. For example, the counter electrode insulating layer 22 may cover the side surface 12 from end to end along the y-axis direction.
  • the uppermost layer and the lowermost layer are the counter electrode current collectors 121, respectively.
  • the counter electrode insulating layer 22 is formed on the main surface of the counter electrode current collector 121 located on each of the top and bottom layers. covers part of the As a result, the counter electrode insulating layer 22 is strong against an external force in the z-axis direction, and detachment is suppressed.
  • the electrode lead-out portion 32 wraps around the main surface 15 or 16 of the power generating element 10, it can be prevented from coming into contact with the counter electrode current collector 121 and causing a short circuit.
  • the reliability of battery 1 can be enhanced.
  • the electrode insulating layer 21 and the counter electrode insulating layer 22 are each formed using an electrically insulating insulating material.
  • the electrode insulating layer 21 and the counter electrode insulating layer 22 each contain resin.
  • the resin is, for example, an epoxy resin, but is not limited to this.
  • An inorganic material may be used as the insulating material. Usable insulating materials are selected based on various properties such as flexibility, gas barrier properties, impact resistance, and heat resistance.
  • the electrode insulating layer 21 and the counter electrode insulating layer 22 are formed using the same material, but may be formed using different materials.
  • the counter electrode extraction part 31 is a conductive part that covers the central region 11a of the side surface 11 and the electrode insulating layer 21 and is electrically connected to the counter electrode layer 120, as shown in FIGS. 1A to 1C and 5 .
  • the counter electrode extracting portion 31 is not provided in the corner region 11b. That is, the counter electrode extracting portion 31 is provided in a region of the side surface 11 excluding the corner region 11b, that is, in the central region 11a.
  • the central region 11a is an example of the first region.
  • the counter electrode extracting portion 31 covers the electrode insulating layer 21 and a portion of the central region 11 a of the side surface 11 that is not covered with the electrode insulating layer 21 .
  • the counter electrode extracting portion 31 is in contact with the respective end surfaces of the counter electrode current collector 121 and the counter electrode active material layer 122 and is electrically connected to the counter electrode layer 120 . Since the counter electrode active material layer 122 is made of a powdery material, it has very fine irregularities like the solid electrolyte layer 130 . By inserting the counter electrode extraction part 31 into the unevenness of the end surface of the counter electrode active material layer 122, the adhesion strength of the counter electrode extraction part 31 is improved, and the reliability of electrical connection is improved.
  • the counter electrode extraction part 31 is electrically connected to the counter electrode layer 120 of each of the plurality of battery cells 100 . That is, the counter electrode extracting portion 31 has a function of electrically connecting the battery cells 100 in parallel. As shown in FIGS. 1A to 1C and 5, the counter electrode extracting portion 31 covers substantially the entire central region 11a of the side surface 11 from the lower end to the upper end.
  • the uppermost layer and the lowermost layer are the counter electrode current collectors 121, respectively.
  • the counter electrode extracting portion 31 is part of the main surface of the counter electrode current collector 121 located in each of the uppermost and lowermost layers. covering the As a result, the counter electrode extracting portion 31 is strong against an external force in the z-axis direction, and detachment is suppressed.
  • the contact area between the counter electrode extracting portion 31 and the counter electrode current collector 121 is increased, the connection resistance between the counter electrode extracting portion 31 and the counter electrode current collector 121 is reduced, and large current characteristics can be improved. For example, rapid charging of the battery 1 becomes possible.
  • the side surface 14 of the counter electrode extracting portion 31 has the same configuration as that of the side surface 11 . That is, the counter electrode extracting portion 31 covers the central region and the electrode insulating layer 21 excluding the corner regions on the side surface 14 and is connected to the counter electrode layer 120 of each of the plurality of battery cells 100 .
  • the electrode extraction part 32 is a conductive part that covers the central region 12a of the side surface 12 and the counter electrode insulating layer 22 and is electrically connected to the electrode layer 110, as shown in FIGS. 1A to 1C and 6 .
  • the electrode lead-out portion 32 is not provided in the corner region 12b. That is, the electrode lead-out portion 32 is provided in the area of the side surface 12 excluding the corner area 12b, that is, the central area 12a.
  • the central region 12a is an example of the second region.
  • the electrode lead-out portion 32 covers the counter electrode insulating layer 22 and a portion of the central region 12 a of the side surface 12 that is not covered with the counter electrode insulating layer 22 .
  • the electrode lead-out portion 32 is in contact with the end surfaces of the electrode current collector 111 and the electrode active material layer 112 and is electrically connected to the electrode layer 110 . Since the electrode active material layer 112 is made of a powdery material, it has very fine irregularities like the solid electrolyte layer 130 . Since the electrode lead-out portion 32 enters the unevenness of the end face of the electrode active material layer 112, the adhesion strength of the electrode lead-out portion 32 is improved, and the reliability of electrical connection is improved.
  • the electrode extraction part 32 is electrically connected to the electrode layer 110 of each of the plurality of battery cells 100 . That is, the electrode extracting portion 32 has a function of electrically connecting the battery cells 100 in parallel. As shown in FIGS. 1A to 1C and 6, the electrode lead-out portion 32 covers substantially the entire central region 12a of the side surface 12 from the lower end to the upper end.
  • the electrode lead-out portion 32 partially covers the main surface of the counter electrode current collector 121 located in the uppermost layer with the insulating layer 52 interposed therebetween.
  • the counter electrode extracting portion 31 is strong against an external force in the z-axis direction, and detachment is suppressed.
  • the counter electrode extracting portion 31 and the electrode extracting portion 32 are formed using a conductive resin material or the like. Alternatively, the counter electrode extracting portion 31 and the electrode extracting portion 32 may be formed using a metal material such as solder. Conductive materials that can be used are selected based on various properties such as flexibility, gas barrier properties, impact resistance, heat resistance, and solder wettability. The counter electrode extracting portion 31 and the electrode extracting portion 32 are formed using the same material, but may be formed using different materials.
  • the counter electrode conductive portion 41 is a conductive portion that connects the plurality of counter electrode extracting portions 31 .
  • counter electrode conductive portion 41 is provided on main surface 15 of power generation element 10 .
  • the counter electrode conductive portion 41 is connected to the upper end of each of the plurality of counter electrode extraction portions 31 , that is, the portion covering the main surface 15 of each counter electrode conductive portion 41 .
  • the counter electrode extracting portion 31 is provided on the two adjacent side surfaces 11 and 14 , the counter electrode conductive portion 41 is formed in the vicinity of the connection portion between the side surfaces 11 and 14 of the main surface 15 . located in the corner.
  • the shape of the counter electrode conductive portion 41 is triangular in plan view, but is not limited thereto.
  • the plan view shape of the counter electrode conductive portion 41 may be rectangular or circular.
  • the electrode conductive portion 42 is a conductive portion that connects the plurality of electrode extraction portions 32 .
  • electrode conductive portion 42 is provided on main surface 16 of power generation element 10 . As shown in FIGS. 1B and 2 , the electrode conductive portion 42 is connected to the upper end portion of each of the plurality of electrode lead-out portions 32 , that is, the portion covering the main surface 15 of each electrode conductive portion 42 .
  • the electrode conductive portion 42 is formed in the vicinity of the connection portion between the side surfaces 12 and 13 of the main surface 15. located in the corner.
  • the shape of the electrode conductive portion 42 is triangular in plan view, but is not limited thereto.
  • the planar view shape of the electrode conductive portion 42 may be rectangular or circular.
  • the counter electrode conductive portion 41 and the electrode conductive portion 42 are formed using a conductive resin material or the like. Alternatively, the counter electrode conductive portion 41 and the electrode conductive portion 42 may be formed using a metal material such as solder. The counter electrode conductive portion 41 and the electrode conductive portion 42 may be metal plates or metal foils. Conductive materials that can be used are selected based on various properties such as flexibility, gas barrier properties, impact resistance, heat resistance, and solder wettability. The counter electrode conductive portion 41 and the electrode conductive portion 42 are formed using the same material, but may be formed using different materials.
  • the counter electrode conductive part 41 is provided as a member different from the uppermost counter electrode current collector 121, but is not limited to this. That is, the uppermost counter electrode current collector 121 may function as the counter electrode conductive portion 41 .
  • the insulating layer 52 is an example of a second insulating layer, and is arranged between the electrode conductive portion 42 and the main surface 15 as shown in FIGS. 1B and 2 . Also, the insulating layer 52 is arranged between the upper end portion of the electrode lead-out portion 32 and the main surface 15 . In the present embodiment, since the uppermost layer of the power generation element 10 is the counter electrode current collector 121, the insulating layer 52 is provided so that the electrode lead-out portion 32 and the electrode conductive portion 42 do not come into contact with the counter electrode current collector 121. there is The insulating layer 52 is, for example, integrally formed with the uppermost portion of the counter electrode insulating layer 22 provided on each of the side surfaces 12 and 13 .
  • the insulating layer 52 is provided in an L shape along the side surfaces 12 and 13 on the main surface 15, but is not limited to this.
  • the insulating layer 52 may be provided so as to cover the entire main surface 15 . That is, the insulating layer 52 may be provided between the upper end portion of the counter electrode lead-out portion 31 and the counter electrode conductive portion 41 and the uppermost counter electrode current collector 121 .
  • the insulating layer 52 is formed using an insulating material that is electrically insulating.
  • the insulating layer 52 contains resin.
  • the resin is, for example, an epoxy resin, but is not limited to this.
  • An inorganic material may be used as the insulating material. Usable insulating materials are selected based on various properties such as flexibility, gas barrier properties, impact resistance, and heat resistance.
  • the insulating layer 52 is formed using the same material as the electrode insulating layer 21 and the counter electrode insulating layer 22, but may be formed using a different material.
  • counter electrode extraction portion 31 is provided on a plurality of side surfaces 11 and 14 and connected by counter electrode conductive portion 41 .
  • the electrode lead-out portions 32 are similarly provided on a plurality of side surfaces 12 and 13 and connected by electrode conductive portions 42 .
  • paths through which current flows can be increased for each of the positive electrode and the negative electrode of the battery 1 . That is, since the cross-sectional area perpendicular to the direction in which the current flows can be increased for each of the counter electrode extraction portion 31 and the electrode extraction portion 32, the resistance of the counter electrode extraction portion 31 and the electrode extraction portion 32 can be reduced. Large current characteristics can be enhanced.
  • the counter electrode extracting portion 31 and the electrode extracting portion 32 are provided except for the corner regions 11b and 12b of the power generating element 10 where the risk of short circuit and collapse is high, the reliability of the battery 1 can be improved.
  • the electrode insulating layer 21 and the counter electrode insulating layer 22 are provided on each side surface of the power generation element 10, the occurrence of short circuit between the electrode layer 110 and the counter electrode layer 120 can be suppressed. Also, for example, by electrically connecting all the battery cells 100 in parallel, it is possible to suppress overcharge or overdischarge of a specific battery cell 100 due to variations in the capacity of each battery cell. In this manner, the reliability of battery 1 can be enhanced.
  • the counter electrode extracting portion 31 and the electrode extracting portion 32 each have a function of connecting the plurality of battery cells 100 in parallel. As shown in FIGS. 1A to 1C, the counter electrode extracting portion 31 and the electrode extracting portion 32 are formed so as to closely cover the side surface 12 of the power generating element 10, so that their volumes can be reduced. . That is, since the volume of the terminal electrode is smaller than that of the conventionally used current collecting tab electrode, the energy density per unit volume of the battery 1 can be improved.
  • the counter electrode conductive portion 41 and the electrode conductive portion 42 are provided on the same main surface 15 in the present embodiment, the counter electrode conductive portion 41 and the electrode conductive portion 42 are provided on different main surfaces. may be provided.
  • the counter electrode conductive portion 41 may be provided on the main surface 15 and the electrode conductive portion 42 may be provided on the main surface 16 .
  • each of the counter electrode conductive portion 41 and the electrode conductive portion 42 may be provided not only on the main surface 15 but also on the main surface 16 .
  • the main surface 16 is provided with an insulating layer 52 for suppressing contact between the electrode conductive portion 42 and the lowermost counter electrode current collector 121 .
  • the battery according to Embodiment 2 differs from the battery according to Embodiment 1 in that an insulating layer is provided in the corner region of the power generation element.
  • the following description focuses on the differences from the first embodiment, and omits or simplifies the description of the common points.
  • FIG. 7 is a top view of battery 201 according to the present embodiment.
  • 8 and 9 are side views of battery 201 according to the present embodiment. Specifically, FIG. 8 shows the battery 201 when the side surface 11 is viewed from the front and the counter electrode extracting portion 31 is seen through.
  • FIG. 9 shows the battery 201 when the side surface 12 is seen from the front and the electrode extraction portion 32 is seen through.
  • illustration of the counter electrode insulating layer 22 and the electrode lead-out portion 32 provided on the side surface 13 and the electrode insulating layer 21 and the counter electrode lead-out portion 31 provided on the side surface 14 is omitted.
  • the battery 201 includes an edge insulating layer 220.
  • the edge insulating layer 220 is an example of an edge insulating member and covers corner regions of each of the side surfaces 11 , 12 , 13 and 14 of the power generating element 10 .
  • the end insulating layer 220 covers the entire corner region 11b of the side surface 11.
  • the end insulating layer 220 covers the entire corner region 12b of the side surface 12.
  • the sides 13 and 14 as well.
  • the end insulating layer 220 is formed using an insulating material that is electrically insulating.
  • the end insulating layer 220 contains resin.
  • the resin is, for example, an epoxy resin, but is not limited to this.
  • An inorganic material may be used as the insulating material.
  • Usable insulating materials are selected based on various properties such as flexibility, gas barrier properties, impact resistance, and heat resistance.
  • the end insulating layer 220 is formed integrally with the electrode insulating layer 21 and the counter electrode insulating layer 22 . That is, the end insulating layer 220 is formed using the same material as the electrode insulating layer 21 and the counter electrode insulating layer 22 . Note that the end insulating layer 220 may be formed using a material different from that of the electrode insulating layer 21 and the counter electrode insulating layer 22 .
  • the end insulating layer 220 does not have to cover part of each corner region.
  • the edge insulation layer 220 may only cover only those portions of each corner area where there is a high risk of shorting or collapse.
  • the edge insulating layer 220 may cover only the upper edge of each corner region, only the lower edge, or only the central portion in the stacking direction.
  • the battery according to Embodiment 3 differs from the battery according to Embodiment 1 in the positions of the counter electrode extracting portion and the electrode extracting portion.
  • the following description focuses on the differences from the first embodiment, and omits or simplifies the description of the common points.
  • FIG. 10 is a top view of battery 301 according to the present embodiment.
  • FIG. 11 is a bottom view of battery 301 according to the present embodiment. 10 and 11 , compared to battery 1, battery 301 has counter electrode conductive portion 341, electrode conductive portion 342, and , with insulating layers 351 and 352 .
  • counter electrode extracting portions 31 are provided on side surfaces 11 and 12 facing each other.
  • Electrode lead-out portions 32 are provided on side surfaces 13 and 14 facing each other. That is, in the present embodiment, side surfaces 11 and 12 are an example of a first side surface on which counter electrode extraction portion 31 is provided, and side surfaces 13 and 14 are an example of a second side surface on which electrode extraction portion 32 is provided. The first side surface and the second side surface are alternately arranged along the circumferential direction of the power generation element 10 in plan view.
  • the counter electrode conductive portion 341 is provided on the principal surface 15 . As shown in FIG. 10, the counter electrode conductive portion 341 has the same width as the width of the counter electrode extraction portion 31 (that is, the length in the y-axis direction). For example, the counter electrode conductive portion 341 can be formed large so as to occupy more than half of the main surface 15 . Therefore, the resistance of the counter electrode conductive portion 341 can be reduced, and the large current characteristics can be improved.
  • the electrode conductive portion 342 is provided on the principal surface 16 . As shown in FIG. 11, the electrode conductive portion 342 has the same width as the electrode extraction portion 32 (that is, the length in the y-axis direction). For example, the electrode conductive portion 342 can be formed large so as to occupy more than half of the principal surface 16 . Therefore, the resistance of the electrode conductive portion 342 can be reduced, and the large current characteristics can be improved.
  • the counter electrode conductive portion 341 and the electrode conductive portion 342 differ from the counter electrode conductive portion 41 and the electrode conductive portion 42 according to Embodiment 1 in the provided position and shape, but are the same in function and material.
  • the insulating layer 351 is an example of a first insulating layer and is arranged between the counter electrode conductive portion 341 and the main surface 15 of the power generation element 10 .
  • the insulating layer 351 is formed, for example, larger than the counter electrode conductive portion 341 so that the counter electrode conductive portion 341 does not come into contact with the main surface 15 , that is, the uppermost counter electrode current collector 121 .
  • concentration of current on the uppermost counter electrode current collector 121 can be suppressed, and peeling due to temperature rise and early deterioration of the uppermost battery cell 100 can be suppressed.
  • the insulating layer 351 may not be provided.
  • the insulating layer 352 is an example of a second insulating layer and is arranged between the electrode conductive portion 342 and the main surface 16 of the power generation element 10 .
  • the insulating layer 352 is formed, for example, larger than the electrode conductive portion 342 so that the electrode conductive portion 342 does not come into contact with the main surface 16, ie, the counter electrode current collector 121 of the bottom layer. This can suppress the occurrence of a short circuit due to contact between the electrode conductive portion 342 and the counter electrode current collector 121 .
  • the insulating layers 351 and 352 are each formed using an electrically insulating material.
  • insulating layers 351 and 352 contain resin.
  • the resin is, for example, an epoxy resin, but is not limited to this.
  • An inorganic material may be used as the insulating material.
  • Usable insulating materials are selected based on various properties such as flexibility, gas barrier properties, impact resistance, and heat resistance.
  • the counter electrode conductive portion 341 and the electrode conductive portion 342 can be arranged apart from each other, so the occurrence of short circuits can be suppressed.
  • the areas of the counter electrode conductive portion 341 and the electrode conductive portion 342 can be increased, the resistance of each of the counter electrode conductive portion 341 and the electrode conductive portion 342 can be reduced, and large current characteristics can be improved.
  • the battery according to Embodiment 4 differs from the battery according to Embodiment 1 in that the counter electrode conductive portion and the electrode conductive portion are provided on the side surface of the power generating element.
  • the following description focuses on the differences from the first embodiment, and omits or simplifies the description of the common points.
  • FIG. 12 is a top view of battery 401 according to the present embodiment.
  • battery 401 includes counter electrode conductive portion 441 and electrode conductive portion 442 instead of counter electrode conductive portion 41 and electrode conductive portion 42 in comparison with battery 1 .
  • Battery 401 also includes edge insulating layers 451 and 452 .
  • the counter electrode conductive portion 441 is provided on the side surfaces 11 and 14 and connected to the counter electrode extracting portion 31 provided on each of the side surfaces 11 and 14 .
  • the counter electrode conductive portion 441 does not contact the side surfaces 11 and 14 of the power generation element 10 . That is, the end insulating layer 451 is provided between the counter electrode conductive portion 441 and each of the side surfaces 11 and 14 .
  • the counter electrode conductive portion 441 covers the end insulating layer 451 on the side surfaces 11 and 14 .
  • the electrode conductive portions 442 are provided on the side surfaces 12 and 13 and are connected to the electrode extraction portions 32 provided on the side surfaces 12 and 13 respectively. Electrode conductive portion 442 does not contact side surfaces 12 and 13 of power generating element 10 . That is, the end insulating layer 452 is provided between the electrode conductive portion 442 and each of the side surfaces 12 and 13 . Electrode conductive portion 442 covers end insulating layer 452 on side surfaces 12 and 13 .
  • the counter electrode conductive portion 441 and the electrode conductive portion 442 differ from the counter electrode conductive portion 41 and the electrode conductive portion 42 according to Embodiment 1 in the provided position and shape, but are the same in function and material.
  • the end insulating layer 451 is an example of an end insulating member, and covers the connecting portion of the adjacent side surfaces 11 and 14 of the power generation element 10, that is, the corner portion. Specifically, edge insulating layer 451 covers the corner regions of each of side surfaces 11 and 14 . End insulating layer 451 is arranged between counter electrode conductive portion 441 and side surfaces 11 and 14 so that counter electrode conductive portion 441 does not come into contact with power generation element 10 .
  • the end insulating layer 452 is an example of an end insulating member, and covers the connecting portion of the adjacent side surfaces 12 and 13 of the power generation element 10, that is, the corner portion. Specifically, edge insulating layer 452 covers the corner regions of each of side surfaces 12 and 13 .
  • the end insulating layer 452 is arranged between the electrode conductive portion 442 and the side surfaces 12 and 13 so that the electrode conductive portion 442 does not contact the power generating element 10 .
  • the end insulating layers 451 and 452 are each formed using an electrically insulating insulating material.
  • the end insulating layers 451 and 452 contain resin.
  • the resin is, for example, an epoxy resin, but is not limited to this.
  • An inorganic material may be used as the insulating material.
  • Usable insulating materials are selected based on various properties such as flexibility, gas barrier properties, impact resistance, and heat resistance.
  • the end insulating layer 451 is formed integrally with the electrode insulating layer 21 .
  • the end insulating layer 452 is formed integrally with the counter electrode insulating layer 22 .
  • the end insulating layers 451 and 452 are formed using the same material as the electrode insulating layer 21 and the counter electrode insulating layer 22 .
  • the end insulating layers 451 and 452 may be formed using a material different from that of the electrode insulating layer 21 and the counter electrode insulating layer 22 .
  • the plurality of counter electrode extraction portions 31 are connected by the counter electrode conductive portion 441 provided so as to wrap around the corner portion. Moreover, a plurality of electrode lead-out portions 32 can be connected by the electrode conductive portion 442 .
  • Embodiment 5 differs from the battery according to Embodiment 1 in that the extraction portion is formed using a plurality of different materials.
  • the following description focuses on the differences from the first embodiment, and omits or simplifies the description of the common points.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view of battery 501 according to the present embodiment.
  • battery 501 includes counter electrode extraction portion 531 and electrode extraction portion 532 instead of counter electrode extraction portion 31 and electrode extraction portion 32 , as compared with battery 1 according to the first embodiment.
  • the counter electrode extracting portion 531 has a first conductive member 531a and a second conductive member 531b.
  • the second conductive member 531b is the same as the counter electrode extracting portion 31 according to Embodiment 1 except that it covers the first conductive member 531a.
  • the plurality of second conductive members 531b provided on the plurality of side surfaces 11 and 14 are connected via the counter electrode conductive portion 41 (not shown).
  • the first conductive member 531 a is a conductive member that covers at least part of the counter electrode layer 120 on the side surfaces 11 and 14 . Specifically, the first conductive member 531a contacts and covers the end face of the counter electrode current collector 121 and part of the end face of the counter electrode active material layer 122 . For example, the first conductive member 531 a is provided for each counter electrode current collector 121 and covers the entire end surface of the counter electrode current collector 121 .
  • the first conductive member 531a has a stripe shape in plan view of the side surface 11 or 14 . On each of the side surfaces 11 and 14, the first conductive members 531a and the electrode insulating layers 21 are arranged alternately one by one along the z-axis direction.
  • All of the plurality of first conductive members 531a are electrically connected while being covered with the second conductive member 531b. That is, the counter electrode layer 120 of each of the plurality of battery cells 100 is electrically connected to the second conductive member 531b through each first conductive member 531a, and electrically connected in parallel through the second conductive member 531b. ing.
  • the first conductive member 531a has properties different from those of the second conductive member 531b.
  • the first conductive member 531a and the second conductive member 531b are formed using different materials.
  • the first conductive member 531a is formed using a material selected with a focus on high conductivity, alloying with the counter electrode current collector 121, and the like.
  • the second conductive member 531b is formed using a material selected with a focus on flexibility, impact resistance, chemical stability, cost, ease of spreading during construction, and the like.
  • the electrode extraction part 532 has a first conductive member 532a and a second conductive member 532b.
  • the second conductive member 532b is the same as the electrode lead-out portion 32 according to the first embodiment except that it covers the first conductive member 532a.
  • the plurality of second conductive members 532b provided on the plurality of side surfaces 12 and 13 are connected via electrode conductive portions 42 (not shown).
  • the first conductive member 532a is a conductive member that covers at least a portion of the electrode layer 110 on the side surfaces 12 and 13. Specifically, the first conductive member 532a contacts and covers the end surface of the electrode current collector 111 and part of the end surface of the electrode active material layer 112 . For example, the first conductive member 532 a is provided for each electrode current collector 111 and covers the entire end surface of the electrode current collector 111 .
  • the first conductive member 532a has a stripe shape in plan view of the side surface 12 or 13 . On each of the side surfaces 12 and 13, the first conductive members 532a and the counter electrode insulating layers 22 are alternately arranged one by one along the z-axis direction.
  • All of the plurality of first conductive members 532a are electrically connected while being covered with the second conductive member 532b. That is, the electrode layers 110 of each of the plurality of battery cells 100 are electrically connected to the second conductive member 532b via the respective first conductive members 532a, and are electrically connected in parallel via the second conductive members 532b. ing.
  • the first conductive member 532a has properties different from those of the second conductive member 532b.
  • the first conductive member 532a and the second conductive member 532b are formed using different materials.
  • the first conductive member 532a is formed using a material selected with a focus on high conductivity, alloying with the electrode current collector 111, and the like.
  • the second conductive member 532b is formed using a material selected with a focus on flexibility, impact resistance, chemical stability, cost, ease of spreading during construction, and the like.
  • an appropriate material can be used as the material used for the extraction portion of the battery 501, and the performance of the battery can be improved, and the ease of manufacturing the battery can be enhanced.
  • FIG. 13 shows an example in which the first conductive member 531a is connected to all the counter electrode current collectors 121, even if there is a counter electrode current collector 121 to which the first conductive member 531a is not connected, good. Also, the electrode current collector 111 is the same. Also, one of the first conductive members 531a and 532a may not be provided.
  • the battery according to Embodiment 6 differs from the battery according to Embodiment 1 in that it further includes a collector terminal.
  • the following description focuses on the differences from the first embodiment, and omits or simplifies the description of the common points.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view of battery 601 according to the present embodiment.
  • the plan view of battery 601 is the same as the plan view of battery 1 shown in FIG. FIG. 14 shows a cross section along the IC--IC line in FIG.
  • FIGS. 15 and 16 are side views of battery 601 according to the present embodiment. Specifically, FIG. 15 shows the battery 601 with the side 11 viewed from the front. FIG. 16 shows the battery 601 with the side 12 viewed from the front. At this time, in FIGS. 15 and 16, the counter electrode insulating layer 22, the electrode extraction portion 32, and the electrode current collecting terminal 632 provided on the side surface 13, and the electrode insulating layer 21, the counter electrode extraction portion 31, and Illustration of the counter electrode collector terminal 631 is omitted.
  • the battery 601 according to the present embodiment includes a counter electrode current collecting terminal 631 and an electrode current collecting terminal 632, unlike the battery 1 according to the first embodiment.
  • the counter electrode collector terminal 631 is a conductive terminal connected to the counter electrode extracting portion 31 .
  • the counter electrode collector terminal 631 is one of the external connection terminals of the battery 601, and is a positive electrode extraction terminal in the present embodiment.
  • counter electrode current collector terminal 631 is arranged in central region 11 a of side surface 11 of power generating element 10 so as to cover the surface of counter electrode extracting portion 31 .
  • the electrode collector terminal 632 is a conductive terminal connected to the electrode extraction portion 32 .
  • the electrode collector terminal 632 is one of the external connection terminals of the battery 501, and in this embodiment, it is a negative electrode extraction terminal.
  • the electrode collector terminal 632 is arranged in the central region 12a of the side surface 12 of the power generating element 10 so as to cover the surface of the electrode lead-out portion 32. As shown in FIGS. 14 and 16 , the electrode collector terminal 632 is arranged in the central region 12a of the side surface 12 of the power generating element 10 so as to cover the surface of the electrode lead-out portion 32. As shown in FIGS.
  • the counter electrode collector terminal 631 and the electrode collector terminal 632 are each formed using a material having conductivity.
  • the counter electrode collector terminal 631 and the electrode collector terminal 632 are metal foils or metal plates made of metal such as copper, aluminum, and stainless steel.
  • the counter electrode current collecting terminal 631 and the electrode current collecting terminal 632 may be hardened solder.
  • the counter electrode current collecting terminal 631 and the electrode current collecting terminal 632 are connected to the wiring pattern provided on the mounting substrate on which the battery 601 is mounted instead of the counter electrode extracting portion 31 and the electrode extracting portion 32.
  • the connections are, for example, reflow solder connections.
  • Materials having different properties can be used for the counter electrode extracting portion 31 and the electrode extracting portion 32 and for the counter electrode collector terminal 631 and the electrode collector terminal 632 .
  • the material used for the counter electrode lead-out portion 31 and the electrode lead-out portion 32 can be selected with a focus on having high conductivity and being alloyed with the metal contained in the current collector.
  • the materials used for the counter electrode current collector terminal 631 and the electrode current collector terminal 632 are mainly focused on heat resistance, mountability, strength, flexibility, impact resistance, chemical stability, cost, ease of spreading during construction, and the like. A material selection can be made on the In this way, since materials suitable for each member can be selected, the performance of the battery 601 can be improved and the easiness of manufacturing the battery 601 can be enhanced.
  • the counter electrode collector terminal 631 is provided so as to cover only a part of the counter electrode extracting portion 31 in plan view of the side surface 11 , but may cover the entire counter electrode extracting portion 31 .
  • the counter electrode collector terminal 631 may be larger than the counter electrode lead-out portion 31 in plan view of the side surface 11 .
  • Embodiment 7 Next, Embodiment 7 will be described.
  • the battery according to Embodiment 7 differs from the battery according to Embodiment 1 in that it includes a sealing member.
  • the following description focuses on the differences from the first embodiment, and omits or simplifies the description of the common points.
  • FIGS. 17A, 17B and 17C are cross-sectional views of battery 701 according to the present embodiment.
  • a top view of the battery 701 through the sealing member 760 is the same as the top view of the battery 1 shown in FIG. 17A, 17B, and 17C correspond to cross sections taken along lines IA-IA, IB-IB, and IC-IC in FIG. 2, respectively.
  • battery 701 includes sealing member 760, unlike battery 1 according to the first embodiment.
  • the sealing member 760 exposes at least a part of each of the counter electrode extracting portion 31 and the electrode extracting portion 32 and seals the power generation element 10 . At this time, as shown in FIGS. 17B and 17C, the sealing member 760 may partially cover the counter electrode extraction portion 31 and the electrode extraction portion 32 .
  • the sealing member 760 is provided, for example, so that the power generation element 10, the electrode insulating layer 21, the counter electrode insulating layer 22, the counter electrode conductive portion 41, and the electrode conductive portion 42 are not exposed.
  • the sealing member 760 is formed using an electrically insulating material, for example.
  • a generally known battery sealing member material such as a sealing agent can be used.
  • a resin material can be used as the insulating material.
  • the insulating material may be a material that is insulating and does not have ionic conductivity.
  • the insulating material may be at least one of epoxy resin, acrylic resin, polyimide resin, and silsesquioxane.
  • sealing member 760 may include a plurality of different insulating materials.
  • sealing member 760 may have a multilayer structure. Each layer of the multilayer structure may be formed using different materials and have different properties.
  • the sealing member 760 may contain a particulate metal oxide material.
  • metal oxide materials silicon oxide, aluminum oxide, titanium oxide, zinc oxide, cerium oxide, iron oxide, tungsten oxide, zirconium oxide, calcium oxide, zeolite, glass, and the like can be used.
  • the sealing member 760 may be formed using a resin material in which a plurality of particles made of a metal oxide material are dispersed.
  • the particle size of the metal oxide material should be equal to or smaller than the space between the electrode current collector 111 and the counter electrode current collector 121 .
  • the particle shape of the metal oxide material is, for example, spherical, ellipsoidal, or rod-like, but is not limited thereto.
  • the sealing member 760 By providing the sealing member 760, the reliability of the battery 701 can be improved in various aspects such as mechanical strength, short-circuit prevention, and moisture resistance.
  • batteries according to other embodiments may similarly include sealing member 760 .
  • the battery 601 according to Embodiment 6 may include a sealing member 760 like the battery 702 shown in FIG.
  • FIG. 18 is a cross-sectional view of battery 702 according to another example of the present embodiment.
  • the sealing member 760 exposes the counter electrode current collector terminal 631 and the electrode current collector terminal 632, the power generation element 10, the electrode insulating layer 21, the counter electrode insulating layer 22, the counter electrode extraction portion 31, It covers the electrode extraction part 32, the counter electrode conductive part 41 (not shown) and the electrode conductive part 42 (not shown).
  • the battery according to Embodiment 8 differs from the battery according to Embodiment 1 in that the current collector included in the battery cell protrudes from the active material layer.
  • the following description focuses on the differences from the first embodiment, and omits or simplifies the description of the common points.
  • FIG. 19 is a cross-sectional view of battery 801 according to the present embodiment. As shown in FIG. 19, power generating element 10 of battery 801 has battery cell 800 instead of battery cell 100 compared to battery 1 shown in FIGS. 1A to 1C.
  • Each of the plurality of battery cells 800 includes an electrode layer 810, a counter electrode layer 820, and a solid electrolyte layer 130.
  • the electrode layer 810 has an electrode current collector 811 and an electrode active material layer 112 .
  • the counter electrode layer 820 has a counter electrode current collector 821 and a counter electrode active material layer 122 .
  • the counter electrode current collector 821 protrudes from the counter electrode active material layer 122 on the side surface 11 .
  • the same is true for the side surface 14 as well.
  • the end surfaces of counter electrode active material layer 122, solid electrolyte layer 130, electrode active material layer 112, and electrode current collector 811 are flush and form a flat surface. ing.
  • the counter electrode current collector 821 protrudes outward from the flat surface.
  • the “outward direction” is a direction away from the center of the power generating element 10, and corresponds to, for example, the negative direction of the x-axis when the side surface 11 is used as a reference.
  • the counter electrode extracting portion 31 comes into contact with the main surface of the projecting portion 821 a of the counter electrode current collector 821 .
  • the protruding portion 821a is a part of the counter electrode current collector 821 and is located on the negative side of the x-axis with respect to the end surface of the counter electrode active material layer 122 on the negative side of the x-axis.
  • the amount of protrusion of the counter electrode current collector 821 is not particularly limited.
  • the protrusion amount of the counter electrode current collector 821 is 4.5 times or more the thickness of the counter electrode current collector 821 (that is, the length in the z-axis direction).
  • the contact area is increased by 10 times or more compared to the case where the counter electrode current collector 821 does not project. be able to.
  • the protrusion amount of the counter electrode current collector 821 may be nine times or more the thickness of the counter electrode current collector 821 .
  • the contact area can be increased by 10 times or more compared to the case where the counter electrode current collector 821 does not protrude. can be done.
  • the electrode current collector 811 on the side surface 12 also has a similar configuration. That is, the electrode current collector 811 protrudes from the electrode active material layer 112 on the side surface 12 . Although not shown in FIG. 19, the same is true for the side surface 13 as well.
  • the end surfaces of electrode active material layer 112, solid electrolyte layer 130, counter electrode active material layer 122, and counter electrode current collector 821 are flush and form a flat surface. ing.
  • the electrode current collector 811 protrudes outward (specifically, in the positive direction of the x-axis) from the flat surface.
  • the electrode extraction portion 32 contacts the main surface of the protruding portion 811 a of the electrode current collector 811 .
  • the protruding portion 811a is a part of the electrode current collector 811 and is located on the positive side of the x-axis with respect to the end surface of the electrode active material layer 112 on the positive side of the x-axis.
  • the amount of protrusion of the electrode current collector 811 is not particularly limited.
  • the amount of protrusion of the electrode current collector 811 may be 4.5 times or more the thickness of the electrode current collector 811, or may be 9 times or more, similarly to the counter electrode current collector 821 .
  • the protrusions 811a and 821a are respectively formed by not arranging the counter electrode active material layer 122 or the electrode active material layer 112 at the end of the current collector. Alternatively, it is formed by forming the counter electrode active material layer 122 or the electrode active material layer 112 on the entire surface of the current collector and then removing the end portion thereof. Removal is performed, for example, by cutting to size leaving only the current collector, grinding, sandblasting, brushing, etching or plasma irradiation. At this time, part of the counter electrode active material layer 122 or the electrode active material layer 112 may remain without being removed.
  • the contact area between the current collector and the extraction portion is large, so the connection resistance between them is low. Therefore, it is possible to improve the large-current characteristics of the battery 801 and, for example, enable rapid charging.
  • the counter electrode current collector 821 and the electrode current collector 811 each protrude in this embodiment, only one of them may protrude.
  • the configuration in which the current collector protrudes as described above may be applied to the battery 301 according to the third embodiment.
  • the counter electrode collector 821 protrudes from the side surfaces 11 and 12
  • the electrode collector 811 protrudes from the side surfaces 13 and 14 .
  • the current collector does not have to protrude on one of the sides on which the take-out portion is provided.
  • the counter electrode current collector 821 may protrude only on the side surface 11 and the counter electrode current collector 821 may not protrude on the side surface 14 . The same applies to the electrode current collector 811 .
  • the battery according to the ninth embodiment is different from the battery according to the first embodiment in that the active material layer and the like that are not covered with the insulating layer recede from the current collector on the side surface of the power generation element. differ.
  • the following description focuses on the differences from the first embodiment, and omits or simplifies the description of the common points.
  • FIG. 20 is a cross-sectional view of battery 901 according to the present embodiment. As shown in FIG. 20, power generation element 10 of battery 901 has battery cell 900 instead of battery cell 100 compared to battery 1 shown in FIGS. 1A to 1C.
  • Each of the plurality of battery cells 900 includes an electrode layer 910, a counter electrode layer 920, and a solid electrolyte layer 930.
  • the electrode layer 910 has an electrode current collector 111 and an electrode active material layer 912 .
  • the counter electrode layer 920 has a counter electrode current collector 121 and a counter electrode active material layer 922 .
  • the counter electrode active material layer 922 recedes from the electrode layer 910 on the side surface 11 .
  • the counter electrode active material layer 922 recedes from the counter electrode current collector 121 .
  • the counter electrode active material layer 922 is recessed inward from both the electrode layer 910 and the counter electrode current collector 121 .
  • the side surface 14 refers to the same is true for the side surface 14 as well.
  • the term “inward” refers to the direction toward the center of the power generation element 10, and corresponds to the positive direction of the x-axis when the side surface 11 is used as a reference, for example.
  • At least a portion of solid electrolyte layer 930 recedes from electrode layer 910 on side surfaces 11 and 14 .
  • the portion of the end surface of the solid electrolyte layer 930 that is not covered with the electrode insulating layer 21 is inclined with respect to the z-axis direction.
  • the receding counter electrode active material layer 922 causes the counter electrode current collector 121 to protrude relatively. Since the counter electrode current collector 121 protrudes, the counter electrode extracting portion 31 comes into contact with the main surface of the projecting portion 921 a of the counter electrode current collector 121 . As a result, the contact area between the counter electrode lead-out portion 31 and the counter electrode current collector 121 can be increased, and the connection resistance therebetween can be reduced.
  • the amount of recession of the counter electrode active material layer 922 that is, the amount of protrusion of the counter electrode current collector 121 is not particularly limited.
  • the receding amount of the counter electrode active material layer 922 may be 4.5 times or more the thickness of the counter electrode current collector 121 or may be 9 times or more.
  • the electrode active material layer 912 also has a similar configuration on the side surface 12 . That is, the electrode active material layer 912 recedes from the counter electrode layer 920 on the side surface 12 . Further, the electrode active material layer 912 is recessed from the electrode current collector 111 . Specifically, the electrode active material layer 912 is recessed inward (specifically, in the negative direction of the x-axis) from both the counter electrode layer 920 and the electrode current collector 111 . Although not shown in FIG. 20, the same applies to the side surface 13 as well.
  • At least a portion of solid electrolyte layer 930 recedes from counter electrode layer 920 on side surfaces 12 and 13 . Specifically, a portion of the end surface of the solid electrolyte layer 930 that is not covered with the counter electrode insulating layer 22 is inclined with respect to the z-axis direction.
  • the electrode current collector 111 protrudes relatively. As the electrode current collector 111 protrudes, the electrode extraction portion 32 comes into contact with the main surface of the protruding portion 911 a of the electrode current collector 111 . As a result, the contact area between the electrode lead-out portion 32 and the electrode current collector 111 can be increased, and the connection resistance therebetween can be reduced.
  • the amount of recession of the electrode active material layer 912 that is, the amount of protrusion of the electrode current collector 111 is not particularly limited.
  • the receding amount of the electrode active material layer 912 may be 4.5 times or more the thickness of the electrode current collector 111 or may be 9 times or more.
  • the recession of the active material layer is performed by the same method as the method of projecting the current collector in the eighth embodiment.
  • the recession of the active material layer is performed by cutting, polishing, sandblasting, brushing, etching, or plasma irradiation while leaving only the current collector.
  • the electrode current collector 111 and the counter electrode current collector 121 have the same size and shape in plan view, and their contours match each other. Therefore, as shown in FIG. 20, the ends of the electrode current collector 111 and the counter electrode current collector 121 are aligned in the z-axis direction in a cross-sectional view.
  • the laminate is collectively cut to obtain an electrode current collector 111 and a counter electrode current collector 121. coincide with each other. After that, the end surface of the active material layer is recessed, thereby manufacturing the battery 901 according to the present embodiment. In this way, since simultaneous processing such as batch cutting can be performed on each battery cell 900, variations in characteristics of each battery cell 900 can be suppressed.
  • the contact area between the current collector and the take-out portion is large, so the connection resistance between them is low. Therefore, it is possible to improve the large-current characteristics of the battery 901 and, for example, enable rapid charging.
  • the present embodiment shows an example in which the counter electrode active material layer 922 and the electrode active material layer 912 each recede, only one of them may recede. Also, solid electrolyte layer 930 does not have to recede on at least one of side surfaces 11 and 12 .
  • the configuration in which the current collector protrudes as described above may be applied to the battery 301 according to the third embodiment.
  • the counter electrode collector 121 protrudes from the side surfaces 11 and 12
  • the electrode collector 111 protrudes from the side surfaces 13 and 14 .
  • the current collector does not have to protrude on one of the sides on which the take-out portion is provided.
  • the counter electrode current collector 121 may protrude only on the side surface 11 and the counter electrode current collector 121 may not protrude on the side surface 14 . The same applies to the electrode current collector 111 .
  • the battery according to Embodiment 10 differs from the battery according to Embodiment 1 in the range covered by the electrode insulating layer and the counter electrode insulating layer.
  • the following description focuses on the differences from the first embodiment, and omits or simplifies the description of the common points.
  • FIG. 21 is a cross-sectional view of battery 1001 according to the present embodiment.
  • battery 1001 has electrode insulating layer 1021 and counter electrode insulating layer 1022 instead of electrode insulating layer 21 and counter electrode insulating layer 22, compared to battery 1 shown in FIGS. 1A to 1C. Prepare.
  • the electrode insulating layer 1021 covers not only the electrode layer 110 but also part of the solid electrolyte layer 130 and the counter electrode layer 120 on the side surface 11, as shown in FIG. That is, the electrode insulating layer 1021 covers from the electrode layer 110 to part of the counter electrode layer 120 . Specifically, the electrode insulating layer 1021 partially covers the counter electrode active material layer 122 . Although not shown in FIG. 21, the same is true for the side surface 14 as well.
  • electrode insulating layer 1021 extends from at least part of counter electrode active material layer 122 of one of two adjacent battery cells 100 to at least part of counter electrode active material layer 122 of the other of two adjacent battery cells 100. Continuously covered up to a part.
  • the electrode insulating layer 1021 completely covers one electrode current collector 111 , the electrode active material layers 112 located on both sides of the one electrode current collector 111 , and two solid electrolyte layers 130 .
  • the outline of the electrode insulating layer 1021 overlaps the counter electrode active material layer 122 when the side surface 11 or 14 is viewed in plan.
  • the width (the length in the z-axis direction) fluctuates due to variations in the manufacturing of the electrode insulating layer 1021, the possibility of exposing the electrode layer 110 is extremely low. Therefore, short-circuiting between the electrode layer 110 and the counter electrode layer 120 via the counter electrode lead-out portion 31 can be suppressed.
  • the electrode insulating layer 1021 enters the unevenness of the end surface of the counter electrode active material layer 122, the adhesion strength of the electrode insulating layer 1021 is improved, and the insulation reliability is improved.
  • the electrode insulating layer 1021 may cover the entire counter electrode active material layer 122 on the side surface 11 or 14 . Specifically, the contour of the electrode insulating layer 1021 may overlap the boundary between the counter electrode active material layer 122 and the counter electrode current collector 121 .
  • the counter electrode insulating layer 1022 also has the same configuration on the side surface 12 . Specifically, on side surface 12 , counter electrode insulating layer 1022 covers not only counter electrode layer 120 but also solid electrolyte layer 130 and part of electrode layer 110 . That is, the counter electrode insulating layer 1022 covers from the counter electrode layer 120 to part of the electrode layer 110 . Specifically, the counter electrode insulating layer 1022 partially covers the electrode active material layer 112 . Although not shown in FIG. 21, the same is true for the side surface 13 as well.
  • counter electrode insulating layer 1022 extends from at least part of one electrode active material layer 112 of two adjacent battery cells 100 to at least part of the other electrode active material layer 112 of two adjacent battery cells 100. Continuously covered up to a part.
  • the counter electrode insulating layer 1022 completely covers one counter electrode current collector 121 , the counter electrode active material layers 122 located on both sides of the one counter electrode current collector 121 , and the two solid electrolyte layers 130 .
  • the outline of the counter electrode insulating layer 1022 overlaps the electrode active material layer 112 when the side surface 12 or 13 is viewed in plan.
  • the width the length in the z-axis direction
  • the possibility of exposing the counter electrode layer 120 is extremely low. Therefore, short-circuiting between the counter electrode layer 120 and the electrode layer 110 via the electrode lead-out portion 32 can be suppressed.
  • the counter electrode insulating layer 1022 enters the irregularities of the end surface of the electrode active material layer 112, the adhesion strength of the counter electrode insulating layer 1022 is improved, and the insulation reliability is improved.
  • the counter electrode insulating layer 1022 may cover the entire electrode active material layer 112 on the side surface 12 or 13 . Specifically, the contour of the counter electrode insulating layer 1022 may overlap the boundary between the electrode active material layer 112 and the electrode current collector 111 .
  • FIG. 21 is a flow chart showing an example of a method for manufacturing a battery according to each embodiment. An example of the battery 1 according to Embodiment 1 will be described below.
  • a plurality of battery cells are prepared (S10).
  • the prepared battery cells are, for example, the battery cells 100A, 100B and 100C shown in FIGS. 3A to 3C.
  • a plurality of battery cells 100 are stacked (S20). Specifically, a laminate is formed by sequentially stacking a plurality of battery cells 100 such that the electrode layers 110, the counter electrode layers 120, and the solid electrolyte layers 130 are alternately arranged.
  • the power generation element 10 shown in FIG. 4 for example, is formed by appropriately combining and stacking the battery cells 100A, 100B, and 100C.
  • the power generation element 10 is an example of a laminate.
  • the side surface of the power generation element 10 may be flattened.
  • the power generating element 10 having flat side surfaces can be formed.
  • the cutting process is performed by, for example, a knife, laser or jet.
  • an insulating layer is formed on the side surface of the power generation element 10 (S30). Specifically, the electrode insulating layer 21 covering the electrode layer 110 is formed on each of the side surfaces 11 and 14 . Also, a counter electrode insulating layer 22 covering the counter electrode layer 120 is formed on each of the side surfaces 12 and 13 . Also, an insulating layer 52 is formed on the main surface 15 .
  • the electrode insulating layer 21, the counter electrode insulating layer 22, and the insulating layer 52 are formed, for example, by coating and curing a resin material having fluidity. Coating is performed by an inkjet method, a spray method, a screen printing method, a gravure printing method, or the like. Curing is performed by drying, heating, light irradiation, or the like, depending on the resin material used. Alternatively, the electrode insulating layer 21, the counter electrode insulating layer 22 and the insulating layer 52 may be formed by adhering or bonding an insulating plate or insulating film to the side surface 11 or 12 or the main surface 15.
  • the insulating layer should not be formed so that the end surface of the counter electrode current collector 121 and the end surface of the electrode current collector 111 are not insulated.
  • the region may be masked with a tape or the like or processed to form a protective member by resist processing. By removing the protective member after forming the electrode insulating layer 21 and the counter electrode insulating layer 22, the electrical conductivity of each current collector can be ensured.
  • a conductive portion is formed on the main surface of the power generating element 10 (S40). Specifically, a counter electrode conductive portion 41 and an electrode conductive portion 42 are formed on the main surface 15 .
  • the counter electrode conductive portion 41 and the electrode conductive portion 42 are formed by applying a conductive paste such as a conductive resin to a predetermined region of the principal surface 15 and curing the applied paste.
  • the counter electrode conductive portion 41 and the electrode conductive portion 42 may be formed by, for example, printing, plating, vapor deposition, sputtering, welding, soldering, joining, or other methods.
  • an extraction portion is formed on the side surface of the power generation element 10 (S50). Specifically, a counter electrode extracting portion 31 electrically connected to a plurality of counter electrode layers 120 is formed so as to cover central regions of each of side surfaces 11 and 14 and electrode insulating layer 21 . An electrode extraction portion 32 electrically connecting the plurality of electrode layers 110 is formed so as to cover the central region of each of the side surfaces 12 and 13 and the counter electrode insulating layer 22 . At this time, the counter electrode lead-out portion 31 and the electrode lead-out portion 32 are not formed in the corner regions of each side surface.
  • a conductive resin such as a conductive resin is applied so as to cover the regions other than the corner regions of each of the side surfaces 11 and 14, that is, the central region of each side surface and the electrode insulating layer 21 and the portion not covered with the electrode insulating layer 21.
  • the counter electrode extraction part 31 is formed by applying and curing the paste.
  • a conductive resin is applied so as to cover regions other than the corner regions of each of the side surfaces 12 and 13, that is, the central region of each side surface, so as to cover the counter electrode insulating layer 22 and the portion not covered with the counter electrode insulating layer 22.
  • the electrode lead-out portion 32 is arranged by hardening the adhesive.
  • the counter electrode extracting portion 31 and the electrode extracting portion 32 may be formed by, for example, printing, plating, vapor deposition, sputtering, welding, soldering, joining, or other methods.
  • the battery 1 shown in FIGS. 1A to 1C can be manufactured.
  • a step of pressing the plurality of battery cells 100 prepared in step S10 in the stacking direction may be performed individually or after stacking the plurality of battery cells.
  • the formation of the extraction portion (S50) may be performed prior to the formation of the conductive portion (S40).
  • the electrode insulating layer 21 may be formed on the side surfaces 11 and 12 facing each other, and the counter electrode insulating layer 22 may be formed on the side surfaces 13 and 14 facing each other.
  • the counter electrode conductive portion 341 is formed on one of the main surfaces 15 and 16
  • the electrode conductive portion 342 is formed on the other of the main surfaces 15 and 16.
  • the lead-out portions (S50) the counter electrode lead-out portions 31 are formed on the side faces 11 and 12 facing each other, and the electrode lead-out portions 32 are formed on the side faces 13 and 14 facing each other.
  • the end insulating layers 220 or 451 and 452 may be formed. If the end insulating layers 220 or 451 and 452 are formed, in the formation of the conductive portion (S40), the counter electrode conductive portion 441 and the electrode conductive portion 442 covering the end insulating layers 220 or 451 and 452 may be formed. good. Thereby, the battery 401 shown in FIG. 12 can be manufactured.
  • first conductive members 531a and 532a shown in FIG. 13 may be formed after the formation of the laminate (S20) and before the formation of the extraction portion (S50).
  • the first conductive members 531a and 532a may be formed by, for example, printing, plating, vapor deposition, sputtering, welding, soldering, bonding, or other methods.
  • the end surface recession process may be performed. Specifically, the end surface of the active material layer of the power generating element 10 is retracted to make the current collector protrude beyond the active material layer. More specifically, on the side surfaces 11 and 14 of the power generation element 10, the counter electrode current collector 121, which is part of the counter electrode layer 120, protrudes from the counter electrode active material layer 122, which is another part of the counter electrode layer 120. .
  • the side faces 11 and 14 are polished, sandblasted, brushed, etched or plasma irradiated.
  • the electrode insulating layer 21 functions as a protective member for each treatment.
  • the portion covered with the electrode insulating layer 21 is not polished, and the portion not covered with the electrode insulating layer 21, specifically, the counter electrode layer 120 is polished.
  • the end face etc. of is scraped and recedes.
  • the counter electrode active material layer 122 is more fragile than the counter electrode current collector 121 , it is removed more than the counter electrode current collector 121 .
  • the counter electrode active material layer 122 recedes from the counter electrode current collector 121 . That is, as shown in FIG. 20, a counter electrode active material layer 922 having a recessed end surface is formed. In other words, the counter electrode current collector 121 protrudes from the counter electrode active material layer 922 .
  • the electrode active material layer 112 recedes from the electrode current collector 111 . That is, as shown in FIG. 20, an electrode active material layer 912 having recessed end faces is formed. In other words, the electrode current collector 111 protrudes from the electrode active material layer 912 .
  • the counter electrode current collecting terminal 631 and the electrode current collecting terminal 632 may be formed on each side surface of the power generation element 10 after the formation of the extraction portion (S40).
  • the counter electrode current collecting terminal 631 and the electrode current collecting terminal 632 are formed by arranging a conductive material such as a metal material on desired regions by plating, printing, soldering, thermal spraying, or the like.
  • the counter electrode collector terminal 631 and the electrode collector terminal 632 may be formed by welding or joining metal plates.
  • the sealing member 760 may be formed after forming the extraction portion (S50) or after forming the collector terminal.
  • the sealing member 760 is formed, for example, by coating and curing a resin material having fluidity. Coating is performed by an inkjet method, a spray method, a screen printing method, a gravure printing method, or the like. Curing is performed by drying, heating, light irradiation, or the like, depending on the resin material used.
  • both the top layer and the bottom layer of the power generating element are counter electrode layers
  • at least one of the top layer and the bottom layer may be an electrode layer.
  • an insulating counter electrode intermediate layer is required between the counter electrode collector terminal and the counter electrode collector terminal.
  • the electrode intermediate layer may not be provided between the electrode collector terminals.
  • the present disclosure can be used, for example, as batteries for electronic equipment, electric appliance devices, electric vehicles, and the like.

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Abstract

本開示の一態様に係る電池は、電極層、対極層、および、前記電極層と前記対極層との間に位置する固体電解質層を、それぞれが含む複数の電池セルを有し、前記複数の電池セルが電気的に並列接続されて積層された発電要素と、前記発電要素の複数の第一側面のそれぞれにおいて、前記電極層を覆う電極絶縁部材と、前記複数の第一側面のそれぞれにおいて、積層方向に直交する方向における両端部を除いた第一領域および前記電極絶縁部材を覆い、前記対極層と電気的に接続された複数の対極取出し部と、前記複数の対極取出し部を接続する対極導電部と、を備える。

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。
 従来、直列接続された複数の電池セル同士を並列に接続した電池が知られている(例えば、特許文献1および2を参照)。
特開2013-120717号公報 特開2008-198492号公報
 従来の電池に対して、電池特性のさらなる向上が求められている。
 そこで、本開示は、高性能な電池およびその製造方法を提供する。
 本開示の一態様に係る電池は、電極層、対極層、および、前記電極層と前記対極層との間に位置する固体電解質層を、それぞれが含む複数の電池セルを有し、前記複数の電池セルが電気的に並列接続されて積層された発電要素と、前記発電要素の複数の第一側面のそれぞれにおいて、前記電極層を覆う電極絶縁部材と、前記複数の第一側面のそれぞれにおいて、積層方向に直交する方向における両端部を除いた第一領域および前記電極絶縁部材を覆い、前記対極層と電気的に接続された複数の対極取出し部と、前記複数の対極取出し部を接続する対極導電部と、を備える。
 本開示の一態様に係る電池の製造方法は、電極層、対極層、および、前記電極層と前記対極層との間に位置する固体電解質層を、それぞれが含む複数の電池セルを準備するステップと、前記電極層、前記対極層および前記固体電解質層の並び順が電池セル毎に交互に入れ替わるように前記複数の電池セルを順に積層した積層体を形成するステップと、前記積層体の複数の第一側面のそれぞれにおいて、前記電極層を電極絶縁部材で覆うステップと、前記複数の第一側面のそれぞれにおいて、積層方向に直交する方向における両端部を除いた第一領域および前記電極絶縁部材を、前記対極層と電気的に接続された複数の対極取出し部で覆うステップと、前記複数の対極取出し部を接続する対極導電部を設けるステップと、を含む。
 本開示によれば、高性能な電池およびその製造方法を提供することができる。
図1Aは、実施の形態1に係る電池の断面図である。 図1Bは、実施の形態1に係る電池の断面図である。 図1Cは、実施の形態1に係る電池の断面図である。 図2は、実施の形態1に係る電池の上面図である。 図3Aは、実施の形態1に係る発電要素に含まれる電池セルの一例の断面図である。 図3Bは、実施の形態1に係る発電要素に含まれる電池セルの別の一例の断面図である。 図3Cは、実施の形態1に係る発電要素に含まれる電池セルの別の一例の断面図である。 図4は、実施の形態1に係る発電要素の断面図である。 図5は、実施の形態1に係る電池の側面図である。 図6は、実施の形態1に係る電池の側面図である。 図7は、実施の形態2に係る電池の上面図である。 図8は、実施の形態2に係る電池の側面図である。 図9は、実施の形態2に係る電池の側面図である。 図10は、実施の形態3に係る電池の上面図である。 図11は、実施の形態3に係る電池の下面図である。 図12は、実施の形態4に係る電池の上面図である。 図13は、実施の形態5に係る電池の断面図である。 図14は、実施の形態6に係る電池の断面図である。 図15は、実施の形態6に係る電池の側面図である。 図16は、実施の形態6に係る電池の側面図である。 図17Aは、実施の形態7に係る電池の断面図である。 図17Bは、実施の形態7に係る電池の断面図である。 図17Cは、実施の形態7に係る電池の断面図である。 図18は、実施の形態7の別の例に係る電池の断面図である。 図19は、実施の形態8に係る電池の断面図である。 図20は、実施の形態9に係る電池の断面図である。 図21は、実施の形態10に係る電池の断面図である。 図22は、各実施の形態に係る電池の製造方法を示すフローチャートである。
 (本開示の概要)
 本開示の一態様に係る電池は、電極層、対極層、および、前記電極層と前記対極層との間に位置する固体電解質層を、それぞれが含む複数の電池セルを有し、前記複数の電池セルが電気的に並列接続されて積層された発電要素と、前記発電要素の複数の第一側面のそれぞれにおいて、前記電極層を覆う電極絶縁部材と、前記複数の第一側面のそれぞれにおいて、積層方向に直交する方向における両端部を除いた第一領域および前記電極絶縁部材を覆い、前記対極層と電気的に接続された複数の対極取出し部と、前記複数の対極取出し部を接続する対極導電部と、を備える。
 これにより、高性能な電池を実現することができる。例えば、大電流特性および信頼性に優れた電池を実現することができる。
 具体的には、発電要素の第一側面毎に対極取出し部が設けられ、かつ、複数の対極取出し部が対極導電部によって接続されているので、電流が流れる経路を増やすことができる。より具体的には、対極取出し部の、電流が流れる方向に直交する断面積を大きくすることができるので、対極取出し部の低抵抗化が可能になり、大電流特性を高めることができる。
 また、対極取出し部は、第一側面および電極絶縁部材に密着させることができるので、電流取出しに関わる部分の体積を小さくすることができる。このため、電池のエネルギー密度を高めることができる。
 また、発電要素の第一側面の、積層方向に直交する方向における端部、すなわち、発電要素のコーナー部分は、短絡リスクが高い部分である。また、発電要素のコーナー部分は、電池の使用時における機械的または熱的な衝撃による崩落が発生しやすい部分でもある。本態様に係る電池では、このような短絡などのリスクのある部分を除いて対極取出し部が設けられているので、電池の信頼性を高めることができる。
 また、発電要素の側面では、電極絶縁部材が設けられていることで、電極層と対極層との短絡の発生を抑制することができる。また、例えば、全ての電池セルを電気的に並列接続することにより、各電池セルの容量ばらつきに起因して特定の電池セルが過充電または過放電を起こすのを抑制することができる。このようにして、電池の信頼性を高めることができる。
 また、例えば、前記対極導電部は、前記発電要素の第一主面に設けられていてもよい。
 これにより、主面に対極導電部が設けられており、発電要素のコーナー部分を利用しないで済むので、対極取出し部間の接続の信頼性を高めることができる。
 また、例えば、本開示の一態様に係る電池は、前記対極導電部と前記第一主面との間に配置された第一絶縁層をさらに備えてもよい。
 これにより、対極導電部と発電要素の第一主面との絶縁を確保することができる。
 また、例えば、本開示の一態様に係る電池は、前記発電要素の複数の第二側面のそれぞれにおいて、前記対極層を覆う対極絶縁部材と、前記複数の第二側面のそれぞれにおいて、積層方向に直交する方向における両端部を除いた第二領域および前記対極絶縁部材を覆い、前記電極層と電気的に接続された複数の電極取出し部と、前記複数の電極取出し部を接続する電極導電部と、を備えてもよい。
 これにより、発電要素の第二側面毎に電極取出し部が設けられ、かつ、複数の電極取出し部が電極導電部によって接続されているので、電流が流れる経路を増やすことができる。より具体的には、電極取出し部の、電流が流れる方向に直交する断面積を大きくすることができるので、電極取出し部の低抵抗化が可能になり、大電流特性を高めることができる。
 また、対極取出し部は、第二側面および電極絶縁部材に密着させることができるので、電流取出しに関わる部分の体積を小さくすることができる。このため、電池のエネルギー密度を高めることができる。また、短絡などのリスクのあるコーナー部分を除いて電極取出し部が設けられているので、電池の信頼性を高めることができる。
 また、例えば、前記対極導電部および前記電極導電部は、前記発電要素の同一の主面に設けられていてもよい。
 これにより、例えば、電極導電部および対極導電部を同じ工程で形成することができる。
 また、例えば、前記対極導電部及び前記電極導電部はそれぞれ、前記発電要素の2つの主面の両方に設けられていてもよい。
 これにより、電極導電部および対極導電部の面積を大きくすることができるので、電極導電部および対極導電部の各々の低抵抗化が可能になり、大電流特性を高めることができる。
 また、例えば、前記対極導電部は、前記発電要素の第一主面に設けられており、前記電極導電部は、前記発電要素の前記第一主面とは反対側の第二主面に設けられていてもよい。
 これにより、電極導電部と対極導電部とを離して配置することができるので、短絡の発生を抑制することができる。また、電極導電部および対極導電部の面積を大きくすることができるので、電極導電部および対極導電部の各々の低抵抗化が可能になり、大電流特性を高めることができる。
 また、例えば、前記複数の第一側面と前記複数の第二側面とは、前記発電要素の周方向に沿って交互に配置されていてもよい。
 これにより、電極取出し部と対極取出し部とを離して配置することができるので、短絡の発生を抑制することができる。
 また、例えば、本開示の一態様に係る電池は、前記電極導電部と前記発電要素との間に配置された第二絶縁層をさらに備えてもよい。
 これにより、電極導電部と発電要素の主面との絶縁を確保することができる。
 また、例えば、前記複数の第一側面は、互いに隣り合う側面であってもよい。
 これにより、複数の対極取出し部を近づけて配置することができるので、複数の対極取出し部を接続する対極導電部を短くすることができ、低抵抗化が実現される。
 また、例えば、前記複数の第一側面の各々の、積層方向に直交する方向における両端部を覆う端部絶縁部材をさらに備えてもよい。
 これにより、発電要素のコーナー部分を電極絶縁部材で覆うことにより、短絡および崩落を抑制することができる。
 また、例えば、前記複数の第一側面は、互いに隣り合う側面であり、前記電池は、互いに隣り合う第一側面の接続部分を覆う端部絶縁部材をさらに備えてもよい。前記電極絶縁部材は、前記複数の第一側面の各々の、積層方向に直交する方向における両端部をさらに覆い、前記対極導電部は、前記端部絶縁部材を覆ってもよい。
 これにより、発電要素のコーナー部分を保護しつつ、コーナー部分を回り込むように設けられた対極導電部によって複数の対極取出し部を接続することができる。
 また、例えば、本開示の一態様に係る電池は、前記複数の第一側面に配置され、前記対極取出し部に接続された対極集電端子をさらに備えてもよい。
 これにより、対極取出し部と対極集電端子とで性質の異なる材料を用いることができる。例えば、対極取出し部に用いる材料として、高い導電率を有し、集電体に含まれる金属との合金化などを主眼に置いた材料選択を行うことができる。また、対極集電端子に用いる材料としては、柔軟性、耐衝撃性、化学的安定性、コスト、施工時の広がり容易性などを主眼に置いた材料選択を行うことができる。このように、各部材に適した材料選択が行えるので、電池の性能の向上、および、電池の製造容易性を高めることができる。
 また、例えば、前記対極層は、対極集電体と、前記対極集電体と前記固体電解質層との間に位置する対極活物質層と、を有してもよい。前記複数の第一側面において、前記対極集電体は、前記対極活物質層よりも突出しており、前記対極取出し部は、前記対極集電体の主面と接してもよい。
 これにより、対極集電体の突出部分において、対極取出し部が対極集電体の端面だけでなく主面にも接触するので、対極取出し部と対極集電体との接触面積が大きくなる。このため、対極取出し部と対極集電体との接続抵抗が低くなり、大電流特性を向上させることができる。例えば、電池の急速充電が可能になる。
 また、例えば、前記電極絶縁部材は、前記複数の第一側面において、前記複数の電池セルの各々の前記電極層を覆い、前記対極取出し部は、前記複数の電池セルの各々の前記対極層と電気的に接続されていてもよい。
 これにより、複数の電池セルの並列接続に対極取出し部を利用することができる。対極取出し部は、第一側面および電極絶縁部材に密着させることができるので、並列接続に関わる部分の体積を小さくすることができる。このため、電池のエネルギー密度を高めることができる。
 また、例えば、前記電極絶縁部材は、前記複数の第一側面の1つを平面視した場合に、ストライプ形状を有してもよい。
 これにより、第一側面にストライプ状に露出する電極層の端面をストライプ状の電極絶縁部材によって効果的に覆うことができる。
 また、例えば、前記対極取出し部は、前記対極層に接触する第一導電部材と、前記第一導電部材を覆う第二導電部材と、を有してもよい。
 これにより、対極取出し部を性質の異なる複数の材料を用いて形成することができる。例えば、対極層に接する第一導電部材に用いる材料として、高い導電率を有し、集電体に含まれる金属との合金化などを主眼に置いた材料選択を行うことができる。また、第二導電部材に用いる材料としては、柔軟性、耐衝撃性、化学的安定性、コスト、施工時の広がり容易性などを主眼に置いた材料選択を行うことができる。このように、各部材に適した材料選択が行えるので、電池の性能の向上、および、電池の製造容易性を高めることができる。
 また、例えば、前記電極絶縁部材は、樹脂を含んでもよい。
 これにより、電池の耐衝撃性を高めることができる。また、電池の温度変化によって、または、充放電時の膨張収縮によって電池に加わる応力を緩和することができる。
 また、例えば、本開示の一態様に係る電池は、前記対極取出し部の少なくとも一部を露出させ、前記発電要素を封止する封止部材をさらに備えてもよい。
 これにより、外気および水などから発電要素を保護することができるので、電池の信頼性をさらに高めることができる。
 また、本開示の一態様に係る電池の製造方法は、電極層、対極層、および、前記電極層と前記対極層との間に位置する固体電解質層を、それぞれが含む複数の電池セルを準備するステップと、前記電極層、前記対極層および前記固体電解質層の並び順が電池セル毎に交互に入れ替わるように前記複数の電池セルを順に積層した積層体を形成するステップと、前記積層体の複数の第一側面のそれぞれにおいて、前記電極層を電極絶縁部材で覆うステップと、前記複数の第一側面のそれぞれにおいて、積層方向に直交する方向における両端部を除いた第一領域および前記電極絶縁部材を、前記対極層と電気的に接続された複数の対極取出し部で覆うステップと、前記複数の対極取出し部を接続する対極導電部を設けるステップと、を含む。
 これにより、上述した高性能な電池を製造することができる。
 以下では、実施の形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。
 なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置および接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本開示を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
 以下では、実施の形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。
 なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置および接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本開示を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
 また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。したがって、例えば、各図において縮尺などは必ずしも一致しない。また、各図において、実質的に同一の構成については同一の符号を付しており、重複する説明は省略または簡略化する。
 また、本明細書において、平行または直交などの要素間の関係性を示す用語、および、矩形または直方体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、電池の発電要素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、発電要素に含まれる複数の電池セル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、単独で使用される場合など、特に断りのない限り、発電要素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、「第一側面の平面視」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。
 また、本明細書において、「Aを覆う」という表現は、「A」の少なくとも一部を覆うことを意味する。すなわち、「Aを覆う」とは、「Aの全てを覆う」場合だけでなく、「Aの一部のみを覆う」場合も含む表現である。「A」は、例えば、層または端子などの所定の部材の側面および主面などである。
 また、本明細書において、「第一」、「第二」などの序数詞は、特に断りのない限り、構成要素の数または順序を意味するものではなく、同種の構成要素の混同を避け、構成要素を区別する目的で用いられている。
 (実施の形態1)
 以下では、実施の形態1に係る電池の構成について説明する。
 図1A、図1Bおよび図1Cはそれぞれ、本実施の形態に係る電池1の断面図である。図2は、本実施の形態に係る電池1の上面図である。図1Aは、図2のIA-IA線における断面を表している。図1Bは、図2のIB-IB線における断面を表している。図1Cは、図2のIC-IC線における断面を表している。
 図1Aから図1Cおよび図2に示されるように、電池1は、発電要素10と、電極絶縁層21と、対極絶縁層22と、対極取出し部31と、電極取出し部32と、対極導電部41と、電極導電部42と、絶縁層52と、を備える。電池1は、例えば全固体電池である。なお、図2では、対極取出し部31、電極取出し部32、対極導電部41および電極導電部42に対しては、各部材の形状を分かりやすくするために、ドットの網掛けを付している。このような図示の方法は、他の上面図、下面図または側面図についても同様である。
 [1.発電要素]
 まず、発電要素10の具体的な構成について、図1Aから図1Cおよび図2を用いて説明する。
 発電要素10の平面視形状は、例えば矩形である。つまり、発電要素10の形状は、扁平な直方体である。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。発電要素10の平面視形状は、正方形、六角形または八角形などの他の多角形であってもよい。なお、図1Aから図1Cなどの断面図では、発電要素10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。
 発電要素10は、図1Aから図1Cおよび図2に示されるように、4つの側面11、12、13および14と、2つの主面15および16と、を含む。本実施の形態では、側面11、12、13および14、ならびに、主面15および16はいずれも、平坦面である。
 本実施の形態では、側面11および13はそれぞれ、複数の第一側面の一例である。側面12および14はそれぞれ、複数の第二側面の一例である。側面11および12は、互いに背向しており、かつ、互いに平行である。側面13および14は、互いに背向しており、かつ、互いに平行である。側面11、12、13および14は、例えば、複数の電池セル100の積層体を一括して切断することにより形成された切断面である。
 主面15は、第一主面の一例である。主面16は、第二主面の一例である。主面15および16は、互いに背向しており、かつ、互いに平行である。主面15は、発電要素10の最上面である。主面16は、発電要素10の最下面である。主面15および16はそれぞれ、側面11、12、13および14よりも面積が大きい。
 図1Aから図1Cに示されるように、発電要素10は、複数の電池セル100を有する。電池セル100は、最小構成の電池であり、単位セルとも称される。複数の電池セル100は、電気的に並列接続されて積層されている。本実施の形態では、発電要素10が有する全ての電池セル100が電気的に並列接続されている。図1Aから図1Cに示される例では、発電要素10が有する電池セル100の個数が8個であるが、これに限らない。例えば、発電要素10が有する電池セル100の個数は、2個または4個などの偶数個であってもよく、3個または5個などの奇数個であってもよい。
 複数の電池セル100の各々は、電極層110と、対極層120と、固体電解質層130と、を含む。電極層110は、電極集電体111と、電極活物質層112と、を有する。対極層120は、対極集電体121と、対極活物質層122と、を有する。複数の電池セル100の各々では、電極集電体111、電極活物質層112、固体電解質層130、対極活物質層122および対極集電体121がこの順でz軸に沿って積層されている。
 なお、電極層110は、電池セル100の正極層および負極層の一方である。対極層120は、電池セル100の正極層および負極層の他方である。以下では、電極層110が負極層であり、対極層120が正極層である場合を一例として説明する。
 複数の電池セル100の構成は、互いに実質的に同一である。隣り合う2つの電池セル100では、電池セル100を構成する各層の並び順が逆になっている。つまり、電池セル100を構成する各層の並び順が交互に入れ替わりながら、複数の電池セル100は、z軸に沿って並んで積層されている。本実施の形態では、電池セル100の個数が偶数個であるので、発電要素10の最下層および最上層がそれぞれ、同極性の集電体になる。
 以下では、図3Aを用いて、電池セル100の各層の説明を行う。図3Aは、本実施の形態に係る発電要素10に含まれる電池セル100の断面図である。
 電極集電体111と対極集電体121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。電極集電体111と対極集電体121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。電極集電体111と対極集電体121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。電極集電体111と対極集電体121とは、異なる材料を用いて形成されていてもよい。
 電極集電体111および対極集電体121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。電極集電体111の主面には、電極活物質層112が接触している。なお、電極集電体111は、電極活物質層112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。対極集電体121の主面には、対極活物質層122が接触している。なお、対極集電体121は、対極活物質層122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。
 電極活物質層112は、電極集電体111の、対極層120側の主面に配置されている。電極活物質層112は、例えば、電極材料として負極活物質を含む。電極活物質層112は、対極活物質層122に対向して配置されている。
 電極活物質層112に含有される負極活物質としては、例えば、グラファイト、金属リチウムなどの負極活物質が用いられうる。負極活物質の材料としては、リチウム(Li)またはマグネシウム(Mg)などのイオンを離脱および挿入することができる各種材料が用いられうる。
 また、電極活物質層112の含有材料としては、例えば、無機系固体電解質などの固体電解質が用いられてもよい。無機系固体電解質としては、例えば、硫化物固体電解質または酸化物固体電解質などが用いられうる。硫化物固体電解質としては、例えば、硫化リチウム(LiS)および五硫化二リン(P)の混合物が用いられうる。また、電極活物質層112の含有材料としては、例えばアセチレンブラックなどの導電材、または、例えばポリフッ化ビニリデンなどの結着用バインダーなどが用いられてもよい。
 電極活物質層112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、電極集電体111の主面上に塗工し乾燥させることにより、電極活物質層112が作製される。電極活物質層112の密度を高めるために、乾燥後に、電極活物質層112および電極集電体111を含む電極層110(電極板とも称される)をプレスしておいてもよい。電極活物質層112の厚みは、例えば5μm以上300μm以下であるが、これに限らない。
 対極活物質層122は、対極集電体121の、電極層110側の主面に配置されている。対極活物質層122は、例えば活物質などの正極材料を含む層である。正極材料は、負極材料の対極を構成する材料である。対極活物質層122は、例えば、正極活物質を含む。
 対極活物質層122に含有される正極活物質としては、例えば、コバルト酸リチウム複合酸化物(LCO)、ニッケル酸リチウム複合酸化物(LNO)、マンガン酸リチウム複合酸化物(LMO)、リチウム-マンガン-ニッケル複合酸化物(LMNO)、リチウム-マンガン-コバルト複合酸化物(LMCO)、リチウム-ニッケル-コバルト複合酸化物(LNCO)、リチウム-ニッケル-マンガン-コバルト複合酸化物(LNMCO)などの正極活物質が用いられうる。正極活物質の材料としては、LiまたはMgなどのイオンを離脱および挿入することができる各種材料が用いられうる。
 また、対極活物質層122の含有材料としては、例えば、無機系固体電解質などの固体電解質が用いられてもよい。無機系固体電解質としては、硫化物固体電解質または酸化物固体電解質などが用いられうる。硫化物固体電解質としては、例えば、LiSおよびPの混合物が用いられうる。正極活物質の表面は、固体電解質でコートされていてもよい。また、対極活物質層122の含有材料としては、例えばアセチレンブラックなどの導電材、または、例えばポリフッ化ビニリデンなどの結着用バインダーなどが用いられてもよい。
 対極活物質層122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、対極集電体121の主面上に塗工し乾燥させることにより、対極活物質層122が作製される。対極活物質層122の密度を高めるために、乾燥後に、対極活物質層122および対極集電体121を含む対極層120(対極板とも称される)をプレスしておいてもよい。対極活物質層122の厚みは、例えば5μm以上300μm以下であるが、これに限らない。
 固体電解質層130は、電極活物質層112と対極活物質層122との間に配置される。固体電解質層130は、電極活物質層112と対極活物質層122との各々に接する。固体電解質層130は、電解質材料を含む層である。電解質材料としては、一般に公知の電池用の電解質が用いられうる。固体電解質層130の厚みは、5μm以上300μm以下であってもよく、または、5μm以上100μm以下であってもよい。
 固体電解質層130は、固体電解質を含んでいる。固体電解質としては、例えば、無機系固体電解質などの固体電解質が用いられうる。無機系固体電解質としては、硫化物固体電解質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、LiSおよびPの混合物が用いられうる。なお、固体電解質層130は、電解質材料に加えて、例えばポリフッ化ビニリデンなどの結着用バインダーなどを含有してもよい。
 本実施の形態では、電極活物質層112、対極活物質層122、固体電解質層130は平行平板状に維持されている。これにより、湾曲による割れまたは崩落の発生を抑制することができる。なお、電極活物質層112、対極活物質層122、固体電解質層130を合わせて滑らかに湾曲させてもよい。
 また、本実施の形態では、対極層120の側面11側の端面と電極層110の側面11側の端面とは、z軸方向から見た場合に一致している。具体的には、対極集電体121の側面11側の端面と電極集電体111の側面11側の端面とは、z軸方向から見た場合に一致している。対極集電体121および電極集電体111の各々の側面12、13および14側の端面においても同様である。
 より具体的には、電池セル100では、電極集電体111、電極活物質層112、固体電解質層130、対極活物質層122および対極集電体121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。つまり、電池セル100の形状は、扁平な直方体状の平板形状である。
 図1Aから図1Cに示されるように、本実施の形態では、隣り合う2つの電池セル100において、集電体が共有されている。例えば、最下層の電池セル100とその1つ上の電池セル100とは、1つの電極集電体111を共有している。
 具体的には、図1Aから図1Cに示されるように、複数の電池セル100において、互いに隣り合う2つの電極層110は、互いの電極集電体111を共有している。共有される電極集電体111の主面の両面に電極活物質層112が設けられている。また、互いに隣り合う2つの対極層120は、互いの対極集電体121を共有している。共有される対極集電体121の主面の両面に対極活物質層122が設けられている。
 このような電池1は、図3Aに示される電池セル100だけでなく、図3Bおよび図3Cに示される電池セル100Bおよび100Cを組み合わせて積層することで形成される。なお、ここでは、図3Aに示される電池セル100を電池セル100Aとして説明する。
 図3Bに示される電池セル100Bは、図3Aに示される電池セル100Aから電極集電体111を除いた構成を有する。つまり、電池セル100Bの電極層110Bは、電極活物質層112のみからなる。
 図3Cに示される電池セル100Cは、図3Aに示される電池セル100Aから対極集電体121を除いた構成を有する。つまり、電池セル100Cの対極層120Cは、対極活物質層122のみからなる。
 図4は、本実施の形態に係る発電要素10を示す断面図である。図4は、図1Aから図1Cの発電要素10のみを抜き出した図である。図4に示されるように、最下層に電池セル100Aを配置し、上方に向かって電池セル100Bおよび100Cを交互に積層する。このとき、電池セル100Bは、図3Bに図示された向きとは上下反対にして積層する。これにより、発電要素10が形成される。
 なお、発電要素10を形成する方法は、これに限定されない。例えば、電池セル100Aを最上層に配置してもよい。あるいは、電池セル100Aを最上層および最下層のいずれとも異なる位置に配置してもよい。また、複数の電池セル100Aを用いてもよい。また、1枚の集電体に対して両面塗工を行うことにより、集電体を共有する2つの電池セル100のユニットを形成し、形成したユニットを積層してもよい。
 以上のように、本実施の形態に係る発電要素10では、全ての電池セル100が並列接続されており、直列接続された電池セルが含まれていない。このため、電池1の充放電時に、電池セル100の容量ばらつきなどに起因する充放電状態の不均一が発生しにくくなる。このため、複数の電池セル100の一部が過充電または過放電になるおそれを大幅に小さくすることができ、電池1の信頼性を高めることができる。
 [2.電極絶縁層および対極絶縁層]
 次に、電極絶縁層21および対極絶縁層22について説明する。
 電極絶縁層21は、電極絶縁部材の一例であり、図1Aから図1Cに示されるように、側面11において電極層110を覆っている。具体的には、電極絶縁層21は、側面11において電極集電体111および電極活物質層112を覆っている。
 図示されていないが、本実施の形態では、電極絶縁層21は、側面14においても側面11と同様の構成を有する。すなわち、電極絶縁層21は、側面14において、複数の電池セル100の各々の電極層110を覆っている。
 図5は、本実施の形態に係る電池1の側面図である。具体的には、図5は、側面11を正面から見たときの電池1を表している。このとき、図5では、側面13に設けられた対極絶縁層22および電極取出し部32、ならびに、側面14に設けられた電極絶縁層21および対極取出し部31の図示を省略している。これは、後述する図6についても同様である。
 図5に示されるように、側面11は、対極取出し部31が設けられる中央領域11aと、中央領域11aを挟むように設けられたコーナー領域11bと、を含んでいる。電極絶縁層21は、側面11の中央領域11aにおいて、複数の電池セル100の各々の電極層110を覆っている。電極絶縁層21は、側面11の中央領域11aにおいて、複数の電池セル100の各々の対極層120の少なくとも一部を覆っていない。例えば電極絶縁層21は、対極集電体121を覆っていない。このため、電極絶縁層21は、側面11の平面視において、ストライプ形状を有する。
 このとき、電極絶縁層21は、隣り合う2つの電池セル100の電極層110を連続的に覆っている。具体的には、電極絶縁層21は、隣り合う2つの電池セル100の一方の固体電解質層130の少なくとも一部から、隣り合う2つの電池セル100の他方の固体電解質層130の少なくとも一部までを連続的に覆っている。
 このように、電極絶縁層21は、側面11の中央領域11aにおいて、固体電解質層130の少なくとも一部を覆っている。具体的には、側面11を平面視した場合に、電極絶縁層21の輪郭は、固体電解質層130に重なっている。これにより、電極絶縁層21の製造ばらつきによって幅(z軸方向の長さ)が変動したとしても、電極層110を露出させるおそれが低くなる。このため、電極絶縁層21を覆うように形成される対極取出し部31を介して電極層110と対極層120とが短絡するのを抑制することができる。また、粉体状の材料で形成されている固体電解質層130の端面は、非常に微細な凹凸が存在する。このため、電極絶縁層21が当該凹凸に入り込むことで、電極絶縁層21の密着強度が向上し、絶縁信頼性が向上する。
 本実施の形態では、電極絶縁層21は、側面11の中央領域11aにおいて、固体電解質層130の全てを覆っていてもよい。具体的には、電極絶縁層21の輪郭は、固体電解質層130と対極活物質層122との境界に重なっていてもよい。なお、電極絶縁層21は、固体電解質層130の一部を覆うことは必須ではない。例えば、電極絶縁層21の輪郭は、固体電解質層130と電極活物質層112との境界に重なっていてもよい。
 なお、電極絶縁層21は、コーナー領域11bにおいても電極層110を覆っていてもよい。同様に、電極絶縁層21は、コーナー領域11bにおいて、固体電解質層130および対極層120を覆っていてもよい。例えば、電極絶縁層21は、側面11のy軸方向に沿って端から端まで覆っていてもよい。
 対極絶縁層22は、対極絶縁部材の一例であり、図1Aから図1Cに示されるように、側面12において対極層120を覆っている。具体的には、対極絶縁層22は、側面12において対極集電体121および対極活物質層122を覆っている。
 図示されていないが、本実施の形態では、対極絶縁層22は、側面13においても側面12と同様の構成を有する。すなわち、対極絶縁層22は、側面13において、複数の電池セル100の各々の対極層120を覆っている。
 図6は、本実施の形態に係る電池1の側面図である。具体的には、図6は、側面12を正面から見たときの電池1を表している。
 図6に示されるように、側面12は、電極取出し部32が設けられる中央領域12aと、中央領域12aを挟むように設けられたコーナー領域12bと、を含んでいる。対極絶縁層22は、側面12の中央領域12aにおいて、複数の電池セル100の各々の対極層120を覆っている。対極絶縁層22は、側面12の中央領域12aにおいて、複数の電池セル100の各々の電極層110の少なくとも一部を覆っていない。例えば、対極絶縁層22は、電極集電体111を覆っていない。このため、対極絶縁層22は、側面12の平面視において、ストライプ形状を有する。
 このとき、対極絶縁層22は、隣り合う2つの電池セル100の対極層120を連続的に覆っている。具体的には、対極絶縁層22は、隣り合う2つの電池セル100の一方の固体電解質層130の少なくとも一部から、隣り合う2つの電池セル100の他方の固体電解質層130の少なくとも一部までを連続的に覆っている。
 このように、対極絶縁層22は、側面12の中央領域12aにおいて、固体電解質層130の少なくとも一部を覆っている。具体的には、側面12を平面視した場合に、対極絶縁層22の輪郭は、固体電解質層130に重なっている。これにより、対極絶縁層22の製造ばらつきによって幅(z軸方向の長さ)が変動したとしても、対極層120を露出させるおそれが低くなる。このため、対極絶縁層22を覆うように形成される電極取出し部32を介して対極層120と電極層110とが短絡するのを抑制することができる。また、対極絶縁層22が固体電解質層130の端面の凹凸に入り込むことで、対極絶縁層22の密着強度が向上し、絶縁信頼性が向上する。
 本実施の形態では、対極絶縁層22は、側面12の中央領域12aにおいて、固体電解質層130の全てを覆っていてもよい。具体的には、対極絶縁層22の輪郭は、固体電解質層130と電極活物質層112との境界に重なっていてもよい。なお、対極絶縁層22は、固体電解質層130の一部を覆うことは必須ではない。例えば、対極絶縁層22の輪郭は、固体電解質層130と対極活物質層122との境界に重なっていてもよい。
 なお、対極絶縁層22は、コーナー領域12bにおいても対極層120を覆っていてもよい。同様に、対極絶縁層22は、コーナー領域12bにおいて、固体電解質層130および電極層110を覆っていてもよい。例えば、対極絶縁層22は、側面12のy軸方向に沿って端から端まで覆っていてもよい。
 また、本実施の形態に係る発電要素10では、最上層および最下層がそれぞれ対極集電体121である。図1Aから図1Cおよび図6に示されるように、側面12の上端および下端の各々の近傍では、対極絶縁層22は、最上層および最下層の各々に位置する対極集電体121の主面の一部を覆っている。これにより、対極絶縁層22は、z軸方向からの外力などに強く、脱離が抑制される。また、電極取出し部32が発電要素10の主面15または16に回り込んだ場合も、対極集電体121に接触し、短絡を発生させないようにすることができる。このように、電池1の信頼性を高めることができる。
 電極絶縁層21および対極絶縁層22はそれぞれ、電気的に絶縁性を有する絶縁材料を用いて形成されている。例えば、電極絶縁層21および対極絶縁層22はそれぞれ、樹脂を含む。樹脂は、例えばエポキシ系の樹脂であるが、これに限定されない。なお、絶縁材料として無機材料が用いられてもよい。使用可能な絶縁材料としては、柔軟性、ガスバリア性、耐衝撃性、耐熱性などの様々な特性を基に選定される。電極絶縁層21および対極絶縁層22は、互いに同じ材料を用いて形成されるが、異なる材料を用いて形成されてもよい。
 [3.対極取出し部および電極取出し部]
 次に、対極取出し部31および電極取出し部32について説明する。
 対極取出し部31は、図1Aから図1Cおよび図5に示されるように、側面11の中央領域11aおよび電極絶縁層21を覆い、対極層120と電気的に接続された導電部である。対極取出し部31は、コーナー領域11bには設けられていない。すなわち、対極取出し部31は、側面11のうち、コーナー領域11bを除いた領域、すなわち、中央領域11aに設けられている。なお、中央領域11aは、第一領域の一例である。具体的には、対極取出し部31は、電極絶縁層21と、側面11の中央領域11aのうち電極絶縁層21に覆われていない部分とを覆っている。
 中央領域11aのうち電極絶縁層21に覆われていない部分には、対極集電体121および対極活物質層122の各々の端面が露出している。このため、対極取出し部31は、対極集電体121および対極活物質層122の各々の端面に接触し、対極層120と電気的に接続される。対極活物質層122は、粉体状の材料で形成されているので、固体電解質層130と同様に、非常に微細な凹凸が存在する。対極取出し部31が対極活物質層122の端面の凹凸に入り込むことで、対極取出し部31の密着強度が向上し、電気的な接続の信頼性が向上する。
 対極取出し部31は、複数の電池セル100の各々の対極層120と電気的に接続されている。つまり、対極取出し部31は、各電池セル100を電気的に並列接続する機能を担っている。図1Aから図1Cおよび図5に示されるように、対極取出し部31は、側面11の中央領域11aの下端から上端までほぼ全体を一括して覆っている。
 本実施の形態に係る発電要素10では、最上層および最下層がそれぞれ対極集電体121である。図1Aから図1Cに示されるように、側面11の上端および下端の各々の近傍では、対極取出し部31は、最上層および最下層の各々に位置する対極集電体121の主面の一部を覆っている。これにより、対極取出し部31は、z軸方向からの外力などに強く、脱離が抑制される。また、対極取出し部31と対極集電体121との接触面積が大きくなるので、対極取出し部31と対極集電体121との接続抵抗が低くなり、大電流特性を向上させることができる。例えば、電池1の急速充電が可能になる。
 本実施の形態では、対極取出し部31は、側面14においても側面11と同様の構成を有する。すなわち、対極取出し部31は、側面14において、コーナー領域を除いた中央領域および電極絶縁層21を覆い、複数の電池セル100の各々の対極層120に接続されている。
 電極取出し部32は、図1Aから図1Cおよび図6に示されるように、側面12の中央領域12aおよび対極絶縁層22を覆い、電極層110と電気的に接続された導電部である。電極取出し部32は、コーナー領域12bには設けられていない。すなわち、電極取出し部32は、側面12のうち、コーナー領域12bを除いた領域、すなわち、中央領域12aに設けられている。なお、中央領域12aは、第二領域の一例である。具体的には、電極取出し部32は、対極絶縁層22と、側面12の中央領域12aのうち対極絶縁層22に覆われていない部分とを覆っている。
 中央領域12aのうち対極絶縁層22に覆われていない部分には、電極集電体111および電極活物質層112の各々の端面が露出している。このため、電極取出し部32は、電極集電体111および電極活物質層112の各々の端面に接触し、電極層110と電気的に接続される。電極活物質層112は、粉体状の材料で形成されているので、固体電解質層130と同様に、非常に微細な凹凸が存在する。電極取出し部32が電極活物質層112の端面の凹凸に入り込むことで、電極取出し部32の密着強度が向上し、電気的な接続の信頼性が向上する。
 電極取出し部32は、複数の電池セル100の各々の電極層110と電気的に接続されている。つまり、電極取出し部32は、各電池セル100を電気的に並列接続する機能を担っている。図1Aから図1Cおよび図6に示されるように、電極取出し部32は、側面12の中央領域12aの下端から上端までほぼ全体を一括して覆っている。
 本実施の形態では、電極取出し部32は、最上層に位置する対極集電体121の主面の一部を、絶縁層52を介して覆っている。これにより、対極取出し部31は、z軸方向からの外力などに強く、脱離が抑制される。
 対極取出し部31および電極取出し部32は、導電性を有する樹脂材料などを用いて形成されている。あるいは、対極取出し部31および電極取出し部32は、半田などの金属材料を用いて形成されていてもよい。使用可能な導電性の材料としては、柔軟性、ガスバリア性、耐衝撃性、耐熱性、半田濡れ性などの様々な特性を基に選定される。対極取出し部31および電極取出し部32は、互いに同じ材料を用いて形成されるが、異なる材料を用いて形成されてもよい。
 [4.対極導電部および電極導電部]
 次に、対極導電部41および電極導電部42について説明する。
 対極導電部41は、複数の対極取出し部31を接続する導電部である。本実施の形態では、対極導電部41は、発電要素10の主面15に設けられている。図1Cおよび図2に示されるように、対極導電部41は、複数の対極取出し部31の各々の上端部、すなわち、各対極導電部41の主面15を覆う部分に接続されている。
 本実施の形態では、隣り合う2つの側面11および14に対極取出し部31が設けられているので、対極導電部41は、主面15のうち、側面11と側面14との接続部分の近傍の角部分に設けられている。対極導電部41の形状は、平面視で三角形状であるが、これに限定されない。対極導電部41の平面視形状は、矩形でもよく、円形などであってもよい。
 電極導電部42は、複数の電極取出し部32を接続する導電部である。本実施の形態では、電極導電部42は、発電要素10の主面16に設けられている。図1Bおよび図2に示されるように、電極導電部42は、複数の電極取出し部32の各々の上端部、すなわち、各電極導電部42の主面15を覆う部分に接続されている。
 本実施の形態では、隣り合う2つの側面12および13に電極取出し部32が設けられているので、電極導電部42は、主面15のうち、側面12と側面13との接続部分の近傍の角部分に設けられている。電極導電部42の形状は、平面視で三角形状であるが、これに限定されない。電極導電部42の平面視形状は、矩形でもよく、円形などであってもよい。
 対極導電部41および電極導電部42は、導電性を有する樹脂材料などを用いて形成されている。あるいは、対極導電部41および電極導電部42は、半田などの金属材料を用いて形成されていてもよい。対極導電部41および電極導電部42は、金属板または金属箔であってもよい。使用可能な導電性の材料としては、柔軟性、ガスバリア性、耐衝撃性、耐熱性、半田濡れ性などの様々な特性を基に選定される。対極導電部41および電極導電部42は、互いに同じ材料を用いて形成されるが、異なる材料を用いて形成されてもよい。
 なお、対極導電部41は、最上層の対極集電体121とは異なる部材として設けられているが、これに限定されない。すなわち、最上層の対極集電体121が対極導電部41として機能してもよい。
 [5.絶縁層]
 次に、絶縁層52について説明する。
 絶縁層52は、第二絶縁層の一例であり、図1Bおよび図2に示されるように、電極導電部42と主面15との間に配置されている。また、絶縁層52は、電極取出し部32の上端部と主面15との間に配置されている。本実施の形態では、発電要素10の最上層が対極集電体121であるため、電極取出し部32および電極導電部42と対極集電体121とが接触しないように絶縁層52が設けられている。絶縁層52は、例えば、側面12および13の各々に設けられた対極絶縁層22の最上部と一体的に形成されている。
 絶縁層52は、主面15上に、側面12および13に沿ってL字状に設けられているが、これに限定されない。例えば、絶縁層52は、主面15の全域を覆うように設けられていてもよい。すなわち、絶縁層52は、対極取出し部31の上端部および対極導電部41と最上層の対極集電体121との間に設けられていてもよい。
 絶縁層52は、電気的に絶縁性を有する絶縁材料を用いて形成されている。例えば、絶縁層52は、樹脂を含む。樹脂は、例えばエポキシ系の樹脂であるが、これに限定されない。なお、絶縁材料として無機材料が用いられてもよい。使用可能な絶縁材料としては、柔軟性、ガスバリア性、耐衝撃性、耐熱性などの様々な特性を基に選定される。絶縁層52は、電極絶縁層21および対極絶縁層22と同じ材料を用いて形成されるが、異なる材料を用いて形成されてもよい。
 [6.まとめ]
 以上のように、本実施の形態に係る電池1では、対極取出し部31が複数の側面11および14に設けられており、対極導電部41によって接続されている。電極取出し部32も同様に、複数の側面12および13に設けられており、電極導電部42によって接続されている。これにより、電池1の正極及び負極の各々について、電流が流れる経路を増やすことができる。すなわち、対極取出し部31および電極取出し部32の各々について、電流が流れる方向に直交する断面積を大きくすることができるので、対極取出し部31および電極取出し部32の低抵抗化が可能になり、大電流特性を高めることができる。
 また、発電要素10の、短絡および崩落のリスクが高いコーナー領域11bおよび12bを除いて対極取出し部31および電極取出し部32が設けられているので、電池1の信頼性を高めることができる。
 また、発電要素10の各側面では、電極絶縁層21および対極絶縁層22が設けられていることで、電極層110と対極層120との短絡の発生を抑制することができる。また、例えば、全ての電池セル100を電気的に並列接続することにより、各電池セルの容量ばらつきに起因して特定の電池セル100が過充電または過放電を起こすのを抑制することができる。このようにして、電池1の信頼性を高めることができる。
 また、対極取出し部31および電極取出し部32はそれぞれ、複数の電池セル100の並列接続の機能を担う。図1Aから図1Cに示されるように、対極取出し部31および電極取出し部32はそれぞれ、発電要素10の側面12を密着して覆うように形成されるので、これらの体積を小さくすることができる。つまり、従来用いられていた集電用のタブ電極に比べて、端子電極の体積が小さくなるので、電池1の体積あたりのエネルギー密度を向上させることができる。
 なお、本実施の形態では、対極導電部41および電極導電部42が同一の主面15に設けられている例を示したが、対極導電部41および電極導電部42はそれぞれ、異なる主面に設けられてもよい。例えば、対極導電部41が主面15に設けられ、電極導電部42が主面16に設けられてもよい。
 また、対極導電部41および電極導電部42の各々が、主面15だけでなく、主面16にも設けられていてもよい。この場合、主面16には、電極導電部42と最下層の対極集電体121との接触を抑制するために絶縁層52が設けられる。
 (実施の形態2)
 続いて、実施の形態2について説明する。
 実施の形態2に係る電池は、実施の形態1に係る電池と比較して、発電要素のコーナー領域に絶縁層が設けられている点が相違する。以下では、実施の形態1との相違点を中心に説明を行い、共通点の説明を省略または簡略化する。
 図7は、本実施の形態に係る電池201の上面図である。図8および図9は、本実施の形態に係る電池201の側面図である。具体的には、図8は、側面11を正面から、対極取出し部31を透過して見たときの電池201を表している。図9は、側面12を正面から、電極取出し部32を透過して見たときの電池201を表している。図8および図9では、側面13に設けられた対極絶縁層22および電極取出し部32、ならびに、側面14に設けられた電極絶縁層21および対極取出し部31の図示を省略している。
 図7から図9に示されるように、電池201は、端部絶縁層220を備える。端部絶縁層220は、端部絶縁部材の一例であり、発電要素10の側面11、12、13および14の各々のコーナー領域を覆っている。例えば、図8に示されるように、端部絶縁層220は、側面11のコーナー領域11bの全域を覆っている。また、図9に示されるように、端部絶縁層220は、側面12のコーナー領域12bの全域を覆っている。側面13および14においても同様である。
 端部絶縁層220は、電気的に絶縁性を有する絶縁材料を用いて形成されている。例えば、端部絶縁層220は、樹脂を含む。樹脂は、例えばエポキシ系の樹脂であるが、これに限定されない。なお、絶縁材料として無機材料が用いられてもよい。使用可能な絶縁材料としては、柔軟性、ガスバリア性、耐衝撃性、耐熱性などの様々な特性を基に選定される。
 本実施の形態では、端部絶縁層220は、電極絶縁層21および対極絶縁層22と一体的に形成されている。つまり、端部絶縁層220は、電極絶縁層21および対極絶縁層22と同じ材料を用いて形成される。なお、端部絶縁層220は、電極絶縁層21および対極絶縁層22とは、異なる材料を用いて形成されてもよい。
 このように、発電要素10の各側面のコーナー領域を絶縁部材で覆うことにより、短絡および崩落の発生を抑制することができる。よって、電池201の信頼性を高めることができる。
 なお、端部絶縁層220は、各コーナー領域の一部を覆っていなくてもよい。例えば、端部絶縁層220は、各コーナー領域において、短絡または崩落のリスクが高い部分のみを重点的に覆っていてもよい。例えば、端部絶縁層220は、各コーナー領域の上端部のみ、下端部のみ、または、積層方向の中央部分のみを覆っていてもよい。
 (実施の形態3)
 続いて、実施の形態3について説明する。
 実施の形態3に係る電池は、実施の形態1に係る電池と比較して、対極取出し部および電極取出し部の位置が相違する。以下では、実施の形態1との相違点を中心に説明を行い、共通点の説明を省略または簡略化する。
 図10は、本実施の形態に係る電池301の上面図である。図11は、本実施の形態に係る電池301の下面図である。図10および図11に示されるように、電池301は、電池1と比較して、対極導電部41、電極導電部42および絶縁層52の代わりに、対極導電部341、電極導電部342、ならびに、絶縁層351および352を備える。
 本実施の形態では、対極取出し部31は、互いに向かい合う側面11および12にそれぞれ設けられている。電極取出し部32は、互いに向かい合う側面13および14にそれぞれ設けられている。つまり、本実施の形態では、側面11および12が、対極取出し部31が設けられる第一側面の一例であり、側面13および14が、電極取出し部32が設けられる第二側面の一例である。第一側面と第二側面とは、平面視における発電要素10の周方向に沿って交互に並んでいる。
 対極導電部341は、主面15に設けられている。図10に示されるように、対極導電部341は、対極取出し部31の幅(すなわち、y軸方向の長さ)と同じ幅を有する。例えば、対極導電部341は、主面15の半分以上を占めるように大きく形成することができる。このため、対極導電部341の抵抗を低くすることができ、大電流特性を高めることができる。
 電極導電部342は、主面16に設けられている。図11に示されるように、電極導電部342は、電極取出し部32の幅(すなわち、y軸方向の長さ)と同じ幅を有する。例えば、電極導電部342は、主面16の半分以上を占めるように大きく形成することができる。このため、電極導電部342の抵抗を低くすることができ、大電流特性を高めることができる。
 対極導電部341および電極導電部342は、設けられた位置および形状が、実施の形態1に係る対極導電部41および電極導電部42とは異なるが、機能および材料などは同じである。
 絶縁層351は、第一絶縁層の一例であり、対極導電部341と発電要素10の主面15との間に配置されている。絶縁層351は、例えば、対極導電部341が主面15、すなわち、最上層の対極集電体121に接触しないように対極導電部341より大きく形成されている。これにより、最上層の対極集電体121に電流が集中するのを抑制することができ、温度上昇による剥離、および、最上層の電池セル100の早期劣化を抑制することができる。
 なお、対極導電部341と最上層の対極集電体121とは同極性であるので、接触していても短絡しない。このため、絶縁層351は設けられていなくてもよい。
 絶縁層352は、第二絶縁層の一例であり、電極導電部342と発電要素10の主面16との間に配置されている。絶縁層352は、例えば、電極導電部342が主面16、すなわち、最下層の対極集電体121に接触しないように電極導電部342より大きく形成されている。これにより、電極導電部342と対極集電体121とが接触することによる短絡の発生を抑制することができる。
 絶縁層351および352はそれぞれ、電気的に絶縁性を有する絶縁材料を用いて形成されている。例えば、絶縁層351および352は、樹脂を含む。樹脂は、例えばエポキシ系の樹脂であるが、これに限定されない。なお、絶縁材料として無機材料が用いられてもよい。使用可能な絶縁材料としては、柔軟性、ガスバリア性、耐衝撃性、耐熱性などの様々な特性を基に選定される。
 以上のように、本実施の形態に係る電池301によれば、対極導電部341と電極導電部342とを離して配置することができるので、短絡の発生を抑制することができる。また、対極導電部341および電極導電部342の面積を大きくすることができるので、対極導電部341および電極導電部342の各々の低抵抗化が可能になり、大電流特性を高めることができる。
 (実施の形態4)
 続いて、実施の形態4について説明する。
 実施の形態4に係る電池は、実施の形態1に係る電池と比較して、対極導電部および電極導電部が発電要素の側面に設けられている点が相違する。以下では、実施の形態1との相違点を中心に説明を行い、共通点の説明を省略または簡略化する。
 図12は、本実施の形態に係る電池401の上面図である。図12に示されるように、電池401は、電池1と比較して、対極導電部41および電極導電部42の代わりに、対極導電部441および電極導電部442を備える。また、電池401は、端部絶縁層451および452を備える。
 対極導電部441は、側面11および14に設けられており、側面11および14の各々に設けられた対極取出し部31と接続されている。対極導電部441は、発電要素10の側面11および14には接触していない。つまり、対極導電部441と側面11および14の各々との間には、端部絶縁層451が設けられている。対極導電部441は、側面11および14において端部絶縁層451を覆っている。
 電極導電部442は、側面12および13に設けられており、側面12および13の各々に設けられた電極取出し部32と接続されている。電極導電部442は、発電要素10の側面12および13には接触していない。つまり、電極導電部442と側面12および13の各々との間には、端部絶縁層452が設けられている。電極導電部442は、側面12および13において端部絶縁層452を覆っている。
 対極導電部441および電極導電部442は、設けられた位置および形状が、実施の形態1に係る対極導電部41および電極導電部42とは異なるが、機能および材料などは同じである。
 端部絶縁層451は、端部絶縁部材の一例であり、発電要素10の隣り合う側面11および14の接続部分、すなわち、コーナー部分を覆っている。具体的には、端部絶縁層451は、側面11および14の各々のコーナー領域を覆っている。端部絶縁層451は、対極導電部441が発電要素10に接触しないように、対極導電部441と側面11および14との間に配置されている。
 端部絶縁層452は、端部絶縁部材の一例であり、発電要素10の隣り合う側面12および13の接続部分、すなわち、コーナー部分を覆っている。具体的には、端部絶縁層452は、側面12および13の各々のコーナー領域を覆っている。端部絶縁層452は、電極導電部442が発電要素10に接触しないように、電極導電部442と側面12および13との間に配置されている。
 端部絶縁層451および452はそれぞれ、電気的に絶縁性を有する絶縁材料を用いて形成されている。例えば、端部絶縁層451および452は、樹脂を含む。樹脂は、例えばエポキシ系の樹脂であるが、これに限定されない。なお、絶縁材料として無機材料が用いられてもよい。使用可能な絶縁材料としては、柔軟性、ガスバリア性、耐衝撃性、耐熱性などの様々な特性を基に選定される。
 本実施の形態では、端部絶縁層451は、電極絶縁層21と一体的に形成されている。また、端部絶縁層452は、対極絶縁層22と一体的に形成されている。具体的には、端部絶縁層451および452は、電極絶縁層21および対極絶縁層22と同じ材料を用いて形成される。なお、端部絶縁層451および452は、電極絶縁層21および対極絶縁層22とは、異なる材料を用いて形成されてもよい。
 以上のように、本実施の形態に係る電池401によれば、発電要素10のコーナー部分を保護しつつ、コーナー部分を回り込むように設けられた対極導電部441によって複数の対極取出し部31を接続することができ、かつ、電極導電部442によって複数の電極取出し部32を接続することができる。
 (実施の形態5)
 実施の形態5に係る電池は、実施の形態1に係る電池と比較して、取出し部が複数の異なる材料を用いて形成されている点が相違する。以下では、実施の形態1との相違点を中心に説明を行い、共通点の説明を省略または簡略化する。
 図13は、本実施の形態に係る電池501の断面図である。図13に示されるように、電池501は、実施の形態1に係る電池1と比較して、対極取出し部31および電極取出し部32の代わりに、対極取出し部531および電極取出し部532を備える。
 対極取出し部531は、第一導電部材531aと、第二導電部材531bと、を有する。第二導電部材531bは、第一導電部材531aを覆う点を除いて、実施の形態1に係る対極取出し部31と同じである。本実施の形態では、複数の側面11および14に設けられた複数の第二導電部材531bが対極導電部41(図示せず)を介して接続されている。
 第一導電部材531aは、側面11および14において、対極層120の少なくとも一部を覆う導電部材である。具体的には、第一導電部材531aは、対極集電体121の端面と、対極活物質層122の端面の一部と、を接触して覆っている。例えば、第一導電部材531aは、対極集電体121毎に設けられ、対極集電体121の端面全体を覆っている。第一導電部材531aは、側面11または14の平面視において、ストライプ形状を有する。側面11および14ではそれぞれ、第一導電部材531aと電極絶縁層21とがz軸方向に沿って1つずつ交互に並んで配置されている。
 複数の第一導電部材531aはいずれも、第二導電部材531bに覆われて電気的に接続されている。つまり、複数の電池セル100の各々の対極層120は、各第一導電部材531aを介して第二導電部材531bに電気的に接続され、第二導電部材531bを介して電気的に並列接続されている。
 第一導電部材531aは、第二導電部材531bとは異なる性質を有する。例えば、第一導電部材531aと第二導電部材531bとは、異なる材料を用いて形成されている。具体的には、第一導電部材531aは、高い導電率、および、対極集電体121との合金化などを主眼に置いて選択された材料を用いて形成される。また、第二導電部材531bは、柔軟性、耐衝撃性、化学的安定性、コスト、および、施工時の広がり容易性などを主眼に置いて選択された材料を用いて形成される。
 電極取出し部532は、第一導電部材532aと、第二導電部材532bと、を有する。第二導電部材532bは、第一導電部材532aを覆う点を除いて、実施の形態1に係る電極取出し部32と同じである。本実施の形態では、複数の側面12および13に設けられた複数の第二導電部材532bが電極導電部42(図示せず)を介して接続されている。
 第一導電部材532aは、側面12および13において、電極層110の少なくとも一部を覆う導電部材である。具体的には、第一導電部材532aは、電極集電体111の端面と、電極活物質層112の端面の一部と、を接触して覆っている。例えば、第一導電部材532aは、電極集電体111毎に設けられ、電極集電体111の端面全体を覆っている。第一導電部材532aは、側面12または13の平面視において、ストライプ形状を有する。側面12および13ではそれぞれ、第一導電部材532aと対極絶縁層22とがz軸方向に沿って1つずつ交互に並んで配置されている。
 複数の第一導電部材532aはいずれも、第二導電部材532bに覆われて電気的に接続されている。つまり、複数の電池セル100の各々の電極層110は、各第一導電部材532aを介して第二導電部材532bに電気的に接続され、第二導電部材532bを介して電気的に並列接続されている。
 第一導電部材532aは、第二導電部材532bとは異なる性質を有する。例えば、第一導電部材532aと第二導電部材532bとは、異なる材料を用いて形成されている。具体的には、第一導電部材532aは、高い導電率、および、電極集電体111との合金化などを主眼に置いて選択された材料を用いて形成される。また、第二導電部材532bは、柔軟性、耐衝撃性、化学的安定性、コスト、および、施工時の広がり容易性などを主眼に置いて選択された材料を用いて形成される。
 以上のように、電池501の取出し部に用いる材料として適切な材料を用いることができ、電池の性能の向上、および、電池の製造容易性を高めることができる。
 なお、図13では、全ての対極集電体121に第一導電部材531aが接続されている例を示したが、第一導電部材531aが接続されていない対極集電体121が存在してもよい。また、電極集電体111についても同様である。また、第一導電部材531aおよび532aの一方は、設けられていなくてもよい。
 (実施の形態6)
 続いて、実施の形態6について説明する。
 実施の形態6に係る電池は、実施の形態1に係る電池と比較して、集電端子をさらに備える点が相違する。以下では、実施の形態1との相違点を中心に説明を行い、共通点の説明を省略または簡略化する。
 図14は、本実施の形態に係る電池601の断面図である。なお、電池601の平面図は、図2に示される電池1の平面図と同じである。図14は、図2のIC-IC線における断面を表している。
 図15および図16は、本実施の形態に係る電池601の側面図である。具体的には、図15は、側面11を正面から見た電池601を表している。図16は、側面12を正面から見た電池601を表している。このとき、図15および図16では、側面13に設けられた対極絶縁層22、電極取出し部32および電極集電端子632、ならびに、側面14に設けられた電極絶縁層21、対極取出し部31および対極集電端子631の図示を省略している。
 図14から図16に示されるように、本実施の形態に係る電池601は、実施の形態1に係る電池1と比較して、対極集電端子631および電極集電端子632を備える。
 対極集電端子631は、対極取出し部31に接続された導電端子である。対極集電端子631は、電池601の外部接続端子の1つであり、本実施の形態では、正極の取出し端子である。図14および図15に示されるように、対極集電端子631は、発電要素10の側面11の中央領域11aにおいて、対極取出し部31の表面を覆うように配置されている。
 電極集電端子632は、電極取出し部32に接続された導電端子である。電極集電端子632は、電池501の外部接続端子の1つであり、本実施の形態では、負極の取出し端子である。図14および図16に示されるように、電極集電端子632は、発電要素10の側面12の中央領域12aにおいて、電極取出し部32の表面を覆うように配置されている。
 対極集電端子631および電極集電端子632はそれぞれ、導電性を有する材料を用いて形成されている。例えば、対極集電端子631および電極集電端子632は、銅、アルミニウム、ステンレスなどの金属からなる金属箔または金属板である。あるいは、対極集電端子631および電極集電端子632は、硬化された半田であってもよい。
 本実施の形態では、対極集電端子631および電極集電端子632が、対極取出し部31および電極取出し部32の代わりに、電池601が実装される実装基板に設けられた配線パターンに接続される。接続は、例えばリフロー半田接続である。
 対極取出し部31および電極取出し部32と、対極集電端子631および電極集電端子632とで性質の異なる材料を用いることができる。例えば、対極取出し部31および電極取出し部32に用いる材料として、高い導電率を有し、集電体に含まれる金属との合金化などを主眼に置いた材料選択を行うことができる。また、対極集電端子631および電極集電端子632に用いる材料としては、耐熱性、実装性、強度、柔軟性、耐衝撃性、化学的安定性、コスト、施工時の広がり容易性などを主眼に置いた材料選択を行うことができる。このように、各部材に適した材料選択が行えるので、電池601の性能の向上、および、電池601の製造容易性を高めることができる。
 なお、対極集電端子631は、側面11の平面視において、対極取出し部31の一部のみを覆うように設けられているが、対極取出し部31の全部を覆っていてもよい。例えば、側面11の平面視において、対極集電端子631は、対極取出し部31よりも大きくてもよい。電極集電端子632についても同様である。
 (実施の形態7)
 続いて、実施の形態7について説明する。
 実施の形態7に係る電池は、実施の形態1に係る電池と比較して、封止部材を備える点が相違する。以下では、実施の形態1との相違点を中心に説明を行い、共通点の説明を省略または簡略化する。
 図17A、図17Bおよび図17Cは、本実施の形態に係る電池701の断面図である。なお、電池701の封止部材760を透視した上面図は、図2に示される電池1の上面図と同じである。図17A、図17Bおよび図17Cはそれぞれ、図2のIA-IA線、IB-IB線、IC-IC線における断面に対応している。図17Aから図17Cに示されるように、電池701は、実施の形態1に係る電池1と比較して、封止部材760を備える。
 封止部材760は、対極取出し部31および電極取出し部32の各々の少なくとも一部を露出させ、かつ、発電要素10を封止する。このとき、図17Bおよび図17Cに示されるように、封止部材760は、対極取出し部31および電極取出し部32の各々の一部を覆っていてもよい。封止部材760は、例えば、発電要素10、電極絶縁層21、対極絶縁層22、対極導電部41および電極導電部42が露出しないように設けられている。
 封止部材760は、例えば、電気的に絶縁性を有する絶縁材料を用いて形成されている。絶縁材料としては、例えば封止剤などの一般に公知の電池の封止部材の材料が用いられうる。絶縁材料としては、例えば、樹脂材料が用いられうる。なお、絶縁材料は、絶縁性であり、かつ、イオン伝導性を有さない材料であってもよい。例えば、絶縁材料は、エポキシ樹脂とアクリル樹脂とポリイミド樹脂とシルセスキオキサンとのうちの少なくとも1種であってもよい。
 なお、封止部材760は、複数の異なる絶縁材料を含んでもよい。例えば、封止部材760は、多層構造を有してもよい。多層構造の各層は、異なる材料を用いて形成され、異なる性質を有してもよい。
 封止部材760は、粒子状の金属酸化物材料を含んでもよい。金属酸化物材料としては、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化セリウム、酸化鉄、酸化タングステン、酸化ジルコニウム、酸化カルシウム、ゼオライト、ガラスなどが用いられうる。例えば、封止部材760は、金属酸化物材料からなる複数の粒子が分散された樹脂材料を用いて形成されていてもよい。
 金属酸化物材料の粒子サイズは、電極集電体111と対極集電体121との間隔以下であればよい。金属酸化物材料の粒子形状は、例えば球状、楕円球状または棒状などであるが、これに限定されない。
 封止部材760が設けられることで、電池701の信頼性を、機械的強度、短絡防止、防湿など様々な点で向上することができる。
 なお、ここでは、実施の形態1に係る電池1が封止部材760を備える例を示したが、他の実施の形態に係る電池も同様に、封止部材760を備えてもよい。例えば、図18に示される電池702のように、実施の形態6に係る電池601が封止部材760を備えてもよい。図18は、本実施の形態の別の例に係る電池702の断面図である。
 図18に示される電池702では、封止部材760は、対極集電端子631と電極集電端子632とを露出させ、発電要素10、電極絶縁層21、対極絶縁層22、対極取出し部31、電極取出し部32、対極導電部41(図示せず)および電極導電部42(図示せず)を覆っている。
 (実施の形態8)
 続いて、実施の形態8について説明する。
 実施の形態8に係る電池は、実施の形態1に係る電池と比較して、電池セルに含まれる集電体が活物質層よりも突出している点が相違する。以下では、実施の形態1との相違点を中心に説明を行い、共通点の説明を省略または簡略化する。
 図19は、本実施の形態に係る電池801の断面図である。図19に示されるように、電池801の発電要素10は、図1Aから図1Cに示される電池1と比較して、電池セル100の代わりに電池セル800を有する。
 複数の電池セル800の各々は、電極層810と、対極層820と、固体電解質層130と、を含む。電極層810は、電極集電体811と、電極活物質層112と、を有する。対極層820は、対極集電体821と、対極活物質層122と、を有する。
 図19に示されるように、側面11において、対極集電体821は、対極活物質層122よりも突出している。図19には示されていないが、側面14においても同様である。本実施の形態では、側面11および14では、対極活物質層122、固体電解質層130、電極活物質層112および電極集電体811の各々の端面は、面一であり、平坦面を形成している。対極集電体821は、当該平坦面から外方に向かって突出している。なお、「外方」とは、発電要素10の中心から離れる方向であり、例えば、側面11を基準にした場合、x軸の負方向に相当する。
 対極集電体821が突出することで、対極取出し部31が対極集電体821の突出部821aの主面に接触する。なお、突出部821aは、対極集電体821の一部であって、対極活物質層122のx軸の負側における端面よりも、x軸の負側に位置する部分である。これにより、対極取出し部31と対極集電体821との接触面積を大きくすることができ、これらの接続抵抗を低くすることができる。
 対極集電体821の突出量、すなわち、突出部821aのx軸方向の長さは、特に限定されない。例えば、対極集電体821の突出量は、対極集電体821の厚み(すなわち、z軸方向の長さ)の4.5倍以上である。これにより、本実施の形態では、突出部821aの両主面に対極取出し部31が接触しているので、対極集電体821が突出していない場合に比べて接触面積を10倍以上に大きくすることができる。
 あるいは、対極集電体821の突出量は、対極集電体821の厚みの9倍以上であってもよい。これにより、対極取出し部31が突出部821aの主面の片側しか接触していない場合であっても、対極集電体821が突出していない場合に比べて接触面積を10倍以上に大きくすることができる。
 本実施の形態では、側面12において、電極集電体811も同様の構成を有する。すなわち、側面12において、電極集電体811は、電極活物質層112よりも突出している。図19には示されていないが、側面13においても同様である。本実施の形態では、側面12および13では、電極活物質層112、固体電解質層130、対極活物質層122および対極集電体821の各々の端面は、面一であり、平坦面を形成している。電極集電体811は、当該平坦面から外方(具体的には、x軸の正方向)に向かって突出している。
 電極集電体811が突出することで、電極取出し部32が電極集電体811の突出部811aの主面に接触する。なお、突出部811aは、電極集電体811の一部であって、電極活物質層112のx軸の正側における端面よりも、x軸の正側に位置する部分である。これにより、電極取出し部32と電極集電体811との接触面積を大きくすることができ、これらの接続抵抗を低くすることができる。
 電極集電体811の突出量、すなわち、突出部811aのx軸方向の長さは、特に限定されない。例えば、電極集電体811の突出量は、対極集電体821と同様に、電極集電体811の厚みの4.5倍以上であってもよく、9倍以上であってもよい。
 なお、突出部811aおよび821aはそれぞれ、対極活物質層122または電極活物質層112を集電体の端部に配置しないことで形成される。あるいは、集電体の全面に対極活物質層122または電極活物質層112を形成した後、その端部を除去することにより形成される。除去は、例えば、集電体のみを残した寸止め切断、研磨、サンドブラスト、ブラッシング、エッチングまたはプラズマ照射で行われる。このとき、対極活物質層122または電極活物質層112の一部は、除去されずに残っていてもよい。
 以上のように、本実施の形態に係る電池801によれば、集電体と取出し部との接触面積が大きくなるので、これらの接続抵抗が低くなる。このため、電池801の大電流特性を向上させることができ、例えば、急速充電が可能になる。
 なお、本実施の形態では、対極集電体821および電極集電体811がそれぞれ突出している例を示したが、いずれか一方のみが突出していてもよい。
 また、上述した集電体が突出する構成は、実施の形態3に係る電池301に適用されてもよい。この場合、側面11および12において、対極集電体821が突出し、側面13および14において電極集電体811が突出する。
 また、取出し部が設けられる側面のうち、一の側面では集電体が突出していなくてもよ。例えば、側面11のみで対極集電体821が突出しており、側面14では対極集電体821が突出していなくてもよい。電極集電体811についても同様である。
 (実施の形態9)
 続いて、実施の形態9について説明する。
 実施の形態9に係る電池は、実施の形態1に係る電池と比較して、発電要素の側面において、絶縁層に覆われていない活物質層などが集電体よりも後退している点が相違する。以下では、実施の形態1との相違点を中心に説明を行い、共通点の説明を省略または簡略化する。
 図20は、本実施の形態に係る電池901の断面図である。図20に示されるように、電池901の発電要素10は、図1Aから図1Cに示される電池1と比較して、電池セル100の代わりに電池セル900を有する。
 複数の電池セル900の各々は、電極層910と、対極層920と、固体電解質層930と、を含む。電極層910は、電極集電体111と、電極活物質層912と、を有する。対極層920は、対極集電体121と、対極活物質層922と、を有する。
 図20に示されるように、側面11において、対極活物質層922は、電極層910よりも後退している。また、対極活物質層922は、対極集電体121よりも後退している。具体的には、対極活物質層922は、電極層910および対極集電体121のいずれよりも内方に向かって凹んでいる。図20には示されていないが、側面14においても同様である。なお、「内方」とは、発電要素10の中心に向かう方向であり、例えば、側面11を基準にした場合、x軸の正方向に相当する。
 本実施の形態では、側面11および14において、固体電解質層930の少なくとも一部が、電極層910よりも後退している。具体的には、固体電解質層930の端面のうち、電極絶縁層21に覆われていない部分は、z軸方向に対して斜めに傾斜している。
 対極活物質層922が後退していることで、対極集電体121が相対的に突出している。対極集電体121が突出することで、対極取出し部31が対極集電体121の突出部921aの主面に接触する。これにより、対極取出し部31と対極集電体121との接触面積を大きくすることができ、これらの接続抵抗を低くすることができる。
 対極活物質層922の後退量、すなわち、対極集電体121の突出量は、特に限定されない。例えば、実施の形態8と同様に、対極活物質層922の後退量は、対極集電体121の厚みの4.5倍以上であってもよく、9倍以上であってもよい。
 本実施の形態では、側面12において、電極活物質層912も同様の構成を有する。すなわち、側面12において、電極活物質層912は、対極層920よりも後退している。また、電極活物質層912は、電極集電体111よりも後退している。具体的には、電極活物質層912は、対極層920および電極集電体111のいずれよりも内方(具体的にはx軸の負方向)に向かって凹んでいる。図20には示されていないが、側面13においても同様である。
 本実施の形態では、側面12および13において、固体電解質層930の少なくとも一部が、対極層920よりも後退している。具体的には、固体電解質層930の端面のうち、対極絶縁層22に覆われていない部分は、z軸方向に対して斜めに傾斜している。
 電極活物質層912が後退していることで、電極集電体111が相対的に突出している。電極集電体111が突出することで、電極取出し部32が電極集電体111の突出部911aの主面に接触する。これにより、電極取出し部32と電極集電体111との接触面積を大きくすることができ、これらの接続抵抗を低くすることができる。
 電極活物質層912の後退量、すなわち、電極集電体111の突出量は、特に限定されない。例えば、実施の形態8と同様に、電極活物質層912の後退量は、電極集電体111の厚みの4.5倍以上であってもよく、9倍以上であってもよい。
 なお、活物質層の後退は、実施の形態8において集電体を突出させる方法と同じ方法によって行われる。例えば、活物質層の後退は、集電体のみを残した寸止め切断、研磨、サンドブラスト、ブラッシング、エッチングまたはプラズマ照射で行われる。
 本実施の形態では、平面視において、電極集電体111および対極集電体121の大きさおよび形状が同じであり、互いの輪郭が一致している。このため、図20に示されるように、断面視において、電極集電体111および対極集電体121の各々の端部は、z軸方向に揃っている。詳細については製造方法の説明において後述するが、複数の電池セル100を積層した積層体を形成した後、当該積層体を一括して切断することで、電極集電体111および対極集電体121の各々の輪郭が一致する。その後、活物質層の端面を後退させることで、本実施の形態に係る電池901が製造される。このように、一括切断などの各電池セル900に対する同時加工が行えるので、各電池セル900の特性ばらつきを抑制することができる。
 以上のように、本実施の形態に係る電池901によれば、集電体と取出し部との接触面積が大きくなるので、これらの接続抵抗が低くなる。このため、電池901の大電流特性を向上させることができ、例えば、急速充電が可能になる。
 なお、本実施の形態では、対極活物質層922および電極活物質層912がそれぞれ後退している例を示したが、いずれか一方のみが後退していてもよい。また、固体電解質層930は、側面11および12の少なくとも一方で後退していなくてもよい。
 また、上述した集電体が突出する構成は、実施の形態3に係る電池301に適用されてもよい。この場合、側面11および12において、対極集電体121が突出し、側面13および14において電極集電体111が突出する。
 また、取出し部が設けられる側面のうち、一の側面では集電体が突出していなくてもよ。例えば、側面11のみで対極集電体121が突出しており、側面14では対極集電体121が突出していなくてもよい。電極集電体111についても同様である。
 (実施の形態10)
 続いて、実施の形態10について説明する。
 実施の形態10に係る電池は、実施の形態1に係る電池と比較して、電極絶縁層および対極絶縁層が覆う範囲が相違する。以下では、実施の形態1との相違点を中心に説明を行い、共通点の説明を省略または簡略化する。
 図21は、本実施の形態に係る電池1001の断面図である。図21に示されるように、電池1001は、図1Aから図1Cに示される電池1と比較して、電極絶縁層21および対極絶縁層22の代わりに、電極絶縁層1021および対極絶縁層1022を備える。
 電極絶縁層1021は、図21に示されるように、側面11において、電極層110だけでなく、固体電解質層130および対極層120の一部を覆っている。つまり、電極絶縁層1021は、電極層110から対極層120の一部までを覆っている。具体的には、電極絶縁層1021は、対極活物質層122の一部を覆っている。図21には示されていないが、側面14においても同様である。
 本実施の形態では、電極絶縁層1021は、隣り合う2つの電池セル100の一方の対極活物質層122の少なくとも一部から、隣り合う2つの電池セル100の他方の対極活物質層122の少なくとも一部までを連続的に覆っている。例えば、電極絶縁層1021は、1つの電極集電体111、1つの電極集電体111の両側に位置する電極活物質層112および2つの固体電解質層130を完全に覆っている。例えば、側面11または14を平面視した場合に、電極絶縁層1021の輪郭は、対極活物質層122に重なっている。
 これにより、電極絶縁層1021の製造ばらつきによって幅(z軸方向の長さ)が変動したとしても、電極層110を露出させるおそれが極めて低くなる。このため、対極取出し部31を介して電極層110と対極層120とが短絡するのを抑制することができる。また、電極絶縁層1021が対極活物質層122の端面の凹凸に入り込むことで、電極絶縁層1021の密着強度が向上し、絶縁信頼性が向上する。
 なお、電極絶縁層1021は、側面11または14において、対極活物質層122の全てを覆っていてもよい。具体的には、電極絶縁層1021の輪郭は、対極活物質層122と対極集電体121との境界に重なっていてもよい。
 本実施の形態では、側面12において、対極絶縁層1022も同様の構成を有する。具体的には、側面12において、対極絶縁層1022は、対極層120だけでなく、固体電解質層130および電極層110の一部を覆っている。つまり、対極絶縁層1022は、対極層120から電極層110の一部までを覆っている。具体的には、対極絶縁層1022は、電極活物質層112の一部を覆っている。図21には示されていないが、側面13においても同様である。
 本実施の形態では、対極絶縁層1022は、隣り合う2つの電池セル100の一方の電極活物質層112の少なくとも一部から、隣り合う2つの電池セル100の他方の電極活物質層112の少なくとも一部までを連続的に覆っている。例えば、対極絶縁層1022は、1つの対極集電体121、1つの対極集電体121の両側に位置する対極活物質層122および2つの固体電解質層130を完全に覆っている。
 例えば、側面12または13を平面視した場合に、対極絶縁層1022の輪郭は、電極活物質層112に重なっている。これにより、対極絶縁層1022の製造ばらつきによって幅(z軸方向の長さ)が変動したとしても、対極層120を露出させるおそれが極めて低くなる。このため、電極取出し部32を介して対極層120と電極層110とが短絡するのを抑制することができる。また、対極絶縁層1022が電極活物質層112の端面の凹凸に入り込むことで、対極絶縁層1022の密着強度が向上し、絶縁信頼性が向上する。
 なお、対極絶縁層1022は、側面12または13において、電極活物質層112の全てを覆っていてもよい。具体的には、対極絶縁層1022の輪郭は、電極活物質層112と電極集電体111との境界に重なっていてもよい。
 (製造方法)
 続いて、上述した各実施の形態に係る電池の製造方法について説明する。
 図21は、各実施の形態に係る電池の製造方法の一例を示すフローチャートである。以下では、実施の形態1に係る電池1の例を説明する。
 図21に示されるように、まず、複数の電池セルを準備する(S10)。準備される電池セルは、例えば、図3Aから図3Cに示した電池セル100A、100Bおよび100Cである。
 次に、複数の電池セル100を積層する(S20)。具体的には、電極層110、対極層120および固体電解質層130の並び順が交互に入れ替わるように複数の電池セル100を順に積層した積層体を形成する。本実施の形態では、電池セル100A、100Bおよび100Cを適宜組み合わせて積層することにより、例えば、図4に示される発電要素10が形成される。発電要素10は、積層体の一例である。
 なお、複数の電池セル100を積層した後、発電要素10の側面を平坦化してもよい。例えば、複数の電池セル100の積層体を一括して切断することにより、各側面が平坦な発電要素10を形成することができる。切断処理は、例えば、刃物、レーザーまたはジェットなどによって行われる。
 次に、発電要素10の側面に絶縁層を形成する(S30)。具体的には、側面11および14のそれぞれにおいて、電極層110を覆う電極絶縁層21を形成する。また、側面12および13のそれぞれにおいて、対極層120を覆う対極絶縁層22を形成する。また、主面15には絶縁層52を形成する。
 電極絶縁層21、対極絶縁層22および絶縁層52は、例えば、流動性を有する樹脂材料を塗工して硬化させることによって形成される。塗工は、インクジェット法、スプレー法、スクリーン印刷法またはグラビア印刷法などによって行われる。硬化は、用いる樹脂材料によって、乾燥、加熱、光照射などによって行われる。あるいは、絶縁板または絶縁フィルムを側面11もしくは12または主面15に接着または接合することで、電極絶縁層21、対極絶縁層22および絶縁層52を形成してもよい。
 なお、電極絶縁層21、対極絶縁層22および絶縁層52の形成を行う際に、対極集電体121の端面および電極集電体111の端面が絶縁されないように、絶縁層を形成すべきでない領域にテープなどによるマスキングまたはレジスト処理によって保護部材を形成する処理を行ってもよい。電極絶縁層21および対極絶縁層22の形成後に、保護部材を除去することで、各集電体の導電性を確保することができる。
 次に、発電要素10の主面に導電部を形成する(S40)。具体的には、主面15に対極導電部41および電極導電部42を形成する。
 例えば、主面15の所定の領域に、導電性樹脂などの導電ペーストを塗工して硬化させることで、対極導電部41および電極導電部42を形成する。なお、対極導電部41および電極導電部42は、例えば印刷、めっき、蒸着、スパッタ、溶接、はんだ付け、接合その他の方法によって形成されてもよい。
 次に、発電要素10の側面に取出し部を形成する(S50)。具体的には、側面11および14の各々の中央領域と電極絶縁層21とを覆うように、複数の対極層120に電気的に接続された対極取出し部31を形成する。側面12および13の各々の中央領域と対極絶縁層22とを覆うように、複数の電極層110を電気的に接続する電極取出し部32を形成する。このとき、各側面のコーナー領域には、対極取出し部31および電極取出し部32を形成しない。
 例えば、側面11および14の各々のコーナー領域以外の領域、すなわち、各側面の中央領域において電極絶縁層21と電極絶縁層21に覆われていない部分とを覆うように、導電性樹脂などの導電ペーストを塗工して硬化させることで、対極取出し部31を形成する。また、側面12および13の各々のコーナー領域以外の領域、すなわち、各側面の中央領域において対極絶縁層22と対極絶縁層22に覆われていない部分とを覆うように導電性樹脂を塗工して硬化させることで、電極取出し部32を配置する。なお、対極取出し部31および電極取出し部32は、例えば印刷、めっき、蒸着、スパッタ、溶接、はんだ付け、接合その他の方法によって形成されてもよい。
 以上の工程を経て、図1Aから図1Cに示される電池1を製造することができる。
 なお、ステップS10において準備した複数の電池セル100を個別に、または、複数の電池セルの積層後に、積層方向に対してプレスする工程が行われてもよい。
 また、例えば、導電部の形成(S40)より先に、取出し部の形成(S50)が行われてもよい。
 また、例えば、絶縁層の形成(S30)では、互いに背向する側面11および12に電極絶縁層21を形成し、互いに背向する側面13および14に対極絶縁層22を形成してもよい。この場合には、導電部の形成(S40)では、主面15および16の一方に対極導電部341が形成され、主面15および16の他方に電極導電部342が形成される。また、取出し部の形成(S50)では、互いに背向する側面11および12に対極取出し部31を形成し、互いに背向する側面13および14に電極取出し部32を形成する。これにより、図10および図11に示される電池301を製造することができる。
 また、例えば、絶縁層の形成(S30)において、端部絶縁層220または451および452を形成してもよい。端部絶縁層220または451および452を形成した場合には、導電部の形成(S40)において、端部絶縁層220または451および452を覆う対極導電部441および電極導電部442を形成してもよい。これにより、図12に示される電池401を製造することができる。
 また、積層体の形成(S20)の後、取出し部の形成(S50)の前に、図13に示される第一導電部材531aおよび532aを形成してもよい。第一導電部材531aおよび532aは、例えば印刷、めっき、蒸着、スパッタ、溶接、はんだ付け、接合その他の方法によって形成されてもよい。
 また、積層体の形成(S20)の後、または、絶縁層の形成(S30)の後に、端面後退処理を行ってもよい。具体的には、発電要素10の活物質層の端面を後退させることにより、集電体を活物質層よりも突出させる。より具体的には、発電要素10の側面11および14において、対極層120の一部である対極集電体121を、対極層120の他の一部である対極活物質層122よりも突出させる。
 端面後退処理では、例えば、側面11および14の研磨、サンドブラスト、ブラッシング、エッチングまたはプラズマ照射を行う。この場合、電極絶縁層21が各処理に対する保護部材として機能する。例えば、側面11および14に対して、サンドブラストを行った場合、電極絶縁層21に覆われた部分は研磨されずに、電極絶縁層21に覆われていない部分、具体的には、対極層120の端面などが削れて後退する。このとき、対極活物質層122は、対極集電体121より脆いので、対極集電体121よりも多く除去される。これにより、対極集電体121よりも対極活物質層122が後退する。すなわち、図20に示されるように、端面が後退した対極活物質層922が形成される。言い換えると、対極集電体121が対極活物質層922よりも突出する。
 側面12および13に対しても同様の処理を行うことにより、電極集電体111よりも電極活物質層112が後退する。すなわち、図20に示されるように、端面が後退した電極活物質層912が形成される。言い換えると、電極集電体111が電極活物質層912よりも突出する。
 また、例えば、取出し部の形成(S40)の後、発電要素10の各側面に対極集電端子631および電極集電端子632を形成してもよい。対極集電端子631および電極集電端子632は、所望の領域に、めっき、印刷、半田付け、または、溶射などによって金属材料などの導電性材料を配置することによって形成される。あるいは、対極集電端子631および電極集電端子632は、金属板を溶接または接合することによって形成されてもよい。
 また、取出し部の形成(S50)の後、または、集電端子の形成の後、封止部材760を形成してもよい。封止部材760は、例えば、流動性を有する樹脂材料を塗工して硬化させることによって形成される。塗工は、インクジェット法、スプレー法、スクリーン印刷法またはグラビア印刷法などによって行われる。硬化は、用いる樹脂材料によって、乾燥、加熱、光照射などによって行われる。
 (他の実施の形態)
 以上、1つまたは複数の態様に係る電池および電池の製造方法について、実施の形態に基づいて説明したが、本開示は、これらの実施の形態に限定されるものではない。本開示の主旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したもの、および、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本開示の範囲内に含まれる。
 例えば、発電要素の最上層および最下層がいずれも対極層である例を示したが、最上層および最下層の少なくとも一方は、電極層であってもよい。この場合、最上層または最下層の電極層に対極集電端子が設けられる場合には、対極集電端子との間に絶縁性の対極中間層が必要である。一方で、この場合には、電極集電端子との間には電極中間層が設けられていなくてもよい。
 また、例えば、上記の実施の形態では、隣り合う電池セル間で1枚の集電体が共有される例を示したが、集電体は共有されなくてもよい。二枚の対極集電体が重ね合わされていてもよく、二枚の電極集電体が重ね合わされていてもよい。
 また、上記の各実施の形態は、特許請求の範囲またはその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。
 本開示は、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、201、301、401、501、601、701、702、801、901、1001 電池
10 発電要素
11、12、13、14 側面
11a、12a 中央領域
11b、12b コーナー領域
15、16 主面
21、1021 電極絶縁層
22、1022 対極絶縁層
31、531 対極取出し部
32、532 電極取出し部
41、341、441 対極導電部
42、342、442 電極導電部
52、351、352 絶縁層
100、100A、100B、100C、800、900 電池セル
110、110B、810、910 電極層
111、811 電極集電体
112、912 電極活物質層
120、120C、820、920 対極層
121、821 対極集電体
122、922 対極活物質層
130、930 固体電解質層
220、451、452 端部絶縁層
531a、532a 第一導電部材
531b、532b 第二導電部材
631 対極集電端子
632 電極集電端子
760 封止部材
811a、821a、911a、921a 突出部

Claims (20)

  1.  電極層、対極層、および、前記電極層と前記対極層との間に位置する固体電解質層を、それぞれが含む複数の電池セルを有し、前記複数の電池セルが電気的に並列接続されて積層された発電要素と、
     前記発電要素の複数の第一側面のそれぞれにおいて、前記電極層を覆う電極絶縁部材と、
     前記複数の第一側面のそれぞれにおいて、積層方向に直交する方向における両端部を除いた第一領域および前記電極絶縁部材を覆い、前記対極層と電気的に接続された複数の対極取出し部と、
     前記複数の対極取出し部を接続する対極導電部と、を備える、
     電池。
  2.  前記対極導電部は、前記発電要素の第一主面に設けられている、
     請求項1に記載の電池。
  3.  前記対極導電部と前記第一主面との間に配置された第一絶縁層をさらに備える、
     請求項2に記載の電池。
  4.  前記発電要素の複数の第二側面のそれぞれにおいて、前記対極層を覆う対極絶縁部材と、
     前記複数の第二側面のそれぞれにおいて、積層方向に直交する方向における両端部を除いた第二領域および前記対極絶縁部材を覆い、前記電極層と電気的に接続された複数の電極取出し部と、
     前記複数の電極取出し部を接続する電極導電部と、を備える、
     請求項1から3のいずれか一項に記載の電池。
  5.  前記対極導電部および前記電極導電部は、前記発電要素の同一の主面に設けられている、
     請求項4に記載の電池。
  6.  前記対極導電部及び前記電極導電部はそれぞれ、前記発電要素の2つの主面の両方に設けられている、
     請求項4または5に記載の電池。
  7.  前記対極導電部は、前記発電要素の第一主面に設けられており、
     前記電極導電部は、前記発電要素の前記第一主面とは反対側の第二主面に設けられている、
     請求項4に記載の電池。
  8.  前記複数の第一側面と前記複数の第二側面とは、前記発電要素の周方向に沿って交互に配置されている、
     請求項4または7に記載の電池。
  9.  前記電極導電部と前記発電要素との間に配置された第二絶縁層をさらに備える、
     請求項4から8のいずれか一項に記載の電池。
  10.  前記複数の第一側面は、互いに隣り合う側面である、
     請求項1から7のいずれか一項に記載の電池。
  11.  前記複数の第一側面の各々の、積層方向に直交する方向における両端部を覆う端部絶縁部材をさらに備える、
     請求項1から10のいずれか一項に記載の電池。
  12.  前記複数の第一側面は、互いに隣り合う側面であり、
     前記電池は、互いに隣り合う第一側面の接続部分を覆う端部絶縁部材をさらに備え、
     前記電極絶縁部材は、前記複数の第一側面の各々の、積層方向に直交する方向における両端部をさらに覆い、
     前記対極導電部は、前記端部絶縁部材を覆う
     請求項1に記載の電池。
  13.  前記複数の第一側面に配置され、前記対極取出し部に接続された対極集電端子をさらに備える、
     請求項1から12のいずれか一項に記載の電池。
  14.  前記対極層は、
      対極集電体と、
      前記対極集電体と前記固体電解質層との間に位置する対極活物質層と、を有し、
     前記複数の第一側面において、前記対極集電体は、前記対極活物質層よりも突出しており、
     前記対極取出し部は、前記対極集電体の主面と接する、
     請求項1から13のいずれか一項に記載の電池。
  15.  前記電極絶縁部材は、前記複数の第一側面において、前記複数の電池セルの各々の前記電極層を覆い、
     前記対極取出し部は、前記複数の電池セルの各々の前記対極層と電気的に接続されている、
     請求項1から14のいずれか一項に記載の電池。
  16.  前記電極絶縁部材は、前記複数の第一側面の1つを平面視した場合に、ストライプ形状を有する、
     請求項1から15のいずれか一項に記載の電池。
  17.  前記対極取出し部は、
     前記対極層に接触する第一導電部材と、
     前記第一導電部材を覆う第二導電部材と、を有する、
     請求項1から16のいずれか一項に記載の電池。
  18.  前記電極絶縁部材は、樹脂を含む、
     請求項1から17のいずれか一項に記載の電池。
  19.  前記対極取出し部の少なくとも一部を露出させ、前記発電要素を封止する封止部材をさらに備える、
     請求項1から18のいずれか一項に記載の電池。
  20.  電極層、対極層、および、前記電極層と前記対極層との間に位置する固体電解質層を、それぞれが含む複数の電池セルを準備するステップと、
     前記電極層、前記対極層および前記固体電解質層の並び順が電池セル毎に交互に入れ替わるように前記複数の電池セルを順に積層した積層体を形成するステップと、
     前記積層体の複数の第一側面のそれぞれにおいて、前記電極層を電極絶縁部材で覆うステップと、
     前記複数の第一側面のそれぞれにおいて、積層方向に直交する方向における両端部を除いた第一領域および前記電極絶縁部材を、前記対極層と電気的に接続された複数の対極取出し部で覆うステップと、
     前記複数の対極取出し部を接続する対極導電部を設けるステップと、を含む、
     電池の製造方法。
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