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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023155019
(43)【公開日】2023-10-20
(54)【発明の名称】全固体電池
(51)【国際特許分類】
H01M 10/0587 20100101AFI20231013BHJP
H01M 4/66 20060101ALI20231013BHJP
H01M 50/533 20210101ALI20231013BHJP
H01M 10/0562 20100101ALI20231013BHJP
H01M 10/613 20140101ALI20231013BHJP
H01M 10/647 20140101ALI20231013BHJP
H01M 10/6551 20140101ALI20231013BHJP
H01M 10/6553 20140101ALI20231013BHJP
H01M 10/0583 20100101ALI20231013BHJP
H01M 10/058 20100101ALI20231013BHJP
【ＦＩ】
H01M10/0587
H01M4/66 A
H01M50/533
H01M10/0562
H01M10/613
H01M10/647
H01M10/6551
H01M10/6553
H01M10/0583
H01M10/058
【審査請求】未請求
【請求項の数】9
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022064721
(22)【出願日】2022-04-08
(71)【出願人】
【識別番号】000003997
【氏名又は名称】日産自動車株式会社
(71)【出願人】
【識別番号】507308902
【氏名又は名称】ルノー エス．ア．エス．
【氏名又は名称原語表記】ＲＥＮＡＵＬＴ Ｓ．Ａ．Ｓ．
【住所又は居所原語表記】１２２－１２２ ｂｉｓ， ａｖｅｎｕｅ ｄｕ Ｇｅｎｅｒａｌ Ｌｅｃｌｅｒｃ， ９２１００ Ｂｏｕｌｏｇｎｅ－Ｂｉｌｌａｎｃｏｕｒｔ， Ｆｒａｎｃｅ
(74)【代理人】
【識別番号】110000486
【氏名又は名称】弁理士法人とこしえ特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】田口 海志
(72)【発明者】
【氏名】諸岡 正浩
(72)【発明者】
【氏名】蕪木 智裕
【テーマコード（参考）】
5H017
5H029
5H031
5H043
【Ｆターム（参考）】
5H017AA04
5H017AS10
5H017DD05
5H029AJ12
5H029AK05
5H029AK15
5H029AL11
5H029AL12
5H029AL13
5H029AM11
5H029AM12
5H029BJ14
5H029BJ15
5H029CJ07
5H029DJ05
5H029DJ07
5H031EE03
5H031KK06
5H043AA09
5H043BA20
5H043CA13
5H043CB04
5H043CB09
5H043EA03
5H043EA08
5H043EA22
5H043FA02
5H043FA23
5H043HA22F
5H043JA08F
5H043JA21F
(57)【要約】 （修正有）
【課題】放熱性の向上を図ることが可能な全固体電池を提供することである。
【解決手段】正極層１１と、固体電解質層１２と、負極層１３と、が順に積層される複数の発電要素１０と、正極層１１に接触している正極集電体２０と、負極層１３に接触している負極集電体３０と、を備え、発電要素１０は、少なくとも３個以上積層されている全固体電池１であって、正極集電体２０は、各々の発電要素１０の正極層１１に接触している第１～第４の接触部２１ａ～２１ｄと、第１～第４の接触部２１ａ～２１ｄから延出していると共に、第１～第４の接触部２１ａ～２１ｄ同士を電気的に接続することにより複数の発電要素１０の正極層１１同士を電気的に接続している第２～第４の延出部２２ｂ～２２ｄを有しており、正極集電体２０は、複数の発電要素１０に巻回されている。
【選択図】図１
【解決手段】正極層１１と、固体電解質層１２と、負極層１３と、が順に積層される複数の発電要素１０と、正極層１１に接触している正極集電体２０と、負極層１３に接触している負極集電体３０と、を備え、発電要素１０は、少なくとも３個以上積層されている全固体電池１であって、正極集電体２０は、各々の発電要素１０の正極層１１に接触している第１～第４の接触部２１ａ～２１ｄと、第１～第４の接触部２１ａ～２１ｄから延出していると共に、第１～第４の接触部２１ａ～２１ｄ同士を電気的に接続することにより複数の発電要素１０の正極層１１同士を電気的に接続している第２～第４の延出部２２ｂ～２２ｄを有しており、正極集電体２０は、複数の発電要素１０に巻回されている。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１の電極層と、固体電解質層と、第２の電極層と、が順に積層される複数の発電要素と、
前記第１の電極層に接触している第１の集電体と、
前記第２の電極層に接触している第２の集電体と、を備え、
前記発電要素は、少なくとも３個以上積層されている全固体電池であって、
前記第１の集電体は、
各々の前記発電要素の前記第１の電極層に接触している複数の接触部と、
前記接触部から延出していると共に、前記接触部同士を電気的に接続することにより前記複数の発電要素の前記第１の電極層同士を電気的に接続している延出部を有しており、
前記第１の集電体は、前記複数の発電要素に巻回されている全固体電池。
前記第１の電極層に接触している第１の集電体と、
前記第２の電極層に接触している第２の集電体と、を備え、
前記発電要素は、少なくとも３個以上積層されている全固体電池であって、
前記第１の集電体は、
各々の前記発電要素の前記第１の電極層に接触している複数の接触部と、
前記接触部から延出していると共に、前記接触部同士を電気的に接続することにより前記複数の発電要素の前記第１の電極層同士を電気的に接続している延出部を有しており、
前記第１の集電体は、前記複数の発電要素に巻回されている全固体電池。
【請求項2】
請求項１に記載の全固体電池であって、
前記第１の集電体は、複数の前記延出部を有し、
前記複数の延出部同士は互いに接触している全固体電池。
前記第１の集電体は、複数の前記延出部を有し、
前記複数の延出部同士は互いに接触している全固体電池。
【請求項3】
請求項１に記載の全固体電池であって、
前記全固体電池は、前記延出部の表面を被覆する放熱材層をさらに備える全固体電池。
前記全固体電池は、前記延出部の表面を被覆する放熱材層をさらに備える全固体電池。
【請求項4】
請求項１に記載の全固体電池であって、
前記第１の電極層は、正極層であり、
前記第１の集電体は、正極集電体であり、
前記第２の電極層は、負極層であり、
前記第２の集電体は、負極集電体である全固体電池。
前記第１の電極層は、正極層であり、
前記第１の集電体は、正極集電体であり、
前記第２の電極層は、負極層であり、
前記第２の集電体は、負極集電体である全固体電池。
【請求項5】
請求項１に記載の全固体電池であって、
前記第１の集電体及び前記第２の集電体のいずれか一方に前記複数の発電要素が形成されている全固体電池。
前記第１の集電体及び前記第２の集電体のいずれか一方に前記複数の発電要素が形成されている全固体電池。
【請求項6】
請求項１に記載の全固体電池であって、
前記第１の延出部は、蛇腹形状を有する蛇腹部、又は、円弧形状を有する円弧部を含む全固体電池。
前記第１の延出部は、蛇腹形状を有する蛇腹部、又は、円弧形状を有する円弧部を含む全固体電池。
【請求項7】
請求項１に記載の全固体電池であって、
前記第１の集電体は、
前記第１の集電体の巻回形状の中心側に位置する端部である第１の端部と、
前記第１の集電体の巻回形状の最外周側に位置する端部である第２の端部と、を含み、
前記第１の集電体の幅は、前記第１の端部から前記第２の端部に向かうに従って増加している全固体電池。
前記第１の集電体は、
前記第１の集電体の巻回形状の中心側に位置する端部である第１の端部と、
前記第１の集電体の巻回形状の最外周側に位置する端部である第２の端部と、を含み、
前記第１の集電体の幅は、前記第１の端部から前記第２の端部に向かうに従って増加している全固体電池。
【請求項8】
請求項１に記載の全固体電池であって、
前記第１の集電体は、
前記第１の集電体の巻回形状の中心側に位置する端部である第１の端部と、
前記第１の集電体の巻回形状の最外周側に位置する端部である第２の端部と、を含み、
前記第１の集電体の幅は、前記第２の端部から前記第１の端部に向かうに従って増加している全固体電池。
前記第１の集電体は、
前記第１の集電体の巻回形状の中心側に位置する端部である第１の端部と、
前記第１の集電体の巻回形状の最外周側に位置する端部である第２の端部と、を含み、
前記第１の集電体の幅は、前記第２の端部から前記第１の端部に向かうに従って増加している全固体電池。
【請求項9】
請求項１～８のいずれか１項に記載の全固体電池であって、
前記第２の集電体は、前記複数の発電要素に巻回されている全固体電池。
前記第２の集電体は、前記複数の発電要素に巻回されている全固体電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、全固体電池に関するものである。
【背景技術】
【0002】
全固体電池では、正極層と、負極層と、正極層と負極層との間に配置された固体電解質層と、を含む電極積層体が複数積層されている（例えば、特許文献１参照）。この全固体電池では、正極集電体が、電極積層体のそれぞれの正極層同士を電気的に接続するように折込まれて配置されていると共に、負極集電体が、電極積層体のそれぞれの前記負極層同士を電気的に接続するように折込まれて配置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０２０－１１３４３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、全固体電池は、伝熱体として機能する電解液を備えていないため、充放電に伴って生じる熱が全固体電池の外部に放出され難い、という問題がある。
【0005】
本発明が解決しようとする課題は、放熱性の向上を図ることが可能な全固体電池を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明は、第１の集電体を発電要素に巻回することにより、上記課題を解決する。
【発明の効果】
【0007】
本発明によれば、第１の集電体を発電要素に巻回することにより、第１の集電体の発電要素から露出する部分の表面積を増加させることができる。このため、第１の集電体の露出部分から輻射による放熱を行うことができるため、放熱性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【発明を実施するための形態】
【0009】
本実施形態に係る全固体電池１について図面に基づいて説明する。図１は本実施形態における全固体電池の一例を示す断面図であり、図２は図１のII-II線に沿った断面図である。なお、図１及び図２では、充電された状態の全固体電池を図示している。また、特に図示していないが、全固体電池１は、発電要素や集電体の他に、電極タブと、電極タブ及び発電要素を収容する外装部材を有している。
【0010】
図１に示すように、完全放電された状態の全固体電池１は、複数の発電要素１０（本例では６個の発電要素１０ａ～１０ｆ）と、正極集電体２０と、複数（本例では３枚）の負極集電体３０と、を備えている。
【0011】
複数の発電要素１０は、図中のＺ方向に沿って積層されており、発電要素１０の間には正極集電体２０及び複数の負極集電体３０が介在している。この発電要素１０は、正極層１１と、固体電解質層１２と、負極層１３と、を有している。なお、本実施形態における正極層１１は本発明における「第１の電極層」又は「第２の電極層」の一例に相当し、本実施形態における負極層１３は本発明における「第２の電極層」又は「第１の電極層」の一例に相当する。
【0012】
発電要素１０ａ～１０ｆは、基本的に同様の構造を有しているので、発電要素１０ａの構造を代表として説明する。発電要素１０ａの正極層１１は、正極集電体２０の主面に形成されている。この正極層１１は、リチウム（Ｌｉ）、ナトリウム（Ｎａ）、又は、カリウム（Ｋ）等のアルカリ金属を放出及び吸蔵可能な正極活物質を少なくとも含有しており、特に限定されないが、硫黄を含む正極活物質を含有することが好ましい。硫黄を含む正極活物質は、硫黄の酸化還元反応を利用して、充電時にリチウムイオン等のアルカリ金属イオンを放出し、放電時に当該アルカリ金属イオンを吸蔵することができる物質であればよい。硫黄を含む正極活物質の種類としては、特に制限されないが、硫黄単体（Ｓ）、有機硫黄化合物、又は、無機硫黄化合物の粒子或いは薄膜を使用することができる。
【0013】
有機硫黄化合物としては、特に限定されないが、ジスルフィド化合物、硫黄変性ポリアクリロニトリル、硫黄変性ポリイソプレン、ルベアン酸（ジチオオキサミド）、ポリ硫化カーボン等を用いることができる。無機硫黄化合物としては、特に限定されないが、Ｓ－カーボンコンポジット、ＴｉＳ２、ＴｉＳ３、ＴｉＳ４、ＮｉＳ、ＮｉＳ２、ＣｕＳ、ＦｅＳ２、Ｌｉ２Ｓ、ＭｏＳ２、ＭｏＳ３等が挙げられる。なお、正極活物質として、硫黄を含まないものを使用してもよい。
【0014】
この正極層１１と接触するように固体電解質層１２が設けられている。固体電解質としては、例えば、硫化物固体電解質又は酸化物固体電解質等を用いることができるが、硫化物固体電解質を用いることが好ましい。
【0015】
硫化物固体電解質としては、例えば、ＬｉＩ－Ｌｉ２Ｓ－ＳｉＳ２、ＬｉＩ－Ｌｉ２Ｓ－Ｐ２Ｏ５、ＬｉＩ－Ｌｉ３ＰＯ４－Ｐ２Ｓ５、Ｌｉ２Ｓ－Ｐ２Ｓ５、ＬｉＩ－Ｌｉ３ＰＳ４、ＬｉＩ－ＬｉＢｒ－Ｌｉ３ＰＳ４、Ｌｉ３ＰＳ４、Ｌｉ２Ｓ－Ｐ２Ｓ５、Ｌｉ２Ｓ－Ｐ２Ｓ５－ＬｉＩ、Ｌｉ２Ｓ－Ｐ２Ｓ５－Ｌｉ２Ｏ、Ｌｉ２Ｓ－Ｐ２Ｓ５－Ｌｉ２Ｏ－ＬｉＩ、Ｌｉ２Ｓ－ＳｉＳ２、Ｌｉ２Ｓ－ＳｉＳ２－ＬｉＩ、Ｌｉ２Ｓ－ＳｉＳ２－ＬｉＢｒ、Ｌｉ２Ｓ－ＳｉＳ２－ＬｉＣｌ、Ｌｉ２Ｓ－ＳｉＳ２－Ｂ２Ｓ３－ＬｉＩ、Ｌｉ２Ｓ－ＳｉＳ２－Ｐ２Ｓ５－ＬｉＩ、Ｌｉ２Ｓ－Ｂ２Ｓ３、Ｌｉ２Ｓ－Ｐ２Ｓ５－ＺｍＳｎ（ただし、ｍ、ｎは正の数であり、Ｚは、Ｇｅ、Ｚｎ、Ｇａのいずれかである）、Ｌｉ２Ｓ－ＧｅＳ２、Ｌｉ２Ｓ－ＳｉＳ２－Ｌｉ３ＰＯ４、Ｌｉ２Ｓ－ＳｉＳ２－ＬｉｘＭＯｙ（ただし、ｘ、ｙは正の数であり、Ｍは、Ｐ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、又はＩｎのいずれかである）等が挙げられる。なお、「Ｌｉ２Ｓ－Ｐ２Ｓ５」という記載は、Ｌｉ２ＳおよびＰ２Ｓ５を含む原料組成物を用いてなる硫化物固体電解質を意味しており、上記の他の記載についても同様である。或いは、硫化物固体電解質として硫化物ガラス等を用いてもよい。
【0016】
酸化物固体電解質としては、例えば、ＮＡＳＩＣＯＮ型構造を有する化合物等を用いることができる。ＮＡＳＩＣＯＮ型構造を有する化合物としては、例えば、一般式Ｌｉ１＋ｘＡｌｘＧｅ２－ｘ（ＰＯ４）３（０≦ｘ≦２）で表される化合物（ＬＡＧＰ）、一般式Ｌｉ１＋ｘＡｌｘＴｉ２－ｘ（ＰＯ４）３（０≦ｘ≦２）で表される化合物（ＬＡＴＰ）等を用いることができる。また、他の酸化物固体電解質としては、ＬｉＬａＴｉＯ（例えば、Ｌｉ０．３４Ｌａ０．５１ＴｉＯ３）、ＬｉＰＯＮ（例えば、Ｌｉ２．９ＰＯ３．３Ｎ０．４６）、ＬｉＬａＺｒＯ（例えば、Ｌｉ７Ｌａ３Ｚｒ２Ｏ１２）等を用いることができる。
【0017】
この固体電解質層１２に正極層１１の反対側から接触するように負極層１３が設けられている。この負極層１３は、アルカリ金属層１３ａと、負極中間層１３ｂと、を含んでいる。
【0018】
アルカリ金属層１３ａは、全固体電池１の充電に伴って、正極層１１から放出され固体電解質層１２を介して負極集電体３０又は負極中間層１３ｂの主面に到達し析出する。このアルカリ金属層１３ａの体積は、全固体電池１の充電に伴ってアルカリ金属が析出して増加していく一方で、放電に伴ってアルカリ金属が消失（正極層１１側へ移動）して減少していく。アルカリ金属層１３ａの主成分としては、例えば、リチウム金属、ナトリウム金属、及び、カリウム金属等を挙げることができる。
【0019】
負極中間層１３ｂは、固体電解質層１２とアルカリ金属層１３ａとの間に設けられている。この負極中間層１３ｂは、アルカリ金属の平滑な析出を補助するため、及び／又は、アルカリ金属層１３ａが固体電解質層に直接接しないようにするための層である。負極中間層１３ｂは、アルカリ金属イオンを吸蔵及び放出可能な材料または電子絶縁性およびリチウムイオン伝導性を有する材料を含有している。アルカリ金属イオンを吸蔵及び放出可能な材料は、グラファイト等の炭素材料や銀等の金属材料からなる群から選択される１種または２種以上の材料を含有している。また、電子絶縁性およびリチウムイオン伝導性を有する材料は、固体電解質層に含まれる固体電解質よりもリチウム金属と接触することによる還元分解に対して安定な材料であり、例えば、ハロゲン化リチウム（フッ化リチウム（ＬｉＦ）、塩化リチウム（ＬｉＣｌ）、臭化リチウム（ＬｉＢｒ）、ヨウ化リチウム（ＬｉＩ））、リチウムイオン伝導性ポリマー、Ｌｉ－Ｍ－Ｏ（Ｍは、Ｍｇ、Ａｕ、Ａｌ、ＳｎおよびＺｎからなる群より選ばれる１種または２種以上の金属元素である）で表される複合金属酸化物、ならびにＬｉ－Ｂａ－ＴｉＯ３複合酸化物からなる群から選択される１種または２種以上の材料を含有している。これらの材料はいずれも、リチウム金属との接触による還元分解について特に安定である。また、負極中間層は、例えば、樹脂バインダーを含んでも良い。なお、本実施形態の中間層１３ｂは、固体電解質層１２とアルカリ金属層１３ａとの間に設けられているがこれに限定されず、アルカリ金属層１３ａと負極集電体３０との間に設けられていてもよい。また、負極層１３は、負極中間層１３ｂを含んでいなくてもよい。
【0020】
正極集電体２０は、導電性を有する板状（又は箔状）の部材であり、特に限定されないが、例えば、金属や、導電性を有する樹脂から構成されている。金属としては、アルミニウム、ニッケル、鉄、ステンレス、チタン、又は、銅等を用いることができる。或いは、ニッケルとアルミニウムとのクラッド材、又は、銅とアルミニウムとのクラッド材等が用いられてもよい。また、導電性を有する樹脂としては、非導電性高分子材料に導電性フィラーが添加された樹脂等が挙げられる。
【0021】
この正極集電体２０は、折り曲げられることによって、各々の発電要素１０ａ～１０ｆの正極層１１に接触するように発電要素１０ａ～１０ｆに巻回されている。よって、各々の正極層１１は、この正極集電体２０により相互に電気的に接続されている。なお、発電要素１０に正極集電体２０を巻回するために、全固体電池１は、発電要素を少なくとも３個以上備えている。
【0022】
本実施形態における正極集電体２０は、以下に説明するような構造を有することにより、発電要素１０ａ～１０ｆに巻回された渦巻き形状を有している。すなわち、この正極集電体２０は、各々の発電要素１０の正極層１１に接触する第１～第４の接触部２１ａ～２１ｄと、当該正極層１１に接触していない第１～第５の延出部２２ａ～２２ｅと、を有している。
【0023】
第１～第４の接触部２１ａ～２１ｄは、それぞれ、発電要素１０ａ～１０ｆの正極層１１と接触している。より具体的には、第１の接触部２１ａは、発電要素１０ａ，１０ｃの正極層１１の間に介在しており、第２の接触部２１ｂは、発電要素１０ｂ，１０ｅの正極層１１の間に介在している。一方で、第３の接触部２１ｃは、発電要素１０ｄの正極層１１に接触しており、第４の接触部２１ｄは、発電要素１０ｆの正極層１１に接触している。
【0024】
第１の接触部２１ａの一方側（図中の－Ｘ方向側）の一端から第１の延出部２２ａが延出している。この第１の延出部２２ａは、第１の接触部２１ａと略平行に延在しており、当該第１の接触部２１ａの一方端から図中の－Ｘ方向に向かって延出している。なお、この第１の延出部２２ａを正極集電体２０から省略してもよい。
【0025】
第１の接触部２１ａの他方側（図中の＋Ｘ方向側）の他端と、第２の接触部２１ｂの他方側（図中の＋Ｘ方向側）の他端と、から、第２の延出部２２ｂが延出している。この第２の延出部２２ｂは、発電要素１０ａ，１０ｂに対して開口するコの字形状を有している。この第２の延出部２２ｂは、一対の第１及び第２の対向部２３ａ，２３ｂと、第１の連結部２４ａと、を含んでいる。
【0026】
第１の対向部２３ａは、第１の接触部２１ａの他端から図中の＋Ｘ方向に向かって延出しており、第２の対向部２３ｂは、第２の接触部２１ｂの他端から図中の＋Ｘ方向に向かって延出している。これらの第１及び第２の対向部２３ａ，２３ｂは、図中のＺ方向において相互に対向している。
【0027】
第１の連結部２４ａは、積層方向（図中のＺ方向）に沿って延在している。本実施形態における第１の連結部２４ａは、一対の第１及び第２の対向部２３ａ，２３ｂの間に介在していることで、当該第１及び第２の対向部２３ａ，２３ｂを連結している。この第１の連結部２４ａは、２個の発電要素１０ａ，１０ｂと対向している。
【0028】
第２の接触部２１ｂの一端及び第３の接触部２１ｃの一端から第３の延出部２２ｃが延出している。この第３の延出部２２ｃは、発電要素１０ａ～１０ｄに対して、第２の延出部２２ｂとは反対側に位置している。第３の延出部２２ｃは、第２の延出部２２ｂと逆向きのコの字形状を有しており、発電要素１０ａ～１０ｄに対して開口している。第３の延出部２２ｃは、一対の第３及び第４の対向部２３ｃ，２３ｄと、第２の連結部２４ｂと、を含んでいる。
【0029】
第３の対向部２３ｃは、第２の接触部２１ｂの一端から図中の－Ｘ方向に向かって延出しており、第４の対向部２３ｄは、第３の接触部２１ｃの一端から図中の－Ｘ方向に向かって延出している。これらの第３及び第４の対向部２３ｃ，２３ｄは、積層方向において相互に対向している。
【0030】
第２の連結部２４ｂは、積層方向に沿って延在している。この第２の連結部２４ｂは、一対の第３及び第４の対向部２３ｃ，２３ｄの間に介在していることで、当該第３及び第４の対向部２３ｃ，２３ｄを連結している。また、第２の連結部２４ｂは、４個の発電要素１０ａ～１０ｄと対向しており、第２の連結部２４ｂの長さは、第１の連結部２４ａの長さよりも長くなっている。
【0031】
第３の接触部２１ｃの他端及び第４の接触部２１ｄの他端から第４の延出部２２ｄが延出している。この第４の延出部２２ｄは、発電要素１０ａ～１０ｆに対して、第３の延出部２２ｃとは反対側に位置している。この第４の延出部２２ｄは、発電要素１０ａ～１０ｆに対して開口するコの字形状を有している。この第４の延出部２２ｄは、第２の延出部２２ｂと接触するように、第２の延出部２２ｂの外側に配置されている。第４の延出部２２ｄは、一対の第５及び第６の対向部２３ｅ，２３ｆと、第３の連結部２４ｃと、を含んでいる。
【0032】
第５の対向部２３ｅは、第３の接触部２１ｃの他端から図中の＋Ｘ方向に向かって延出しており、第６の対向部２３ｆは、第４の接触部２１ｄの他端から図中の＋Ｘ方向に向かって延出している。これらの第５及び第６の対向部２３ｅ，２３ｆは、図中のＺ方向において相互に対向している。
【0033】
第３の連結部２４ｃは、積層方向（図中のＺ方向）に沿って延在している。第３の連結部２４ｃは、一対の第５及び第６の対向部２３ｅ，２３ｆの間に介在していることで、当該第５及び第６の対向部２３ｅ，２３ｆを連結している。また、第３の連結部２４ｃは、６個の発電要素１０ａ～１０ｆと対向しており、第３の連結部２４ｃの長さは、第２の連結部２４ｂの長さよりも長くなっている。
【0034】
また、第３の連結部２４ｃは、第１の連結部２４ａと接触している。このように、第２の延出部２２ｂと第４の延出部２２ｄとが接触していることにより、第３の連結部２４ｃと第１の連結部２４ａとの間においても通電させることができる。このため、正極集電体２０を流れる電流を第３の連結部２４ｃと第１の連結部２４ａの接触面を起点に分散させることができるため、正極集電体２０における電流密度を低減することができる。よって、全固体電池１の発熱量の低減を図ることができる。
【0035】
第４の接触部２１ｄの一端から第５の延出部２２ｅが延出している。この第５の延出部２２ｅは、第４の接触部２１ｄと略平行に延在しており、当該第４の接触部２１ｄの一端から図中の－Ｘ方向に向かって延出している。なお、この第５の延出部２２ｅも正極集電体２０から省略してもよい。
【0036】
負極集電体３０は、導電性を有する板状（又は箔状）の部材であり、特に限定されないが、例えば、金属や、導電性を有する樹脂から構成されている。金属及び導電性を有する樹脂としては、上述の正極集電体２０を構成する材料と同様の材料を用いることができる。図１及び図２に示すように、本実施形態における負極集電体３０は、矩形の平面形状を有しており、正極集電体２０のように折り曲げられていない。
【0037】
【0038】
図３に示すように、まず、両面に発電要素１０が形成された負極集電体３０を３枚準備する。次いで、負極集電体３０上に形成された発電要素１０ａ，１０ｂの正極層１１に、第１及び第２の接触部２１ａ，２１ｂが接触するように正極集電体２０を巻回する（図中の一点鎖線Ａ）。
【0039】
次いで、正極集電体２０の第１の接触部２１ａに発電要素１０ｃ，１０ｄが形成された負極集電体３０を配置すると共に、第２の接触部２１ｂ上に発電要素１０ｅ，１０ｆが形成された負極集電体３０を配置する（図中の一点鎖線Ｂ）。
【0040】
そして、発電要素１０ｄ，１０ｆの正極層１１に、第３及び第４の接触部２１ｃ，２１ｄがそれぞれ接触するように正極集電体２０を巻回する（図中の一点鎖線Ｃ）。以上のようにして、上記のような全固体電池１の正極集電体２０を発電要素１０に巻回することができる。
【0041】
以上のような本実施形態における全固体電池１であれば、発電要素１０に正極集電体２０が巻回されていることにより、正極集電体２０において発電要素１０に覆われていない表面の面積を増大させることができる。このため、電解液を含まない全固体電池であっても、正極集電体２０からの輻射による放熱量を増加させることができる。また、内部の真空度が高く、空気による伝熱量が少ない全固体電池においても、正極集電体２０からの輻射による放熱を行うことができるため、放熱性能の向上を図ることができ、ひいては、高温耐性を向上させることができる。
【0042】
また、本実施形態では正極集電体２０を巻回している一方で、負極集電体３０は巻回していない。このように、負極集電体３０の面積を制限することにより、アルカリ金属が負極集電体３０の反応面以外の領域に析出してしまうことを抑制することができる。これにより、全固体電池１の容量の低下を抑制することができる。
【0043】
また、図３に示すように、本実施形態における全固体電池１であれば、負極集電体３０のみに発電要素１０を形成すればよく、負極集電体３０と正極集電体２０の両方に発電要素１０を形成する必要がなくなるため、製造性を向上させることができる。なお、本実施形態では、予め負極集電体３０に発電要素１０を形成しているので、負極集電体３０と発電要素１０とは接合している一方で、正極集電体２０と発電要素１０とは単に接触しているのみであって接合はしていない。
【0044】
なお、上記実施形態では、図３に示すような複数の負極集電体３０のそれぞれに発電要素１０を形成してから、正極集電体２０を巻回する巻回方法を説明したがこれに限定されない。例えば、以下のような巻回方法で全固体電池１Ｂにおいて正極集電体２０を巻回してもよい。
【0045】
図４は、他の実施形態における全固体電池１Ｂの正極集電体２０の巻回方法の一例を説明する断面図である。この実施形態では、１枚の負極集電体３０Ｂの一方の主面上に発電要素１０ａ～１０ｆが形成されている。この負極集電体３０Ｂは、山折り部３０ａにおいて山折りされていると共に、谷折り部３０ｂにおいて谷折りされている。よって、この実施形態では、発電要素１０の間に２層の負極集電体３０Ｂが介在している。
【0046】
この場合においても、負極集電体３０Ｂ上に形成された発電要素１０ａ，１０ｂの正極層１１に、第１及び第２の接触部２１ａ，２１ｂが接触するように正極集電体２０を巻回する（図中の一点鎖線Ａ）。そして、発電要素１０ｄ，１０ｆの正極層１１に、第３及び第４の接触部２１ｃ，２１ｄがそれぞれ接触するように正極集電体２０を巻回する（図中の一点鎖線Ｂ）。以上のようにして、上記のような全固体電池１Ｂの正極集電体２０を発電要素１０に巻回することができる。
【0047】
図５は、本実施形態における全固体電池の変形例の一例を示す断面図である。本変形例では、全固体電池１Ｃが正極集電体２０上に放熱材層４０をさらに備えている点で上記実施形態と相違する。
【0048】
本変形例における放熱材層４０は、正極集電体２０の第２～第４の延出部２２ｂの表面を被覆している。この放熱材層４０としては、放熱性を有する絶縁性の材料を用いることができる。このような材料としては、具体的には、セラミックやゴム等を用いることができる。セラミックやゴムは金属箔よりも放射計数が大きいため、輻射による放熱効果の向上を図ることができる。
【0049】
図６（ａ）は、本実施形態における全固体電池の正極集電体２０の第１変形例の一例を示す断面図である。本変形例に示すように、全固体電池１Ｄの正極集電体２０Ｄの第２～第４の延出部２２ｂ～２２ｄは、蛇腹形状の部分を有していてもよい。本変形例では、第１～第３の連結部２４ａ～２４ｃが蛇腹形状を有する場合を図示しているがこれに限定されず、対向部も蛇腹形状になっていてもよい。このように、第２～第４の延出部２２ｂ～２２ｄが蛇腹形状の部分を含むことにより、第２～第４の延出部２２ｂ～２２ｄの表面積を増大させることができるため、輻射による放熱効果の向上を図ることができる。さらに、このような蛇腹形状及び円弧形状は、充放電に伴う発電要素１０の積層方向における膨張及び収縮に追従することができる。
【0050】
図６（ｂ）は、本実施形態における全固体電池の正極集電体２０の第２変形例の一例を示す断面図である。本変形例に示すように、全固体電池１Ｅの正極集電体２０Ｅの第２～第４の延出部２２ｂ～２２ｄは、円弧形状の部分を有していてもよい。本変形例では、第１～第３の連結部２４ａ～２４ｃが円弧形状を有する場合を図示しているがこれに限定されず、対向部も蛇腹形状になっていてもよい。この場合にも、第２～第４の延出部２２ｂ～２２ｄの表面積を増大させることができるため、輻射による放熱効果の向上を図ることができる。さらに、このような蛇腹形状及び円弧形状は、充放電に伴う発電要素１０の積層方向における膨張及び収縮に追従することができる。
【0051】
図７（ａ）～図７（ｄ）は、本実施形態における正極集電体の第３～第６変形例の一例を示す展開図である。図７（ａ）に示すように、正極集電体２０Ｆの幅は、第１の端部２０ａから第２の端部２０ｂに向かうに従って増加していてもよい。本変形例では、正極集電体２０Ｇの２つの長辺を傾斜させることにより幅を変化させている。なお、第１の端部２０ａは、正極集電体２０Ｆの巻回形状の中心側に位置する端部であり、第２の端部２０ｂは、巻回形状の最外周側に位置する端部である。或いは、図７（ｂ）に示すように、正極集電体２０Ｇの１つの長辺のみを傾斜させることで、正極集電体２０Ｇの幅を変更してもよい。
【0052】
或いは、図７（ａ）とは逆に、正極集電体２０Ｈの幅は、第２の端部２０ｂから第１の端部２０ａに向かうに従って増加していてもよい。また、図７（ｄ）に示すように、正極集電体２０Ｉの１つの長辺のみを傾斜させることで、正極集電体２０Ｇの幅を変更してもよい。
【0053】
図７（ａ）～図７（ｄ）に示すような正極集電体２０Ｆ～２０Ｉであれば、正極集電体２０Ｆ～２０Ｉが巻回された際に、第１～第５の延出部２２ａ～２２ｅ（図１参照）の向かい合う部分同士の幅が互いに異なるので、当該向かい合う部分の面積を小さくすることができる。よって、第１～第５の延出部２２ａ～２２ｅからの輻射熱が外装部材に伝播し易くなるため、放熱量の増大を図ることができる。
【0054】
図８は、本実施形態における負極集電体の変形例の一例を示す断面図である。この変形例では、正極集電体２０だけでなく、負極集電体３０Ｇも発電要素１０に巻回されている点で、上記実施形態と相違している。
【0055】
本変形例における全固体電池１Ｇにおける負極集電体３０Ｇは、基本的に、上記実施形態における正極集電体２０と同様に発電要素１０に巻回されている。但し、本変形例では、負極集電体３０Ｇの第１～第３の接触部３１ａ～３１ｃは、発電要素１０の負極層１３の間に介在している。そして、第１の接触部３１ａと第２の接触部３１ｂからコの字状の第１の延出部３２ａが延出しており、第２の接触部３１ｂと第３の接触部３１ｃからコの字状の第２の延出部３２ｂが延出している。
【0056】
このように、負極集電体３０Ｇも巻回されていることで、負極集電体３０Ｇからの輻射熱を増大させることができるため、全固体電池１Ｇの放熱性能の向上を図ることができる。
【0057】
以上、本発明の実施形態について説明したが、これらの実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
【0058】
例えば、正極集電体を巻回せずに、上記の負極集電体のみを発電要素に巻回してもよい。
【0059】
また、発電要素の数は少なくとも３個以上であれば特に限定されない。
【符号の説明】
【0060】
１，１Ｂ～１Ｇ…全固体電池
１０ａ～１０ｆ…発電要素
１１…正極層
１２…固体電解質層
１３…負極層
１３ａ…アルカリ金属層
１３ｂ…中間層
２０，２０Ｄ…正極集電体
２１ａ～２１ｄ…第１～第４の接触部
２２ａ～２２ｅ…第１～第５の延出部
２３ａ～２３ｆ…第１～第６の対向部
２４ａ～２４ｃ…第１～第３の連結部
３０，３０Ｂ，３０Ｇ…負極集電体
３０ａ…山折り部
３０ｂ…谷折り部
３１ａ～３１ｃ…第１～第３の接触部
３２ａ，３２ｂ…第１及び第２の延出部
４０…放熱材層
１０ａ～１０ｆ…発電要素
１１…正極層
１２…固体電解質層
１３…負極層
１３ａ…アルカリ金属層
１３ｂ…中間層
２０，２０Ｄ…正極集電体
２１ａ～２１ｄ…第１～第４の接触部
２２ａ～２２ｅ…第１～第５の延出部
２３ａ～２３ｆ…第１～第６の対向部
２４ａ～２４ｃ…第１～第３の連結部
３０，３０Ｂ，３０Ｇ…負極集電体
３０ａ…山折り部
３０ｂ…谷折り部
３１ａ～３１ｃ…第１～第３の接触部
３２ａ，３２ｂ…第１及び第２の延出部
４０…放熱材層
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】