特開 2024-112330 電池、電解質シート、セパレーター、及び電池モジュール

(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】P2024112330

(43)【公開日】2024-08-21

(54)【発明の名称】電池、電解質シート、セパレーター、及び電池モジュール

(51)【国際特許分類】

   H01M 10/04 20060101AFI20240814BHJP

   H01M 10/0565 20100101ALI20240814BHJP

   H01M 10/0562 20100101ALI20240814BHJP

   H01M 10/052 20100101ALI20240814BHJP

   H01M 50/414 20210101ALI20240814BHJP

   H01M 50/463 20210101ALI20240814BHJP

【ＦＩ】

H01M10/04 Z

H01M10/0565

H01M10/0562

H01M10/052

H01M50/414

H01M50/463 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】23

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021101933

(22)【出願日】2021-06-18

(71)【出願人】

【識別番号】399131116

【氏名又は名称】トライポッド・デザイン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001782

【氏名又は名称】弁理士法人ライトハウス国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】大井 寛崇

(72)【発明者】

【氏名】大野 栄一

【テーマコード（参考）】

5H021

5H028

5H029

【Ｆターム（参考）】

5H021CC02

5H021EE02

5H028AA05

5H028AA06

5H028CC11

5H028EE04

5H028EE06

5H028FF09

5H028HH01

5H028HH10

5H029AJ02

5H029AK03

5H029AL02

5H029AL03

5H029AL06

5H029AL07

5H029AL08

5H029AL16

5H029AM07

5H029AM12

5H029AM16

5H029BJ12

5H029CJ05

5H029DJ04

5H029EJ03

5H029HJ12

5H029HJ20

(57)【要約】

【課題】
充放電後も電解質部のイオン濃度分布が均一に保たれる電池を提供すること、及び高電圧を出力することのできる電池モジュールを提供することを目的とする。
【解決手段】
正極と、電解質部と、負極とが積層して形成された電池であって、正極と電解質部が接する面及び／又は負極と電解質部が接する面に垂直な方向（厚み方向）の電解質部のイオン伝導度σ_⊥と、正極と電解質部が接する面及び／又は負極と電解質部が接する面に平行な方向（面内方向）の電解質部のイオン伝導度σ_｜｜との比σ_⊥／σ_｜｜が、１０以上である、電池。
【選択図】 図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

正極と、電解質部と、負極とが積層して形成された電池であって、
正極と電解質部が接する面及び／又は負極と電解質部が接する面に垂直な方向（厚み方向）の電解質部のイオン伝導度σ_⊥と、正極と電解質部が接する面及び／又は負極と電解質部が接する面に平行な方向（面内方向）の電解質部のイオン伝導度σ_｜｜との比σ_⊥／σ_｜｜が、１０以上である、電池。

【請求項2】

電解質部が、低イオン伝導領域と高イオン伝導領域を有するものであり、
高イオン伝導領域が、電解質部の面内方向の少なくとも一部に非連続であり、
高イオン伝導領域の一部又は全部が、電解質部の厚み方向に連続である、
請求項１に記載の電池。

【請求項3】

電解質部の高イオン伝導領域のイオン伝導度σ_ＥＨと低イオン伝導領域のイオン伝導度σ_ＥＬの比σ_ＥＨ／σ_ＥＬが、１０以上である、
請求項２に記載の電池。

【請求項4】

電解質部の高イオン伝導領域が、固体電解質で形成されており、
電解質部の低イオン伝導領域が、樹脂で形成されている、
請求項２又は３に記載の電池。

【請求項5】

固体電解質が、有機材料と溶媒と電解質を含むゲル電解質である、
請求項４に記載の電池。

【請求項6】

電解質部に含まれる樹脂が、固体電解質粒子を分散して含むものである、
請求項４又は５に記載の電池。

【請求項7】

固体電解質が、電解質部と正極の界面及び電解質部と負極の界面に露出し、正極及び負極と直接接触する、
請求項４～６のいずれかに記載の電池。

【請求項8】

電解質部が、セパレーターを含むものであり、
セパレーターが、少なくとも一部分に樹脂を含むものであり、
低イオン伝導領域が、セパレーター中の樹脂を含む領域であり、
高イオン伝導領域が、セパレーター中の樹脂を含まない領域である、
請求項２～７のいずれかに記載の電池。

【請求項9】

樹脂が、粘着性又は接着性を有するものである、
請求項４～８のいずれかに記載の電池。

【請求項10】

樹脂が、シリコーン樹脂である、
請求項４～９のいずれかに記載の電池。

【請求項11】

樹脂が、セパレーターに、メッシュ状、ストライプ状、ハニカム状、丸孔状、又は角孔状に形成された、
請求項８～１０に記載の電池。

【請求項12】

イオン伝導性を有するシート状の部材からなる電解質シートであって、
電解質シートの面に垂直な方向（厚み方向）の電解質シートのイオン伝導度σ_⊥と、電解質シートの面に平行な方向（面内方向）の電解質シートのイオン伝導度σ_｜｜との比σ_⊥／σ_｜｜が、１０以上である、電解質シート。

【請求項13】

電解質シートが、低イオン伝導領域と高イオン伝導領域を有するものであり、
高イオン伝導領域が、電解質シートの面内方向の少なくとも一部に非連続であり、
高イオン伝導領域の一部又は全部が、電解質シートの厚み方向に連続である、
請求項１２に記載の電解質シート。

【請求項14】

電解質シートの高イオン伝導領域が、固体電解質で形成されており、
電解質シートの低イオン伝導領域が、樹脂で形成されている、
請求項１３に記載の電解質シート。

【請求項15】

固体電解質が、有機材料と溶媒と電解質を含むゲル電解質である、
請求項１４に記載の電解質シート。

【請求項16】

電解質シートに含まれる樹脂が、固体電解質粒子を分散して含むものである、
請求項１４又は１５に記載の電解質シート。

【請求項17】

固体電解質が、電解質シートの表面に露出した、
請求項１４～１６のいずれかに記載の電解質シート。

【請求項18】

電解質シートが、セパレーターを含むものであり、
セパレーターが、少なくとも一部分に樹脂を含むものであり、
低イオン伝導領域が、セパレーター中の樹脂を含む領域であり、
高イオン伝導領域が、セパレーター中の樹脂を含まない領域である、
請求項１３～１７のいずれかに記載の電解質シート。

【請求項19】

樹脂が、粘着性又は接着性を有するものである、
請求項１４～１８のいずれかに記載の電解質シート。

【請求項20】

樹脂が、シリコーン樹脂である、
請求項１４～１９のいずれかに記載の電解質シート。

【請求項21】

樹脂が、セパレーターに、メッシュ状、ストライプ状、ハニカム状、丸孔状、又は角孔状に形成された、
請求項１８～２０に記載の電解質シート。

【請求項22】

樹脂が、メッシュ状、ストライプ状、ハニカム状、丸孔状、又は角孔状に形成された、セパレーター。

【請求項23】

請求項１～１１のいずれかに記載の電池を２つ以上直列接続して形成された電池モジュールであって、
該電池が、共通の電解質部を有し、電解質部の面内方向に平行な方向に並んで形成された、
電池モジュール。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電池に関する。

【背景技術】

【0002】

リチウムイオン電池やニッケル水素電池等の一部の電池は、正極とセパレーターと負極とを巻回し、電解液を含侵させた構造をしている。電池の充放電特性やサイクル特性の向上、発熱の抑制のためには、対向する位置にある正極活物質と負極活物質の目付量を同一にすること、並びに正極及び負極の全面にわたって目付量が均一であることが重要であると考えられている。

【0003】

特許文献１では、リチウムイオン二次電池用電極の製造方法に関して、集電体の上にバインダーを間欠的に塗工し、その上から活物質を塗工することで目付量のバラツキを抑制できることが開示されている。

【0004】

しかしながら、リチウムイオン二次電池の充放電を繰り返した場合は、電解液中をイオンが移動することでイオン濃度が不均一となる。そして、このイオン濃度のバラツキが原因となり活物質の劣化度合が不均一となるため、電池反応に有効な活物質の量が位置によって不均一となるという問題がある。電池反応に有効な活物質の量が不均一となった場合、充放電容量やサイクル特性が劣化する、内部抵抗が上昇する、充放電反応が局所的に発生することで発熱する等の問題が発生することがある。

【0005】

また、巻回型の電池を一次電池として用いる場合、電解液のイオン濃度にバラツキが生じると、活物質の消費量も不均一となり、放電に伴い内部抵抗が上昇し、高抵抗な放電によって発熱するという問題が発生することがある。

【0006】

電池は、デバイスを駆動するためのエネルギー源としても最も身近なものである。代表的なデバイスと、その駆動電圧を例示すると、例えば、ＬＥＤ（発光ダイオード）の順方向電圧は２Ｖ～３Ｖ程度、ＩＣの駆動電圧は３．３Ｖや５Ｖ、パーソナルコンピュータの動作電圧は１９Ｖ程度である。このように、ほとんどのデバイスは２Ｖ以上の電圧によって駆動される。

【0007】

一方、代表的な電池として、正極に酸化マンガン、負極に亜鉛、電解液として塩化亜鉛水溶液を用いたマンガン電池が挙げられる。マンガン電池の出力電圧は約１．５Ｖであり、これ単体では前述するようなデバイスは駆動できない。電池を用いて高電圧を得る方法は多く存在し、代表的なものとして、電池の直列接続、標準電極電位差の大きい電極を用いた電池が挙げられる。

【0008】

直列接続により高電圧を得る方法としては、複数の電池を、電池の外部で配線することで直列接続することが一般的である。例えば、直列接続されるように配線された電池ホルダーに複数の電池を入れる方法、複数の電池を直列接続し、改めて１つのパッケージに封入しプラス極とマイナス極を外部に露出させる方法がある。１．５Ｖの乾電池を６つ直列接続し、１つのパッケージに封入した９Ｖ電池等が広く市販されている。

【0009】

しかしながらこの方法では、各乾電池のパッケージ以外に、それらを外部で接続し一体化させるためのホルダー又はパッケージが必要であり、材料の無駄が多いという問題があった。さらに、一体化させる乾電池と乾電池の間に隙間が生じるため空間利用効率が低いという問題もあった。

【0010】

また、特許文献２では、絶縁性の側壁を有する電気化学エレメントを水平方向に配置し、各電気化学エレメントを直列接続し、１つのパッケージに封入することで高電圧を出力する電池とする構成が開示されている。この方法であれば、複数の電気化学エレメントを電池内部で直列接続できるため、パッケージ材料を減らすことができる。しかしながら、電気化学エレメント同士を側壁により絶縁しなければならず、製造の難易度は非常に高い。

【0011】

また、特許文献３では、集電体の片方の面に正極、もう一方の面に負極を形成した電極を、ゲル電解質部を介して積層することで電気化学エレメント直列接続し、１つのパッケージに封入することで高電圧電池とする構成が開示されている。しかしながら、電極及びゲル電解質部を確実に絶縁するために、高い位置精度でシール材料を配置しなければならず、製造の難易度は非常に高く、その製造装置も市場には流通していない。さらに、シール材料が外部応力によって剥離することが示唆されている。剥離後、電解質部がショートすることで出力電圧が低下する可能性が考えられる。

【0012】

標準電極電位差の大きい電極を用いた電池として、正極にコバルト酸リチウム、負極にカーボン、電解液としてリチウム塩を溶解させた有機溶媒を用いたリチウムイオン電池（ＬＩＢ）が実用化されている。一般的なＬＩＢの開放電圧は３．６Ｖ程度である。また、特許文献４では、開放電圧が４．７５Ｖになる、スピネル系結晶構造を有するリチウム金属複合酸化物を用いたＬＩＢの構成が開示されている。しかしながら、電解質部の電気分解のため４．７５Ｖ以上の電圧を得ることは不可能である。さらに、電解液として有機溶剤を使用するため、発火・爆発の危険性がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0013】

【特許文献1】特開２０１６－１００３０３号公報

【特許文献2】特開２０２０－２４９２２号公報

【特許文献3】米国特許出願公開第２００４／００９１７７１号明細書

【特許文献4】国際公開第２０１５／０８３４８１号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0014】

本発明は、充放電後も電解質部のイオン濃度分布が均一に保たれる電池を提供すること、及び高電圧を出力することのできる電池モジュールを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0015】

本発明の目的は、以下の［１］～［２３］により、達成される。
［１］正極と、電解質部と、負極とが積層して形成された電池であって、正極と電解質部が接する面及び／又は負極と電解質部が接する面に垂直な方向（厚み方向）の電解質部のイオン伝導度σ_⊥と、正極と電解質部が接する面及び／又は負極と電解質部が接する面に平行な方向（面内方向）の電解質部のイオン伝導度σ_｜｜との比σ_⊥／σ_｜｜が、１０以上である、電池；
［２］電解質部が、低イオン伝導領域と高イオン伝導領域を有するものであり、高イオン伝導領域が、電解質部の面内方向の少なくとも一部に非連続であり、高イオン伝導領域の一部又は全部が、電解質部の厚み方向に連続である、前記［１］に記載の電池；
［３］電解質部の高イオン伝導領域のイオン伝導度σ_ＥＨと低イオン伝導領域のイオン伝導度σ_ＥＬの比σ_ＥＨ／σ_ＥＬが、１０以上である、前記［２］に記載の電池；
［４］電解質部の高イオン伝導領域が、固体電解質で形成されており、電解質部の低イオン伝導領域が、樹脂で形成されている、前記［２］又は［３］に記載の電池；
［５］固体電解質が、有機材料と溶媒と電解質を含むゲル電解質である、前記［４］に記載の電池；
［６］電解質部に含まれる樹脂が、固体電解質粒子を分散して含むものである、前記［４］または［５］に記載の電池；
［７］固体電解質が、電解質部と正極の界面及び電解質部と負極の界面に露出し、正極及び負極と直接接触する、前記［４］～［６］のいずれかに記載の電池；
［８］電解質部が、セパレーターを含むものであり、セパレーターが、少なくとも一部分に樹脂を含むものであり、低イオン伝導領域が、セパレーター中の樹脂を含む領域であり、高イオン伝導領域が、セパレーター中の樹脂を含まない領域である、前記［２］～［７］のいずれかに記載の電池；
［９］樹脂が、粘着性又は接着性を有するものである、前記［４］～［８］のいずれかに記載の電池；
［１０］樹脂が、シリコーン樹脂である、前記［４］～［９］のいずれかに記載の電池；
［１１］樹脂が、セパレーターに、メッシュ状、ストライプ状、ハニカム状、丸孔状、又は角孔状に形成された、前記［８］～［１０］に記載の電池；
［１２］イオン伝導性を有するシート状の部材からなる電解質シートであって、電解質シートの面に垂直な方向（厚み方向）の電解質シートのイオン伝導度σ_⊥と、電解質シートの面に平行な方向（面内方向）の電解質シートのイオン伝導度σ_｜｜との比σ_⊥／σ_｜｜が、１０以上である、電解質シート；
［１３］電解質シートが、低イオン伝導領域と高イオン伝導領域を有するものであり、高イオン伝導領域が、電解質シートの面内方向の少なくとも一部に非連続であり、高イオン伝導領域の一部又は全部が、電解質シートの厚み方向に連続である、前記［１２］に記載の電解質シート；
［１４］電解質シートの高イオン伝導領域が、固体電解質で形成されており、電解質シートの低イオン伝導領域が、樹脂で形成されている、前記［１３］に記載の電解質シート；
［１５］固体電解質が、有機材料と溶媒と電解質を含むゲル電解質である、前記［１４］に記載の電解質シート；
［１６］電解質シートに含まれる樹脂が、固体電解質粒子を分散して含むものである、
前記［１４］又は［１５］に記載の電解質シート；
［１７］固体電解質が、電解質シートの表面に露出した、前記［１４］～［１６］のいずれかに記載の電解質シート；
［１８］電解質シートが、セパレーターを含むものであり、セパレーターが、少なくとも一部分に樹脂を含むものであり、低イオン伝導領域が、セパレーター中の樹脂を含む領域であり、高イオン伝導領域が、セパレーター中の樹脂を含まない領域である、前記［１３］～［１７］のいずれかに記載の電解質シート；
［１９］樹脂が、粘着性又は接着性を有するものである、前記［１４］～［１８］のいずれかに記載の電解質シート；
［２０］樹脂が、シリコーン樹脂である、前記［１４］～［１９］のいずれかに記載の電解質シート；
［２１］樹脂が、セパレーターに、メッシュ状、ストライプ状、ハニカム状、丸孔状、又は角孔状に形成された、前記［１８］～［２０］に記載の電解質シート；
［２２］樹脂が、メッシュ状、ストライプ状、ハニカム状、丸孔状、又は角孔状に形成された、セパレーター；
［２３］前記［１］～［１１］のいずれかに記載の電池を２つ以上直列接続して形成された電池モジュールであって、該電池は共通の電解質部を有し、該電池は電解質部の面内方向に平行な方向に並んで形成された、電池モジュール。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の実施の形態にかかる、電解質部の厚み方向及び面内方向のイオン伝導度を説明するための図である。

【図2】本発明の実施の形態にかかる、電池の断面の模式図の一例を表す図である。

【図3】本発明の実施の形態にかかる、電池の断面の模式図の一例を表す図である。

【図4】本発明の実施の形態にかかる、電池の断面の模式図の一例を表す図である。

【図5】本発明の実施の形態にかかる、電池の断面の模式図の一例を表す図である。

【図6】本発明の実施の形態にかかる、セパレーターに形成される樹脂のパターンの例を表す図である。

【図7】本発明の実施の形態にかかる、電池の作製手順の一例を表す図である。

【図8】本発明の実施の形態にかかる、電池の作製手順の一例を表す図である。

【図9】本発明の実施の形態にかかる、電解質シートの断面の模式図の一例を表す図である。

【図10】本発明の実施の形態にかかる、電解質シートの断面の模式図の一例を表す図である。

【図11】本発明の実施の形態にかかる、電池モジュールの断面の模式図の一例を表す図である。

【図12】実施例１のセパレーターのパターニングを説明するための図である。

【図13】実施例２の電極の配置を説明するための図である。

【図14】実施例２の電池の放電特性を示す図である。

【図15】比較例２の電池の放電特性を示す図である。

【図16】実施例５の電極の配置を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本発明を実施するための形態（以下、「本実施形態」という。）について以下詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものでなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施することができる。

【0018】

（基本要件）
本実施形態の電池は、正極と、電解質部と、負極とが順次積層して形成された電池であって、正極と電解質部が接する面及び／又は負極と電解質部が接する面に垂直な方向（厚み方向）の電解質部のイオン伝導度σ_⊥と、正極と電解質部が接する面及び／又は負極と電解質部が接する面に平行な方向（面内方向）の電解質部のイオン伝導度σ_｜｜との比σ_⊥／σ_｜｜が１０以上である電池である。このような構成をとることによって、充放電時に生じる電解質部内でのイオンの濃度分布のバラツキを抑制することができ、内部抵抗の上昇の抑制、充放電に伴う発熱の抑制、二次電池の充放電容量の向上、二次電池のサイクル特性の向上などの効果が得られる。

【0019】

図１は、本発明の実施の形態にかかる、電解質部の厚み方向及び面内方向のイオン伝導度を説明するための図である。図１（ａ）は、本実施形態の電池の、正極、電解質部、及び負極を含む断面の模式図の一例を表す図である。図１（ａ）では、正極１と、電解質部２と、負極３とが順次積層されている。正極１、電解質部２及び負極３のそれぞれは、シート状の形状を有している。正極１と電解質部２が接する面と、負極３と電解質部２が接する面の大きさは等しいものとする。また、正極１と電解質部２が接する面と、負極３と電解質部２が接する面は、平行である。

【0020】

図１（ａ）において厚み方向と示した方向、すなわち、正極１と電解質部２が接する面及び負極３と電解質部２が接する面に垂直な方向の電解質部２のイオン伝導度を、イオン伝導度σ_⊥とする。

【0021】

図１（ａ）において、面内方向と示した方向は、正極１と電解質部２が接する面及び負極３と電解質部２が接する面に平行な方向である。電解質部２の面内方向は、電解質部２の断面の模式図においては一方向に定められるが、電解質部２の上面図においては複数存在し、一方向に定めることができない。

【0022】

図１（ｂ）は、電解質部の上面図の一例を表す図である。ここでは、電解質部２の、正極１と接する面を上面とする。図１（ｂ）では、電解質部２は、イオン伝導度が低い領域、すなわち、低イオン伝導領域２１と、イオン伝導度が高い領域、すなわち、高イオン伝導領域２２を有している。図１（ｂ）において、細かな水玉模様が施されている領域が低イオン伝導領域２１であり、模様が施されていない領域が高イオン伝導領域２２である。

【0023】

図１（ｂ）の低イオン伝導領域２１及び高イオン伝導領域２２は、厚み方向に途切れておらず、厚み方向に連続して形成されている。そのため、電解質部２の、負極３と接する面を表す図も、図１（ｂ）と同様の図となる。図１（ｂ）において、面内方向には、例えば、面内方向１と示した方向と、面内方向２と示した方向が存在する。

【0024】

図１（ｂ）の面内方向１と示した方向においては、高イオン伝導領域２２が連続しているため、イオンが伝導しやすく、イオン伝導度は高くなる。一方、図１（ｂ）の面内方向２と示した方向においては、低イオン伝導領域２１を挟むことで高イオン伝導領域２２が非連続となっているため、イオンが伝導しにくく、イオン伝導度は低くなる。

【0025】

上記のように、面内方向の電解質部２のイオン伝導度であっても、その方向によってイオン伝導度が異なる場合は、より低いイオン伝導度を、面内方向の電解質部２のイオン伝導度σ_｜｜と定義する。この場合に、最も低いイオン伝導度を、面内方向の電解質部２のイオン伝導度σ_｜｜と定義することができる。電解質部２の面内方向のイオン伝導度σ_｜｜は、電解質部２の面内方向のうち、低イオン伝導領域２１と交差する方向のイオン伝導度であり得る。

【0026】

例えば、図１（ｂ）において、電解質部２の面内方向には、面内方向１と示した方向と面内方向２と示した方向以外にも、面内方向３と示した方向も存在する。図１（ｂ）において面内方向３と示した方向においても、低イオン伝導領域２１を挟むことで高イオン伝導領域２２が非連続となっているため、イオンが伝導しにくく、イオン伝導度は低くなる。

【0027】

そのため、図１（ｂ）における面内方向の電解質部２のイオン伝導度σ_｜｜は、面内方向１と示した方向ではなく、面内方向２と示した方向、又は面内方向３と示した方向のイオン伝導度となる。

【0028】

厚み方向の電解質部２のイオン伝導度σ_⊥は、電解質部２の高イオン伝導領域２２におけるイオン伝導度と略等しく、例えば、図１（ａ）の厚み方向と示した方向に垂直な２つの面のそれぞれに接触するように、２つの電極を配置し、この電極間でイオン伝導度を測定することにより得られる。

【0029】

また、面内方向の電解質部２のイオン伝導度σ_｜｜は、高イオン伝導領域２２が非連続となる２点間におけるイオン伝導度と略等しく、例えば、図１（ｂ）の面内方向２と示した方向に垂直な２つの面のそれぞれに接触するように、２つの電極を配置し、この電極間でイオン伝導度を測定する方法、又は、高イオン伝導領域２２が非連続となるような、面内方向２と示した方向に離れた位置であって、厚み方向に垂直な面上の位置に、２つの電極を配置し、この電極間でイオン伝導度を測定する方法により得られる。この場合、前記２点のうち、１の点と接している高イオン伝導領域２２と、他の点と接している高イオン伝導領域２２とが、低イオン伝導領域２１により遮られ、非連続となっている。

【0030】

電解質部２のイオン伝導度の比σ_⊥／σ_｜｜が１０以上となるためには、例えば、電解質部２が、低イオン伝導領域２１と高イオン伝導領域２２を有するものであり、高イオン伝導領域２２が、電解質部２の面内方向の少なくとも一部に非連続であり、高イオン伝導領域２２の一部又は全部が、電解質部２の厚み方向に連続であることが好ましい。

【0031】

電解質部２において、高イオン伝導領域２２は、低イオン伝導領域２１によって複数に分けられており、互いに非連続であってもよい。

【0032】

電解質部２のイオン伝導度の比σ_⊥／σ_｜｜は、１０以上であることが好ましく、１００以上であることがより好ましく、１，０００以上であることがさらに好ましい。

【0033】

電解質部２のイオン伝導度の比σ_⊥／σ_｜｜は、１０以上であれば、小電流での充放電時に生じるイオンの濃度分布のバラツキを抑制し、電池反応の位置による均一化及び活物質の劣化を均一化することができる。また、電解質部２のイオン伝導度の比σ_⊥／σ_｜｜は、１００以上であれば、大電流での充放電時に生じるイオンの濃度分布のバラツキを抑制し、電池反応の位置による均一化及び活物質の劣化を均一化することができる。さらに、電解質部２のイオン伝導度の比σ_⊥／σ_｜｜は、１，０００以上であれば、１つのパッケージ内で複数のセルを直列に接続しても高い電圧を得ることができる。

【0034】

また、電解質部２のイオン伝導度の比σ_⊥／σ_｜｜は、１０^２１以下であることが好ましく、１０^１５以下であることがより好ましく、１０^９以下であることがさらに好ましい。

【0035】

電解質部２の厚み方向のイオン伝導度σ_⊥は、０．０１ｍＳ／ｃｍ以上であることが好ましく、１ｍＳ／ｃｍ以上であることがより好ましく、１０ｍＳ／ｃｍ以上であることがさらに好ましい。また、電解質部２の厚み方向のイオン伝導度σ_⊥は、１，０００ｍＳ／ｃｍ以下であることが好ましく、１００ｍＳ／ｃｍ以下であることがより好ましく、５０ｍＳ／ｃｍ以下であることがさらに好ましい。

【0036】

電解質部２の面内方向のイオン伝導度σ_｜｜は、１ｍＳ／ｃｍ以下であることが好ましく、０．１ｍＳ／ｃｍ以下であることがより好ましく、１０^－３ｍＳ／ｃｍ以下であることがさらに好ましい。また、電解質部２の面内方向のイオン伝導度σ_｜｜は、１０^－２１ｍＳ／ｃｍ以上であることが好ましく、１０^－１５ｍＳ／ｃｍ以上であることがより好ましく、１０^－９ｍＳ／ｃｍ以上であることがさらに好ましい。

【0037】

（電解質部）
電解質部２は、イオン伝導性を有する部材からなる。

【0038】

電解質部２の形態としては、特に限定はないが、液体、固体、ゲル及びこれらを組み合わせた形態等を利用できる。

【0039】

電解質部２を構成する材料に特に限定はないが、電解質、固体電解質、溶媒、セパレーター、樹脂、添加剤等を利用できる。

【0040】

電解質部２の厚さは特に限定されない。電解質部２の厚さは、電解質部２の位置によらず同一の厚さであってもよく、電解質部２の位置によって異なる厚さであってもよい。電解質部２の厚さは、例えば、０．１μｍ以上であることが好ましく、１μｍ以上であることがより好ましく、５μｍ以上であることがさらに好ましい。電解質部２の厚さは、例えば、１ｍｍ以下であることが好ましく、０．５ｍｍ以下であることがより好ましく、０．１ｍ以下であることがさらに好ましい。

【0041】

電解質部２は、電解質部２の内部に、イオン伝導度の異なる領域を有するものであってもよい。イオン伝導度の異なる領域のうち、よりイオン伝導度が低い領域を低イオン伝導領域２１とし、よりイオン伝導度が高い領域を高イオン伝導領域２２とする。つまり、電解質部２は、低イオン伝導領域２１と高イオン伝導領域２２を有していてもよい。

【0042】

電解質部２の低イオン伝導領域２１のイオン伝導度σ_ＥＬは、１ｍＳ／ｃｍ以下であることが好ましく、０．１ｍＳ／ｃｍ以下であることがより好ましく、１０^－３ｍＳ／ｃｍ以下であることがさらに好ましい。また、電解質部２の低イオン伝導領域２１のイオン伝導度σ_ＥＬは、１０^－２１ｍＳ／ｃｍ以上であることが好ましく、１０^－１５ｍＳ／ｃｍ以上であることがより好ましく、１０^－９ｍＳ／ｃｍ以上であることがさらに好ましい。

【0043】

電解質部２の高イオン伝導領域２２のイオン伝導度σ_ＥＨは、０．０１ｍＳ／ｃｍ以上であることが好ましく、１ｍＳ／ｃｍ以上であることがより好ましく、１０ｍＳ／ｃｍ以上であることがさらに好ましい。また、電解質部２の高イオン伝導領域２２のイオン伝導度σ_ＥＨは、１，０００ｍＳ／ｃｍ以下であることが好ましく、１００ｍＳ／ｃｍ以下であることがより好ましく、５０ｍＳ／ｃｍ以下であることがさらに好ましい。

【0044】

電解質部２の高イオン伝導領域２２のイオン伝導度と電解質部２の低イオン伝導領域２１のイオン伝導度との比σ_ＥＨ／σ_ＥＬは、１０以上であることが好ましく、１００以上であることがより好ましく、１，０００以上であることがさらに好ましい。

【0045】

イオン伝導度の比σ_ＥＨ／σ_ＥＬは、１０以上であれば小電流での充放電時に生じるイオンの濃度分布のバラツキを抑制し、電池反応の位置による均一化及び活物質の劣化を均一化することができる。また、イオン伝導度の比σ_ＥＨ／σ_ＥＬは、１００以上であれば大電流での充放電時に生じるイオンの濃度分布のバラツキを抑制し、電池反応の位置による均一化及び活物質の劣化を均一化することができる。さらに、イオン伝導度の比σ_ＥＨ／σ_ＥＬは、１，０００以上であれば１つのパッケージ内で複数のセルを直列に接続しても高い電圧を得ることができる。

【0046】

また、電解質部２の高イオン伝導領域２２のイオン伝導度と電解質部２の低イオン伝導領域２１のイオン伝導度との比σ_ＥＨ／σ_ＥＬは、１０^２１以下であることが好ましく、１０^１５以下であることがより好ましく、１０^９以下であることがさらに好ましい。

【0047】

電解質部２が、電解質部２の内部に、イオン伝導度の異なる領域を３つ以上有する場合には、イオン伝導度の比が１０以上となるような少なくとも２つの領域が含まれることが好ましい。そして、イオン伝導度の比が１０以上となるような少なくとも２つの領域のうち、よりイオン伝導度が低い領域を低イオン伝導領域２１とし、よりイオン伝導度が高い領域を高イオン伝導領域２２としてもよい。

【0048】

電解質部２の高イオン伝導領域２２は、電解質部２の面内方向の少なくとも一部に非連続であってもよい。また、高イオン伝導領域２２の一部又は全部が、電解質部２の厚み方向に連続であってもよい。

【0049】

電解質部２において、高イオン伝導領域２２は低イオン伝導領域２１によって複数に分けられており、互いに非連続であってもよい。

【0050】

図２は、本発明の実施の形態にかかる、電池の断面の模式図の一例を表す図である。図２は、本実施形態の電池の、正極１、電解質部２、及び負極３を含む断面の模式図である。図２では、正極１と、電解質部２と、負極３とが順次積層されている。正極１、電解質部２及び負極３のそれぞれは、シート状の形状を有している。また、正極１と電解質部２が接する面と、負極３と電解質部２が接する面は、平行である。

【0051】

図２の電解質部２は、低イオン伝導領域２１と高イオン伝導領域２２を有している。図２において、細かな水玉模様が施されている領域が低イオン伝導領域２１であり、模様が施されていない領域が高イオン伝導領域２２である。高イオン伝導領域２２は、電解質部２の厚み方向に途切れておらず、厚み方向に連続である。

【0052】

電解質部２の高イオン伝導領域２２が電解質部２の面内方向の少なくとも一部に非連続であることで、電解質部２の面内方向のイオン伝導度が低イオン伝導領域２１の伝導度に支配されることとなり、面内方向のイオン伝導度を低くすることができる。また、高イオン伝導領域２２の一部又は全部が電解質部２の厚み方向に連続であることで、電解質部２の厚み方向のイオン伝導度が高イオン伝導領域２２の伝導度に支配されることとなり、厚み方向のイオン伝導度を高くすることができる。

【0053】

高イオン伝導領域２２の一部又は全部が、電解質部２の厚み方向に連続である場合、厚み方向に連続である一つの高イオン伝導領域２２の、電極１又は電極３に接する面の面積は、１０^６ｃｍ^２以下であることが好ましく、１ｃｍ^２以下であることがより好ましく、０．０１ｃｍ^２以下であることがさらに好ましい。

【0054】

また、高イオン伝導領域２２の一部又は全部が、電解質部２の厚み方向に連続である場合、厚み方向に連続である一つの高イオン伝導領域２２の、電極１又は電極３に接する面の面積は、１０^－８ｃｍ^２以上であることが好ましく、１０^－６ｃｍ^２以上であることがより好ましく、１０^－４ｃｍ^２以上であることがさらに好ましい。

【0055】

電解質部２の高イオン伝導領域２２としては、電解液及び固体電解質を用いることができる。固体電解質は、流動性がないため、充放電反応後のイオン濃度のバラツキが生じにくく好ましい。

【0056】

電解質部２の高イオン伝導領域２２として用いる電解液及び固体電解質のイオン伝導度は、０．０１ｍＳ／ｃｍ以上であることが好ましく、１ｍＳ／ｃｍ以上であることがより好ましく、１０ｍＳ／ｃｍ以上であることがさらに好ましい。また、電解質部２の高イオン伝導領域２２として用いる電解液及び固体電解質のイオン伝導度は、１，０００ｍＳ／ｃｍ以下であることが好ましく、１００ｍＳ／ｃｍ以下であることがより好ましく、５０ｍＳ／ｃｍ以下であることがさらに好ましい。

【0057】

電解質部２の低イオン伝導領域２１は、加工性の観点から、樹脂で形成されることが好ましい。電解質部２の低イオン伝導領域２１として用いる樹脂は、特に限定はないが、イオン伝導度が低いことが好ましい。

【0058】

電解質部２の低イオン伝導領域２１として用いる樹脂のイオン伝導度は、１ｍＳ／ｃｍ以下であることが好ましく、０．１ｍＳ／ｃｍ以下であることがより好ましく、１０^－３ｍＳ／ｃｍ以下であることがさらに好ましい。また、電解質部２の低イオン伝導領域２１として用いる樹脂のイオン伝導度は、１０^－２１ｍＳ／ｃｍ以上であることが好ましく、１０^－１５ｍＳ／ｃｍ以上であることがより好ましく、１０^－９ｍＳ／ｃｍ以上であることがさらに好ましい。

【0059】

電解質部２に含まれる樹脂は、固体電解質粒子を分散して含むものであってもよい。また、電解質部２は、樹脂と、樹脂中に分散した固体電解質粒子から構成されてもよい。固体電解質粒子の粒径に特に限定はないが、電解質部２の厚みと略等しい大きさであれば、固体電解質間の界面抵抗なく正極１と負極３を接続できるため好ましい。

【0060】

或いは、固体電解質粒子の粒径が、電解質部２の厚みよりも小さい場合には、樹脂中に分散した固体電解質粒子は、厚み方向に隣り合う粒子同士が接触し、面内方向に隣り合う粒子同士が接触していないことが好ましい。このような構成をとることで、厚み方向のイオン伝導度を高くし、面内方向のイオン伝導度を低くすることができる。

【0061】

また、固体電解質は、電解質部２と正極１の界面及び電解質部２と負極３の界面に露出し、正極１及び負極３と直接接触することが好ましい。このような構成とすることで、正極１及び負極３と、電解質部２との接触抵抗が小さくなり、電池の内部抵抗を小さくすることができる。

【0062】

図３は、本発明の実施の形態にかかる、電池の断面の模式図の一例を表す図である。図３は、本実施形態の電池の、正極１、電解質部２、及び負極３を含む断面の模式図である。図３では、正極１と、電解質部２と、負極３とが順次積層されている。正極１、電解質部２及び負極３のそれぞれは、シート状の形状を有している。また、正極１と電解質部２が接する面と、負極３と電解質部２が接する面は、平行である。

【0063】

図３では、電解質部２は、樹脂２１１と固体電解質２２１を含んでいる。図３において、細かな水玉模様が施されている部分が樹脂２１１であり、模様が施されていない部分が固体電解質２２１である。固体電解質２２１の粒径は、電解質部２の厚みと略等しい大きさである。また、固体電解質２２１は、電解質部２と正極１の界面及び電解質部２と負極３の界面に露出し、正極１及び負極３と直接接触している。

【0064】

図４は、本発明の実施の形態にかかる、電池の断面の模式図の一例を表す図である。
図４は、本実施形態の電池の、正極１、電解質部２、及び負極３を含む断面の模式図である。図４では、正極１と、電解質部２と、負極３とが順次積層されている。正極１、電解質部２及び負極３のそれぞれは、シート状の形状を有している。また、正極１と電解質部２が接する面と、負極３と電解質部２が接する面は、平行である。

【0065】

図４では、電解質部２は、樹脂２１１と固体電解質２２１（固体電解質２２１ａ～２２１ｆ）を含んでいる。図４において、細かな水玉模様が施されている部分が樹脂２１１であり、模様が施されていない部分が固体電解質２２１である。

【0066】

固体電解質２２１の粒径は、電解質部２の厚みよりも小さい。そして、固体電解質２２１ａと２２１ｄ、２２１ｂと２２１ｅ、及び２２１ｃと２２１ｆは、厚み方向に隣り合っており、粒子同士が接触している。また、固体電解質２２１ａと２２１ｂ、２２１ｂと２２１ｃ、２２１ｄと２２１ｅ、及び２２１ｅと２２１ｆは、面内方向に隣り合っており、粒子同士が接触していない。

【0067】

また、固体電解質２２１ａ、２２１ｂ、及び２２１ｃは、電解質部２と正極１の界面に露出し、正極１と直接接触している。そして、固体電解質２２１ｄ、２２１ｅ、及び２２１ｆは、電解質部２と負極３の界面に露出し、負極３と直接接触している。

【0068】

上記においては、電解質部２の低イオン伝導領域２１が樹脂２１１で形成される態様について記載したが、電解質部２の低イオン伝導領域２１は、無機物質を含むものであってもよい。電解質部２の低イオン伝導領域２１として用いる無機物質は、特に限定はないが、イオン伝導度が低いことが好ましい。電解質部２の低イオン伝導領域２１として用いる無機物質としては、例えば、水ガラス、ガラス、アルミナ、ジルコニア、チタニア等が挙げられる。

【0069】

電解質部２は、セパレーターを含んでいてもよい。そして、セパレーターが、少なくとも一部分に樹脂２１１を含むものであり、低イオン伝導領域２１が、セパレーター中の樹脂２１１を含む領域であり、高イオン伝導領域２２が、セパレーター中の樹脂２１１を含まない領域であることとしてもよい。セパレーター中の樹脂２１１を含まない領域には、電解液または固体電解質２２１が含まれることが好ましい。このような構成とすることで、電解質部２の、厚み方向のイオン伝導度と面内方向のイオン伝導度との比が大きくなる。

【0070】

セパレーターが含む樹脂のイオン伝導度は、１ｍＳ／ｃｍ以下であることが好ましく、０．１ｍＳ／ｃｍ以下であることがより好ましく、１０^－３ｍＳ／ｃｍ以下であることがさらに好ましい。また、セパレーターが含む樹脂のイオン伝導度は、１０^－２１ｍＳ／ｃｍ以上であることが好ましく、１０^－１５ｍＳ／ｃｍ以上であることがより好ましく、１０^－９ｍＳ／ｃｍ以上であることがさらに好ましい。

【0071】

図５は、本発明の実施の形態にかかる、電池の断面の模式図の一例を表す図である。
図５は、本実施形態の電池の、正極１、電解質部２、負極３、及びセパレーターを含む断面の模式図である。図５では、正極１と、電解質部２と、負極３とが順次積層されている。正極１、電解質部２及び負極３のそれぞれは、シート状の形状を有している。また、正極１と電解質部２が接する面と、負極３と電解質部２が接する面は、平行である。

【0072】

図５では、電解質部２は、セパレーター２３０を含んでいる。そして、セパレーター２３０の一部分には、セパレーター２３０を貫通するように樹脂２１１が含まれている。また、セパレーター２３０の中の樹脂２１１を含まない領域には、電解液２２２が含まれている。図５において、細かな水玉模様が施されている部分が樹脂２１１であり、細かな線模様が施されている部分がセパレーター２３０である。また、図５の電解質部２の中の、模様が施されていない部分、及び、セパレーター２３０の中の樹脂２１１を含まない領域には、電解液２２２が含まれていることとする。

【0073】

樹脂２１１は、セパレーター２３０に、所定の形状で形成されることとしてもよい。セパレーター２３０に形成される樹脂２１１のパターンは、特に限定はないが、メッシュ状、ストライプ状、ハニカム状、丸孔状、角孔状等であってよい。これらのパターンによれば、電解質が含まれる高イオン伝導領域２２を面内方向へ非連続とすることができ、電解質部２の面内方向のイオン伝導度を低くできるため好ましい。

【0074】

図６は、本発明の実施の形態にかかる、セパレーターに形成される樹脂のパターンの例を表す図である。図６（ａ）～（ｅ）は、樹脂２１１が所定の形状で形成された、セパレーター２３０の上面図である。ここでは、セパレーター２３０の表面に形成された樹脂２１１は、セパレーター２３０の有する空孔を通ってセパレーター２３０の裏面まで到達することとする。そして、樹脂２１１が形成されたセパレーター２３０の表面をセパレーター２３０の上面図とするが、セパレーター２３０の裏面図も、上面図と同様の図となる。図６（ａ）～（ｅ）において、細かな水玉模様が施されている部分が樹脂２１１であり、模様が施されていない部分がセパレーター２３０である。

【0075】

図６（ａ）では、樹脂２１１は、セパレーター２３０に、メッシュ状に形成されている。セパレーター２３０の表面上にメッシュの線の部分が樹脂２１１で形成されており、メッシュの隙間からセパレーター２３０が確認できる。

【0076】

図６（ｂ）では、樹脂２１１は、セパレーター２３０に、ストライプ状に形成されている。セパレーター２３０の表面上にストライプの線の部分が樹脂２１１で形成されており、ストライプの隙間からセパレーター２３０が確認できる。

【0077】

図６（ｃ）では、樹脂２１１は、セパレーター２３０に、ハニカム状に形成されている。セパレーター２３０の表面上に六角形のハニカムパターンの空隙が生じるように樹脂２１１が形成されており、ハニカムパターンの隙間からセパレーター２３０が確認できる。

【0078】

図６（ｄ）では、樹脂２１１は、セパレーター２３０に、丸孔状に形成されている。セパレーター２３０の表面上に丸孔の空隙が生じるように樹脂２１１が形成されており、丸孔の隙間からセパレーター２３０が確認できる。

【0079】

図６（ｅ）では、樹脂２１１は、セパレーター２３０に、長丸孔状に形成されている。セパレーター２３０の表面上に長丸孔の空隙が生じるように樹脂２１１が形成されており、長丸孔の隙間からセパレーター２３０が確認できる。

【0080】

セパレーター２３０に樹脂２１１がストライプ状に形成されている場合、樹脂２１１の線幅は、０．００１ｍｍ以上が好ましく、０．１ｍｍ以上がより好ましく、０．５ｍｍ以上がさらに好ましい。また、セパレーター２３０に樹脂２１１がストライプ状に形成されている場合、樹脂２１１の線幅は、５０ｍｍ以下が好ましく、２０ｍｍ以下がより好ましく、１０ｍｍ以下がさらに好ましい。

【0081】

セパレーター２３０に樹脂２１１がストライプ状に形成されている場合、セパレーター２３０中の樹脂２１１が形成されていない部分の線幅は、０．０１ｍｍ以上が好ましく、１ｍｍ以上がより好ましく、５ｍｍ以上がさらに好ましい。また、セパレーター２３０に樹脂２１１がストライプ状に形成されている場合、セパレーター２３０中の樹脂２１１が形成されていない部分の線幅は、１，０００ｍｍ以下が好ましく、１００ｍｍ以下がより好ましく、５０ｍｍ以下がさらに好ましい。

【0082】

セパレーター２３０に樹脂２１１がストライプ状に形成されている場合、セパレーター２３０中の樹脂２１１が形成されていない部分の線幅に対する樹脂２１１の線幅の比（樹脂２１１の線幅／セパレーター２３０中の樹脂２１１が形成されていない部分の線幅）は、１０^－６以上が好ましく、１０^－４以上がより好ましく、０．０１以上がさらに好ましい。

【0083】

また、セパレーター２３０に樹脂２１１がストライプ状に形成されている場合、セパレーター２３０中の樹脂２１１が形成されていない部分の線幅に対する樹脂２１１の線幅の比（樹脂２１１の線幅／セパレーター２３０中の樹脂２１１が形成されていない部分の線幅）は、１０以下が好ましく、１以下がより好ましく、０．１以下がさらに好ましい。

【0084】

セパレーター２３０に樹脂２１１がストライプ状に形成されている場合、セパレーター２３０を、ストライプに直行する方向であって、セパレーター２３０の面に垂直な方向に切断した断面における、断面全体の面積に対するセパレーター２３０中の樹脂２１１が形成されている部分の面積（セパレーター２３０中の樹脂２１１が形成されている部分の面積／断面全体の面積）は、１０^－６以上が好ましく、０．００１以上がより好ましく、０．０１以上がさらに好ましい。

【0085】

また、セパレーター２３０に樹脂２１１がストライプ状に形成されている場合、セパレーター２３０を、ストライプに直行する方向であって、セパレーター２３０の面に垂直な方向に切断した断面における、断面全体の面積に対するセパレーター２３０中の樹脂２１１が形成されている部分の面積（セパレーター２３０中の樹脂２１１が形成されている部分の面積／断面全体の面積）は、０．９以下が好ましく、０．５以下がより好ましく、０．１以下がさらに好ましい。

【0086】

セパレーター２３０に樹脂２１１がストライプ状に形成されている場合、セパレーター２３０を、ストライプに直行する方向であって、セパレーター２３０の面に垂直な方向に切断した断面における、断面全体の面積に対するセパレーター２３０中の樹脂２１１が形成されていない部分の面積（セパレーター２３０中の樹脂２１１が形成されていない部分の面積／断面全体の面積）は、０．１以上が好ましく、０．５以上がより好ましく、０．９以上がさらに好ましい。

【0087】

また、セパレーター２３０に樹脂２１１がストライプ状に形成されている場合、セパレーター２３０を、ストライプに直行する方向であって、セパレーター２３０の面に垂直な方向に切断した断面における、断面全体の面積に対するセパレーター２３０中の樹脂２１１が形成されていない部分の面積（セパレーター２３０中の樹脂２１１が形成されていない部分の面積／断面全体の面積）は、０．９９９９９９以下が好ましく、０．９９９以下がより好ましく、０．９９以下がさらに好ましい。

【0088】

本実施形態の電池は、例えば、正極１及び負極３に樹脂２１１を印刷等の手法で形成し、正極１と負極３の間に電解液２２２又は固体電解質２２１を挟み込むことで作製することができる。

【0089】

図７は、本発明の実施の形態にかかる、電池の作製手順の一例を表す図である。図７（ａ）及び（ｂ）は、本実施形態の電池の、正極１及び負極３を含む断面の模式図である。正極１及び負極３の表面上には、樹脂２１１が形成されている。正極１、及び負極３のそれぞれは、シート状の形状を有している。図７において、細かな水玉模様が施されている部分が樹脂２１１である。

【0090】

本実施形態の電池は、図７（ａ）のように、正極１及び負極３の樹脂２１１を形成した面同士を向かい合わせ、図７（ｂ）のように、正極１と負極３の間に電解液２２２を挟み込むことで作製することができる。図７において、細かな線模様が施されている部分が電解液２２２である。正極１と負極３の間に電解液２２２を挟み込む際には、図示するように正極１及び負極３に形成した樹脂２１１同士が接触するようにすることが好ましい。

【0091】

また、正極１及び負極３に樹脂２１１を印刷等の手法で形成し、正極１と負極３の間に、電解液２２２又は固体電解質２２１と共にセパレーター２３０を挟み込んでもよい。この場合においても、正極１と負極３に塗布した樹脂２１１同士が接着するようにすることで、面内方向のイオン伝導度を下げることができる。

【0092】

図８は、本発明の実施の形態にかかる、電池の作製手順の一例を表す図である。図８（ａ）及び（ｂ）は、本実施形態の電池の、正極１及び負極３を含む断面の模式図である。正極１及び負極３の表面上には、樹脂２１１が形成されている。正極１、及び負極３のそれぞれは、シート状の形状を有している。図８において、細かな水玉模様が施されている部分が樹脂２１１である。

【0093】

本実施形態の電池は、図８（ａ）のように、シート状のセパレーター２３０を挟んで、正極１及び負極３の樹脂２１１を形成した面同士を向かい合わせ、図８（ｂ）のように、正極１と負極３の間に、電解液２２２を挟み込むことで作製することができる。図８において、細かな線模様が施されている部分が電解液２２２である。正極１と負極３の間に電解液２２２を挟み込む際には、図示するように正極１及び負極３に形成した樹脂２１１同士が接触するようにすることが好ましい。

【0094】

図８では、セパレーター２３０の一部分には、セパレーター２３０を貫通するように樹脂２１１が含まれている。また、セパレーター２３０の中の樹脂２１１を含まない領域には、電解液２２２が含まれている。

【0095】

本実施形態の電池は、正極１と、後述の電解質シートと、負極３とを積層させることでも作製できる。また、本実施形態の電池は、正極１と、樹脂２１１がパターニングされたセパレーター２３０と、負極３とを積層させ、電解液２２２を含侵することによっても作製できる。このとき、電池を加熱またはプレスすることで、樹脂２１１を他の部材に強く結着させることができる。

【0096】

（電解質シート）
本実施形態の電池は、電解質部２として、イオン伝導性を有するシート状の電解質シートを用いることができる。そして、本実施形態の電池は、正極１と電解質シートと負極３とを積層することで製造することができる。

【0097】

電解質シートは、イオン伝導性を有するシート状の部材からなるものである。電解質シートは、電解質シートの面に垂直な方向（厚み方向）の電解質シートのイオン伝導度σ_⊥と、電解質シートの面に平行な方向（面内方向）の電解質シートのイオン伝導度σ_｜｜との比σ_⊥／σ_｜｜が、１０以上である。このような構成をとることによって、充放電時に生じるイオンの濃度分布のバラツキを抑制することができ、内部抵抗の上昇の抑制、充放電に伴う発熱の抑制、二次電池の充放電容量の向上、二次電池のサイクル特性の向上などの効果が得られる。

【0098】

電解質シートの厚み方向及び面内方向のイオン伝導度の説明については、電解質部２の厚み方向及び面内方向のイオン伝導度の説明の記載を、必要な範囲で採用できる。

【0099】

電解質シートのイオン伝導度の比σ_⊥／σ_｜｜は、１０以上であることが好ましく、１００以上であることがより好ましく、１，０００以上であることがさらに好ましい。

【0100】

電解質シートのイオン伝導度の比σ_⊥／σ_｜｜は、１０以上であれば、小電流での充放電時に生じるイオンの濃度分布のバラツキを抑制し、電池反応の位置による均一化及び活物質の劣化を均一化することができる。また、電解質シートのイオン伝導度の比σ_⊥／σ_｜｜は、１００以上であれば、大電流での充放電時に生じるイオンの濃度分布のバラツキを抑制し、電池反応の位置による均一化及び活物質の劣化を均一化することができる。さらに、電解質シートのイオン伝導度の比σ_⊥／σ_｜｜は、１，０００以上であれば、１つのパッケージ内で複数のセルを直列に接続しても高い電圧を得ることができる。

【0101】

電解質シートのイオン伝導度の比σ_⊥／σ_｜｜が１０以上となるためには、例えば、電解質シートが、低イオン伝導領域２１と高イオン伝導領域２２を有するものであり、高イオン伝導領域２２が、電解質シートの面内方向の少なくとも一部に非連続であり、高イオン伝導領域２２の一部又は全部が、電解質シートの厚み方向に連続であることが好ましい。

【0102】

電解質シートにおいて、高イオン伝導領域２２は、低イオン伝導領域２１によって複数に分けられており、互いに非連続であってもよい。

【0103】

また、電解質シートのイオン伝導度の比σ_⊥／σ_｜｜は、１０^２１以下であることが好ましく、１０^１５以下であることがより好ましく、１０^９以下であることがさらに好ましい。

【0104】

電解質シートの厚み方向のイオン伝導度σ_⊥は、０．０１ｍＳ／ｃｍ以上であることが好ましく、１ｍＳ／ｃｍ以上であることがより好ましく、１０ｍＳ／ｃｍ以上であることがさらに好ましい。また、電解質シートの厚み方向のイオン伝導度σ_⊥は、１，０００ｍＳ／ｃｍ以下であることが好ましく、１００ｍＳ／ｃｍ以下であることがより好ましく、５０ｍＳ／ｃｍ以下であることがさらに好ましい。

【0105】

電解質シートの面内方向のイオン伝導度σ_｜｜は、１ｍＳ／ｃｍ以下であることが好ましく、０．１ｍＳ／ｃｍ以下であることがより好ましく、１０^－３ｍＳ／ｃｍ以下であることがさらに好ましい。また、電解質シートの面内方向のイオン伝導度σ_｜｜は、１０^－２１ｍＳ／ｃｍ以上であることが好ましく、１０^－１５ｍＳ／ｃｍ以上であることがより好ましく、１０^－９ｍＳ／ｃｍ以上であることがさらに好ましい。

【0106】

電解質シートは、電解質シートの内部に、イオン伝導度の異なる領域を有するものであってもよい。イオン伝導度の異なる領域のうち、よりイオン伝導度が低い領域を低イオン伝導領域２１とし、よりイオン伝導度が高い領域を高イオン伝導領域２２とする。つまり、電解質シートは、低イオン伝導領域２１と高イオン伝導領域２２を有していてもよい。

【0107】

電解質シートの低イオン伝導領域２１のイオン伝導度σ_ＥＬは、１ｍＳ／ｃｍ以下であることが好ましく、０．１ｍＳ／ｃｍ以下であることがより好ましく、１０^－３ｍＳ／ｃｍ以下であることがさらに好ましい。また、電解質シートの低イオン伝導領域２１のイオン伝導度σ_ＥＬは、１０^－２１ｍＳ／ｃｍ以上であることが好ましく、１０^－１５ｍＳ／ｃｍ以上であることがより好ましく、１０^－９ｍＳ／ｃｍ以上であることがさらに好ましい。

【0108】

電解質シートの高イオン伝導領域２２のイオン伝導度σ_ＥＨは、０．０１ｍＳ／ｃｍ以上であることが好ましく、１ｍＳ／ｃｍ以上であることがより好ましく、１０ｍＳ／ｃｍ以上であることがさらに好ましい。また、電解質シートの高イオン伝導領域２２のイオン伝導度σ_ＥＨは、１，０００ｍＳ／ｃｍ以下であることが好ましく、１００ｍＳ／ｃｍ以下であることがより好ましく、５０ｍＳ／ｃｍ以下であることがさらに好ましい。

【0109】

電解質シートの高イオン伝導領域２２のイオン伝導度と電解質部２の低イオン伝導領域２１のイオン伝導度との比σ_ＥＨ／σ_ＥＬは、１０以上であることが好ましく、１００以上であることがより好ましく、１，０００以上であることがさらに好ましい。

【0110】

電解質シートの高イオン伝導領域２２のイオン伝導度と低イオン伝導領域２１のイオン伝導度との比σ_ＥＨ／σ_ＥＬは、１０以上であれば小電流での充放電時に生じるイオンの濃度分布のバラツキを抑制し、電池反応の位置による均一化及び活物質の劣化を均一化することができる。また、電解質シートのイオン伝導度の比σ_ＥＨ／σ_ＥＬは、１００以上であれば大電流での充放電時に生じるイオンの濃度分布のバラツキを抑制し、電池反応の位置による均一化及び活物質の劣化を均一化することができる。さらに、電解質シートのイオン伝導度の比σ_ＥＨ／σ_ＥＬは、１，０００以上であれば１つのパッケージ内で複数のセルを直列に接続しても高い電圧を得ることができる。

【0111】

また、電解質シートの高イオン伝導領域２２のイオン伝導度と電解質部２の低イオン伝導領域２１のイオン伝導度との比σ_ＥＨ／σ_ＥＬは、１０^２１以下であることが好ましく、１０^１５以下であることがより好ましく、１０^９以下であることがさらに好ましい。

【0112】

電解質シートの高イオン伝導領域２２は、電解質シートの面内方向に非連続であってもよい。このような構成をとることで、電解質シートの面内方向のイオン伝導度が低イオン伝導領域２１の伝導度に支配されることとなり、電解質シートの面内方向のイオン伝導度を低くすることができる。

【0113】

また、電解質シートの高イオン伝導領域２２の一部または全部は、厚み方向に連続であってもよい。このような構成をとることによって、電解質シートの厚み方向のイオン伝導度が高イオン伝導領域２２の伝導度に支配されることとなり、電解質シートの厚み方向のイオン伝導度を高くすることができる。

【0114】

電解質シートにおいて、高イオン伝導領域２２は低イオン伝導領域２１によって複数に分けられており、互いに非連続であってもよい。

【0115】

電解質シートの高イオン伝導領域２２としては、電解液２２２及び固体電解質２２１を用いることができる。固体電解質２２１は、流動性がないため、充放電反応後のイオン濃度のバラツキが生じにくく好ましい。

【0116】

電解質シートの高イオン伝導領域２２として用いる電解液２２２及び固体電解質２２１のイオン伝導度は、０．０１ｍＳ／ｃｍ以上であることが好ましく、１ｍＳ／ｃｍ以上であることがより好ましく、１０ｍＳ／ｃｍ以上であることがさらに好ましい。また、電解質シートの高イオン伝導領域２２として用いる電解液２２２及び固体電解質２２１のイオン伝導度は、１，０００ｍＳ／ｃｍ以下であることが好ましく、１００ｍＳ／ｃｍ以下であることがより好ましく、５０ｍＳ／ｃｍ以下であることがさらに好ましい。

【0117】

電解質シートの低イオン伝導領域２１は、加工性の観点から樹脂２１１で形成されることが好ましい。電解質シートの低イオン伝導領域２１として用いる樹脂２１１は、特に限定はないが、イオン伝導度が低いことが好ましい。

【0118】

電解質シートの低イオン伝導領域２１として用いる樹脂２１１のイオン伝導度は、１ｍＳ／ｃｍ以下であることが好ましく、０．１ｍＳ／ｃｍ以下であることがより好ましく、１０^－３ｍＳ／ｃｍ以下であることがさらに好ましい。また、電解質シートの低イオン伝導領域２１として用いる樹脂２１１のイオン伝導度は、１０^－２１ｍＳ／ｃｍ以上であることが好ましく、１０^－１５ｍＳ／ｃｍ以上であることがより好ましく、１０^－９ｍＳ／ｃｍ以上であることがさらに好ましい。

【0119】

電解質シートに含まれる樹脂２１１は、固体電解質２２１の粒子を分散して含むものであってもよい。また、電解質シートは、樹脂２１１と、樹脂２１１中に分散した固体電解質２２１の粒子から構成されてもよい。固体電解質２２１の粒子の粒径に特に限定はないが、電解質シートの厚みと略等しい大きさであれば、固体電解質２２１間の界面抵抗なく正極１と負極３を接続できるため好ましい。

【0120】

或いは、固体電解質２２１の粒子の粒径が、電解質シートの厚みよりも小さい場合には、樹脂２１１中に分散した固体電解質２２１の粒子は、厚み方向に隣り合う粒子同士が接触し、面内方向に隣り合う粒子同士が接触していないことが好ましい。このような構成をとることで、厚み方向のイオン伝導度を高くし、面内方向のイオン伝導度を低くすることができる。

【0121】

また、電解質シートは、表面に固体電解質２２１の粒子が露出していることが好ましい。このような構成とすることで、電解質シートを正極１及び負極３と積層した際に、正極１及び負極３と電解質シートが直接接触し、結果として、正極１及び負極３と電解質シートとの接触抵抗が小さくなり、電池の内部抵抗を小さくすることができる。

【0122】

図９は、本発明の実施の形態にかかる、電解質シートの断面の模式図の一例を表す図である。図９において、電解質シートは、電解質シートの表面に垂直な方向に切断されている。図９では、電解質シート２４０は、樹脂２１１と固体電解質２２１を含んでいる。図９の電解質シート２４０において、細かな水玉模様が施されている部分が樹脂２１１であり、模様が施されていない部分が固体電解質２２１である。

【0123】

図９（ａ）では、固体電解質２２１の粒径は、電解質シート２４０の厚みと略等しい大きさである。また、固体電解質２２１は、電解質シート２４０の表面に露出している。

【0124】

図９（ｂ）では、固体電解質２２１（固体電解質２２１ａ～２２１ｆ）の粒径は、電解質シート２４０の厚みよりも小さい。そして、固体電解質２２１ａと２２１ｄ、２２１ｂと２２１ｅ、及び２２１ｃと２２１ｆは、厚み方向に隣り合っており、粒子同士が接触している。また、固体電解質２２１ａと２２１ｂ、２２１ｂと２２１ｃ、２２１ｄと２２１ｅ、及び２２１ｅと２２１ｆは、面内方向に隣り合っており、粒子同士が接触していない。

【0125】

また、固体電解質２２１ａ、２２１ｂ、及び２２１ｃは、電解質シート２４０の表面に露出している。そして、固体電解質２２１ｄ、２２１ｅ、及び２２１ｆは、電解質シート２４０の、固体電解質２２１ａ、２２１ｂ、及び２２１ｃが露出したと反対の表面に露出している。

【0126】

電解質シート２４０は、セパレーター２３０を含んでいてもよい。そして、セパレーター２３０が、少なくとも一部分に樹脂２１１を含むものであり、低イオン伝導領域２１が、セパレーター２３０中の樹脂２１１を含む領域であり、高イオン伝導領域２２が、セパレーター２３０中の樹脂２１１を含まない領域であることとしてもよい。セパレーター２３０中の樹脂２１１を含まない領域には、電解液２２２又は固体電解質２２１が含まれることが好ましい。また、樹脂２１１を含まない領域は、セパレーター２３０の面内方向の少なくとも一部に非連続であってもよい。このような構成とすることで、電解質シート２４０の、厚み方向のイオン伝導度と面内方向のイオン伝導度との比が大きくなる。

【0127】

図１０は、本発明の実施の形態にかかる、電解質シートの断面の模式図の一例を表す図である。図１０において、電解質シート２４０は、電解質シート２４０の表面に垂直な方向に切断されている。

【0128】

図１０では、電解質シート２４０は、セパレーター２３０を含んでいる。そして、セパレーター２３０の一部分には、セパレーター２３０を貫通するように樹脂２１１が含まれている。また、セパレーター２３０の中の樹脂２１１を含まない領域には、電解液２２２が含まれている。図１０において、セパレーター２３０の中の、細かな水玉模様が施されている部分が樹脂２１１であり、細かな線模様が施されている部分が電解液２２２である。

【0129】

樹脂２１１は、セパレーター２３０に、所定の形状で形成されることとしてもよい。電解質シート２４０が有するセパレーター２３０に形成される樹脂２１１のパターンは、特に限定はないが、メッシュ状、ストライプ状、ハニカム状、丸孔状、角孔状等であってよい。セパレーター２３０に形成される樹脂２１１のパターンの例は、図６に示されるものを採用することができる。これらパターンによれば、電解質が含まれる高イオン伝導領域２２を面内方向へ非連続とすることができ、電解質シート２４０の面内方向のイオン伝導度を低くできるため好ましい。

【0130】

電解質シート２４０は、樹脂２１１と固体電解質２２１とを混錬し、押し出して成形する、溶融押出成形法によって作製することができる。また、電解質シート２４０は、樹脂２１１と固体電解質２２１とを溶媒中に溶解・分散させ、ダイから押し出して、支持体上にキャストし、乾燥、剥離して製膜する、溶液キャスト法によっても作製することができる。或いは、電解質シート２４０は、パターニングされたセパレーター２３０を電解液２２２に含侵させることによっても作製できる。

【0131】

電解質シート２４０はそれ自身が自立したシート状の部材であってもよいし、支持フィルム上に電解質部２が形成された構成をしてもよい。

【0132】

（パターニングされたセパレーター）
本実施形態の電池は、電解質部２として、電解液２２２を含侵させた、パターニングされたセパレーター２３０用いることができる。そして、本実施形態の電池は、正極１と、パターニングされたセパレーター２３０と、負極３とを積層し、電解液２２２を含侵することによって製造することができる。

【0133】

パターニングされたセパレーター２３０は、セパレーター２３０の少なくとも一部分に樹脂２１１が形成された部材である。パターニングされたセパレーター２３０中の樹脂２１１が形成されていない領域は、セパレーター２３０の面に平行な方向のうち少なくとも一方向に非連続である。このような構成とすることで、パターニングされたセパレーター２３０を用いた電池の電解質部２は、厚み方向のイオン伝導度と面内方向のイオン伝導度の比が大きくなるため好ましい。

【0134】

樹脂２１１のイオン伝導度は、１ｍＳ／ｃｍ以下であることが好ましく、０．１ｍＳ／ｃｍ以下であることがより好ましく、１０^－３ｍＳ／ｃｍ以下であることがさらに好ましい。また、樹脂２１１のイオン伝導度は、１０^－２１ｍＳ／ｃｍ以上であることが好ましく、１０^－１５ｍＳ／ｃｍ以上であることがより好ましく、１０^－９ｍＳ／ｃｍ以上であることがさらに好ましい。

【0135】

セパレーター２３０に形成される樹脂２１１のパターンとしては特に限定はないが、メッシュ状、ストライプ状、ハニカム状、丸孔状、角孔状等であってよい。セパレーター２３０に形成される樹脂２１１のパターンの例は、図６に示されるものを採用することができる。これらパターンによれば、パターニングされたセパレーター２３０の樹脂２１１を含まない領域に電解質を含ませた場合に、電解質が含まれる高イオン伝導領域２２を面内方向へ非連続とすることができ、電解質シート２４０の面内方向のイオン伝導度を低くできるため好ましい。

【0136】

パターニングされたセパレーター２３０は、印刷等の手法によって、セパレーター２３０に樹脂２１１を塗布することによって作製できる。セパレーター２３０は、空孔を有していることが好ましい。そして、セパレーター２３０の表面上に塗布された樹脂２１１は、セパレーター２３０の空孔を通って、セパレーター２３０の裏面まで到達することが好ましい。

【0137】

（高電圧の電池）
本実施形態の電池は、２つ以上直列に接続することによって、高電圧を出力する電池モジュールを作製することができる。このとき、電池の電解質部２は共通していることが好ましい。電解質部２を共通とすることで、電池ごとに筐体で区切る必要がなくなり、電池モジュールの小型化が可能となる。

【0138】

また、電解質部２を共有している電池は、電解質部２の面内方向に平行な方向に並んで形成されていることが好ましい。面内方向に平行な方向に電池を並べて形成することで、電解質を共通とする２つ以上の電池の正極１と負極３を短絡しても、放電が起こらず、長期保存が可能となる。

【0139】

図１１は、本発明の実施の形態にかかる、電池モジュールの断面の模式図の一例を表す図である。図１１は、電解質部２を共有する２つの電池が、直列に接続された電池モジュールを示している。図１１は、電池モジュールの２つの電池の正極１、電解質部２、及び負極３を含む断面を示している。正極１、電解質部２及び負極３のそれぞれは、シート状の形状を有している。それぞれの正極１と電解質部２が接する面と、負極３と電解質部２が接する面の大きさは等しいものとする。また、それぞれの正極１と電解質部２が接する面と、負極３と電解質部２が接する面は、平行である。

【0140】

図１１に示す電池モジュールは、正極１ａと電解質部２と負極３ａとが順次積層して形成された第一の電池と、正極１ｂと電解質部２と負極３ｂとが順次積層して形成された第二の電池を、導電体４を用いて直列に接続することで形成されている。第一の電池及び第二の電池は、共通の電解質部２を有している。また、第一の電池の負極３ａと第二の電池の正極１ｂが、導電体４を用いて直列に接続されている。

【0141】

電解質部２は、低イオン伝導領域２１と高イオン伝導領域２２を有している。そして、高イオン伝導領域２２が、電解質部２の面内方向の少なくとも一部に非連続であり、高イオン伝導領域２２の一部又は全部が、電解質シート２４０の厚み方向に連続である。図１１の電解質部２において、細かな水玉模様が施されている部分が低イオン伝導領域２１であり、模様が施されていない部分が高イオン伝導領域２２である。

【0142】

電池モジュールは、図１１に示すように、第一の電池の負極３と、第一の電池と隣接する第二の電池の正極１が、電解質部２の同一の面上に配置されることが好ましい。このような配置であることで、第一の電池と第二の電池を直列に接続することが容易となる。

【0143】

図１１では、第一の電池と第二の電池は導電体４を用いて直列に接続されているが、第一の電池と第二の電池を直列に接続する方法は、特に限定されない。例えば、第一の電池の負極３と、第一の電池と隣接する第二の電池の正極１を、溶接等の手段で一体化してもよい。

【0144】

（イオン伝導度の測定方法）
イオン伝導度は交流インピーダンス法等の既知の方法で測定可能である。例えば、ＬＣＲメーターを用いて電解質部２の交流抵抗を測定し、イオン伝導経路の距離をイオン伝導経路の断面積と電解質部２の抵抗値で除することで求めた値を用いてもよい。つまり、本発明においては、電気伝導度をイオン伝導度としてもよい。

【0145】

（材料の説明）
（電解質）
電解質は、溶媒中に溶解した際に陽イオンと陰イオンに電離する材料である。電解質の種類に特に制限はない。電解質として、酸、塩基、塩のいずれも用いることができる。

【0146】

酸としては、例えば、ハロゲン化水素（ＨＣｌ、ＨＢｒ、ＨＦ、ＨＩ等）、ハロゲンオキソ酸（次亜塩素酸、亜塩素酸、塩素酸、過塩素酸等）、Ｈ_２ＳＯ_４、フルオロスルホン酸、ＨＮＯ_３、Ｈ_３ＰＯ_４、Ｈ_３ＢＯ_３、スルホン酸（ｐ－トルエンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸、ポリスチレンスルホン酸等）、カルボン酸（酢酸、乳酸、シュウ酸、クエン酸等）等が例示される。

【0147】

塩基としては、例えば、アルカリ金属水酸化物（ＫＯＨ、ＮａＯＨ、ＬｉＯＨ等）、アルカリ土類金属水酸化物（Ｃａ（ＯＨ）_２等）ＮＨ_３等が例示される。

【0148】

塩としては、例えば、上記した酸と塩基を反応して生成する物質を用いることができる他、一般的な電池に用いられる電解質（例えば、ＺｎＣｌ_２、ＮＨ_４Ｃｌ、ＬｉＣｌＯ_４、ＬｉＡｓＦ_６、ＬｉＰＦ_６、ＬｉＢＦ_４、ＬｉＢ（Ｃ_６Ｈ_５）_４、ＬｉＣＨ_３ＳＯ_３、ＬｉＣＦ_３ＳＯ_３、ＬｉＣｌ、ＬｉＢｒ、ＬｉＮ（ＣＦ_３ＳＯ_２）_２等）を用いることができる。

【0149】

（固体電解質）
固体電解質２２１の材料に特に限定はなく、いずれの固体電解質２２１を用いることができる。固体電解質２２１としては、例えば硫化物系固体電解質及び酸化物系固体電解質が挙げられ、好ましくは酸化物系固体電解質である。

【0150】

酸化物系固体電解質は、粒子が十分な高度を有するため正極１と負極３の短絡が生じにくいため好ましい。酸化物系固体電解質としては、例えばγ―ＬｉＰＯ_４型酸化物、逆蛍石型酸化物、ＮＡＳＩＣＯＮ型酸化物、ペロブスカイト型酸化物、およびガーネット型酸化物が例示される。ＮＡＳＩＣＯＮ型酸化物としては、例えばＬｉ_１＋ｘＭ_ｘＴｉ_２－ｘ（ＰＯ_４）_３（ただしＭはＡｌおよび希土類から選ばれた少なくとも１種の元素、ｘは０．１～１．９を示す。）、ペロブスカイト型酸化物としては、例えばＬａ_{２／３－ｘ}Ｌｉ_３ｘＴｉＯ_３、ガーネット型酸化物としては、例えばＬｉ_７Ｌａ_３Ｚｒ_２Ｏ_１２が好ましい。

【0151】

イオン伝導性を高める目的、化学的な安定性を高める目的、および加工性を高める観点から、上記基本結晶構造に対して元素を置換及び／ドープした結晶性酸化物系固体電解質粒子を用いることもできる。好ましくは、ＮＡＳＩＣＯＮ型酸化物としてはＬｉ_１．３Ａｌ_０．３Ｔｉ_１．７（ＰＯ_４）_３、ガーネット型酸化物としては、Ｌｉ_７Ｌａ_３Ｚｒ_２Ｏ_１２、元素置換体Ｌｉ_６．２５Ａｌ_０．２５Ｌａ_３Ｚｒ_２Ｏ_１２、Ｌｉ_７Ｌａ_３Ｚｒ_２－ｘＮｂ_ｘＯ_１２（０＜ｘ＜０．９５）、およびＬｉ_７Ｌａ_３Ｚｒ_２－ｘＴａ_ｘＯ_１２（０＜ｘ０．９５）が例示される。

【0152】

固体電解質２２１として、ゲル電解質を用いることもできる。ゲル電解質とは、有機材料、溶媒、電解質を含むゲル状のイオン伝導体である。

【0153】

有機材料に特に限定はないが、ポリ（エチレンオキサイド）や同架橋体などのエーテル系高分子、ポリ（メタクリレート）エステル系、アクリレート系、ポリアクリル酸、ポリビニルアルコール、ＰＶＤＦやスルホン酸基を有するパーフルオロポリマー等のなどを単独または分子中に共重合若しくは混合して用いることができる。

【0154】

溶媒としては、従来から電池に用いられる溶媒を特に限定はなく用いることができる。溶媒としては、電解質の溶解性の観点から極性溶媒を用いることが好ましい。極性溶媒としては、水、カーボネート系溶媒（プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジエチルカーボネートなど）γ―ブチロラクトン、１，２－ジメトキシエタン、１，２－ジエトキシエタン、テトラヒドロフラン、１，３－オキソラン等が例示される。

【0155】

電解質としては、従来から電池に用いられる電解質であれば特に限定なく用いることができる。

【0156】

（樹脂）
樹脂２１１の材料としては特に限定はないが、例えば、天然ゴム、でんぷん、ポリフッ化ビニリデン、カルボキシメチルセルロース、ポリビニルピロリドン、テトラフルオロエチレン、スチレン―ブタジエンゴム、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、アクリル樹脂（ポリメチルメタクリレート、ポリアクリル酸等）、ビニル樹脂（ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール等）、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、アニリン樹脂、アイオノマー樹脂、ポリカーボネート、ポリベンズイミダゾール、レゾルシノール樹脂、クロロプレンゴム、ニトリルゴムなどを用いることができる。

【0157】

樹脂２１１としては、粘着性または接着性を有する材料を用いてもよい。粘着性または接着性を有する樹脂２１１を用いれば、正極１と電解質部２と負極３とを固定することができ、剥離による不具合を抑制することができる。

【0158】

電解質が親水性の場合は、疎水性の樹脂２１１を用いることが好ましい。疎水性の樹脂２１１としては、耐熱性、化学的安定性、柔軟性の観点からシリコーン樹脂を用いることが好ましい。また、電解質が疎水性の場合は、親水性の樹脂２１１を用いることが好ましい。

【0159】

樹脂２１１のイオン伝導度は、１ｍＳ／ｃｍ以下であることが好ましく、０．１ｍＳ／ｃｍ以下であることがより好ましく、１０^－３ｍＳ／ｃｍ以下であることがさらに好ましい。

【0160】

樹脂２１１は、熱硬化性またはＵＶ硬化性を有してもよい。

【0161】

（セパレーター）
セパレーター２３０には、多孔性の部材を用いることができる。セパレーター２３０としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン系微多孔膜や、ビニロン繊維、ナイロン繊維、マーセル化パルプ、レーヨン繊維、ポリノジック繊維、セルロース繊維、ポリエステル繊維、アラミド繊維、ガラス繊維等を用いた不織布等が例示される。

【0162】

セパレーター２３０の厚さは、正極１と負極３とを確実に隔離するために１μｍ以上であることが好ましく、３μｍ以上であることがより好ましく、５μｍ以上であることがさらに好ましい。また、セパレーター２３０の厚さは、１００μｍ以下であることが好ましく、５０μｍ以下であることがより好ましく、３０μｍ以下であることがさらに好ましい。

【0163】

セパレーター２３０の空孔率は、電池の内部抵抗を低減するために、３０％以上であることが好ましく、４０％以上であることがより好ましく、５０％以上であることがさらに好ましい。セパレーター２３０の空孔率は、セパレーター２３０の強度を高め電池の安全性を確保するために、７０％以下であることが好ましく、６５％以下であることがより好ましく、６０％以下であることがさらに好ましい。

【0164】

セパレーター２３０の孔径は、イオンの透過性を向上させ内部抵抗を低減するために、０．０１μｍ以上であることが好ましく、０．０３μｍ以上であることがより好ましく、０．０５μｍ以上であることがさらに好ましい。また、セパレーター２３０の孔径は、１０μｍ以下であることが好ましく、５μｍ以下であることがより好ましく、１μｍ以下であることがさらに好ましい。

【0165】

（電極）
本実施形態の電池は、正極１となる電極、及び負極３となる電極を有する。電極は、単一の材料から構成されてもよいし、複数の材料を複合化して構成してもよい。電極は、例えば、集電体、電極活物質、バインダー、導電助剤、電解質、溶媒、添加剤等を複合化して構成してもよい。

【0166】

電極の厚さは特に限定されない。各電極の厚さは、同一の厚さであってもよく、それぞれ異なる厚さであってもよい。各電極の厚さは、例えば、０．０５μｍ以上であることが好ましく、１μｍ以上であることがより好ましく、１０μｍ以上であることがさらに好ましい。各電極の厚さは、例えば、５００μｍ以下であることが好ましく、１００μｍ以下であることがより好ましく、５０μｍ以下であることがさらに好ましい。

【0167】

（集電体）
集電体は、電極活物質が酸化還元反応して生成したキャリアを伝導する役割を有するため、電気抵抗率の小さい材料を用いることが好ましい。集電体の電気抵抗率は、１０ｍΩｃｍ以下であることが好ましく、１ｍΩｃｍ以下であることがより好ましく、１００μΩｃｍ以下であることがさらに好ましい。

【0168】

集電体の電気抵抗は、１ｋΩ以下であることが好ましく、１００Ω以下であることがより好ましく、１０Ω以下であることがさらに好ましい。

【0169】

集電体の材料としては、導電性があれば特に限定はなく、例えば炭素系材料、金属材料、導電性セラミックス、導電性プラスチックス等を用いることができる。

【0170】

炭素系材料としては、活性炭、カーボンブラック（ケッチェンブラック、アセチレンブラック、チャンネルブラック、ファーネスブラック、ランプブラック、サーマルブラック等）、グラファイト、カーボンナノチューブ、カーボンナノホーン、グラフェン、フラーレンなどが例示される。

【0171】

金属材料としては、金、銀、銅、ニッケル、アルミニウム、チタン、バナジウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、亜鉛、ニオブ、モリブデン、パラジウム、カドミウム、インジウム、錫、アンチモン、ランタン、タンタル、タングステン、プラチナ、鉛等の金属及びこれら金属の酸化物、窒化物、炭化物、塩、合金などを用いることができる。

【0172】

導電性セラミックスとしては、インジウムースズ酸化物、インジウム―亜鉛酸化物、インジウム―ガリウム―亜鉛酸化物などが例示される。導電性有機物としては、ポリチオフェン、ポリアニリン、ポリピロール、ポリアセチレン、ポリフェニレンビニレン、ＰＥＤＯＴ等のπ共役分子及びＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ等のπ共役分子とドーパントからなる材料等を用いることができる。

【0173】

集電体は、使用環境においてそれ自体酸化還元しない安定な材料又は安定な被膜を形成する材料であることが好ましく、特に炭素系材料、銅、ステンレス、アルミニウム、ニッケル、チタン及びこれらの合金であることが好ましい。

【0174】

（導電助剤）
導電助剤は、導電性を有する粉体材料を用いることができる。

【0175】

導電助剤の材料としては、導電性があれば特に限定はなく、例えば炭素系材料、金属材料、導電性セラミックス、導電性プラスチックス等を用いることができる。

【0176】

炭素系材料としては、活性炭、カーボンブラック（ケッチェンブラック、アセチレンブラック、チャンネルブラック、ファーネスブラック、ランプブラック、サーマルブラック等）、グラファイト、カーボンナノチューブ、カーボンナノホーン、グラフェン、フラーレンなどが例示される。

【0177】

金属材料としては、金、銀、銅、ニッケル、アルミニウム、チタン、バナジウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、亜鉛、ニオブ、モリブデン、パラジウム、カドミウム、インジウム、錫、アンチモン、ランタン、タンタル、タングステン、プラチナ、鉛等の金属及びこれら金属の酸化物、窒化物、炭化物、塩、合金などを用いることができる。

【0178】

導電性セラミックスとしては、インジウムースズ酸化物、インジウム―亜鉛酸化物、インジウム―ガリウム―亜鉛酸化物などが例示される。

【0179】

導電性有機物としては、ポリチオフェン、ポリアニリン、ポリピロール、ポリアセチレン、ポリフェニレンビニレン、ＰＥＤＯＴ等のπ共役分子及びＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ等のπ共役分子とドーパントからなる材料等を用いることができる。

【0180】

導電助剤は、使用環境においてそれ自体酸化還元しない安定な材料又は安定な被膜を形成する材料であることが好ましく、特に炭素系材料、銅、ステンレス、アルミニウム、ニッケル、チタン及びこれらの合金であることが好ましい。また、これら導電性の材料が、シリカやアクリルビーズ等の粉体材料の表面にコーティングされた材料を用いることもできる。

【0181】

導電助剤の平均粒子径は、特に限定されるものではないが、０．０１μｍ以上であることが好ましく、０．０２μｍ以上であることがより好ましく、０．０３μｍ以上であることがさらに好ましい。また、導電助剤の平均粒子径は、５０μｍ以下であることが好ましく、１０μｍ以下であることがより好ましく、５μｍ以下であることがさらに好ましい。

【0182】

導電助剤の形状は、特に限定はなく、球、多面体、円柱、円錐、円筒、角錐、角柱等であってもよい。

【0183】

導電助剤として、導電性繊維を用いることもできる。導電性繊維としては、例えば、ＰＡＮ系炭素繊維、ピッチ系炭素繊維等の炭素繊維、繊維の中に導電性の金属や炭素系材料を分散させた導電性繊維、繊維表面に導電性材料をコーティングした導電性繊維等を用いることができる。

【0184】

（バインダー）
バインダーは、電極活物質、導電助剤、集電体を結着固定することができれば特に限定されない。例えば、でんぷん、ポリフッ化ビニリデン、カルボキシメチルセルロース、ポリビニルピロリドン、テトラフルオロエチレン、スチレン―ブタジエンゴム、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、アクリル樹脂（ポリメチルメタクリレート、ポリアクリル酸等）、ビニル樹脂（ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール等）、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、アニリン樹脂、アイオノマー樹脂、ポリカーボネートなどを用いることができる。

【0185】

（正極）
正極においては、電子を消費して還元反応が起こる。従って、正極自体は標準電極電位が大きいことが好ましい。正極の標準電極電位は、―３００ｍＶ以上であることが好ましく、０Ｖ以上であることがより好ましく、＋５００ｍＶ以上であることがさらに好ましい。また、正極の標準電極電位は、３．５Ｖ以下であれば有機溶媒系の電解質で利用可能となり、２．５Ｖ以下であれば水系電解質で利用可能であり、１．５Ｖ以下であれば水をほぼ電気分解することなく利用できる。

【0186】

正極の電気抵抗は、利用時にジュール熱としてエネルギーロスの原因となるため、１００ｋΩｃｍ以下であることが好ましく、１０ｋΩｃｍであることがより好ましく、１ｋΩｃｍであることがさらに好ましい。

【0187】

（正極活物質）
正極において、正極活物質の還元が起こる。

【0188】

正極活物質の標準電極電位は、－３００ｍＶ以上であることが好ましく、０ｍＶ以上であることがより好ましく、＋５００ｍＶ以上であることがさらに好ましい。また、正極活物質の標準電極電位は、３．５Ｖ以下であれば有機溶媒系の電解質で利用可能となり、２．５Ｖ以下であれば水系電解質で利用可能であり、１．５Ｖ以下であれば水をほぼ電気分解することなく利用できる。

【0189】

正極活物質としては、上記標準電極電池を有する材料であれば特に限定されないが、有機材料、無機材料、有機無機複合を用いることができる。具体的な材料は、論文、特許、電気化学便覧等、既報文献に記載の材料の中から適切な標準電極電位を有する物質を選んで用いることができる。

【0190】

特に、水系電解質を用いる場合は、酸化マンガン（ＭｎＯ_２、Ｍｎ_２Ｏ_３、ＭｎＯ（ＯＨ）、ＭｎＯ、Ｍｎ_３Ｏ_４、ＭｎＯ_３、Ｍｎ_２Ｏ_７等）、酸化銀（ＡｇＯ_２等）、酸素、オゾン、酸化鉛（ＰｂＯ_２等）、酸化ニッケル（Ｎｉ_２Ｏ_３等）、水酸化ニッケル（Ｎｉ（ＯＨ）_２等）、オキシ水酸化ニッケル（ＮｉＯ（ＯＨ）等）、酸化銅（Ｃｕ_２Ｏ、ＣｕＯ等）、酸化クロム（ＣｒＯ、Ｃｒ_２Ｏ_３、ＣｒＯ_２、ＣｒＯ_３等）、酸化鉄（Ｆｅ_２Ｏ_３、ＦｅＯ、Ｆｅ_３Ｏ_４等）を用いることができる。

【0191】

また、非水系電解質を用いる場合は、リチウムイオン電池、ナトリウムイオン電池、カルシウムイオン電池、マグネシウム電池等に使用される正極活物質を用いることができる。具体的には、アルカリ金属又はアルカリ土類金属とそれ以外の金属（Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ａｌなど）とで構成される金属酸化物が例示される。

【0192】

（負極）
負極においては、負極活物質が酸化され、電子を放出する。従って、負極には標準電極電位が小さい物質を用いることが好ましい。負極の標準電極電位は、－２００ｍＶ以下であることが好ましく、－５００ｍＶ以下であることがより好ましく、－７００ｍＶ以下であることがさらに好ましい。また、負極の標準電極電位は、－３．５Ｖ以上であれば有機溶媒系の電解質で利用可能となり、－２．５Ｖ以上であれば水系電解質で利用可能であり、－１．５Ｖ以上であれば水をほぼ電気分解することなく利用できる。

【0193】

負極の電気抵抗は、利用時にジュール熱としてエネルギーロスの原因となるため、１００ｋΩｃｍ以下であることが好ましく、１０ｋΩｃｍであることがより好ましく、１ｋΩｃｍであることがさらに好ましい。

【0194】

（負極活物質）
負極では、負極活物質の還元が起こる。

【0195】

負極活物質の標準電極電位は、－２００ｍＶ以下であることが好ましく、－５００ｍＶ以下であることがより好ましく、－７００ｍＶｍＶ以下であることがさらに好ましい。また、負極活物質の標準電極電位は、－３．５Ｖ以上であれば有機溶媒系の電解質で利用可能となり、―２．５Ｖ以上であれば水系電解質で利用可能であり、―１．５Ｖ以上であれば水をほぼ電気分解することなく利用できる。

【0196】

負極活物質としては、上記標準電極電池を有する材料であれば特に限定されないが、有機材料、無機材料、有機無機複合を用いることができる。具体的な材料は、論文、特許、電気化学便覧等、既報文献に記載の材料の中から適切な標準電極電位を有する物質を選んで用いることができる。

【0197】

特に、水系電解質を用いる場合は、Ｚｎ、Ｐｂ、Ｃｄ、Ｍｇ、Ａｌ、水素吸蔵合金、メタノール、ヒドラジン、水素、一酸化炭素、ギ酸、アミノカルボン酸系キレート剤（エチレンジアミンテトラ酢酸等）を用いることができる。

【0198】

また、非水系電解質を用いる場合は、リチウムイオン電池、ナトリウムイオン電池、カルシウムイオン電池、マグネシウム電池等に使用される正極活物質を用いることができる。具体的には、炭素系材料（ハードカーボン、難黒鉛化性炭素、アモルファス炭素、樹脂焼成体、コークス類、炭化ケイ素等）、導電性高分子（ポリチオフェン、ポリアニリン、ポリピロール、ポリアセチレン、ポリフェニレンビニレン、ＰＥＤＯＴ等）、金属（Ｌｉ、Ｓｎ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｚｒ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｔｉ等）及びこれらの合金、金属酸化物（酸化チタン、リチウム―チタン酸化物、ケイ素酸化物等）等が例示される。

【実施例0199】

（厚み方向のイオン伝導度の測定）
作成した電解質シート２４０を挟むように、電解質シート２４０の表面に２つの電極を配置し、電極間の交流抵抗（測定周波数１００ｋＨｚ）をＬＣＲメーターで測定し、厚み方向のイオン伝導度σ_⊥を算出した。

【0200】

（面内方向のイオン伝導度の測定）
作成した電解質シート２４０を挟むように、電解質シート２４０の面内方向の端部に２つの電極を配置し、電極間の交流抵抗（測定周波数１００ｋＨｚ）をＬＣＲメーターで測定し、面内方向のイオン伝導度を算出した。面内方向のイオン伝導度は、２つの電極の配置によって異なる数値となるが、より低い数値を面内方向のイオン伝導度σ_｜｜とした。例えば、図１（ｂ）に示す面内方向１及び面内方向２のイオン伝導度では、低イオン伝導領域２１に交差する面内方向２のイオン伝導度の方が低くなるため、面内方向２のイオン伝導度を、面内方向のイオン伝導度σ_｜｜とされる。

【0201】

（正極）
実施例に使用する正極を以下のようにして作成した。

【0202】

導電性銅箔テープ（株式会社スリオンテック製、ＮＯ．８７０１）を、熱風循環式オーブンを用いて大気中２００℃で２時間加熱することで、銅箔の表面に酸化銅を形成した。この表面に酸化銅が形成された銅箔テープは、表面の酸化銅が正極活物質となり、未酸化の銅箔が集電体となる。銅箔テープの厚さは０．０８０ｍｍであった。

【0203】

（実施例１）
セパレーター２３０として幅３０ｍｍ、長さ２５０ｍｍ、厚さ０．５ｍｍ、坪量４５ｇのセルロース紙を用い、樹脂２１１として二液縮合型型取り用ＲＴＶゴム（信越化学工業株式会社製、ＫＥ１２）を用いた。セパレーター２３０の表面に、幅１ｍｍ、間隔９ｍｍのストライプ状になるよう樹脂２１１を印刷し、パターニングされたセパレーター２３０を作製した。セパレーター２３０の表面に印刷された樹脂２１１は、セパレーター２３０の空孔を通り、セパレーター２３０の裏面に到達していた。このセパレーター２３０に１０％食塩水をしみこませ、実施例１の電解質シート２４０を作成した。

【0204】

図１２は、実施例１のセパレーターのパターニングを説明するための図である。図１２には、樹脂２１１をパターニングしたセパレーター２３０の上面図が示されている。ここでは、セパレーター２３０の上面は、セパレーター２３０の、樹脂２１１を印刷した面のことを指す。図１２において、セパレーター２３０のうち、細かな水玉模様が施されている部分が樹脂２１１を含む部分であり、模様が施されていない部分が樹脂２１１を含まない部分である。

【0205】

図１２における、セパレーター２３０の長手方向の長さ（セパレーター２３０の長さ）Ｌ_１が２５０ｍｍであり、セパレーター２３０の長手方向に垂直な方向の長さ（セパレーター２３０の幅）Ｗ_１が３０ｍｍである。

【0206】

図示するように、樹脂２１１は、セパレーター２３０の長手方向と垂直な方向にストライプ状に印刷された。また、樹脂２１１は、上面図におけるセパレーター２３０の左端にストライプの線が配置されるように印刷された。以下、ストライプの線が配置されている端部を、実施例１のセパレーター２３０の左端とする。セパレーター２３０の上面図において、印刷された樹脂２１１のストライプの線の幅（ストライプの幅）ｗ_１が１ｍｍであり、隣り合うストライプの線同士の間隔（ストライプの間隔）ｄ_１が９ｍｍである。セパレーター２３０上には、２５本のストライプが印刷された。

【0207】

実施例１の電解質シート２４０のイオン伝導度を測定したところ、厚み方向のイオン伝導度σ_⊥は１４ｍＳ／ｃｍであり、面内方向のイオン伝導度σ_｜｜は８．４×１０^－４ｍＳ／ｃｍであった。すなわち、実施例１の電解質シート２４０の厚み方向のイオン伝導度σ_⊥と、面内方向のイオン伝導度σ_｜｜との比σ_⊥／σ_｜｜は、約１．７×１０^４であった。電解質シート２４０の詳細を、表１に示す。

【0208】

（実施例２）
実施例１の電解質シート２４０を、左端から８０ｍｍの長さに切断し、縦２０ｍｍ、横２５ｍｍ、厚さ０．１０ｍｍの亜鉛板と、縦２０ｍｍ、横７５ｍｍ、厚さ０．０８０ｍｍの正極１との間に配置し、実施例２の電池を作製した。

【0209】

図１３は、実施例２の電極の配置を説明するための図である。図１３において、電解質シート２４０を構成するセパレーター２３０のうち、細かな水玉模様が施されている部分が樹脂２１１を含む部分であり、模様が施されていない部分が樹脂２１１を含まない部分である。

【0210】

図１３（ａ）には、電解質シート２４０上に負極３として亜鉛板を配置した面における電池の上面図が示されている。図１３（ａ）における、電解質シート２４０の長手方向の長さ（電解質シート２４０の長さ）Ｌ_２が８０ｍｍであり、電解質シートの長手方向に垂直な方向の長さ（電解質シート２４０の幅）Ｗ_２が３０ｍｍである。

【0211】

図示するように、亜鉛板は、電解質シート２４０の上に、亜鉛板の横の辺が樹脂２１１のストライプと垂直となり、亜鉛板の縦の辺が樹脂２１１のストライプと平行となるよう配置された。図１３（ａ）における、亜鉛板のストライプと垂直な方向の長さ（亜鉛板の横の長さ）ｌ_２３が２５ｍｍであり、亜鉛板のストライプと平行な方向の長さ（亜鉛板の縦の長さ）ｗ_２３が２０ｍｍである。

【0212】

また、図示するように、亜鉛板は、電解質シート２４０の上に、亜鉛板と電解質シート２４０の上端、及び下端までの距離が等しくなるよう配置された。図１３（ａ）における、亜鉛板と電解質シート２４０の上端との距離ｄ_２３１が５ｍｍ、亜鉛板と電解質シート２４０の下端との距離ｄ_２３２が５ｍｍであった。また、亜鉛板と電解質シートの左端との距離ｄ_２３３が５ｍｍ、亜鉛板と電解質シート２４０の右端との距離ｄ_２３４が５０ｍｍであった。

【0213】

図１３（ｂ）には、電解質シート２４０上に正極を配置した面における電池の上面図が示されている。図示するように、正極１は、電解質シート２４０の上に、正極１の横の辺が樹脂２１１のストライプと垂直となり、正極１の縦の辺が樹脂２１１のストライプと平行となるよう配置された。図１３（ｂ）における、正極１のストライプと垂直な方向の長さ（正極１の横の長さ）ｌ_２１が７５ｍｍであり、正極１のストライプと平行な方向の長さ（正極１の縦の長さ）ｗ_２１が２０ｍｍである。

【0214】

また、図示するように、正極１は、電解質シート２４０の上に、正極１と電解質シート２４０の上端、及び下端までの距離が等しくなるよう配置された。図１３（ｂ）における、正極１と電解質シート２４０の上端との距離ｄ_２１１が５ｍｍ、正極１と電解質シート２４０の下端との距離ｄ_２１２が５ｍｍであった。

【0215】

また、正極１は、電解質シート２４０の上に、正極１と電解質シート２４０の左端、及び右端までの距離が等しくなるよう配置された。図１３（ｂ）における、正極１と電解質シート２４０の左端との距離ｄ_２１３が５ｍｍ、正極１と電解質シート２４０の右端との距離ｄ_２１４が５ｍｍであった。

【0216】

図１３（ｃ）には、電解質シート２４０の長手方向から見た電池の横面図が示されている。図１３（ｃ）における、電解質シート２４０の厚さＴ_２が０．５ｍｍ、亜鉛板の厚さｔ_２３が０．１０ｍｍ、正極１の厚さｔ_２１が０．０８０ｍｍである。

【0217】

図示するように、亜鉛板と正極１は、電解質シート２４０を挟んで、電解質シート２４０の左端に近い方の各電極の端部が揃うように配置されている。

【0218】

この電池に１０Ωの抵抗を接続し、放電中の抵抗にかかる電圧を測定した。電圧は、ある時間から急速に低下することが確認された。これは、負極３に対向する位置の正極活物質量が減少し、電流密度が小さくなったためと考えられる。測定した電圧のグラフを図１４に示す。

【0219】

放電完了後に電池を分解し、正極１を観察したところ、負極３に対向する位置の正極活物質は消費し尽くされた一方、負極３に対向する位置にない正極活物質は残存していた。このことから、実施例１の電解質シート２４０を用いることで、対向する位置にある活物質のみが反応する電池を作製できることがわかった。電池の詳細を、表２に示す。

【0220】

（実施例３）
以下に示すようにして、樹脂２１１としてポリエチレンを用い、固体電解質２２１としてＬＡＴＰ（Ｌｉ_１．３Ａｌ_０．３Ｔｉ_１．７（ＰＯ_４）_３））を用い、電解質シート２４０を作製した。

【0221】

粒子径２０μｍから５０μｍの範囲に分球したポリエチレン粒子と、粒子径２０μｍから５０μｍの範囲に分球したＬＡＴＰ粒子とを擂潰機を用いて混合し、混合粉を調整した。ポリエチレン粒子とＬＡＴＰ粒子の質量比（ポリエチレン粒子：ＬＡＴＰ粒子）は、２４：７６であった。

【0222】

縦２１０ｍｍ、横２９７ｍｍ、厚み１．５ｍｍのガラス板に、耐熱グリース（デュポン・東レ・スペシャルティ・マテリアル株式会社製）を薄く塗布し、上記混合粉をグリース上に載せ、ガラス板ごと反転させることで、ガラス板上に固定化されていない余剰粒子を除去した。ガラス板上にさらに混合粉を乗せ、反転させ余剰粒子除去する作業を５回繰り返した。

【0223】

混合粉が載ったガラス板を１９０℃に加熱したホットプレート上に載せ、３０分加熱した。その後、冷却し、樹脂２１１と固体電解質２２１が一体化した膜をガラス板からはがした。膜に残留したグリースをヘキサンで除去し、実施例３の電解質シート２４０を得た。電解質シート２４０の厚さは０．０５ｍｍであった。

【0224】

実施例３の電解質シート２４０のイオン伝導度を測定したところ、厚み方向のイオン伝導度σ_⊥は０．１ｍＳ／ｃｍであり、面内方向のイオン伝導度σ_｜｜は１．１×１０^－４ｍＳ／ｃｍであった。すなわち、実施例３の電解質シート２４０の厚み方向のイオン伝導度σ_⊥と、面内方向のイオン伝導度σ_｜｜との比σ_⊥／σ_｜｜は、約９．１×１０^２であった。電解質シート２４０の詳細を、表１に示す。

【0225】

（実施例４）
縦２２ｍｍ、横８０ｍｍの大きさに切った実施例３の電解質シート２４０を、縦２０ｍｍ、横２５ｍｍ、厚さ０．１０ｍｍの亜鉛板と縦２０ｍｍ、横７５ｍｍ、厚さ０．０８０ｍｍの正極１との間に配置し、実施例４の電池を作製した。

【0226】

実施例４の電極の配置については、図１３の記載を必要な範囲で採用できる。

【0227】

この電池に１０Ωの抵抗を接続し、放電中の抵抗にかかる電圧を測定した。電圧は、ある時間から急速に低下することが確認された。これは、負極３に対向する位置の正極活物質量が減少し、電流密度が小さくなったためと考えられる。

【0228】

放電完了後に電池を分解し、正極１を観察したところ、負極３に対抗する位置の正極活物質は消費し尽くされた一方、負極３に対向する位置にない正極活物質は残存していた。このことから、実施例３の電解質シート２４０を用いることで、対向する位置にある活物質のみが反応する電池を作製できることがわかった。電池の詳細を、表２に示す。

【0229】

（比較例１）
幅３０ｍｍ、長さ２５０ｍｍ、厚さ０．５ｍｍ、坪量４５ｇのセルロース紙に１０％食塩水を染み込ませ、比較例１の電解質シート２４０を作成した。

【0230】

比較例１の電解質シート２４０のイオン伝導度を測定したところ、厚み方向のイオン伝導度σ_⊥は２３ｍＳ／ｃｍであり、面内方向のイオン伝導度σ_｜｜は１５ｍＳ／ｃｍであった。すなわち、比較例１の電解質シート２４０の厚み方向のイオン伝導度σ_⊥と、面内方向のイオン伝導度σ_｜｜との比σ_⊥／σ_｜｜は、約１．５であった。電解質シート２４０の詳細を、表１に示す。

【0231】

（比較例２）
電解質シート２４０として、比較例１で作成したものを用いたこと以外は、実施例２と同様にして、比較例２の電池を作製した。

【0232】

この電池に１０Ωの抵抗を接続し、放電中の抵抗にかかる電圧を測定した。電圧は、実施例２及び４と同様に、ある時間から急速に低下することが確認されたが、その後、電圧低下は緩やかになった。急速な電圧低下は、負極３と対向する位置の正極活物質量が減少し、電流密度が小さくなったことに由来すると考えられる。その後の緩やかな電圧低下は、負極３に対向する位置の正極活物質が消費し尽くされ、負極３に対向する位置にない正極活物質が消費され始めたことに由来すると考えられる。測定した電圧のグラフを図１５に示す。

【0233】

放電完了後に電池を分解し、正極１を観察したところ、負極３に対向する位置の正極活物質及び負極３に対向する位置にない正極活物質ともに消費し尽くされていた。電池の詳細を、表２に示す。

【0234】

【表1】

【0235】

【表2】

【0236】

（実施例５）
実施例１の電解質シート２４０を、左端から１５０ｍｍの長さに切断した。切断した電解質シート２４０の第一面に、亜鉛板と正極１を、１０ｍｍの間隔を設けて左から右へ横方向に交互に並ぶように４個配置した。第一面の反対側の第二面には、第一面の亜鉛板と対向する位置に正極１を配置し、第一面の正極１と対向する位置に亜鉛板を配置した。亜鉛板の大きさは縦２０ｍｍ、横２５ｍｍ、厚さ０．１０ｍｍであり、正極１の大きさは縦２０ｍｍ、横２５ｍｍ、厚さ０．０８０ｍｍであった。

【0237】

電解質シート２４０の第一面の左端から１番目の電極に、タブ電極として亜鉛板を取り付けた。また、電解質シート２４０の第一面の左端から４番目の電極に、タブ電極として銅箔を取り付けた。さらに、電解質シート２４０の第一面の左端から２番目と３番目の電極を、銅箔を取り付けることで短絡した。タブ電極、及び電極を短絡するための銅箔は、はんだ付けによって電極に接続された。

【0238】

電解質シート２４０の第二面の左端から１番目の電極と２番目の電極を、銅箔を取り付けることで短絡した。また、電解質シート２４０の第二面の左端から３番目の電極と４番目の電極を、銅箔を取り付けることで短絡した。電極を短絡するための銅箔は、はんだ付けによって電極に接続された。

【0239】

上記のようにタブ電極の取り付け、及び電極の短絡を行ったものを、タブ電極が露出するようにラミネートフィルム間に封止して、実施例５の電池モジュールを作製した。

【0240】

図１６は、実施例５の電極の配置を説明するための図である。図１６において、電解質シート２４０を構成するセパレーター２３０のうち、細かな水玉模様が施されている部分が樹脂２１１を含む部分であり、模様が施されていない部分が樹脂２１１を含まない部分である。なお、図１６では、電池モジュールのラミネートフィルムは省略した。

【0241】

図１６（ａ）には、電解質シート２４０の第一面における電池モジュールの上面図が示されている。図１６（ａ）における、電解質シート２４０の長手方向の長さ（電解質シート２４０の長さ）Ｌ_５が１５０ｍｍであり、電解質シート２４０の長手方向に垂直な方向の長さ（電解質シート２４０の幅）Ｗ_５が３０ｍｍである。

【0242】

図示するように、負極３となる亜鉛板及び正極１は、電解質シート２４０の上に、各電極の横の辺が樹脂２１１のストライプと垂直となり、各電極の縦の辺が樹脂２１１のストライプと平行となるよう配置された。配置された電極は、電解質シート２４０の左端から順に、負極３ａ、正極１ｂ、負極３ｃ、正極１ｄである。図１６（ａ）における、各電極のストライプと垂直な方向の長さ（各電極の横の長さ）ｌ_５が２５ｍｍであり、各電極のストライプと平行な方向の長さ（各電極の縦の長さ）ｗ_５が２０ｍｍである。

【0243】

また、図示するように、各電極は、電解質シート２４０の上に、各電極と電解質シート２４０の上端、及び下端までの距離が等しくなるよう配置された。図１６（ａ）における、各電極と電解質シート２４０の上端との距離ｄ_５１が５ｍｍ、各電極と電解質シート２４０の下端との距離ｄ_５２が５ｍｍである。

【0244】

さらに、図示するように、各電極は、電解質シート２４０の上に、電解質シート２４０の左端、及び右端からの距離、及び電極間の間隔が等しくなるよう配置された。図１６（ａ）における、負極３ａと電解質シート２４０の左端との距離ｄ_５３が１０ｍｍ、正極１ｄと電解質シート２４０の右端との距離ｄ_５４が１０ｍｍ、各電極間の距離ｄ_５５が１０ｍｍであった。

【0245】

電解質シート２４０の第一面の左端から１番目の電極である負極３ａには、亜鉛板からなるタブ電極５ａが取り付けられており、電解質シート２４０の第一面の左端から４番目の電極である正極１ｄには、銅箔からなるタブ電極５ｂが取り付けられている。

【0246】

また、電解質シート２４０の第一面の左端から２番目の電極である正極１ｂと、３番目の電極である負極３ｃの電極は、銅箔からなる導電体４ａによって短絡されている。

【0247】

図１６（ｂ）には、電解質シート２４０の第二面における電池モジュールの上面図が示されている。

【0248】

図示するように、負極３となる亜鉛板及び正極１は、電解質シート２４０の上に、各電極の横の辺が樹脂２１１のストライプと垂直となり、各電極の縦の辺が樹脂２１１のストライプと平行となるよう配置された。配置された電極は、電解質シート２４０の左端から順に、正極１ａ、負極３ｂ、正極１ｃ、負極３ｄである。電解質シート２４０第一面と第二面において、それぞれ、負極３ａと正極１ａが、正極１ｂと負極３ｂが、負極３ｃと正極１ｃが、正極１ｄと負極３ｄが、それぞれ対向する位置に配置されている。

【0249】

図１６（ｂ）における、各電極のストライプと垂直な方向の長さ（各電極の横の長さ）ｌ_５が２５ｍｍであり、各電極のストライプと平行な方向の長さ（各電極の縦の長さ）ｗ_５が２０ｍｍである。

【0250】

また、図示するように、各電極は、電解質シート２４０の上に、各電極と電解質シート２４０の上端、及び下端までの距離が等しくなるよう配置された。図１６（ｂ）における、各電極と電解質シート２４０の上端との距離ｄ_５１が５ｍｍ、各電極と電解質シート２４０の下端との距離ｄ_５２が５ｍｍである。

【0251】

さらに、図示するように、各電極は、電解質シート２４０の上に、電解質シート２４０の左端、及び右端からの距離、及び電極間の間隔が等しくなるよう配置された。図１６（ａ）における、負極３ａと電解質シート２４０の左端との距離ｄ_５３が１０ｍｍ、正極１ｄと電解質シート２４０の右端との距離ｄ_５４が１０ｍｍ、各電極間の距離ｄ_５５が１０ｍｍであった。

【0252】

電解質シート２４０の第二面の左端から１番目の電極である正極１ａと、２番目の電極である負極３ｂの電極は、銅箔からなる導電体４ｂによって短絡されている。また、電解質シート２４０の第二面の左端から３番目の電極である正極１ｃと、４番目の電極である負極３ｄの電極は、銅箔からなる導電体４ｃによって短絡されている。

【0253】

図１６（ｃ）には、電解質シート２４０の下端の長手方向から見た電池モジュールの横面図が示されている。図１６（ｃ）における、電解質シート２４０の厚さＴ_５が０．５ｍｍ、負極３ａ～３ｄの厚さｔ_５３が０．１０ｍｍ、正極１ａ～１ｄの厚さｔ_５１が０．０８０ｍｍである。

【0254】

図示するように、電解質シート２４０を挟んで対向する正極１と負極３は、各電極の左端部及び右端部が揃うように配置されている。

【0255】

実施例５の電池モジュールのタブ電極間の開放電圧は、２．７Ｖであった。実施例５の電池モジュールのタブ電極間の開放電圧は、７日経過後も２．７Ｖを維持した。電解質シート２４０の面内方向のイオン伝導度が低いために、電解質シート２４０の面内で電位分布を形成することができ、高い開放電圧を得られたと考えられる。電池モジュールの詳細を、表３に示す。

【0256】

（実施例６）
縦２２ｍｍ、横１５０ｍｍの大きさに切った実施例３の電解質シート２４０の第一面に、亜鉛板と正極１を、１０ｍｍの間隔を設けて左から右へ横方向に交互に並ぶように４個配置した。第一面の反対側の第二面には、第一面の亜鉛板と対向する位置に正極１を配置し、第一面の正極１と対向する位置には亜鉛板を配置した。亜鉛板の大きさは縦２０ｍｍ、横２５ｍｍ、厚さ０．１０ｍｍであり、正極１の大きさは縦２０ｍｍ、横２５ｍｍ、厚さ０．０８０ｍｍであった。

【0257】

電解質シート２４０の第一面の左端から１番目の電極に、タブ電極として亜鉛板を取り付けた。また、電解質シート２４０の第一面の左端から４番目の電極に、タブ電極として銅箔を取り付けた。さらに、電解質シート２４０の第一面の左端から２番目と３番目の電極を、銅箔を取り付けることで短絡した。タブ電極、及び電極を短絡するための銅箔は、はんだ付けによって電極に接続された。

【0258】

電解質シート２４０の第二面の左端から１番目の電極と２番目の電極を、銅箔を取り付けることで短絡した。また、電解質シート２４０の第二面の左端から３番目の電極と４番目の電極を、銅箔を取り付けることで短絡した。電極を短絡するための銅箔は、はんだ付けによって電極に接続された。

【0259】

上記のようにタブ電極の取り付け、及び電極の短絡を行ったものを、タブ電極が露出するようにラミネートフィルム間に封止して、実施例６の電池モジュールを作製した。

【0260】

実施例６の電池モジュールの電極の配置については、図１６の記載を必要な範囲で採用できる。

【0261】

実施例６の電池のタブ電極間の開放電圧は、２．７Ｖであった。タブ電極間の開放電圧は、７日経過後も２．７Ｖを維持した。電解質シート２４０の面内方向のイオン伝導度が低いために、電解質シート２４０の面内で電位分布を形成することができ、高い開放電圧を得られたと考えられる。

【0262】

（比較例３）
電解質シート２４０として、比較例１で作成したものを用いたこと以外は、実施例５と同様にして比較例３の電池モジュールを作製した。

【0263】

比較例３の電池のタブ電極間の開放電圧は、作成直後には２．０Ｖであったが、時間経過により速やかに電圧が低下し、１時間後には０．５Ｖまで電圧が低下した。電池モジュールの詳細を、表３に示す。

【0264】

【表3】

【符号の説明】

【0265】

１ 正極
２ 電解質部
３ 負極
４ 導電体
５ タブ電極
２１ 低イオン伝導領域
２２ 高イオン伝導領域
２１１ 樹脂
２２１ 固体電解質
２２２ 電解液
２３０ セパレーター
２４０ 電解質シート

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】