2024-146626 全固体電池

(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】P2024146626

(43)【公開日】2024-10-15

(54)【発明の名称】全固体電池

(51)【国際特許分類】

   H01M 10/0585 20100101AFI20241004BHJP

   H01M 10/0562 20100101ALI20241004BHJP

   H01M 10/052 20100101ALI20241004BHJP

   H01M 50/105 20210101ALI20241004BHJP

【ＦＩ】

H01M10/0585

H01M10/0562

H01M10/052

H01M50/105

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023059647

(22)【出願日】2023-03-31

(71)【出願人】

【識別番号】000005326

【氏名又は名称】本田技研工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100106002

【弁理士】

【氏名又は名称】正林 真之

(74)【代理人】

【識別番号】100120891

【弁理士】

【氏名又は名称】林 一好

(74)【代理人】

【識別番号】100160794

【弁理士】

【氏名又は名称】星野 寛明

(72)【発明者】

【氏名】白井 敦史

【テーマコード（参考）】

5H011

5H029

【Ｆターム（参考）】

5H011AA01

5H011CC02

5H011CC06

5H011CC10

5H029AJ03

5H029AJ05

5H029AK01

5H029AK03

5H029DJ09

5H029EJ05

5H029EJ07

(57)【要約】

【課題】充放電による電極積層体の厚みの増減の幅が大きくても、外装部材が破損しにくい全固体電池を提供すること。
【解決手段】電極積層体と、前記電極積層体を収容する外装部材と、を備え、前記電極積層体は、正極層と、負極層と、前記正極層と前記負極層との間に配置された固体電解質層と、を有する全固体電池であって、前記電極積層体は充放電に伴って厚みが増減し、前記外装部材は、前記電極積層体を収容する収容部と、封止部と、を有し、前記電極積層体の積層方向に沿う側面に対向する前記収容部の側面部は、前記電極積層体の厚みの増減を吸収する厚み変動吸収部であり、前記電極積層体の前記側面と、前記収容部の前記側面部との間の少なくとも一部に、前記電極積層体の積層方向に沿う方向と直交する方向に延びた棒状部材が配置されている、全固体電池。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電極積層体と、前記電極積層体を収容する外装部材と、を備え、
前記電極積層体は、正極層と、負極層と、前記正極層と前記負極層との間に配置された固体電解質層と、を有する全固体電池であって、
前記電極積層体は充放電に伴って厚みが増減し、
前記外装部材は、前記電極積層体を収容する収容部と、封止部と、を有し、
前記電極積層体の積層方向に沿う側面に対向する前記収容部の側面部は、前記電極積層体の厚みの増減を吸収する厚み変動吸収部であり、
前記電極積層体の前記側面と、前記収容部の前記側面部との間の少なくとも一部に、前記電極積層体の積層方向に沿う方向と直交する方向に延びた棒状部材が配置されている、全固体電池。

【請求項2】

前記収容部の前記側面部に対向する前記棒状部材の表面は、前記収容部の前記側面部側に突出した曲面とされている、請求項１に記載の全固体電池。

【請求項3】

前記棒状部材は、前記棒状部材は、前記電極積層体の積層方向の端部もしくはその近傍に配置されている、請求項１に記載の全固体電池。

【請求項4】

前記電極積層体は、前記正極層の少なくとも一部に正極リード線が接続された側面と、前記負極層の少なくとも一部に負極リード線が接続された側面と、正極リード線及び負極リード線が配置されていない側面を有し、
前記棒状部材は、前記電極積層体の正極リード線及び負極リード線が配置されていない前記側面の少なくとも一部と、前記収容部の前記側面部との間に配置されている、請求項１に記載の全固体電池。

【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。

【背景技術】

【0002】

近年、より多くの人々が手ごろで信頼でき、持続可能かつ先進的なエネルギーへのアクセスを確保できるようにするため、エネルギーの効率化に貢献する二次電池に関する研究開発が行われている。二次電池の中でも固体電解質を用いた全固体電池は、固体電解質が不燃性であるために安全性が高い点や、より高いエネルギー密度を有する点において優れており、特に注目を集めている。固体二次電池のエネルギー密度を向上させるために、複数の正極層と負極層とを、固体電解質層を介して交互に積層した積層構造の電極積層体を外装部材に収容した構造の全固体電池が検討されている。

【0003】

電極積層体を外装部材に収容した構造の二次電池では、外装部材の封止部の近傍に余剰を設定することが検討されている（特許文献１）。また、外装部材の内部に電極積層体を電池内部方向に押圧する押圧部材を配置することも検討されている（特許文献２）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００３－２８８８８３号公報

【特許文献2】特開２００９－１８１８９７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、全固体電池では、高容量化とサイクル特性の向上が課題である。全固体電池の高容量化のために、負極活物質として金属リチウムを用いることが検討されている。負極活物質として金属リチウムを用いた全固体電池は、充電時にリチウム析出層が生成し、放電時にリチウム析出層が消失する。このため、電極積層体は厚みの増減が大きい。電極積層体の厚みの増減が大きい場合、外装部材の形状を、充電によって厚みが増加したときの電極積層体に合わせて設定する必要がある。しかしながら、外装部材の形状を厚みが増加したときの電極積層体に合わせると、放電によって電極積層体の厚みが減少したときに、外装部材に部分的な弛み（皺）が発生する。この外装部材の弛み部分は、充放電による電極積層体の厚みの増減の幅が大きくなるに伴って大きくなる。このため、全固体電池の高容量化のために正極層と負極層の積層数を多くすると、放電時に発生する外装部材の弛み部分が大きくなりすぎて、外装部材が破損することにより、サイクル特性が低下するおそれがある。

【0006】

本願は上記の課題を解決するために、充放電による電極積層体の厚みの増減の幅が大きくても、外装部材が破損しにくい全固体電池を提供することを目的としている。そして、延いてはエネルギーの効率化に寄与するものである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明者らは、上記の課題解決のため、電極積層体を収容する外装部材の収容部の側面部と、電極積層体との間の少なくとも一部に、電極積層体の積層方向に沿う方向と直交する方向に延びた棒状部材を配置することが有効であることを見出し、本発明を完成するに至った。したがって、本発明は下記のものを提供する。

【0008】

（１）電極積層体と、前記電極積層体を収容する外装部材と、を備え、前記電極積層体は、正極層と、負極層と、前記正極層と前記負極層との間に配置された固体電解質層と、を有する全固体電池であって、前記電極積層体は充放電に伴って厚みが増減し、前記外装部材は、前記電極積層体を収容する収容部と、封止部と、を有し、前記電極積層体の積層方向に沿う側面に対向する前記収容部の側面部は、前記電極積層体の厚みの増減を吸収する厚み変動吸収部であり、前記電極積層体の前記側面と、前記収容部の前記側面部との間の少なくとも一部に、前記電極積層体の積層方向に沿う方向と直交する方向に延びた棒状部材が配置されている、全固体電池。

【0009】

（１）の全固体電池によれば、電極積層体の厚みが減少したとき（放電状態）は、収容部の側面部を棒状部材に沿って湾曲した形状とし、電極積層体の厚みが増加したとき（充電状態）は、収容部の側面部を、棒状部材を支点として張った形状とすることにより、電極積層体の厚みの増減を吸収することができる。このため、放電状態においても、外装部材の収容部の側面部に部分的な弛み（皺）が発生しにくい。よって、充放電による電極積層体の厚みの増減の幅が大きくても、外装部材が破損しにくい。

【0010】

（２）前記収容部の前記側面部に対向する前記棒状部材の表面は、前記収容部の前記側面部側に突出した曲面とされている、（１）に記載の全固体電池。

【0011】

（２）の全固体電池によれば、棒状部材の収容部の側面部に対向する面が曲面とされているので、棒状部材と収容部の側面部との接触による外装部材の破損が生じにくい。

【0012】

（３）前記棒状部材は、前記電極積層体の積層方向の端部もしくはその近傍に配置されている、（１）又は（２）に記載の全固体電池。

【0013】

（３）の全固体電池によれば、棒状部材が電極積層体の積層方向における端部もしくはその端部の近傍に配置されているので、電極積層体の厚みが増加したときの収容部の側面部はより張った形状となりやすい。

【0014】

（４）前記電極積層体は、前記正極層の少なくとも一部に正極リード線が接続された側面と、前記負極層の少なくとも一部に負極リード線が接続された側面と、正極リード線及び負極リード線が配置されていない側面を有し、前記棒状部材は、前記電極積層体の正極リード線及び負極リード線が配置されていない前記側面の少なくとも一部と、前記収容部の前記側面部との間に配置されている、（１）～（３）のいずれか１つに記載の全固体電池。

【0015】

（４）の全固体電池によれば、正極リード線及び負極リード線が接続されていない電極積層体の側面に棒状部材を配置するので、棒状部材の長さを長くすることができる。このため、広い範囲において、外装部材の収容部が破損しにくくなる。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば、充放電による電極積層体の厚みの増減の幅が大きくても、外装部材が破損しにくい全固体電池を提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の一実施形態に係る全固体電池の放電状態を示す平面図である。

【図2】図１のＩＩ－ＩＩ線断面図であり、全固体電池の放電状態を示す断面図である。

【図3】図１のＩＩＩ－ＩＩＩ線断面図であり、全固体電池の放電状態を示す断面図である。

【図4】図１に示す全固体電池の棒状部材の配置を示す電極積層体の側面図である。

【図5】図１のＩＩ－ＩＩ線断面図であり、全固体電池の充電状態を示す断面図である。

【図6】本発明の一実施形態に係る全固体電池の棒状部材の配置の第１変形例を示す電極積層体の側面図である。

【図7】本発明の一実施形態に係る全固体電池の棒状部材の配置の第２変形例を示す電極積層体の平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。ただし、以下に示す実施形態は、本発明を例示するものであって、本発明は以下に限定されるものではない。

【0019】

図１は、本発明の一実施形態に係る全固体電池の放電状態を示す平面図である。図２は、図１のＩＩ－ＩＩ線断面図であり、図３は、図１のＩＩＩ－ＩＩＩ線断面図である。図及び図３は、全固体電池の放電状態を示す断面図である。図４は、図１に示す全固体電池の棒状部材の配置を示す電極積層体の側面図である。図５は、図１のＩＩ－ＩＩ線断面図であり、全固体電池の充電状態を示す断面図である。図中、矢印Ｘが示すＸ方向は、全固体電池１００の長手方向である。矢印Ｙが示すＹ方向は、全固体電池１００の短手方向である。矢印Ｚが示すＺ方向は、Ｘ方向とＹ方向とに直交する電極積層体１０の積層方向である。

【0020】

本実施形態の全固体電池１００は、電極積層体１０と、電極積層体１０を収容する外装部材５０と、を備える。全固体電池１００は、電極積層体１０と外装部材５０との間に配置された棒状部材６０を備える。全固体電池１００は、平面視で長方形とされている（図１参照）。

【0021】

電極積層体１０は、正極層２０と、負極層３０と、正極層２０と負極層３０との間に配置された固体電解質層４０とを有する。正極層２０は、正極集電体２１と、正極集電体２１の両面に配置された正極活物質層２２とを含む。負極層３０は、負極集電体３１と、負極集電体３１の両面に配置されたリチウム層３２とを含む。全固体電池１００は、充電時に正極活物質層２２から放出されたリチウムイオンが、負極層３０のリチウム層３２の表面で析出して、リチウム析出層３６が生成する（図５参照）。よって、充電により負極層３０の厚みは厚くなる。一方、放電時には、リチウム析出層３６からリチウムイオンが放出されて、正極活物質層２２で吸蔵される。よって、放電により負極層３０の厚みは薄くなる。こうして、電極積層体１０は充放電に伴って厚みが増減する。

【0022】

正極層２０の正極集電体２１の短手方向（Ｙ方向）に沿う一方の側面（図２において左側側面）は、正極リード線２４の一方の端部に接続し、正極リード線２４の他方の端部は正極端子２５に接続している。正極端子２５の一部は、外装部材５０から露出している。負極層３０の負極集電体３１の短手方向（Ｙ方向）に沿う他方の側面（図２において右側側面）は、負極リード線３４の一方の端部に接続し、負極リード線３４の他方の端部は負極端子３５に接続している。負極端子３５の一部は、外装部材５０から露出している。図２において、複数の正極リード線２４は、それぞれ独立して正極端子２５と接続しているが、複数の正極リード線２４を１つにまとめて正極端子２５の一方の表面に接続してもよい。同様に、複数の負極リード線３４を１つにまとめて負極端子３５の一方の表面に接続してもよい。

【0023】

外装部材５０は、電極積層体１０を収容する収容部５１と、収容部５１を封止する封止部５２とを有する。収容部５１は、電極積層体１０の積層方向の上側表面に対向する上面部５１ａと、電極積層体１０の積層方向に沿う側面に対向する側面部５１ｂと、電極積層体１０の積層方向の下側表面に対向する下面部５１ｃとを有する。上面部５１ａ及び下面部５１ｃは、電極積層体１０に密着して、平面とされている。側面部５１ｂは、電極積層体１０の厚みの増減を吸収する厚み変動吸収部として作用する。

【0024】

棒状部材６０は、電極積層体１０の積層方向（Ｚ方向）に沿う方向と直交する長手方向（Ｘ方向）に延びる。棒状部材６０が電極積層体１０の積層方向の端部もしくは近傍に配置されていてもよい。端部の近傍は、例えば棒状部材６０が電極積層体１０の積層方向の端部から電極積層体１０の積層方向の長さ（電極積層体１０の厚み）の１／４までの間の領域であってもよい。また、棒状部材６０の配置数は、電極積層体１０の一つの側面に対して、２つ以上であってもよい。本実施形態では、棒状部材６０は、図３に示すように、長手方向（Ｘ方向）に沿って延びた直線状であって、電極積層体１０の積層方向（Ｚ方向）の上端と下端の２箇所に配置されている。棒状部材６０は、電極積層体１０の長手方向（Ｘ方向）に沿う側面（正極リード線２４及び負極リード線３４が接続されていない側面）と、収容部５１の側面部５１ｂとの間に配置されている。棒状部材６０は、図２及び図４に示すように、断面が円形状とされている。棒状部材６０は、例えば接着剤（不図示）によって、電極積層体１０及び外装部材５０の収容部５１の少なくても一方に接着されて、固定されていてもよい。

【0025】

電極積層体１０の厚みが減少したとき（放電状態）は、収容部５１の側面部５１ｂは棒状部材６０に沿って湾曲した形状となる（図３参照）。一方、電極積層体１０の厚みが増加したとき（充電状態）は、収容部５１の側面部５１ｂは棒状部材６０を支点として張った形状となる（図５参照）。収容部５１の側面部５１ｂは、棒状部材６０に沿って湾曲した形状と棒状部材６０を支点として張った形状とに変形することによって、電極積層体１０の厚みの増減を吸収する厚み変動吸収部として作用する。

【0026】

棒状部材６０のサイズは、特に制限されるものではないが、棒状部材６０の電極積層体１０の積層方向に沿う方向の長さをＡ（図３、５参照）とし、電極積層体１０の厚みが最も増加したときの電極積層体１０の厚さの１／２の長さをＢ（図５参照）、電極積層体１０の厚みが最も減少したときの電極積層体１０の厚さの１／２の長さをＣ（図３参照）として、下記の式（１）を満足することが好ましい。
３Ａπ／４－３Ｃ／４＋Ａ／２≧Ｂ－Ｃ・・・（１）

【0027】

長さＣは、全固体電池１００の製造時の電極積層体１０の厚さの１／２の長さと同じである。また、充放電による電極積層体１０の厚さの増減量［（Ｂ－Ｃ）／Ｃ×１００］は、２０％程度である。よって、式（１）より、棒状部材６０の最適なサイズを求めることができる。

【0028】

電極積層体１０の厚みの減少に伴って、収容部５１の側面部５１ｂを棒状部材６０に沿って湾曲しやすくするために、収容部５１の内部は減圧されていてもよい。例えば、収容部５１の内圧は大気圧に対して－１００ｋＰａから－５０ｋＰａの範囲内にあってもよい。また、収容部５１の内部を減圧する代わりに、収容部５１を外部から加圧することによって、収容部５１の側面部５１ｂを湾曲しやすくしてもよい。

【0029】

本実施形態の全固体電池１００において、正極集電体２１は、正極層２０の集電を行う機能を有するものであれば、材料や形状に特に制限はない。正極集電体２１の材料としては、例えばアルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス、ニッケル、鉄及びチタン等を挙げることができ、中でもアルミニウム、アルミニウム合金及びステンレスが好ましい。また、正極集電体２１の形状の例としては、箔状、板状等が挙げられる。

【0030】

正極活物質層２２は、少なくとも一種の正極活物質を含有する。正極活物質は特に制限はなく、一般的な固体二次電池の正極層で使用されているものを用いることができる。正極活物質としては、例えばリチウムを含有する層状活物質、スピネル型活物質、オリビン型活物質等を用いることができる。正極活物質の具体例としては、コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ_２）、ニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ_２）、ＬｉＮｉ_ｐＭｎ_ｑＣｏ_ｒＯ_２（ｐ＋ｑ＋ｒ＝１）、ＬｉＮｉ_ｐＡｌ_ｑＣｏ_ｒＯ_２（ｐ＋ｑ＋ｒ＝１）、マンガン酸リチウム（ＬｉＭｎ_２Ｏ_４）、Ｌｉ_１＋ｘＭｎ_{２－ｘ－ｙ}ＭＯ_４（ｘ＋ｙ＝２、Ｍ＝Ａｌ、Ｍｇ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｎｉ、及びＺｎから選ばれる少なくとも１種）で表される異種元素置換Ｌｉ－Ｍｎスピネル、チタン酸リチウム（Ｌｉ及びＴｉを含む酸化物）、リン酸金属リチウム（ＬｉＭＰＯ_４、Ｍ＝Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｏ、及びＮｉから選ばれる少なくとも１種）等が挙げられる。

【0031】

正極活物質層２２は、電荷移動媒体伝導性を向上させる観点から、任意に固体電解質を含んでいてもよい。また、導電性を向上させるために任意に導電助剤を含んでいてもよい。さらに、可撓性を発現させる等の観点から、任意にバインダーを含んでいてもよい。固体電解質、導電助剤及びバインダーは特に制限はなく、一般的な固体二次電池の正極層で使用されているものを用いることができる。

【0032】

正極リード線２４の材料は、正極集電体２１の材料と同じであってもよいし、正極集電体２１の材料と異なっていてもよい。正極リード線２４は、正極集電体２１と一体的に接続されていてもよい。本実施形態では、正極リード線２４は、正極集電体２１を延出させて形成されていて、正極集電体２１と一体的に接続されている。正極端子２５の材料は、正極リード線２４の材料と同じであってもよいし、正極リード線２４の材料と異なっていてもよい。正極端子２５は、正極リード線２４と一体的に接続されていてもよい。本実施形態では、正極端子２５と正極リード線２４とは別の部材であって、電気的に接続されている。

【0033】

負極集電体３１は、負極層３０の集電を行う機能を有するものであれば、材料や形状に特に制限はない。負極集電体３１の材料の例としては、ニッケル、銅、及びステンレス等が挙げられる。また、負極集電体３１の形状の例としては、箔状、板状等が挙げられる。

【0034】

負極リード線３４の材料は、負極集電体３１の材料と同じであってもよいし、負極集電体３１の材料と異なっていてもよい。負極リード線３４は、負極集電体３１と一体的に接続されていてもよい。本実施形態では、負極リード線３４は、負極集電体３１を延出させて形成されていて、負極集電体３１と一体的に接続されている。負極端子３５の材料は、負極リード線３４の材料と同じであってもよいし、負極リード線３４の材料と異なっていてもよい。負極端子３５は、負極リード線３４と一体的に接続されていてもよい。本実施形態では、負極端子３５と負極リード線３４とは別の部材であって、電気的に接続されている。

【0035】

固体電解質層４０は、少なくとも一種の固体電解質材料を含有する。固体電解質材料としては、リチウム伝導性を有するものであれば特に限定されるものではないが、例えば、硫化物固体電解質材料、酸化物固体電解質材料、窒化物固体電解質材料、ハロゲン化物固体電解質材料等を用いることができる。

【0036】

硫化物固体電解質材料の例としては、Ｌｉ_２Ｓ－Ｐ_２Ｓ_５、Ｌｉ_２Ｓ－Ｐ_２Ｓ_５－ＬｉＩ等が挙げられる。なお、上記「Ｌｉ_２Ｓ－Ｐ_２Ｓ_５」の記載は、Ｌｉ_２Ｓ及びＰ_２Ｓ_５を含む原料組成物を用いてなる硫化物固体電解質材料を意味し、他の同様の記載についても同様である。硫化物固体電解質材料は、アルジロダイト型結晶構造を有していてもよい。

【0037】

酸化物固体電解質材料の例としては、ＮＡＳＩＣＯＮ型酸化物、ガーネット型酸化物、ペロブスカイト型酸化物等が挙げられる。ＮＡＳＩＣＯＮ型酸化物の例としては、Ｌｉ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｐ及びＯを含有する酸化物（例えばＬｉ_１．５Ａｌ_０．５Ｔｉ_１．５（ＰＯ_４）_３）が挙げられる。ガーネット型酸化物の例としては、Ｌｉ、Ｌａ、Ｚｒ及びＯを含有する酸化物（例えばＬｉ_７Ｌａ_３Ｚｒ_２Ｏ_１２）が挙げられる。ペロブスカイト型酸化物の例としては、Ｌｉ、Ｌａ、Ｔｉ及びＯを含有する酸化物（例えばＬｉＬａＴｉＯ_３）が挙げられる。

【0038】

固体電解質層４０は、バインダーを含んでいてもよい。バインダーは特に制限はなく、一般的な全固体電池の固体電解質層で使用されているものを用いることができる。

【0039】

外装部材５０の材料としては、例えばラミネートフィルムを用いることができる。ラミネートフィルムとしては、内側から内側樹脂層、金属層、外側樹脂層がこの順で積層された３層構造の積層フィルムを用いることができる。外側樹脂層は例えばポリアミド（ナイロン）層、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）層であり、金属層は例えばアルミニウム層であり、内側樹脂層は例えばポリエチレン層、ポリプロピレン層であってもよい。

【0040】

棒状部材６０の材料としては、固体電解質層４０、負極層３０（リチウム）などの電池の構成材料や電池内部で発生するガスに対して安定なものであれば特に制限はなく、例えば樹脂、ゴム、絶縁性セラミックスを用いることができる。棒状部材６０は弾性体であってもよい。弾性体である場合、電極積層体１０の厚みの増加によって発生する外装部材５０の収容部５１の側面部５１の余長を短くすることが可能となる。なお、棒状部材６０は、収容部５１の内部を減圧しても大気圧との差圧で完全に潰れない弾性体であることが好ましい。

【0041】

本実施形態の全固体電池１００は、例えば、次のようにして製造することができる。
まず、正極層２０、固体電解質層４０、負極層３０をこの順で積層し、得られた積層体をプレス接合して、電極積層体１０を得る。次に、電極積層体１０の正極集電体２１に正極リード線２４を介して正極端子２５を接続し、負極集電体３１に負極リード線３４を介して負極端子３５を接続する。また、電極積層体１０の正極リード線２４及び負極リード線３４が接続されていない側面に棒状部材６０を配置する。次に、棒状部材６０を配置した電極積層体１０を外装部材５０に収容し、収容部５１を減圧しながら、封止部５２を封止する。

【0042】

以上のような構成とされた本実施形態の全固体電池１００によれば、電極積層体１０の厚みが減少したとき（放電状態）は、収容部５１の側面部５１ｂを棒状部材６０に沿って湾曲した形状とし、電極積層体１０の厚みが増加したとき（充電状態）は、収容部５１の側面部５１ｂを、棒状部材６０を支点として張った形状とすることにより、電極積層体１０の厚みの増減を吸収することができる。このため、放電状態においても、外装部材５０の収容部５１の側面部５１ｂに部分的な弛み（皺）が発生しにくい。よって、充放電による電極積層体１０の厚みの増減の幅が大きくても、外装部材５０が破損しにくい。

【0043】

本実施形態の全固体電池１００において、棒状部材６０の断面は円形状とされていて、収容部５１の側面部５１ｂに対向する棒状部材６０の表面は、収容部５１の側面部５１ｂ側に突出した曲面とされている。これにより、棒状部材６０と収容部５１の側面部５１ｂとの接触による外装部材５０の破損が生じにくくなる。ただし、棒状部材６０の断面は、円形状に限定されるものではない。棒状部材６０の断面は、楕円形状、長円形状、多角形であってもよい。

【0044】

本実施形態の全固体電池１００において、棒状部材６０が電極積層体１０の積層方向の端部から電極積層体１０の積層方向の長さ（電極積層体１０の厚み）の１／４までの間の領域に配置されている場合は、電極積層体１０の厚みが増加したときの収容部５１の側面部５１ｂはより張った形状となりやすくなる。また、電極積層体１０の一つの側面に対して、２つ以上の棒状部材６０が配置されている場合は、電極積層体１０の厚みが増加したときは、棒状部材６０の間で張った形状となりやすい。なお、本実施形態では、棒状部材６０は、長手方向（Ｘ方向）に沿って延びた直線状であって、電極積層体１０の積層方向（Ｚ方向）の両端（上端と下端）の２箇所に配置されているが、電極積層体１０の配置は、これに限定されるものではない。棒状部材６０は、電極積層体１０の積層方向の上端、下端及び中央のいずれかに配置されていてもよい。また、棒状部材６０は電極積層体１０の積層方向に延びた部分を有していてもよい。

【0045】

図６は、本発明の一実施形態に係る全固体電池の棒状部材の配置の第１変形例を示す電極積層体１０の側面図であり、図４と同じ位置の側面図である。図６において、棒状部材６０は矩形環状とされていて、電極積層体１０の長手方向（Ｘ方向）に沿って延びた部分と、積層方向（Ｚ方向）に沿って延びた部分とを有する。棒状部材６０は弾性体であり、電極積層体１０の厚みの増減に合わせて電極積層体１０の積層方向（Ｚ方向）に伸縮可能とされている。図６に示す変形例１によれば、棒状部材６０は電極積層体１０の長手方向に沿って延びた部分を２つ有するので、外装部材５０が破損しにくい。さらに、棒状部材６０が矩形環状であり、電極積層体１０の長手方向に沿って延びた部分と、積層方向に沿って延びた部分とが一体であるので、電極積層体１０の側面と、収容部５１の側面部５１ｂとの間に配置しやすい。

【0046】

本実施形態の全固体電池１００において、棒状部材６０は、正極リード線２４及び負極リード線３４が接続されていない電極積層体１０の側面に配置されている。これにより、棒状部材６０の長さを長くすることができるので、広い範囲において、外装部材５０の収容部が破損しにくくなる。ただし、棒状部材６０を配置する側面は、これに限定されるものではない。例えば、正極リード線２４及び負極リード線３４に接しないようにされていれば、正極リード線２４あるいは負極リード線３４が配置されている電極積層体１０の側面に配置されていてもよい。

【0047】

図７は、本発明の一実施形態に係る全固体電池の棒状部材の配置の第２変形例を示す電極積層体の平面図である。図７において、棒状部材６０は、正極リード線２４及び負極リード線３４が接続されていない電極積層体１０の側面と、正極リード線２４が接続されている側面と、負極リード線３４が接続されている側面とに配置されている。正極リード線２４が接続されている側面では、正極リード線２４を挟んで２つの棒状部材６０が配置されている。負極リード線３４が接続されている側面では、負極リード線３４を挟んで２つの棒状部材６０が配置されている。図７に示す変形例２によれば、棒状部材６０が、正極リード線２４が接続されている側面と、負極リード線３４が接続されている側面とに配置されているので、外装部材５０がより破損しにくくなる。

【0048】

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
例えば、本実施形態の全固体電池１００においては、負極層３０はリチウム層３２の表面にリチウム析出層３６が生成する構成とされているが、負極層３０の構成はこれに限定されるものではない。例えば、リチウム層３２を省略して、負極集電体３１の表面にリチウム析出層３６が直接析出する構成としてもよい。また、リチウム層３２の代わりに、リチウムと合金を形成する金属の層を用いてもよい。リチウムと合金を形成する金属の例としては、Ｍｇ、Ｓｉ、Ａｕ、Ａｇ、Ｉｎ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ａｌ及びＺｎ等が挙げられる。

【符号の説明】

【0049】

１０ 電極積層体
２０ 正極層
２１ 正極集電体
２２ 正極活物質層
２４ 正極リード線
２５ 正極端子
３０ 負極層
３１ 負極集電体
３２ リチウム層
３４ 負極リード線
３５ 負極端子
３６ リチウム析出層
４０ 固体電解質層
５０ 外装部材
５１ 収容部
５１ａ 上面部
５１ｂ 側面部
５１ｃ 下面部
５２ 封止部
６０ 棒状部材
１００ 全固体電池

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】