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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】P2024150146
(43)【公開日】2024-10-23
(54)【発明の名称】全固体電池
(51)【国際特許分類】
H01M 10/0585 20100101AFI20241016BHJP
H01M 10/0562 20100101ALI20241016BHJP
H01M 10/052 20100101ALI20241016BHJP
H01M 4/13 20100101ALI20241016BHJP
【ＦＩ】
H01M10/0585
H01M10/0562
H01M10/052
H01M4/13
【審査請求】未請求
【請求項の数】9
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023063410
(22)【出願日】2023-04-10
(71)【出願人】
【識別番号】000003997
【氏名又は名称】日産自動車株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002468
【氏名又は名称】弁理士法人後藤特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】蕪木 智裕
(72)【発明者】
【氏名】田口 海志
【テーマコード（参考）】
5H029
5H050
【Ｆターム（参考）】
5H029AJ11
5H029AK01
5H029AK03
5H029AL01
5H029AL02
5H029AL06
5H029AL07
5H029AL11
5H029AL12
5H029AM12
5H029BJ12
5H029DJ12
5H029HJ04
5H029HJ12
5H050AA14
5H050BA16
5H050BA17
5H050CA01
5H050CA07
5H050CA08
5H050CA09
5H050CB01
5H050CB02
5H050CB07
5H050CB08
5H050CB11
5H050CB12
5H050DA02
5H050FA02
5H050FA08
5H050HA04
5H050HA12
(57)【要約】
【課題】振動による電極層の破損を防止することのできる全固体電池を提供すること。
【解決手段】全固体電池１は、第１電極層３、固体電解質層４、及び第２電極層５が順に積層された発電要素２と、発電要素を挟むように配置された第１集電体６及び第２集電体７とを備える。第１電極層３のタブ側端部における厚み減少領域の幅Ｈ１は、非タブ側端部における厚み減少領域の幅Ｈｘの最大値がＨｘ（Ｍａｘ）よりも小さい。
【選択図】図４
【解決手段】全固体電池１は、第１電極層３、固体電解質層４、及び第２電極層５が順に積層された発電要素２と、発電要素を挟むように配置された第１集電体６及び第２集電体７とを備える。第１電極層３のタブ側端部における厚み減少領域の幅Ｈ１は、非タブ側端部における厚み減少領域の幅Ｈｘの最大値がＨｘ（Ｍａｘ）よりも小さい。
【選択図】図４
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１電極層、固体電解質層、及び第２電極層が順に積層された発電要素と、
積層方向において前記発電要素を挟むように配置された第１集電体及び第２集電体と、
を備え、
前記第１電極層は前記第１集電体の表面上に形成されており、
前記第２電極層は前記第２集電体の表面上に形成されており、
前記積層方向に沿って見た場合に、前記第１集電体は、
集電タブが接続された辺であるタブ辺と、
前記タブ辺以外の辺である非タブ辺とを有しており、
前記積層方向に沿って見た場合に、前記第１電極層は、
前記タブ辺に沿って設けられたタブ側端部と、
前記非タブ辺に沿って設けられた非タブ側端部とを有しており、
前記第１電極層の端部において、前記第１電極層の厚みが外側に向かって減少している領域が、厚み減少領域として特定され、
前記タブ側端部における前記厚み減少領域の幅がＨ１であり、
前記非タブ側端部における前記厚み減少領域の幅Ｈｘの最大値がＨｘ（Ｍａｘ）であり、
Ｈ１は、Ｈｘ（Ｍａｘ）よりも小さい、
全固体電池。
積層方向において前記発電要素を挟むように配置された第１集電体及び第２集電体と、
を備え、
前記第１電極層は前記第１集電体の表面上に形成されており、
前記第２電極層は前記第２集電体の表面上に形成されており、
前記積層方向に沿って見た場合に、前記第１集電体は、
集電タブが接続された辺であるタブ辺と、
前記タブ辺以外の辺である非タブ辺とを有しており、
前記積層方向に沿って見た場合に、前記第１電極層は、
前記タブ辺に沿って設けられたタブ側端部と、
前記非タブ辺に沿って設けられた非タブ側端部とを有しており、
前記第１電極層の端部において、前記第１電極層の厚みが外側に向かって減少している領域が、厚み減少領域として特定され、
前記タブ側端部における前記厚み減少領域の幅がＨ１であり、
前記非タブ側端部における前記厚み減少領域の幅Ｈｘの最大値がＨｘ（Ｍａｘ）であり、
Ｈ１は、Ｈｘ（Ｍａｘ）よりも小さい、
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、
前記積層方向に沿って見た場合に、前記第１電極層は矩形状であり、
前記第１電極層は、
前記タブ側端部である第１辺と、
前記第１辺に対向する第２辺と、
前記第１辺に垂直に伸びる第３辺及び第４辺とを有し、
前記第３辺及び前記第４辺は、前記非タブ側端部であり、
前記第３辺及び前記第４辺における前記厚み減少領域の幅が、それぞれ、Ｈ３及びＨ４であり、
Ｈ１は、Ｈ３及びＨ４のそれぞれよりも小さい、
全固体電池。
前記積層方向に沿って見た場合に、前記第１電極層は矩形状であり、
前記第１電極層は、
前記タブ側端部である第１辺と、
前記第１辺に対向する第２辺と、
前記第１辺に垂直に伸びる第３辺及び第４辺とを有し、
前記第３辺及び前記第４辺は、前記非タブ側端部であり、
前記第３辺及び前記第４辺における前記厚み減少領域の幅が、それぞれ、Ｈ３及びＨ４であり、
Ｈ１は、Ｈ３及びＨ４のそれぞれよりも小さい、
全固体電池。
【請求項3】
請求項２に記載の全固体電池であって、
前記第２辺における前記厚み減少領域の幅が、Ｈ２であり、
Ｈ２はＨ１以上であり、
Ｈ３及びＨ４は、それぞれ、Ｈ２よりも大きい、
全固体電池。
前記第２辺における前記厚み減少領域の幅が、Ｈ２であり、
Ｈ２はＨ１以上であり、
Ｈ３及びＨ４は、それぞれ、Ｈ２よりも大きい、
全固体電池。
【請求項4】
請求項１又は２に記載の全固体電池であって、
前記積層方向に沿って見た場合に、前記第１電極層は長方形であり、
前記タブ側端部は、２つの短辺のうちの少なくとも一方である、
全固体電池。
前記積層方向に沿って見た場合に、前記第１電極層は長方形であり、
前記タブ側端部は、２つの短辺のうちの少なくとも一方である、
全固体電池。
【請求項5】
請求項４に記載の全固体電池であって、
前記タブ側端部は、前記２つの短辺のうちのいずれか一方である、
全固体電池。
前記タブ側端部は、前記２つの短辺のうちのいずれか一方である、
全固体電池。
【請求項6】
請求項１又は２に記載の全固体電池であって、
前記第１電極層の断面を見た場合に、前記第１電極層の幅は、前記第１集電体側の方が、前記固体電解質層側よりも大きい、
全固体電池。
前記第１電極層の断面を見た場合に、前記第１電極層の幅は、前記第１集電体側の方が、前記固体電解質層側よりも大きい、
全固体電池。
【請求項7】
請求項１又は２に記載の全固体電池であって、
前記第１電極層は、正極層である、
全固体電池。
前記第１電極層は、正極層である、
全固体電池。
【請求項8】
請求項１又は２に記載の全固体電池であって、
前記積層方向に沿って見た場合に、前記固体電解質層の端部は、前記第１電極層の端部よりも外側に位置しており、
前記第１電極層の端面は、前記固体電解質層により覆われている、
全固体電池。
前記積層方向に沿って見た場合に、前記固体電解質層の端部は、前記第１電極層の端部よりも外側に位置しており、
前記第１電極層の端面は、前記固体電解質層により覆われている、
全固体電池。
【請求項9】
請求項８に記載の全固体電池であって、
前記固体電解質層の端部は、前記第１電極層の端面に沿って配置されており、
前記第１電極層の端面と前記第１集電体の表面とによって形成される角部において、前記固体電解質層は折れ曲がっていない、
全固体電池。
前記固体電解質層の端部は、前記第１電極層の端面に沿って配置されており、
前記第１電極層の端面と前記第１集電体の表面とによって形成される角部において、前記固体電解質層は折れ曲がっていない、
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】
全固体電池は、電解質を含めて実質的に全ての材料が固体材料である二次電池である。
【0003】
全固体電池の一例が、特許文献１（特開２０１４－１１６１３６号公報）に開示されている。特許文献１には、「正極層と、負極層と、前記正極層及び負極層に挟持された固体電解質層とを有し、前記電解質層および正極層又は負極層の端部の厚みが、中心部のそれらと比較して薄い事を特徴とする全固体二次電池」が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２０１４－１１６１３６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、全固体電池において、通常、各電極層は、集電箔上に形成される。すなわち、正極集電箔、正極層、固体電解質層、負極層、及び負極集電箔層が、この順で積層される。また、各集電箔には、集電タブが接続される。電極タブは、各電極層を外部の装置と電気的に接続するために設けられる。このような全固体電池においては、外部からの振動が集電タブを介して集電箔に伝わり、集電箔上に形成された電極層が破損してしまうことがあった。
【0006】
そこで、本発明の目的は、振動による電極層の破損を防止することのできる全固体電池を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
一態様において、本発明に係る全固体電池は、第１電極層、固体電解質層、及び第２電極層が順に積層された発電要素と、積層方向において発電要素を挟むように配置された第１集電体及び第２集電体とを備える。第１電極層は第１集電体の表面上に形成されており、第２電極層５は第２集電体７の表面上に形成されている。積層方向に沿って見た場合に、第１集電体６は、集電タブが接続された辺であるタブ辺と、タブ辺以外の辺である非タブ辺とを有している。積層方向に沿って見た場合に、第１電極層は、タブ辺に沿って設けられたタブ側端部と、非タブ辺に沿って設けられた非タブ側端部とを有している。第１電極層の端部において、第１電極層の厚みが外側に向かって減少している領域が、厚み減少領域として特定される。タブ側端部における厚み減少領域の幅がＨ１である。非タブ側端部における厚み減少領域の幅Ｈｘの最大値がＨｘ（Ｍａｘ）である。Ｈ１は、Ｈｘ（Ｍａｘ）よりも小さい。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、振動による電極層の破損を防止することのできる全固体電池が提供される。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。
【0011】
なお、本明細書において、「全固体電池」とは、固体電解質層を用いた二次電池である。ただし、固体電解質層の電解質は固体電解質が主成分であるが少量であれば液体電解質が含まれていてもよい。また、正極層及び負極層が電解質を含む場合、同様に、それらの主成分は固体電解質が主であるが、少量であれば液体電解質が含まれていてもよい。
【0012】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る全固体電池１を概略的に示す平面図である。図２は、図１のＡＡ断面を示す概略図である。図３は、図１のＢＢ断面を示す概略図である。なお、説明の都合上、図１においては一部の構成が省略されている。なお、図２及び図３においては、見やすさの為、積層方向における各構成要素間にわずかな隙間が生じているが、実際には、各構成要素は積層方向において接触している。
図１は、第１の実施形態に係る全固体電池１を概略的に示す平面図である。図２は、図１のＡＡ断面を示す概略図である。図３は、図１のＢＢ断面を示す概略図である。なお、説明の都合上、図１においては一部の構成が省略されている。なお、図２及び図３においては、見やすさの為、積層方向における各構成要素間にわずかな隙間が生じているが、実際には、各構成要素は積層方向において接触している。
【0013】
【0014】
図２及び図３に示されるように、発電要素２は、積層方向において、第１集電体６及び第２集電体７によって挟まれている。具体的には、１枚の第１集電体６の両面上に発電要素２が配置されている。そして、各発電要素２の上に、第２集電体７が設けられている。すなわち、本実施形態においては、全固体電池１に、１枚の第１集電体６と、２個の発電要素２と、２枚の第２集電体とが含まれている。
【0015】
発電要素２は、第１電極層３、固体電解質層４及び第２電極層５がこの順に積層された構成を有している。第１電極層３は、第１集電体６に接続されている。言い換えれば、第１電極層３は、第１集電体６の表面上に形成されている。同様に、第２電極層５は、第２集電体７の表面上に形成されている。第１電極層３及び第２電極層５のうちの一方は正極層であり、他方は負極層である。第１集電体６及び第２集電体７のうちの一方は正極集電体であり、他方は負極集電体である。
【0016】
図１及び図２に示されるように、第１集電体６及び第２集電体７は、それぞれ、発電要素２に接続された領域から側方に向かって延びており、集電タブ８に接続されている。なお、第２集電体７については、発電要素２の側方において１つにまとめられ、集電タブ８に接続されている（図２参照）。
【0017】
外装材９は、発電要素２、第１集電体６及び第２集電体７からなる積層体を収容している。外装材９は、一対のフィルムにより構成されている。一対のフィルムは積層体を挟むように配置されており、その外周部においてシールされている。一対のフィルムがシールされた部分が、以下、シール部１０と称される。
【0018】
拘束部材１１は、積層方向において外装材９を挟むように設けられている。一般的に、全固体電池においては、所望の電池特性を得るために、各電極層が固体電解質層に強く押し付けられている必要がある。そのため、拘束部材１１により、発電要素２に圧縮されるような拘束力が加えられている。
【0019】
図１に示されるように、積層方向に沿って見た場合、発電要素２は概ね矩形である。すなわち、第１電極層３、固体電解質層４、及び第２電極層５は、いずれも、矩形である。また、第１集電体６及び第２集電体７も、矩形である。更に、外装材９のシール部１０も、矩形である。より具体的には、これらはいずれも長方形である。以下、発電要素２等の長辺に沿う方向が第１方向と称され、短辺に沿う方向が第２方向と称される。
【0020】
シール部１０は、積層方向に沿って見た場合に、第１集電体６及び第２集電体７を取り囲むような位置に配置されている。また、シール部１０の短辺は、集電タブ８に重なっている。外装材９は、集電タブ８に重なる位置では、集電タブ８に対してシールされている。
【0021】
以上が、全固体電池１の概略的な構成である。ここで、本実施形態においては、第１電極層３の形状が工夫されている。特に、第１電極層３の端部（端面）の構成が工夫されている。図２及び図３に示されるように、第１電極層３の端面の形状が、辺によって異なっている。以下に、この点について説明する。
【0022】
図４は、第１電極層３の構成を示す図である。図４（ａ）は、第１集電体６及び第１電極層３を示す平面図である。図４（ｂ）は、長辺側から見た第１電極層３の側面図である。図４（ｃ）は短辺側からみた第１電極層３の側面図である。
【0023】
既述のように、第１集電体６は、長方形であり、４つの辺（１３－１～１３－４）を有している。このうち、本実施形態においては、辺１３－１に集電タブ８が接続されている。集電タブ８が接続された辺１３－１が、以下、「タブ辺」と称される。一方、タブ辺以外の辺（辺１３－２～１３－４）が、「非タブ辺」と称される。
【0024】
第１電極層３も、第１集電体６に対応した形状であり、すなわち、長方形である。積層方向に沿って見た場合に、第１電極層３には、第１集電体６の辺１３－１～辺１３－４のそれぞれに沿って、端部１４－１～１４－４が設けられている。以下において、端部１４－１～１４－４のうち、タブ辺（辺１３－１）に沿って設けられた端部１４－１が、「タブ側端部」と称される。一方、その他の端部（１４－２～１４－４）は、「非タブ側端部」と称される。
【0025】
図１４（ｂ）及び（ｃ）に示されるように、第１電極層３の端部（１４－１～１４－４）の少なくとも一部においては、第１電極層３の端面が第１集電体６の表面に対して垂直ではなく、傾斜している。すなわち、第１電極層３の厚みが、外側に向かって徐々に減少している。具体的には、第１電極層３の断面を見た場合に、第１集電体６側における第１電極層３の幅の方が、固体電解質層４側における第１電極層３の幅よりも大きくなるように、第１電極層３の端面が傾斜している。この傾斜部分、すなわち、第１電極層３の厚みが外側に向かって減少している領域が、以下、「厚み減少領域１２」と称される。
【0026】
タブ側端部（端部１４－１）における厚み減少領域１２の幅が、「Ｈ１」として特定される。図４に示される例においては、端部１４－１が第１集電体６の表面に対してほぼ垂直である。従って、端部１４－１においては、厚み減少領域１２がほとんど存在しない。すなわち、Ｈ１は、ほぼゼロである。
【0027】
非タブ側端部（端部１４－２～１４－４）における厚み減少領域の幅が、「Ｈｘ」として特定される。Ｈｘは、一定である必要はない。すなわち、場所によって、非タブ側端部における厚み減少領域１２の幅は、異なっていてもよい。Ｈｘの最大値が、「Ｈｘ（Ｍａｘ）」として特定される。
【0028】
ここで、本実施形態においては、Ｈ１が、Ｈｘ（Ｍａｘ）よりも小さい。例えば、H１は、２ｍｍ未満、好ましくは１ｍｍ未満、より好ましくは０．５ｍｍ未満、最もの好ましくは０．１ｍｍである。Ｈｘ（Ｍａｘ）は、例えば２ｍｍ以上である。このような構成を採用することにより、第１電極層３の破損が防止される。この点について以下に説明する。
【0029】
例えば輸送時、あるいは衝撃が加わった場合等において、外部から集電タブ８に振動が加わる場合がある。集電タブ８に加わった振動は、第１集電体６にも伝わる。第１集電体６は、タブ辺である辺１３－１の近傍において振動しやすい。ここで、図２及び図３に示したように、発電要素２に対しては、拘束部材１１によって拘束力が加えられている。しかし、厚み減少領域１２には、拘束部材１１による拘束力が伝わらない。拘束されていない厚み減少領域１２では、第１電極層３が振動する可能性があり、振動により第１電極層３が破損する可能性がある。振動は集電タブ８側から加わるから、タブ側端部（端部１４－１）における厚み減少領域１２の幅が大きいと、振動により第１電極層３が破損しやすくなる。これに対して、本実施形態によれば、タブ側端部（端部１４－１）における厚み減少領域１２の幅（Ｈ１）がある程度小さい（具体的には、Ｈｘ（Ｍａｘ）よりも小さい）から、第１電極層３の破損を防ぐことができる。
【0030】
以上、第１の実施形態について概略的に説明した。
【0031】
なお、本実施形態においては、図４に示したように、集電タブ８が辺１３－１に接続されている場合について説明した。すなわち、タブ側端部が、２つの短辺のうちの一方である場合について説明した。しかしながら、集電タブ８の接続位置は、特に限定されない。例えば、第１集電体６の長辺（辺１３－３又は１３－４）に集電タブ８が接続されていてもよい。この場合には、第１電極層３における端部１４－３及び端部１４－４が「タブ側端部」となる。
【0032】
ただし、好ましくは、タブ側端部は、２つの短辺のうちの少なくとも一方である。すなわち、第１集電体６における２つの短辺のうちの少なくとも一方に集電タブ８が接続されていることが好ましい。このような構成により、高エネルギー密度を実現することが可能となる。
【0033】
より好ましくは、タブ側端部は、２つの短辺のうちのいずれか一方である。すなわち、第１集電体６における２つの短辺のうちのいずれか一方にのみ、集電タブ８が接続されていることが好ましい。第１集電体６は、通常、溶接により集電タブ８に接続される。この際に形成される溶接部の存在により、電極面積が低下する。第１集電体６における２つの短辺のうちのいずれか一方にのみ集電タブ８が接続されていれば、溶接部の面積を最小限の大きさにすることができるから、高いエネルギー密度を実現できる。
【0034】
続いて、第１電極層３及び第２電極層５について説明する。既述の通り、第１電極層３及び第２電極層５のうちの一方は正極層であり、他方は負極層である。すなわち、第１電極層は正極層であってもよく、負極層であってもよい。ただし、好ましくは、第１電極層は、正極層及び負極層のうち、厚みが大きい方の層である。電極層の厚みが大きいほど、振動による影響を受けやすくなり、破損が生じやすくなる。従って、本実施形態に従って振動による破損を防止することの価値が大きくなる。また、一般的に、全固体電池１においては、正極層の方が負極層よりも厚いことが多い。従って、第１電極層３は、正極層であることが好ましい。
【0035】
本実施形態で特定される形状を有する第１電極層３の作製方法は、特に限定されない。例えば、第１集電体６上に、第１電極層３の構成材料を含む液状材料を塗布し、乾燥させる。この際、特段の処理をしなければ、塗布から乾燥までの間に第１電極層３が広がり、その端面が自ずと傾斜する。すなわち、厚み減少領域１２が形成される。一方、乾燥後に第１電極層３の端部を切断すると、第１電極層３の端面を第１集電体６の表面に対して略垂直にすることができ、厚み減少領域１２の幅を小さくすることができる。従って、液状材料の塗布により第１電極層３を形成した後、タブ側端部（端部１４－１）についてのみ、切断により端面の形状を整えることにより、Ｈ１がその他の部分よりも小さい形状を有する第１電極層３を得ることができる。すなわち、Ｈ１がＨｘ（Ｍａｘ）よりも小さい形状を有する第１電極層３を実現できる。
【0036】
（変形例１）
続いて、変形例１に説明する。図５は、変形例１における第１電極層３を概略的に示す図である。説明の便宜上、以下において、第１電極層３におけるタブ側端部である端部１４－１が「第１辺」と称される。また、第１辺（端部１４－１）に対向する端部１４－２が「第２辺」と称される。第１辺に垂直に伸びる非タブ側端部である端部１４－３及び１４－４が、それぞれ、「第３辺」及び「第４辺」と称される。
続いて、変形例１に説明する。図５は、変形例１における第１電極層３を概略的に示す図である。説明の便宜上、以下において、第１電極層３におけるタブ側端部である端部１４－１が「第１辺」と称される。また、第１辺（端部１４－１）に対向する端部１４－２が「第２辺」と称される。第１辺に垂直に伸びる非タブ側端部である端部１４－３及び１４－４が、それぞれ、「第３辺」及び「第４辺」と称される。
【0037】
既述のように、第１辺（端部１４－１）における厚み減少領域１２の幅は、Ｈ１である。一方、第２辺～第４辺（端部１４－２～１４－４）における厚み減少領域の幅は、それぞれ、Ｈ２～Ｈ４である。
【0038】
ここで、本変形例においては、Ｈ１が、Ｈ３及びＨ４のそれぞれよりも小さい。すなわち、「Ｈ３、Ｈ４＞Ｈ１」である。言い換えれば、Ｈ３及びＨ４が、Ｈ１よりも大きい。好ましくは、Ｈ３及びＨ４は、２ｍｍ超である。このような構成により、第１電極層３の破損をより確実に防ぐことができる。この点について以下に説明する。
【0039】
図２及び図３に示されるように、外装材９は、発電要素２が配置された領域の端部において折れ曲がる。図２に示されるように、第１方向においては、外装材９のシール部１０が発電要素２から離れた部分に位置している。そのため、第１方向の両端部における外装材９の折れ曲がり角度は、そこまで急ではない。外装材９と発電要素２との干渉は、起こりにくい。
【0040】
これに対して、図３に示されるように、第２方向においては、シール部１０が発電要素２のすぐ近くに位置している。すなわち、第２方向においては、外装材９が発電要素２の近くに位置している。従って、外装材９と発電要素２とが干渉しやすい。ここで、Ｈ３及びＨ４が小さい場合、すなわち、第２方向における第１電極層３の端面が第１集電体６の表面に対して垂直近い場合には、外装材９と発電要素２との干渉時に、第１電極層３の端面に形成される角部に外装材９からの負荷が集中しやすい。図３に示した例においては、第１電極層３の端部が固体電解質層４に覆われているが、このような場合においても、外装材９からの負荷が固体電解質層４を介して第１電極層３の角部に集中的に加わりやすい。そのため、第１電極層３が破損しやすい。しかしながら、本変形例によれば、Ｈ３及びＨ４がある程度大きい（Ｈ１よりも大きい）く、第１電極層３の端面がテーパ―形状となっており、外装材９に沿った形状になっている。従って、外装材９と発電要素２の端部とが干渉した場合であっても、第１電極層３における一部に負荷が集中し難い。これにより、第１電極層３の破損が防止される。
【0041】
なお、Ｈ２は、Ｈ３及びＨ４と同じでもよいし、Ｈ３及びＨ４よりも小さくてもよい。また、Ｈ２はＨ１と同じでもよい。一例において、「Ｈ３及びＨ４＞Ｈ２≧Ｈ１」である。
【0042】
（変形例２）
続いて、変形例２について説明する。本変形例においては、固体電解質層４に着目する。なお、以下において、特に言及の無い点については、第１の実施形態及び変形例１と同様の構成を採用することができる。
続いて、変形例２について説明する。本変形例においては、固体電解質層４に着目する。なお、以下において、特に言及の無い点については、第１の実施形態及び変形例１と同様の構成を採用することができる。
【0043】
図６Ａ及び図６Ｂは、本変形例における固体電解質層４の構成を示す概略断面図である。図６Ａは、タブ側端部における第１電極層３及び固体電解質層４等を示している。一方、図６Ｂは、非タブ側端部における第１電極層３及び固体電解質層４等を示している。
【0044】
第１電極層３の端面は、固体電解質層４により覆われている。また、積層方向に沿って見た場合における固体電解質層４の端部は、第１電極層３の端部よりも外側に位置している。言い換えると、第１電極層３の端面と第１集電体６の表面とにより形成される角部（図６Ａ及び図６Ｂにおける角部１６参照）に沿って、固体電解質層４が折れ曲がっている。その結果、固体電解質層４の端部には、第１集電体６の表面に沿って延びる突き出し部１５が形成されている。
【0045】
本変形例のように第１電極層３の端面が固体電解質層４により覆われている場合であっても、Ｈ１がＨｘ（Ｍａｘ）よりも小さいことにより、第１電極層３の破損を防止することができる。
【0046】
なお、本変形例２における固体電解質層４は、例えば、自立膜形状の材料により形成することができる。「自立膜形状の材料」とは、それ自体（固体電解質層４のみ）で形状を維持することが可能な材料である。例えば、自立膜形状の材料として、不織布等の多孔質シートに固体電解質が担持された構成を有する材料等を用いることができる。このような材料を用いると、第１電極層３を覆うように固体電解質層４を形成することができ、第１電極層の端面を固体電解質層４により覆うことができる。
【0047】
（変形例３）
続いて、変形例３について説明する。本変形例においても、変形例２と同様に、固体電解質層４の構成について着目する。なお、以下において、特に言及の無い点については、変形例２と同様の構成を採用することができる。
続いて、変形例３について説明する。本変形例においても、変形例２と同様に、固体電解質層４の構成について着目する。なお、以下において、特に言及の無い点については、変形例２と同様の構成を採用することができる。
【0048】
図７Ａ及び図７Ｂは、本変形例における固体電解質層４の構成を示す概略断面図である。図７Ａは、タブ側端部における第１電極層３及び固体電解質層４等を示している。一方、図７Ｂは、非タブ側端部における第１電極層３及び固体電解質層４等を示している。
【0049】
本変形例においても、変形例２と同様に、固体電解質層４の端部は、第１電極層３の端面に沿って配置されている。ただし、変形例２とは異なり、第１電極層３の端面と第１集電体６の表面とによって形成される角部１６において、固体電解質層４は折れ曲がっていない。すなわち、変形例２（図６Ａ及び図６Ｂ）とは異なり、突き出し部１５を欠いている。
【0050】
変形例２における突き出し部１５においては、拘束力が加わらない。そのため、集電タブの近傍において、第１集電体６の振動が突き出し部１５に加わり、突き出し部１５が破損する可能性がある。これに対して、本変形例においては、突き出し部１５が存在せず、固体電解質層４の全体に拘束力が加えられる。従って、第１電極層３だけでなく、固体電解質層４の破損も防止することができる。
【0051】
続いて、全固体電池１に含まれる各構成材料を説明する。
【0052】
（正極層）
正極層は、充電時にリチウムイオンを放出し、放電時にリチウムイオンを吸蔵することができる材料により形成されていればよい。正極層は、例えば、樹脂バインダと、樹脂バインダ中に分散した正極活物質とを含む材料により形成される。正極活物質としては、例えば、リチウム金属複合酸化物などを用いることができる。リチウム金属複合酸化物としては、例えば、ＬｉＣｏＯ２、ＬｉＭｎＯ２、ＬｉＮｉＯ２、ＬｉＶＯ２、及びＬｉ（Ｎｉ－Ｍｎ－Ｃｏ）Ｏ２等の層状岩塩型化合物、ＬｉＭｎ２Ｏ４、及びＬｉＮｉ０．５Ｍｎ１．５Ｏ４等のスピネル型化合物、ＬｉＦｅＰＯ４、及びＬｉＭｎＰＯ４等のオリビン型化合物、あるいは、Ｌｉ２ＦｅＳｉＯ４、及びＬｉ２ＭｎＳｉＯ４等のＳｉ含有化合物等が挙げられる。また、Ｌｉ４Ｔｉ５Ｏ１２なども用いることができる。正極層の厚みは、例えば１０～５００μｍ、好ましくは５０～２００μｍである。
正極層は、充電時にリチウムイオンを放出し、放電時にリチウムイオンを吸蔵することができる材料により形成されていればよい。正極層は、例えば、樹脂バインダと、樹脂バインダ中に分散した正極活物質とを含む材料により形成される。正極活物質としては、例えば、リチウム金属複合酸化物などを用いることができる。リチウム金属複合酸化物としては、例えば、ＬｉＣｏＯ２、ＬｉＭｎＯ２、ＬｉＮｉＯ２、ＬｉＶＯ２、及びＬｉ（Ｎｉ－Ｍｎ－Ｃｏ）Ｏ２等の層状岩塩型化合物、ＬｉＭｎ２Ｏ４、及びＬｉＮｉ０．５Ｍｎ１．５Ｏ４等のスピネル型化合物、ＬｉＦｅＰＯ４、及びＬｉＭｎＰＯ４等のオリビン型化合物、あるいは、Ｌｉ２ＦｅＳｉＯ４、及びＬｉ２ＭｎＳｉＯ４等のＳｉ含有化合物等が挙げられる。また、Ｌｉ４Ｔｉ５Ｏ１２なども用いることができる。正極層の厚みは、例えば１０～５００μｍ、好ましくは５０～２００μｍである。
【0053】
（負極層）
負極層は、充電時にリチウムを析出させる層、あるいは、充電時にリチウムを吸蔵する層であればよい。例えば、負極層は、樹脂バインダと、樹脂バインダに分散させた負極活物質とを含む材料により、形成することができる。負極活物質としては、例えば、リチウム金属、ケイ素材料（シリコン）、スズ材料、ケイ素やスズを含む化合物（酸化物、窒化物、他の金属との合金）、および炭素材料（グラファイト等）等を用いることができる。
負極層は、充電時にリチウムを析出させる層、あるいは、充電時にリチウムを吸蔵する層であればよい。例えば、負極層は、樹脂バインダと、樹脂バインダに分散させた負極活物質とを含む材料により、形成することができる。負極活物質としては、例えば、リチウム金属、ケイ素材料（シリコン）、スズ材料、ケイ素やスズを含む化合物（酸化物、窒化物、他の金属との合金）、および炭素材料（グラファイト等）等を用いることができる。
【0054】
また、本実施形態に係る全固体電池１は、いわゆる全析出型の二次電池であってもよい。全析出型の二次電池とは、充電時に負極集電体と固体電解質層との間に負極活物質としてリチウム金属が析出するように構成された析出型の二次電池の一種であって、完全放電時には全ての負極活物質としてのリチウム金属が正極側に移動するように構成された電池である。このような全固体電池１では、完全放電時には、負極側に負極活物質としてのリチウム金属が存在しない。しかしながら、少なくとも充電時に負極集電体と固体電解質層との間に析出する負極活物質が、負極層として機能する。なお、全固体電池１が全析出型の二次電池である場合には、第１電極層３が正極層であり、第２電極層５が負極層であることが好ましい。
【0055】
析出型の二次電池においては、反応性が高いリチウム金属による固体電解質層の破損を防止するため、固体電解質層と負極集電体との間に負極保護層（負極中間層と呼ばれることもある）が設けられていてもよい。
【0056】
（固体電解質層）
固体電解質層４は、固体であり、二次電池における電解質層として機能するものであればよく、その材質は特に限定されない。既述のように、自立膜形状を有する固体電解質層４としては、不織布等の多孔質シートに固体電解質を担持させたものなどを挙げることができる。固体電解質層としては、硫化物及び酸化物などを用いることができる。硫化物固体電解質としては、例えばＬＰＳ系（例えばアルジロダイト（Ｌｉ６ＰＳ５Ｃｌ））、およびＬＧＰＳ系（例えばＬｉ１０ＧｅＰ２Ｓ１２）の材料が挙げられる。固体電解質層４の厚みは、特に限定されないが、例えば５～１００μｍ、好ましくは２０～６０μｍである。
固体電解質層４は、固体であり、二次電池における電解質層として機能するものであればよく、その材質は特に限定されない。既述のように、自立膜形状を有する固体電解質層４としては、不織布等の多孔質シートに固体電解質を担持させたものなどを挙げることができる。固体電解質層としては、硫化物及び酸化物などを用いることができる。硫化物固体電解質としては、例えばＬＰＳ系（例えばアルジロダイト（Ｌｉ６ＰＳ５Ｃｌ））、およびＬＧＰＳ系（例えばＬｉ１０ＧｅＰ２Ｓ１２）の材料が挙げられる。固体電解質層４の厚みは、特に限定されないが、例えば５～１００μｍ、好ましくは２０～６０μｍである。
【0057】
（負極集電箔及び正極集電箔）
第１集電体６及び第２集電体７の一方は負極集電箔であり、他方は正極集電箔である。負極集電箔としては、例えば、銅、銅合金、ニッケル、及びニッケル合金等の薄膜が用いられる。正極集電箔としては、例えば、アルミニウム箔などを用いることができる。
第１集電体６及び第２集電体７の一方は負極集電箔であり、他方は正極集電箔である。負極集電箔としては、例えば、銅、銅合金、ニッケル、及びニッケル合金等の薄膜が用いられる。正極集電箔としては、例えば、アルミニウム箔などを用いることができる。
【0058】
（外装材）
外装材９としては、特に限定されるものではないが、例えば、絶縁層が表面に形成されたアルミニウム箔等を用いることができる。
外装材９としては、特に限定されるものではないが、例えば、絶縁層が表面に形成されたアルミニウム箔等を用いることができる。
【0059】
以上、本発明について実施形態及びその変形例を用いて説明した。以下に、本発明の代表的な構成とその作用効果について要約する。
【0060】
一態様において、全固体電池１は、第１電極層３、固体電解質層４、及び第２電極層５が順に積層された発電要素２と、積層方向において発電要素２を挟むように配置された第１集電体６及び第２集電体７とを備える。第１電極層３は第１集電体６の表面上に形成されている。第２電極層５は第２集電体７の表面上に形成されている。積層方向に沿って見た場合に、第１集電体６は、集電タブ８が接続された辺であるタブ辺と、タブ辺以外の辺である非タブ辺とを有している。積層方向に沿って見た場合に、第１電極層３は、タブ辺に沿って設けられたタブ側端部と、非タブ辺に沿って設けられた非タブ側端部とを有している。第１電極層３の端部において、第１電極層３の厚みが外側に向かって減少している領域が、厚み減少領域１２として特定される。タブ側端部における厚み減少領域１２の幅がＨ１である。非タブ側端部における厚み減少領域１２の幅Ｈｘの最大値がＨｘ（Ｍａｘ）である。Ｈ１は、Ｈｘ（Ｍａｘ）よりも小さい。このような構成によれば、集電タブ８からの振動が伝わりやすいタブ側端部において、振動が加わった際に破損しやすい厚み減少領域１２の幅が小さいから、第１電極層３の破損が防止される。
【0061】
一態様において、積層方向に沿って見た場合に、第１電極層３は矩形である。第１電極層３は、タブ側端部である第１辺と、第１辺に対向する第２辺と、第１辺に垂直に伸びる第３辺及び第４辺とを有する。第３辺及び第４辺は、非タブ側端部である。第３辺及び第４辺における厚み減少領域１２の幅が、それぞれ、Ｈ３及びＨ４である。Ｈ１は、Ｈ３及びＨ４のそれぞれよりも小さい。このような構成によれば、すなわち、第３辺及び第４辺における第１電極層３の端面を、外装材９の形状に沿った形状にすることができる。従って、外装材９との干渉による第１電極層３の破損を防止できる。
【0062】
一態様において、第２辺における厚み減少領域の幅が、Ｈ２である。Ｈ２はＨ１以上である。Ｈ３及びＨ４は、それぞれ、Ｈ２よりも大きい。第２辺については、外装材９に接触する可能性が低い。従って、Ｈ２については、Ｈ３及びＨ４より小さくてもよい。
【0063】
一態様において、積層方向に沿って見た場合に、第１電極層３は長方形である。タブ側端部は、２つの短辺のうちの少なくとも一方である。このような構成によれば、高エネルギー密度を実現することができる。
【0064】
一態様において、タブ側端部は、前記２つの短辺のうちのいずれか一方である。このような構成によれば、電極面積の低下を最小限に抑えることができ、高いエネルギー密度を実現できる。
【0065】
一態様において、第１電極層３の断面を見た場合に、第１電極層３の幅は、第１集電体６側の方が、固体電解質層４側よりも大きい。
【0066】
一態様において、第１電極層３は、正極層であることが好ましい。
【0067】
一態様において、積層方向に沿って見た場合に、固体電解質層４の端部は、第１電極層３の端部よりも外側に位置している。第１電極層３の端面は、固体電解質層４により覆われている。このような構成においても、Ｈ１は、Ｈｘ（Ｍａｘ）であることにより、振動による第１電極層３の破損を防止できる。
【0068】
一態様において、固体電解質層４の端部は、第１電極層３の端面に沿って配置されている。第１電極層３の端面と第１集電体６の表面とによって形成される角部１６において、固体電解質層４は折れ曲がっていない。このような構成によれば、固体電解質層４の全体を拘束することができる。従って、振動による固体電解質層４の損傷を防ぐことが出来る。
【符号の説明】
【0069】
１・・・全固体電池、２・・・発電要素、３・・・第１電極層、４・・・固体電解質層、５・・・第２電極層、６・・・第１集電体、７・・・第２集電体、８・・・集電タブ、９・・・外装材、１０・・・シール部、１１・・・拘束部材、１２・・・厚み減少領域、１３－１～１３－４・・・辺、１４－１・・・第１辺、１４－２・・・第２辺、１４－３・・・第３辺、１４－４・・・第４辺、１５・・・突き出し部、１６・・・角部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6A】
【図6B】
【図7A】
【図7B】