特開 2025-2117 ラミネート型電池の製造方法、及びラミネート型電池の製造装置

(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】P2025002117

(43)【公開日】2025-01-09

(54)【発明の名称】ラミネート型電池の製造方法、及びラミネート型電池の製造装置

(51)【国際特許分類】

   H01M 10/058 20100101AFI20241226BHJP

   H01M 50/105 20210101ALI20241226BHJP

   H01M 10/052 20100101ALN20241226BHJP

【ＦＩ】

H01M10/058

H01M50/105

H01M10/052

【審査請求】有

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023102054

(22)【出願日】2023-06-21

(71)【出願人】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001519

【氏名又は名称】弁理士法人太陽国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】柿下 健一

【テーマコード（参考）】

5H011

5H029

【Ｆターム（参考）】

5H011AA09

5H011BB04

5H011CC02

5H011CC06

5H011CC10

5H011DD06

5H011DD26

5H011KK03

5H029AJ14

5H029AK03

5H029AL03

5H029AL06

5H029AL07

5H029AL11

5H029AL12

5H029AM01

5H029AM12

5H029BJ04

5H029CJ03

5H029DJ02

5H029EJ01

5H029EJ12

5H029HJ00

(57)【要約】

【課題】融着部の曲げ部における保護樹脂層での亀裂の発生の有無を検知することができるラミネート型電池の製造方法及びラミネート型電池の製造装置の提供。
【解決手段】電極体とラミネートフィルムとを有し、ラミネートフィルムは金属層４４ｕ、４４ｄと、保護樹脂層４２ｕ、４２ｄと、が少なくとも積層された構造を有し、ラミネートフィルムは端部同士が重ね合わされて内面が融着された融着部４０をする、ラミネート型電池の製造方法であって、融着部４０に折り曲げ部材６を接触させて、９０°以下の角度となるよう角状又は弧状に折り曲げて１箇所以上の曲げ部４０ａを形成する折り曲げ工程を有し、折り曲げ部材６は導電性の素材で構成され、折り曲げ工程は、折り曲げ部材６とラミネートフィルムの金属層４４ｕ、４４ｄとの導通を確認しながら折り曲げを実施する工程である、ラミネート型電池の製造方法。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電極体と、前記電極体を覆って内部に封入するラミネートフィルムと、を有し、前記ラミネートフィルムは金属層と、前記金属層の外側に保護樹脂層と、が少なくとも積層された構造を有し、前記ラミネートフィルムは端部同士が重ね合わされて内面が融着された融着部をする、ラミネート型電池の製造方法であって、
前記融着部に折り曲げ部材を接触させて、９０°以下の角度となるよう角状又は弧状に折り曲げて１箇所以上の曲げ部を形成する折り曲げ工程を有し、
前記折り曲げ部材は導電性の素材で構成され、
前記折り曲げ工程は、前記折り曲げ部材と前記ラミネートフィルムの前記金属層との導通を確認しながら折り曲げを実施する工程である、ラミネート型電池の製造方法。

【請求項2】

前記折り曲げ部材が、前記ラミネートフィルムの前記曲げ部における谷折り側に支点として接触させる支点部材である、請求項１に記載のラミネート型電池の製造方法。

【請求項3】

前記折り曲げ工程は、前記折り曲げ部材として折り曲げロールが配置され、前記折り曲げロールの回転に準ずる方向に前記ラミネート型電池を移動させながら前記ラミネートフィルムにおける前記融着部に前記折り曲げロールを接触させて前記曲げ部を形成する工程である、請求項１に記載のラミネート型電池の製造方法。

【請求項4】

前記折り曲げ工程は、前記ラミネート型電池の移動方向に複数の前記折り曲げロールが配置され、前記ラミネート型電池を移動させながら前記ラミネートフィルムにおける前記融着部に複数の前記折り曲げロールを順次接触させて前記曲げ部を形成し、少なくとも最後に前記曲げ部に接触する前記折り曲げロールと前記ラミネートフィルムの前記金属層との導通を確認しながら折り曲げを実施する工程である、請求項３に記載のラミネート型電池の製造方法。

【請求項5】

電極体と、前記電極体を覆って内部に封入するラミネートフィルムと、を有し、前記ラミネートフィルムは金属層と、前記金属層の外側に保護樹脂層と、が少なくとも積層された構造を有し、前記ラミネートフィルムは端部同士が重ね合わされて内面が融着された融着部をする、ラミネート型電池の製造装置であって、
前記融着部に接触して９０°以下の角度となるよう角状又は弧状に折り曲げて曲げ部を形成する、導電性の素材で構成された折り曲げ部材と、
前記折り曲げ部材及び前記ラミネートフィルムの前記金属層に接続され、前記折り曲げ部材と前記金属層との導通を確認する、導通確認手段と、を有するラミネート型電池の製造装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、ラミネート型電池の製造方法、及びラミネート型電池の製造装置に関する。

【背景技術】

【0002】

電極体がラミネートフィルムに覆われたラミネート型電池では、電極体を封入するためにラミネートフィルムの一部を融着して融着部を形成することが行われている。そして、電池における構造効率を向上させるため、この融着部を折り曲げることが行われている。

【0003】

例えば、特許文献１には、ラミネート加工が施された外装体において、少なくとも１つの端部に折り曲げ部を有する二次電池の製造方法であって、外装体の端部の折り曲げの基点に押さえ板を当接させる工程と、当接させる工程後、端部を挟むように押さえ板と押さえ板に対向する位置に配置されている押し付け板とを摺動させて、基点を中心に端部を折り曲げるとともに、押さえ板と押し付け板とで端部を挟持することにより折り曲げ部を形成する工程と、を備え、押し付け板の端部と摺動する面は、端部の折り曲げを行う傾斜面と端部を挟持する挟持面とを有し、傾斜面は押し付け板の幅方向に直交する断面において、押し付け板の断面積が摺動方向に狭まるように傾斜しており、傾斜面は前記幅方向に傾斜している二次電池の製造方法、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２０１９－２００９７３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ラミネートフィルムの融着部を９０°以下の角度となるよう折り曲げて曲げ部を形成する際、ラミネートフィルムの保護樹脂層において亀裂が生じることがあった。なお、この亀裂の発生は、曲げ部における山折り側の保護樹脂層に生じることもあるが、特に曲げ部における谷折り側の保護樹脂層において顕著である。そのため、曲げ部における谷折り側及び山折り側の保護樹脂層における亀裂の発生を検知することができ、これにより保護樹脂層において亀裂が生じたラミネート型電池（つまり欠陥を有するラミネート型電池）を、出荷前に取り除くことができる、ラミネート型電池の製造方法及び製造装置が求められている。

【0006】

本開示は、上記実情に鑑みてなされたものであり、融着部の曲げ部における保護樹脂層での亀裂の発生の有無を検知することができるラミネート型電池の製造方法及びラミネート型電池の製造装置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】

【0007】

＜１＞
電極体と、前記電極体を覆って内部に封入するラミネートフィルムと、を有し、前記ラミネートフィルムは金属層と、前記金属層の外側に保護樹脂層と、が少なくとも積層された構造を有し、前記ラミネートフィルムは端部同士が重ね合わされて内面が融着された融着部をする、ラミネート型電池の製造方法であって、
前記融着部に折り曲げ部材を接触させて、９０°以下の角度となるよう角状又は弧状に折り曲げて１箇所以上の曲げ部を形成する折り曲げ工程を有し、
前記折り曲げ部材は導電性の素材で構成され、
前記折り曲げ工程は、前記折り曲げ部材と前記ラミネートフィルムの前記金属層との導通を確認しながら折り曲げを実施する工程である、ラミネート型電池の製造方法。
＜２＞
前記折り曲げ部材が、前記ラミネートフィルムの前記曲げ部における谷折り側に支点として接触させる支点部材である、＜１＞に記載のラミネート型電池の製造方法。
＜３＞
前記折り曲げ工程は、前記折り曲げ部材として折り曲げロールが配置され、前記折り曲げロールの回転に準ずる方向に前記ラミネート型電池を移動させながら前記ラミネートフィルムにおける前記融着部に前記折り曲げロールを接触させて前記曲げ部を形成する工程である、＜１＞又は＜２＞に記載のラミネート型電池の製造方法。
＜４＞
前記折り曲げ工程は、前記ラミネート型電池の移動方向に複数の前記折り曲げロールが配置され、前記ラミネート型電池を移動させながら前記ラミネートフィルムにおける前記融着部に複数の前記折り曲げロールを順次接触させて前記曲げ部を形成し、少なくとも最後に前記曲げ部に接触する前記折り曲げロールと前記ラミネートフィルムの前記金属層との導通を確認しながら折り曲げを実施する工程である、＜３＞に記載のラミネート型電池の製造方法。
＜５＞
電極体と、前記電極体を覆って内部に封入するラミネートフィルムと、を有し、前記ラミネートフィルムは金属層と、前記金属層の外側に保護樹脂層と、が少なくとも積層された構造を有し、前記ラミネートフィルムは端部同士が重ね合わされて内面が融着された融着部をする、ラミネート型電池の製造装置であって、
前記融着部に接触して９０°以下の角度となるよう角状又は弧状に折り曲げて曲げ部を形成する、導電性の素材で構成された折り曲げ部材と、
前記折り曲げ部材及び前記ラミネートフィルムの前記金属層に接続され、前記折り曲げ部材と前記金属層との導通を確認する、導通確認手段と、を有するラミネート型電池の製造装置。

【発明の効果】

【0008】

本開示によれば、融着部の曲げ部における保護樹脂層での亀裂の発生の有無を検知することができるラミネート型電池の製造方法及びラミネート型電池の製造装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本実施形態に係るラミネート型電池の製造方法及び製造装置によって製造されるラミネート型電池を例示する概略断面図である。

【図2】本実施形態に係るラミネート型電池の製造方法における曲げ部を形成する折り曲げ工程、及び曲げ部を形成するラミネート型電池の製造装置を例示する概略断面図である。

【図3】図２において、保護樹脂層に亀裂が発生した状態を例示する概略断面図である。

【図4】固体電池の一例を示す概略断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

＜ラミネート型電池の製造方法及び製造装置＞
本開示の実施形態に係るラミネート型電池の製造方法は、電極体と、電極体を覆って内部に封入するラミネートフィルムと、を有し、ラミネートフィルムは金属層と、金属層の外側に保護樹脂層と、が少なくとも積層された構造を有し、ラミネートフィルムは端部同士が重ね合わされて内面が融着された融着部をするラミネート型電池を製造する製造方法である。
ラミネート型電池の製造方法では、融着部に折り曲げ部材を接触させて、９０°以下の角度となるよう角状又は弧状に折り曲げて１箇所以上の曲げ部を形成する折り曲げ工程を有する。折り曲げ部材は導電性の素材で構成される。そして、折り曲げ工程では、折り曲げ部材とラミネートフィルムの金属層との導通を確認しながら折り曲げを実施する。

【0011】

本開示の実施形態に係るラミネート型電池の製造装置は、電極体と、電極体を覆って内部に封入するラミネートフィルムと、を有し、ラミネートフィルムは金属層と、金属層の外側に保護樹脂層と、が少なくとも積層された構造を有し、ラミネートフィルムは端部同士が重ね合わされて内面が融着された融着部をする、ラミネート型電池を製造する製造装置である。
ラミネート型電池の製造装置は、融着部に接触して９０°以下の角度となるよう角状又は弧状に折り曲げて曲げ部を形成する、導電性の素材で構成された折り曲げ部材と、折り曲げ部材及びラミネートフィルムの金属層に接続され、折り曲げ部材と金属層との導通を確認する、導通確認手段と、を有する。

【0012】

以下、本開示に係るラミネート型電池の製造方法及び製造装置の一実施形態について、図面を用いて説明する。
以下に示す各図は、模式的に示したものであり、各部の大きさ、形状は、理解を容易にするために、適宜誇張している。

【0013】

図１は、本実施形態に係るラミネート型電池の製造方法及び製造装置によって製造されるラミネート型電池を例示する概略断面図である。
図１に示すラミネート型電池１０は、電極体２と、電極体２を覆って内部に封入するラミネートフィルム４と、を有する。ラミネートフィルム４は端部同士が重ね合わされて内面が融着された融着部４０をする。そして、融着部４０は９０°以下の角度となるよう角状又は弧状に折り曲げられた曲げ部４０ａを有する。

【0014】

ここで、曲げ部４０ａを形成する折り曲げ工程、及び曲げ部４０ａを形成するためのラミネート型電池の製造装置について、図２を用いて説明する。
図２に示す融着部４０は、ラミネートフィルム４の端部同士が重ね合わされて内面が融着されており、つまりラミネートフィルム４の一端４ｕと他端４ｄとが重ね合わされている。ラミネートフィルム４の一端４ｕ及び他端４ｄは、いずれも金属層４４ｕ、４４ｄと、金属層４４ｕ、４４ｄの外側に保護樹脂層４２ｕ、４２ｄと、金属層４４ｕ、４４ｄの内側に融着樹脂層４６ｕ、４６ｄと、が積層された３層構造を有する。

【0015】

図２では、折り曲げ部材としての折り曲げロール６が、融着部４０におけるラミネートフィルム４の一端４ｕ側の保護樹脂層４２ｕに接触しており、折り曲げロール６が接触している点を支点として、９０°以下の角度となるよう折り曲げることで曲げ部４０ａが形成される。つまり、折り曲げロール６は曲げ部４０ａにおける谷折り側に支点として接触させられる支点部材である。なお、折り曲げロール６はラミネートフィルム４との接触点が図２における手前側に向かう方向に回転している。融着部４０を有するラミネート型電池は、折り曲げロール６の回転に準ずる方向、つまり図２における手前側に向かう方向に移動しており、移動する融着部４０に折り曲げロール６を接触させることで曲げ部４０ａが形成される。なお、図示は省略するが、曲げ部４０ａにおける山折り側（図２における融着部４０の下側）にも、折り曲げ部材としての対向部材（例えば対向ロール）を接触させてもよい。

【0016】

図２に示すラミネート型電池の製造装置は、導通確認手段としての電流計８を有する。電流計８は、折り曲げ部材としての折り曲げロール６、及びラミネートフィルム４における一端４ｕ側の金属層４４ｕに対して、導線８２、８４により接続される。なお、ラミネートフィルム４における一端４ｕ側の金属層４４ｕは、導線８２と接続させるため、一部が露出する態様となっている。

【0017】

ここで、従来におけるラミネート型電池の製造方法及び製造装置について説明する。
ラミネートフィルムの融着部を９０°以下の角度となるよう折り曲げて曲げ部を形成する際、ラミネートフィルムの保護樹脂層において亀裂が生じることがあった。これは、折り曲げによって保護樹脂層の曲げ部の箇所に応力が集中することで、生じる亀裂であると考えられる。なお、この亀裂の発生は、曲げ部における山折り側の保護樹脂層に生じることもあるが、特に曲げ部における谷折り側の保護樹脂層において顕著である。谷折り側の方がより応力が集中し易く、且つ折り曲げ部材が押し当てられていることでこの接触位置を起点として亀裂が生じ易くなるためであると考えられる。
また、曲げ部における谷折り側の保護樹脂層に亀裂が生じている場合、亀裂の有無の判別が難しくなり、さらに曲げ部における折り曲げの角度が浅くなるほど（つまり角度が鋭角になるほど）亀裂の判別はより難しくなる。しかし、薄膜であるラミネートフィルムにおいてはＸ線検査などの非破壊検査による亀裂の発見が難しい。
そのため、曲げ部における谷折り側及び山折り側の保護樹脂層における亀裂の発生を検知することができる、ラミネート型電池の製造方法及び製造装置が求められていた。

【0018】

これに対し、本実施形態では、図２に示すように折り曲げ部材である折り曲げロール６及び金属層４４ｕに接続され、折り曲げロール６と金属層４４ｕとの導通を確認する、導通確認手段として電流計８を有する。そして、電流計８により、折り曲げロール６と金属層４４ｕとの導通を確認しながら折り曲げが実施される。ラミネートフィルム４の一旦４ｕ側の保護樹脂層４２ｕに亀裂が発生していない状態（つまり図２に示す状態）では、折り曲げロール６と金属層４４ｕとは接触しておらず、電気的な導通は確認されない。しかし、図３に示すようにラミネートフィルム４の一旦４ｕ側の保護樹脂層４２ｕに亀裂４２０が発生して、折り曲げロール６と金属層４４ｕとが接触した状態となると、電流計８において電気的な導通が確認される。これにより、本実施形態では、保護樹脂層に裂けが生じている場合に電気的な導通が確認されるため、製造されるラミネート型電池のラミネートフィルムにおける保護樹脂層での裂けの有無を確認することができる。その結果、保護樹脂層において亀裂が生じたラミネート型電池（つまり欠陥を有するラミネート型電池）を、出荷前に取り除くことができる。

【0019】

なお、図２では、導通確認手段として電流計８に接続される折り曲げ部材としての折り曲げロール６が、融着部４０の曲げ部４０ａにおける谷折り側に支点として接触させられる支点部材である態様を示している。しかし、これに限定されるものではなく、導通確認手段に接続される折り曲げ部材（例えば折り曲げロール）を、融着部の曲げ部における山折り側に接触させてもよい。この場合、融着部の曲げ部における山折り側の保護樹脂層での亀裂の発生の有無を検知することができる。また、導通確認手段に接続される折り曲げ部材（例えば折り曲げロール）を、融着部の曲げ部における谷折り側及び山折り側の両方に接触させてもよい。この場合、融着部の曲げ部における山折り側の保護樹脂層及び谷折り側の保護樹脂層での亀裂の発生の有無を検知することができる。

【0020】

本開示の実施形態においては、ラミネート型電池の移動方向に複数の折り曲げロールが配置されていてもよく、ラミネート型電池を移動させながらラミネートフィルムにおける融着部に複数の折り曲げロールを順次接触させて折り曲げを行うことで曲げ部を形成してもよい。この場合には、少なくとも最後に曲げ部に接触する折り曲げロールとラミネートフィルムの金属層との導通を確認しながら折り曲げを実施することが好ましい。最後に曲げ部に接触する折り曲げロールとラミネートフィルムの金属層との導通を確認することで、この折り曲げロールが曲げ部に接触するよりも前に生じた亀裂についても検知することができる。

【0021】

融着部における曲げ部の数は１箇所以上であり、２箇所以上の曲げ部を有していてもよい。融着部の曲げ部における角度は９０°以下であればよく、９０℃よりも鋭角な角度であってもよく、また曲げ部の角度が０°（つまり融着部が１８０°折り曲げられた形状の曲げ部）であってもよい。曲げ部は角状又は弧状に曲げられた形状を有する。角状とは角を有する形状を意味し、弧状とは角を有さない湾曲状の形状を意味する。

【0022】

折り曲げ部材として図２には折り曲げロールを示したが、これに限定されるものではない。例えば折り曲げ部材として、曲げ部の谷折り側に支点部材となる板状部材を接触させ、曲げ部の山折り側にブロック状の押圧部材を接触させて、折り曲げる態様等であってもよい。折り曲げ部材は、少なくとも一部が導電性の素材で構成される。具体的には、融着部の保護樹脂層に接触する箇所（つまり保護樹脂層に亀裂が生じた際にその内側の金属層と接触する箇所）と、導通確認手段に接続される箇所と、が電気的に導通されるように少なくとも一部が導電性の素材で構成される。折り曲げ部材は、全体が導電性の素材で構成されていてもよい。導電性の素材としては、例えば金属が挙げられる。

【0023】

導通確認手段として図２には電流計を示したが、これに限定されるものではなく、例えば電圧計、及び抵抗測定器など、電気的な導通を確認可能な手段であればよい。

【0024】

（電池の部材）
次いで、本実施形態に係るラミネート型電池の製造方法及び製造装置によって製造されるラミネート型電池を構成する、電極体及びラミネートフィルムについて説明する。

【0025】

（１）ラミネートフィルム
ラミネートフィルムは、金属層と、金属層の外側に保護樹脂層と、が少なくとも積層された構造を有する。なお、さらに金属層の内側に融着樹脂層を有する三層構造のフィルムであってもよい。

【0026】

融着樹脂層の材料としては、例えば、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）等のオレフィン系樹脂が挙げられる。金属層の材料としては、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス鋼が挙げられる。保護樹脂層の材料としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ナイロンが挙げられる。融着樹脂層の厚さは、例えば４０μｍ以上１００μｍ以下である。金属層の厚さは、例えば３０μｍ以上６０μｍ以下である。保護樹脂層の厚さは、例えば２０μｍ以上６０μｍ以下である。ラミネートフィルム全体の厚さは、例えば７０μｍ以上、２２０μｍ以下である。

【0027】

（２）電極体
電極体は、電池の発電要素として機能する。電極体は、通常、正極集電体、正極活物質層、電解質層、負極活物質層および負極集電体を、厚さ方向において、この順に有する。

【0028】

正極活物質層は、少なくとも正極活物質を含有する。正極活物質層は、導電材、電解質およびバインダーの少なくとも一つをさらに含有していてもよい。正極活物質の形状は、例えば粒子状である。正極活物質としては、例えば、酸化物活物質が挙げられる。また、正極活物質として硫黄（Ｓ）を用いてもよい。

【0029】

正極活物質として、リチウム複合酸化物を含むことが好ましい。リチウム複合酸化物は、Ｆ、Ｃｌ、Ｎ、Ｓ、Ｂｒ及びＩよりなる群から選ばれる少なくとも一種を含有してもよい。また、リチウム複合酸化物は、空間群Ｒ－３ｍ、Ｉｍｍｍ、及びＰ６３－ｍｍｃ（Ｐ６３ｍｃ、Ｐ６／ｍｍｃともいう。）より選ばれる少なくとも１つの空間群に属する結晶構造を有してもよい。また、リチウム複合酸化物は、遷移金属、酸素、及びリチウムの主たる配列がＯ２型構造であってもよい。

【0030】

Ｒ－３ｍに属する結晶構造を有するリチウム複合酸化物としては、例えば、Ｌｉ_ｘＭｅ_ｙＯ_αＸ_β（ＭｅはＭｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｖ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｚｎ、Ｎａ、Ｋ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ｒｕ、Ｗ、Ｂ、Ｓｉ及びＰからなる群より選択される少なくとも一種を表し、Ｘは、Ｆ、Ｃｌ、Ｎ、Ｓ、Ｂｒ及びＩからなる群より選択される少なくとも一種を表し、０．５≦ｘ≦１．５、０．５≦ｙ≦１．０、１≦α＜２、０＜β≦１を満たす。）で表される化合物が挙げられる。

【0031】

Ｉｍｍｍに属する結晶構造を有するリチウム複合酸化物としては、例えば、Ｌｉ_ｘ１Ｍ^１Ａ^１ _２（１．５≦ｘ１≦２．３を満たし、Ｍ^１はＮｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｃｕ及びＦｅよりなる群から選択される少なくとも１種を含み、Ａ^１は少なくとも酸素を含み、Ａ^１に占める酸素の比率は８５原子％以上である。）で表される複合酸化物（具体的な例としてＬｉ_２ＮｉＯ_２）、Ｌｉ_ｘ１Ｍ^１Ａ _１－ｘ２Ｍ^１Ｂ _ｘ２Ｏ_２－ｙＡ^２ _ｙ（０≦ｘ２≦０．５、０≦ｙ≦０．３であり、ｘ２及びｙの少なくとも一方は０でなく、Ｍ^１ＡはＮｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｃｕ及びＦｅよりなる群から選択される少なくとも１種を表し、Ｍ^１ＢはＡｌ、Ｍｇ、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｖ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｚｒ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｔａ及びＷよりなる群から選択される少なくとも１種を表し、Ａ２はＦ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｓ及びＰよりなる群から選択される少なくとも１種を表す。）で表される複合酸化物が挙げられる。

【0032】

Ｐ６３－ｍｍｃに属する結晶構造を有するリチウム複合酸化物としては、例えば、Ｍ１_ｘＭ２_ｙＯ_２（Ｍ１はアルカリ金属（Ｎａ及びＫの少なくとも一種が好ましい）を表し、Ｍ２は遷移金属（Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｏ及びＦｅよりなる群から選ばれる少なくとも一種が好ましい）を表し、ｘ＋ｙは０＜ｘ＋ｙ≦２を満たす。）で表される複合酸化物が挙げられる。

【0033】

Ｏ２型構造を有するリチウム複合酸化物としては、例えば、Ｌｉ_ｘ［Ｌｉ_α（Ｍｎ_ａＣｏ_ｂＭ_ｃ）_１－α］Ｏ_２（０．５＜ｘ＜１．１、０．１＜α＜０．３３、０．１７＜ａ＜０．９３、０．０３＜ｂ＜０．５０、０．０４＜ｃ＜０．３３であり、ＭはＮｉ、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｆｅ、Ｓｎ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｗ及びＢｉよりなる群から選ばれる少なくとも一種を表す。）で表される複合酸化物が挙げられ、具体的な例としてＬｉ_{０．７４４}［Ｌｉ_{０．１４５}Ｍｎ_{０．６２５}Ｃｏ_{０．１１５}Ｎｉ_{０．１１５}］Ｏ_２等が挙げられる。

【0034】

また、正極は、正極活物質に加え、硫化物固体電解質、酸化物固体電解質、及びハロゲン化物固体電解質からなる固体電解質群より選ばれる固体電解質を含むことが好ましく、正極活物質の表面の少なくとも一部が、硫化物固体電解質、酸化物固体電解質、又はハロゲン化物固体電解質で被覆されている態様がより好ましい。正極活物質の表面の少なくとも一部を被覆するハロゲン化物固体電解質としては、Ｌｉ_{６－（４－ｘ）ｂ}（Ｔｉ_１－ｘＡｌ_ｘ）_ｂＦ_６（０＜ｘ＜１、０＜ｂ≦１．５）〔ＬＴＡＦ電解質〕が好ましい。

【0035】

導電材としては、例えば、炭素材料が挙げられる。電解質は、固体電解質であってもよく、液体電解質であってもよい。固体電解質は、ゲル電解質等の有機固体電解質であってもよく、酸化物固体電解質、硫化物固体電解質等の無機固体電解質であってもよい。また、液体電解質（電解液）は、例えば、ＬｉＰＦ_６等の支持塩と、カーボネート系溶媒等の溶媒とを含有する。また、バインダーとしては、例えば、ゴム系バインダー、フッ化物系バインダーが挙げられる。

【0036】

負極活物質層は、少なくとも負極活物質を含有する。負極活物質層は、導電材、電解質およびバインダーの少なくとも一つをさらに含有していてもよい。負極活物質としては、例えば、Ｌｉ、Ｓｉ等の金属活物質、グラファイト等のカーボン活物質、Ｌｉ_４Ｔｉ_５Ｏ_１２等の酸化物活物質が挙げられる。負極集電体の形状は、例えば、箔状、メッシュ状である。導電材、電解質およびバインダーについては、上述した内容と同様である。

【0037】

電解質層は、正極活物質層および負極活物質層の間に配置され、少なくとも電解質を含有する。電解質は、固体電解質であってもよく、液体電解質であってもよい。電解質層としては、固体電解質層であることが好ましい。電解質層は、セパレータを有していてもよい。

【0038】

固体電解質として、硫化物固体電解質、酸化物固体電解質、及びハロゲン化物固体電解質からなる固体電解質群より選ばれる少なくとも１つの固体電解質種を含むことが好ましい。

【0039】

硫化物固体電解質として、アニオン元素の主成分として硫黄（Ｓ）を含有することが好ましく、更には例えばＬｉ元素、Ａ元素、及びＳ元素を含有することが好ましい。Ａ元素は、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、及びＩｎよりなる群から選ばれる少なくとも一種である。硫化物固体電解質は、Ｏ及びハロゲン元素の少なくとも一方を更に含有してもよい。ハロゲン元素（Ｘ）としては、例えば、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ等が挙げられる。硫化物固体電解質の組成は、特に限定されず、例えば、ｘＬｉ_２Ｓ・（１００－ｘ）Ｐ_２Ｓ_５（７０≦ｘ≦８０）、ｙＬｉＩ・ｚＬｉＢｒ・（１００－ｙ－ｚ）（ｘＬｉ_２Ｓ・（１－ｘ）Ｐ_２Ｓ_５）（０．７≦ｘ≦０．８、０≦ｙ≦３０、０≦ｚ≦３０）が挙げられる。硫化物固体電解質は、下記一般式（１）で表される組成を有してもよい。
Ｌｉ_４－ｘＧｅ_１－ｘＰ_ｘＳ_４ （０＜ｘ＜１） ・・・式（１）
式（１）において、Ｇｅの少なくとも一部は、Ｓｂ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｖ及びＮｂよりなる群から選ばれる少なくとも一つで置換されてもよい。また、Ｐの少なくとも一部は、Ｓｂ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｖ及びＮｂよりなる群から選ばれる少なくとも１つで置換されてもよい。Ｌｉの一部は、Ｎａ、Ｋ、Ｍｇ、Ｃａ及びＺｎよりなる群から選ばれる少なくとも１つで置換されてもよい。Ｓの一部は、ハロゲンで置換されてもよい。ハロゲンとしては、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ及びＩの少なくとも１つである。

【0040】

酸化物固体電解質として、アニオン元素の主成分として、酸素（Ｏ）を含有することが好ましく、例えば、Ｌｉ、Ｑ元素（Ｑは、Ｎｂ、Ｂ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｐ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｍｏ、Ｗ及びＳの少なくとも一種を表す。）、及びＯを含有してもよい。酸化物固体電解質としては、ガーネット型固体電解質、ペロブスカイト型固体電解質、ナシコン型固体電解質、Ｌｉ－Ｐ－Ｏ系固体電解質、Ｌｉ－Ｂ－Ｏ系固体電解質等が挙げられる。ガーネット型固体電解質としては、例えば、Ｌｉ_７Ｌａ_３Ｚｒ_２Ｏ_１２、Ｌｉ_７－ｘＬａ_３（Ｚｒ_２－ｘＮｂ_ｘ）Ｏ_１２（０≦ｘ≦２）、Ｌｉ_５Ｌａ_３Ｎｂ_２Ｏ_１２等が挙げられる。ペロブスカイト型固体電解質としては、例えば、（Ｌｉ、Ｌａ）ＴｉＯ_３、（Ｌｉ、Ｌａ）ＮｂＯ_３、（Ｌｉ、Ｓｒ）（Ｔａ、Ｚｒ）Ｏ_３等が挙げられる。ナシコン型固体電解質としては、例えば、Ｌｉ（Ａｌ、Ｔｉ）（ＰＯ_４）_３、Ｌｉ（Ａｌ、Ｇａ）（ＰＯ_４）_３等が挙げられる。Ｌｉ－Ｐ－Ｏ系固体電解質としては、Ｌｉ_３ＰＯ_４、ＬＩＰＯＮ（Ｌｉ_３ＰＯ_４のＯの一部をＮに置換した化合物）、Ｌｉ－Ｂ－Ｏ系固体電解質としては、Ｌｉ_３ＢＯ_３、Ｌｉ_３ＢＯ_３のＯの一部をＣで置換した化合物等が挙げられる。

【0041】

ハロゲン化物固体電解質として、Ｌｉ、Ｍ及びＸを含む固体電解質（ＭはＴｉ、Ａｌ及びＹの少なくとも１つを表し、ＸはＦ、Ｃｌ又はＢｒを表す。）が好適である。具体的には、Ｌｉ_６－３ｚＹ_ｚＸ_６（ＸはＣｌ又はＢｒを表し、ｚは０＜ｚ＜２を満たす。）、Ｌｉ_{６－（４－ｘ）ｂ}（Ｔｉ_１－ｘＡｌ_ｘ）_ｂＦ_６（０＜ｘ＜１、０＜ｂ≦１．５）が好ましい。Ｌｉ_６－３ｚＹ_ｚＸ_６の中でも、リチウムイオン伝導度に優れる点で、Ｌｉ_３ＹＸ_６（ＸはＣｌ又はＢｒ表す。）がより好ましく、更にはＬｉ_３ＹＣｌ_６が好ましい。また、Ｌｉ_{６－（４－ｘ）ｂ}（Ｔｉ_１－ｘＡｌ_ｘ）_ｂＦ_６（０＜ｘ＜１、０＜ｂ≦１．５）は、例えば、硫化物固体電解質の酸化分解を抑える等の観点から、硫化物固体電解質等の固体電解質とともに含まれることが好ましい。

【0042】

正極集電体は、正極活物質層の集電を行う。正極集電体は、例えば、ステンレス鋼、アルミニウム、ニッケル、鉄、チタン、カーボン等が挙げられ、アルミニウム合金箔又はアルミニウム箔が好ましい。アルミニウム合金箔及びアルミニウム箔は、粉末を用いて製造されてもよい。正極集電体の形状は、例えば、箔状、メッシュ状である。

【0043】

負極集電体は、負極活物質層の集電を行う。負極集電体の材料としては、例えば、銅、ＳＵＳ、ニッケル等の金属が挙げられる。負極集電体の形状としては、例えば箔状、メッシュ状が挙げられる。

【0044】

・電池構造
固体電池の構造は、正極／固体電解質層／負極の積層構造を有する。固体電池には、電解質として固体電解質を用いたいわゆる全固体電池が含まれ、固体電解質は電解質全量に対して１０質量％未満の電解液を含んでもよい。なお、固体電解質は、無機系固体電解質とポリマー電解質を含む複合固体電解質であってもよい。

【0045】

正極は、正極活物質層と集電体とを有し、負極は、負極活物質層と集電体とを有する。
固体電解質層は、単層構造でもよいし、２層以上の多層構造でもよい。
固体電池は、例えば、図４に示す断面構造を有していてもよく、固体電解質層Ｂは図４のように２層構造でもよい。図４は、固体電池の一例を示す概略断面図である。図４に示す固体電池は、負極集電体１１３及び負極活物質層Ａを含む負極と、固体電解質層Ｂと、正極集電体１１５及び正極活物質層Ｃを含む正極と、を有している。負極活物質層Ａは、負極活物質１０１、導電助剤１０５及びバインダー１０９を含む。正極活物質層Ｃは、被覆正極活物質１０３、導電助剤１０７及びバインダー１１１を含み、被覆正極活物質１０３は、正極活物質の表面がＬＴＡＦ電解質又はＬｉＮｂＯ_３電解質で被覆されている。
また、固体電池は、正極／固体電解質層／負極の積層構造の積層端面（側面）を樹脂で封止して構成されていてもよい。電極の集電体は、表面に緩衝層、弾性層、又はＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）サーミスタ層が配置された構成であってもよい。

【0046】

・電池
本開示におけるラミネート型電池は、典型的にはリチウムイオン二次電池である。電池の用途としては、例えば、ハイブリッド車（ＨＥＶ）、プラグインハイブリッド車（ＰＨＥＶ）、電気自動車（ＢＥＶ）、ガソリン自動車、ディーゼル自動車等の車両の電源が挙げられる。特に、ハイブリッド車（ＨＥＶ）、プラグインハイブリッド車（ＰＨＥＶ）または電気自動車（ＢＥＶ）の駆動用電源に用いられることが好ましい。また、本開示における電池は、車両以外の移動体（例えば、鉄道、船舶、航空機）の電源として用いられてもよく、情報処理装置等の電気製品の電源として用いられてもよい。

【0047】

本開示は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本開示における特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本開示における技術的範囲に包含される。

【符号の説明】

【0048】

２ 電極体、４ ラミネートフィルム、４ａ 一端、４ｄ 他端、１０ ラミネート型電池、４０ 融着部、４０ａ 曲げ部、４２ｕ、４２ｄ 保護樹脂層、４４ｕ、４４ｄ 金属層、４６ｕ、４６ｄ 融着樹脂層、６ 折り曲げロール、８ 電流計、８４、８６ 導線、１０１ 負極活物質、１０３ 被覆正極活物質、１０５、１０７ 導電助剤、１０９、１１１ バインダー、１１３ 負極集電体、１１５ 正極集電体、Ａ 負極活物質層、Ｂ 固体電解質層、Ｃ 正極活物質層

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】