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特開2025-9437固体電池ユニット、固体電池スタック、固体電池パック、固体電池ユニットの製造方法、および、固体電池スタックの製造方法
(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】P2025009437
(43)【公開日】2025-01-20
(54)【発明の名称】固体電池ユニット、固体電池スタック、固体電池パック、固体電池ユニットの製造方法、および、固体電池スタックの製造方法
(51)【国際特許分類】
H01M 10/0585 20100101AFI20250110BHJP
H01M 10/0562 20100101ALI20250110BHJP
H01M 10/0565 20100101ALI20250110BHJP
H01M 50/474 20210101ALI20250110BHJP
H01M 50/477 20210101ALI20250110BHJP
H01M 50/533 20210101ALI20250110BHJP
【ＦＩ】
H01M10/0585
H01M10/0562
H01M10/0565
H01M50/474
H01M50/477
H01M50/533
【審査請求】未請求
【請求項の数】8
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023112443
(22)【出願日】2023-07-07
(71)【出願人】
【識別番号】000005119
【氏名又は名称】カナデビア株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110003812
【氏名又は名称】弁理士法人いくみ特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】河瀬 弘和
【テーマコード（参考）】
5H021
5H029
5H043
【Ｆターム（参考）】
5H021AA01
5H021CC07
5H021EE30
5H021HH10
5H029AJ06
5H029AJ14
5H029AK01
5H029AK03
5H029AL01
5H029AL02
5H029AL06
5H029AL07
5H029AL08
5H029AL11
5H029AL12
5H029AM12
5H029AM16
5H029BJ04
5H029BJ12
5H029CJ01
5H029CJ03
5H029CJ06
5H029DJ04
5H029DJ05
5H029DJ14
5H029HJ12
5H043AA03
5H043AA19
5H043BA20
5H043CA08
5H043CA13
5H043CA22
5H043EA07
5H043EA22
5H043JA01E
5H043LA21E
5H043LA22E
(57)【要約】
【課題】電池容量の向上および薄型化が可能であり、さらに、集電抵抗を低減させることができる固体電池ユニット、固体電池スタック、固体電池パック、固体電池ユニットの製造方法、および、固体電池スタックの製造方法を提供する。
【解決手段】固体電池ユニット１は、電解質層１０１と、正極層１０２と、負極層１０３とを備える電極シート１０と、電極シート１０の正極層１０２と接触する正極集電板１１と、電極シート１０の負極層１０３と接触する負極集電板１２と、電極シート１０を絶縁する絶縁部材１３とを備える。電極シート１０は、同一平面上に、互いに重ならないように、複数配置されており、正極集電板１１は、複数の電極シート１０の一方面に配置されており、負極集電板１２は、複数の電極シート１０の他方面に配置されており、絶縁部材１３は、同一平面上で互いに隣り合う複数の電極シート１０の間に配置されている。
【選択図】図１
【解決手段】固体電池ユニット１は、電解質層１０１と、正極層１０２と、負極層１０３とを備える電極シート１０と、電極シート１０の正極層１０２と接触する正極集電板１１と、電極シート１０の負極層１０３と接触する負極集電板１２と、電極シート１０を絶縁する絶縁部材１３とを備える。電極シート１０は、同一平面上に、互いに重ならないように、複数配置されており、正極集電板１１は、複数の電極シート１０の一方面に配置されており、負極集電板１２は、複数の電極シート１０の他方面に配置されており、絶縁部材１３は、同一平面上で互いに隣り合う複数の電極シート１０の間に配置されている。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
電解質層と、前記電解質層の一方面に配置される正極層と、前記電解質層の他方面に配置される負極層とを備える電極シートと、
前記電極シートの正極層と接触する正極集電板と、
前記電極シートの負極層と接触する負極集電板と、
前記電極シートを絶縁する絶縁部材と
を備え、
前記電極シートが、同一平面上に、互いに重ならないように、複数配置されており、
前記正極集電板は、前記複数の電極シートの一方面に配置されており、
前記負極集電板は、前記複数の電極シートの他方面に配置されており、
前記絶縁部材は、同一平面上で互いに隣り合う前記複数の電極シートの間に配置されている、固体電池ユニット。
前記電極シートの正極層と接触する正極集電板と、
前記電極シートの負極層と接触する負極集電板と、
前記電極シートを絶縁する絶縁部材と
を備え、
前記電極シートが、同一平面上に、互いに重ならないように、複数配置されており、
前記正極集電板は、前記複数の電極シートの一方面に配置されており、
前記負極集電板は、前記複数の電極シートの他方面に配置されており、
前記絶縁部材は、同一平面上で互いに隣り合う前記複数の電極シートの間に配置されている、固体電池ユニット。
【請求項2】
前記正極集電板は、前記正極層と重なる正極集電板本体と、前記正極集電板本体の縁から突出する正極集電タブを備え、
前記負極集電板は、前記負極層と重なる負極集電板本体と、前記負極集電板本体の縁から突出する負極集電タブを備え、
前記正極集電タブの突出方向は、前記負極集電タブの突出方向と異なる、請求項１に記載の固体電池ユニット。
前記負極集電板は、前記負極層と重なる負極集電板本体と、前記負極集電板本体の縁から突出する負極集電タブを備え、
前記正極集電タブの突出方向は、前記負極集電タブの突出方向と異なる、請求項１に記載の固体電池ユニット。
【請求項3】
請求項１または２に記載の固体電池ユニットが、複数積層される固体電池スタックであって、
前記複数の固体電池ユニットは、積層方向において互いに隣り合う固体電池ユニットにおける、前記正極集電板と前記負極集電板とが、前記電極シートを介して、向かい合うように、配置されており、
介在される前記電極シートが、同一平面上に、互いに重ならないように、複数配置されており、
介在される前記複数の電極シートの正極層は、前記正極集電板と接触し、
介在される前記複数の電極シートの負極層は、前記負極集電板と接触し、
前記絶縁部材は、同一平面上で互いに隣り合う前記複数の電極シートの間に配置されている、固体電池スタック。
前記複数の固体電池ユニットは、積層方向において互いに隣り合う固体電池ユニットにおける、前記正極集電板と前記負極集電板とが、前記電極シートを介して、向かい合うように、配置されており、
介在される前記電極シートが、同一平面上に、互いに重ならないように、複数配置されており、
介在される前記複数の電極シートの正極層は、前記正極集電板と接触し、
介在される前記複数の電極シートの負極層は、前記負極集電板と接触し、
前記絶縁部材は、同一平面上で互いに隣り合う前記複数の電極シートの間に配置されている、固体電池スタック。
【請求項4】
請求項３に記載の固体電池スタックが、外装体に封入されている、固体電池パック。
【請求項5】
請求項１または２に記載の固体電池ユニットの製造方法であって、
前記正極集電板および前記負極集電板のいずれか一方の集電板を準備する工程と、
前記一方の集電板の一方面に、前記絶縁部材を配置する工程と、
前記一方の集電板の一方面に、前記電極シートを、同一平面上で互いに重ならないように、複数配置する工程であって、前記電極シートの正極層および負極層のいずれか一方の電極層が、前記一方の集電板と同極となるように、前記複数の電極シートを前記一方の集電板と接触させる工程と、
前記複数の電極シートに、他方の集電板を配置する工程であって、前記電極シートの他方の電極層が、前記他方の集電板と同極となるように、前記他方の集電板を前記複数の電極シートに接触させる工程と
を含む、固体電池ユニットの製造方法。
前記正極集電板および前記負極集電板のいずれか一方の集電板を準備する工程と、
前記一方の集電板の一方面に、前記絶縁部材を配置する工程と、
前記一方の集電板の一方面に、前記電極シートを、同一平面上で互いに重ならないように、複数配置する工程であって、前記電極シートの正極層および負極層のいずれか一方の電極層が、前記一方の集電板と同極となるように、前記複数の電極シートを前記一方の集電板と接触させる工程と、
前記複数の電極シートに、他方の集電板を配置する工程であって、前記電極シートの他方の電極層が、前記他方の集電板と同極となるように、前記他方の集電板を前記複数の電極シートに接触させる工程と
を含む、固体電池ユニットの製造方法。
【請求項6】
前記電解質層と、前記電解質層の一方面に配置される正極層と、前記電解質層の他方面に配置される負極層とを加圧成形して、前記電極シートを得る工程をさらに含む、請求項５に記載の固体電池ユニットの製造方法。
【請求項7】
請求項３に記載の固体電池スタックの製造方法であって、
一の前記固体電池ユニットを準備する工程と、
一の前記固体電池ユニットの一方面に、前記絶縁部材を配置する工程と、
一の前記固体電池ユニットの一方面に、前記複数の電極シートを、同一平面上で互いに重ならないように配置する工程であって、前記電極シートの正極層および負極層のいずれか一方の電極層が、一の前記固体電池ユニットの一方面を形成している前記正極集電板および前記負極集電板のいずれか一方の集電板と同極となるように、前記複数の電極シートを一の前記固体電池ユニットに接触させる工程と、
前記複数の電極シートに、他の前記固体電池ユニットをさらに配置する工程であって、他の前記固体電池ユニットの他方面を形成している前記正極集電板および前記負極集電板のいずれか一方の集電板が、前記電極シートの他方の電極層と同極となるように、他の前記固体電池ユニットを前記複数の電極シートに接触させる工程と
を含む、固体電池スタックの製造方法。
一の前記固体電池ユニットを準備する工程と、
一の前記固体電池ユニットの一方面に、前記絶縁部材を配置する工程と、
一の前記固体電池ユニットの一方面に、前記複数の電極シートを、同一平面上で互いに重ならないように配置する工程であって、前記電極シートの正極層および負極層のいずれか一方の電極層が、一の前記固体電池ユニットの一方面を形成している前記正極集電板および前記負極集電板のいずれか一方の集電板と同極となるように、前記複数の電極シートを一の前記固体電池ユニットに接触させる工程と、
前記複数の電極シートに、他の前記固体電池ユニットをさらに配置する工程であって、他の前記固体電池ユニットの他方面を形成している前記正極集電板および前記負極集電板のいずれか一方の集電板が、前記電極シートの他方の電極層と同極となるように、他の前記固体電池ユニットを前記複数の電極シートに接触させる工程と
を含む、固体電池スタックの製造方法。
【請求項8】
前記電解質層と、前記電解質層の一方面に配置される正極層と、前記電解質層の他方面に配置される負極層とを加圧成形して、前記電極シートを得る工程をさらに含む、請求項７に記載の固体電池スタックの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、固体電池ユニット、固体電池スタック、固体電池パック、固体電池ユニットの製造方法、および、固体電池スタックの製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、リチウムイオン伝導性の固体電解質を用いる固体電池が知られている。この固体電池は、正極層と負極層との間に固体電解質層が配置される単位電池部と、正極層に対して固体電解質層の反対側に配置された正極集電体と、負極層に対して固体電解質層の反対側に配置された負極集電体とを備える。
【0003】
このような固体電池は、電池容量を向上させるために、上記した単位電池部を挟んで、正極集電体と負極集電体とを繰り返し積層させることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【0004】
一方、固体電池は、ラミネートフィルムなどに封入するため、薄型化が要求される。しかしながら、特許文献１の固体電池では、十分な電気容量を確保するために、積層数を増やす必要があり、薄型化できないという不具合がある。
【0005】
そこで、正極集電体および負極集電体を螺旋階段状に複数連結し、その正極集電体および負極集電体の間に単位電池部を配置することが提案されている（例えば、特許文献２参照）。特許文献２の固体電池は、複数の単位電池部を並列に配置できるため、電気容量を向上させつつ、薄型化が可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開２００５－２５１４１７号公報
【特許文献2】特開２０１０－３６５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
しかしながら、特許文献２の固体電池は、それぞれ螺旋階段状に連結された正極集電体および負極集電体を有していることから、正極集電体および負極集電体の長さが長くなる。そうすると、集電抵抗が増加し、ひいては、電池の劣化につながるという不具合がある。
【0008】
本発明は、電池容量の向上および薄型化が可能であり、さらに、集電抵抗を低減させることができる固体電池ユニット、固体電池スタック、固体電池パック、固体電池ユニットの製造方法、および、固体電池スタックの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明［１］は、電解質層と、前記電解質層の一方面に配置される正極層と、前記電解質層の他方面に配置される負極層とを備える電極シートと、前記電極シートの正極層と接触する正極集電板と、前記電極シートの負極層と接触する負極集電板と、前記電極シートを絶縁する絶縁部材とを備え、前記電極シートが、同一平面上に、互いに重ならないように、複数配置されており、前記正極集電板は、前記複数の電極シートの一方面に配置されており、前記負極集電板は、前記複数の電極シートの他方面に配置されており、前記絶縁部材は、同一平面上で互いに隣り合う前記複数の電極シートの間に配置されている、固体電池ユニットを含む。
【0010】
この固体電池ユニットによれば、電極シートが、同一平面上に、互いに重ならないように、複数配置されている。そのため、電池容量を向上および薄型化が可能である。また、正極集電板は、複数の電極シートの一方面に配置されており、負極集電板は、複数の電極シートの他方面に配置されている。そのため、正極集電板および負極集電板の長さが短く、集電抵抗を低減することができる。
【0011】
本発明［２］は、前記正極集電板は、前記正極層と重なる正極集電板本体と、前記正極集電板本体の縁から突出する正極集電タブを備え、前記負極集電板は、前記負極層と重なる負極集電板本体と、前記負極集電板本体の縁から突出する負極集電タブを備え、前記正極集電タブの突出方向は、前記負極集電タブの突出方向と異なる、［１］に記載の固体電池ユニットを含む。
【0012】
この固体電池ユニットによれば、正極集電板は、正極集電タブを備え、負極集電板は、負極集電タブを備える。そのため、電極シートに対する各集電タブの数を減らすことができ、集電タブを溶着する際のエネルギーを低減することができる。また、正極集電タブの突出方向は、負極集電タブの突出方向と異なっている。そのため、正極集電タブと負極集電タブとが接触することを抑制し、短絡を抑制することができる。
【0013】
本発明［３］は、［１］または［２］に記載の固体電池ユニットが、複数積層される固体電池スタックであって、前記複数の固体電池ユニットは、積層方向において互いに隣り合う固体電池ユニットにおける、前記正極集電板と前記負極集電板とが、前記電極シートを介して、向かい合うように、配置されており、介在される前記電極シートが、同一平面上に、互いに重ならないように、複数配置されており、介在される前記複数の電極シートの正極層は、前記正極集電板と接触し、介在される前記複数の電極シートの負極層は、前記負極集電板と接触し、前記絶縁部材は、同一平面上で互いに隣り合う前記複数の電極シートの間に配置されている、固体電池スタックを含む。
【0014】
この固体電池スタックよれば、上記の固体電池ユニットが複数積層される。そのため、電池容量を向上および薄型化が可能である。また、積層方向において互いに隣り合う固体電池ユニットにおける、正極集電板と負極集電板とが、電極シートを介して、向かい合うように、配置されている。そのため、正極集電板および負極集電板の長さが短く、集電抵抗を低減することができる。
【0015】
本発明［４］は、［３］に記載の固体電池スタックが、外装体に封入されている、固体電池パックを含む。
【0016】
この固体電池パックよれば、上記の固体電池スタックが外装体に封入されている。固体電池スタックの厚みが薄いため、外装体に容易に封入することができる。そのため、外装体の損傷を抑制でき、固体電池パックの信頼性を向上できる。
【0017】
本発明［５］は、［１］または［２］に記載の固体電池ユニットの製造方法であって、前記正極集電板および前記負極集電板のいずれか一方の集電板を準備する工程と、前記一方の集電板の一方面に、前記絶縁部材を配置する工程と、前記一方の集電板の一方面に、前記電極シートを、同一平面上で互いに重ならないように、複数配置する工程であって、前記電極シートの正極層および負極層のいずれか一方の電極層が、前記一方の集電板と同極となるように、前記複数の電極シートを前記一方の集電板と接触させる工程と、前記複数の電極シートに、他方の集電板を配置する工程であって、前記電極シートの他方の電極層が、前記他方の集電板と同極となるように、前記他方の集電板を前記複数の電極シートに接触させる工程とを含む、固体電池ユニットの製造方法を含む。
【0018】
この固体電池ユニットの製造方法によれば、一方の集電板の一方面に、絶縁部材を配置し、次いで、一方の集電板の一方面に、電極シートを、同一平面上で互いに重ならないように、複数配置する。絶縁部材に沿って電極シートを配置するため、電極シートを容易に配置することができ、さらに、電極シート同士が接触することによる短絡を抑制することができる。
【0019】
本発明［６］は、前記電解質層と、前記電解質層の一方面に配置される正極層と、前記電解質層の他方面に配置される負極層とを加圧成形して、前記電極シートを得る工程をさらに含む、［５］に記載の固体電池ユニットの製造方法を含む。
【0020】
この固体電池ユニットの製造方法によれば、電解質層と、電解質層の一方面に配置される正極層と、電解質層の他方面に配置される負極層とを加圧成形して、電極シートを得る工程をさらに含む。そのため、電極シートのハンドリング性が向上し、固体電池ユニットを容易に製造することができる。
【0021】
本発明［７］は、［３］に記載の固体電池スタックの製造方法であって、一の前記固体電池ユニットを準備する工程と、一の前記固体電池ユニットの一方面に、前記絶縁部材を配置する工程と、一の前記固体電池ユニットの一方面に、前記複数の電極シートを、同一平面上で互いに重ならないように配置する工程であって、前記電極シートの正極層および負極層のいずれか一方の電極層が、一の前記固体電池ユニットの一方面を形成している前記正極集電板および前記負極集電板のいずれか一方の集電板と同極となるように、前記複数の電極シートを一の前記固体電池ユニットに接触させる工程と、前記複数の電極シートに、他の前記固体電池ユニットをさらに配置する工程であって、他の前記固体電池ユニットの他方面を形成している前記正極集電板および前記負極集電板のいずれか一方の集電板が、前記電極シートの他方の電極層と同極となるように、他の前記固体電池ユニットを前記複数の電極シートに接触させる工程とを含む、固体電池スタックの製造方法を含む。
【0022】
この固体電池スタックの製造方法によれば、上記の固体電池ユニットを、絶縁部材と電極シートとを挟んで、複数配置することができる。そのため、固体電池スタックを容易に製造することができる。
【0023】
本発明［８］は、前記電解質層と、前記電解質層の一方面に配置される正極層と、前記電解質層の他方面に配置される負極層とを加圧成形して、前記電極シートを得る工程をさらに含む、［７］に記載の固体電池スタックの製造方法を含む。
【0024】
この固体電池スタックの製造方法によれば、電解質層と、電解質層の一方面に配置される正極層と、電解質層の他方面に配置される負極層とを加圧成形して、電極シートを得る工程をさらに含む。そのため、電極シートのハンドリング性が向上し、固体電池スタックを容易に製造することができる。
【発明の効果】
【0025】
本発明の固体電池ユニットは、電池容量の向上および薄型化が可能であり、さらに、集電抵抗を低減させることができる。
【0026】
本発明の固体電池スタックは、電池容量の向上および薄型化が可能であり、さらに、集電抵抗を低減させることができる。
【0027】
本発明の固体電池パックは、信頼性の向上を図ることができる。
【0028】
本発明の固体電池ユニットの製造方法は、上記の固体電池ユニットを、容易に製造することができる。
【0029】
本発明の固体電池スタックの製造方法は、上記の固体電池スタックを、容易に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【0030】
【図2】図２Ａ～図２Ｃは、電極シートの製造方法の一実施形態である。図２Ａは、正極層を成膜する工程を示す。図２Ｂは、正極層の一方面に、固体電解質層を成膜する工程を示す。図２Ｃは、固体電解質層の一方面に、負極層を成膜する工程を示す。
【図3】図３Ａ～図３Ｄは、本発明の固体電池ユニットの製造方法の一実施形態である。図３Ａは、負極集電板を準備する工程を示す。図３Ｂは、負極集電板の一方面に、絶縁部材を配置する工程を示す。図３Ｃは、負極集電板の一方面に、電極シートを、同一平面上で互いに重ならないように、４枚配置する工程を示す。図３Ｄは、４枚の電極シートの一方面に、正極集電板を配置する工程を示す。
【発明を実施するための形態】
【0031】
１．固体電池ユニット
図１を参照して、本発明の固体電池ユニットの一実施形態を説明する。
図１を参照して、本発明の固体電池ユニットの一実施形態を説明する。
【0032】
固体電池ユニット１は、電極シート１０と、正極集電板１１と、負極集電板１２と、絶縁部材１３とを備える。具体的には、図１に示すように、固体電池ユニット１は、負極集電板１２と、電極シート１０および絶縁部材１３と、正極集電板１１とを積層方向に順に備える。
【0033】
＜電極シート＞
電極シート１０は、例えば、シート形状（フィルム形状を含む）を有する。
電極シート１０は、例えば、シート形状（フィルム形状を含む）を有する。
【0034】
電極シート１０は、例えば、平面視略矩形状である。
【0035】
電極シート１０の面方向Ｘ方向（Ｘ方向は、電極シート１０において、互いに平行する２辺に沿う方向）における一辺の長さは、特に限定されないが、例えば、後述する正極集電板本体１１０および負極集電板本体１２０の面方向Ｘ方向における一辺の長さ以下である。具体的には、電極シート１０の面方向Ｘ方向における一辺の長さは、後述する正極集電板本体１１０および負極集電板本体１２０の面方向Ｘ方向における一辺の長さの約半分である。
【0036】
電極シート１０の面方向Ｙ方向（Ｙ方向はＸ方向に直交する方向）における一辺の長さは、特に限定されないが、例えば、後述する正極集電板本体１１０および負極集電板本体１２０の面方向Ｙ方向における一辺の長さ以下である。具体的には、電極シート１０の面方向Ｙ方向における一辺の長さは、後述する正極集電板本体１１０および負極集電板本体１２０の面方向Ｙ方向における一辺の長さの約半分である。
【0037】
電極シート１０の平面における面積は、特に限定されないが、例えば、後述する正極集電板本体１１０および負極集電板本体１２０の平面における面積より小さい。具体的には、電極シート１０の平面における面積は、後述する正極集電板本体１１０および負極集電板本体１２０の平面における面積の約１／４である。
【0038】
電極シート１０の厚みは、例えば、１００μｍ以上、好ましくは、２００μｍ以上、また、例えば、１０００μｍ以下、好ましくは、８００μｍ以下である。
【0039】
電極シート１０は、電解質層１０１と、電解質層１０１の一方面に配置される正極層１０２と、電解質層１０１の他方面に配置される負極層１０３とを備える。
【0040】
［電解質層］
電解質層１０１は、例えば、固体電解質を含む材料から形成されている。また、電解質層１０１は、必要に応じて、電池の分野で一般的に使用されるバインダーなどの材料を含んでもよい。
電解質層１０１は、例えば、固体電解質を含む材料から形成されている。また、電解質層１０１は、必要に応じて、電池の分野で一般的に使用されるバインダーなどの材料を含んでもよい。
【0041】
固体電解質としては、リチウムイオン伝導性を示すものであれば、特に限定されず、例えば、有機固体電解質、および、無機固体電解質が挙げられ、好ましくは、無機固体電解質が挙げられる。
【0042】
固体電解質は、単独で使用または２種以上併用することができる。
【0043】
無機固体電解質としては、例えば、硫化物、酸化物、窒化物、および、水素化物が挙げられ、好ましくは、硫化物が挙げられる。
【0044】
硫化物としては、例えば、Ｌｉ２Ｓと、周期表第１３族元素、第１４族元素および第１５族元素からなる群より選択された少なくとも一種の元素を含む他の硫化物とを含むものが挙げられる。
【0045】
周期表第１３族元素、第１４族元素および第１５族元素としては、特に限定されないが、例えば、Ｐ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ａｓ、Ｓｂ、および、Ａｌが挙げられ、好ましくは、Ｐ、Ｓｉ、および、Ｇｅが挙げられ、より好ましくは、Ｐが挙げられる。
【0046】
具体的には、硫化物としては、例えば、Ｌｉ２Ｓ－ＳｉＳ２、Ｌｉ２Ｓ－Ｐ２Ｓ５、Ｌｉ２Ｓ－ＧｅＳ２、Ｌｉ２Ｓ－Ｂ２Ｓ３、Ｌｉ２Ｓ－Ｇａ２Ｓ３、Ｌｉ２Ｓ－Ａｌ２Ｓ３、Ｌｉ２Ｓ－ＧｅＳ２－Ｐ２Ｓ５、Ｌｉ２Ｓ－Ａｌ２Ｓ３－Ｐ２Ｓ５、Ｌｉ２Ｓ－Ｐ２Ｓ３、Ｌｉ２Ｓ－Ｐ２Ｓ３－Ｐ２Ｓ５、ＬｉＸ－Ｌｉ２Ｓ－Ｐ２Ｓ５、ＬｉＸ－Ｌｉ２Ｓ－ＳｉＳ２、および、ＬｉＸ－Ｌｉ２Ｓ－Ｂ２Ｓ３（Ｘ：Ｉ、ＢｒまたはＣｌ）が挙げられる。
【0047】
電解質層１０１の厚みとしては、例えば、１０μｍ以上、好ましくは、３０μｍ以上、また、例えば、３００μｍ以下、好ましくは、１００μｍ以下である。
【0048】
［正極層］
正極層１０２は、例えば、正極活物質のみからなる材料から形成されていてもよく、正極活物質および固体電解質を含む材料から形成されていてもよい。正極層１０２としては、好ましくは、正極活物質および固体電解質を含む材料から形成されている。また、正極層１０２は、必要に応じて、電池の分野で一般的に使用されるバインダーなどの材料を含んでもよい。
正極層１０２は、例えば、正極活物質のみからなる材料から形成されていてもよく、正極活物質および固体電解質を含む材料から形成されていてもよい。正極層１０２としては、好ましくは、正極活物質および固体電解質を含む材料から形成されている。また、正極層１０２は、必要に応じて、電池の分野で一般的に使用されるバインダーなどの材料を含んでもよい。
【0049】
正極活物質としては、リチウムイオンの挿入および離脱が可能な物質であれば、特に限定されず、例えば、リチウム・ニッケル複合酸化物（ＬｉＮｉＸＭ１－ＸＯ２）、コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ２）、ニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ２）、リチウム・ニッケル・コバルト・アルミニウム複合酸化物（ＬｉＮｉ０．８Ｃｏ０．１５Ａｌ０．０５Ｏ２、ＮＣＡ系層状酸化物）、マンガン酸リチウム（スピネル型マンガン酸リチウム（ＬｉＭｎ２Ｏ４））、Ｌｉ過剰の複合酸化物（Ｌｉ２ＭｎＯ３－ＬｉＭＯ２）などの酸化物が挙げられ、また、例えば、オリビン系化合物（ＬｉＭＰＯ４）および硫黄含有化合物（Ｌｉ２Ｓ）が挙げられる。なお、上記式中、Ｍは遷移金属を示す。正極活物質としては、高容量が得られ易い観点から、好ましくは、Ｃｏ、ＮｉおよびＭｎからなる群より選択される少なくとも一種を含むリチウム含有酸化物が挙げられる。
【0050】
正極活物質は、単独で使用または２種以上併用することができる。
【0051】
また、正極活物質は、レート特性の改善の観点から、表面をコーティング材で被覆してもよい。
【0052】
コーティング材としては、例えば、Ｌｉ４Ｔｉ５Ｏ１２、ＬｉＴａＯ３、Ｌｉ４ＮｂＯ３、ＬｉＡｌＯ２、Ｌｉ２ＺｒＯ３、Ｌｉ２ＷＯ４、Ｌｉ２ＴｉＯ３、Ｌｉ２Ｂ４Ｏ７、Ｌｉ３ＰＯ４、Ｌｉ２ＭｏＯ４、ＬｉＢＯ２、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、および、炭素（Ｃ）が挙げられる。
【0053】
正極層１０２に含まれる固体電解質としては、例えば、上記した電解質層１０１に含まれる固体電解質と同一のものが挙げられる。具体的には、固体電解質としては、例えば、有機固体電解質、および、無機固体電解質が挙げられる。
【0054】
正極層１０２における、正極活物質と固体電解質との比率は、特に限定されない。
【0055】
正極層１０２の厚みとしては、例えば、５０μｍ以上、好ましくは、１００μｍ以上、また、例えば、５００μｍ以下、好ましくは、３００μｍ以下である。
【0056】
［負極層］
負極層１０３は、電解質層１０１の他方面に配置される。
負極層１０３は、電解質層１０１の他方面に配置される。
【0057】
負極層１０３は、例えば、負極活物質のみからなる材料から形成されていてもよく、負極活物質および固体電解質を含む材料から形成されていてもよい。負極層１０３としては、好ましくは、負極活物質および固体電解質を含む材料から形成されている。また、負極層１０３は、必要に応じて、電池の分野で一般的に使用されるバインダーなどの材料を含んでもよい。
【0058】
負極活物質としては、リチウムイオンの挿入および離脱が可能な物質であれば、特に限定されず、例えば、炭素材料、金属および半金属の単体、金属の合金、および、金属または半金属の化合物が挙げられる。
【0059】
炭素材料としては、例えば、黒鉛（天然黒鉛、人造黒鉛）、ハードカーボン、および、非晶質炭素が挙げられる。金属および半金属の単体、金属の合金としては、リチウム金属およびその合金、Ｓｉ単体が挙げられる。金属または半金属の化合物としては、例えば、金属または半金属の酸化物、硫化物、窒化物、水化物、および、シリサイド（リチウムシリサイド）が挙げられ、金属または半金属の酸化物としては、例えば、チタン酸化物、ケイ素酸化物が挙げられる。
【0060】
負極活物質は、単独で使用または２種以上併用することができる。負極活物質としては、例えば、ケイ素酸化物と炭素材料とを併用することができる。
【0061】
負極層１０３に含まれる固体電解質としては、例えば、上記した電解質層１０１に含まれる固体電解質と同一のものが挙げられる。具体的には、固体電解質としては、例えば、リチウムイオン伝導性を示すものであれば、特に制限がされず、有機固体電解質、および、無機固体電解質が挙げられる。
【0062】
負極層１０３において、負極活物質と固体電解質との比率は特に限定されない。
【0063】
負極層１０３の厚みとしては、例えば、５０μｍ以上、好ましくは、１００μｍ以上、また、例えば、５００μｍ以下、好ましくは、３００μｍ以下である。
【0064】
＜電極シートの製造方法＞
図２を参照して、電極シート１０の製造方法の一実施形態を説明する。
図２を参照して、電極シート１０の製造方法の一実施形態を説明する。
【0065】
電極シート１０の製造方法としては、例えば、正極層１０２と、電解質層１０１と、負極層１０３とを成膜する成膜工程と、成膜した正極層１０２と、電解質層１０１と、負極層１０３とを加圧成形する加圧成形工程を含む。
【0066】
（成膜工程）
成膜工程では、正極層１０２と、電解質層１０１と、負極層１０３とを成膜する。具体的には、金属箔（図示しない）を配置し、金属箔の一方面に、正極層１０２を成膜し、正極層１０２に対して、金属箔の反対側に、電解質層１０１を成膜し、電解質層１０１に対して、正極層１０２の反対側に、負極層１０３を成膜し、負極層１０３に対して、電解質層１０１の反対側に、さらに、金属箔（図示しない）を配置する。
成膜工程では、正極層１０２と、電解質層１０１と、負極層１０３とを成膜する。具体的には、金属箔（図示しない）を配置し、金属箔の一方面に、正極層１０２を成膜し、正極層１０２に対して、金属箔の反対側に、電解質層１０１を成膜し、電解質層１０１に対して、正極層１０２の反対側に、負極層１０３を成膜し、負極層１０３に対して、電解質層１０１の反対側に、さらに、金属箔（図示しない）を配置する。
【0067】
上記した成膜工程では、正極層１０２と、電解質層１０１と、負極層１０３とを順に成膜しているが、負極層１０３と、電解質層１０１と、正極層１０２とを順に成膜してもよい。
【0068】
正極層１０２を積層する金属箔は、後述する正極集電板１１と同じものであってもよく、また、負極層１０３に積層する金属箔は、後述する負極集電板１２と同じものであってもよい。
【0069】
正極層１０２、電解質層１０１、および、負極層１０３は、例えば、乾式のプロセスで成膜される。つまり、正極層１０２、電解質層１０１、および、負極層１０３は、例えば、液状成分を含まない上記の材料が用いられる。
【0070】
乾式プロセスの成膜方法としては、例えば、静電スプレー法、スキージ成膜法、および、静電塗装法が挙げられる。
【0071】
（加圧成形工程）
積層された各層および金属箔を加圧成形（本プレス）する。つまり、電解質層１０１と、電解質層１０１の一方面に配置される正極層１０２と、電解質層１０１の他方面に配置される負極層１０３とを加圧成形して、電極シート１０を得る。
積層された各層および金属箔を加圧成形（本プレス）する。つまり、電解質層１０１と、電解質層１０１の一方面に配置される正極層１０２と、電解質層１０１の他方面に配置される負極層１０３とを加圧成形して、電極シート１０を得る。
【0072】
加圧成形の圧力は、各層の材料および厚さなどに応じて適宜変更すればよく、例えば、５０ＭＰａ以上、好ましくは、３００ＭＰａ以上、また、例えば、５０００ＭＰａ以下、好ましくは、３０００ＭＰａ以下である。
【0073】
また、電極シート１０の製造方法は、必要に応じて、仮プレス工程、金属箔除去工程、および、切り出し工程を含んでもよい。
【0074】
仮プレス工程は、例えば、正極層１０２を成膜後、電解質層１０１を成膜後、負極層１０３を成膜後、加圧成形（本プレス）の前のいずれかの段階において、予備的にプレスする工程である。なお、仮プレス工程は、上記した複数の段階で実施してもよい。
【0075】
予備的なプレスの圧力は、通常、加圧成形（本プレス）の圧力よりも小さい圧力であり、例えば、１ＭＰａ以上、また、例えば、１０ＭＰａ以下である。
【0076】
金属箔除去工程は、例えば、加圧成形（本プレス）の前または加圧成形（本プレス）の後のいずれかの段階において、金属箔を除去する工程である。
【0077】
切り出し工程は、例えば、加圧成形（本プレス）の後において、電極シート１０の余剰部を切り出す工程である。切り出し工程により、電極シート１０の面方向Ｘ方向および面方向Ｙ方向における一辺の長さを、調整することができる。
【0078】
このようにして得られた電極シート１０は、ハンドリング性に優れ、後述する固体電池ユニット１および固体電池スタック２を容易に製造することができる。
【0079】
＜電極シートの配置＞
電極シート１０は、同一平面上に、互いに重ならないように、複数配置されている。具体的には、複数の電極シート１０は、面方向Ｘ方向および面方向Ｙ方向に整列配置されており、より詳しくは、電極シート１０は、同一平面上に、互いに重ならないように、面方向Ｘ方向に２枚、面方向Ｙ方向（Ｙ方向はＸ方向に直交する）に２枚ずつの合計４枚配置されている。なお、互いに隣り合う電極シート１０の間には、後述する絶縁部材１３が配置され、電極シート１０は、絶縁部材１３に接触することが好ましい。
電極シート１０は、同一平面上に、互いに重ならないように、複数配置されている。具体的には、複数の電極シート１０は、面方向Ｘ方向および面方向Ｙ方向に整列配置されており、より詳しくは、電極シート１０は、同一平面上に、互いに重ならないように、面方向Ｘ方向に２枚、面方向Ｙ方向（Ｙ方向はＸ方向に直交する）に２枚ずつの合計４枚配置されている。なお、互いに隣り合う電極シート１０の間には、後述する絶縁部材１３が配置され、電極シート１０は、絶縁部材１３に接触することが好ましい。
【0080】
上記したように電極シート１０が、同一平面上に、複数配置されているため、固体電池ユニットの薄型化が可能であり、さらに、電池容量を向上させることができる。
【0081】
＜正極集電板＞
正極集電板１１は、同一平面上に配置される複数の電極シート１０の一方面に配置されており、各電極シート１０の正極層１０２と接触する。正極集電板１１は、好ましくは、各電極シート１０の正極層１０２の全面と接触する。また、正極集電板１１は、複数の電極シート１０に対して、１つ配置される。
正極集電板１１は、同一平面上に配置される複数の電極シート１０の一方面に配置されており、各電極シート１０の正極層１０２と接触する。正極集電板１１は、好ましくは、各電極シート１０の正極層１０２の全面と接触する。また、正極集電板１１は、複数の電極シート１０に対して、１つ配置される。
【0082】
また、正極集電板１１は、正極集電板本体１１０と正極集電タブ１１１とを備える。
【0083】
［正極集電板本体］
正極集電板本体１１０は、例えば、シート形状（フィルム形状、薄板形状、箔形状を含む）を有する。
正極集電板本体１１０は、例えば、シート形状（フィルム形状、薄板形状、箔形状を含む）を有する。
【0084】
正極集電板本体１１０は、例えば、平面視略矩形状である。
【0085】
正極集電板本体１１０は、例えば、電極シート１０の正極層１０２と重なる。具体的には、正極集電板本体１１０は、同一平面上に配置される４枚の電極シート１０の正極層１０２の全てと重なる。
【0086】
正極集電板本体１１０の面方向Ｘ方向における一辺の長さは、特に限定されないが、例えば、同一平面上に複数配置された電極シート１０の面方向Ｘ方向における総長さ以上である。具体的には、正極集電板本体１１０の面方向Ｘ方向における一辺の長さは、例えば、１枚の電極シート１０の面方向Ｘ方向の長さの約２倍である。
【0087】
正極集電板本体１１０の面方向Ｙ方向における一辺の長さは、特に限定されないが、例えば、同一平面上に複数配置された電極シート１０の面方向Ｙ方向における総長さ以上である。具体的には、正極集電板本体１１０の面方向Ｙ方向における一辺の長さは、例えば、１枚の電極シート１０の面方向Ｙ方向の長さの約２倍である。
【0088】
正極集電板本体１１０の平面における一辺の長さは、同一平面上に配置する電極シート１０の枚数によって調整することができ、過度に長くなることを抑制でき、ひいては、集電抵抗を低減できる。
【0089】
正極集電板本体１１０の平面における面積は、特に限定されないが、例えば、同一平面上に配置される複数の電極シート１０の平面における総面積より大きく、より好ましくは、同一平面上に配置される複数の電極シート１０の平面における総面積と、後述する隣り合う複数の電極シート１０の間に配置された絶縁部材１３の平面における面積との合計面積以上である。具体的には、正極集電板本体１１０の平面における面積は、例えば、１枚の電極シート１０の平面における面積の約４倍である。
【0090】
正極集電板本体１１０の厚みは、例えば、１μｍ以上、好ましくは、５μｍ以上、また、例えば、１００μｍ以下、好ましくは、５０μｍ以下である。
【0091】
正極集電板本体１１０の材料としては、例えば、銅（Ｃｕ）、マグネシウム（Ｍｇ）、ステンレス鋼、チタン（Ｔｉ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、亜鉛（Ｚｎ）、アルミニウム（Ａｌ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、インジウム（Ｉｎ）、リチウム（Ｌｉ）、錫（Ｓｎ）、および、これらの合金が挙げられる。
【0092】
正極集電板本体１１０は、電極シート１０との密着性向上の観点から、その表面に粗化処理されたものであることが好ましい。粗化処理とは、エッチングなどで表面粗さを大きくする処理である。
【0093】
［正極集電タブ］
正極集電タブ１１１は、例えば、正極集電板本体１１０の縁から突出する。具体的には、正極集電タブ１１１は、正極集電板本体１１０の一辺において、一辺の中央と端部との間から、一辺と直交する方向に突出する。
正極集電タブ１１１は、例えば、正極集電板本体１１０の縁から突出する。具体的には、正極集電タブ１１１は、正極集電板本体１１０の一辺において、一辺の中央と端部との間から、一辺と直交する方向に突出する。
【0094】
このように１つの正極集電タブ１１１が、１つの正極集電板本体１１０の縁から突出している。そのため、電極シート１０に対する集電タブの数を減らすことができ、集電タブを溶着する際のエネルギーを低減することができる。
【0095】
正極集電タブ１１１は、正極集電板本体１１０の縁の一部が突出して、タブ状になっていてもよく、正極集電板本体１１０の縁に別途正極集電タブ１１１が接合されていてもよい。正極集電タブ１１１は、好ましくは、正極集電板本体１１０の縁の一部が突出して、タブ状になっている。つまり、正極集電タブ１１１と、正極集電板本体１１０とは、連続していることが好ましい。
【0096】
正極集電タブ１１１は、例えば、平面視略矩形状である。
【0097】
正極集電タブ１１１の厚みは、正極集電板本体１１０の厚みと同じであり、正極集電タブ１１１の材料は、正極集電板本体１１０の材料と同じである。
【0098】
＜負極集電板＞
負極集電板１２は、同一平面上に配置される複数の電極シート１０の他方面に配置されており、各電極シート１０の負極層１０３と接触する。負極集電板１２は、好ましくは、各電極シート１０の負極層１０３の全面と接触する。また、負極集電板１２は、複数の電極シート１０に対して、１つ配置される。
負極集電板１２は、同一平面上に配置される複数の電極シート１０の他方面に配置されており、各電極シート１０の負極層１０３と接触する。負極集電板１２は、好ましくは、各電極シート１０の負極層１０３の全面と接触する。また、負極集電板１２は、複数の電極シート１０に対して、１つ配置される。
【0099】
また、負極集電板１２は、負極集電板本体１２０と負極集電タブ１２１とを備える。
【0100】
［負極集電板本体］
負極集電板本体１２０は、例えば、シート形状（フィルム形状、薄板形状、箔形状を含む）を有する。
負極集電板本体１２０は、例えば、シート形状（フィルム形状、薄板形状、箔形状を含む）を有する。
【0101】
負極集電板本体１２０は、例えば、平面視略矩形状である。
【0102】
負極集電板本体１２０は、例えば、電極シート１０の負極層１０３と重なる。具体的には、同一平面上に配置される４枚の電極シート１０の負極層１０３の全てと重なる。
【0103】
負極集電板本体１２０の面方向Ｘ方向における一辺の長さ、面方向Ｙ方向における一辺の長さ、平面における面積、厚み、および、材料は、例えば、上記した正極集電板本体１１０と同じである。
【0104】
［負極集電タブ］
負極集電タブ１２１は、例えば、負極集電板本体１２０の縁から突出する。具体的には、負極集電タブ１２１は、負極集電板本体１２０の一辺において、一辺の中央と端部との間から、一辺と直交する方向に突出する。
負極集電タブ１２１は、例えば、負極集電板本体１２０の縁から突出する。具体的には、負極集電タブ１２１は、負極集電板本体１２０の一辺において、一辺の中央と端部との間から、一辺と直交する方向に突出する。
【0105】
このように１つの負極集電タブ１２１が、１つの負極集電板本体１２０の縁から突出している。そのため、電極シート１０に対する集電タブの数を減らすことができ、集電タブを溶着する際のエネルギーを低減することができる。
【0106】
負極集電タブ１２１は、負極集電板本体１２０の縁の一部が突出して、タブ状になっていてもよく、負極集電板本体１２０の縁に別途負極集電タブ１２１が接合されていてもよい。負極集電タブ１２１は、好ましくは、負極集電板本体１２０の縁の一部が突出して、タブ状になっている。つまり、負極集電タブ１２１と、負極集電板本体１２０とは、連続していることが好ましい。
【0107】
負極集電タブ１２１は、例えば、平面視略矩形状である。
【0108】
負極集電タブ１２１の厚みは、負極集電板本体１２０の厚みと同じであり、負極集電タブ１２１の材料は、負極集電板本体１２０の材料と同じである。
【0109】
＜正極集電タブおよび負極集電タブの突出方向＞
正極集電タブ１１１の突出方向は、例えば、負極集電タブ１２１の突出方向と異なる。正極集電板本体１１０における正極集電タブ１１１の突出する辺は、負極集電板本体１２０における負極集電タブ１２１の突出する辺に対して、Ｙ方向において、反対となるように配置されてもよく、正極集電板本体１１０における正極集電タブ１１１の突出する辺は、負極集電板本体１２０における負極集電タブ１２１の突出する辺に対して、平面視において、直交するように配置されてもよい。
正極集電タブ１１１の突出方向は、例えば、負極集電タブ１２１の突出方向と異なる。正極集電板本体１１０における正極集電タブ１１１の突出する辺は、負極集電板本体１２０における負極集電タブ１２１の突出する辺に対して、Ｙ方向において、反対となるように配置されてもよく、正極集電板本体１１０における正極集電タブ１１１の突出する辺は、負極集電板本体１２０における負極集電タブ１２１の突出する辺に対して、平面視において、直交するように配置されてもよい。
【0110】
具体的には、図１のように、正極集電タブ１１１および負極集電タブ１２１が突出する各辺はＸ方向に延び、正極集電タブ１１１は、辺からＹ方向一方に突出する一方、負極集電タブ１２１は、辺からＹ方向他方に突出する。また、図示しないが、正極集電タブ１１１または負極集電タブ１２１のいずれか一方が突出する辺はＸ方向に延び、もう一方が突出する辺はＹ方向に延び、Ｘ方向に延びる辺から突出するタブは、辺からＹ方向一方または他方に突出する一方、Ｙ方向に延びる辺から突出するタブは、辺からＸ方向一方または他方に突出する。
【0111】
正極集電タブ１１１の突出方向が、負極集電タブ１２１の突出方向と異なれば、正極集電タブ１１１と負極集電タブ１２１とが接触することを抑制し、短絡を抑制することができる。
【0112】
＜絶縁部材＞
絶縁部材１３は、同一平面上で互いに隣り合う複数の電極シート１０の間に配置され、電極シート１０を絶縁する。具体的には、絶縁部材１３は、同一平面上で互いに隣り合う４枚の電極シート１０の間に配置され、電極シート１０と接触することが好ましい。
絶縁部材１３は、同一平面上で互いに隣り合う複数の電極シート１０の間に配置され、電極シート１０を絶縁する。具体的には、絶縁部材１３は、同一平面上で互いに隣り合う４枚の電極シート１０の間に配置され、電極シート１０と接触することが好ましい。
【0113】
絶縁部材１３を上記したように配置すれば、電極シート１０同士が接触して、短絡することを抑制できる。
【0114】
絶縁部材１３の平面視形状は、同一平面上で互いに隣り合う複数の電極シート１０の間に配置されていれば、特に限定されず、電極シート１０の配置によって異なる。具体的には、絶縁部材１３の平面視形状は、例えば、平面視略十字形状である。
【0115】
絶縁部材１３の厚みは、電極シート１０を絶縁できれば、特に限定されず、電極シート１０の厚みと同じであることが好ましい。絶縁部材１３の厚みは、電極シート１０の厚みは、例えば、１００μｍ以上、好ましくは、２００μｍ以上、また、例えば、１０００μｍ以下、好ましくは、８００μｍ以下である。
【0116】
絶縁部材１３の材料は、例えば、高分子材料が挙げられる。
【0117】
高分子材料としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムが挙げられる。
【0118】
３．固体電池ユニットの製造方法
図３を参照して、本発明の固体電池ユニットの製造方法の一実施形態を説明する。
図３を参照して、本発明の固体電池ユニットの製造方法の一実施形態を説明する。
【0119】
固体電池ユニット１の製造方法としては、例えば、正極集電板１１および負極集電板１２のいずれか一方の集電板を準備する工程（第１集電板準備工程）と、一方の集電板の一方面に、絶縁部材１３を配置する工程（絶縁部材配置工程）と、一方の集電板の一方面に、電極シート１０を、同一平面上で互いに重ならないように、複数配置する工程（電極シート配置工程）と、複数の電極シート１０に、他方の集電板を配置する工程（第２集電板配置工程）とを含む。
【0120】
（第１集電板準備工程）
図３Ａに示すように、第１集電板準備工程では、正極集電板１１および負極集電板１２のいずれか一方の集電板を準備する。具体的には、第１集電板準備工程では、負極集電板１２を準備する。
図３Ａに示すように、第１集電板準備工程では、正極集電板１１および負極集電板１２のいずれか一方の集電板を準備する。具体的には、第１集電板準備工程では、負極集電板１２を準備する。
【0121】
（絶縁部材配置工程）
図３Ｂに示すように、絶縁部材配置工程では、第１集電板準備工程で準備した集電板（一方の集電板）の一方面に、絶縁部材１３を配置する。具体的には、絶縁部材配置工程では、第１集電板準備工程で準備した負極集電板１２の一方面に、略十字形状の絶縁部材１３を配置する。詳しくは、平面視において、負極集電板１２の一方面の中央に、略十字形状の絶縁部材１３を配置する。これによって、負極集電板１２の一方面は、絶縁部材１３により、４区画に分割される。
図３Ｂに示すように、絶縁部材配置工程では、第１集電板準備工程で準備した集電板（一方の集電板）の一方面に、絶縁部材１３を配置する。具体的には、絶縁部材配置工程では、第１集電板準備工程で準備した負極集電板１２の一方面に、略十字形状の絶縁部材１３を配置する。詳しくは、平面視において、負極集電板１２の一方面の中央に、略十字形状の絶縁部材１３を配置する。これによって、負極集電板１２の一方面は、絶縁部材１３により、４区画に分割される。
【0122】
なお、予め絶縁部材１３を貼り付けた正極集電板１１または負極集電板１２を用いることで、絶縁部材配置工程を省略することもできる。
【0123】
（電極シート配置工程）
図３Ｃに示すように、電極シート配置工程では、一方の集電板の一方面に、電極シート１０を、同一平面上で互いに重ならないように、複数配置する。また、電極シート１０の正極層および負極層のいずれか一方の電極層が、一方の集電板と同極となるように、複数の電極シート１０を一方の集電板と接触させる。なお、電極シート１０は、絶縁部材１３にも、接触することが好ましい。
図３Ｃに示すように、電極シート配置工程では、一方の集電板の一方面に、電極シート１０を、同一平面上で互いに重ならないように、複数配置する。また、電極シート１０の正極層および負極層のいずれか一方の電極層が、一方の集電板と同極となるように、複数の電極シート１０を一方の集電板と接触させる。なお、電極シート１０は、絶縁部材１３にも、接触することが好ましい。
【0124】
具体的には、電極シート配置工程では、負極集電板１２の一方面に、電極シート１０を、同一平面上で互いに重ならないように、４枚配置する。このとき、４枚の電極シート１０の負極層１０３は、負極集電板１２と接触する。電極シート１０の一部の側面は、絶縁部材１３にも、接触することが好ましい。
【0125】
また、４枚の電極シート１０は、負極集電板１２の一方面において、絶縁部材配置工程で配置された略十字形状の絶縁部材１３で区画された４つのスペースに、各１枚ずつ配置される。換言すれば、絶縁部材１３は、同一平面上で、互いに隣り合う４枚の電極シート１０の間に配置される。
【0126】
（第２集電板配置工程）
図３Ｄに示すように、第２集電板配置工程では、電極シート配置工程で配置した複数の電極シートに、他方の集電板を配置する。また、電極シートの他方の電極層が、他方の集電板と同極となるように、他方の集電板を複数の電極シートに接触させる。
図３Ｄに示すように、第２集電板配置工程では、電極シート配置工程で配置した複数の電極シートに、他方の集電板を配置する。また、電極シートの他方の電極層が、他方の集電板と同極となるように、他方の集電板を複数の電極シートに接触させる。
【0127】
具体的には、第２集電板配置工程では、電極シート配置工程で配置した４枚の電極シート１０に、正極集電板１１を配置する。このとき、正極集電板１１は、４枚の電極シート１０の正極層１０２と接触する。
【0128】
また、正極集電板１１は、絶縁部材配置工程で配置した略十字形状の絶縁部材１３とも接触してもよい。
【0129】
なお、正極集電板１１は、正極集電タブ１１１の突出方向が、負極集電板１２の負極集電タブ１２１の突出方向に対して、反対となるように配置される。
【0130】
このようにして、固体電池ユニット１が製造される。
【0131】
上記した固体電池ユニット１の製造方法であれば、絶縁部材１３に沿って電極シート１０を配置することができるため、電極シート１０を容易に配置することができ、さらに、電極シート１０同士が接触することによる短絡を抑制することができる。
【0132】
４．固体電池スタック
図４を参照して、本発明の固体電池スタックの一実施形態を説明する。
図４を参照して、本発明の固体電池スタックの一実施形態を説明する。
【0133】
固体電池スタック２は、上記した固体電池ユニット１が複数積層されることにより、形成される。具体的には、固体電池スタック２は、一の固体電池ユニット１と、電極シート１０および絶縁部材１３と、他の固体電池ユニット１とを積層方向に順に備える。
【0134】
このような固体電池スタックであれば、上記した固体電池ユニットが複数積層されるため、電池容量を向上および薄型化が可能である。
【0135】
複数の固体電池ユニット１は、積層方向において互いに隣り合う固体電池ユニット１における、正極集電板１１と負極集電板１２とが、電極シート１０を介して、向かい合うように、配置される。具体的には、一の固体電池ユニット１の正極集電板１１と、積層方向において互いに隣り合う他の固体電池ユニット１の負極集電板１２とが、電極シート１０を介して、向かい合うように、配置されている。
【0136】
固体電池スタック２において、積層方向において互いに隣り合う固体電池ユニット１における、正極集電板１１と負極集電板１２とが、電極シート１０を介して、向かい合うように、配置されているため、正極集電板１１および負極集電板１２の長さが短く、集電抵抗を低減することができる。
【0137】
電極シート１０および絶縁部材１３は、上記した積層方向において互いに隣り合う固体電池ユニット１の間に、介在するように配置される。
【0138】
介在される電極シート１０は、同一平面上に、互いに重ならないように、複数配置されている。具体的には、介在される複数の電極シート１０は、面方向Ｘ方向および面方向Ｙ方向に整列配置されており、より詳しくは、上記した積層方向において互いに隣り合う固体電池ユニット１における、正極集電板１１と負極集電板１２との間に、介在される電極シート１０は、同一平面上に、互いに重ならないように、４枚配置されている。なお、互いに隣り合う電極シート１０の間には、絶縁部材１３が配置され、介在される電極シート１０は、絶縁部材１３と接触することが好ましい。
【0139】
介在される複数の電極シート１０の正極層１０２は、固体電池ユニット１の正極集電板１１と接触する。また、介在される複数の電極シート１０の負極層１０３は、固体電池ユニット１の負極集電板１２と接触する。具体的には、正極集電板１１と負極集電板１２との間に、介在される４枚の電極シート１０の正極層１０２は、一の固体電池ユニット１の正極集電板１１と接触し、負極層１０３は、他の固体電池ユニット１の負極集電板１２と接触する。
【0140】
絶縁部材１３は、同一平面上で互いに隣り合う複数の電極シート１０の間に配置されている。つまり、絶縁部材１３も、上記した積層方向において互いに隣り合う固体電池ユニット１における、正極集電板１１と負極集電板１２との間に、介在される。
【0141】
具体的には、絶縁部材１３は、略十字形状を有し、同一平面上で互いに隣り合う４枚の電極シート１０の間に配置されている。
【0142】
なお、固体電池スタック２における、固体電池ユニット１の積層数は、所望する電池容量に応じて、適宜選択することができる。
【0143】
５．固体電池スタックの製造方法
図５を参照して、本発明の固体電池スタックの製造方法の一実施形態を説明する。
図５を参照して、本発明の固体電池スタックの製造方法の一実施形態を説明する。
【0144】
固体電池スタック２の製造方法は、上記した一の固体電池ユニット１ａを準備する工程（第１固体電池ユニット準備工程）と、一の固体電池ユニット１ａの一方面に、絶縁部材１３を配置する工程（介在絶縁部材配置工程）と、一の固体電池ユニット１ａの一方面に、複数の電極シート１０を、同一平面上で互いに重ならないように配置する工程（介在電極シート配置工程）と、複数の電極シート１０に、他の固体電池ユニット１ｂをさらに配置する工程（第２固体電池ユニット配置工程）とを含む。
【0145】
（第１固体電池ユニット準備工程）
図５Ａに示すように、第１固体電池ユニット準備工程では、上記した一の固体電池ユニット１ａを準備する。
図５Ａに示すように、第１固体電池ユニット準備工程では、上記した一の固体電池ユニット１ａを準備する。
【0146】
（介在絶縁部材配置工程）
図５Ｂに示すように、介在絶縁部材配置工程では、一の固体電池ユニット１ａの一方面に、絶縁部材１３を配置する。具体的には、介在絶縁部材配置工程では、一の固体電池ユニット１ａの一方面を形成している正極集電板１１に、略十字形状の絶縁部材１３を配置する。詳しくは、平面視において、一の固体電池ユニット１ａの一方面を形成している正極集電板１１の一方面の中央に、略十字形状の絶縁部材１３を配置する。これによって、一の固体電池ユニット１ａの一方面を形成している正極集電板１１の一方面は、絶縁部材１３により、４区画に分割される。
図５Ｂに示すように、介在絶縁部材配置工程では、一の固体電池ユニット１ａの一方面に、絶縁部材１３を配置する。具体的には、介在絶縁部材配置工程では、一の固体電池ユニット１ａの一方面を形成している正極集電板１１に、略十字形状の絶縁部材１３を配置する。詳しくは、平面視において、一の固体電池ユニット１ａの一方面を形成している正極集電板１１の一方面の中央に、略十字形状の絶縁部材１３を配置する。これによって、一の固体電池ユニット１ａの一方面を形成している正極集電板１１の一方面は、絶縁部材１３により、４区画に分割される。
【0147】
また、絶縁部材１３は、他の固体電池ユニット１ｂを配置したときに、一の固体電池ユニット１ａと他の固体電池ユニット１ｂとの間に、介在することになる。
【0148】
なお、一の固体電池ユニット１ａにおいて、正極集電板１１または負極集電板１２に、予め絶縁部材１３を貼り付けることで、介在絶縁部材配置工程を省略することもできる。
【0149】
（介在電極シート配置工程）
図５Ｃに示すように、介在電極シート配置工程では、一の固体電池ユニット１ａの一方面に、電極シート１０を、同一平面上で互いに重ならないように、複数配置する。また、電極シート１０の正極層および負極層のいずれか一方の電極層が、一の固体電池ユニット１ａの一方面を形成している正極集電板１１および負極集電板１２のいずれか一方の集電板と同極となるように、複数の電極シート１０を一の固体電池ユニット１ａと接触させる。
図５Ｃに示すように、介在電極シート配置工程では、一の固体電池ユニット１ａの一方面に、電極シート１０を、同一平面上で互いに重ならないように、複数配置する。また、電極シート１０の正極層および負極層のいずれか一方の電極層が、一の固体電池ユニット１ａの一方面を形成している正極集電板１１および負極集電板１２のいずれか一方の集電板と同極となるように、複数の電極シート１０を一の固体電池ユニット１ａと接触させる。
【0150】
具体的には、介在電極シート配置工程では、一の固体電池ユニット１ａの一方面を形成している正極集電板１１に、電極シート１０を、同一平面上で互いに重ならないように、４枚配置する。このとき、４枚の電極シート１０は、正極層１０２が、一の固体電池ユニット１ａの一方面を形成している正極集電板１１と接触するように配置される。
【0151】
また、４枚の電極シート１０は、一の固体電池ユニット１ａの一方面を形成している正極集電板１１において、介在絶縁部材配置工程で配置した略十字形状の絶縁部材１３で区画された４つのスペースに、各１枚ずつ配置される。換言すれば、絶縁部材１３は、同一平面上で、互いに隣り合う４枚の電極シート１０の間に配置され、電極シート１０は、絶縁部材１３と接触することが好ましい。
【0152】
なお、電極シート１０は、他の固体電池ユニット１ｂを配置したときに、一の固体電池ユニット１ａと他の固体電池ユニット１ｂとの間に、介在することになる。
【0153】
（第２固体電池ユニット配置工程）
図５Ｄに示すように、第２固体電池ユニット配置工程では、介在電極シート配置工程で配置した複数の電極シート１０に、他の固体電池ユニット１ｂをさらに配置する。また、他の固体電池ユニット１ｂの他方面を形成している正極集電板１１および負極集電板１２のいずれか一方の集電板が、電極シート１０の他方の電極と同極となるように、他の固体電池ユニット１ｂを複数の電極シート１０に接触させる。
図５Ｄに示すように、第２固体電池ユニット配置工程では、介在電極シート配置工程で配置した複数の電極シート１０に、他の固体電池ユニット１ｂをさらに配置する。また、他の固体電池ユニット１ｂの他方面を形成している正極集電板１１および負極集電板１２のいずれか一方の集電板が、電極シート１０の他方の電極と同極となるように、他の固体電池ユニット１ｂを複数の電極シート１０に接触させる。
【0154】
具体的には、第２固体電池ユニット配置工程では、介在電極シート配置工程で配置した４枚の電極シート１０に、他の固体電池ユニット１ｂをさらに配置する。このとき、他の固体電池ユニット１ｂの他方面を形成している負極集電板１２が、４枚の電極シート１０の負極層１０３と接触する。
【0155】
また、他の固体電池ユニット１ｂの他方面を形成している負極集電板１２は、介在絶縁部材配置工程で配置した絶縁部材１３とも接触してもよい。
【0156】
なお、固体電池スタック２の備える複数の固体電池ユニット１（例えば、一の固体電池ユニット１ａおよび他の固体電池ユニット１ｂ）の正極集電板１１において、正極集電タブ１１１の突出方向は、同じである。また、固体電池スタック２の備える複数の固体電池ユニット１（例えば、固体電池ユニット１ａおよび固体電池ユニット１ｂ）の負極集電板１２において、負極集電タブ１２１の突出方向も、同じである。
【0157】
このようにして、固体電池スタック２が製造される。
【0158】
なお、固体電池スタックの製造方法は、上記した固体電池ユニットの製造方法を含んでいてもよい。つまり、上記した固体電池スタックの製造方法では、上記の一の固体電池ユニット１ａおよび他の固体電池ユニット１ｂは、上記した固体電池ユニットの製造方法で、個別に製造したものを用いているが、これに限定されない。具体的には、上記した第１固体電池ユニット準備工程において、上記した固体電池スタックの製造方法で一の固体電池ユニット１ａを製造し、上記した第２固体電池ユニット配置工程において、上記した固体電池スタックの製造方法で他の固体電池ユニット１ｂを製造してもよい。
【0159】
このような固体電池スタックの製造方法であれば、上記の固体電池ユニットを、絶縁部材と電極シートとを介在させて、複数配置することができるため、固体電池スタックを容易に製造することができる。
【0160】
６．固体電池パック
図６を参照して、本発明の固体電池パック３の一実施形態を説明する。
図６を参照して、本発明の固体電池パック３の一実施形態を説明する。
【0161】
固体電池パック３は、固体電池スタック２と、外装体１４とを備える。具体的には、上記の固体電池スタック２が、外装体１４に封入されて、固体電池パック３が形成されている。
【0162】
＜外装体＞
外装体１４としては、例えば、ラミネート型外装体、および、ケース型外装体が挙げられる。
外装体１４としては、例えば、ラミネート型外装体、および、ケース型外装体が挙げられる。
【0163】
ラミネート型外装体の材料としては、電解質に安定なものであれば、特に限定されず、例えば、金属、および、樹脂が挙げられる。金属としては、例えば、アルミニウムが挙げられる。また、樹脂としては、例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン、および、アクリルが挙げられる。
【0164】
ラミネート型外装体は、固体電池スタック２の形状に合わせて、絞り加工されていてもよい。
【0165】
ラミネート型外装体の絞り深さは、特に限定されず、固体電池スタック２の厚みに合わせて、適宜調整する。
【0166】
ケース型外装体の材料としては、電解質に安定なものであれば、特に限定されず、例えば、上記したラミネート型外装体の材料と同じ材料が挙げられる。
【0167】
ケース型外装体の深さは、特に限定されず、固体電池スタック２の厚みに合わせて、適宜調整する。
【0168】
外装体１４の面方向Ｘ方向における一辺の長さ、外装体１４の面方向Ｙ方向における一辺の長さ、および、外装体１４の平面における面積は、固体電池スタック２を封入できれば、特に限定されない。
【0169】
このような固体電池パック３であれば、上記したように厚みの薄い固体電池スタック２が外装体１４に封入されるため、外装体１４に容易に封入することができる。そのため、外装体１４の損傷を抑制でき、固体電池パック３の信頼性を向上できる。
【0170】
なお、固体電池パック３において、外装体１４に封入された固体電池スタック２は、正極集電タブ１１１および負極集電タブ１２１を介して、外部と電気的に接続される。
【0171】
（変形例１）
図１では、固体電池ユニット１において、電極シート１０は、面方向Ｘ方向に２枚、面方向Ｙ方向に２枚の合計４枚配置されているが、これに限定されない。
図１では、固体電池ユニット１において、電極シート１０は、面方向Ｘ方向に２枚、面方向Ｙ方向に２枚の合計４枚配置されているが、これに限定されない。
【0172】
図７Ａでは、固体電池ユニット１において、電極シート１０が、面方向Ｘ方向に１枚、面方向Ｙ方向に２枚の合計２枚配置されている。また、図７Ｂでは、固体電池ユニット１において、電極シート１０が、面方向Ｘ方向に１枚、面方向Ｙ方向に３枚の合計３枚配置されている。
【0173】
上記したように、固体電池ユニット１において、電極シート１０の枚数および配置は、所望する電気容量および固体電池ユニット１の形状によって、適宜選択することができる。
【0174】
さらに、図１では、固体電池ユニット１において、絶縁部材１３は、面方向Ｘ方向に２枚、面方向Ｙ方向に２枚の合計４枚配置された電極シート１０の間に配置されており、その形状は、平面視略十字形状となっているが、これに限定されない。また、絶縁部材１３は、平面視略十字形状にすべてつながっているが、分離していてもよく、例えば、４枚の電極シート１０の各間に、平面視略矩形状の絶縁部材１３が、４つ配置されていてもよい。
【0175】
図７Ａでは、固体電池ユニット１において、絶縁部材１３は、面方向Ｘ方向に１枚、面方向Ｙ方向に２枚の合計２枚配置された電極シート１０の間に配置されており、その形状は、平面視略ストレート形状である。
【0176】
図７Ｂでは、固体電池ユニット１において、絶縁部材１３は、面方向Ｘ方向に１枚、面方向Ｙ方向に３枚の合計３枚配置された電極シート１０の間に配置されており、その形状は、平面視略ストレート形状である。また、３枚の電極シート１０の各間に、平面視略ストレート形状の絶縁部材１３が、２つ配置されている。
【0177】
加えて、絶縁部材１３は、電極シート１０同士を絶縁し、さらに、電極シート１０と外部とを絶縁していてもよい。具体的には、図示しないが、絶縁部材１３は、各電極シート１０の縁に沿って配置されていてもよい。各電極シート１０の縁に沿って配置される絶縁部材１３は、１枚の電極シート１０に対して、平面視略口の字形状である。
【0178】
（変形例２）
固体電池ユニット１において、正極集電タブ１１１の突出方向は、負極集電タブ１２１の突出方向と異なればよいが、これに限定されない。
固体電池ユニット１において、正極集電タブ１１１の突出方向は、負極集電タブ１２１の突出方向と異なればよいが、これに限定されない。
【0179】
図示しないが、固体電池ユニット１において、正極集電タブ１１１の突出方向と、負極集電タブ１２１の突出方向とが、同じであってもよい。つまり、正極集電板本体１１０における正極集電タブ１１１の突出する辺と、負極集電板本体１２０における負極集電タブ１２１の突出する辺とが、平面視において、同じ側の辺であってもよい。具体的には、正極集電タブ１１１は、辺の中央よりＸ方向一方側またはＹ方向一方側から突出する一方、負極集電タブ１２１は、辺の中央よりＸ方向他方側またはＹ方向他方側から突出することにより、正極集電タブ１１１と負極集電タブ１２１とが接触することを抑制できる。
【0180】
上記したように、固体電池ユニット１において、正極集電タブ１１１および負極集電タブ１２１の突出方向は、使用目的に応じて、適宜選択することができる。
【0181】
（用途）
上記した固体電池ユニット１、固体電池スタック２、および、固体電池パック３は、薄型化および電池容量の向上が可能である。そのため、携帯電話、スマートフォン、ノートパソコンなどの小型携帯機器の電源として好適に使用できるだけでなく、電気自動車などの大型機器の電源としても好適に使用できる。
上記した固体電池ユニット１、固体電池スタック２、および、固体電池パック３は、薄型化および電池容量の向上が可能である。そのため、携帯電話、スマートフォン、ノートパソコンなどの小型携帯機器の電源として好適に使用できるだけでなく、電気自動車などの大型機器の電源としても好適に使用できる。
【符号の説明】
【0182】
１ 固体電池ユニット
１０ 電極シート
１１ 正極集電板
１２ 負極集電板
１３ 絶縁部材
１０１ 電解質層
１０２ 正極層
１０３ 負極層
１０ 電極シート
１１ 正極集電板
１２ 負極集電板
１３ 絶縁部材
１０１ 電解質層
１０２ 正極層
１０３ 負極層
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
