特許 7411331 全固体電池および全固体電池の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-12-27

(45)【発行日】2024-01-11

(54)【発明の名称】全固体電池および全固体電池の製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01M 10/0562 20100101AFI20231228BHJP

   H01M 10/0585 20100101ALI20231228BHJP

   H01M 4/13 20100101ALI20231228BHJP

   H01M 50/538 20210101ALI20231228BHJP

   H01M 50/586 20210101ALI20231228BHJP

   H01M 50/593 20210101ALI20231228BHJP

   H01M 50/105 20210101ALI20231228BHJP

   H01M 50/184 20210101ALI20231228BHJP

【ＦＩ】

H01M10/0562

H01M10/0585

H01M4/13

H01M50/538

H01M50/586

H01M50/593

H01M50/105

H01M50/184 C

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2019003020

(22)【出願日】2019-01-11

(65)【公開番号】P2020113434

(43)【公開日】2020-07-27

【審査請求日】2021-12-22

(73)【特許権者】

【識別番号】000005119

【氏名又は名称】日立造船株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001298

【氏名又は名称】弁理士法人森本国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】福井 英之

【審査官】儀同 孝信

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１６－１５４１３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－２４３３９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１８／０１６１１２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１５－１３３２９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特許第３９８２２２１（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】特開２００３－１２３７４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－０６７４４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０７２１０４５３（ＣＮ，Ａ）

【文献】特開２０１２－０３８４２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０３－１２７４６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０２１６２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特許第５５９９３６６（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】特開２０１４－１３０７５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０３－１１６６６１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｍ １０／０５６２

Ｈ０１Ｍ １０／０５８５

Ｈ０１Ｍ ４／１３

Ｈ０１Ｍ ５０／５０

Ｈ０１Ｍ ５０／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

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、を含む電極積層体が厚さ方向に複数積層された全固体電池の製造方法において、
前記電極積層体のそれぞれは、積層される前に予め１つ１つ個別に製造されたものであり、正極集電体と、負極集電体と、を備え、前記正極集電体が、前記電極積層体のそれぞれの前記正極層同士を電気的に接続するように、折込まれて配置されており、前記負極集電体が、前記電極積層体のそれぞれの前記負極層同士を電気的に接続するように、折込まれて配置されており、前記電極積層体のそれぞれの側方に配置された絶縁材をさらに備え、前記電極積層体のそれぞれは、前記絶縁材で囲まれている全固体電池を製造するにあたり、
縁部に絶縁材が接着された正極集電体／負極集電体に、第１の電極積層体を正極層／負極層が接するように、かつ前記絶縁材によって囲われるように配置する第１工程と、
前記第１の電極積層体の負極層／正極層に接するように、縁部に絶縁材が接着された負極集電体／正極集電体を配置する第２工程と、
第２工程における負極集電体／正極集電体に第２の電極積層体の負極層／正極層が接するように、かつ前記絶縁材によって囲われるように配置する第３工程と、
前記第２の電極積層体の正極層／負極層に接するように、前記正極集電体／負極集電体を折込む第４工程と、
第４工程における正極集電体／負極集電体に第３の電極積層体の正極層／負極層が接するように、かつ前記絶縁材によって囲われるように配置する第５工程と、
第５工程における前記第３の電極積層体の負極層／正極層に接するように、前記負極集電体／正極集電体を折込む第６工程と、
を含み、
前記第１の電極積層体、前記第２の電極積層体、前記第３の電極積層体のそれぞれは、予め１つ１つ個別に製造されたものであること
を特徴とする全固体電池の製造方法。

【請求項2】

第４工程における折込方向と、第６工程における折込方向が互いに交差する
ことを特徴とする請求項１に記載の全固体電池の製造方法。

【請求項3】

正極集電体の周縁の一部は、外部との電気的接続を行うための正極導出部として突出しており、
負極集電体の周縁の一部は、外部との電気的接続を行うための負極導出部として突出しており、
前記正極集電体および前記負極集電体のそれぞれの周縁の一部が突出したものである前記正極導出部および前記負極導出部が、電気を外部へ取り出すためのリードとして機能する
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の全固体電池の製造方法。

【請求項4】

正極導出部および負極導出部は、それぞれ少なくとも片面にシーラントが貼り付けられていることを特徴とする請求項３に記載の全固体電池の製造方法。

【請求項5】

前記電極積層体の１つ１つが製造される際に、極層密着体と前記電極積層体とが予めまとめて成型または焼結されることで、各電極積層体の正極層および負極層の少なくとも一方の表面には、それぞれ前記極層密着体が密着して配置されていること
を特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の全固体電池の製造方法。

【請求項6】

電極積層体のそれぞれが、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、を含む電極成型体が直列接続にて複数積層されたものであること
を特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の全固体電池の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は全固体電池およびその製造方法に関し、特に電極積層体が複数積層された全固体電池とその製造方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

電池構造の一形態として、正極側の活物質と負極側の活物質との間に配置される電解質として固体電解質を用いた全固体電池がある。全固体電池は電解質として電解液を用いた電池に比べ、液漏れのおそれがない、難燃性である、など安全性が高い。またエネルギー密度が高く、電池の体積寸法が小さくとも高容量が得られる。こうした全固体電池は例えば電動機や電子機器の電源として利用することができる。

【0003】

特許文献１に記載されている全固体電池は、一対の電極とその電極間に配置された固体電解質層からなる電極体が複数積層されて積層体となっており、積層体内の複数の電極体の負極同士、および正極同士がそれぞれ並列集電体で電気的に並列に接続されたものが全体として一つの全固体電池となっている。

【0004】

この特許文献１における全固体電池では、外部に電気を取り出す際に用いる正極端子用集電体と負極端子用集電体が積層体の側面に配置されていて、並列集電体がこの正極端子用集電体と負極端子用集電体に接続されている。したがって正極端子用集電体と負極端子用集電体から電気が取り出される際には、並列集電体内で電子が積層方向（上下方向）とは交差する方向（左右方向）へと移動することになる。特許文献１における全固体電池では、並列集電体内で左右方向に移動する電子の移動経路を確保しやすくするために、並列集電体の厚みを大きくしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０１３－１２０７１７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、特許文献１における全固体電池において、厚み寸法の大きい並列集電体が全固体電池内に複数存在するため、電池全体の厚み寸法も大きくなってしまう。また、並列集電体がそれとは別体の部材である正極端子用集電体と負極端子用集電体に接続されるため、その接続部分で電気抵抗が増加してしまい、全固体電池からの電気の取り出し効率が低下してしまう。

【0007】

また、積層体内で電極体の各電極と面接触する並列集電体は、電極と十分に密着していなければ接触面の界面抵抗が大きくなり電池性能を損なってしまうが、単純に電極体と並列集電体とを重ねていくだけでは十分な密着はなされない。電極体と並列集電体とを予めまとめて成型したり、焼結したりすることで十分な密着がなされるが、こうした密着度を高めるための加工を、電極体と並列集電体が複数積層されて積層体が形成された後に行うことは困難である。

【0008】

このように、従来の全固体電池においては電池性能を低減してしまう要素があった。こうした問題点に鑑み、本発明は、全固体電池およびその製造方法において電池性能の向上を図ることを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記課題を解決するため、本発明に係る実施形態の一つとしての全固体電池の製造方法は、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、を含む電極積層体が厚さ方向に複数積層された全固体電池の製造方法において、前記電極積層体のそれぞれは、積層される前に予め１つ１つ個別に製造されたものであり、正極集電体と、負極集電体と、を備え、前記正極集電体が、前記電極積層体のそれぞれの前記正極層同士を電気的に接続するように、折込まれて配置されており、前記負極集電体が、前記電極積層体のそれぞれの前記負極層同士を電気的に接続するように、折込まれて配置されており、前記電極積層体のそれぞれの側方に配置された絶縁材をさらに備え、前記電極積層体のそれぞれは、前記絶縁材で囲まれている全固体電池を製造するにあたり、縁部に絶縁材が接着された正極集電体／負極集電体に、第１の電極積層体を正極層／負極層が接するように、かつ前記絶縁材によって囲われるように配置する第１工程と、前記第１の電極積層体の負極層／正極層に接するように、縁部に絶縁材が接着された負極集電体／正極集電体を配置する第２工程と、第２工程における負極集電体／正極集電体に第２の電極積層体の負極層／正極層が接するように、かつ前記絶縁材によって囲われるように配置する第３工程と、前記第２の電極積層体の正極層／負極層に接するように、前記正極集電体／負極集電体を折込む第４工程と、第４工程における正極集電体／負極集電体に第３の電極積層体の正極層／負極層が接するように、かつ前記絶縁材によって囲われるように配置する第５工程と、第５工程における前記第３の電極積層体の負極層／正極層に接するように、前記負極集電体／正極集電体を折込む第６工程と、を含み、前記第１の電極積層体、前記第２の電極積層体、前記第３の電極積層体のそれぞれは、予め１つ１つ個別に製造されたものであることを特徴とする。また、本発明の更なる実施形態に係る全固体電池の製造方法においては、上記の第４工程における折込方向と、第６工程における折込方向が互いに交差しているとよい。

【0011】

また、本発明の更なる実施形態に係る全固体電池の製造方法においては、正極集電体の周縁の一部は、外部との電気的接続を行うための正極導出部として突出しており、負極集電体の周縁の一部は、外部との電気的接続を行うための負極導出部として突出しており、前記正極集電体および前記負極集電体のそれぞれの周縁の一部が突出したものである前記正極導出部および前記負極導出部が、電気を外部へ取り出すためのリードとして機能するとよい。

【0012】

また、本発明の更なる実施形態に係る全固体電池の製造方法においては、正極導出部および負極導出部は、それぞれ少なくとも片面にシーラントが貼り付けられているとよい。

【0013】

また、本発明の更なる実施形態に係る全固体電池の製造方法においては、前記電極積層体の１つ１つが製造される際に、極層密着体と前記電極積層体とが予めまとめて成型または焼結されることで、各電極積層体の正極層および負極層の少なくとも一方の表面には、それぞれ前記極層密着体が密着して配置されているとよい。

【0014】

また、本発明の更なる実施形態に係る全固体電池の製造方法においては、電極積層体のそれぞれが、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、を含む電極成型体が直列接続にて複数積層されたものであるとよい。

【発明の効果】

【0016】

本発明の全固体電池によれば、正極集電体と負極集電体のそれぞれが正極層同士、負極層同士を電気的に接続しながらつづら折り状に折込まれて配置されることで、厚みの薄い集電体であっても複数の正極層、負極層を並列に接続することが可能であり、全固体電池の全体としての厚み寸法が小さくなる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明に係る実施形態の一例における全固体電池の積層構造を概略的に示す斜視図。

【図2】図１に示す積層構造の全固体電池が筐体で覆われた状態を示す断面図。

【図3】図２における負極集電体およびその上下領域を示す拡大断面図。

【図4】図２における正極集電体およびその上下領域を示す拡大断面図。

【図5】本発明に係る実施形態の一例における全固体電池の製造方法での第１工程を示す平面図。

【図6】図５の第１工程に続く第２工程を示す平面図。

【図7】図６の第２工程に続く第３工程を示す平面図。

【図8】図７の第３工程に続く第４工程を示す平面図。

【図9】図８の第４工程に続く第５工程を示す平面図。

【図10】図９の第５工程に続く第６工程を示す平面図。

【図11】本発明に係る実施形態の別例における全固体電池の積層構造を概略的に示す断面図。

【図12】本発明に係る実施形態の更なる別例における全固体電池の積層構造を概略的に示す断面図。

【発明を実施するための形態】

【0018】

図１は、本発明に係る実施形態の一例における全固体電池１０の積層構造を概略的に示す斜視図である。図１に示す通り、全固体電池１０は、電極積層体２０が厚さ方向Ｚに複数（ここでは３つ）積層された構造となっており、これら電極積層体２０同士の間には正極集電体３０または負極集電体４０が配置されている。

【0019】

各電極積層体２０は、正極層２３と、負極層２４と、これら正極層２３と負極層２４との間に配置された固体電解質層２９とを含んでいる。図１に示す通り電極積層体２０はその表裏（正極層２３と負極層２４のどちらを図中の上側とするか）が交互に入れ替わるように積み重ねられている。そして、正極集電体３０は複数の電極積層体２０の正極層２３を互いに電気的に接続するように配置されている。同様に、負極集電体４０は複数の電極積層体２０の負極層２４を互いに電気的に接続するように配置されている。

【0020】

正極集電体３０は、図中の最下段に位置する電極積層体２０の正極層２３の下方に配置されて正極層２３と電気的に接続されているとともに、つづら折り状に折込まれることにより曲げ部３６を経由して中央段の電極積層体２０の正極層２３と、最上段の電極積層体２０の正極層２３との間へと導かれており、最下段の正極層２３を最上段、中央段の正極層２３と電気的に接続している。

【0021】

負極集電体４０は、中央段の電極積層体２０の負極層２４と、最下段の電極積層体２０の負極層２４との間に配置されてこれらを電気的に接続しているとともに、つづら折り状に折込まれることにより曲げ部４６を経由して最上段に位置する電極積層体２０の負極層２４の上方へと導かれており、この最上段の負極層２４を最下段、中央段の負極層２４と電気的に接続している。

【0022】

ここで、正極集電体３０の折込方向（図中Ｘ方向）と負極集電体４０の折込方向（図中Ｙ方向）とは互いに交差している。そのため、正極集電体３０の曲げ部３６は電極積層体２０からＸ方向に突出する一方で、負極集電体４０の曲げ部４６は電極積層体２０からＹ方向に突出することになり、正極集電体３０の曲げ部３６と負極集電体４０の曲げ部４６とが接触することはない。すなわち、全固体電池１０の正極と負極とが内部で短絡してしまうことがない構造となっている。

【0023】

正極集電体３０の、厚み方向Ｚにおける図中の最下段の部分は、その周縁の一部（ここではＹ方向の図中右側端部の手前側）が電極積層体２０の外側（Ｙ方向）に突出してタブ状の正極導出部３２となっている。負極集電体４０の最上段の部分は、その周縁の一部（ここではＹ方向の図中左側端部の奥側）が電極積層体２０の外側（Ｙ方向）に突出してタブ状の負極導出部４２となっている。これらの正極導出部３２および負極導出部４２から全固体電池１０の電気が外部へと取り出される。

【0024】

図２に、図１の積層構造を持つ全固体電池１０が筐体５０で覆われた状態を示す。図２においては、図１に示すＡ－Ａ線に沿った切り口での全固体電池１０の断面構造を示している。図２に示す通り、各電極積層体２０の側方には絶縁材６２が配置されており、電極積層体２０を構成する各層（正極層２３、負極層２４、固体電解質層２９）の側面は外部と電気的に絶縁されている。絶縁材６２のそれぞれは接着部材６４（例えば両面テープ）により正極集電体３０または負極集電体４０の表面に接着されても良い。なお図１においては、絶縁材６２および接着部材６４のうち手前側（図中の左下側）に位置する部分を仮想線で示している。

【0025】

複数積層された電極積層体２０を覆う筐体５０としては例えばアルミラミネートを用いることができる。アルミラミネートが積層された電極積層体２０および正極集電体３０、負極集電体４０の全体を包み込み、正極導出部３２および負極導出部４２のみが外部へ露出するように真空封止が行われることで、正極導出部３２および負極導出部４２が、全固体電池１０の電気を外部へ取り出すためのリードとして機能するようになる。

【0026】

ここで、前述の通り正極導出部３２および負極導出部４２はそれぞれ正極集電体３０および負極集電体４０の周縁の一部が突出したものであるため、正極導出部３２および負極導出部４２をリードとして用いることができ、効率よく電気を外部へ取り出すことができる。

【0027】

ところで、正極集電体３０および負極集電体４０としては十分に薄い（例えば１０－２０μｍの厚みの）金属箔を用いることが望ましいが、これの一部をそのまま正極導出部３２および負極導出部４２として筐体５０の外部へ露出させると、簡単に破れてしまうなどのおそれがあり、外部との接続用の端子として用いるには強度に不足がある。そこで図２に示すように、正極導出部３２および負極導出部４２の、筐体５０外部へと露出する部分の片面（ここでは図２中の下面）には、露出する面全体を覆うように補強シーラント５４が貼り付けられている。補強シーラント５４が例えば熱融着により正極導出部３２および負極導出部４２と一体となるように貼り付けられていれば、正極導出部３２および負極導出部４２の機械的強度は補強シーラント５４（例えば合成樹脂）によって補強され、簡単には破損しなくなる。

【0028】

また、正極導出部３２および負極導出部４２の、補強シーラント５４と反対側の面（ここでは上面）には、導出部シーラント５２が貼り付けられている。導出部シーラント５２が覆う範囲は補強シーラント５４よりも小さく、外部との電気的接続のための端子やリードとして用いることができるように、正極導出部３２および負極導出部４２の上面の一部が露出したままとなっている。そして、導出部シーラント５２と補強シーラント５４は、図２に示すように、正極導出部３２および負極導出部４２が筐体５０の外部へと突き出る部分において、筐体５０と正極導出部３２および負極導出部４２との間を封止している。具体的には導出部シーラント５２が正極導出部３２および負極導出部４２の上面と筐体５０の天井側（上方部）との間を封止し、補強シーラント５４が正極導出部３２および負極導出部４２の下面と筐体５０の底面側（下方部）との間を封止している。

【0029】

図３は図２中の領域Ｒ１の拡大断面図であり、負極集電体４０と、それを上下から挟み込む２つの電極積層体２０の構造を示している。先述の通り、負極集電体４０は、上方側の電極積層体２０の負極層２４と下方側の電極積層体２０の負極層２４との間に配置されている。ここで、図３に示す通り、負極集電体４０とその上下の負極層２４との間には、負極側の極層密着体４４が配置されている。したがって、負極集電体４０は、この極層密着体４４を介して負極層２４と電気的に接続していることになる。

【0030】

図４は図２中の領域Ｒ２の拡大断面図であり、正極集電体３０と、それを上下から挟み込む２つの電極積層体２０の構造を示している。先述の通り、正極集電体３０は、上方側の電極積層体２０の正極層２３と下方側の電極積層体２０の正極層２３との間に配置されている。ここで、図４に示す通り、正極集電体３０とその上下の正極層２３との間には、正極側の極層密着体３４が配置されている。したがって、正極集電体３０は、この極層密着体３４を介して正極層２３と電気的に接続していることになる。

【0031】

図３，図４に示す正極側の極層密着体３４および負極側の極層密着体４４は、電極積層体２０が複数積層されるよりも前に、予め電極積層体２０へと貼り付けられている。すなわち、電極積層体２０の１つ１つが製造される際に、その電極積層体２０の正極層２３の表面には正極側の極層密着体３４が、負極層２４の表面には負極側の極層密着体４４が、それぞれ密着するように貼り付けられる。電極積層体２０が複数積層された後ではなく、電極積層体２０の１つ１つが製造される際であれば、極層密着体３４，４４と電極積層体２０とを予めまとめて成型したり、焼結したりすることで、正極層２３および負極層２４と極層密着体３４，４４との間を十分に密着させることができ、正極層２３および負極層２４と極層密着体３４，４４との間の界面抵抗を小さくすることができる。

【0032】

そして、これら正極側の極層密着体３４および負極側の極層密着体４４と、正極集電体３０および負極集電体４０がいずれも金属製であれば、極層密着体３４，４４と正極集電体３０，負極集電体４０との間の接触は金属同士の接触となり、接触抵抗の小さいものとなる。したがって、電極積層体２０に正極側の極層密着体３４および負極側の極層密着体４４が密着して貼り付けられていることにより、正極層２３または負極層２４から正極集電体３０または負極集電体４０へと至る電気の流れにおいて大きな抵抗が生じることが無く、正極集電体３０と負極集電体４０を通じた電気の取り出し効率が高くなる。

【0033】

図５から図１０にかけて、本発明に係る実施形態の一例における全固体電池の製造方法を示す。これらの図は、説明されている各工程が完了した状態を示している。まず、第１の工程として、図５の平面図に示すように、平面状に広げられた正極集電体３０の上に、最下段となる１つ目の電極積層体２０が配置される。正極集電体３０の周縁の一部（ここでは図中Ｙ方向端部）に設けられている正極導出部３２は平面視において電極積層体２０の周縁から突出する状態になる。このとき、電極積層体２０は、その正極層２３が正極集電体３０に接するように配置される。そのため、図５に示すように、電極積層体２０の上面には負極層２４、およびその表面に配置された負極側の極層密着体４４が現れる。前述の通り、極層密着体４４は電極積層体２０が製造される際に予め負極層２４の表面に貼り付けられている。

【0034】

なお、図示の簡略化のため図５においては正極集電体３０の寸法が平面内の一方向（Ｙ方向）においては電極積層体２０と同じで、もう一方向（Ｘ方向、後の第４工程における正極集電体３０の折込方向）では電極積層体２０の２倍の大きさとしているが、実際には図１，図２に示す曲げ部３６を確保するためＸ方向寸法は電極積層体２０のＸ方向寸法の２倍よりもやや大きくなっていることが望ましい。また正極集電体３０は実際にはＹ方向寸法も電極積層体２０よりやや大きく、正極集電体３０の表面の縁部には予め図２に示す絶縁材６２が、接着部材６４を介して電極積層体２０の平面視寸法に相当する領域を囲うようにして接着されている。電極積層体２０は平面内でその絶縁材６２によって囲われた部分に配置されるようにするとよい。正極集電体３０の曲げ部３６および負極集電体４０の曲げ部４６となる分の余剰寸法、および絶縁材６２と接着部材６４の描写については簡略化のため図６から図１０においても省略する。

【0035】

次に第２工程として、第１工程で配置された電極積層体２０の上面に表れている負極層２４（正確にはその表面に配置された負極側の極層密着体４４）の上に、図６に示すように負極集電体４０が配置され、負極層２４に負極集電体４０が接触させられる。この負極集電体４０は、Ｘ方向の寸法が電極積層体２０と同じで、Ｙ方向（後の第６工程における負極集電体４０の折込方向）の寸法が電極積層体２０の２倍である（正確にはＸ方向，Ｙ方向ともにもう少し大きい寸法である）。またこの負極集電体４０の周縁のＹ方向端部には負極導出部４２が設けられている。

【0036】

次に第３工程として、第２工程で配置された負極集電体４０の上に、図７に示すように２つ目の電極積層体２０が配置される。このとき、電極積層体２０は、その負極層２４が下面側となって負極集電体４０に接するように配置される。そのため、図７に示すように、電極積層体２０の上面には正極層２３、およびその表面に予め貼り付けられている正極側の極層密着体３４が現れる。ここでも図示は省略しているが、負極集電体４０の表面には予め電極積層体２０の配置領域を囲うように絶縁材６２が接着部材６４を介して接着されており、電極積層体２０はその絶縁材６２で囲われた領域に配置される。

【0037】

次に第４工程として、第３工程で配置された電極積層体２０の上面に表れている正極層２３（正極側の極層密着体３４）の上に、第１工程の時点で配置されていた正極集電体３０のうち電極積層体２０が配置されていない部分が被さるように、図７の矢印で示す折込方向（Ｘ方向）に正極集電体３０が折込まれる。その結果、図８に示すように、平面視で最上面には正極集電体３０が現れることとなり、２つ目の電極積層体２０上面の正極層２３に正極集電体３０が接触した状態となる。

【0038】

次に第５工程として、第４工程で折込まれて最上面に現れた正極集電体３０の上に、図８に示すように、最上端となる３つ目の電極積層体２０が配置される。このとき、電極積層体２０は、その正極層２３が下面側となって正極集電体３０に接するように配置される。そのため、図９に示すように、電極積層体２０の上面には負極層２４と負極側の極層密着体４４が現れる。ここでも正極集電体３０表面上に予め接着された絶縁材６２の図示は省略している。

【0039】

次に第６工程として、第５工程で配置された電極積層体２０の上面に表れている負極層２４（負極側の極層密着体４４）の上に、第２工程で配置された負極集電体４０のうち電極積層体２０が配置されていない部分が被さるように、図９の矢印で示す折込方向（Ｙ方向）に負極集電体４０が折込まれる。その結果、図１０に示すように、平面視で最上面には負極集電体４０が現れることとなり、最上段の電極積層体２０上面の負極層２４に負極集電体４０が接触した状態となる。このとき、負極集電体４０の周縁のＹ方向端部に設けられていた負極導出部４２も最上段に現れる。

【0040】

以上の工程により、図１の斜視図に示す積層構造と同様の全固体電池１０が得られる。これをアルミラミネートなどの筐体５０で覆うことにより、図２に示す全固体電池１０となる。なお図５から図１０にかけては省略したが、正極導出部３２および負極導出部４２には、予め図２に示す導出部シーラント５２および補強シーラント５４が取り付けられていることが望ましい。すなわち、第１工程で正極集電体３０が配置されるよりも前に、予め正極集電体３０の正極導出部３２の片面には補強シーラント５４が、もう片面には導出部シーラント５２が取り付けられているとよい。同様に、第２工程で負極集電体４０が配置されるよりも前に、予め負極集電体４０の負極導出部４２の片面には補強シーラント５４が、もう片面には導出部シーラント５２が取り付けられているとよい。

【0041】

なお、以上の工程においては最下段に正極集電体３０を配置し、最終的に最上段に負極集電体４０が配置されるものとして説明したが、上記の説明における正極／負極を入れ替えることで、最下段に負極集電体４０を配置し、最上段に正極集電体３０が配置されるように全固体電池１０の製造を行うこともできる。

【0042】

以上の工程を経た製造方法によって製造された本実施形態の全固体電池１０は、正極集電体３０と負極集電体４０のそれぞれが正極層２３同士、負極層２４同士を電気的に接続しながらつづら折り状に折込まれて配置されることになるので、例えば１０μｍ程度の薄い金属箔を正極集電体３０および負極集電体４０として複数の正極層、負極層を並列に接続することが可能であり、全固体電池１０の全体としての厚み寸法が小さくなる。さらに正極集電体３０と負極集電体４０の折込方向が互いに交差しているため、全固体電池１０の内部で正極集電体３０と負極集電体４０とが短絡してしまうことがない。

【0043】

また、電極積層体２０は積層させていく工程が始まる前に予め１つ１つを個別に製造しておくことができるため、電極積層体２０個別の出来具合について事前に検査を行うことができるので、実際に使用する電極積層体２０は良品のみとすることができ、全固体電池１０の製造歩留りが向上する。

【0044】

また、正極集電体３０の一部が正極導出部３２、負極集電体４０の一部が負極導出部４２となっており、これら正極導出部３２と負極導出部４２によって全固体電池１０と外部との電気的接続が行われることにより、正極集電体３０と負極集電体４０は、これらとは別体の部材を経由することなく直接外部へと電気を送り出すことになるため、全固体電池１０と外部との電気的接続において余分な電気抵抗の増加が発生しない。

【0045】

また正極導出部３２および負極導出部４２それぞれの少なくとも片面にシーラント（導出部シーラント５２や補強シーラント５４）が貼り付けられていることにより、正極集電体３０および負極集電体４０が薄い金属箔であっても、正極導出部３２および負極導出部４２の機械的強度がシーラントによって補強される。

【0046】

また正極層２３や負極層２４の表面に極層密着体３４，４４が配置され、この極層密着体３４，４４が正極集電体３０や負極集電体４０を挟み込む構造であるので、正極層２３と負極層２４に対しては極層密着体３４,４４が密着し、極層密着体３４,４４と正極集電体３０または負極集電体４０との接触は金属などの伝導体同士の接触となり、全固体電池１０内における層間の界面抵抗が小さくなる。

【0047】

以上の実施形態においては、電極積層体２０が正極層２３、負極層２４、および固体電解質層２９をそれぞれ１層ずつ有するものとして説明したが、１つの電極積層体２０がこれらの層を複数含んでいてもよい。例えば図１１に示すように、正極層２３と、負極層２４と、これら正極層２３と負極層２４との間に配置された固体電解質層２９とを含む電極成型体２６が直列接続にて複数（ここでは２つ）積層されたものが１つの電極積層体２０となっていてもよい。この場合、１つの電極積層体２０に正極層２３、負極層２４、および固体電解質層２９がそれぞれ２層ずつ含まれることになる。電極積層体２０内で直列接続されている電極成型体２６同士の間には直列集電体２５が配置されている。詳しくは、２つの電極成型体２６同士の境目において、一方の電極成型体２６の正極層２３と、他方の電極成型体２６の負極層２４とを電気的に接続するように直列集電体２５が配置されている。なお、図１１では電極成型体２６が２つ直列接続されたものを１つの電極積層体２０としているが、３つ以上の電極成型体２６が直列接続されていてもよい。

【0048】

このように電極成型体２６が直列接続にて複数積層されたものを電極積層体２０として用いると、全固体電池１０の容量や出力電圧をより広い範囲とすることができる。

【0049】

なお、以上の各実施形態においては、電極積層体２０が３つ積層されたものとしているが、必要な電池性能（寸法、エネルギー密度、容量、出力電圧など）に応じて、３つよりも多くの電極積層体２０が積層されてもよい。３つよりも多くの電極積層体２０が積層されている場合、正極集電体３０および負極集電体４０はつづら折り状に何度も折込まれることとなる。具体的には図５の第１工程および図６の第２工程において、折込方向（Ｘ方向またはＹ方向）に寸法の大きくなった正極集電体３０と負極集電体４０が配置され、図７の第３工程から図１０の第６工程までが何度も繰り返されることになる。その際、正極集電体３０の曲げ部３６および負極集電体４０の曲げ部４６は、それぞれの折込方向において手前側・奥側の交互に配置される。

【0050】

図１２に、３つよりも多くの電極積層体２０が積層されている場合の積層構造の一部を断面図として示す。図１２において負極集電体４０の曲げ部４６が図中の左側と右側に交互に現われていることからもわかるように、３つよりも多くの電極積層体２０が積層される場合、正極集電体３０および負極集電体４０はつづら折り状に折り込まれて配置される。ここで、正極集電体３０と負極集電体４０の折込方向が互いに交差していることにより、正極集電体３０と負極集電体４０の両方がつづら折り状に折り込まれても、正極集電体３０と負極集電体４０とが接触（短絡）してしまうことはない。なお図１２において、正極集電体３０は、負極集電体４０の折込方向（図中の左右、Ｙ方向）と交差する方向（図の紙面に垂直な方向、Ｘ方向）に折り込まれており、その曲げ部３６は、紙面よりも手前側（仮想線）と奥側（実線）の交互に現われる。

【0051】

また、正極集電体３０および負極集電体４０と、正極層２３および負極層２４との間の界面抵抗が十分に少ないならば必ずしも図３、図４に示す極層密着体３４，４４はなくともよいが、正極層２３と正極集電体３０との界面、または負極層２４と負極集電体４０との界面のいずれかの界面抵抗が大きい場合、少なくともその電極側には極層密着体を設けることが望ましい。

【0052】

また、正極集電体３０および負極集電体４０の厚みが大きくて正極導出部３２および負極導出部４２の機械的強度が補強シーラント５４なしでも十分に確保できる場合や、筐体５０を正極導出部３２や負極導出部４２へ直接溶着するなどして導出部シーラント５２なしで封止が行えるような場合には、必ずしも導出部シーラント５２や補強シーラント５４が正極導出部３２および負極導出部４２に貼り付けられている必要はない。

【符号の説明】

【0053】

１０ 全固体電池
２０ 電極積層体
２３ 正極層
２４ 負極層
２９ 固体電解質層
３０ 正極集電体
３４ 極層密着体
４０ 負極集電体
４４ 極層密着体
５４ 補強シーラント
６２ 絶縁材

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】