特許 7472980 固体電池

(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】2024-04-15

(45)【発行日】2024-04-23

(54)【発明の名称】固体電池

(51)【国際特許分類】

   H01M 10/0585 20100101AFI20240416BHJP

   H01M 10/0562 20100101ALI20240416BHJP

   H01M 10/052 20100101ALI20240416BHJP

   H01M 10/054 20100101ALI20240416BHJP

   H01M 50/531 20210101ALI20240416BHJP

【ＦＩ】

H01M10/0585

H01M10/0562

H01M10/052

H01M10/054

H01M50/531

【請求項の数】 14

(21)【出願番号】P 2022531886

(86)(22)【出願日】2021-06-16

(86)【国際出願番号】 JP2021022925

(87)【国際公開番号】W WO2021256519

(87)【国際公開日】2021-12-23

【審査請求日】2022-12-12

(31)【優先権主張番号】P 2020104508

(32)【優先日】2020-06-17

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000006231

【氏名又は名称】株式会社村田製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100145403

【弁理士】

【氏名又は名称】山尾 憲人

(74)【代理人】

【識別番号】100132263

【弁理士】

【氏名又は名称】江間 晴彦

(74)【代理人】

【識別番号】100187584

【弁理士】

【氏名又は名称】村石 桂一

(72)【発明者】

【氏名】熊谷 潔

(72)【発明者】

【氏名】中野 廣一

(72)【発明者】

【氏名】清水 圭輔

【審査官】結城 佐織

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１５－１６７１１７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｍ １０／０５８５

Ｈ０１Ｍ １０／０５６２

Ｈ０１Ｍ １０／０５２

Ｈ０１Ｍ １０／０５４

Ｈ０１Ｍ ５０／５３１

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

正極層、負極層、および前記正極層と前記負極層との間に介在する固体電解質層からなる電池構成単位を積層方向に沿って複数備え、前記積層方向に直交する方向において相対する第１端面と第２端面とを有する積層体と、前記第１端面に設けられた第１外部電極と、前記第２端面に設けられた第２外部電極と、を有してなる固体電池であって、
前記正極層は、平面視で前記正極層より幅狭で、前記第１端面で前記第１外部電極と接触する複数の正極引出部を有し、
前記正極引出部は、前記積層方向の上下面が前記固体電解質層と接しており、
前記第１端面において、前記複数の正極引出部のうち少なくとも２つの前記正極引出部は、前記積層方向における中心線が互いに重ならないように配置されている、固体電池。

【請求項2】

正極層、負極層、および前記正極層と前記負極層との間に介在する固体電解質層からなる電池構成単位を積層方向に沿って複数備え、前記積層方向に直交する方向において相対する第１端面と第２端面とを有する積層体と、前記第１端面に設けられた第１外部電極と、前記第２端面に設けられた第２外部電極と、を有してなる固体電池であって、
前記負極層は、平面視で前記負極層より幅狭で、前記第２端面で前記第２外部電極と接触する複数の負極引出部を有し、
前記負極引出部は、前記積層方向の上下面が前記固体電解質層と接しており、
前記第２端面において、前記複数の負極引出部のうち少なくとも２つの前記負極引出部は、前記積層方向における中心線が互いに重ならないように配置されている、固体電池。

【請求項3】

正極層、負極層、および前記正極層と前記負極層との間に介在する固体電解質層からなる電池構成単位を積層方向に沿って複数備え、前記積層方向に直交する方向において相対する第１端面と第２端面とを有する積層体と、前記第１端面に設けられた第１外部電極と、前記第２端面に設けられた第２外部電極と、を有してなる固体電池であって、
前記正極層と前記負極層は、それぞれ、平面視で前記正極層より幅狭で、前記第１端面で前記第１外部電極と接触する複数の正極引出部と、平面視で前記負極層より幅狭で、前記第２端面で前記第２外部電極と接触する複数の負極引出部を有し、
前記正極引出部および前記負極引出部は、前記積層方向の上下面が前記固体電解質層と接しており、
前記第１端面において、前記複数の正極引出部のうち少なくとも２つの前記正極引出部は、前記積層方向における中心線が互いに重ならないように配置され、
前記第２端面において、前記複数の負極引出部のうち少なくとも２つの前記負極引出部は、前記積層方向における中心線が互いに重ならないように配置されている、固体電池。

【請求項4】

前記第１端面において、複数の前記正極引出部は、前記積層方向、前記積層方向に直交する幅方向または前記積層方向と交差する交差方向の少なくとも一方向に列を形成するように配置されている、請求項１または３に記載の固体電池。

【請求項5】

前記第２端面において、複数の前記負極引出部は、前記積層方向、前記積層方向に直交する幅方向または前記積層方向と交差する交差方向の少なくとも一方向に列を形成するように配置されている、請求項２または３に記載の固体電池。

【請求項6】

前記第１端面において、少なくとも２つの前記正極引出部は、前記積層方向に直交する幅方向において隣り合うように配置されている、請求項１、３及び４のいずれか１項に記載の固体電池。

【請求項7】

前記第２端面において、少なくとも２つの前記負極引出部は、前記積層方向に直交する幅方向において隣り合うように配置されている、請求項２、３及び５のいずれか１項に記載の固体電池。

【請求項8】

前記第１端面において、前記正極引出部が千鳥状に露出されている、請求項１，３，４及び６のいずれか１項に記載の固体電池。

【請求項9】

前記第２端面において、前記負極引出部が千鳥状に露出されている、請求項２，３，５及び７のいずれか１項に記載の固体電池。

【請求項10】

前記電池構成単位における一つの正極層の前記第１端面側には、複数の前記正極引出部が設けられている、請求項１，３，４，６及び８のいずれか１項に記載の固体電池。

【請求項11】

前記電池構成単位における一つの負極層の前記第２端面側には、複数の前記負極引出部が設けられている、請求項２，３，５，７及び９のいずれか１項に記載の固体電池。

【請求項12】

前記複数の正極引出部と前記複数の負極引出部は、概ね等間隔で配置されている、請求項３に記載の固体電池。

【請求項13】

請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の固体電池を備えた、電子機器。

【請求項14】

請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の固体電池を備えた、電動車両。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、固体電池に関する。より詳しくは、本発明は、電池構成単位を構成する各層が積層して成る積層型固体電池に関する。

【背景技術】

【0002】

従前より、繰り返しの充放電が可能な二次電池が様々な用途に用いられている。例えば、二次電池は、スマートフォンおよびノートパソコン等の電子機器の電源として用いられたりする。

【0003】

二次電池においてはイオンを移動させるための媒体として有機溶媒等の液体の電解質（電解液）が従来から使用されている。しかしながら、電解液を用いた二次電池においては、電解液の漏液等の問題がある。そのため、液体の電解質に代えて固体電解質を有して成る固体電池の開発が進められている。

【0004】

固体電池としては、例えば、電解質層を焼結して正極層や負極層と一体化したものが知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０１９－８７３４８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

従来の固体電池１００の構造の一例を、図６、７に示す。固体電池１００は、正極層１０４、負極層１０５、およびそれらの間に介在する固体電解質層１０６を有する積層体１０１と、積層体１０１の相対する端面に設けられた第１外部電極１０２と第２外部電極１０３と、を有している。平面視で正極層１０４よりは幅狭の正極引出部１０４Ａは正極層１０４から引き出されて第１外部電極１０２（正極端子）に接触している。また、平面視で負極層１０５よりは幅狭の負極引出部１０５Ａは負極層１０５から引き出されて第２外部電極１０３（負極端子）に接触している。さらに、正極引出部１０４Ａは、引き出された端面において、固体電池１００の厚さ方向に一列に配置されている。また、負極引出部１０５Ａも、引き出された端面において、固体電池１００の厚さ方向に一列に配置されている。

【0007】

固体電池の充放電反応に伴い、正極層や負極層の電極層の体積は変化するが、外部電極の体積は実質的に変化しない。そのため、充放電反応に伴い、電極層と外部電極との間に生じる応力に起因して、電極層の割れや外部電極の剥離が生じ易くなる。特に、正極引出部１０４Ａや負極引出部１０５Ａの電極引出部が、引き出された端面において、固体電池１００の厚さ方向に一列に配置されていると、電極層の体積変化に伴う応力は、電極引出部が一列に配置されている領域に集中しやすくなる。そのため、電極層の割れや外部電極の剥離が一層生じ易くなることで、密閉性低下による水分の侵入や外部電極との接触不良が発生し、固体電池の性能低下をもたらし、信頼性が低下する可能性がある。

【0008】

そこで、本発明は、上記の課題を解決するため、電極層の割れや外部電極の剥離を抑制して、信頼性に優れた固体電池を提供することを目的とした。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記課題を解決するため、本発明の一態様に係る固体電池は、正極層、負極層、および前記正極層と前記負極層との間に介在する固体電解質層からなる電池構成単位を積層方向に沿って複数備え、前記積層方向に直交する方向において相対する第１端面と第２端面とを有する積層体と、前記第１端面に設けられた第１外部電極と、前記第２端面に設けられた第２外部電極と、を有してなる固体電池であって、前記正極層は、平面視で前記正極層より幅狭で、前記第１端面で前記第１外部電極と接触する複数の正極引出部を有しており、前記第１端面において、前記複数の正極引出部のうち少なくとも２つの前記正極引出部は、前記積層方向における中心線が互いに重ならないように配置されている、ことを特徴とする。

【0010】

また、本発明の別の態様に係る固体電池は、正極層、負極層、および前記正極層と前記負極層との間に介在する固体電解質層からなる電池構成単位を積層方向に沿って複数備え、前記積層方向に直交する方向において相対する第１端面と第２端面とを有する積層体と、前記第１端面に設けられた第１外部電極と、前記第２端面に設けられた第２外部電極と、を有してなる固体電池であって、前記負極層は、平面視で前記負極層より幅狭で、前記第２端面で前記第２外部電極と接触する複数の負極引出部を有しており、前記第２端面において、前記複数の負極引出部のうち少なくとも２つの前記負極引出部は、前記積層方向における中心線が互いに重ならないように配置されている、ことを特徴とする。

【0011】

また、本発明のさらに別の態様に係る固体電池は、正極層、負極層、および前記正極層と前記負極層との間に介在する固体電解質層からなる電池構成単位を積層方向に沿って複数備え、前記積層方向に直交する方向において相対する第１端面と第２端面とを有する積層体と、前記第１端面に設けられた第１外部電極と、前記第２端面に設けられた第２外部電極と、を有してなる固体電池であって、前記正極層と前記負極層は、それぞれ、平面視で前記正極層より幅狭で、前記第１端面で前記第１外部電極と接触する複数の正極引出部と、平面視で前記負極層より幅狭で、前記第２端面で前記第２外部電極と接触する複数の負極引出部を有しており、前記第１端面において、前記複数の正極引出部のうち少なくとも２つの前記正極引出部は、前記積層方向における中心線が互いに重ならないように配置され、前記第２端面において、前記複数の負極引出部のうち少なくとも２つの前記負極引出部は、前記積層方向における中心線が互いに重ならないように配置されている、ことを特徴とする。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、電極層の割れや外部電極の剥離を抑制して、信頼性に優れた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】

【0013】

【図1】本発明の固体電池の構造の一例を示す模式上面図である。

【図2】図１のＩＩ－ＩＩ’線に沿った模式断面図である。

【図3】図１のＩＩＩ－ＩＩＩ’線に沿った模式断面図である。

【図4】本発明の固体電池の構造の別の例を示す模式断面図である。

【図5】本発明の固体電池の構造の別の例を示す模式上面図である。

【図6】従来の固体電池の構造の一例を示す模式断面図である。

【図7】図６の固体電池の模式上面図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明の「固体電池」を詳細に説明する。必要に応じて図面を参照して説明を行うものの、図示する内容は、本発明の理解のために模式的かつ例示的に示したにすぎず、外観や寸法比などは実物と異なり得る。

【0015】

本発明でいう「固体電池」とは、広義にはその構成要素が固体から構成されている電池を指し、狭義にはその構成要素（特に好ましくは全ての構成要素）が固体から構成されている全固体電池を指す。ある好適な態様では、本発明における固体電池は、電池構成単位を成す各層が互いに積層するように構成された積層型固体電池であり、好ましくはそのような各層が焼成体から成っていてよい。なお、「固体電池」は、充電および放電の繰り返しが可能な、いわゆる「二次電池」のみならず、放電のみが可能な「一次電池」をも包含する。本発明のある好適な態様では「固体電池」は二次電池である。「二次電池」は、その名称に過度に拘泥されるものではなく、例えば、蓄電デバイスなども包含し得る。なお、本発明でいう「焼結」は、少なくとも一部で焼結が達成されていればよい。

【0016】

本明細書でいう「平面視」とは、固体電池を構成する各層の積層方向に基づく厚み方向に沿って対象物を上側または下側から捉えた場合の形態に基づいている。又、本明細書でいう「断面視」とは、固体電池を構成する各層の積層方向に基づく厚み方向に対して略垂直な方向から捉えた場合の形態（端的にいえば、厚み方向に平行な面で切り取った場合の形態）に基づいている。

【0017】

図１は、本実施の形態に係る固体電池１の構造の一例を示す模式上面図、図２は図１のＩＩ－ＩＩ’線に沿った模式断面図、図３は図１のＩＩＩ－ＩＩＩ’線に沿った模式断面図である。

【0018】

固体電池１は、正極層２１、負極層２２、および正極層２１と負極層２２との間に介在する固体電解質層２３からなる電池構成単位を積層方向に沿って複数備え、積層方向に直交する方向において相対する第１端面２ａと第２端面２ｂとを有する積層体２と、第１端面２ａに設けられた第１外部電極３と、第２端面２ｂに設けられた第２外部電極４と、を有している。

【0019】

正極層２１は、２つの正極活物質層２１ａ，２１ａが正極集電体層２１ｂを介して積層された構造を有する。また、負極層２２は、２つの負極活物質層２２ａ，２２ａが負極集電体層２２ｂを介して積層された構造を有する。各正極層２１からは、平面視で正極層２１よりは幅狭の正極引出部２１１ｂ，２１２ｂ，２１３ｂ，２１４ｂ，２１５ｂが引き出されて、第１端面２ａで第１外部電極３と接触することで、各正極層２１と第１外部電極３との電気的接続が行われている。言い換えると、正極引出部２１１ｂ，２１２ｂ，２１３ｂ，２１４ｂ，２１５ｂは、第１端面２ａで露出しており、当該露出された部分によって第１外部電極３と物理的に接触して電気的接続が行われている。また、各負極層２２からは、平面視で負極層２２よりは幅狭の負極引出部２２１ｂ，２２２ｂ，２２３ｂ，２２４ｂ，２２５ｂが引き出されて、第２端面２ｂで第２外部電極４と接触することで、各負極層２２と第２外部電極４との電気的接続が行われている。言い換えると、負極引出部２２１ｂ，２２２ｂ，２２３ｂ，２２４ｂ，２２５ｂは、第２端面２ｂで露出しており、当該露出された部分によって第２外部電極４と物理的に接触して電気的接続が行われている。

【0020】

第１外部電極３と正極引出部２１１ｂ，２１２ｂ，２１３ｂ，２１４ｂ，２１５ｂとの電気的接続および第２外部電極４と負極引出部２２１ｂ，２２２ｂ，２２３ｂ，２２４ｂ，２２５ｂとの電気的接続について、例えば、図２を参照しながらより詳述する。図２は、図１のＩＩ－ＩＩ’線に沿った模式断面図、つまり、図１の正極引出部２１３ｂと第１外部電極３とが電気的接続し、図１の負極引出部２２３ｂと第２外部電極４とが電気的接続していることを示す模式断面図である。図２において、上側の正極層２１の正極集電体層２１ｂは、正極引出部２１３ｂ（図１参照）を有しており、当該正極引出部が第１外部電極３と電気的接続している。同様に、上側の負極層２２の負極集電体層２２ｂは、負極引出部２２３ｂ（図１参照）を有しており、当該負極負極引出部が第２外部電極４と電気的接続している。一方で、図２に示す下側の正極層２１および負極層２２は、正極引出部２１３ｂおよび負極引出部２２３ｂ（図１参照）を備えていない。つまり、図２に示す下側の正極層２１は、他の断面で示される正極引出部２１１ｂ、２１２ｂ、２１４ｂ、２１５ｂによって電気的に接続され、下側の負極層２２は、他の断面で示される負極引出部２２１ｂ、２２２ｂ、２２４ｂ、２２５ｂによって電気的に接続されている。したがって、正極引出部２１３ｂは、正極引出部２１１ｂ、２１２ｂ、２１４ｂ、２１５ｂと互いに重なっておらず、負極引出部２２３ｂは、負極引出部２２１ｂ、２２２ｂ、２２４ｂ、２２５ｂと互いに重なっていない。なお、「重なり」については、後で詳述する。また、図１～３では、正極引出部や負極引出部の電極引出部として、引き出した正極集電体層と負極集電体層の引出部分を正極引出部や負極引出部として用いた例を示したが、電極引出部はこの例に限定されるものではない。例えば、平面視で幅狭の正極層や負極層を電極引出部として用いることができる。なお、必ずしも正極/負極活物質層を２つ設ける必要はない。1つの正極/負極活物質層と正極/負極集電体層が積層された構造を有していればよい。

【0021】

ここで、第１端面２ａでは、複数の正極引出部の少なくとも２つの正極引出部の、積層方向における中心線が互いに重ならないように、複数の正極引出部が積層方向に配置されている。ここで、積層方向と直交する幅方向において隣り合う２つの正極引出部の、積層方向における中心線が互いに重ならないように、複数の正極引出部が積層方向に配置されていることが好ましい。「幅方向において隣り合う」とは、積層方向の位置を問わずに、幅方向で隣の位置にあることを示している。例えば、正極引出部２１５ｂと正極引出部２１４ｂは、正極引出部２１５ｂの積層方向における中心線Ｃ_１が、幅方向において隣り合う正極引出部２１４ｂの積層方向における中心線Ｃ_２と重ならないように、積層方向に配置されている。隣り合う正極引出部２１３ｂと正極引出部２１４ｂについても同様にして、積層方向に配置されている。また、隣り合う正極引出部２１３ｂと正極引出部２１２ｂについても同様にして、積層方向に配置されている。また、隣り合う正極引出部２１２ｂと正極引出部２１１ｂについても同様にして、積層方向に配置されている。つまり、第１端面において、正極引出部２１１ｂ，２１２ｂ，２１３ｂ，２１４ｂ，２１５ｂは、千鳥状に露出されていてよい。本明細書でいう「千鳥状」とは、所定の方向（例えば、積層方向）に沿って設けられている正極引出部が、所定の方向と直交する方向（例えば、幅方向）に沿って隣り合うように複数並んで設けられている場合に、隣り合う列の正極引出部同士が所定の方向（積層方向）にずれて配置されている状態を意味する。また、第２端面２ｂでも同様に、複数の負極引出部の少なくとも２つの負極引出部の、積層方向における中心線が互いに重ならないように、複数の負極引出部が積層方向に配置されている。ここで、積層方向と直交する幅方向において隣り合う２つの負極引出部の、積層方向における中心線が互いに重ならないように、複数の負極引出部が積層方向に配置されていることが好ましい。つまり、第２端面において、負極引出部は、千鳥状に露出されていてよい。

【0022】

従来の固体電池では、複数の電極引出部の、積層方向における中心線が互いに重なっている、すなわち、電極引出部が積層方向に一列に配置されている。そのため、充放電反応により生じる電極層の体積変化に伴う応力は、電極引出部が一列に配置されている領域に集中しやすくなり、電極層の割れや外部電極の剥離が生じ易くなる。これに対し、本発明では、複数の電極引出部の少なくとも２つの電極引出部の、積層方向における中心線が互いに重ならないように、複数の電極引出部が積層方向に配置されているので、電極引出部が積層方向に一列に配置されておらず、幅方向にも位置するように配置されている。そのため、電極層の体積変化に伴う応力を積層方向だけでなく幅方向にも分散させることができるので、電極層の割れや外部電極の剥離を抑制することが可能となる。

【0023】

また、本発明では、電極引出部が、積層方向だけでなく、幅方向にも位置するように配置されているので、従来の固体電池に比べ、電極層における充放電反応の反応領域をより均一化する効果も有する。これにより、電極層の体積変化に伴う応力を積層方向だけでなく幅方向にもより一層分散させることが可能となる。

【0024】

また、第１端面において、複数の正極引出部は、積層方向、幅方向または斜めの方向（積層方向と交差する方向）の少なくとも一方向に列を形成するように配置されていてもよい。さらに、少なくとも２つの正極引出部が、幅方向に隣り合うように配置されていてもよい。例えば、複数の正極引出部が、積層方向と幅方向のそれぞれに複数の列を形成するように配置され、幅方向の隣り合う２つの列の正極引出部の、積層方向における中心線が互いに重ならないように、少なくとも２つの正極引出部が積層方向に配置されていてもよい。例えば、図３では、積層方向（縦方向ともいう）には、正極引出部２１５ｂと正極引出部２１５ｂ２を含む縦第１列、正極引出部２１４ｂと正極引出部２１４ｂ２を含む縦第２列、正極引出部２１３ｂと正極引出部２１３ｂ２と正極引出部２１３ｂ３を含む縦第３列、正極引出部２１２ｂと正極引出部２１２ｂ２を含む縦第４列、正極引出部２１１ｂと正極引出部２１１ｂ２を含む縦第５列が形成されている。また、幅方向（横方向ともいう）には、正極引出部２１３ｂを含む横第１列、正極引出部２１５ｂを含む横第２列、正極引出部２１２ｂを含む横第３列、正極引出部２１４ｂを含む横第４列、正極引出部２１１ｂを含む横第５列、正極引出部２１３ｂ２を含む横第６列、正極引出部２１５ｂ２を含む横第７列、正極引出部２１２ｂ２を含む横第８列、正極引出部２１４ｂ２を含む横第９列、正極引出部２１１ｂ２を含む横第１０列、および正極引出部２１３ｂ３を含む横第１１列が形成されている。ここで、幅方向の隣り合う２つの列の正極引出部、例えば縦第１列と縦第２列では、縦第１列の積層方向における中心線Ｃ_１と、縦第２列の積層方向における中心線Ｃ_２とは互いに重なっていない。なお、縦列と横列の数は、２以上であれば特に限定されない。なお、図２、３では、隣り合う２つの縦列を構成する正極引出部が平面視で重なり合うことのないように配置されているが、必ずしもこの態様に限定されるものではなく、積層方向における中心線が互いに重なっていなければ、隣り合う２つの縦列を構成する正極引出部の一部が平面視で重なっていてもよい。

【0025】

また、正極引出部の場合と同様に、負極引出部についても、第２端面において、複数の負極引出部は、積層方向、幅方向または斜めの方向（積層方向と交差する方向）の少なくとも一方向に列を形成するように配置されていてもよい。さらに、少なくとも２つの負極引出部が、幅方向に隣り合うように配置されていてもよい。例えば、積層方向と幅方向のそれぞれに複数の列を形成するように配置され、幅方向の隣り合う２つの列の負極引出部の、積層方向における中心線が互いに重ならないように、少なくとも２つの負極引出部が積層方向に配置されていてもよい。さらに、負極引出部についても、縦列と横列の数は、２以上であれば特に限定されない。また、隣り合う２つの縦列を構成する負極引出部の一部が平面視で重なっていてもよい。

【0026】

また、図１～３では、各正極層が１つの正極引出部を有し、各負極層が１つの負極引出部を有する例を示したが、各正極層が複数の正極引出部を有し、各負極層が複数の負極引出部を有してもよい。図４は、固体電池１とは別の固体電池５１の第１端面の構造を示す模式断面図である。固体電池５１は、電池構成単位における一つの正極層が複数の正極引出部を有し、各負極層が複数の負極引出部を有している以外は、固体電池１と同様の構成を有している。固体電池１では、第１端面と第２端面において、１つの横列に正極引出部または負極引出部が１つだけ配置されているが、固体電池５１では、第１端面には１つの横列に複数の正極引出部が配置され、第２端面には１つの横列に複数の負極引出部が配置されている。図４では、横第１列に正極引出部３１１ｂと正極引出部３１５ｂが配置されている。また、固体電池５１の第２端面にも、同様に、横第１列に２つの負極引出部が配置されている。なお、図４では、各正極層が２つの正極引出部を有する例を示したが、正極引出部の数は２に限定されるものではない。また、各正極層が異なる複数の正極引出部を有していてもよい。また、各負極層についても同様であり、負極引出部の数は２に限定されるものではない。また、各負極層が異なる複数の負極引出部を有していてもよい。

【0027】

また、正極引出部は平面視で正極層より幅狭であり、負極引出部は平面視で負極層より幅狭である。本発明では、電極引出部の幅は、平面視で電極層の幅よりも狭ければ特に限定されないが、例えば、平面視で正極引出部の幅は、正極層の幅の５％以上５０％以下、好ましくは１０％以上４０％以下である。また、平面視で負極引出部の幅は、負極層の幅の５％以上５０％以下、好ましくは１０％以上４０％以下である。ここで、電極引出部の幅には、１つの電極層に１つの電極引出部を設ける場合には、その１つの電極引出部の幅の値を用い、１つの電極層に複数の電極引出部を設ける場合には、複数の電極引出部の合計幅の値を用いている。なお、図１では、平面視で電極引出部が隙間なく配置されている例を示したが、この例に限定されるものではなく、例えば、図５に示すように、平面視で各電極引出部が概ね等間隔で配置されていてもよい。すなわち、固体電池５２は、第１端面５２ａと第２端面５２ｂとを有する積層体２と、第１端面５２ａに設けられた第１外部電極５３と、第２端面５２ｂに設けられた第２外部電極５４と、を有している。４つの正極引出部６１１ｂ，６１２ｂ，６１３ｂ，６１４ｂは、平面視で概ね等間隔となるように配置されている。また、４つの負極引出部６２１ｂ，６２２ｂ，６２３ｂ，６２４ｂも、平面視で概ね等間隔となるように配置されている。ここで、概ね等間隔とは、各電極引出部間の間隔の平均値に対して、それぞれの間隔がその平均値の±５０％以内に収まる範囲をいう。また、電極引出部の厚さは、電極層の厚さと同じでも、電極層の厚さより小さくてもよい。例えば、電極層の厚さよりも小さい場合、電極層の厚さの５０％以下である。なお、電極層が、２つの電極活物質層が電極集電体層を介して積層された構成を有する場合には、そもそも、電極集電体層の厚さは電極層の厚さよりも小さくなり、電極引出部の厚さは電極集電体層の厚さと概ね等しい。

【0028】

以下、本発明の固体電池の構成要素について、さらに詳しく説明する。
固体電池は、正極層、負極層、およびそれらの間に介在する固体電解質層から成る電池構成単位を積層方向に沿って少なくとも１つ備える積層体（固体電池積層体ともいう）を有して成る。

【0029】

固体電池は、それを構成する各層が焼成によって形成されるところ、正極層、負極層および固体電解質層などが焼結層を成していてよい。好ましくは、正極層、負極層および固体電解質は、それぞれが互いに一体焼成されており、それゆえ電池構成単位が一体焼結体を成していてよい。

【0030】

正極層は、少なくとも正極活物質を含んで成る電極層であり、少なくとも正極活物質層を含む電極層である。正極層は、さらに固体電解質を含んでもよい。また、正極層は、正極活物質粒子と固体電解質粒子とを少なくとも含む焼結体から構成されていてもよい。また、正極層は、正極集電体層を含んでもよい。好ましい態様としては、正極活物質と固体電解質粒子を含む正極活物質層と、正極集電体層とを少なくとも含む焼結体から構成されているものを挙げることができる。また、別の好ましい態様としては、上記のように、２つの正極活物質層が正極集電体層を介して積層された焼結体から構成されているものを挙げることができる。一方、負極層は、少なくとも負極活物質を含んで成る電極層であり、少なくとも負極活物質層を含む電極層である。負極層は、さらに固体電解質を含んでもよい。また、負極層は、負極活物質粒子と固体電解質粒子とを少なくとも含む焼結体から構成されていてもよい。また、負極層は、負極集電体層を含んでもよい。好ましい態様としては、負極活物質と固体電解質粒子を含む負極活物質層と、負極集電体層とを少なくとも含む焼結体から構成されているものを挙げることができる。また、別の好ましい態様としては、上記のように、２つの負極活物質層が負極集電体層を介して積層された焼結体から構成されているものを挙げることができる。正極層または負極層の膜厚は、５μｍ以上６０μｍ以下、好ましくは８μｍ以上５０μｍ以下であってよい。また、５μｍ以上３０μｍ以下であってもよい。

【0031】

正極活物質および負極活物質は、固体電池において電子の受け渡しに関与する物質である。固体電解質を介した正極層と負極層との間におけるイオンの移動（伝導）と、外部回路を介した正極層と負極層との間における電子の受け渡しが行われることで充放電がなされる。正極層および負極層はリチウムイオンまたはナトリウムイオンを吸蔵放出可能な層であることが好ましい。つまり、固体電解質を介してリチウムイオンまたはナトリウムイオンが正極層と負極層との間で移動して電池の充放電が行われる全固体型二次電池であることが好ましい。

【0032】

（正極活物質）
正極層に含まれる正極活物質としては、例えば、リチウム含有化合物またはナトリウム含有化合物である。リチウムイオンを吸蔵放出可能な正極活物質としては、例えば、ナシコン型構造を有するリチウム含有リン酸化合物、オリビン型構造を有するリチウム含有リン酸化合物、リチウム含有層状酸化物、および、スピネル型構造を有するリチウム含有酸化物等から成る群から選択される少なくとも一種が挙げられる。ナシコン型構造を有するリチウム含有リン酸化合物の一例としては、Ｌｉ_３Ｖ_２（ＰＯ_４）_３等が挙げられる。オリビン型構造を有するリチウム含有リン酸化合物の一例としては、ＬｉＦｅＰＯ_４および／またはＬｉＭｎＰＯ_４等が挙げられる。リチウム含有層状酸化物の一例としては、ＬｉＣｏＯ_２および／またはＬｉＣｏ_１／３Ｎｉ_１／３Ｍｎ_１／３Ｏ_２等が挙げられる。スピネル型構造を有するリチウム含有酸化物の一例としては、ＬｉＭｎ_２Ｏ_４および／またはＬｉＮｉ_０．５Ｍｎ_１．５Ｏ_４等が挙げられる。リチウム化合物の種類は、特に限定されないが、例えば、リチウム遷移金属複合酸化物およびリチウム遷移金属リン酸化合物である。リチウム遷移金属複合酸化物は、リチウムと１種類または２種類以上の遷移金属元素とを構成元素として含む酸化物の総称であると共に、リチウム遷移金属リン酸化合物は、リチウムと１種類または２種類以上の遷移金属元素とを構成元素として含むリン酸化合物の総称である。遷移金属元素の種類は、特に限定されないが、例えば、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、マンガン（Ｍｎ）および鉄（Ｆｅ）などである。

【0033】

また、ナトリウムイオンを吸蔵放出可能な正極活物質としては、ナシコン型構造を有するナトリウム含有リン酸化合物、オリビン型構造を有するナトリウム含有リン酸化合物、ナトリウム含有層状酸化物およびスピネル型構造を有するナトリウム含有酸化物等から成る群から選択される少なくとも１種が挙げられる。例えば、ナトリウム含有リン酸化合物の場合、Ｎａ_３Ｖ_２（ＰＯ_４）_３、ＮａＣｏＦｅ_２（ＰＯ_４）_３、Ｎａ_２Ｎｉ_２Ｆｅ（ＰＯ_４）_３、Ｎａ_３Ｆｅ_２（ＰＯ_４）_３、Ｎａ_２ＦｅＰ_２Ｏ_７、Ｎａ_４Ｆｅ_３（ＰＯ_４）_２（Ｐ_２Ｏ_７）、およびナトリウム含有層状酸化物としてＮａＦｅＯ_２から成る群から選択される少なくとも一種が挙げられる。

【0034】

この他、正極活物質は、例えば、酸化物、二硫化物、カルコゲン化物または導電性高分子等でもよい。酸化物は、例えば、酸化チタン、酸化バナジウムまたは二酸化マンガン等でもよい。二硫化物は、例えば、二硫化チタンまたは硫化モリブデン等である。カルコゲン化物は、例えば、セレン化ニオブ等でもよい。導電性高分子は、例えば、ジスルフィド、ポリピロール、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリパラスチレン、ポリアセチレンまたはポリアセン等でもよい。

【0035】

（負極活物質）
負極層に含まれる負極活物質としては、例えば、炭素材料、金属系材料、リチウム合金およびリチウム含有化合物またはナトリウム合金およびナトリウム含有化合物などである。

【0036】

具体的には、炭素材料は、例えば、黒鉛、易黒鉛化性炭素、難黒鉛化性炭素、メソカーボンマイクロビーズ（ＭＣＭＢ）および高配向性グラファイト（ＨＯＰＧ）などである。

【0037】

金属系材料は、リチウムと合金を形成可能である金属元素および半金属元素のうちのいずれか１種類または２種類以上を構成元素として含む材料の総称である。この金属系材料は、単体でもよいし、合金でもよいし、化合物でもよい。ここで説明する単体の純度は、必ずしも１００％に限られないため、その単体は、微量の不純物を含んでいてもよい。

【0038】

金属元素および半金族元素は、例えば、ケイ素（Ｓｉ）、スズ（Ｓｎ）、アルミニウム（Ａｌ）、インジウム（Ｉｎ）、マグネシウム（Ｍｇ）、ホウ素（Ｂ）、ガリウム（Ｇａ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、鉛（Ｐｂ）、ビスマス（Ｂｉ）、カドミウム（Ｃｄ）、チタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）、鉄（Ｆｅ）、ニオブ（Ｎｂ）、モリブデン（Ｍｏ）、銀（Ａｇ）、亜鉛（Ｚｎ）、ハフニウム（Ｈｆ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、イットリウム（Ｙ）、パラジウム（Ｐｄ）および白金（Ｐｔ）などである。

【0039】

具体的には、金属系材料は、例えば、Ｓｉ、Ｓｎ、ＳｉＢ_４、ＴｉＳｉ_２、ＳｉＣ、Ｓｉ_３Ｎ_４、ＳｉＯ_ｖ（０＜ｖ≦２）、ＬｉＳｉＯ、ＳｎＯ_ｗ（０＜ｗ≦２）、ＳｎＳｉＯ_３、ＬｉＳｎＯおよびＭｇ_２Ｓｎなどである。

【0040】

リチウム含有化合物は、ナシコン型構造を有するリチウム含有リン酸化合物、オリビン型構造を有するリチウム含有リン酸化合物、ならびに、スピネル型構造を有するリチウム含有酸化物等から成る群から選択される少なくとも一種が挙げられる。リチウム合金の一例としては、Ｌｉ－Ａｌ等が挙げられる。ナシコン型構造を有するリチウム含有リン酸化合物の一例としては、Ｌｉ_３Ｖ_２（ＰＯ_４）_３、および／またはＬｉＴｉ_２（ＰＯ_４）_３等が挙げられる。オリビン型構造を有するリチウム含有リン酸化合物の一例としては、Ｌｉ_３Ｆｅ_２（ＰＯ_４）_３、および／またはＬｉＣｕＰＯ_４等が挙げられる。スピネル型構造を有するリチウム含有酸化物の一例としては、Ｌｉ_４Ｔｉ_５Ｏ_１２等が挙げられる。

【0041】

ナトリウムイオンを吸蔵放出可能な負極活物質としては、ナシコン型構造を有するナトリウム含有リン酸化合物、オリビン型構造を有するナトリウム含有リン酸化合物、およびスピネル型構造を有するナトリウム含有酸化物等から成る群から選択される少なくとも１種が挙げられる。

【0042】

なお、正極層および／または負極層は、電子伝導性材料を含んでいてもよい。正極層および／または負極層に含まれる電子伝導性材料としては、例えば、炭素材料および金属材料などである。具体的には、炭素材料は、例えば、黒鉛およびカーボンナノチューブなどである。金属材料は、例えば、銅（Ｃｕ）、マグネシウム（Ｍｇ）、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）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、銀（Ａｇ）およびパラジウム（Ｐｄ）などであり、それらの２種類以上の合金でもよい。

【0043】

また、正極層および／または負極層は、結着剤を含んでいてもよい。結着剤としては、例えば、合成ゴムおよび高分子材料などのうちのいずれか１種類または２種類以上である。具体的には、合成ゴムは、例えば、スチレンブタジエン系ゴム、フッ素系ゴムおよびエチレンプロピレンジエンなどである。高分子材料は、例えば、ポリフッ化ビニリデン、ポリイミドおよびアクリル樹脂から成る群から選択される少なくとも１種を挙げることができる。

【0044】

さらに、正極層および／または負極層は、導電性材料を含んでいてもよい。導電性材料としては、リチウム酸化物、ナトリウム酸化物、カリウム酸化物、酸化ホウ素、酸化ケイ素、酸化ビスマスおよび酸化リンから成る群から選択される少なくとも１種を挙げることができる。

【0045】

正極層および負極層の厚みは特に限定されず、例えば、それぞれ独立して、２μｍ以上１００μｍ以下、特に５μｍ以上５０μｍ以下であってもよい。

【0046】

（固体電解質）
固体電解質は、ナトリウムイオンまたはリチウムイオンが伝導可能な材質である。特に固体電池で電池構成単位を成す固体電解質は、正極層と負極層との間においてナトリウムイオンまたはリチウムイオンが伝導可能な層を成している。なお、固体電解質は、正極層と負極層との間に少なくとも設けられていればよい。つまり、固体電解質は、正極層と負極層との間からはみ出すように当該正極層および／または負極層の周囲においても存在していてもよい。具体的な固体電解質としては、例えば、結晶性固体電解質およびガラスセラミックス系固体電解質などのうちのいずれか１種類または２種類以上を含んでいる。

【0047】

結晶性固体電解質は、結晶性の電解質である。具体的には、結晶性固体電解質は、例えば、無機材料および高分子材料などであり、その無機材料は、例えば、硫化物および酸化物などである。硫化物は、例えば、Ｌｉ_２Ｓ－Ｐ_２Ｓ_５、Ｌｉ_２Ｓ－ＳｉＳ_２－Ｌｉ_３ＰＯ_４、Ｌｉ_７Ｐ_３Ｓ_１１、Ｌｉ_３．２５Ｇｅ_０．２５Ｐ_０．７５ＳおよびＬｉ_１０ＧｅＰ_２Ｓ_１２などである。酸化物は、例えば、Ｌｉ_ｘＭ_ｙ（ＰＯ_４）_３（１≦ｘ≦２、１≦ｙ≦２、Ｍは、Ｔｉ、Ｇｅ、Ａｌ、ＧａおよびＺｒから成る群より選ばれた少なくとも一種）、Ｌｉ_７Ｌａ_３Ｚｒ_２Ｏ_１２、Ｌｉ_６．７５Ｌａ_３Ｚｒ_１．７５Ｎｂ_０．２５Ｏ_１２、Ｌｉ_６ＢａＬａ_２Ｔａ_２Ｏ_１２、Ｌｉ_１＋ｘＡｌ_ｘＴｉ_２－ｘ（ＰＯ_４）_３、Ｌａ_２／３－_ｘＬｉ_３ｘＴｉＯ_３、Ｌｉ_１．２Ａｌ_０．２Ｔｉ_１．８（ＰＯ_４）_３、Ｌａ_０．５５Ｌｉ_０．３５ＴｉＯ_３およびＬｉ_７Ｌａ_３Ｚｒ_２Ｏ_１２等である。高分子材料は、例えば、ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）などである。

【0048】

ガラスセラミックス系固体電解質は、アモルファスと結晶とが混在した状態の電解質である。このガラスセラミックス系固体電解質は、例えば、リチウム（Ｌｉ）、ケイ素（Ｓｉ）およびホウ素（Ｂ）を構成元素として含む酸化物などであり、より具体的には、酸化リチウム（Ｌｉ_２Ｏ）、酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）および酸化ホウ素（Ｂ_２Ｏ_３）などを含んでいる。酸化リチウム、酸化ケイ素および酸化ホウ素の総含有量に対する酸化リチウムの含有量の割合は、特に限定されないが、例えば、４０ｍｏｌ％以上７３ｍｏｌ％以下である。酸化リチウム、酸化ケイ素および酸化ホウ素の総含有量に対する酸化ケイ素の含有量の割合は、特に限定されないが、例えば、８ｍｏｌ％以上４０ｍｏｌ％以下である。酸化リチウム、酸化ケイ素および酸化ホウ素の総含有量に対する酸化ホウ素の含有量の割合は、特に限定されないが、例えば、１０ｍｏｌ％以上５０ｍｏｌ％以下である。酸化リチウム、酸化ケイ素および酸化ホウ素のそれぞれの含有量を測定するためには、例えば、誘導結合プラズマ発光分光分析法（ＩＣＰ－ＡＥＳ）などを用いてガラスセラミックス系固体電解質を分析する。

【0049】

また、リチウムイオンが伝導可能な固体電解質として、例えば、ナシコン構造を有するリチウム含有ポリアニオン系化合物、ペロブスカイト構造を有する酸化物、ガーネット型またはガーネット型類似構造を有する酸化物、酸化物ガラスセラミックス系リチウムイオン伝導体等としてよい。ナシコン構造を有するリチウム含有ポリアニオン系化合物としては、例えば、リチウム含有リン酸化合物である、Ｌｉ_ｘＭ_ｙ（ＰＯ_４）_３（１≦ｘ≦２、１≦ｙ≦２、Ｍは、Ｔｉ、Ｇｅ、Ａｌ、ＧａおよびＺｒから成る群から選ばれた少なくとも一種）が挙げられる。ナシコン構造を有するリチウム含有リン酸化合物の一例としては、例えば、Ｌｉ_１．２Ａｌ_０．２Ｔｉ_１．８（ＰＯ_４）_３等が挙げられる。ペロブスカイト構造を有する酸化物の一例としては、Ｌａ_０．５５Ｌｉ_０．３５ＴｉＯ_３等が挙げられる。ガーネット型またはガーネット型類似構造を有する酸化物の一例としては、Ｌｉ_７Ｌａ_３Ｚｒ_２Ｏ_１２等が挙げられる。酸化物ガラスセラミックス系リチウムイオン伝導体としては、例えば、リチウム、アルミニウムおよびチタンを構成元素に含むリン酸化合物（ＬＡＴＰ）、リチウム、アルミニウムおよびゲルマニウムを構成元素に含むリン酸化合物（ＬＡＧＰ）を用いることができる。

【0050】

また、ナトリウムイオンが伝導可能な固体電解質としては、例えば、ナシコン構造を有するナトリウム含有リン酸化合物、ペロブスカイト構造を有する酸化物、ガーネット型またはガーネット型類似構造を有する酸化物等としてよい。ナシコン構造を有するナトリウム含有リン酸化合物としては、Ｎａ_ｘＭ_ｙ（ＰＯ_４）_３（１≦ｘ≦４、１≦ｙ≦２、Ｍは、ＺｒとＴｉ、Ｇｅ、Ａｌ、ＧａおよびＦｅ等から成る群から選ばれた少なくとも一種、Ｐの一部はＳｉやＳ等で置換されても良い）が挙げられる。

【0051】

固体電解質層は、結着剤および／または導電性材料を含んでいてもよい。固体電解質層に含まれる結着剤および／または導電性材料は、例えば、正極層および／または負極層に含まれ得る結着剤および／または導電性材料と同様の材料から選択されてもよい。

【0052】

固体電解質層の厚みは特に限定されず、例えば、１μｍ以上１５μｍ以下、特に１μｍ以上５μｍ以下であってもよい。

【0053】

（正極集電体層／負極集電体層）
正極集電体層を構成する正極集電材および負極集電体層を構成する負極集電材としては、導電率が大きい材料を用いるのが好ましく、例えば、炭素材料、銀、パラジウム、金、プラチナ、アルミニウム、銅およびニッケルから成る群から選択される少なくとも１種を用いることが好ましい。正極集電体層および負極集電体層はそれぞれ、外部と電気的に接続するための電気的接続部を有し、端子と電気的に接続可能に構成されていてもよい。正極集電体層および負極集電体層はそれぞれ箔の形態を有していてもよいが、一体焼結による電子伝導性向上および製造コスト低減の観点から、一体焼結の形態を有することが好ましい。なお、正極集電体層および負極集電体層が焼結体の形態を有する場合、例えば、電子伝導性材料、結着剤および／または導電性材料を含む焼結体より構成されてもよい。正極集電体層および負極集電体層に含まれる電子伝導性材料は、例えば、正極層および／または負極層に含まれ得る電子伝導性材料と同様の材料から選択されてもよい。正極集電体層および負極集電体層に含まれる結着剤および／または導電性材料は、例えば、正極層および／または負極層に含まれ得る結着剤および／または導電性材料と同様の材料から選択されてもよい。

【0054】

正極集電体層および負極集電体層の厚みは特に限定されず、例えば、それぞれ独立して、１μｍ以上１０μｍ以下、特に１μｍ以上５μｍ以下であってもよい。

【0055】

（保護層）
保護層は、一般に固体電池の最外側に形成され得るもので、電気的、物理的および／または化学的に保護するためのものである。保護層を構成する材料としては絶縁性、耐久性および／または耐湿性に優れ、環境的に安全であることが好ましい。例えば、ガラス、セラミックス、熱硬化性樹脂および／または光硬化性樹脂等を用いることが好ましい。

【0056】

（外部電極）
固体電池には、一般に外部電極が設けられている。特に、固体電池の側面に正負極の外部電極が対を成すように設けられている。より具体的には、正極層と接続された正極側の外部電極（以下、正極端子ともいう）と、負極層と接続された負極側の外部電極（以下、負極端子ともいう）とが対を成すように設けられている。そのような外部電極は、導電率が大きい材料を用いることが好ましい。外部電極の材質としては、特に制限するわけではないが、銀、金、プラチナ、アルミニウム、銅、スズおよびニッケルから成る群から選択される少なくとも一種を挙げることができる。

【0057】

［固体電池の製造方法］
本発明の固体電池は、スクリーン印刷法等の印刷法、グリーンシートを用いるグリーンシート法、またはそれらの複合法により製造することができる。以下、本発明の理解のために印刷法およびグリーンシート法を採用する場合について詳述するが、本発明は当該方法に限定されない。

【0058】

（固体電池積層前駆体の形成工程）
本工程では、正極層用ペースト、負極層用ペースト、固体電解質層用ペースト、集電体層用ペースト、電極分離部用ペーストおよび保護層用ペースト等の数種類のペーストをインクとして用いる。つまり、ペーストを印刷法で塗布することを通じて支持基体上に所定構造のペーストを形成する。

【0059】

印刷に際しては、所定の厚みおよびパターン形状で印刷層を順次、積層することによって、所定の固体電池の構造に対応する固体電池積層前駆体を基体上に形成することができる。パターン形成方法の種類は、所定のパターンを形成可能な方法であれば、特に限定されないが、例えば、スクリーン印刷法およびグラビア印刷法などのうちのいずれか１種類または２種類以上である。

【0060】

ペーストは、正極活物質、負極活物質、電子伝導性材料、固体電解質材料、集電体層材料、絶縁材、結着剤および導電性材料から成る群から適宜選択される各層の所定の構成材料と、有機材料を溶媒に溶解した有機ビヒクルとを湿式混合することによって作製することができる。正極層用ペーストは、例えば、正極活物質、電子伝導性材料、固体電解質材料、結着剤、導電性材料、有機材料および溶媒を含む。負極層用ペーストは、例えば、負極活物質、電子伝導性材料、固体電解質材料、結着剤、導電性材料、有機材料および溶媒を含む。固体電解質層用ペーストは、例えば、固体電解質材料、結着剤、導電性材料、有機材料および溶媒を含む。正極集電体層用ペーストおよび負極集電体層用ペーストは、電子伝導性材料、結着剤、導電性材料、有機材料および溶媒を含む。保護層用ペーストは、例えば、絶縁材、結着剤、有機材料および溶媒を含む。

【0061】

ペーストに含まれる有機材料は特に限定されないが、ポリビニルアセタール樹脂、セルロース樹脂、ポリアクリル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂およびポリビニルアルコール樹脂などから成る群から選択される少なくとも１種の高分子材料を用いることができる。溶媒の種類は、特に限定されないが、例えば、酢酸ブチル、Ｎ－メチル－ピロリドン、トルエン、テルピネオールおよびＮ－メチル－ピロリドン等の有機溶媒のうちのいずれか１種類または２種類以上である。

【0062】

湿式混合ではメディアを用いることができ、具体的には、ボールミル法またはビスコミル法等を用いることができる。一方、メディアを用いない湿式混合方法を用いてもよく、サンドミル法、高圧ホモジナイザー法またはニーダー分散法等を用いることができる。

【0063】

支持基体は、各ペースト層を支持可能な支持体であれば、特に限定されないが、例えば、一面に離型処理が施された離型フィルムなどである。具体的には、ポリエチレンテレフタレート等の高分子材料から成る基体を用いることができる。各ペースト層を基体上に保持したまま焼成工程に供する場合には、基体は焼成温度に対して耐熱性を呈するものを使用してよい。

【0064】

塗布したペーストを、３０℃以上５０℃以下に加熱したホットプレート上で乾燥させることで、基体（例えばＰＥＴフィルム）上に所定の形状、厚みを有する正極層グリーンシート、負極層グリーンシート、固体電解質グリーンシート、絶縁層グリーンシートおよび／または保護層グリーンシート等をそれぞれ形成する。

【0065】

次に、各グリーンシートを基体から剥離する。剥離後、積層方向に沿って、一方の電池構成単位の各構成要素のグリーンシートを順に積層することで固体電池積層前駆体を形成する。積層後、電極グリーンシートの側部領域にスクリーン印刷により固体電解質層、絶縁層および／または保護層等を供してもよい。

【0066】

（焼成工程）
焼成工程では、固体電池積層前駆体を焼成に付す。あくまでも例示にすぎないが、焼成は、酸素ガスを含む窒素ガス雰囲気中または大気中で、例えば５００℃にて有機材料を除去した後、窒素ガス雰囲気中または大気中で例えば５５０℃以上５０００℃以下で加熱することで実施する。焼成は、積層方向（場合によっては積層方向および当該積層方向に対する垂直方向）で固体電池積層前駆体を加圧しながら行ってよい。

【0067】

そのような焼成を経ることによって、固体電池積層体が形成され、最終的には所望の固体電池が得られることになる。

【0068】

ここで、平面視で電極層よりも幅狭の電極引出部を形成する場合、および必要に応じて電極層よりも厚さの小さい電極引出部を形成する場合、例えば、以下に説明する、正極グリーンシートの形成工程、負極グリーンシートの形成工程、固体電池積層体の形成工程、ならびに正極端子および負極端子の形成工程を用いることができる。

【0069】

［正極グリーンシートの形成工程］
最初に、固体電解質と、溶媒と、必要に応じて電解質結着剤などとを混合することにより、固体電解質層用ペーストを調製する。続いて、基体の一面に固体電解質層用ペーストを塗布することにより、固体電解質層を形成する。

【0070】

続いて、正極活物質と、溶媒と、必要に応じて正極活物質結着剤などとを混合することにより、正極ペーストを調製する。続いて、パターン形成方法を用いて、固体電解質層の表面に正極ペーストを塗布する。この際、平面視で、正極層から引き出された正極引出部が正極層の本体（基部ともいう）よりも幅狭となるように正極ペーストを塗布する。なお、正極層が、２つの正極活物質層が正極集電体層を介して積層された構成を有する場合には、引き出された正極集電体層が正極層の基部よりも幅狭となるように正極集電体用ペーストを塗布する。

【0071】

最後に、正極層の上に、固体電解質層用ペーストを塗布する。これにより、平面視で、引き出された正極引出部が正極層の基部よりも幅狭である正極グリーンシートが得られる。

【0072】

［負極グリーンシートの形成工程］
上記のように、基体の一面に固体電解質層用ペーストを塗布することにより、固体電解質層を形成する。

【0073】

続いて、負極活物質と、溶媒と、必要に応じて負極活物質結着剤などとを混合することにより、負極ペーストを調製する。続いて、パターン形成方法を用いて、固体電解質層の表面に負極ペーストを塗布する。この際、平面視で、負極層から引き出された負極引出部が負極層の本体（基部ともいう）よりも幅狭となるように負極ペーストを塗布する。なお、負極層が、２つの負極活物質層が負極集電体層を介して積層された構成を有する場合には、引き出された負極集電体層が負極層の基部よりも幅狭となるように負極集電体用ペーストを塗布する。

【0074】

最後に、負極層の上に、固体電解質層用ペーストを塗布する。これにより、平面視で、引き出された負極引出部が負極層の基部よりも幅狭である負極グリーンシートが得られる。

【0075】

以上、正極および負極グリーンシートに関し、電極層の基部から引き出された電極引出部が、平面視で電極層の基部よりも幅狭となるように形成する方法について説明したが、電極引出部の厚さを電極層の厚さよりも小さくする場合は、例えば、以下の方法を用いることができる。

【0076】

基体の一面に固体電解質層用ペーストを塗布することにより、固体電解質層を形成する際、固体電解質層が凹型となるように、両端が厚くなるように塗布する。一方の端部はこの後に塗布する電極層と同一の高さとなるよう厚く塗布し、他方の端部は、一方の端部よりも薄く塗布する。続いて、パターン形成方法を用いて、固体電解質層の表面（すなわち、固体電解質層の凹み部分および薄く形成した部分）に正極ペーストを塗布する。この際、固体電解質層の薄く形成した部分の表面について、正極ペーストを薄く塗布することで端部が凹み部となるように正極層を形成する。最後に、正極層端部の表面の凹み部に、固体電解質層用ペーストを塗布する。これにより、正極層端部の正極ペーストを薄く塗布した部分は、正極層よりも厚さが小さい正極引出部となる。なお、正極層が、２つの正極活物質層が正極集電体層を介して積層された構成を有する場合には、そもそも、正極集電体層の厚さは正極層の厚さよりも小さくなる。また、負極層の場合も、正極層の場合と同様にして、負極層よりも厚さが小さい負極引出部を形成することができる。

【0077】

［固体電池積層体の形成工程］
最初に、保護固体電解質と、溶媒と、必要に応じて保護結着剤などとを混合することにより、保護ペーストを調製する。または、保護固体電解質と、溶媒と、絶縁材と、必要に応じて保護結着剤などとを混合することにより、保護ペーストを調製する。続いて、基体の一面に保護ペーストを塗布することにより、保護層を形成する。

【0078】

続いて、保護層の上に、基体から剥離された負極グリーンシートと、正極グリーンシートとをこの順に交互に積層させる。

【0079】

続いて、固体電解質層の形成手順と同様の手順により、基体から剥離された負極グリーンシートの上に固体電解質層を形成したのち、保護層の形成手順と同様の手順により、固体電解質層の上に保護層を形成する。次いで、最下層の基材を剥離させることで、固体電池積層前駆体が形成される。

【0080】

最後に、固体電池積層前駆体を加熱する。この場合には、固体電池積層前駆体を構成する一連の層が焼結されるように加熱温度を設定する。加熱時間などの他の条件は、任意に設定可能である。

【0081】

この加熱処理により、固体電池積層前駆体を構成する一連の層が焼結されるため、その一連の層が熱圧着される。よって、固体電池積層体が形成される。

【0082】

［正極端子および負極端子のそれぞれの形成工程］
例えば、導電性接着剤を用いて固体電池積層体に正極端子を接着させると共に、例えば、導電性接着剤を用いて固体電池積層体に負極端子を接着させる。これにより、正極端子および負極端子のそれぞれが固体電池積層体に取り付けられるため、固体電池が完成する。

【0083】

以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、あくまでも典型例を例示したに過ぎない。従って、本発明はこれに限定されず、本発明の要旨を変更しない範囲において種々の態様が考えられることを当業者は容易に理解されよう。例えば、上記の実施の形態では、正極引出部と負極引出部の両方が、積層方向における中心線が互いに重ならないように配置されている例について説明したが、正極引出部だけが、積層方向における中心線が互いに重ならないように配置されている態様も可能である。また、負極引出部だけが、積層方向における中心線が互いに重ならないように配置されている態様も可能である。これらの態様であっても、上記の実施の形態に係る固体電池を同様の効果を有する。

【産業上の利用可能性】

【0084】

本発明の固体電池は、電池使用または蓄電が想定される様々な分野に利用することができる。あくまでも例示にすぎないが、本発明の固体電池は、モバイル機器などが使用される電気・情報・通信分野（例えば、携帯電話、スマートフォン、ノートパソコンおよびデジタルカメラ、活動量計、アームコンピューター、電子ペーパーなどや、ＲＦＩＤタグ、カード型電子マネー、スマートウォッチなどの小型電子機などを含む電気・電子機器分野あるいはモバイル機器分野）、家庭・小型産業用途（例えば、電動工具、ゴルフカート、家庭用・介護用・産業用ロボットの分野）、大型産業用途（例えば、フォークリフト、エレベーター、湾港クレーンの分野）、交通システム分野（例えば、ハイブリッド車、電気自動車、バス、電車、電動アシスト自転車、電動二輪車などの電動車両の分野）、電力系統用途（例えば、各種発電、ロードコンディショナー、スマートグリッド、一般家庭設置型蓄電システムなどの分野）、医療用途（イヤホン補聴器などの医療用機器分野）、医薬用途（服用管理システムなどの分野）、ならびに、ＩｏＴ分野、宇宙・深海用途（例えば、宇宙探査機、潜水調査船などの分野）などに利用することができる。

【符号の説明】

【0085】

１，５１，５２ 固体電池
２ 積層体
２ａ 第１端面
２ｂ 第２端面
３ 第１外部電極
４ 第２外部電極
２１ 正極層
２１ａ 正極活物質層
２１ｂ 正極集電体層
２２ 負極層
２２ａ 負極活物質層
２２ｂ 負極集電体層
２１１ｂ，２１２ｂ，２１３ｂ，２１４ｂ，２１５ｂ，２１１ｂ２，２１２ｂ２，２１３ｂ２，２１４ｂ２，２１５ｂ２，３１１ｂ，３１５ｂ，３１１ｂ２，６１１ｂ．６１２ｂ，６１３ｂ，６１４ｂ 正極引出部
２２１ｂ，２２２ｂ，２２３ｂ，２２４ｂ，２２５ｂ，６２１ｂ，６２２ｂ，６２３ｂ，６２４ｂ 負極引出部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】