(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2023-05-12
(54)【発明の名称】リチウムイオン二次電池およびその製造方法
(51)【国際特許分類】
H01M 10/0585 20100101AFI20230502BHJP
H01M 50/184 20210101ALI20230502BHJP
H01M 50/186 20210101ALI20230502BHJP
H01M 50/198 20210101ALI20230502BHJP
H01M 50/191 20210101ALI20230502BHJP
H01M 50/193 20210101ALI20230502BHJP
H01M 50/197 20210101ALI20230502BHJP
H01M 50/548 20210101ALI20230502BHJP
H01M 10/052 20100101ALI20230502BHJP
【ＦＩ】
H01M10/0585
H01M50/184 A
H01M50/186
H01M50/198
H01M50/191
H01M50/193
H01M50/197
H01M50/548 101
H01M10/052
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2022559537
(86)(22)【出願日】2021-03-23
(85)【翻訳文提出日】2022-11-25
(86)【国際出願番号】 IB2021052375
(87)【国際公開番号】W WO2021198843
(87)【国際公開日】2021-10-07
(31)【優先権主張番号】20166569.2
(32)【優先日】2020-03-30
(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】514110783
【氏名又は名称】アイ テン
(74)【代理人】
【識別番号】100121728
【弁理士】
【氏名又は名称】井関 勝守
(74)【代理人】
【識別番号】100165803
【弁理士】
【氏名又は名称】金子 修平
(74)【代理人】
【識別番号】100170900
【弁理士】
【氏名又は名称】大西 渉
(72)【発明者】
【氏名】ギャバン，ファビアン
【テーマコード（参考）】
5H011
5H029
5H043
【Ｆターム（参考）】
5H011AA09
5H011EE04
5H011FF01
5H011HH02
5H011HH09
5H011KK00
5H029AJ03
5H029AJ04
5H029AJ12
5H029AJ14
5H029BJ04
5H029BJ06
5H029BJ12
5H029CJ02
5H029CJ04
5H029CJ13
5H029CJ22
5H029CJ30
5H029DJ03
5H029DJ05
5H029DJ16
5H029EJ01
5H029EJ05
5H029EJ12
5H029HJ00
5H029HJ04
5H029HJ12
5H029HJ20
5H043AA04
5H043AA19
5H043BA19
5H043CA04
5H043CA13
5H043CA22
5H043DA03
5H043DA08
5H043HA04D
5H043HA22D
5H043HA36D
5H043JA13D
5H043JA15D
5H043JA19D
5H043KA01D
5H043KA22D
5H043KA35D
5H043KA44D
5H043KA45D
5H043LA02
5H043LA21D
5H043LA22D
5H043LA24D
(57)【要約】
リチウムイオン電池は、陽極、電解質および陰極によって形成され、スタックを画定する少なくとも１つの単位セルを含み、該スタックおよび電池は、６つの面である互いに対向する２つの端面と、互いに対向する２つの横方向面と、互いに対向する２つの縦方向面とを有し、電池の第１の縦方向面が少なくとも１つの陽極接続ゾーンを含み、電池の第２の縦方向面が少なくとも１つの陰極接続ゾーンを含み、陽極接続ゾーンと陰極接続ゾーンとが横方向に互いに対向しており、電池の第１の縦方向において、各陽極層、各電解質材料層または電解質を含浸している各セパレータ層、各陰極層および各陰極集電基板層から各陽極集電基板が突出し、かつ、第１の縦方向とは反対の、電池の第２の縦方向において、各陽極層、各電解質材料層または電解質を含浸している各セパレータ層、各陰極層および各陽極集電基板層から各陰極集電基板が突出していることを特徴とする。
【選択図】図１０
【選択図】図１０
【特許請求の範囲】
【請求項1】
少なくとも１つの単位セル（１００）を含む電池（１０００）であって、各単位セル（１００）は、陽極集電基板（１０）、陽極層（２０）、少なくとも１つの電解質材料層（３０）および／または電解質を含浸している少なくとも１つのセパレータ層（３１）、陰極層（５０）および陰極集電基板（４０）を連続的に含み、
前記電池が複数の単位セル（１００、１００’、１００’’）を含む場合、前記単位セル（１００、１００’、１００’’）の１つが他の下に配置され、すなわち前記電池の主面に対する正面方向（ＺＺ）に従って重ね合わされ、好ましくは、
ｏ前記陽極集電基板（１０）は、２つの隣接する単位セル（１００、１００’、１００’’）の陽極集電基板（１０）であり、かつ、
ｏ前記陰極集電基板（４０）は、２つの隣接する単位セル（１００、１００’、１００’’）の陰極集電基板（４０）であるように配置され、
前記少なくとも１つの単位セルまたは前記単位セル（１００、１００’、１００’’）は、スタック（Ｉ）を画定し、
前記スタック（Ｉ）および前記電池は、６つの面、すなわち、
－互いに対向する、特に互いに平行な２つのいわゆる端面（Ｆ１、Ｆ２）であって、前記１つまたは複数の陽極集電基板（１０）、前記１つまたは複数の陽極層（２０）、前記１つもしくは複数の電解質材料層（３０）または電解質を含浸している前記１つもしくは複数のセパレータ層（３１）、前記１つまたは複数の陰極層（５０）、および前記１つまたは複数の陰極集電基板（４０）に概して平行な２つの端面（Ｆ１、Ｆ２）と、
－互いに対向する、特に互いに平行な２つのいわゆる横方向面（Ｆ３、Ｆ５）と、
－互いに対向する、特に互いに平行な２つのいわゆる縦方向面（Ｆ４、Ｆ６）とを有し、
前記電池の第１の縦方向面（Ｆ６）が少なくとも１つの陽極接続ゾーン（１００２）を含み、前記電池の第２の縦方向面（Ｆ４）が少なくとも１つの陰極接続ゾーン（１００６）を含み、前記陽極接続ゾーン（１００２）と陰極接続ゾーン（１００６）とが横方向に互いに対向しており、
－前記電池の第１の縦方向（ＸＸ’）において、各陽極層（２０）、各電解質材料層（３０）または電解質を含浸している各セパレータ層（３１）、各陰極層（５０）および各陰極集電基板層（４０）から各陽極集電基板（１０）が突出し、かつ、
－前記第１の縦方向（ＸＸ’）とは反対の、前記電池の第２の縦方向（ＸＸ’’）において、各陽極層（２０）、各電解質材料層（３０）または電解質を含浸している各セパレータ層（３１）、各陰極層（５０）および各陽極集電基板層（１０）から各陰極集電基板（４０）が突出していることを特徴とする、電池。
【請求項2】
各陽極集電基板（１０）が第１の端面（ＤＹａ）から突出し、この第１の面が、各陽極層、各電解質材料層または各セパレータ層、各陰極層および各陰極集電基板層の第１の縦方向端部によって画定されていることを特徴とする請求項１に記載の電池。
【請求項3】
各陰極集電基板（４０）が第２の端面（ＤＹ’ａ）から突出し、この第２の面が、各陽極層、各電解質材料層または各セパレータ層、各陰極層および各陽極集電基板層の第２の縦方向端部によって画定されていることを特徴とする請求項１または２に記載の電池。
【請求項4】
前記スタック（Ｉ）の外周部の少なくとも一部を覆う封止材を含み、前記封止材が、１０－５ｇ／ｍ２・ｄ未満の水蒸気透過率（ＷＶＴＲ）を有する少なくとも１つの不浸透性カバー層を含み、この封止材が、少なくとも前記電解質材料層（３０）および／または電解質を含浸している前記セパレータ層（３１）と、各縦方向面（Ｆ４、Ｆ６）で直接接触していることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の電池。
【請求項5】
前記封止材は、各縦方向面（Ｆ４、Ｆ６）において、前記陽極層、前記陰極層および前記突出していない集電基板とも直接接触していることを特徴とする、請求項４に記載の電池。
【請求項6】
前記封止材は、電気的絶縁性を有し、この封止材の導電率が有利には１０ｅ－１１Ｓ．ｍ－１未満、特に１０ｅ－１２Ｓ．ｍ－１未満であることを特徴とする請求項４または５に記載の電池。
【請求項7】
前記封止材（９５）は、前記スタックの端面（Ｆ１、Ｆ２）、前記横方向面（Ｆ３、Ｆ５）および前記縦方向面（Ｆ４、Ｆ６）の少なくとも一部を覆い、－前記電池の第１の縦方向（ＸＸ’）において、各陽極層（２０）、各電解質材料層（３０）または各セパレータ層（３１）、各陰極層（５０）および各陰極集電基板層（４０）から突出している各陽極集電基板（１０）の各陽極端（１００２’）のみが第１の縦方向面（Ｆ６）と同一平面上にあり、かつ、
－前記電池の第２の縦方向（ＸＸ’’）において、各陽極層（２０）、各電解質材料層（３０）または各セパレータ層（３１）、各陰極層（５０）および各陽極集電基板層（２０）から突出している各陰極集電基板（４０）の各陰極端（１００６’）のみが第２の縦方向面（Ｆ４）と同一平面上にあり、前記第２の縦方向面（Ｆ４）が前記第１の縦方向面（Ｆ６）と好ましくは対向かつ平行しており、
各陽極端（１００２’）が陽極接続ゾーン（１００２）を画定し、各陰極端（１００６’）が陰極接続ゾーン（１００６）を画定していることを特徴とする、請求項４から６のいずれか一項に記載の電池。
【請求項8】
前記封止材（９５）は、－任意選択で、好ましくはパリレン、パリレンＦ、ポリイミド、エポキシ樹脂、シリコン、ポリアミド、ゾルゲルシリカ、有機シリカおよび／またはそれらの混合物の中から選択され、前記スタック（Ｉ）の外周部の少なくとも一部上に堆積されている第１のカバー層と、
－任意選択で、前記スタック（Ｉ）の外周部の少なくとも一部上または前記第１のカバー層上に原子層堆積法により堆積されている、電気的絶縁材料からなる第２のカバー層と、
－好ましくは１０－５ｇ／ｍ２・ｄ未満の水蒸気透過率（ＷＶＴＲ）を有し、セラミック材料および／または低融点ガラス、好ましくは６００℃未満の融点を有するガラスから成り、前記スタック（Ｉ）の外周部の少なくとも一部上または前記第１のカバー層上に堆積されている少なくとも第３の不浸透性カバー層と、を含み、
前記第２のカバー層が存在する場合に、
－前記第２のカバー層と前記第３のカバー層との連続をｚ回繰り返し、ここでｚ≧１であり、少なくとも前記第３のカバー層の外周部上に堆積させることができ、
－前記封止材の最後の層が、不浸透性カバー層であり、好ましくは１０－５ｇ／ｍ２・ｄ未満の水蒸気透過率（ＷＶＴＲ）を有し、セラミック材料および／または低融点ガラスから成ることを特徴とする、請求項４から７のいずれか一項に記載の電池。
【請求項9】
陽極コンタクト部材（９７’）および陰極コンタクト部材（９７’’）が、前記スタック（Ｉ）と外部導電性要素との間に電気的接触を生じさせ、少なくとも前記陽極接続ゾーン（１００２）、好ましくは少なくとも前記陽極接続ゾーン（１００２）を含む前記第１の縦方向面（Ｆ６）が前記陽極コンタクト部材（９７’）によって覆われ、かつ、
少なくとも前記陰極接続ゾーン（１００６）、好ましくは少なくとも前記陰極接続ゾーン（１００６）を含む前記第２の縦方向面（Ｆ４）が前記陰極コンタクト部材（９７’’）によって覆われていることを特徴とする、請求項１～８のいずれか一項に記載の電池。
【請求項10】
前記陽極コンタクト部材（９７’）および陰極コンタクト部材（９７’’）の各々が、－少なくとも前記陽極接続ゾーン（１００２）および少なくとも前記陰極接続ゾーン（１００６）上に、好ましくは少なくとも前記陽極接続ゾーン（１００２）を含む前記第１の縦方向面（Ｆ６）上および少なくとも前記陰極接続ゾーン（１００６）を含む前記第２の縦方向面（Ｆ４）上に配置され、導電性粒子を充填した材料、好ましくは導電性粒子を充填した高分子樹脂および／またはゾルゲル法によって得られた材料、より好ましくは黒鉛を充填した高分子樹脂を含む第１の電気接続層と、
－導電性粒子を充填した前記第１の材料層上に配置されている金属箔を含む第２の電気接続層と、を含むことを特徴とする請求項９に記載の電池。
【請求項11】
少なくとも１つの陽極接続ゾーン（１００２）を含む前記第１の縦方向面（Ｆ６）と、各陽極層（２０）、各電解質材料層（３０）および／または各セパレータ層（３１）、各陰極層（５０）および各陰極集電基板層（４０）の前記第１の縦方向端部によって画定される前記第１の端面（ＤＹａ）との間の最小距離（Ｄｃａ）が０．０１ｍｍと０．５ｍｍとの間に含まれ、かつ／または、少なくとも１つの陰極接続ゾーン（１００６）を含む前記第２の縦方向面（Ｆ４）と、各陽極層（２０）、各電解質材料層（３０）および／または各セパレータ層（３１）、各陰極層（５０）および各陽極集電基板層（１０）の前記第２の縦方向端部によって画定される前記第２の端面（ＤＹ’ａ）との間の最小距離（Ｄｃｃ）が０．０１ｍｍと０．５ｍｍとの間に含まれていることを特徴とする、請求項１～１０のいずれか一項に記載の電池。
【請求項12】
少なくとも１つの電池（１０００）を製造するための方法であって、各電池は、少なくとも１つの単位セル（１００）を含み、
各単位セル（１００）は、陽極集電基板（１０）、陽極層（２０）、少なくとも１つの電解質材料層（３０）および／または電解質を含浸している少なくとも１つのセパレータ層（３１）、陰極層（５０）および陰極集電基板（４０）を連続的に含み、
前記電池（１０００）が複数の単位セル（１００、１００’、１００’’）を含む場合、前記単位セル（１００、１００’、１００’’）の１つが他の下に配置され、すなわち前記電池の主面に対する正面方向（ＺＺ）に従って重ね合わされ、好ましくは、
ｏ前記陽極集電基板（１０）は、２つの隣接する単位セル（１００、１００’）の陽極集電基板（１０）であり、かつ、
ｏ前記陰極集電基板（４０）は、２つの隣接する単位セル（１００、１００’）の陰極集電基板（４０）であるように配置され、
前記少なくとも１つの単位セル（１００）または前記単位セル（１００、１００’、１００’’）は、スタック（Ｉ）を画定し、
前記スタック（Ｉ）および前記電池（１０００）は、６つの面、すなわち、
－互いに対向する、特に互いに平行な２つのいわゆる端面（Ｆ１、Ｆ２）であって、前記１つまたは複数の陽極集電基板（１０）、前記１つまたは複数の陽極層（２０）、前記１つもしくは複数の電解質材料層（３０）または電解質を含浸している前記１つもしくは複数のセパレータ層（３１）、前記１つまたは複数の陰極層（５０）、および前記１つまたは複数の陰極集電基板（４０）に概して平行な２つの端面（Ｆ１、Ｆ２）と、
－互いに対向する、特に互いに平行な２つのいわゆる横方向面（Ｆ３、Ｆ５）と、
－互いに対向する、特に互いに平行な２つのいわゆる縦方向面（Ｆ４、Ｆ６）とを有し、
前記電池の第１の縦方向面（Ｆ６）が少なくとも１つの陽極接続ゾーン（１００２）を含み、前記電池の第２の縦方向面（Ｆ４）が少なくとも１つの陰極接続ゾーン（１００６）を含み、前記陽極接続ゾーン（１００２）と陰極接続ゾーン（１００６）とが横方向に互いに対向しており、
－前記電池の第１の縦方向（ＸＸ’）において、各陽極層（２０）、各電解質材料層（３０）または電解質を含浸している各セパレータ層（３１）、各陰極層（５０）および各陰極集電基板層（４０）から各陽極集電基板（１０）が突出し、かつ、
－前記第１の縦方向（ＸＸ’）とは反対の、前記電池の第２の縦方向（ＸＸ’’）において、各陽極層（２０）、各電解質材料層（３０）または電解質を含浸している各セパレータ層（３１）、各陰極層（５０）および各陽極集電基板層（１０）から各陰極集電基板（４０）が突出している電池において、
（ｉ）溝（８０）、非被覆ゾーン（８２）、および陽極層（２０）や任意選択で電解質材料層（３０）またはセパレータ層（３１）による被覆ゾーン（８１）を有する少なくとも１つの陽極集電基板箔（１０）（以下、陽極箔（２ｅ）と称する）を供給するステップと、
（ｉｉ）溝（７０）、非被覆ゾーン（７２）、および陰極層（５０）や任意選択で電解質材料層（３０）またはセパレータ層（３１）による被覆ゾーン（７１）を有する少なくとも１つの陰極集電基板箔（４０）（以下、陰極箔（５ｅ）と称する）を供給するステップと、
（ｉｉｉ）溝（８０）、非被覆ゾーン（８２）および被覆ゾーン（８１）を有する少なくとも１つの陽極箔（２ｅ）と、溝（７０）、非被覆ゾーン（７２）および被覆ゾーン（７１）を有する少なくとも１つの陰極箔（５ｅ）とを交互に積層しているスタック（Ｉ）を製造するステップであって、陽極集電基板（１０）、陽極層（２０）、少なくとも１つの電解質材料層（３０）またはセパレータ層（３１）、陰極層（５０）、および陰極集電基板（４０）を連続的に含む少なくとも１つの単位セルを得るように、
ｏ前記電池の第１の縦方向（ＸＸ’）において、各陽極層（２０）、各電解質材料層（３０）および／または各セパレータ層（３１）、各陰極層（５０）および各陰極集電基板層（４０）から各陽極集電基板（１０）が突出し、かつ、
ｏ前記第１の縦方向（ＸＸ’）とは反対の、前記電池の第２の縦方向（ＸＸ’’）において、各陽極層（２０）、各電解質材料層（３１）および／または各セパレータ層（３１）、各陰極層（５０）および各陽極集電基板層（１０）から各陰極集電基板（４０）が突出しているようにスタック（Ｉ）を製造するステップと、
（ｉｖ）連結スタックを形成するように、ステップ（ｉｉｉ）で得られた交互の箔である前記スタック（Ｉ）を熱処理および／または機械的圧縮するステップと、
（ｖ）任意選択で、前記連結スタックから形成された電池（１０００）の所定の行（Ｌｎ）を、少なくとも１つの他の行（Ｌｎ－１、Ｌｎ＋１）から分離させる第１の対の切断（ＤＸｎ、ＤＸ’ｎ）を行うステップと、
（ｖｉ）任意選択で、ステップ（ｉｖ）で得られた前記連結スタック、またはステップ（ｖ）を実施した場合のステップ（ｖ）で得られた電池（１０００）の前記行（Ｌｎ）に、リチウム塩を含む液体電解質またはイオン液体などのリチウムイオンを運ぶ相を含浸させ、前記セパレータ層（３１）が電解質により含浸されるようにするステップと、
（ｖｉｉ）第２の対の切断（ＤＹｎ、ＤＹ’ｎ）を行うステップであって、
－前記電池の前記第１の縦方向（ＸＸ’）において、各陽極層（２０）、各電解質材料層（３０）または各セパレータ層（３１）、各陰極層（５０）および各陰極集電基板層（４０）から突出し、少なくとも１つの陽極接続ゾーン（１００２）を画定している各陽極端（１００２’）と、
－前記電池の前記第２の縦方向（ＸＸ’’）において、各陽極層（２０）、各電解質材料層（３０）または各セパレータ層（３１）、各陰極層（５０）および各陽極集電基板層（１０）から突出し、少なくとも１つの陰極接続ゾーン（１００６）を画定している各陰極端（１００６’）とを露出させ、
前記第２の対の切断（ＤＹｎ、ＤＹ’ｎ）により、ステップ（ｖ）を実施した場合、電池（１０００）の前記行（Ｌｎ）から形成される少なくとも１つの他の電池から、所定の電池を分離することができるステップと、を含む電池製造方法。
【請求項13】
ステップ（ｖｉ）を実施する場合はステップ（ｖｉ）の後に、または、ステップ（ｖｉ）を実施せず、ステップ（ｖ）を実施する場合はステップ（ｖ）の後に、または、
ステップ（ｖｉ）および（ｖ）を実施しない場合、ステップ（ｉｖ）の後、かつ、ステップ（ｖｉｉ）の前に、
前記連結スタックまたは電池の前記行（Ｌｎ）を封止化するステップ（ｖｉｉｉ）を実施し、好ましくは、前記スタック（Ｉ）または電池の前記行（Ｌｎ）の前記外周部の少なくとも一部を、好ましくは、前記スタックの前記端面（Ｆ１、Ｆ２）または電池の前記行（Ｌｎ）の前記端面（ＦＦ１、ＦＦ２）、横方向面（Ｆ３、Ｆ５、ＦＦ３、ＦＦ５）および縦方向面（Ｆ４、Ｆ６、ＦＦ４、ＦＦ６）の少なくとも一部を、封止材（９５）によって覆い、
ｏ前記電池の第１の縦方向（ＸＸ’）において、各陽極層（２０）、各電解質材料層（３０）または各セパレータ層（３１）、各陰極層（５０）および各陰極集電基板層（４０）から突出している各陽極集電基板（１０）の各陽極端（１００２’）のみが第１の縦方向面（Ｆ６、ＦＦ６）と同一平面上にあり、かつ、
ｏ前記電池の第２の縦方向（ＸＸ’’）において、各陽極層（２０）、各電解質材料層（３０）または各セパレータ層（３１）、各陰極層（５０）および各陽極集電基板層（２０）から突出している各陰極集電基板（４０）の各陰極端（１００６’）のみが第２の縦方向面（Ｆ４、ＦＦ４）と同一平面上にあり、前記第２の縦方向面（Ｆ４、ＦＦ４）が前記第１の縦方向面（Ｆ６、ＦＦ６）と好ましくは対向かつ平行しており、
各陽極端（１００２’）が陽極接続ゾーン（１００２）を画定し、各陰極端（１００６’）が陰極接続ゾーン（１００６）を画定し、
前記封止材（９５）は、好ましくは、
－任意選択で、好ましくはパリレン、パリレンＦ、ポリイミド、エポキシ樹脂、シリコン、ポリアミド、ゾルゲルシリカ、有機シリカおよび／またはそれらの混合物の中から選択され、前記スタック（Ｉ）または電池（１０００）の前記行（Ｌｎ）の前記外周部の少なくとも一部上に堆積されている少なくとも１つの第１のカバー層と、
－任意選択で、電気的絶縁材料からなる第２のカバー層であって、
－前記スタック（Ｉ）もしくは電池（１０００）の前記行（Ｌｎ）の外周部の少なくとも一部上
－または前記第１のカバー層上に、原子層堆積法により堆積されている第２のカバー層と、
－好ましくは１０－５ｇ／ｍ２・ｄ未満の水蒸気透過率（ＷＶＴＲ）を有し、セラミック材料および／または低融点ガラス、好ましくは６００℃未満の融点を有するガラスから成り、前記スタック（Ｉ）もしくは電池（１０００）の前記行（Ｌｎ）の外周部の少なくとも一部上または前記第１のカバー層上に堆積されている少なくとも１つの第３の不浸透性カバー層と、を含み、
少なくとも１つの第２のカバー層と少なくとも１つの第３のカバー層との連続をｚ回繰り返し、ここでｚ≧１であり、少なくとも前記第３のカバー層の外周部上に堆積させ、前記封止材の最後の層が、不浸透性カバー層であり、好ましくは１０－５ｇ／ｍ２・ｄ未満の水蒸気透過率（ＷＶＴＲ）を有し、セラミック材料および／または低融点ガラスから成ることを特徴とする、請求項１３に記載の電池製造方法。
【請求項14】
ステップ（ｖｉｉ）の後に、少なくとも前記陽極接続ゾーン（１００２）、好ましくは少なくとも前記陽極接続ゾーン（１００２）を含む少なくとも前記第１の縦方向面（Ｆ６）が前記スタック（Ｉ）と外部導電性要素との間に電気的接触を生じさせることができる陽極コンタクト部材（９７’）によって覆われ、かつ、少なくとも前記陰極接続ゾーン（１００６）、好ましくは少なくとも前記陰極接続ゾーン（１００６）を含む前記第２の縦方向面（Ｆ４）が前記スタック（Ｉ）と外部導電性要素との間の電気的接触を生じさせることができる陰極コンタクト部材（９７’’）によって覆われており、
前記陽極コンタクト部材（９７’）および陰極コンタクト部材（９７’’）の前記製造は、
－少なくとも前記陽極接続ゾーン（１００２）および少なくとも陰極接続ゾーン（１００６）上に、好ましくは少なくとも前記陽極接続ゾーン（１００２）を含む前記第１の縦方向面（Ｆ６）上および少なくとも前記陰極接続ゾーン（１００６）を含む前記第２の縦方向面（Ｆ４）上に、導電性粒子を充填した材料でできた第１の電気接続層を堆積させるステップであって、前記第１の層が好ましくは導電性粒子を充填した高分子樹脂および／またはゾルゲル法で得られた材料からなるステップと、
－任意選択で、前記第１の層が導電性粒子を充填した高分子樹脂および／またはゾルゲル法によって得られた材料からなる場合、乾燥ステップの後に、前記高分子樹脂および／または前記ゾルゲル法によって得られた材料を重合させるステップと、
－前記第１の層上に、前記第１の電気接続層上に配置される金属箔を含む第２の電気接続層を堆積させるステップと、
－任意選択で、前記第２の電気接続層上に、導電性インクを含む第３の電気接続層を堆積させるステップとを含むことを特徴とする、請求項１２または１３に記載の電池製造方法。
【請求項15】
実施する場合のステップ（ｖ）で、および／またはステップ（ｖｉｉ）で実施する前記切断を、レーザーアブレーションによって行う、好ましくは、実施する場合のステップ（ｖ）、および／またはステップ（ｖｉｉ）で行う前記切断のすべてを、レーザーによって行うことを特徴とする請求項１２から１４のいずれか一項に記載の電池製造方法。
【請求項16】
少なくとも１つの単位セル、特に単一の単位セル（６００）によって形成されたスタックを含む電池（１５００）であって、各単位セルは、陽極集電基板（５１０）、陽極層（５２０）、少なくとも１つの電解質材料層（５３０）および／または電解質を含浸している少なくとも１つのセパレータ層（５３１）、陰極層（５５０）および陰極集電基板（５４０）を連続的に含み、前記スタックおよび前記電池は、６つの面、すなわち、
－前記層および前記集電基板に対して概して平行で、互いに対向する２つのいわゆる端面（Ｆ１、Ｆ２）と、
－陽極および陰極接続ゾーンをそれぞれ含む、互いに対向する２つのいわゆる縦方向面（Ｆ４、Ｆ６）と、
－互いに対向する２つのいわゆる横方向面と、を有し、
－前記スタックの反対側の端面に設けられた２つの電気的接続部材（５６０、５７０）をさらに含み、各電気的接続部材の第１の端部（５６２、５７２）が前記縦方向（ＸＸ）において前記スタックのそれぞれの縦方向面（Ｆ４、Ｆ６）を超えて突出していることを特徴とする電池。
【請求項17】
接続部材（５６０）の前記第１の端部（５６２）は、第１の縦方向面（Ｆ４）を超えて第１の方向に突出する一方、他の接続部材（５７０）の前記第１の端部（５７２）は、他の縦方向面（Ｆ６）から反対方向に突出していることを特徴とする、請求項１６に記載の電池。
【請求項18】
前記２つの接続部材（６６０、６７０）の前記第１の端部（６６２、６７２）は、１つの同一縦方向面（Ｆ４）を超えて、同一方向に突出していることを特徴とする、請求項１６に記載の電池。
【請求項19】
各電気的接続部材は、特に導電性接着剤によって、それぞれの集電基板に取り付けられていることを特徴とする、請求項１６から１８のいずれか一項に記載の電池。
【請求項20】
前記集電基板はいずれも、前記陽極、陰極およびセパレータ層と同様に、前記スタックの前記縦方向面を超えて突出していないことを特徴とする、請求項１６から１９のいずれか一項に記載の電池。
【請求項21】
各電気的接続部材は、前記突出している端部の反対側で前記スタックとの肩部（５６４、５７４）を画定することを特徴とする、請求項１６から２０いずれか一項に記載の電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電池の分野に関し、より詳細には、リチウムイオン電池に関する。本発明は、より長い寿命を与える新規なアーキテクチャを有するリチウムイオン電池に関するものである。本発明は、さらに、そのような電池を製造するための新規な方法に関する。
【背景技術】
【0002】
（先行技術）
充電可能な全固体リチウムイオン電池が知られている。国際公開第２０１６／００１５８４号（Ｉ－ＴＥＮ）には、陽極層および電解質層で連続的に覆われた導電性基板からなる陽極箔、および陰極層および電解質層で連続的に覆われた導電性基板からなる陰極箔から作られるリチウムイオン電池が記載されており、これらの箔は堆積工程前または後に、Ｕ形パターンに切断されている。これらの箔を交互に積層して、複数の単位セルからなるスタック（積層体）を形成する。陽極および陰極箔の切断パターンは、陰極と陽極との積層が横方向にずれるように「ヘッド・トゥ・テール」構成で配置されている。積層工程の後、スタックおよびスタック内の空洞に厚さ約１０ミクロンの厚膜封止材を堆積させる。これにより、まず切断面における構造体の剛性を確保し、次に電池セルを大気から保護する。スタックが製造され、封止されると、切断面に沿って切断され、単位電池が得られ、電池の陽極接続ゾーンと陰極接続ゾーンとがそれぞれの切断面に露出する。この切断の際に、封止材が引きちぎられ、電池の不浸透性封止が破壊されることがある。また、これらの陽極および陰極の接続ゾーンが外から見える場合には、終端（すなわち、電気的コンタクト）を追加することが知られている。
充電可能な全固体リチウムイオン電池が知られている。国際公開第２０１６／００１５８４号（Ｉ－ＴＥＮ）には、陽極層および電解質層で連続的に覆われた導電性基板からなる陽極箔、および陰極層および電解質層で連続的に覆われた導電性基板からなる陰極箔から作られるリチウムイオン電池が記載されており、これらの箔は堆積工程前または後に、Ｕ形パターンに切断されている。これらの箔を交互に積層して、複数の単位セルからなるスタック（積層体）を形成する。陽極および陰極箔の切断パターンは、陰極と陽極との積層が横方向にずれるように「ヘッド・トゥ・テール」構成で配置されている。積層工程の後、スタックおよびスタック内の空洞に厚さ約１０ミクロンの厚膜封止材を堆積させる。これにより、まず切断面における構造体の剛性を確保し、次に電池セルを大気から保護する。スタックが製造され、封止されると、切断面に沿って切断され、単位電池が得られ、電池の陽極接続ゾーンと陰極接続ゾーンとがそれぞれの切断面に露出する。この切断の際に、封止材が引きちぎられ、電池の不浸透性封止が破壊されることがある。また、これらの陽極および陰極の接続ゾーンが外から見える場合には、終端（すなわち、電気的コンタクト）を追加することが知られている。
【0003】
この公知の解決策には、ある欠点があることが明らかになった。より具体的には、電極の位置、特に多層電池の電極の端部の近接性と切断部のクリーン性とに依存して、通常は、潜行性短絡の形態で端部に漏れ電流の現れることがある。この潜行性短絡によって、電池の周囲や陽極および陰極の接続部付近に封止材を使用しているにもかかわらず、電池の性能が低下する。さらに、電池上の封止材の不満足な堆積が、特に、電池の端部における電極の横方向オフセットによって生じた空間で、時折観察される。
【0004】
スズキによって出願された米国特許出願公開第２０１８／２１２２１０号明細書は、複数の単位セルを含む電池を最初に開示する。得られたスタックは、樹脂を介在させた金属筐体内に配置される。これにより、セルは機械的に固定され、動作中に移動することがない。また、この樹脂は、特に衝撃や振動の際に、セルが金属筐体と接触することによって生じる短絡の危険性を防止する。
【0005】
最後に、松下電器が出願した特開２００７－００５２７９号公報を引用する。この文献は、焼結によって得られる全固体電池を開示している。この電池は、したがって、電解質材料も、そのような電解質を含浸しているセパレータの層をも含んでいない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明は、従来技術の前述の欠点を少なくとも部分的に克服し、特に、高エネルギー密度および高出力密度を有する再充電可能なリチウムイオン電池を得ることを目的とするものである。
【0007】
特に、高エネルギー密度および高出力密度を有するリチウムイオン二次電池の生産量を増加させ、より効率的な封止体をより低コストで製造することを目的とする。
【0008】
特に、潜行性短絡や偶発的短絡のリスクを低減し、自己放電率の低い電池を製造することができる方法を提案することを目的とする。
【0009】
特に、非常に長い寿命を持つ電池を、簡単で、信頼性が高く、かつ、迅速に製造する方法を提案することを目的とする。
【0010】
さらに、簡単、迅速、かつ、費用対効果の高い電池の製造方法を提案することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0011】
（発明の目的）
本発明は、まず、少なくとも１つの単位セルを含み、各単位セルが、陽極集電基板、陽極層、少なくとも１つの電解質材料層および／または電解質を含浸させた少なくとも１つのセパレータ層、陰極層、および陰極集電基板を連続的に含む電池に関するものであって、
電池が複数の単位セルを含む場合、該単位セルの１つが他の下に配置され、すなわち、電池の主面に対する正面方向に従って重ね合わされ、好ましくは、以下のように、配置されている。すなわち、
ｏ陽極集電基板は、２つの隣接する単位セルの陽極集電基板であり、かつ、
ｏ陰極集電基板は、２つの隣接する単位セルの陰極集電基板であり、
少なくとも１つの単位セルまたは上記単位セルは、スタックを画定し、
該スタックおよび電池は、６つの面、すなわち、
－互いに対向する、特に互いに平行な２つのいわゆる端面であって、１つまたは複数の陽極集電基板、１つまたは複数の陽極層、１つもしくは複数の電解質材料層または電解質を含浸させた１つもしくは複数のセパレータ層、１つまたは複数の陰極層、および１つまたは複数の陰極集電基板に概して平行な２つの端面と、
－互いに対向する、特に互いに平行な２つのいわゆる横方向面と、
－互いに対向する、特に互いに平行な２つのいわゆる縦方向面とを有し、
電池の第１の縦方向面が少なくとも１つの陽極接続ゾーンを含み、電池の第２の縦方向面が少なくとも１つの陰極接続ゾーンを含み、前記陽極接続ゾーンと陰極接続ゾーンとが横方向に互いに対向していることが理解されており、以下を特徴とする。
－電池の第１の縦方向において、各陽極層、各電解質材料層または電解質を含浸している各セパレータ層、各陰極層、および各陰極集電基板層から各陽極集電基板が突出し、かつ、
－第１の縦方向とは反対の、電池の第２の縦方向において、各陽極層、各電解質材料層または電解質を含浸している各セパレータ層、各陰極層、および各陽極集電基板層から各陰極集電基板が突出している。
本発明は、まず、少なくとも１つの単位セルを含み、各単位セルが、陽極集電基板、陽極層、少なくとも１つの電解質材料層および／または電解質を含浸させた少なくとも１つのセパレータ層、陰極層、および陰極集電基板を連続的に含む電池に関するものであって、
電池が複数の単位セルを含む場合、該単位セルの１つが他の下に配置され、すなわち、電池の主面に対する正面方向に従って重ね合わされ、好ましくは、以下のように、配置されている。すなわち、
ｏ陽極集電基板は、２つの隣接する単位セルの陽極集電基板であり、かつ、
ｏ陰極集電基板は、２つの隣接する単位セルの陰極集電基板であり、
少なくとも１つの単位セルまたは上記単位セルは、スタックを画定し、
該スタックおよび電池は、６つの面、すなわち、
－互いに対向する、特に互いに平行な２つのいわゆる端面であって、１つまたは複数の陽極集電基板、１つまたは複数の陽極層、１つもしくは複数の電解質材料層または電解質を含浸させた１つもしくは複数のセパレータ層、１つまたは複数の陰極層、および１つまたは複数の陰極集電基板に概して平行な２つの端面と、
－互いに対向する、特に互いに平行な２つのいわゆる横方向面と、
－互いに対向する、特に互いに平行な２つのいわゆる縦方向面とを有し、
電池の第１の縦方向面が少なくとも１つの陽極接続ゾーンを含み、電池の第２の縦方向面が少なくとも１つの陰極接続ゾーンを含み、前記陽極接続ゾーンと陰極接続ゾーンとが横方向に互いに対向していることが理解されており、以下を特徴とする。
－電池の第１の縦方向において、各陽極層、各電解質材料層または電解質を含浸している各セパレータ層、各陰極層、および各陰極集電基板層から各陽極集電基板が突出し、かつ、
－第１の縦方向とは反対の、電池の第２の縦方向において、各陽極層、各電解質材料層または電解質を含浸している各セパレータ層、各陰極層、および各陽極集電基板層から各陰極集電基板が突出している。
【0012】
具体的な一実施形態では、
－各陽極集電基板が第１の端面から突出し、この第１の面が、各陽極層、各電解質材料層または各セパレータ層、各陰極層および各陰極集電基板層の第１の縦方向端部によって画定され、かつ／または、
－各陰極集電基板が第２の端面から突出し、この第２の面が、各陽極層、各電解質材料層または各セパレータ層、各陰極層および各陽極集電基板層の第２の縦方向端部によって画定されている。
－各陽極集電基板が第１の端面から突出し、この第１の面が、各陽極層、各電解質材料層または各セパレータ層、各陰極層および各陰極集電基板層の第１の縦方向端部によって画定され、かつ／または、
－各陰極集電基板が第２の端面から突出し、この第２の面が、各陽極層、各電解質材料層または各セパレータ層、各陰極層および各陽極集電基板層の第２の縦方向端部によって画定されている。
【0013】
本発明の特に有利な実施形態によれば、本発明による電池は、スタックの外周部の少なくとも一部を覆う封止材を含み、該封止材が、１０－５ｇ／ｍ２・ｄ未満の水蒸気透過率（ＷＶＴＲ）を有する少なくとも１つの不浸透性カバー層を含み、この封止材が、少なくとも電解質材料層および／または電解質を含浸させたセパレータ層と、各縦方向面で直接接触している。好ましくは、封止材は、各縦方向面において、陽極層、陰極層および突出していない集電基板とも直接接触している。
【0014】
有利には、封止材は電気的絶縁性を有し、この封止材の導電率が有利には１０ｅ－１１Ｓ．ｍ－１未満、特に１０ｅ－１２Ｓ．ｍ－１未満である。
【0015】
有利には、各陽極端が陽極接続ゾーンを画定し、各陰極端が陰極接続ゾーンを画定することを理解した上で、封止材は、スタックの外周部の少なくとも一部を覆い、該封止材は、スタックの端面、横方向面、および縦方向面の少なくとも一部を覆い、
－電池の第１の縦方向において、各陽極層、各電解質材料層または各セパレータ層、各陰極層、および各陰極集電基板層から突出している各陽極集電基板の各陽極端のみが第１の縦方向面と同一平面上にあり、かつ、
－電池の第２の縦方向において、各陽極層、各電解質材料層または各セパレータ層、各陰極層、および各陽極集電基板層から突出している各陰極集電基板の各陰極端のみが第２の縦方向面と同一平面上にあり、第２の縦方向面が第１の縦方向面と好ましくは対向かつ平行している。
－電池の第１の縦方向において、各陽極層、各電解質材料層または各セパレータ層、各陰極層、および各陰極集電基板層から突出している各陽極集電基板の各陽極端のみが第１の縦方向面と同一平面上にあり、かつ、
－電池の第２の縦方向において、各陽極層、各電解質材料層または各セパレータ層、各陰極層、および各陽極集電基板層から突出している各陰極集電基板の各陰極端のみが第２の縦方向面と同一平面上にあり、第２の縦方向面が第１の縦方向面と好ましくは対向かつ平行している。
【0016】
本発明のさらに別の態様によれば、封止材は、
－任意選択で、好ましくはパリレン、パリレンＦ、ポリイミド、エポキシ樹脂、シリコン、ポリアミド、ゾルゲルシリカ、有機シリカおよび／またはそれらの混合物の中から選択され、スタックの外周部の少なくとも一部上に堆積されている第１のカバー層と、
－任意選択で、スタックの外周部の少なくとも一部上または第１のカバー層上に原子層堆積法により堆積されている、電気的絶縁材料からなる第２のカバー層と、
－好ましくは１０－５ｇ／ｍ２・ｄ未満の水蒸気透過率（ＷＶＴＲ）を有し、セラミック材料および／または低融点ガラス、好ましくは６００℃未満の融点を有するガラスから成り、スタックの外周部の少なくとも一部上または第１のカバー層上に堆積されている少なくとも第３の不浸透性カバー層と、を含み、
第２のカバー層が存在する場合に、理解の通り、
－第２のカバー層と第３のカバー層との連続をｚ回繰り返し、ここでｚ≧１であり、少なくとも第３のカバー層の外周部上に堆積させることができ、
－封止材の最後の層が、不浸透性カバー層であり、好ましくは１０－５ｇ／ｍ２・ｄ未満の水蒸気透過率（ＷＶＴＲ）を有し、セラミック材料および／または低融点ガラスから成る。
－任意選択で、好ましくはパリレン、パリレンＦ、ポリイミド、エポキシ樹脂、シリコン、ポリアミド、ゾルゲルシリカ、有機シリカおよび／またはそれらの混合物の中から選択され、スタックの外周部の少なくとも一部上に堆積されている第１のカバー層と、
－任意選択で、スタックの外周部の少なくとも一部上または第１のカバー層上に原子層堆積法により堆積されている、電気的絶縁材料からなる第２のカバー層と、
－好ましくは１０－５ｇ／ｍ２・ｄ未満の水蒸気透過率（ＷＶＴＲ）を有し、セラミック材料および／または低融点ガラス、好ましくは６００℃未満の融点を有するガラスから成り、スタックの外周部の少なくとも一部上または第１のカバー層上に堆積されている少なくとも第３の不浸透性カバー層と、を含み、
第２のカバー層が存在する場合に、理解の通り、
－第２のカバー層と第３のカバー層との連続をｚ回繰り返し、ここでｚ≧１であり、少なくとも第３のカバー層の外周部上に堆積させることができ、
－封止材の最後の層が、不浸透性カバー層であり、好ましくは１０－５ｇ／ｍ２・ｄ未満の水蒸気透過率（ＷＶＴＲ）を有し、セラミック材料および／または低融点ガラスから成る。
【0017】
本発明のさらに別の態様によれば、少なくとも陽極接続ゾーン、好ましくは少なくとも陽極接続ゾーンを含む第１の縦方向面が陽極コンタクト部材によって覆われ、かつ、少なくとも陰極接続ゾーン、好ましくは少なくとも陰極接続ゾーンを含む第２の縦方向面が陰極コンタクト部材によって覆われている。
【0018】
上記陽極および陰極コンタクト部材により、スタックと外部導電性要素との間の電気的接触を生じさせることができるという理解である。
【0019】
本発明のさらに別の態様によれば、陽極コンタクト部材および陰極コンタクト部材の各々が、
－少なくとも陽極接続ゾーンおよび少なくとも陰極接続ゾーン上に、好ましくは少なくとも陽極接続ゾーンを含む第１の縦方向面上および少なくとも陰極接続ゾーンを含む第２の縦方向面上に配置された第１の電気接続層であって、
この第１層が導電性粒子を充填した材料、好ましくは導電性粒子を充填した高分子樹脂および／またはゾルゲル法によって得られた材料、より好ましくは黒鉛を充填した高分子樹脂を含むものと、
－導電性粒子を充填した第１の材料層上に配置されている金属箔を含む第２の電気接続層と、を含む。
－少なくとも陽極接続ゾーンおよび少なくとも陰極接続ゾーン上に、好ましくは少なくとも陽極接続ゾーンを含む第１の縦方向面上および少なくとも陰極接続ゾーンを含む第２の縦方向面上に配置された第１の電気接続層であって、
この第１層が導電性粒子を充填した材料、好ましくは導電性粒子を充填した高分子樹脂および／またはゾルゲル法によって得られた材料、より好ましくは黒鉛を充填した高分子樹脂を含むものと、
－導電性粒子を充填した第１の材料層上に配置されている金属箔を含む第２の電気接続層と、を含む。
【0020】
本発明のさらに別の態様によれば、少なくとも１つの陽極接続ゾーンを含む第１の縦方向面と、各陽極層、各電解質材料層および／または各セパレータ層、各陰極層および各陰極集電基板層の第１の縦方向端部によって画定される第１の端面との間の最小距離が０．０１ｍｍと０．５ｍｍとの間に含まれ、かつ／または、
少なくとも１つの陰極接続ゾーンを含む第２の縦方向面と、各陽極層、各電解質材料層および／または各セパレータ層、各陰極層および各陽極集電基材層の第２の縦方向端部によって画定される第２の端面との最小距離が０．０１ｍｍと０．５ｍｍとの間に含まれている。
少なくとも１つの陰極接続ゾーンを含む第２の縦方向面と、各陽極層、各電解質材料層および／または各セパレータ層、各陰極層および各陽極集電基材層の第２の縦方向端部によって画定される第２の端面との最小距離が０．０１ｍｍと０．５ｍｍとの間に含まれている。
【0021】
本発明は、さらに、少なくとも１つの電池を製造するための方法に関する。
【0022】
各電池は、少なくとも１つの単位セルを含み、
各単位セルは、陽極集電基板、陽極層、少なくとも１つの電解質材料層および／または電解質を含浸している少なくとも１つのセパレータ層、陰極層、および陰極集電基板を連続的に含み、
電池が複数の単位セルを含む場合、単位セルの１つが他の下に配置され、すなわち、電池の主面に対する正面方向に従って重ね合わされ、好ましくは、
ｏ陽極集電基板は、２つの隣接する単位セルの陽極集電基板であり、かつ、
ｏ陰極集電基板は、２つの隣接する単位セルの陰極集電基板であるように配置され、
少なくとも１つの単位セルまたは上記単位セルは、スタックを画定し、
該スタックおよび電池は、６つの面、すなわち、
－互いに対向する、特に互いに平行な２つのいわゆる端面であって、１つまたは複数の陽極集電基板、１つまたは複数の陽極層、１つもしくは複数の電解質材料層または電解質を含浸させた１つもしくは複数のセパレータ層、１つまたは複数の陰極層、および１つまたは複数の陰極集電基板に概して平行な２つの端面と、
－互いに対向する、特に互いに平行な２つのいわゆる横方向面と、
－互いに対向する、特に互いに平行な２つのいわゆる縦方向面とを有し、
電池の第１の縦方向面が少なくとも１つの陽極接続ゾーンを含み、電池の第２の縦方向面が少なくとも１つの陰極接続ゾーンを含み、陽極接続ゾーンと陰極接続ゾーンとが横方向に互いに対向していることが理解されており、その結果、
－電池の第１の縦方向において、各陽極層、各電解質材料層または電解質を含浸している各セパレータ層、各陰極層および各陰極集電基板層から各陽極集電基板が突出し、かつ、
－第１の縦方向とは反対の、電池の第２の縦方向において、各陽極層、各電解質材料層または電解質を含浸している各セパレータ層、各陰極層および各陽極集電基板層から各陰極集電基板が突出している電池の製造方法であって、
溝、非被覆ゾーン、および陽極層や任意選択で電解質材料層またはセパレータ層による被覆ゾーンを有する少なくとも１つの陽極集電基板箔（以下、陽極箔と称する）を供給する第１のステップと、
溝、非被覆ゾーン、および陰極層や任意選択で電解質材料層またはセパレータ層による被覆ゾーンを有する少なくとも１つの陰極集電基板箔（以下、陰極箔と称する）を供給する第２のステップと、
溝、非被覆ゾーンおよび被覆ゾーンを有する少なくとも１つの陽極箔と、溝、非被覆ゾーンおよび被覆ゾーンを有する少なくとも１つの陰極箔とを交互に積層しているスタックを製造する第３のステップであって、陽極集電基板、陽極層、少なくとも１つの電解質材料層またはセパレータ層、陰極層、および陰極集電基板を連続的に含む少なくとも１つの単位セルを得るように、
ｏ電池の第１の縦方向において、各陽極層、各電解質材料層および／または各セパレータ層、各陰極層および各陰極集電基板層から各陽極集電基板が突出し、かつ、
ｏ第１の縦方向とは反対の、電池の第２の縦方向において、各陽極層、各電解質材料層および／または各セパレータ層、各陰極層および各陽極集電基板層から各陰極集電基板が突出しているようにスタックを製造する第３のステップと、
連結スタックを形成するように、第３のステップで得られた交互の箔であるスタックを熱処理および／または機械的圧縮する第４のステップと、
任意選択で、連結スタックから形成された電池の所定の行を、少なくとも１つの他の行から分離させる第１の対の切断を行う第５のステップと、
任意選択で、第４のステップで得られた連結スタックまたはこの第５のステップを実施した場合の第５のステップで得られた電池の行に、リチウム塩を含む液体電解質またはイオン液体などのリチウムイオンを運ぶ相を含浸させ、セパレータ層が電解質により含浸されるようにする第６のステップと、
任意選択で、第２の対の切断を行って、
－電池の第１の縦方向において、各陽極層、各電解質材料層または各セパレータ層、各陰極層および各陰極集電基板層から突出し、少なくとも１つの陽極接続ゾーンを画定している各陽極端と、
－電池の第２の縦方向において、各陽極層、各電解質材料層または各セパレータ層、各陰極層および各陽極集電基板層から突出し、少なくとも１つの陰極接続ゾーンを画定している各陰極端とを露出させる第７のステップであって、
第２の対の切断により、第５のステップを実施した場合、電池の行から形成される少なくとも１つの他の電池から、所定の電池を分離することができる第７のステップと、を含む。
各単位セルは、陽極集電基板、陽極層、少なくとも１つの電解質材料層および／または電解質を含浸している少なくとも１つのセパレータ層、陰極層、および陰極集電基板を連続的に含み、
電池が複数の単位セルを含む場合、単位セルの１つが他の下に配置され、すなわち、電池の主面に対する正面方向に従って重ね合わされ、好ましくは、
ｏ陽極集電基板は、２つの隣接する単位セルの陽極集電基板であり、かつ、
ｏ陰極集電基板は、２つの隣接する単位セルの陰極集電基板であるように配置され、
少なくとも１つの単位セルまたは上記単位セルは、スタックを画定し、
該スタックおよび電池は、６つの面、すなわち、
－互いに対向する、特に互いに平行な２つのいわゆる端面であって、１つまたは複数の陽極集電基板、１つまたは複数の陽極層、１つもしくは複数の電解質材料層または電解質を含浸させた１つもしくは複数のセパレータ層、１つまたは複数の陰極層、および１つまたは複数の陰極集電基板に概して平行な２つの端面と、
－互いに対向する、特に互いに平行な２つのいわゆる横方向面と、
－互いに対向する、特に互いに平行な２つのいわゆる縦方向面とを有し、
電池の第１の縦方向面が少なくとも１つの陽極接続ゾーンを含み、電池の第２の縦方向面が少なくとも１つの陰極接続ゾーンを含み、陽極接続ゾーンと陰極接続ゾーンとが横方向に互いに対向していることが理解されており、その結果、
－電池の第１の縦方向において、各陽極層、各電解質材料層または電解質を含浸している各セパレータ層、各陰極層および各陰極集電基板層から各陽極集電基板が突出し、かつ、
－第１の縦方向とは反対の、電池の第２の縦方向において、各陽極層、各電解質材料層または電解質を含浸している各セパレータ層、各陰極層および各陽極集電基板層から各陰極集電基板が突出している電池の製造方法であって、
溝、非被覆ゾーン、および陽極層や任意選択で電解質材料層またはセパレータ層による被覆ゾーンを有する少なくとも１つの陽極集電基板箔（以下、陽極箔と称する）を供給する第１のステップと、
溝、非被覆ゾーン、および陰極層や任意選択で電解質材料層またはセパレータ層による被覆ゾーンを有する少なくとも１つの陰極集電基板箔（以下、陰極箔と称する）を供給する第２のステップと、
溝、非被覆ゾーンおよび被覆ゾーンを有する少なくとも１つの陽極箔と、溝、非被覆ゾーンおよび被覆ゾーンを有する少なくとも１つの陰極箔とを交互に積層しているスタックを製造する第３のステップであって、陽極集電基板、陽極層、少なくとも１つの電解質材料層またはセパレータ層、陰極層、および陰極集電基板を連続的に含む少なくとも１つの単位セルを得るように、
ｏ電池の第１の縦方向において、各陽極層、各電解質材料層および／または各セパレータ層、各陰極層および各陰極集電基板層から各陽極集電基板が突出し、かつ、
ｏ第１の縦方向とは反対の、電池の第２の縦方向において、各陽極層、各電解質材料層および／または各セパレータ層、各陰極層および各陽極集電基板層から各陰極集電基板が突出しているようにスタックを製造する第３のステップと、
連結スタックを形成するように、第３のステップで得られた交互の箔であるスタックを熱処理および／または機械的圧縮する第４のステップと、
任意選択で、連結スタックから形成された電池の所定の行を、少なくとも１つの他の行から分離させる第１の対の切断を行う第５のステップと、
任意選択で、第４のステップで得られた連結スタックまたはこの第５のステップを実施した場合の第５のステップで得られた電池の行に、リチウム塩を含む液体電解質またはイオン液体などのリチウムイオンを運ぶ相を含浸させ、セパレータ層が電解質により含浸されるようにする第６のステップと、
任意選択で、第２の対の切断を行って、
－電池の第１の縦方向において、各陽極層、各電解質材料層または各セパレータ層、各陰極層および各陰極集電基板層から突出し、少なくとも１つの陽極接続ゾーンを画定している各陽極端と、
－電池の第２の縦方向において、各陽極層、各電解質材料層または各セパレータ層、各陰極層および各陽極集電基板層から突出し、少なくとも１つの陰極接続ゾーンを画定している各陰極端とを露出させる第７のステップであって、
第２の対の切断により、第５のステップを実施した場合、電池の行から形成される少なくとも１つの他の電池から、所定の電池を分離することができる第７のステップと、を含む。
【0023】
この方法の１つの具体的な実施形態において、第６ステップの後（第６ステップを実施する場合）、または第６ステップを実施しない場合、第５ステップの後（第５ステップを実施する場合）、または第６ステップおよび第５ステップを実施しない場合、第４ステップの後、かつ、第７ステップの前に、連結スタックまたは電池の行を封止化する第８のステップを実施する。各陽極端が陽極接続ゾーンを画定し、各陰極端が陰極接続ゾーンを画定することを理解した上で、好ましくはスタックまたは電池の行の外周部の少なくとも一部を、好ましくはスタックまたは電池の行の端面、横方向面および縦方向面の少なくとも一部を、封止材によって覆い、
ｏ電池の第１の縦方向において、各陽極層、各電解質材料層または各セパレータ層、各陰極層および各陰極集電基板層から突出している各陽極集電基板の各陽極端のみが第１の縦方向面と同一平面上にあり、かつ、
ｏ電池の第２の縦方向において、各陽極層、各電解質材料層または各セパレータ層、各陰極層および各陽極集電基板層から突出している各陰極集電基板の各陰極端のみが第２の縦方向面と同一平面上にあり、第２の縦方向面が第１の縦方向面と好ましくは対向かつ平行している。
ｏ電池の第１の縦方向において、各陽極層、各電解質材料層または各セパレータ層、各陰極層および各陰極集電基板層から突出している各陽極集電基板の各陽極端のみが第１の縦方向面と同一平面上にあり、かつ、
ｏ電池の第２の縦方向において、各陽極層、各電解質材料層または各セパレータ層、各陰極層および各陽極集電基板層から突出している各陰極集電基板の各陰極端のみが第２の縦方向面と同一平面上にあり、第２の縦方向面が第１の縦方向面と好ましくは対向かつ平行している。
【0024】
封止材は、好ましくは、
－任意選択で、好ましくはパリレン、パリレンＦ、ポリイミド、エポキシ樹脂、シリコン、ポリアミド、ゾルゲルシリカ、有機シリカおよび／またはそれらの混合物の中から選択され、スタックまたは電池の行の外周部の少なくとも一部上に堆積されている少なくとも１つの第１のカバー層と、
－任意選択で、電気的絶縁材料からなる第２のカバー層であって、
－スタックもしくは電池の行の外周部の少なくとも一部上
－または第１のカバー層上に、原子層堆積法により堆積されている第２のカバー層と、
－好ましくは１０－５ｇ／ｍ２・ｄ未満の水蒸気透過率（ＷＶＴＲ）を有し、セラミック材料および／または低融点ガラス、好ましくは６００℃未満の融点を有するガラスから成り、スタックもしくは電池の行の外周部の少なくとも一部上または第１のカバー層上に堆積されている少なくとも第３の不浸透性カバー層と、を含み、
少なくとも１つの第２のカバー層と少なくとも１つの第３のカバー層との連続をｚ回繰り返し、ここでｚ≧１であり、少なくとも第３のカバー層の外周部上に堆積させ、封止材の最後の層が、不浸透性カバー層であり、好ましくは１０－５ｇ／ｍ２・ｄ未満の水蒸気透過率（ＷＶＴＲ）を有し、セラミック材料および／または低融点ガラスから成ることを理解した上で、この方法を用いる。
－任意選択で、好ましくはパリレン、パリレンＦ、ポリイミド、エポキシ樹脂、シリコン、ポリアミド、ゾルゲルシリカ、有機シリカおよび／またはそれらの混合物の中から選択され、スタックまたは電池の行の外周部の少なくとも一部上に堆積されている少なくとも１つの第１のカバー層と、
－任意選択で、電気的絶縁材料からなる第２のカバー層であって、
－スタックもしくは電池の行の外周部の少なくとも一部上
－または第１のカバー層上に、原子層堆積法により堆積されている第２のカバー層と、
－好ましくは１０－５ｇ／ｍ２・ｄ未満の水蒸気透過率（ＷＶＴＲ）を有し、セラミック材料および／または低融点ガラス、好ましくは６００℃未満の融点を有するガラスから成り、スタックもしくは電池の行の外周部の少なくとも一部上または第１のカバー層上に堆積されている少なくとも第３の不浸透性カバー層と、を含み、
少なくとも１つの第２のカバー層と少なくとも１つの第３のカバー層との連続をｚ回繰り返し、ここでｚ≧１であり、少なくとも第３のカバー層の外周部上に堆積させ、封止材の最後の層が、不浸透性カバー層であり、好ましくは１０－５ｇ／ｍ２・ｄ未満の水蒸気透過率（ＷＶＴＲ）を有し、セラミック材料および／または低融点ガラスから成ることを理解した上で、この方法を用いる。
【0025】
上記と組み合わせることができる本発明による方法の別の具体的な実施形態では、第７ステップの後、少なくとも陽極接続ゾーン、好ましくは少なくとも陽極接続ゾーンを含む少なくとも第１の縦方向面を、スタックと外部導電要素との間の電気的接触を生じさせることができる陽極コンタクト部材によって覆っている。
【0026】
そして、少なくとも陰極接続ゾーン、好ましくは少なくとも陰極接続ゾーンを含む少なくとも第２の縦方向面を、スタックと外部導電性要素との間の電気的接触を生じさせることができる陰極コンタクト部材によって覆っている。
【0027】
陽極コンタクト部材および陰極コンタクト部材の製造は、
－少なくとも陽極接続ゾーン上および少なくとも陰極接続ゾーン上に、好ましくは少なくとも陽極接続ゾーンを含む少なくとも第１の縦方向面上および少なくとも陰極接続ゾーンを含む少なくとも第２の縦方向面上に、導電性粒子を充填した材料からなる第１の電気接続層を堆積させるステップであって、第１の層が好ましくは導電性粒子を充填した高分子樹脂および／またはゾルゲル法によって得られた材料からなるステップと、
－任意選択で、第１の層が導電性粒子を充填した高分子樹脂および／またはゾルゲル法によって得られた材料からなる場合、乾燥ステップの後に、高分子樹脂および／またはゾルゲル法によって得られた材料を重合させるステップと、
－第１の層上に、第１の電気接続層上に配置される金属箔を含む第２の電気接続層を堆積させるステップと、
－任意選択で、第２の電気接続層上に、導電性インクを含む第３の電気接続層を堆積させるステップと、を有する。
－少なくとも陽極接続ゾーン上および少なくとも陰極接続ゾーン上に、好ましくは少なくとも陽極接続ゾーンを含む少なくとも第１の縦方向面上および少なくとも陰極接続ゾーンを含む少なくとも第２の縦方向面上に、導電性粒子を充填した材料からなる第１の電気接続層を堆積させるステップであって、第１の層が好ましくは導電性粒子を充填した高分子樹脂および／またはゾルゲル法によって得られた材料からなるステップと、
－任意選択で、第１の層が導電性粒子を充填した高分子樹脂および／またはゾルゲル法によって得られた材料からなる場合、乾燥ステップの後に、高分子樹脂および／またはゾルゲル法によって得られた材料を重合させるステップと、
－第１の層上に、第１の電気接続層上に配置される金属箔を含む第２の電気接続層を堆積させるステップと、
－任意選択で、第２の電気接続層上に、導電性インクを含む第３の電気接続層を堆積させるステップと、を有する。
【図面の簡単な説明】
【0028】
非限定的な例として与えられている添付の図は、本発明の異なる態様および実施形態を示すものである。
【0029】
【図1】本発明の電池製造方法によるスタックの形成を意図した陽極箔および陰極箔の斜視図であり、これらの陽極箔および陰極箔は、非被覆ゾーン、被覆ゾーン、および溝を含む単位体を有する。
【図3】本発明による、または本発明の代替実施形態による陽極箔に作られた、以下「除去領域」という用語で称する非被覆ゾーン、被覆ゾーン、および溝からなる単位体を拡大して示す正面図である。
【図4】隣接する箔に設けられたこれらの単位体の非被覆ゾーンまたは除去領域、被覆ゾーンおよび溝を、やはり拡大して示す斜視図である。
【図5】先の図のスタックに設けられた異なる単位体に実施する切断ステップを示す俯瞰図である。
【図6】単位体に実施した切断を拡大して示す俯瞰図である。
【図7】図６に示す切断線ＶＩＩ－ＶＩＩに沿った断面図であり、本発明による、または本発明の代替実施形態による陽極および陰極単位体のスタックを示し、これらの単位体の各々は、非被覆ゾーン、被覆ゾーンおよび溝から構成されている。
【図9】特に、先の図に示した方法に従って得ることができる、封止材を含む本発明による電池を示す、切断線ＶＩＩ－ＶＩＩに沿った断面図である。
【図10】特に、先の図に示した方法に従って得ることができる、封止材を含む本発明による電池を示す斜視図である。
【図11】特に、先の図に示した方法に従って得ることができる、封止材およびコンタクト部材を含む本発明による電池を示す、切断線ＶＩＩ－ＶＩＩに沿った断面図である。
【図12】先行技術による電池を示す斜視図である。
【図13】本発明の代替実施形態による箔の１つである、特に陽極除去領域が単一の除去ストリップの形態で作られている陽極箔を示す、正面図である。
【図14】本発明の代替実施形態によるスタックに設けられた異なる単位体に実施する切断ステップを示す俯瞰図である。
【図15】本発明の代替実施形態によるスタックに設けられた異なる単位体に実施する切断ステップを示し、この代替実施形態によって得られた電池を示す俯瞰図である。
【図16】本発明による電池の行を示す俯瞰図である。
【図17】特に先の図に示した方法に従って得ることができる封止材を含む、本発明による電池の行を示す斜視図である。
【図18】本発明の別の実施形態による電池を製造するための連続するステップの１つを示す正面図であり、この電池は、単一セルを含み、各集電体がタブを形成している。
【図19】本発明の別の実施形態による電池を製造するための連続するステップの１つを示す正面図であり、この電池は、単一セルを含み、各集電体がタブを形成している。
【図20】本発明の別の実施形態による電池を製造するための連続するステップの１つを示す正面図であり、この電池は、単一セルを含み、各集電体がタブを形成している。
【発明を実施するための形態】
【0030】
本電池には、原則として次のような幾何学的符号が付されている。
【0031】
ＺＺは、いわゆる正面方向、すなわち種々の積層された層の平面に垂直な方向を意味する。
【0032】
ＸＸは、いわゆる縦方向を意味し、積層された層の平面に含まれ、上から見たときの、すなわち正面方向における、これらの層の最大寸法に平行な方向である。
【0033】
ＹＹは、いわゆる横方向または横断方向で、積層された層の平面に含まれ、上から見たときの、これらの層の最小寸法に平行な方向を意味する。
【0034】
また、原則として、これらの３つの方向のそれぞれに関連する２つの向きを、図１０に示す箔の平面を基準として与えている。
【0035】
したがって、図１０に示す箔の平面を基準として、右向きおよび左向きの方向をＸＸ方向と関連付け、前方および後方の方向をＹＹ方向と関連付け、上方および下方の方向をＺＺ方向と関連付けている。
【0036】
また、原則として、図１０に示す箔の平面を基準として、右から左に向く第１の縦方向ＸＸ’と、第１の縦方向ＸＸ’とは反対の、すなわち左から右に向く第２の縦方向ＸＸ’’とを定義している。図１０に示す箔の平面を再び参照して、前方から後方へ向く第１の横方向ＹＹ’と、第１の横方向とは反対の第２の横方向ＹＹ’’と、上から下へ向く第１の正面方向ＺＺ’と、第１の正面方向とは反対の第２の正面方向ＺＺ’’とを定義している。
【0037】
本発明による方法は、まず、交互に配置された箔のスタックＩを製造するステップを含み、これらの箔は、本明細書において、当面のケースに応じて「陽極箔」または「陰極箔」と称される。以下、より詳細に見るように、各陽極箔は複数の電池の陽極を形成することを意図しており、各陰極箔は複数の電池の陰極を形成することを意図している。図１の例では、単位体を有する２枚の陰極箔５ｅと、単位体を有する２枚の陽極箔２ｅとが示されている。実際には、より多くの箔によってこのスタックが形成され、通常は１０～１０００個ある。単位体を有する陰極箔５ｅの数は、使用される単位体を有する陽極箔２ｅの数と同一であり、反対極性の交互する箔のスタックＩを構成する。
【0038】
有利な一実施形態では、これらの箔の各々は、その４つの端部に穿孔７を有し、これらの穿孔７が重ね合わされると、以下にさらに詳細に説明されるように、これらの箔の陰極の全てと陽極の全てが本発明に従う配置となる（図１、２、３を参照）。箔の４つの端部におけるこれらの穿孔７は、任意の適切な手段によって、特に製造後の陽極および陰極箔上、または陽極および陰極箔の製造前の基板箔１０、４０上に作ることができる。
【0039】
各陽極箔は、陽極材料の活性層２０（以下、陽極層２０と称する）で少なくとも一部が被覆された陽極集電基板１０を含んでいる。各陰極箔は、陰極材料の活性層５０（以下、陰極層５０と称する）で少なくとも一部が被覆された陰極集電基板４０を含んでいる。これらの各活性層は、固体とすることができ、より詳細には、緻密性または多孔性を有する。さらに、反対極性の２つの活性層間のいかなる電気的接触も防止するために、活性層で予め被覆されたこれらの集電基板のうちの少なくとも１つの活性層上に、電解質層３０または電解質を後から含浸させたセパレータ層３１が、反対の活性層と接触して配置されている。電解質層３０またはセパレータ層３１は、陽極層２０上および／または陰極層５０上に配置することができ、電解質層３０またはセパレータ層３１は、それを含む陽極箔および／または陰極箔の一体的部分を形成している。
【0040】
有利には、陽極集電基板１０またはそれぞれの陰極集電基板４０の２つの面は、陽極層２０またはそれぞれの陰極層５０で少なくとも部分的に被覆され、任意選択として、陽極層２０上またはそれぞれの陰極層５０上に配置されている電解質層３０またはセパレータ層３１で被覆されている。このような場合、陽極集電基板１０またはそれぞれの陰極集電基板４０は、２つの隣接する単位セル１００、１００’に対する集電体として作用する。これらの基板を電池に用いることで、高エネルギー密度および高出力密度を有する二次電池の生産量を増加させることができる。
【0041】
陽極箔の１つの機械的構造について、他の陽極箔が同一の構造を有することを理解した上で、本明細書において説明する。さらに、以下において見られるように、陰極箔は、陽極箔と同様の構造を有する。
【0042】
図２に示すように、単位体６０、６０’を有する陽極箔２ｅは、四角形状、実質的に正方形の形状を有する。それは、いわゆる穿孔された中央ゾーン４を区画し、そこでは、以下に説明する単位体が作られている。これらの単位体の位置決めに関して、箔のいわゆる横方向または横断方向ＹＹを定義し、これらの単位体の横方向の向きに対応させるとともに、いわゆる箔の方向ＹＹに垂直な水平方向ＸＸを定義する。中央ゾーン４は、固体の、すなわち単位体がない周辺フレーム６によって縁取られている。このフレームの機能は、特に、各箔の容易な取り扱いを保証することである。
【0043】
単位体６０、６０’は、１つが他の下に配置された行Ｌ１～Ｌｙと、互いに隣接して配置された列Ｒ１～Ｒｘに分配されている。非限定的な例として、表面実装デバイス型（以下、ＳＭＤと称する）のマイクロ電池の製造の範囲内で、使用される陽極および陰極箔は、１００ｍｍ×１００ｍｍのウェハとすることができる。これらの箔の行数は１０～５００、列数は１０～５００を含むのが一般的である。所望の電池容量の関数として、その寸法を変えることができ、それに応じて陰極および陽極箔あたりの行および列の数を調整することができる。使用する陰極箔および陽極箔の寸法は、要件に応じて変更することができる。図２に示すように、隣接する２つの行は、材料ブリッジ８によって分離することができ、その高さＨ８は、０．０５ｍｍから５ｍｍの間を含む。隣接する２つの列は、材料ストリップ９によって分離することができ、その幅Ｌ９は、０．０５ｍｍから５ｍｍの間を含む。陽極および陰極箔のこれらの材料ブリッジ８およびストリップ９は、これらの箔を容易に取り扱うための十分な機械的剛性を与える。
【0044】
単位体６０、６０’、６０’’は、以下に詳述するように、除去領域、すなわち非被覆ゾーン７２、８２、被覆ゾーン７１、８１、および溝７０、８０を含む。好ましくはＩ字形であるこれらの溝７０、８０は、貫通しており、すなわち、箔の上下の対向する面においてそれぞれ開口している。これらの溝７０、８０は、好ましくは四角形状であり、実質的に長方形タイプである。これらの溝７０、８０は、それ自体既知の方法で、化学エッチング、電鋳、レーザー切断、マイクロ穿孔またはスタンピングによって、陽極または陰極材料の堆積の前に、集電基板上に直接製造することが可能である。また、これらの溝７０、８０を、
－陽極または陰極材料層で少なくとも部分的に被覆された集電基板上、または、
－電解質層もしくはセパレータ層で被覆された陽極または陰極材料層で少なくとも部分的に被覆された集電基板上、すなわち陽極箔または陰極箔上
に作ることも可能である。
－陽極または陰極材料層で少なくとも部分的に被覆された集電基板上、または、
－電解質層もしくはセパレータ層で被覆された陽極または陰極材料層で少なくとも部分的に被覆された集電基板上、すなわち陽極箔または陰極箔上
に作ることも可能である。
【0045】
このような少なくとも部分的に被覆された基板に溝７０、８０を作る場合、溝７０、８０は、それ自体既知の方法で、例えばレーザー切断（またはレーザーアブレーション）、フェムト秒レーザー切断、マイクロ穿孔またはスタンピングによって作ることができる。全ての陰極箔に作られた溝７０は、互いに重ね合わされている。全ての陽極箔に作られた溝８０は、互いに重ね合わされている。
【0046】
ここで、図３に示すような単位体６０の１つを説明するが、陽極箔の単位体６０、６０’の全ては同一であり、陰極箔の単位体６０、６０’’の全ては同一であると理解されよう。
【0047】
図３は、陽極単位体６０、６０’を示す。
【0048】
各単位体６０、６０’、６０’’は、好ましくはＩ字形である貫通溝８０、７０と、除去領域、すなわち非被覆ゾーン８２、７２と、被覆ゾーン８１、７１とを含む。
【0049】
陽極単位体６０’の被覆ゾーン８１は、陽極層２０によって覆われている、または陽極層２０および電解質層３０もしくはセパレータ層３１によって覆われている陽極箔のゾーンを意味すると理解される。陽極単位体６０’の除去領域または非被覆ゾーン８２は、陽極層２０によって覆われていない、または陽極層２０および電解質層３０もしくはセパレータ層３１によって覆われていない陽極箔のゾーンを意味すると理解される。
【0050】
陽極除去領域８２は、いかなる電解質材料またはセパレータもなく、いかなる陽極材料もないゾーンである。陽極箔上に生成されるとき、これらの陽極除去領域８２は、任意の電解質材料またはセパレータ、任意の陽極材料の堆積を除去または防止し、陽極集電基板１０の少なくとも一部を残すような方法で作成される。その結果、電池の第１の縦方向ＸＸ’において、各陽極集電基板１０は、各陽極層２０、および各電解質材料層３０または電解質を含浸している各セパレータ層３１から突出する。集電基板が陽極層２０で完全に覆われ、陽極層２０それ自体が電解質層３０またはセパレータ層３１で任意選択により覆われている場合、陽極層２０または電解質層３０もしくはセパレータ層３１で被覆された陽極層２０を局所的に除去するために、レーザーアブレーションによって陽極除去領域８２を生成することが可能である。陽極除去領域８２はまた、それ自体既知の方法で、集電基板の局所的なスロットダイ被覆によって製造することができる。集電基板の局所的なスロットダイ被覆は、基板上で、特に陽極層２０の局所的な堆積を可能にし、任意選択でその後同一方法に従って電解質層３０またはセパレータ層３１で陽極層２０を覆うことができる。基板の移動方向に対称性を有する基板上のスロットダイ被覆により、非被覆ゾーン８２を基板上に直接残すことが可能になるので、陽極箔上の単位体を製造するための方法におけるステップ数が減少する。
【0051】
同一単位体６０、６０’、６０’’の、一方の除去領域８２、７２と他方の溝８０、７０とは、ＹＨで示される単位体６０、６０’、６０’’の中心線に対して、俯瞰的に見たときに互いに対称的である。
【0052】
各陽極除去領域８２は、各陰極溝７０の続きに生成され、各陰極除去領域７２は、各陽極溝８０の続きに生成されている。
【0053】
以下、溝８０、被覆ゾーン８１および除去領域８２を製造した後に得られる陽極箔を、単位体を有する陽極箔２ｅと称する。
【0054】
以下の参照を用いる。
－Ｈ８０は陽極溝全体の高さであり、通常、０．２５ｍｍ以上１０ｍｍ以下を含む。
－Ｌ８０はその幅であり、通常、０．２５ｍｍ以上１０ｍｍ以下を含む。
－Ｈ８２は各陽極除去領域の高さであり、通常、０．２５ｍｍ以上１０ｍｍ以下を含む。
－Ｌ８２は各陽極除去領域の幅であり、通常、０．２５ｍｍ以上１０ｍｍ以下を含む。
－Ｈ８０は陽極溝全体の高さであり、通常、０．２５ｍｍ以上１０ｍｍ以下を含む。
－Ｌ８０はその幅であり、通常、０．２５ｍｍ以上１０ｍｍ以下を含む。
－Ｈ８２は各陽極除去領域の高さであり、通常、０．２５ｍｍ以上１０ｍｍ以下を含む。
－Ｌ８２は各陽極除去領域の幅であり、通常、０．２５ｍｍ以上１０ｍｍ以下を含む。
【0055】
同様に、各陰極箔も、陽極単位体６０、６０’と等しい量の、陰極単位体６０、６０’’を異なる行および列で提供される。
【0056】
特に図４に示すように、各陰極単位体６０’’の構造は、各陽極単位体６０’の構造と実質的に同様であり、すなわちこの陰極単位体６０’’は、除去領域または非被覆ゾーン７２、被覆ゾーン７１および溝７０からなる。
【0057】
陰極単位体６０’’の除去領域または非被覆ゾーン７２は、陰極層５０によって覆われていない、または陰極層５０および電解質層３０もしくはセパレータ層３１によって覆われていない陰極箔５ｅのゾーンを意味すると理解される。
【0058】
陰極単位体６０’’の被覆ゾーン８１は、陰極箔５ｅのうち、陰極層５０によって被覆されているゾーン、または陰極層５０および電解質層３０もしくはセパレータ層３１によって被覆されているゾーンを意味すると理解される。
【0059】
陰極除去領域７２の寸法は、陽極溝８０の寸法と同一であり、同様に、陽極除去領域８２の寸法は、陰極溝７０の寸法と同様である。
【0060】
俯瞰すると、陰極除去領域７２は陽極溝８０の上に重ね合わされ、陽極除去領域８２は陰極溝７０の上に重ね合わされている。
【0061】
陽極単位体６０’と陰極単位体６０’’との単位体の違いは、一方では、陰極除去領域７２と陽極除去領域８２とが互いに相対的に反転していることだけである。他方、陰極溝７０と陽極溝８０とは、互いに相対的に反転している。このように、俯瞰すると、各陽極除去領域８２は、各陰極溝７０の続きに生成され、各陰極除去領域７２は、各陽極溝８０の続きに生成されている。
【0062】
陰極除去領域７２は、いかなる電解質材料またはセパレータもなく、いかなる陰極材料もないゾーンである。陰極箔上に生成されるとき、これらの陰極除去領域７２は、任意の電解質材料またはセパレータ、任意の陰極材料の堆積を除去または防止し、陽極集電基板１０の少なくとも一部を残すような方法で作成される。その結果、第１の縦方向ＸＸ’と反対側の電池の第２の縦方向ＸＸ’’において、各陰極集電基板４０は、各陰極層５０、および各電解質材料層３０または電解質を含浸している各セパレータ層３１から突出する。集電基板が陰極層５０で完全に覆われ、陰極層５０それ自体が電解質層３０またはセパレータ層３１で任意選択により覆われている場合、陰極層５０または電解質層３０もしくはセパレータ層３１で被覆された陰極層５０を局所的に除去するために、レーザーアブレーションによって陰極除去領域７２を生成することが可能である。陰極除去領域７２はまた、集電基板の局所的なスロットダイ被覆によって製造することができる。集電基板の局所的なスロットダイ被覆は、基板上で、特に陰極層５０の局所的な堆積を可能にし、任意選択でその後同一方法に従って電解質層３０またはセパレータ層３１で陰極層５０を覆うことができる。基板の移動方向に対称性を有する基板上のスロットダイ被覆により、非被覆ゾーン７２を基板上に直接残すことが可能になるので、陰極箔上の単位体を製造するための方法におけるステップ数が減少する。
【0063】
以下、溝７０、被覆ゾーン７１および除去領域７２を製造した後に得られる陰極箔を、単位体を有する陰極箔５ｅと称する。
【0064】
次に、単位体を有する少なくとも１つの陽極箔２ｅと単位体５ｅを有する少なくとも１つの陰極箔とを交互に積層しているスタックＩを、少なくとも１つの単位セルを得るように製造し、それぞれの単位セルは、陽極集電基板１０、陽極層２０、電解質材料層３０または電解質を含浸しているもしくは後から含浸させたセパレータ層３１、陰極層５０および陰極集電基板４０を連続的に含んでいる。
【0065】
スタックＩは、溝８０、非被覆ゾーン８２および被覆ゾーン８１を有する少なくとも１つの陽極箔２ｅと、溝７０、非被覆ゾーン７２および被覆ゾーン７１を有する少なくとも１つの陰極箔５ｅとの交互配置を含んでいる。こうして、陽極集電基板１０、陽極層２０、電解質材料層３０および／またはセパレータ層３１、陰極層５０、および陰極集電基板４０を連続的に含む、少なくとも１つの単位セル１００が得られる。
【0066】
このスタックＩは、以下のように製造される。
－電池の第１の縦方向ＸＸ’において、各陽極集電基板１０は、各陽極層２０、電解質材料層３０および／またはセパレータ層３１の各層、各陰極層５０および各陰極集電基板層４０から突出し、かつ、
－前記第１の縦方向ＸＸ’と反対の前記電池の第２の縦方向ＸＸ’’において、各陰極集電基板４０が、各陽極層２０、電解質材料層３０および／またはセパレータ層３１の各層、各陰極層５０および各陽極集電基板層１０から突出している。
－電池の第１の縦方向ＸＸ’において、各陽極集電基板１０は、各陽極層２０、電解質材料層３０および／またはセパレータ層３１の各層、各陰極層５０および各陰極集電基板層４０から突出し、かつ、
－前記第１の縦方向ＸＸ’と反対の前記電池の第２の縦方向ＸＸ’’において、各陰極集電基板４０が、各陽極層２０、電解質材料層３０および／またはセパレータ層３１の各層、各陰極層５０および各陽極集電基板層１０から突出している。
【0067】
前記電池が複数の単位セル１００、１００’、１００’’からなる場合、前記単位セル１００、１００’、１００’’は、図１０に示すように、電池の主面に対する正面方向ＺＺに従って一つが他の下に配置され、すなわち重ね合わされ、好ましくは、以下のようにされる。
ｏ陽極集電基板１０は、隣接する２つの単位セル１００、１００’、１００’’の陽極集電基板１０であり、ここで、
ｏ陰極集電基板４０は、２つの隣接する単位セル１００、１００’、１００’’の陰極集電基板４０である。
ｏ陽極集電基板１０は、隣接する２つの単位セル１００、１００’、１００’’の陽極集電基板１０であり、ここで、
ｏ陰極集電基板４０は、２つの隣接する単位セル１００、１００’、１００’’の陰極集電基板４０である。
【0068】
本明細書に記載されたスタックは、その全体的な機械的安定性を確保するステップにかけられることが想定されている。これらのステップは、それ自体既知であり、特に、異なる層をホットプレスすることを含む。後述するように、このように連結されたスタックにより、行数Ｙと列数Ｘとの積に等しい数の個別の電池を形成することが可能になる。
【0069】
この目的のために、図５を参照して、３つの行Ｌｎ－１～Ｌｎ＋１および３つの列Ｒｎ－１～Ｒｎ＋１を示している。本発明に従い、またスタックＩが単位体の複数の行、すなわち少なくとも２つの行（以下では電池行Ｌｎとも称する）を含むとき、図１６および１７に示すように、前記連結スタックから形成された電池の少なくとも１つの他の行Ｌｎ－１、Ｌｎ＋１から電池１０００の所定の行Ｌｎを分離するために第１の対の切断ＤＸｎ、ＤＸ’ｎが行われる。貫通するように行われる、すなわちスタックの高さ全体を通って延びる各切断は、それ自体既知の方法で行われる。非限定的な例としては、鋸引きによる切断、特に立方体への切断、ギロチン切断またはレーザー切断が挙げられる。さらに、電池を形成しないスタック内の箔のゾーン９０は実線の塗りつぶしで示されているのに対し、溝の容積は空白のままであり、除去領域のそれは灰色である。
【0070】
図５の単位体６０、６０’のうちの１つの拡大図である図６に特に示すように、各切断は、電池の縦方向、第１の縦方向ＸＸ’または第２の縦方向ＸＸ’’に、かたよりのない状態で行われる。切断ＤＸｎおよびＤＸ’ｎは、好ましくは互いに平行であり、単位体６０、６０’、６０’’の溝８０、７０および除去領域７２、８２の整列の両方に対して垂直になされることが好ましい。
【0071】
図５に戻ると、各最終電池は、前部および後部に、好ましくは互いに平行な２つの切断ＤＸｎおよびＤＸ’ｎによって、また、右および左に、好ましくは互いに平行な第２の対の切断ＤＹｎおよびＤＹ’ｎによって区切られている。
【0072】
この図５では、切断線ＤｎおよびＤ’ｎに沿って、ならびに切断線ＤＹｎおよびＤＹ’ｎに沿って一旦切断された電池１０００がハッチングで示されている。
【0073】
これらの条件下で、この図６を参照して、非限定的な例の形態で、以下の参照に留意されたい。
－少なくとも１つの陽極接続ゾーン１００２を含む電池の第１の縦方向面Ｆ６と第１の端面ＤＹａとの間の最小距離に対応する距離Ｄｃａ。この距離Ｄｃａは、０．０１ｍｍと０．０５ｍｍとの間を含み、この距離ＤｃａはＬ８２／Ｌ７０以下であることが理解されよう。
－少なくとも１つの陰極接続ゾーン１００６を含む電池の第２の縦方向面Ｆ４と第２の端面ＤＹ’ａとの間の最小距離に対応する距離Ｄｃｃ。この距離Ｄｃｃは、０．０１ｍｍと０．０５ｍｍとの間を含み、この距離Ｄｃｃは、Ｌ７２／Ｌ８０以下であることが理解されよう。
－少なくとも１つの陽極接続ゾーン１００２を含む電池の第１の縦方向面Ｆ６と第１の端面ＤＹａとの間の最小距離に対応する距離Ｄｃａ。この距離Ｄｃａは、０．０１ｍｍと０．０５ｍｍとの間を含み、この距離ＤｃａはＬ８２／Ｌ７０以下であることが理解されよう。
－少なくとも１つの陰極接続ゾーン１００６を含む電池の第２の縦方向面Ｆ４と第２の端面ＤＹ’ａとの間の最小距離に対応する距離Ｄｃｃ。この距離Ｄｃｃは、０．０１ｍｍと０．０５ｍｍとの間を含み、この距離Ｄｃｃは、Ｌ７２／Ｌ８０以下であることが理解されよう。
【0074】
図７は、電池を貫通して延びる切断線ＶＩＩ－ＶＩＩによる断面図である。図７は、単位体を有する２つの陽極箔２ｅと、単位体を有する２つの陰極箔５ｅとが交互に配置されている様子を示している。同図において、以下の参照数字が与えられている。すなわち、図６および本発明の有利な一実施形態による隣接する単位セルにも示したような、単位体６０、６０’の溝７０、８０、被覆ゾーン７１、８１および除去領域７２、８２である。
【0075】
単位体を有する陽極箔２ｅは、陽極層２０で被覆された陽極集電基板１０を含み、それ自体は、任意選択により電解質層３０または電解質を後から含浸させたセパレータ層３１で被覆されている。単位体を有する各陰極箔５ｅは、陰極材料の活性層５０で被覆された陰極集電基板４０を含み、それ自体は、任意選択により電解質層３０または電解質を後から含浸させたセパレータ層３１で被覆されている。反対極性の２つの活性層間、すなわち陽極層２０と陰極層５０との間のいなかる電気的接触も防止するために、少なくとも１つの電解質層３０および／または電解質を含浸しているもしくは後から含浸させたセパレータ層３１の少なくとも１つが配置されている。図７は、陽極集電基板１０、陽極層２０、少なくとも１つの電解質材料層３０または電解質を含浸しているもしくは後から含浸させたセパレータ層３１、陰極層５０、および陰極集電基板４０を連続的に含む単位セル１００を示している。
【0076】
有利には、単位セル１００’の陽極集電基板１０は、隣接する単位セル１００’’の陽極集電基板１０と隣接させることができる。同様に、単位セル１００の陰極集電基板４０は、隣接する単位セル１００’の陰極集電基板４０と隣接させることができる。
【0077】
有利な一実施形態では、特に図７に示すように、陽極集電基板１０、それぞれの陰極集電基板４０は、２つの隣接する単位セルのための集電体として機能することが可能である。本明細書で説明するように、陽極集電基板１０またはそれぞれの陰極集電基板４０の２つの面は、陽極層２０またはそれぞれの陰極層５０で、任意選択により陽極層２０上またはそれぞれの陰極層５０上に配置された電解質層３０もしくはセパレータ層３１で被覆されている。これにより、電池の生産量を増加させることができる。
【0078】
図７に示すように、単位体を有する各陽極箔２ｅおよび単位体を有する各陰極箔５ｅは、各陰極除去領域７２が各陽極溝８０の続きになり、各陽極除去領域８２が各陰極溝７０の続きになるように配置されている。
【0079】
第１の縦方向ＸＸ’において、各陽極集電基板１０は、第１の端面ＤＹａから突出しており、この第１の面は、各陽極層２０、各電解質材料層３０または各セパレータ層３１、各陰極層５０および各陰極集電基板層４０の第１の縦方向端部により画定されている。
【0080】
前記第１の縦方向ＸＸ’と反対の電池の第２縦方向ＸＸ’’において、各陰極集電基板４０は、各陽極層２０、各電解質材料層３０または電解質を含浸しているもしくは後から含浸させた各セパレータ層３１、各陰極層５０および各陽極集電基板層１０から突出している。
【0081】
これは、電池の横方向端部における短絡の存在を防止し、漏れ電流を防止し、陽極接続ゾーン１００２および陰極接続ゾーン１００６における電気的接触を容易にするため、本発明の特に有利な特徴である。
【0082】
断面図から、陰極除去領域７２は陽極溝８０の上に重ね合わされ、陽極除去領域８２は陰極溝７０の上に重ね合わされている。
【0083】
有利には、単位体を有する陽極箔２ｅおよび単位体を有する陰極箔５ｅのスタックを製造した後、スタックＩは、熱および／または機械的処理（この処理は、圧力および高温の同時適用からなる熱圧着処理であり得る）により連結される。電池を組み立てることを可能にするスタックの熱処理は、有利には、５０℃と５００℃との間を含む温度で、好ましくは３５０℃以下の温度で行われる。組み立てられる、単位体を有する陽極箔２ｅおよび単位体を有する陰極箔５ｅのスタックの機械的圧縮は、１０ＭＰａと１００ＭＰａとの間を含む圧力で、好ましくは２０ＭＰａと５０ＭＰａとの間を含む圧力で実施される。
【0084】
電池を作成する層の連結スタックの製造は、以上説明したとおりである。次に、スタックＩが複数の行、すなわち単位体の少なくとも２つの行（以下、電池行Ｌｎとも称する）を含むとき、連結スタックから形成された電池の少なくとも１つの他の行Ｌｎ－１、Ｌｎ＋１から電池１０００の所定の行Ｌｎを分離するために第１の対の切断ＤＸｎ、ＤＸ’ｎを行うことができる。貫通するように行われる、すなわちスタックの高さ全体を通って延びる各切断は、本明細書で説明したように、それ自体既知の方法で行われる。図１７に示すように、電池線Ｌｎは、６つの面、すなわち、
－互いに対向する、特に互いに平行な２つのいわゆる端面ＦＦ１、ＦＦ２であって、１つまたは複数の陽極集電基板１０、１つまたは複数の陽極層２０、１つもしくは複数の電解質材料層３０または電解質を含浸している１つもしくは複数のセパレータ層３１、１つまたは複数の陰極層５０、および１つまたは複数の陰極集電基板４０に概して平行なものと、
－電池１０００の横方向面Ｆ３、Ｆ５に平行な、互いに対向する、特に互いに平行な２つのいわゆる横方向面ＦＦ３、ＦＦ５と、
－電池１０００の縦方向面Ｆ４、Ｆ６に平行な、互いに対向する、特に互いに平行な２つのいわゆる縦方向面ＦＦ４、ＦＦ６と、を有する。
－互いに対向する、特に互いに平行な２つのいわゆる端面ＦＦ１、ＦＦ２であって、１つまたは複数の陽極集電基板１０、１つまたは複数の陽極層２０、１つもしくは複数の電解質材料層３０または電解質を含浸している１つもしくは複数のセパレータ層３１、１つまたは複数の陰極層５０、および１つまたは複数の陰極集電基板４０に概して平行なものと、
－電池１０００の横方向面Ｆ３、Ｆ５に平行な、互いに対向する、特に互いに平行な２つのいわゆる横方向面ＦＦ３、ＦＦ５と、
－電池１０００の縦方向面Ｆ４、Ｆ６に平行な、互いに対向する、特に互いに平行な２つのいわゆる縦方向面ＦＦ４、ＦＦ６と、を有する。
【0085】
電解質ホストマトリックスとしてセパレータを使用する場合、初期スタックＩが電池Ｌｎの複数の行を含み、上記連結スタックから形成した電池（１０００）の少なくとも１つの他の行（Ｌｎ－１、Ｌｎ＋１）から、電池（１０００）の所定の行（Ｌｎ）を分離するための第１の対の切断（ＤＸｎ、ＤＸ’ｎ）を行うと、先に得られた連結スタックまたは電池１０００の行Ｌｎの含浸が可能である。先に得られた連結スタックまたは電池１０００の行Ｌｎの含浸は、上記セパレータ（３１）が電解質で含浸されるように、リチウム塩を含む液体電解質またはイオン液体などのリチウムイオンを運ぶ相により生成することができる。
【0086】
任意選択でリチウムイオンを運ぶ相で含浸された連結スタックＩを製造した後、このスタックまたは電池１０００の行Ｌｎは、図８に示すように、大気からの電池のセルの保護を保証するために、封止材９５を堆積させることによって封止化される。封止材は、有利には、バリア層としての機能を果たすために、化学的に安定であり、高温に耐えることができ、大気に対して不透過性でなければならない。
【0087】
スタックは、以下を含む封止材で覆うことができる。
－任意選択で、好ましくはパリレン、パリレンＦ、ポリイミド、エポキシ樹脂、シリコン、ポリアミド、ゾルゲルシリカ、有機シリカおよび／またはそれらの混合物の中から選択され、陽極箔および陰極箔のスタック上に堆積されている緻密かつ絶縁性の第１のカバー層と、
－任意選択で、陽極箔および陰極箔のスタック上または上記第１のカバー層上に原子層堆積法により堆積されている、電気的絶縁材料からなる第２のカバー層と、
－特に有利な態様では、好ましくは１０－５ｇ／ｍ２・ｄ未満の水蒸気透過率（ＷＶＴＲ）を有し、セラミック材料および／または低融点ガラス、好ましくは６００℃未満の融点を有するガラスから成り、陽極箔および陰極箔のスタックの外周部上または第１のカバー層上に堆積されている少なくとも第３の不浸透性カバー層と、である。
－任意選択で、好ましくはパリレン、パリレンＦ、ポリイミド、エポキシ樹脂、シリコン、ポリアミド、ゾルゲルシリカ、有機シリカおよび／またはそれらの混合物の中から選択され、陽極箔および陰極箔のスタック上に堆積されている緻密かつ絶縁性の第１のカバー層と、
－任意選択で、陽極箔および陰極箔のスタック上または上記第１のカバー層上に原子層堆積法により堆積されている、電気的絶縁材料からなる第２のカバー層と、
－特に有利な態様では、好ましくは１０－５ｇ／ｍ２・ｄ未満の水蒸気透過率（ＷＶＴＲ）を有し、セラミック材料および／または低融点ガラス、好ましくは６００℃未満の融点を有するガラスから成り、陽極箔および陰極箔のスタックの外周部上または第１のカバー層上に堆積されている少なくとも第３の不浸透性カバー層と、である。
【0088】
少なくとも１つの第２のカバー層と少なくとも１つの第３のカバー層とのこの連続をｚ回繰り返し、ここでｚ≧１であり、少なくとも第３のカバー層の外周部上に堆積させることができ、封止材の最後の層が、不浸透カバー層であり、好ましくは１０－５ｇ／ｍ２・ｄ未満の水蒸気透過率（ＷＶＴＲ）を有し、セラミック材料および／または低融点ガラスから成ることを理解して、このようにすることができる。
【0089】
この連続はｚ回繰り返すことができ、ここでｚ≧１である。これはバリア効果を持ち、ｚの値が大きくなるにつれてバリア効果が増加する。
【0090】
その結果、剛性の高い不浸透性の封止化が得られ、特に、封止材とコンタクト部材との間の界面（図１１の界面Ａを参照）での水蒸気の通過を防止することができる。
【0091】
本発明の目的のために、不浸透性層は、１０－５ｇ／ｍ２・ｄ未満の水蒸気透過率（ＷＶＴＲ）を有すると画定される。水蒸気透過率は、米国特許第７６２４６２１号明細書の目的であり、また、Ｔｈｉｎ Ｓｏｌｉｄ Ｆｉｌｍｓ ６＋５５０ （２０１４）８５－８９頁に掲載された、Ａ．Ｍｏｒｔｉｅｒ等による出版物「Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ ｃｕｒｅｄ ｐｏｌｙｓｉｌａｚａｎｅ ｇａｓ ｂａｒｒｉｅｒ ｌａｙｅｒｓ ｏｎ ｐｏｌｙｍｅｒ ｓｕｂｓｔｒａｔｅｓ」に説明されている方法を使用して測定することが可能である。
【0092】
通常は、任意選択である第１のカバー層は、以下からなる群から選択される。すなわち、シリコン（例えば含浸によって、またはヘキサメチルジシロキサン（ＨＭＤＳＯ）からのプラズマ強化化学気相成長によって堆積されたもの）、エポキシ樹脂、ポリイミド、ポリアミド、ポリパラキシリレン（パリレンとしてよく知られているポリ（ｐ－キシリレン））、および／またはこれらの混合物である。第１のカバー層が堆積されると、電池の敏感な素子をその環境から保護する。第１のカバー層の厚さは、好ましくは、０．５μｍと３μｍとの間を含んでいる。
【0093】
この第１のカバー層は、電池の電解質層および電極層に空隙がある場合に特に有用であり、平坦化層として作用し、バリア効果も有する。例えば、この第１の層は、層の表面に開口して微孔性を有する表面を覆って、そこへのアクセスを遮断することが可能である。
【0094】
この第１のカバー層では、パリレンの異なる変種を使用することができる。パリレンＣ、パリレンＤ、パリレンＮ（ＣＡＳ１６３３－２２－３）、パリレンＦ、またはパリレンＣ、Ｄ、Ｎおよび／もしくはＦの混合物を使用することが可能である。パリレンは、高い熱力学的安定性と、優れた耐溶剤性と、非常に低い透過性とを有する誘電性の透明半結晶性材料である。また、パリレンはバリア性を有している。本発明の範囲内では、パリレンＦが好ましい。
【0095】
この第１のカバー層は、有利には、化学気相成長法（ＣＶＤ）により電池のスタックの表面上に堆積された気体状モノマーの凝縮から得られ、その結果、スタックのアクセス可能な全表面がコンフォーマルに、薄く、均一に覆われることになる。この第１のカバー層は、有利には剛性が高く、可撓性を有する表面と見なすことができない。
【0096】
第２のカバー層は、任意選択であるが、電気的絶縁材料、好ましくは無機材料によって形成される。これは、原子層堆積法（ＡＬＤ）、ＰＥＣＶＤ、ＨＤＰＣＶＤ（高密度プラズマ化学気相成長法）、ＩＣＰＣＶＤ（誘導結合プラズマ化学気相成長法）によって堆積され、第１のカバー層で先に覆われたスタックのアクセス可能な表面のすべてのコンフォーマルな被覆を得るために行われる。ＡＬＤで成膜された層は機械的に非常に壊れやすく、その保護的な役割を果たすためには剛性の高い支持面を必要とする。可撓性を有する表面に壊れやすい層を堆積させると、亀裂が生じ、この保護層の完全性が失われることになる。さらに、ＡＬＤで成膜された層の成長は、基板の性質に影響される。異なる化学的性質のゾーンを有する基板上にＡＬＤによって成膜された層は、成長が不均一になり、この保護層の完全性を失わせる可能性がある。この理由から、この任意の第２の層は、存在する場合、好ましくは、任意選択である第１の層を支持し、これにより、化学的に均質に成長した基板が保証される。
【0097】
ＡＬＤ堆積技術は、完全に不浸透かつコンフォーマルな方法で高い粗さを有する表面を覆うのに特によく適している。これらの技術は、穴のような欠陥のない均一な層（いわゆる「ピンホールが無い」層）の製造を可能にし、非常に優れたバリアとなる。その水蒸気透過率（ＷＶＴＲ）は極めて低い。水蒸気透過率（ＷＶＴＲ）は、封止材の水蒸気透過率を評価するために用いられる。ＷＶＴＲが低いほど、封止材の不浸透性は高くなる。この第２の層の厚さは、有利には、所望の気体不浸透性レベル、すなわち所望のＷＶＴＲの関数として選択され、特にＡＬＤ、ＰＥＣＶＤ、ＨＤＰＣＶＤおよびＩＣＰＣＶＤの中から選択される、使用する堆積技術に依存する。
【0098】
上記第２のカバー層は、例えばＡｌ２Ｏ３またはＴａ２Ｏ５タイプの酸化物、窒化物、リン酸塩、酸窒化物またはシロキサンの形態のセラミック材料、ガラス質材料またはガラスセラミック材料で作ることができる。この第２のカバー層の厚さは、好ましくは１０ｎｍと１５μｍとの間、好ましくは１０ｎｍと５０ｎｍの間を有する。
【0099】
第１のカバー層上にＡＬＤ、ＰＥＣＶＤ、ＨＤＰＣＶＤ（高密度プラズマ化学気相成長）またはＩＣＰＣＶＤ（誘導結合プラズマ化学気相成長）によって堆積されたこの第２のカバー層は、第１に、構造を不浸透にすること、すなわち物体内部に水が移動するのを防ぐことを可能にし、第２に、パリレンＦからなることが好ましい第１のカバー層を大気、特に空気および湿気から保護し、かつ熱曝露から保護して、その劣化を防止することが可能である。このように、この第２のカバー層は、封止化された電池の寿命を向上させる。
【0100】
第２のカバー層は、第１のカバー層が堆積されていない場合、陽極箔および陰極箔のスタック上に直接堆積させることも可能である。
【0101】
第３のカバー層は不浸透性を有さなければならず、好ましくは１０－５ｇ／ｍ２・ｄ未満の水蒸気透過率（ＷＶＴＲ）を有している。この第３のカバー層は、セラミック材料および／または低融点ガラス、好ましくは６００℃未満の融点を有するガラスによって形成され、陽極箔および陰極箔のスタックの外周部または第１のカバー層に堆積される。この第３の層に使用されるセラミックおよび／またはガラス材料は、有利には、以下の中から選択される。
－低融点ガラス（通常は６００℃より高い）、好ましくはＳｉＯ２－Ｂ２Ｏ３およびＢｉ２Ｏ３－Ｂ２Ｏ３、ＺｎＯ－Ｂｉ２Ｏ３－Ｂ２Ｏ３、ＴｅＯ２－Ｖ２Ｏ５、ＰｂＯ－ＳｉＯ２と、
－酸化物、窒化物、酸窒化物、ＳｉｘＮｙ、ＳｉＯ２、ＳｉＯＮ、非晶質シリコン、ＳｉＣなどと、である。
－低融点ガラス（通常は６００℃より高い）、好ましくはＳｉＯ２－Ｂ２Ｏ３およびＢｉ２Ｏ３－Ｂ２Ｏ３、ＺｎＯ－Ｂｉ２Ｏ３－Ｂ２Ｏ３、ＴｅＯ２－Ｖ２Ｏ５、ＰｂＯ－ＳｉＯ２と、
－酸化物、窒化物、酸窒化物、ＳｉｘＮｙ、ＳｉＯ２、ＳｉＯＮ、非晶質シリコン、ＳｉＣなどと、である。
【0102】
これらのガラスは、モールドまたはディップ被覆によって堆積させることができる。
【0103】
セラミック材料は、有利にはＰＥＣＶＤ、好ましくは低温のＨＤＰＣＶＤまたはＩＣＰＣＶＤによって堆積される。これらの方法により、良好な不浸透性を有する層を堆積させることが可能である。
【0104】
本明細書で上述したように、本発明による電池は、有利には、連続した層の形態で製造される封止材を含む。これにより、電池のすべての面において、非常に不浸透性の高い封止が得られる。さらに、この封止化は、全体の寸法が非常に小さいので、マイクロ電池の製造に必要な小型化を可能にする。
【0105】
以上の封止材の説明は、スズキが出願した米国特許出願公開第２０１８／２１２２１０号明細書の開示と比較すると、その技術的効果とともに大きな相違点を示している。この先行技術の電池では、セルと接触する樹脂は、不浸透性封止機能を果たしていない。より具体的には、この樹脂は、本明細書で説明した透過性機能を有していない。
【0106】
さらに、スズキによって出願されたこの文書は、固体電池に関するものである。逆に、本発明による電池は、完全な固体でないことも可能である。そのような場合、この電池の縦方向の端部は、「開放」型である。特に図９に示すように、不浸透性封止材は、有利には、電解質層３０またはセパレータ層３１の端部と、反対側の縦方向面Ｆ４およびＦ６で直接接触して配置される。その結果、この封止材は、層３０、それぞれの層３１の孔を「閉じる」ことができ、これにより、特に、セル内部のナノ閉じ込め電解質を満足に保持することができる。図示しない代替の実施形態では、この封止材は、他の層と接触しないように提供することができる。しかしながら、この封止化では、スタックの反対側の縦方向面において、突出している基板を除く、セルの全ての構成要素と直接接触するのが好ましい。
【0107】
さらに、本発明による電池の封止材は、有利には電気的絶縁性を有している。本発明の目的のために、このことは、この封止材の導電率が、有利には１０ｅ－１１Ｓ．ｍ－１未満、特に１０ｅ－１２Ｓ．ｍ－１未満であることを意味する。このような特徴は、短絡を回避すると同時に、ピックアンドプレース型の電子部品装着機との互換性のために、反対側の正負の接続をやり直すことができるので、有利である。この特徴は、スズキが出願した前述の特許文献１の開示と比較することができ、そこでは、金属性の外部筐体によって不浸透性が提供されている。
【0108】
このようにして被覆されたスタックは、次に、図９に示すように、陽極接続ゾーン１００２および陰極接続ゾーン１００６が露出し、単位電池が得られるように、切断線ＤＹｎおよびＤＹ’ｎに沿って任意の適切な手段によって切断される。
【0109】
図９および図１０に示すように、切断線ＤＹｎおよびＤＹ’ｎに沿った、連結および封止スタックにおける切断は、以下のように行われる。
－各陽極集電基板１０の各陽極端１００２’のみが、第１の端面ＤＹａから突出し、この第１の面は、電池の第１の縦方向ＸＸ’において、各陽極層２０、各電解質材料層３０および／または各セパレータ層３１、各陰極層５０および各陰極集電基板層４０の第１の縦方向端部によって画定され、かつ、第１の縦方向面Ｆ６と同一平面上にあり、かつ、以下のように行われる。
－各陰極集電基板４０の各陰極端１００６’のみが、第２の端面（ＤＹ’ａ）から突出し、この第２の面は、電池の第２の縦方向ＸＸ’’において、各陽極層２０、各電解質材料層３０および／または各セパレータ層３１、各陰極層５０および各陽極集電基板層１０の第２の縦方向端部によって画定され、かつ、第２の縦方向面Ｆ４と同一平面上にあり、上記第２の縦方向面Ｆ４が第１の縦方向面Ｆ６と好ましく対向かつ平行している。なお、各陽極端１００２’が陽極接続ゾーン１００２を画定し、各陰極端１００６’が陰極接続ゾーン１００６を画定するとの理解である。
－各陽極集電基板１０の各陽極端１００２’のみが、第１の端面ＤＹａから突出し、この第１の面は、電池の第１の縦方向ＸＸ’において、各陽極層２０、各電解質材料層３０および／または各セパレータ層３１、各陰極層５０および各陰極集電基板層４０の第１の縦方向端部によって画定され、かつ、第１の縦方向面Ｆ６と同一平面上にあり、かつ、以下のように行われる。
－各陰極集電基板４０の各陰極端１００６’のみが、第２の端面（ＤＹ’ａ）から突出し、この第２の面は、電池の第２の縦方向ＸＸ’’において、各陽極層２０、各電解質材料層３０および／または各セパレータ層３１、各陰極層５０および各陽極集電基板層１０の第２の縦方向端部によって画定され、かつ、第２の縦方向面Ｆ４と同一平面上にあり、上記第２の縦方向面Ｆ４が第１の縦方向面Ｆ６と好ましく対向かつ平行している。なお、各陽極端１００２’が陽極接続ゾーン１００２を画定し、各陰極端１００６’が陰極接続ゾーン１００６を画定するとの理解である。
【0110】
コンタクト部材９７、９７’、９７’’（電気コンタクト）は、陰極接続ゾーン１００６またはそれぞれの陽極接続ゾーン１００２が外から見える場所に追加されている。これらのコンタクトゾーンは、好ましくは、電流を集めるために電池のスタックの反対側に配置されている（横方向の集電器）。コンタクト部材９７、９７’、９７’’は、少なくとも陰極接続ゾーン１００６上および少なくとも陽極接続ゾーン１００２上に、好ましくは少なくとも陰極接続ゾーン１００６を含む被覆切断スタックの面上および少なくとも陽極接続ゾーン１００２を含む被覆切断スタックの面上に配置されている（図１１を参照のこと）。
【0111】
したがって、少なくとも陽極接続ゾーン１００２、好ましくは少なくとも陽極接続ゾーン１００２を含む第１の縦方向面Ｆ６、より好ましくは少なくとも陽極接続ゾーン１００２とこの第１の縦方向面Ｆ６に隣接する面Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ５の端部９７’ａとを含む第１の縦方向面Ｆ６は、スタックＩと外部の導電性要素との間に電気的接触を生じさせることができる陽極コンタクト部材９７’によって覆われている。さらに、少なくとも陰極接続ゾーン１００６、好ましくは少なくとも陰極接続ゾーン１００６を含む第２の縦方向面Ｆ４、より好ましくは少なくとも陰極接続ゾーン１００６とこの第２の縦方向面Ｆ４に隣接する面Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ５の端部９７’’ａとを含む第２の縦方向面Ｆ４は、スタックＩと外部の導電性要素との間の電気的接触を生じさせることができる陰極コンタクト部材９７’’によって覆われている。
【0112】
好ましくは、コンタクト部材９７、９７’、９７’’は、陰極接続ゾーン１００６および陽極接続ゾーン１００２の近傍において、導電性粒子を充填した材料、好ましくは導電性粒子を充填した、高分子樹脂および／またはゾルゲル法によって得られた材料、より好ましくは黒鉛を充填した高分子樹脂からなる第１の電気接続層、および第１の層上に配置された金属箔からなる第２の層を連続的に含む積層体Ｉを含む。
【0113】
第１の電気接続層は、電気回路に熱的および／または振動的な応力が加わったときに、電気的な接触が切れることなく、接続部に「可撓性」を持たせながら、後続の第２の電気接続層を固定することが可能である。
【0114】
第２の電気接続層は、金属箔である。この第２の電気接続層は、湿気に対する持続的な保護を電池に提供するために使用される。一般に、所定の厚さの材料に対して、金属は、セラミックベースのフィルムよりも不浸透性が高く、一般に水分子の通過に対してあまり不浸透性を有しないポリマーベースのフィルムよりもさらに不浸透性の高いフィルムを製造することを可能にする。コンタクト部材でのＷＶＴＲを減少させることにより、電池の暦年寿命を増加させることができる。
【0115】
有利には、導電性インクからなる第３の電気接続層を第２の電気接続層上に堆積させることができ、その目的は、ＷＶＴＲを減少させ、電池の寿命を増加させることである。
【0116】
このコンタクト部材９７、９７’、９７’’により、両端部のそれぞれで正と負とを交互に電気的に接続することができる。これらのコンタクト部材９７、９７’、９７’’は、異なる電池要素間の電気的接続を並列に行うことを可能にする。この目的のために、陽極接続ゾーンのみが一端部で突出し、陰極接続ゾーンは別端部で利用可能である。
【0117】
国際公開第２０１６／００１５８４号には、電池２０００のセルを大気から保護するための封止材２９５で封止化された、陽極箔と陰極箔とが交互に積層され横方向にオフセットされた複数の単位セルからなるスタック（図１２参照）が記載されている。露出した陽極接続ゾーン２００２および陰極接続ゾーン２００６のを有する単位電池を得るためのこれらの封止スタックの切断は、電極および封止材の交互の連続を通過する切断面に沿って行われる。先行技術の電池の電極と封止材との間の密度の差に起因して、この切断面に沿って切断すると、切断面の近傍で封止材が引き裂かれ、したがって短絡を生じるリスクが生じる。国際公開第２０１６／００１５８４号では、封止の際に、Ｕ字型の切断部を有する箔のスタックの間隙を封止層が埋めている。これらの間隙に挿入されたこの封止層は厚く、スタックにあまりよく接着しないので、この結果、封止材２０９５がその後の切断中に引き裂かれるリスクがある。
【0118】
本発明によれば、このリスクは、以下のような単位体を担持する箔の使用によって除去される。
－第１の縦方向ＸＸ’において、各陽極集電基板１０は、第１の端面ＤＹａから突出し、この第１の面は、各陽極層２０、各電解質材料層３０または各セパレータ層３１、各陰極層５０および各陰極集電基板層４０の第１の縦方向端部によって画定されており、かつ、
－上記第１の縦方向ＸＸ’と反対の電池の第２の縦方向ＸＸ’’において、各陰極集電基板４０は、各陽極層２０、各電解質材料層３０または電解質を含浸しているもしくは後から含浸させた各セパレータ層３１、各陰極層５０および各陽極集電基板層１０から突出している。
－第１の縦方向ＸＸ’において、各陽極集電基板１０は、第１の端面ＤＹａから突出し、この第１の面は、各陽極層２０、各電解質材料層３０または各セパレータ層３１、各陰極層５０および各陰極集電基板層４０の第１の縦方向端部によって画定されており、かつ、
－上記第１の縦方向ＸＸ’と反対の電池の第２の縦方向ＸＸ’’において、各陰極集電基板４０は、各陽極層２０、各電解質材料層３０または電解質を含浸しているもしくは後から含浸させた各セパレータ層３１、各陰極層５０および各陽極集電基板層１０から突出している。
【0119】
単位体のホットプレス機械構造は、陽極箔と陰極箔とが交互に重ね合わされているため、切断部近傍の剛性が極めて高い。このような剛性の高い構造を用いるとともに、単位体を有する箔を用いることにより、切断時の欠陥の数を減らし、切断速度を向上させ、ひいては電池の生産量を向上させることができる。
【0120】
本発明によれば、切断部ＤＹ’ｎ、ＤＹｎは、単位体を有する陽極箔２ｅと、同密度の単位体を有する陰極箔５ｅとを介して行われるため、より高品質でクリーンな切断を行うことができる。さらに、切断面ＤＹ’ｎ、ＤＹｎの近傍に、第１の縦方向ＸＸ’において、陽極材、電解質、電解質を含浸しているまたは含浸させていないセパレータ、陰極、陰極集電基板の一切ない陽極集電基板１０が存在するとともに、第２縦方向ＸＸ’’において、陽極材、電解質、電解質を含浸しているまたは含浸させていないセパレータ、陰極、陽極集電基板の一切ない陰極集電基板４０が存在するので、接続ゾーン１００２、１００６における短絡および漏れ電流のリスクを防止し、かつ電気的接触を容易にすることができる。陽極接続ゾーン１００２と陰極接続ゾーン１００６とは、好ましくは、横方向に互いに対向している。
【0121】
本発明による電池の独特な構造は、電池の縦方向面Ｆ４、Ｆ６における短絡の存在を防止し、漏れ電流を防止し、陽極接続ゾーン１００２および陰極接続ゾーン１００６において電気的接触を行うことを容易にする。より具体的には、陽極および陰極接続ゾーンを含む電池の縦方向面Ｆ４、Ｆ６に電極材料および電解質材料が存在しないことにより、リチウムイオンの横方向の漏れを防ぎ、電池のバランス調整を容易にする。すなわち、第１および第２の端面ＤＹａ、ＤＹ’ａで区切られ、互いに接触する電極の有効面は、図７～図１０に示すとおり実質的に同一である。
【0122】
代替案として、また、図５および図１６に示すように、本発明に従った電池１０００’を得ることができる。これらの電池１０００’は、電池の中心Ｃ１０００を通る正面軸ＺＺに平行な軸である軸Ｚ１０００を中心に１８０°回転させた電池１０００に相当する。電池１０００と１０００’は、同一寸法を有することができる。電池１０００および１０００’は、互いに同一または異なる縦方向の寸法を有することができる。電池１０００および１０００’を同一スタックで生産することにより、材料の端材９０を最小限に抑えながら、電池の生産量を最適化することができる。
【0123】
本発明による電池は、本発明の異なる代替実施形態による単位体から製造することができる。非限定的な例では、図１３に示すように、単位体の被覆ゾーン７１、８１は、基板の移動方向に対称性を有する集電基板４０、１０上にスロットダイ被覆によって製造することができる。これにより、非被覆ゾーン７２、８２を直接基板上に残すことができるので、陽極箔および陰極箔上の単位体を製造する方法の工程数を削減することができる。同一列Ｒの各単位体の除去領域が共通化され、除去ストリップ８２’を形成することができる（図１３および図１４を参照）。
【0124】
図１５に示すように、本発明およびこの同一代替実施形態によれば、追加の電池１０００’を得ることができる。これらの電池１０００’は、電池の中心Ｃ１０００を通る正面方向ＺＺに平行な軸である軸Ｚ１０００を中心に１８０°回転させた電池１０００に相当する。電池１０００および１０００’を同一スタックで生産することにより、材料の端材９０を最小限に抑えながら、電池の生産量を最適化することができる。
【0125】
図示しない代替実施形態では、列Ｒｎの各単位体の除去領域は、同一列Ｒｎの各単位体に共通する除去ストリップから製造することができ、したがって、材料の端材９０の存在を防止しながら、電池の生産量を最適化することができる。交互する箔のスタックの中央部４は、このように、本発明による電池を製造するために完全に使用される。
【0126】
【0127】
図２０に示す電池１３００は、特に、封止材３９５によって覆われた単一の単位セル４００を含むという点で、本明細書の１０００と異なる。この単一セルは、図２０において上から下に向かって、連続的に以下を含んでいる。すなわち、
－陽極集電基板３１０と、
－陽極層３２０と、
－電解質で含浸されたセパレータ層３３１（これは、本明細書に記載されているような電解質材料層で置き換えることができる）と、
－陰極層３５０と、
－陰極集電基板３４０と、を含んでいる。
－陽極集電基板３１０と、
－陽極層３２０と、
－電解質で含浸されたセパレータ層３３１（これは、本明細書に記載されているような電解質材料層で置き換えることができる）と、
－陰極層３５０と、
－陰極集電基板３４０と、を含んでいる。
【0128】
この図１８を参照すると、セルの異なる構成要素は、まず、互いの上に配置される。このアーキテクチャは、一般に、基板上の局所的な堆積によって得られる。集電体の一部は、堆積によって覆われていない。反対側の端面Ｆ１、Ｆ２上に設けられた集電基板３１０、３４０は、その反対側の端部が反対側の縦方向面Ｆ４、Ｆ６上の他の層から突出するように配置されている。そして、図１９に示すように、これらの構成要素は、封止材３９５によって覆われている。
【0129】
そして、この図１９に示す縦線３９２、３９３に沿って、切断が行われる。図２０に示すように、前述の切断により、それぞれの集電基板３１０、３４０の端部３１１、３４１が露出する。これらの端部は、縦方向ＸＸに突出する封止材３９５のゾーン３９４および３９６によって、２つの反対方向に覆われていることに留意されたい。
【0130】
図２１は、本発明のさらに別の実施形態を示している。これらの図において、第１の実施形態のものと類似する任意の構成要素には、４００だけ増分された同一の参照数字が付されている。
【0131】
この図２１の電池１４００は、電池１０００と同様に、正面方向ＺＺにおいて一つが他の下に配置された複数の単位セル５００を含んでいる。この電池１０００とは対照的に、この電池１４００は、本明細書で直前に説明した３９５と同様の封止材４９５を有している。特に、この封止材４９５は、方向ＸＸに突出している複数のゾーン４９４および４９６を有する。電池１３００と同様に、これらのゾーン４９４、４９６は、図２１において縦の点線および破線で示される切断４９２、４９３をすることによって形成される。これらの切断は、異なる集電基板４１０、４４０に属する端部４１１、４４１を露出させている。
【0132】
図２２から図２４は、本発明のさらなる実施形態を示し、図１８から図２０に示したものと比較する必要がある。図２２ないし図２４において、図１８ないし図２０に示した実施形態と同様の構成要素には、２００ずつ増分された同一の参照数字が付されている。
【0133】
電池１３００と同様に、図２４に示す電池１５００は、封止材５９５によって覆われた単一の単位セル６００を含む。この単一セルは、図２４において上から下に向かって、連続的に以下を含む。すなわち、
－陽極集電基板５１０と、
－陽極層５２０と、
－電解質で含浸されたセパレータ層５３１（これは、本明細書に記載されているような電解質材料層で置き換えることができる）と、
－陰極層５５０と、
－陰極集電基板５４０と、を含んでいる。
－陽極集電基板５１０と、
－陽極層５２０と、
－電解質で含浸されたセパレータ層５３１（これは、本明細書に記載されているような電解質材料層で置き換えることができる）と、
－陰極層５５０と、
－陰極集電基板５４０と、を含んでいる。
【0134】
ただし、この電池１５００は、電池１３００とは異なり、まず、縦方向ＸＸにおいて、集電基板５１０および５４０が他の層から突出していない点で異なっている。さらに、この電池１５００は、セル６００の反対側の端面に設けられた２つの追加部材、すなわち電気的接続部材５６０および５７０を含んでいる。これらの接続部材の各々は、特に互いに同一であり、通常は３００μｍ未満、好ましくは１００μｍ未満の厚さを有している。
【0135】
各接続部材は、有利には、導電性材料、特に金属材料で作られている。特に、アルミニウム、銅、またはステンレス鋼が挙げられる。溶接性を向上させるために、これらの材料は、金、ニッケルまたはスズの薄層で被覆することができる。
【0136】
次に、一方の接続部材５６０と集電体５１０との間、他方の接続部材５７０と集電体５４０との間の取付手段について説明する。これらの取付手段は、通常は、導電性接着剤、特にグラファイト接着剤、または銅もしくはアルミニウム金属ナノ粒子を帯電させた接着剤によって形成される。この導電性接着剤層は図２４には示されていないが、０．１マイクロメートルから数マイクロメートルの厚さを通常有する。あるいは、この導電性接着剤層は、溶接で置き換えることも可能である。
【0137】
図２２に示すように、各接続部材５６０、５７０は、それぞれの集電基板５１０、５４０上に縦方向にオフセットして配置されている。より正確には、これらの接続部材の第１の端部は、セルの縦方向面Ｆ４、Ｆ６から２つの反対方向に突出するタブ５６２、５７２を画定している。さらに、これらのタブに対向するその端部において、各接続部材は、それぞれの肩部５６４、５７４を画定するように、セルから後退させられている。有利な任意選択の機能であるこの配置は、接続部材を他の層から視覚的に区別することを容易にする。
【0138】
接続部材を含むセル６００は、次に、封止材で覆われる。図２３に示すように、まず、セルの縦方向および横方向の面ならびに肩部５６４および５７４が部分的な封止材５９５’で覆われる。図２４を参照すると、次に、接続部材の端面が覆われて、最終的な封止材５９５が形成される。最後に、図示しないが、図１９の切断３９２、３９３と同様の切断が行われる。これにより、接続部材の端部５６６、５７６が露出する。この例では、封止材は、２つの連続するステップで提供されるが、１つのステップでも提供できることを理解されたい。
【0139】
図２５は、図２２から図２４に示したものの代替実施形態を示す。この図２５において、図２２から図２４に示したものと同様の構成要素には、１００だけ増分された同一の参照数字が付されている。本明細書に示すように、電気的接続部材５６０、５７０は、縦方向において、セルから２つの反対方向に突出している。対照的に、図２５に示す電池１６００の電気的接続部材６６０および６７０は、両方とも同一方向、すなわちこの図では右側に突出している。
【0140】
図１８～図２０および図２２～図２５に示す実施形態には、具体的な利点が存在する。より具体的には、それらは、高エネルギー密度を必要とする特定の用途によく適している「単一セル」型の電池に関するものである。さらに、このようなアーキテクチャは、封止化動作を容易にする。
【0141】
最後に、図２２から図２５に示す実施形態は、特定の利点も有する電気的接続部材の使用に関するものである。これにより、この集電基板の表面全体が電極材料によって被覆され得るといった、基板上の局所的な堆積の必要性を回避することができる。横方向のオフセットが接続部材において生成されるので、特に図１８、図１９、図２０の実施形態の場合のように、集電体上に局所的な堆積を行う必要はもはやない。
【0142】
図２２～２５のこれらの実施形態を参照して、本発明は、さらに、少なくとも１つの単位セル、特に単一の単位セル（６００）によって形成されたスタックを含む電池（１５００）に関し、各単位セルは、陽極集電基板（５１０）、陽極層（５２０）、少なくとも１つの電解質材料層（５３０）および／または電解質を含浸している少なくとも１つのセパレータ層（５３１）、陰極層（５５０）および陰極集電基板（５４０）を連続的に含み、
該スタックおよび電池は、６つの面、すなわち、
－上記層および上記集電基板に対して概して平行で、互いに対向する２つのいわゆる端面（Ｆ１、Ｆ２）と、
－陽極および陰極接続ゾーンをそれぞれ含む、互いに対向する２つのいわゆる縦方向面（Ｆ４、Ｆ６）と、
－互いに対向する２つのいわゆる横方向面と、を有し、
上記スタックの反対側の端面に設けられた２つの電気的接続部材（５６０、５７０）をさらに含み、各電気的接続部材の第１の端部（５６２、５７２）が上記縦方向（ＸＸ）において上記スタックのそれぞれの縦方向面（Ｆ４、Ｆ６）を超えて突出していることを特徴とする。
該スタックおよび電池は、６つの面、すなわち、
－上記層および上記集電基板に対して概して平行で、互いに対向する２つのいわゆる端面（Ｆ１、Ｆ２）と、
－陽極および陰極接続ゾーンをそれぞれ含む、互いに対向する２つのいわゆる縦方向面（Ｆ４、Ｆ６）と、
－互いに対向する２つのいわゆる横方向面と、を有し、
上記スタックの反対側の端面に設けられた２つの電気的接続部材（５６０、５７０）をさらに含み、各電気的接続部材の第１の端部（５６２、５７２）が上記縦方向（ＸＸ）において上記スタックのそれぞれの縦方向面（Ｆ４、Ｆ６）を超えて突出していることを特徴とする。
【0143】
本発明のこの追加的な目的に従ったこの電池の他の特徴によれば、
－接続部材（５６０）の第１の端部（５６２）は、第１の方向に、第１の縦方向面（Ｆ４）を超えて突出する一方、他の接続部材（５７０）の第１の端部（５７２）は、他の縦方向面（Ｆ６）から反対方向に突出している。
－２つの接続部材（６６０、６７０）の第１の端部（６６２、６７２）は、１つの同一縦方向面（Ｆ４）を超えて、同一方向に突出している。
－各電気的接続部材は、特に導電性接着剤によって、それぞれの集電基板に取り付けられている。
－集電基板はいずれも、陽極、陰極およびセパレータ層と同様に、スタックの縦方向面を超えて突出していない。
－各電気的接続部材は、突出している端部の反対側でスタックとの肩部（５６４、５７４）を画定する。
－接続部材（５６０）の第１の端部（５６２）は、第１の方向に、第１の縦方向面（Ｆ４）を超えて突出する一方、他の接続部材（５７０）の第１の端部（５７２）は、他の縦方向面（Ｆ６）から反対方向に突出している。
－２つの接続部材（６６０、６７０）の第１の端部（６６２、６７２）は、１つの同一縦方向面（Ｆ４）を超えて、同一方向に突出している。
－各電気的接続部材は、特に導電性接着剤によって、それぞれの集電基板に取り付けられている。
－集電基板はいずれも、陽極、陰極およびセパレータ層と同様に、スタックの縦方向面を超えて突出していない。
－各電気的接続部材は、突出している端部の反対側でスタックとの肩部（５６４、５７４）を画定する。
【0144】
本発明による方法は、全固体電池、すなわち、電極および電解質が固体であり、固相に含浸されたものであっても液相を含まない電池の製造に特に適応している。
【0145】
本発明による方法は、電解質を含浸している少なくとも１つのセパレータ３１を含む、準固体状態と考えられる電池の製造に特に適応している。セパレータは、好ましくは、
－３０％より大きい、好ましくは３５％～５０％、より好ましくは４０％～５０％を含む、好ましくはメソポーラスである気孔率と、
－平均直径Ｄ５０が５０ｎｍ未満である細孔と、
を有する多孔質無機物層である。
－３０％より大きい、好ましくは３５％～５０％、より好ましくは４０％～５０％を含む、好ましくはメソポーラスである気孔率と、
－平均直径Ｄ５０が５０ｎｍ未満である細孔と、
を有する多孔質無機物層である。
【0146】
セパレータの厚さは、有利には１０μｍ未満、好ましくは２．５μｍと４．５μｍとの間を含み、その特性を弱めることなく電池の最終厚を削減することができる。セパレータの孔は、電解質、好ましくはリチウム塩を含む液体電解質またはイオン液体のようなリチウムイオンを運ぶ相で含浸されている。多孔質部、特にメソポーラス部に「ナノ閉じ込め」または「ナノ捕捉」された液体は、もはや抜け出すことができない。それは、本明細書で「メソポーラス構造への吸収」と称する現象（リチウムイオン電池の文脈では文献に記載されていないようである）によって拘束され、電池を真空中に置いたとしても、もはや抜け出すことができない。このように、この電池は、準固体電池であると考えられる。
【0147】
本発明による電池は、リチウムイオンマイクロ電池、リチウムイオンミニ電池、または高出力リチウムイオン電池とすることができる。特に、約１ｍＡｈ以下の容量を有するように（一般に「マイクロ電池」として知られている）、約１ｍＡｈより大きく約１Ａｈまでの電力を有するように（一般に「ミニ電池」として知られている）、または約１Ａｈより大きい容量を有するように（一般に「高出力電池」として知られている）、設計および寸法を決定することができる。一般的に、マイクロ電池は、マイクロエレクトロニクスの製造方法と互換性を有するように設計される。
【0148】
これら３つの電力範囲の各電池について、以下のものを製造することができる。
－「固体」の層を有するタイプであって、すなわち、含浸された液体またはペースト相（上記液体またはペースト相は、電解質として作用することができるリチウムイオン伝導性媒体であり得る）を有しないもの、
－または、メソポーラス「固体」の層を有するタイプであって、液体またはペースト相（典型的にはリチウムイオン伝導性媒体）が含浸されており、この液体またはペースト相は層内に自然に浸透してそこからもはや出てこないため、層は準固体と見なすことができるもの、
－または、含浸多孔質層（すなわち、液体またはペースト相を含浸させることができる開放孔のネットワークを有する層であり、これらの層は湿潤特性を有する）を有するもの、である。
－「固体」の層を有するタイプであって、すなわち、含浸された液体またはペースト相（上記液体またはペースト相は、電解質として作用することができるリチウムイオン伝導性媒体であり得る）を有しないもの、
－または、メソポーラス「固体」の層を有するタイプであって、液体またはペースト相（典型的にはリチウムイオン伝導性媒体）が含浸されており、この液体またはペースト相は層内に自然に浸透してそこからもはや出てこないため、層は準固体と見なすことができるもの、
－または、含浸多孔質層（すなわち、液体またはペースト相を含浸させることができる開放孔のネットワークを有する層であり、これらの層は湿潤特性を有する）を有するもの、である。
【符号の説明】
【0149】
図および本明細書では、以下の符号を使用する。
１０００、１０００’ 本発明による電池
１００２ 陽極接続ゾーン
１００２’ 各陽極集電基板の陽極端
１００６ 陰極接続ゾーン
１００６’ 各陰極集電基板の陰極端
１００、１００’、１００’’ 単位セル
１０ 陽極集電基板
２０ 陽極層
３０ 電解質材料層／電解質層
３１ 電解質を含浸している、または後から含浸させたセパレータ層／セパレータ層
４０ 陰極集電基板
５０ 陰極層
６０ 単位体
６０’ 陽極単位体
６０’’ 陰極単位体
７０ 陰極箔のＩ型溝、陰極溝
Ｈ７０ Ｉ形陰極溝７０の全高
Ｌ７０ Ｉ形陰極溝７０の全幅
７１ 陰極箔の被覆ゾーン
７２ 陰極箔の除去領域／非被覆ゾーン／陰極除去領域
Ｌ７２ 陰極箔の除去領域／非被覆ゾーン７２の全幅
Ｈ７２ 陰極箔の除去領域／非被覆ゾーン７２の全高
Ｌ７１ 陰極箔の被覆ゾーンの全幅
８０ 陽極箔のＩ字溝、陽極溝
Ｈ８０ Ｉ形陽極溝８０の全高
Ｌ８０ Ｉ形陽極溝８０の全幅
８１ 陽極箔の被覆ゾーン
８２ 陽極箔の除去領域／非被覆ゾーン／陽極除去領域
８２’ 除去ストリップ
Ｌ８１ 陽極箔の被覆ゾーンの全幅
Ｈ８１ 陽極箔の被覆ゾーンの全高
Ｌ８２ 除去領域／非被覆ゾーン８２の全幅
Ｈ８２ 除去領域／非被覆ゾーン８２の全高
９０ 材料の端材
９５ 封止材
９７ コンタクト部材
９７’ 陽極コンタクト部材
９７’ａ 縦方向面Ｆ６に隣接する面Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ５の端部を覆う陽極コンタクト部材ピン
９７’’ 陰極コンタクト部材
９７’’ａ 縦方向面Ｆ４に隣接する面Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ５の端部を覆う陰極コンタクト部材用ピン
Ｄｃａ 少なくとも１つの陽極接続ゾーン（１００２）を含む電池１０００の第１の縦方向面（Ｆ６）と第１の端面ＤＹａとの間の最小距離
Ｄｃｃ 少なくとも１つの陰極接続ゾーン（１００６）を含む電池１０００の第２の縦方向面（Ｆ４）と第２の端面ＤＹ’ａとの間の最小距離
Ｄｃａ’ 少なくとも１つの陽極接続ゾーンを含む電池１０００’の第１の縦方向面と、各陽極層、各電解質材料層または各セパレータ層、各陰極層および各陰極集電基板層の第１の縦方向端部によって画定される第１の端面との間の最小距離
Ｄｃｃ’ 少なくとも１つの陰極接続ゾーンを含む電池１０００’の第２の縦方向面と、各陽極層、各電解質材料層または各セパレータ層、各陰極層および各陽極集電基板層の第１の縦方向端部によって画定される第２の端面との間の最小距離
ｌ１０００ 電池の幅
Ｌ１０００ 電池の長さ
Ｃ１０００ 電池１０００の中心
Ｚ１０００ 電池の正面方向ＺＺに平行で電池１０００の中心Ｃ１０００を通過する軸
Ｒ１０００ 電池１０００のＺ１０００を中心とした回転
Ｉ 電極層（陽極または陰極）と、電解質箔または電解質を含浸しているもしくは後から含浸させたセパレータ箔とで被覆されている基板箔のスタック／少なくとも１つの単位セルのスタック
２ｅ 単位体を有する陽極箔
５ｅ 単位体を有する陰極箔
４ 単位体を有する陽極箔の穿孔された中央ゾーン
６ 単位体を有する陽極箔の外周フレーム
７ 基板、陽極、陰極、電解質または電解質を含浸しているもしくは後から含浸させたセパレータの箔の４つの端に存在する穿孔
８ ２つの行の間の材料ブリッジ
Ｈ８ ブリッジ高
９ ２つの列の間の材料ストリップ
Ｌ９ ストリップ幅
ＸＸ スタック／電池の縦方向または水平方向
ＹＹ スタック／電池の横方向または横断方向
ＺＺ スタック／電池の正面方向
Ｌ、Ｌｎ、Ｌｎ－１、Ｌｎ＋１ 単位体／電池の行
Ｒ、Ｒｎ、Ｒｎ－１、Ｒｎ＋１ 単位体の列
ＤＹｎ－１、ＤＹ’ｎ－１、ＤＹｎ、ＤＹ’ｎ、ＤＹｎ＋１、ＤＹ’ｎ＋１ 切断部
ＤＸｎ－１、ＤＸ’ｎ－１、ＤＸｎ、ＤＸ’ｎ、ＤＸｎ＋１、ＤＸ’ｎ＋１ 切断部
ＤＹａ 各陽極層、各電解質材料層または各セパレータ層、各陰極層および各陰極集電基板層の第１の縦方向端部によって画定される電池の第１の端面
ＤＹ’ａ 各陽極層、各電解質材料層または各セパレータ層、各陰極層および各陽極集電基材層の第２の縦方向端部によって画定される電池の第２の端面
２０００ 従来技術による電池
２００、２００’、２００’’ 先行技術による電池の単位セル
２００２ 先行技術による電池の陽極接続ゾーン
２００６ 先行技術による電池の陰極接続ゾーン
２９５ 先行技術による電池の封止材
ＹＨ 単位体の横方向中心線
Ｆ１、Ｆ２ スタック（Ｉ）／電池（１０００）の端面
Ｆ３、Ｆ５ スタック（Ｉ）／電池（１０００）の横方向面
Ｆ４、Ｆ６ スタック（Ｉ）／電池（１０００）の縦方向面
ＦＦ１、ＦＦ２ 電池の行（Ｌｎ）の端面
ＦＦ３、ＦＦ５ 電池の行（Ｌｎ）の横方向面
ＦＦ４、ＦＦ６ 電池の行（Ｌｎ）の横方向面
１０００、１０００’ 本発明による電池
１００２ 陽極接続ゾーン
１００２’ 各陽極集電基板の陽極端
１００６ 陰極接続ゾーン
１００６’ 各陰極集電基板の陰極端
１００、１００’、１００’’ 単位セル
１０ 陽極集電基板
２０ 陽極層
３０ 電解質材料層／電解質層
３１ 電解質を含浸している、または後から含浸させたセパレータ層／セパレータ層
４０ 陰極集電基板
５０ 陰極層
６０ 単位体
６０’ 陽極単位体
６０’’ 陰極単位体
７０ 陰極箔のＩ型溝、陰極溝
Ｈ７０ Ｉ形陰極溝７０の全高
Ｌ７０ Ｉ形陰極溝７０の全幅
７１ 陰極箔の被覆ゾーン
７２ 陰極箔の除去領域／非被覆ゾーン／陰極除去領域
Ｌ７２ 陰極箔の除去領域／非被覆ゾーン７２の全幅
Ｈ７２ 陰極箔の除去領域／非被覆ゾーン７２の全高
Ｌ７１ 陰極箔の被覆ゾーンの全幅
８０ 陽極箔のＩ字溝、陽極溝
Ｈ８０ Ｉ形陽極溝８０の全高
Ｌ８０ Ｉ形陽極溝８０の全幅
８１ 陽極箔の被覆ゾーン
８２ 陽極箔の除去領域／非被覆ゾーン／陽極除去領域
８２’ 除去ストリップ
Ｌ８１ 陽極箔の被覆ゾーンの全幅
Ｈ８１ 陽極箔の被覆ゾーンの全高
Ｌ８２ 除去領域／非被覆ゾーン８２の全幅
Ｈ８２ 除去領域／非被覆ゾーン８２の全高
９０ 材料の端材
９５ 封止材
９７ コンタクト部材
９７’ 陽極コンタクト部材
９７’ａ 縦方向面Ｆ６に隣接する面Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ５の端部を覆う陽極コンタクト部材ピン
９７’’ 陰極コンタクト部材
９７’’ａ 縦方向面Ｆ４に隣接する面Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ５の端部を覆う陰極コンタクト部材用ピン
Ｄｃａ 少なくとも１つの陽極接続ゾーン（１００２）を含む電池１０００の第１の縦方向面（Ｆ６）と第１の端面ＤＹａとの間の最小距離
Ｄｃｃ 少なくとも１つの陰極接続ゾーン（１００６）を含む電池１０００の第２の縦方向面（Ｆ４）と第２の端面ＤＹ’ａとの間の最小距離
Ｄｃａ’ 少なくとも１つの陽極接続ゾーンを含む電池１０００’の第１の縦方向面と、各陽極層、各電解質材料層または各セパレータ層、各陰極層および各陰極集電基板層の第１の縦方向端部によって画定される第１の端面との間の最小距離
Ｄｃｃ’ 少なくとも１つの陰極接続ゾーンを含む電池１０００’の第２の縦方向面と、各陽極層、各電解質材料層または各セパレータ層、各陰極層および各陽極集電基板層の第１の縦方向端部によって画定される第２の端面との間の最小距離
ｌ１０００ 電池の幅
Ｌ１０００ 電池の長さ
Ｃ１０００ 電池１０００の中心
Ｚ１０００ 電池の正面方向ＺＺに平行で電池１０００の中心Ｃ１０００を通過する軸
Ｒ１０００ 電池１０００のＺ１０００を中心とした回転
Ｉ 電極層（陽極または陰極）と、電解質箔または電解質を含浸しているもしくは後から含浸させたセパレータ箔とで被覆されている基板箔のスタック／少なくとも１つの単位セルのスタック
２ｅ 単位体を有する陽極箔
５ｅ 単位体を有する陰極箔
４ 単位体を有する陽極箔の穿孔された中央ゾーン
６ 単位体を有する陽極箔の外周フレーム
７ 基板、陽極、陰極、電解質または電解質を含浸しているもしくは後から含浸させたセパレータの箔の４つの端に存在する穿孔
８ ２つの行の間の材料ブリッジ
Ｈ８ ブリッジ高
９ ２つの列の間の材料ストリップ
Ｌ９ ストリップ幅
ＸＸ スタック／電池の縦方向または水平方向
ＹＹ スタック／電池の横方向または横断方向
ＺＺ スタック／電池の正面方向
Ｌ、Ｌｎ、Ｌｎ－１、Ｌｎ＋１ 単位体／電池の行
Ｒ、Ｒｎ、Ｒｎ－１、Ｒｎ＋１ 単位体の列
ＤＹｎ－１、ＤＹ’ｎ－１、ＤＹｎ、ＤＹ’ｎ、ＤＹｎ＋１、ＤＹ’ｎ＋１ 切断部
ＤＸｎ－１、ＤＸ’ｎ－１、ＤＸｎ、ＤＸ’ｎ、ＤＸｎ＋１、ＤＸ’ｎ＋１ 切断部
ＤＹａ 各陽極層、各電解質材料層または各セパレータ層、各陰極層および各陰極集電基板層の第１の縦方向端部によって画定される電池の第１の端面
ＤＹ’ａ 各陽極層、各電解質材料層または各セパレータ層、各陰極層および各陽極集電基材層の第２の縦方向端部によって画定される電池の第２の端面
２０００ 従来技術による電池
２００、２００’、２００’’ 先行技術による電池の単位セル
２００２ 先行技術による電池の陽極接続ゾーン
２００６ 先行技術による電池の陰極接続ゾーン
２９５ 先行技術による電池の封止材
ＹＨ 単位体の横方向中心線
Ｆ１、Ｆ２ スタック（Ｉ）／電池（１０００）の端面
Ｆ３、Ｆ５ スタック（Ｉ）／電池（１０００）の横方向面
Ｆ４、Ｆ６ スタック（Ｉ）／電池（１０００）の縦方向面
ＦＦ１、ＦＦ２ 電池の行（Ｌｎ）の端面
ＦＦ３、ＦＦ５ 電池の行（Ｌｎ）の横方向面
ＦＦ４、ＦＦ６ 電池の行（Ｌｎ）の横方向面
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【国際調査報告】