单位固体电池及单位固体电池的制造方法与流程

1.本发明涉及一种单位固体电池及单位固体电池的制造方法。


背景技术：

2.以往，作为具有高能量密度的二次电池，锂离子二次电池广泛普及。锂离子二次电池具有在正极与负极之间存在隔膜，并填充液体电解质的结构。
3.锂离子二次电池的电解液一般是可燃性的有机溶剂，因此，有时，针对热而言的安全性尤其成为问题。因此，提出了一种使用无机系的固体电解质来代替有机系的液体电解质的固体电池。例如，提出了一种与包括如下元件部的固体电池有关的技术，所述元件部借由依次层叠第一固体电极层、具有锂离子传导性的固体电解质层及第二固体电极层而构成(参照专利文献1)。
4.[先前技术文献]
[0005]
(专利文献)
[0006]
专利文献1：日本特开2015-76178号公报


技术实现要素：

[0007]
[发明所要解决的问题]
[0008]
在如专利文献1中所提出的借由具有带有集电体的固体电极层的单体单位来构成固体电池的情况下，存在在层叠单体单位时，会在层叠两端产生电极材料的无效部分的问题。另外，由于需要层叠多种电极，因此从提高生产性的观点而言存在问题。
[0009]
本发明是鉴于上述问题而成，目的在于提供一种单位固体电池及其制造方法，所述单位固体电池可以构成不会在层叠两端产生电极材料的无效部分，且借由具有单一结构的单位固体电池的组合而具有任意的容量及输出的固体电池模组。
[0010]
[解决问题的技术手段]
[0011]
(1)本发明涉及一种单位固体电池，其构成固体电池，前述单位固体电池具有固体电解质层、以及层叠于前述固体电解质层的两面的作为电极材料层的负极材料层及正极材料层，前述负极材料层及前述正极材料层不包含集电体。
[0012]
根据(1)的发明，可以提供一种单位固体电池，其可以构成不会在层叠两端产生集电电极的无效部分，且借由具有单一结构的单位固体电池的组合而具有任意的容量及输出的固体电池模组。
[0013]
(2)根据(1)所述的单位固体电池，其中，在从层叠方向俯视前述单位固体电池的情况下，前述固体电解质层的面积大于前述负极材料层及前述正极材料层的面积，且前述固体电解质层的外缘比前述负极材料层及前述正极材料层的外缘更配置于外侧。
[0014]
根据(2)的发明，可以提供一种层叠时可以防止短路的单位固体电池。
[0015]
(3)一种固体电池模组，具有层叠多个(1)或(2)所述的单位固体电池而成的层叠单体结构，前述层叠单体结构是如下第一层叠单体结构，即：在前述单位固体电池彼此之间
配置集电极板，邻接的前述单位固体电池以前述正极材料层彼此及前述负极材料层彼此邻接的方式配置，在邻接的前述负极材料层彼此之间，配置作为前述集电极板的负极板，在邻接的前述正极材料层彼此之间，配置作为前述集电极板的正极板，配置于所层叠的前述单位固体电池的两层叠端部的前述集电极板或者前述电极材料层为相同种类。
[0016]
根据(3)的发明，可以提供一种固体电池模组，其不会在层叠两端产生集电电极的无效部分，且借由具有单一结构的单位固体电池的组合而具有任意的容量。
[0017]
(4)根据(3)所述的固体电池模组，其是层叠多个前述第一层叠单体结构而成，配置于邻接的前述第一层叠单体结构彼此的两层叠端部的前述集电极板或者前述电极材料层为不同种类。
[0018]
根据(4)的发明，可以提供一种具有任意的容量及输出的固体电池模组。
[0019]
(5)一种固体电池模组，具有层叠多个(1)或(2)所述的单位固体电池而成的层叠单体结构，前述层叠单体结构是如下第二层叠单体结构，即：在前述单位固体电池彼此之间配置集电极板，邻接的前述单位固体电池以前述负极材料层彼此及前述正极材料层彼此邻接的方式配置，在邻接的前述负极材料层彼此之间，配置作为前述集电极板的负极板，在邻接的前述正极材料层彼此之间，配置作为前述集电极板的正极板，配置于所层叠的前述单位固体电池的两层叠端部的前述集电极板或者前述电极材料层为不同种类。
[0020]
根据(5)的发明，可以提供一种可以将具有任意的容量的层叠结构彼此串联连接的固体电池模组。
[0021]
(6)一种固体电池模组，具有层叠多个(1)或(2)所述的单位固体电池而成的层叠单体结构，前述层叠单体结构是如下第三层叠单体结构，即：在前述单位固体电池彼此之间配置集电极板，邻接的前述单位固体电池以前述负极材料层与前述正极材料层邻接的方式配置，在邻接的前述负极材料层与前述正极材料层之间配置双极电极板，配置于所层叠的前述单位固体电池的两层叠端部的前述集电极板或者前述电极材料层为不同种类，在前述两层叠端部中，与前述负极材料层相抵接地配置负极板，与前述正极材料层相抵接地配置正极板。
[0022]
根据(6)的发明，能够将具有单一结构的单位固体电池串联连接，从而可以提供一种具有任意的容量及输出的固体电池模组。
[0023]
(7)另外，本发明涉及一种单位固体电池的制造方法，所述单位固体电池构成固体电池，所述单位固体电池的制造方法包括：片材形成工序，分别形成包含负极材料的负极材料片材、包含正极材料的正极材料片材及包含固体电解质的固体电解质片材；及，加压工序，将前述固体电解质片材夹在中间对前述负极材料片材与前述正极材料片材进行加压。
[0024]
根据(7)的发明，可以制造一种单位固体电池，其可以构成不会在层叠两端产生集电电极的无效部分，且借由具有单一结构的单位固体电池的组合而具有任意的容量及输出的固体电池模组。
[0025]
(8)另外，本发明涉及一种单位固体电池的制造方法，所述单位固体电池构成固体电池，所述单位固体电池的制造方法包括：负极材料涂敷工序，在包含固体电解质的固体电解质片材的其中一面上涂敷包含负极材料的负极材料层；及，正极材料涂敷工序，在前述固体电解质片材的另一面上涂敷包含正极材料的正极材料层。
[0026]
根据(8)的发明，可以制造一种单位固体电池，其可以构成不会在层叠两端产生集
电电极的无效部分，且借由具有单一结构的单位固体电池的组合而具有任意的容量及输出的固体电池模组。
[0027]
(9)根据(7)所述的单位固体电池的制造方法，其具有：第一裁断工序，将前述负极材料片材及前述正极材料片材裁断；第二裁断工序，将前述固体电解质片材裁断为俯视时比前述正极材料片材及前述负极材料片材面积更大；及，层叠工序，将前述负极材料片材、前述固体电解质片材及前述正极材料片材依次层叠。
[0028]
根据(9)的发明，可以制造一种层叠时可以防止短路的单位固体电池。
[0029]
(10)一种固体电池模组的制造方法，所述固体电池模组是层叠多个借由(9)所述的单位固体电池的制造方法制造的单位固体电池而成，所述固体电池模组的制造方法在前述层叠工序与前述加压工序之间，具有在邻接的前述单位固体电池彼此之间配置集电极板的配置工序。
[0030]
根据(10)的发明，可以简化固体电池模组的制造工序。
附图说明
[0031]
图1是绘示本发明的一实施方式的单位固体电池的剖面示意图。
[0032]
图2是从负极材料层侧观察本发明的一实施方式的单位固体电池的平面示意图。
[0033]
图3是从正极材料层侧观察本发明的一实施方式的单位固体电池的平面示意图。
[0034]
图4a是绘示本发明的一实施方式的第一层叠结构的剖面示意图。
[0035]
图4b是绘示具有本发明的一实施方式的第一层叠结构的固体电池模组的剖面示意图。
[0036]
图5a是绘示本发明的一实施方式的第三层叠结构的剖面示意图。
[0037]
图5b是绘示具有本发明的一实施方式的第三层叠结构的固体电池模组的剖面示意图。
[0038]
图6是绘示具有本发明的一实施方式的第三层叠结构的固体电池模组的剖面示意图。
[0039]
图7a是本发明的一实施方式的固体电池模组的概略平面图。
[0040]
图7b是绘示具有本发明的一实施方式的第一层叠结构的固体电池模组的剖面示意图。
[0041]
图8a是本发明的一实施方式的固体电池模组的概略平面图。
[0042]
图8b是绘示具有本发明的一实施方式的第一层叠结构的固体电池模组的剖面示意图。
[0043]
图9a是本发明的一实施方式的固体电池模组的概略平面图。
[0044]
图9b是绘示具有本发明的一实施方式的第二层叠结构的固体电池模组的剖面示意图。
[0045]
图9c是本发明的一实施方式的固体电池模组的分解立体图。
[0046]
图9d是绘示本发明的一实施方式的固体电池模组的透视立体图。
[0047]
图10a是本发明的一实施方式的固体电池模组的概略平面图。
[0048]
图10b是绘示具有本发明的一实施方式的第三层叠结构的固体电池模组的剖面示意图。
[0049]
图11a是本发明的一实施方式的固体电池模组的概略平面图。
[0050]
图11b是绘示具有本发明的一实施方式的第二层叠结构的固体电池模组的剖面示意图。
[0051]
图11c是本发明的一实施方式的固体电池模组的分解立体图。
[0052]
图11d是绘示本发明的一实施方式的固体电池模组的透视立体图。
具体实施方式
[0053]
＜单位固体电池＞
[0054]
图1是绘示本发明的实施方式的单位固体电池1的剖面示意图。本实施方式的单位固体电池1是构成固体电池模组的固体电池的一个单位。如图1所示，单位固体电池1是在固体电解质层4的两面上形成负极材料层2及正极材料层3而成。
[0055]
负极材料层2及正极材料层3是不包含集电箔、集电极板等的集电体的层。负极材料层2及正极材料层3可以单独地制造成片状并借由压制等与固体电解质层4一体化而由此制造，也可以是借由涂敷于固体电解质层4的两面而形成为层状。借由上述构造，单位固体电池1不包含集电体地形成为一体。由此，可以构成借由单位固体电池1的层叠的组合而具有任意的容量及输出的固体电池模组，且不会在层叠两端产生集电电极的无效部分。另外，借由使负极材料层2及正极材料层3不包含集电箔等的集电体，可以提高负极材料层2及正极材料层3对固体电解质层4的密接性，可以提高单位固体电池1的输入输出特性。
[0056]
(负极材料层)
[0057]
负极材料层2是必须包含负极活性物质，而不包含集电箔、集电极板等的集电体的层。除了负极活性物质以外，负极材料层2也可以任意地包含导电助剂或粘结剂等。
[0058]
作为负极材料层2中所包含的负极活性物质，没有特别限定，可以适当选用可以吸留和释放锂离子等的电荷转移介质的公知的材料。例如可以列举：钛酸锂等的锂过渡金属氧化物、tio2、nb2o3及wo3等的过渡金属氧化物、si、sio、金属硫化物、金属氮化物、以及人造石墨、天然石墨、石墨、软碳及硬碳等的碳材料、以及金属锂、金属铟及锂合金等。
[0059]
(正极材料层)
[0060]
正极材料层3是必须包含正极活性物质，而不包含集电箔、集电极板等的集电体的层。除了正极活性物质以外，正极材料层3也可以任意地包含导电助剂或粘结剂等。
[0061]
作为正极材料层3中所包含的正极活性物质，没有特别限定，可以适当选用可以吸留和释放锂离子等的电荷转移介质的公知的材料。例如，可以列举钴酸锂、镍酸锂、锰酸锂、异种元素取代li-mn尖晶石、磷酸金属锂、硫化锂、硫等。具体而言，可以列举licoo2、li(ni
5/10
co
2/10
mn
3/10
)o2、li(ni
6/10
co
2/10
mn
2/10
)o2、li(ni
8/10
co
1/10
mn
1/10
)o2、li(ni
0.8
co
0.15
al
0.05
)o2、li(ni
1/6
co
4/6
mn
1/6
)o2、li(ni
1/3
co
1/3
mn
1/3
)o2、licoo4、limn2o4、linio2、lifepo4等。
[0062]
在负极材料层2及正极材料层3中，也可以包含活性物质以外的其他成分。作为其他成分，并没有特别限定，只要是制作固体电池时可使用的成分即可。例如可以列举导电助剂、粘结剂等。作为正极的导电助剂，可以例示乙炔黑等，作为正极的粘结剂，可以例示聚偏二氟乙烯等。作为负极的粘结剂，可以例示羧基甲基纤维素钠、苯乙烯丁二烯橡胶、聚丙烯酸钠等。
[0063]
(固体电解质层)
[0064]
固体电解质层4是至少包含固体或凝胶状的电解质即固体电解质材料的层。经由上述固体电解质材料，可以进行正极活性物质与负极活性物质之间的电荷转移。
[0065]
固体电解质层4如图2及图3所示，从层叠方向俯视时的面积大于负极材料层2及正极材料层3。此处，图2是从负极材料层2侧俯视的图，图3是从正极材料层3侧俯视的图。除了上述以外，各层以从层叠方向俯视时的固体电解质层4的外缘包含负极材料层2及正极材料层3的外缘的方式配置。具体而言，如图2所示，固体电解质层4的外缘相对于负极材料层2的外缘，向外侧配置长度d1。同样，如图3所示，固体电解质层4的外缘相对于正极材料层3的外缘，向外侧配置长度d2。长度d1可以是负极材料层2的厚度以上，长度d2可以是正极材料层3的厚度以上。长度d1及长度d2例如可以设为1mm。由此，可以防止层叠了单位固体电池1时的短路。
[0066]
作为固体电解质层4中所包含的固体电解质材料，没有特别限定，例如，可以使用硫化物固体电解质材料、氧化物固体电解质材料、氮化物固体电解质材料、卤化物固体电解质材料等。
[0067]
＜单位固体电池的制造方法＞
[0068]
[第一制造方法]
[0069]
单位固体电池1的制造方法优选包括：片材形成工序，分别形成包含负极材料的负极材料片材、包含正极材料的正极材料片材及包含固体电解质的固体电解质片材；及，加压工序，针对负极材料片材与正极材料片材，将固体电解质片材夹在中间并以压制机等进行加压由此使它们一体化。
[0070]
另外，优选在片材形成工序之后包括：第一裁断工序，将正极材料片材及负极材料片材裁断；第二裁断工序，将固体电解质片材裁断为俯视时比正极材料片材及负极材料片材面积大；及，层叠工序，将负极材料片材、固体电解质片材、正极材料片材依次层叠。优选在层叠工序中，以负极材料片材及正极材料片材的外缘不从固体电解质片材的外缘向外伸出的方式层叠。由此，可以制造可以防止层叠时的短路的单位固体电池1。另外，可以提高固体电解质片材与负极材料片材及正极材料片材的密接性。
[0071]
[第二制造方法]
[0072]
单位固体电池1的制造方法也可以是包括以下工序的方法，以代替上述第一制造方法，所述工序为：负极材料涂敷工序，在包含固体电解质的固体电解质片材的其中一面上涂敷包含负极材料的负极材料层；及，正极材料涂敷工序，在固体电解质片材的另一面上涂敷包含正极材料的正极材料层。优选在负极材料涂敷工序及正极材料涂敷工序中，以形成的负极材料层及正极材料层的外缘不从固体电解质片材的外缘向外伸出的方式涂敷。由此，可以制造可以防止层叠时的短路的单位固体电池1。另外，可以提高固体电解质片材与负极材料层及正极材料层的密接性。
[0073]
作为负极材料涂敷工序及正极材料涂敷工序中的负极材料及正极材料的涂敷方法，没有特别限定，例如可以借由静电涂敷等方法，将包含负极活性物质的负极材料及包含正极活性物质的正极材料涂敷于固体电解质片材。
[0074]
＜固体电池模组＞
[0075]
[第一层叠结构]
[0076]
以下，使用图4a及图4b对具有第一层叠结构l1的固体电池模组10的构造进行说
明。图4a是绘示固体电池模组10的第一层叠结构l1的说明图。如图4a所示，第一层叠结构l1是将多个单位固体电池1层叠而成。多个单位固体电池1以负极材料层2彼此及正极材料层3彼此邻接的方式配置。在邻接的负极材料层2彼此之间，配置负极板21。在邻接的正极材料层3彼此之间，配置正极板31。单位固体电池1的层叠数为偶数，配置于所层叠的单位固体电池1的两层叠端部的集电极板是相同种类的极板即负极板21。
[0077]
图4b是绘示具有第一层叠结构l1的固体电池模组10的构造的图。固体电池模组10中的多个负极板21分别连接于负极端子22。同样，多个正极板31分别连接于正极端子32。由此，四个单位固体电池1并联连接。图4b中的虚线是固体电池模组10的电位差p1的图像化。虽省略了图示，但固体电池模组10也可以在第一层叠结构l1之外还包括由层压膜等构成的外装体。
[0078]
(负极板及正极板)
[0079]
作为集电极板的负极板21没有特别限制，例如由镍、铜或者铜合金、不锈钢等构成。作为集电极板的正极板31没有特别限制，例如由铝、铝合金、不锈钢、镍、铁、钛等构成。负极板21及正极板31的形状例如可以列举箔状、板状等。
[0080]
根据具有上述第一层叠结构l1的固体电池模组10，借由将具有同一构造的单位固体电池1以相同种类的极材层邻接的方式层叠，可以构成具有任意的容量的固体电池模组。另外，由于在层叠两端部配置负极板21或者正极板31，因此与层叠了现有的包含集电体的电极层及固体电解质层的固体电池相比，未在层叠两端配置电极材料，不会产生电极材料的无效部分。由此，可以提高模组单位的能量密度。
[0081]
[第二层叠结构]
[0082]
以下，使用图9b对具有第二层叠结构l2的固体电池模组10e的构造进行说明。与第一层叠结构l1同样地，第二层叠结构l2以负极材料层2彼此及正极材料层3彼此邻接的方式配置。第二层叠结构l2与第一层叠结构l1的不同点在于，第二层叠结构l2中的单位固体电池1的层叠数为奇数，配置于所层叠的单位固体电池1的两层叠端部的电极材料层或者集电极板是不同种类的电极材料层或者集电极板。借由将这种第二层叠结构l2组合多个，可以将第二层叠结构l2彼此串联连接。因此，借由调整构成第二层叠结构l2的单位固体电池1的层叠数、以及串联连接第二层叠结构l2彼此的连接数，可以构成具有任意的容量及电压的固体电池模组。固体电池模组10e的其他构造将在下文中详细叙述。
[0083]
[第三层叠结构]
[0084]
以下，使用图5a及图5b对具有第三层叠结构l3的固体电池模组10a的构造进行说明。图5a是绘示固体电池模组10a的第三层叠结构l3的说明图。如图5a所示，第三层叠结构l3是将多个单位固体电池1层叠而成。多个单位固体电池1以负极材料层2与正极材料层3邻接的方式配置。在邻接的负极材料层2与正极材料层3之间，配置双极电极板5。配置于所层叠的单位固体电池1的两层叠端部的集电极板是不同种类的极板即负极板21与正极板31。
[0085]
图5b是绘示具有第三层叠结构l3的固体电池模组10a的构造的图。固体电池模组10a中的负极板21连接于负极端子22。同样，正极板31连接于正极端子32。在多个单位固体电池1之间，配置双极电极板5。由此，将四个单位固体电池1串联连接。图5b中的虚线是固体电池模组10a的电位差p2的图像化。
[0086]
(双极电极板)
[0087]
双极电极板5例如是在一枚片状集电体(集电箔)的其中一面上形成成为可极化电极的负极的负极用混合材料层，在另一面上形成成为可极化电极的正极的正极用混合材料层而成的电极。作为上述片状集电体，并没有特别限定，例如可以列举不锈钢箔等。
[0088]
根据具有上述第三层叠结构l3的固体电池模组10a，借由将具有同一构造的单位固体电池1以不同种类的极材层邻接的方式层叠，可以构成具有任意的电压的固体电池模组。另外，与具有上述第一层叠结构l1的固体电池模组同样地，不会在层叠两端部产生电极材料的无效部分，可以提高模组单位的能量密度。
[0089]
另外，也可以将第三层叠结构l3彼此并联连接。图6是绘示将具有电位差p2的第三层叠结构l3并联连接6个而成的固体电池模组10b的构造的图。配置于邻接的第三层叠结构l3的层叠端部的邻接的电极材料层为相同种类。另外，配置于邻接的相同种类的电极材料层间的负极板21或者正极板31为共通的集电极板。另外，多个负极板21及正极板31分别连接于共通的负极端子22及正极端子32。由此，可以将多个第三层叠结构l3并联连接。因而，借由调整第三层叠结构l3的并联数，可以构成具有任意的容量的固体电池模组。
[0090]
《第一实施方式》
[0091]
接下来，对本发明的优选实施方式的固体电池模组的构造进行说明。如图7b所示，本实施方式的固体电池模组10c具有第一层叠结构l1。第一层叠结构l1收容于外装体6。
[0092]
(外装体)
[0093]
外装体6是固体电池模组10c的外装体，在内部收容第一层叠结构l1。外装体6没有特别限制，例如为层压单体。层压单体例如具有在由铝、不锈钢(steel use stainless,sus)等构成的金属层上，在外侧层叠聚烯烃等的热熔合性树脂层而成的多层结构。除了上述以外，层压单体也可以具有由尼龙等的聚酰胺、聚对苯二甲酸乙二酯等的聚酯等构成的层、由任意的层压粘接剂等构成的粘接层等。作为外装体6，不限于层压单体，例如也可以是金属罐。
[0094]
固体电池模组10c如图7a所示，负极端子22及正极端子32配置于固体电池模组10c的同一侧表面。因而，如图7a中由箭头示意性所示，从负极端子22向正极端子32流动电流。由此，可以将负极端子22及正极端子32的延伸方向设为同一方向。因此，可以提高固体电池模组10c的布局性。
[0095]
以下，对本发明的其他实施方式进行说明。关于与上述所说明的构造相同的构造，有时会省略说明。
[0096]
《第二实施方式》
[0097]
如图8b所示，本实施方式的固体电池模组10d是将第一层叠结构l1a与第一层叠结构l1b层叠而成。在第一层叠结构l1a中，在层叠外侧端部配置负极板21，而在与第一层叠结构l1b邻接的层叠内侧端部配置负极材料层2。在第一层叠结构l1b中，在层叠外侧端部配置正极板31，而在与第一层叠结构l1a邻接的层叠内侧端部配置正极材料层3。第一层叠结构l1a与第一层叠结构l1b的邻接的负极材料层2与正极材料层3由覆层电极7连接。覆层电极7具有覆层结构，所述覆层结构是借由超声波熔敷或振动熔敷等的方法将例如铜或者铜合金及铝或者铝合金等的异种金属重合而成。借由覆层电极7，可以将使用异种金属的负极与正极电连接。
[0098]
第一层叠结构l1a的多个负极板21连接于负极端子22，多个正极板31连接于正极
端子33。第一层叠结构l1b的多个负极板21连接于负极端子23，多个正极板31连接于正极端子32。负极端子23及正极端子33配置于外装体6的内部。如图8所示，负极端子22与正极端子33、及负极端子23与正极端子32在俯视时均配置于固体电池模组10a的相向的侧表面。因而，如图8a的箭头y1所示，从负极端子23向正极端子32流动电流。同样，如箭头y2所示，从负极端子22向正极端子33流动电流。借由上述负极端子及正极端子的配置，电荷转移介质在电极板上均匀地传递。因此，内部电阻减少，可以提高固体电池模组10d的输出。
[0099]
如图8b所示，固体电池模组10d在层叠两端部中的电位相同。因此，无需在第一层叠结构l1a及第一层叠结构l1b与外装体6之间配置绝缘部件等的防短路用的部件。
[0100]
《第三实施方式》
[0101]
如图9b所示，本实施方式的固体电池模组10e具有第二层叠结构l2。在图9b中的配置于左侧的第二层叠结构l2中，在层叠外侧端部配置负极板21，而在层叠内侧端部配置正极材料层3及正极集电极板34。在图9b中的配置于右侧的第二层叠结构l2中，在层叠外侧端部配置正极板31，而在层叠内侧端部配置负极材料层2及负极集电极板24。在上述两个第二层叠结构l2彼此之间配置绝缘部件8。固体电池模组10e具有多个负极端子22a、22b、22c及22d以及多个正极端子32a、32b、32c及32d。第二层叠结构l2的负极板21及正极板31分别连接于上述正极端子及负极端子。由此，如图9a中由虚线示意性所示，在各电极板上流动电流。借由使固体电池模组10e具有多个正极端子及负极端子，电荷转移介质在电极板上均匀地传递。因此，内部电阻减少，可以提高固体电池模组10e的输出。
[0102]
图9c是固体电池模组10e的分解立体图。负极集电极板24例如由与负极板21同一材质的金属板构成，例如由铜或者铜合金构成。负极集电极板24与多个负极端子电连接。或者也可以将负极集电极板24的一部分设为负极端子。正极集电极板34例如由与正极板31同一材质的金属板构成，例如由铝或者铝合金构成。正极集电极板34与多个正极端子电连接。或者也可以将正极集电极板34的一部分设为正极端子。如图9b及图9d所示，连接有多个负极板的负极端子23a与正极端子33a在外装体6的内部电连接。由此，可以将多个第二层叠结构l2在单体内部串联连接。在上述连接中，例如可以使用具有将异种金属重合而成的覆层结构的覆层材。作为覆层材，可以应用与覆层电极7相同的构造。
[0103]
《第四实施方式》
[0104]
如图10b所示，本实施方式的固体电池模组10f具有第三层叠结构l3。在本实施方式中，四个第三层叠结构l3并联连接。并联数可以设为任意的数量。在各第三层叠结构l3之间，配置共通的集电极板即负极板21或者正极板31。构成各第三层叠结构l3的单位固体电池1的数量可以设为与所希望的电位差p3相应的任意的数量。由此，借由将具有同一构造的单位固体电池1层叠，可以构成具有任意的容量及电压的固体电池模组10f。
[0105]
《第五实施方式》
[0106]
如图11b所示，本实施方式的固体电池模组10g具有第三层叠结构l3。邻接的第三层叠结构l3彼此以相同种类的电极材料层邻接的方式层叠。第三层叠结构l3的层叠数可以设为任意的数量。第三层叠结构l3的负极板21及正极板31与多个负极端子22a、22b及正极端子32a、33b在外装体6的内部电连接。由此，如图11a中由虚线示意性所示，在各电极板上流动电流。借由使固体电池模组10g具有多个正极端子及负极端子，电荷转移介质在电极板上均匀地传递。因此，内部电阻减少，可以提高固体电池模组10g的输出。
[0107]
图11c是固体电池模组10g的分解立体图。固体电池模组10g具备具有与第三实施方式相同的构造的负极集电极板24及正极集电极板34。在本实施方式中，如图11d所示，多个负极板21与负极集电极板24在外装体6的内部的负极端子22b处电连接。同样，多个正极板31与正极集电极板34在正极端子32a处电连接。负极端子22b及正极端子32a也可以分别为负极集电极板24及正极集电极板34的一部分。借由上述构造，可以实现在单体内部的串联或者并联连接，可以构成具有任意的容量及电压的固体电池模组10g。
[0108]
＜固体电池模组的制造方法＞
[0109]
本实施方式的固体电池模组的制造方法包括：配置工序，在单位固体电池1彼此之间配置规定的集电极板；及，加压工序，在单位固体电池1与集电极板层叠的状态下，以压制机等进行加压而使它们一体化。
[0110]
在单位固体电池1的制造方法中，包括将负极材料片材、固体电解质片材、正极材料片材依次层叠并进行加压的加压工序的情况下，也可以在进行加压之前，设置配置工序，所述配置工序是在单位固体电池1彼此之间配置规定的集电极板。由此，可以省略用于将单位固体电池1一体化的加压工序，来制造固体电池模组。
[0111]
此外，也可以将制造单位固体电池1时的加压工序、与制造固体电池模组时的加压工序设为不同工序。由此，可以提高单位固体电池1中的固体电解质片材与负极材料片材及正极材料片材的密接性。
[0112]
以上，对本发明的优选实施方式进行了说明，但本发明并不限定于上述实施方式，适当施加的变更也包含在本发明的范围内。
[0113]
附图标记
[0114]
1单位固体电池
[0115]
2负极材料层
[0116]
3正极材料层
[0117]
4固体电解质层
[0118]
10、10a、10b、10c、10d、10e、10f、10g固体电池模组
[0120]
21负极板
[0121]
31正极板
[0122]
5双极电极板
[0123]
l1第一层叠单体结构
[0124]
l2第二层叠单体结构
[0125]
l3第三层叠单体结构。

技术特征：
1.一种单位固体电池，构成固体电池，前述单位固体电池具有固体电解质层、以及层叠于前述固体电解质层的两面的作为电极材料层的负极材料层及正极材料层，前述负极材料层及前述正极材料层不包含集电体。2.根据权利要求1所述的单位固体电池，其中，在从层叠方向俯视前述单位固体电池的情况下，前述固体电解质层的面积大于前述负极材料层及前述正极材料层的面积，且前述固体电解质层的外缘比前述负极材料层及前述正极材料层的外缘更配置于外侧。3.一种固体电池模组，具有层叠多个权利要求1或2所述的单位固体电池而成的层叠单体结构，前述层叠单体结构是如下第一层叠单体结构，即：在前述单位固体电池彼此之间配置集电极板，邻接的前述单位固体电池以前述正极材料层彼此及前述负极材料层彼此邻接的方式配置，在邻接的前述负极材料层彼此之间，配置作为前述集电极板的负极板，在邻接的前述正极材料层彼此之间，配置作为前述集电极板的正极板，配置于所层叠的前述单位固体电池的两层叠端部的前述集电极板或者前述电极材料层为相同种类。4.根据权利要求3所述的固体电池模组，其是层叠多个前述第一层叠单体结构而成，配置于邻接的前述第一层叠单体结构彼此的两层叠端部的前述集电极板或者前述电极材料层为不同种类。5.一种固体电池模组，具有层叠多个权利要求1或2所述的单位固体电池而成的层叠单体结构，前述层叠单体结构是如下第二层叠单体结构，即：在前述单位固体电池彼此之间配置集电极板，邻接的前述单位固体电池以前述负极材料层彼此及前述正极材料层彼此邻接的方式配置，在邻接的前述负极材料层彼此之间，配置作为前述集电极板的负极板，在邻接的前述正极材料层彼此之间，配置作为前述集电极板的正极板，配置于所层叠的前述单位固体电池的两层叠端部的前述集电极板或者前述电极材料层为不同种类。6.一种固体电池模组，具有层叠多个权利要求1或2所述的单位固体电池而成的层叠单体结构，前述层叠单体结构是如下第三层叠单体结构，即：在前述单位固体电池彼此之间配置集电极板，邻接的前述单位固体电池以前述负极材料层与前述正极材料层邻接的方式配置，在邻接的前述负极材料层与前述正极材料层之间，配置双极电极板，配置于所层叠的前述单位固体电池的两层叠端部的前述集电极板或者前述电极材料层为不同种类，
在前述两层叠端部中，与前述负极材料层相抵接地配置负极板，与前述正极材料层相抵接地配置正极板。7.一种单位固体电池的制造方法，所述单位固体电池构成固体电池，所述单位固体电池的制造方法包括：片材形成工序，分别形成包含负极材料的负极材料片材、包含正极材料的正极材料片材及包含固体电解质的固体电解质片材；及，加压工序，将前述固体电解质片材夹在中间对前述负极材料片材与前述正极材料片材进行加压。8.一种单位固体电池的制造方法，所述单位固体电池构成固体电池，所述单位固体电池的制造方法包括：负极材料涂敷工序，在包含固体电解质的固体电解质片材的其中一面上涂敷包含负极材料的负极材料层；及，正极材料涂敷工序，在前述固体电解质片材的另一面上涂敷包含正极材料的正极材料层。9.根据权利要求7所述的单位固体电池的制造方法，其具有：第一裁断工序，将前述负极材料片材及前述正极材料片材裁断；第二裁断工序，将前述固体电解质片材裁断为俯视时比前述正极材料片材及前述负极材料片材面积更大；及，层叠工序，将前述负极材料片材、前述固体电解质片材及前述正极材料片材依次层叠。10.一种固体电池模组的制造方法，所述固体电池模组是层叠多个借由权利要求9所述的单位固体电池的制造方法制造的单位固体电池而成，所述固体电池模组的制造方法在前述层叠工序与前述加压工序之间，具有在邻接的前述单位固体电池彼此之间配置集电极板的配置工序。

技术总结
本发明提供一种单位固体电池及其制造方法，所述单位固体电池可以构成不会在层叠两端产生电极材料的无效部分，且借由具有单一结构的单位固体电池的组合而具有任意的容量及输出的固体电池模组。一种单位固体电池，构成固体电池，单位固体电池具有固体电解质层、以及层叠于固体电解质层的两面的作为电极材料层的负极材料层及正极材料层，负极材料层及正极材料层不包含集电体。优选在从层叠方向俯视单位固体电池的情况下，固体电解质层的面积大于负极材料层及正极材料层的面积，且固体电解质层的外缘比负极材料层及正极材料层的外缘更配置于外侧。配置于外侧。配置于外侧。


技术研发人员：圷重光 藤本真二 锄柄宜 青柳真太郎
受保护的技术使用者：本田技研工业株式会社
技术研发日：2022.01.26
技术公布日：2023/9/7