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CN105814728B - 二次电池及其制造方法 - Google Patents

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CN105814728B
CN105814728B CN201380081530.7A CN201380081530A CN105814728B CN 105814728 B CN105814728 B CN 105814728B CN 201380081530 A CN201380081530 A CN 201380081530A CN 105814728 B CN105814728 B CN 105814728B
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Guala Technology Co Ltd
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Micronics Japan Co Ltd
Guala Technology Co Ltd
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Abstract

本发明提供一种相比现有技术改善了容积方面(能量密度的方面)、制造方面(制造工序数)的二次电池。本发明的二次电池包括：片状的第1电极兼用基材，其发挥作为第1电极的功能和作为基材的功能；表面侧蓄电层，其被设置在第1电极兼用基材的表面侧；表面侧第2电极层，其被层叠在表面侧蓄电层；背面侧蓄电层，其被设置在第1电极兼用基材的背面侧；以及背面侧第2电极层，其被层叠在背面侧蓄电层。

Description

二次电池及其制造方法
技术领域
本发明涉及二次电池及其制造方法，例如，可以应用于基于利用金属氧化物的光激发结构变化在能隙中形成新的能级而捕获电子的动作原理的二次电池(以下，有时也称为“量子电池”)。
背景技术
作为二次电池，镍氢电池(Ni-MH)、锂离子二次电池(LIB)等被广为人知。另一方面，近年来，人们一直寻求小型且大容量的电池。因此，进行了将单独作为二次电池发挥功能的单位(以下，称为单位电池)多个层叠。
在非专利文献1的319页～320页中，记载了如图1以及图2所示的圆筒型以及方型的镍氢电池(Ni-MH)的结构。圆筒型电池1A将规定形状的薄板状的正极2以及负极3隔着隔膜4卷绕为漩涡状(漩涡可以看作将单位电池重叠)，插入圆筒型的外壳5，在注入电解液后密封从而完成为电池。方型电池1B是对在规定形状的薄板状的正极2以及负极3之间隔着隔膜4的结构进行层叠，插入方型的外壳5，在注入电解液后密封从而完成为电池。
在专利文献1中，记载了如图3所示的方型的锂离子二次电池的内部结构(极板组)。记载了在弯曲为之字形的隔膜4的连续体的谷沟内将正极板2和负极板3交互地插入，在之字形方向上推压而做成扁平的极板组1C。这样的极板组被插入到方型的外装罐，在注入电解液后密封进而完成为方型电池。
另外，近年，研究开发了固体薄膜化而构成的全固体型的二次电池，作为实现小型化的二次电池备受期待。在图4中，示出了表示全固体型的二次电池的构成的立体图以及截面图。图4省略了正极端子以及负极端子等端子构件、外装构件、覆盖构件等安装构件。全固体型的二次电池1D在负极层3和正极层2之间具有在充放电时发生内部变化的固体层(以下，称为蓄电层)6。作为全固体型的二次电池1D，存在着上述的量子电池、全固体型的锂离子二次电池等。在量子电池的情况下，在负极层3和正极层2之间，设有通过充电动作而蓄积电子(捕获)、通过放电动作放出蓄积的电子的层(如后所述将该层称为充电层)，该充电层相当于蓄电层6。另外，在全固体型的锂离子二次电池的情况下，在负极层3和正极层2之间，设有固体电解质层，该固体电解质层相当于蓄电层6。另外，在将图4所示的结构作为单位电池而层叠的情况下，优选在蓄电层6的周围等，设置使绝缘负极层3和正极层2，或保护蓄电层6的周围的密封件7(但是，密封件7不是必须的构成要素)。
正如公知的那样，全固体型的二次电池1D也能够通过将单位电池串联地层叠来提高端子电压，能够通过将电位电池并联地层叠来增大能量密度。
图5为表示以二次电池1D作为单位电池并将多个单位电池并联地连接的、容易想到的二次电池1E的截面图。二次电池1E的各单位电池(1D)分别被负极端子板8以及正极端子板9夹持着，在某单位电池的正极端子板9和其上一层的单位电池的负极端子板8之间设有绝缘层10。多个负极端子板8通过负极端子连接部8b连接，多个正极端子板9通过正极端子连接部9b连接，负极端子连接部8b以及正极端子连接部9b分别具有用于使负极端子、正极端子露出于未图示的安装构件的外部的延长部8a、9a。二次电池1D的端子电压为Vo，能量密度为Io，若将二次电池1D的层叠数(并联连接数)作为N的话，二次电池1E的端子电压为Vo，容量成为N×Io(例如，层叠数为6的话，容量为6×Io)。
为了实现高端子电压且大能量密度的二次电池，使得单位电池的串联层叠和并联层叠组合即可。例如，能够通过将被图5的负极端子板8以及正极端子板9夹持着的单位电池(1D)的部分置换为将多个单位电池串联地层叠的结构，由此构成高端子电压且大能量密度的二次电池。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2009-140707
非专利文献
非专利文献1:電気化学会電池技術委員会編、「電池ハンドブック」、株式会社オーム社、平成22年2月発行(电化学会电池技术委员会，“电池手册”，株式会社OHM社(Ohmsha,Ltd.).平成22年2月发行)
发明内容
发明要解决的问题
在图1～图3所示的现有的二次电池中，为了使相邻的单位电池的正极和负极绝缘需要配置隔膜，另外，为了确保电解液的容纳空间，减小电池的总容积是困难的。另外，在图1～图3所示的二次电池中，由于利用化学反应，充放电性能劣化，寿命降低。另外，由于使用电解液因此伴随着漏液的风险。进一步地，在锂离子型的二次电池中，由于过充电、充放电导致可靠性下降，或由于使用电解液而存在着电极间短路的危险。
伴随着利用电解液而产生的不良情况通过全固体型的二次电池解决了相当的部分。
如上所述，能够通过使多个单位电池并联连接，增大二次电池的能量密度。但是，如图5所示，这样的二次电池1E必须在相邻的单位电池的负极端子板8以及正极端子板9之间设置绝缘层10，另外，必须与单位电池的负极层3的个数相对应地设置负极端子板8，且与单位电池的正极层2的个数相对应地设置正极端子板9，二次电池1E的容积变大。
一般来说，电池的容积效率由电池的有效容积相对于电池的总容积的比例来求出。考虑二次电池的充电周期的话，虽然寻求增大二次电池的能量密度，但是较佳地为即使增大了能量密度电池的总容积也较小。另外，电池的总容积较小的话，也关系到二次电池的小型化。负极端子板8以及正极端子板9为电池构成上必要的要素，但是绝缘层10由于不直接贡献于充电，所以成为能量密度提高的妨碍因素。
所期望的能量密度变得越大，则越增加并联连接的单位电池的层叠数即可。但是，随着层叠数的增大，绝缘层10的个数也增加(负极端子板8和正极端子板9的个数也增加)，更加增大了总容积。
不管是并联连接还是串联连接，在将多个单位电池层叠的二次电池中，各单位电池的对位的要求很高。在图5所示的二次电池1E的情况下，从减少总容积的观点考虑，优选负极端子连接部8b、正极端子连接部9b靠近单位电池1D(图5的隙間L较短)。例如，在某一个的单位电池向图5的右侧偏移而被层叠，该单位电池的负极层3接触了正极端子连接部9b的情况下，形成了短路回路。因此，各单位电池的对位的要求很高，也有导致制造效率降低的可能性。
另外，在层叠工序中，必须对与层叠数相应的单位电池进行层叠处理，制造工序数变多。
因此，人们希望一种蓄电层被正极层和负极层夹持着的全固体型的二次电池，且能量密度高、制造工序少的二次电池及其制造方法。
解决问题的技术手段
为了解决这样的问题，本发明的技术方案之一为一种二次电池，其特征在于，包括：(1)片状的第1电极兼用基材，其发挥着作为第1电极的功能和作为基材的功能；(2)表面侧蓄电层，其被设置于所述第1电极兼用基材的表面侧；(3)表面侧第2电极层，其被层叠在所述表面侧蓄电层；(4)背面侧蓄电层，其被设置在所述第1电极兼用基材的背面侧；以及(5)背面侧第2电极层，其被层叠在所述背面侧蓄电层。
本发明的技术方案之二为一种二次电池的制造方法，其特征在于，包括：(1)在发挥着作为第1电极的功能以及作为基材的功能的片状的第1电极兼用基材的表面侧以及背面侧上层叠第1氧化物半导体层的工序；(2)在表面侧的所述第1氧化物半导体层上层叠表面侧充电层的工序；(3)在背面侧的所述第1氧化物半导体层上层叠背面侧充电层的工序；(4)对所述表面侧充电层以及所述背面侧充电层照射紫外线的工序；(5)在所述表面侧充电层上层叠第2氧化物半导体层以及第2电极层的工序；以及(6)在所述背面侧充电层上层叠第2氧化物半导体层以及第2电极层的工序。
本发明的技术方案之二为一种二次电池的制造方法，其特征在于，所述的二次电池的制造方法包括：(1)以从发挥着作为第1电极的功能以及作为基材的功能的片状的第1电极兼用基材的表面连续到背面的方式层叠第1氧化物半导体层的工序；(2)以覆盖所述第1氧化物半导体层的一部分或全部的方式层叠充电层的工序；(3)对所述充电层照射紫外线的工序；(4)以覆盖所述充电层的一部分或全部的方式层叠第2氧化物半导体层以及第2电极层的工序。
发明的效果
本发明的二次电池及其制造方法，由于一个第1电极层(第1电极兼用基材)兼作相对于此相互形成在相反侧的两个单位电池的第1电极层，所以在维持作为基材的强度的同时，在能够有效地将第1电极层的厚度减半的点上有利于能量密度提高。另外，由于能够通过一次的第1电极层(第1电极兼用基材)的制造形成两个单位电池，也具有制造工序削减的效果。
进一步地，一个第1电极层(第1电极兼用基材)兼作相对于此相互形成在相反侧的两个单位电池的第1电极层，在两个单位电池的并联连接的情况下，能够省略第1电极层彼此的连接工序，由此，也具有防止在该工序时的热处理所导致的已层叠部分的氧化的效果。
附图说明
图1为截去镍氢电池的一部分地示出现有的圆筒型的镍氢电池(Ni-MH)的内部结构的立体图。
图2为截去镍氢电池的一部分地示出现有的方型的镍氢电池(Ni-MH)的内部结构的立体图。
图3为表示记载在专利文献1中的方型的锂离子二次电池的内部结构(极板组)的立体图。
图4示出了表示全固体型的二次电池的构成的立体图以及截面图。
图5为表示以全固体型的二次电池作为单位电池将多个单位电池并联连接的、所想到的二次电池的构成的截面图。
图6为表示第1实施方式的二次电池的构成的截面图。
图7为表示第1实施方式的二次电池的制造方法的说明图。
图8为表示第1实施方式的二次电池的安装结构实例的说明图。
图9为表示第1实施方式的二次电池的端面绝缘构件涉及的变形实施方式的说明图。
具体实施方式
(A)第1实施方式
以下，参照图面对本发明的二次电池及其制造方法的第1实施方式进行说明。第1实施方式的二次电池为量子电池。
(A-1)第1实施方式的二次电池的基本结构
图6为表示第1实施方式涉及的二次电池20的构成的截面图，为从与上述图4(B)相同的方向观察的截面图。相比于面方向的尺寸，图6强调厚度方向的尺寸而进行显示。
在图6中，第1实施方式的二次电池20具有片状负极兼用基材21、表面侧的n型金属氧化物半导体层22F、表面侧的充电层23F、表面侧的p型金属氧化物半导体层24F、表面侧的正极层25F、背面侧的n型金属氧化物半导体层22R、背面侧的充电层23R、背面侧的p型金属氧化物半导体层24R、背面侧的正极层25R以及基材端面绝缘部26。
由片状负极兼用基材21、表面侧的n型金属氧化物半导体层22F、表面侧的充电层23F、表面侧的p型金属氧化物半导体层24F以及表面侧的正极层25F构成了表面侧的单位二次电池(单位电池)，由片状负极兼用基材21、背面侧的n型金属氧化物半导体层22R、背面侧的充电层23R、背面侧的p型金属氧化物半导体层24R以及背面侧的正极层25R构成了背面侧的单位二次电池(单位电池)。
二次电池20的特征在于，在基材的两面形成有单位电池，虽然两面中的任何一面都不能被称为表面，但是在以下的说明，方便起见，将图6的上侧的面称为表面，将图6的下侧的面称为背面。另外，以下，二次电池20作为短边和长边之差很大的大致矩形的片状的电池进行了说明(参照后述的图7)。适当地，将图6的左右方向称为宽度方向，将图6纸面的法线方向称为长度方向。
片状负极兼用基材21作为薄膜形成处理时的片状基材而发挥功能，且作为负极主体而发挥功能。表示上述现有二次电池(量子电池)1D的图4示出了在经过对于基材上的各种的薄膜形成处理而获得之后从基材取出的二次电池。与这样的现有二次电池(量子电池)1D相比较，第1实施方式的二次电池20的特征在于，一个负极层(片状负极兼用基材21)兼作相对于此面对称的两个单位电池的负极层。片状负极兼用基材21的宽度方向(图6的左右方向)的一方的端部(图6中左侧的端部)21a以不被n型金属氧化物半导体层22F、22R，充电层23F、23R，p型金属氧化物半导体层24F、24R，正极层25F、25R覆盖，作为负极的引出部而发挥功能的方式形成。
片状负极兼用基材21可以由一种的导电性材质形成，另外，也可以在导体或绝缘体的表面，通过溅射、电镀等使导电性薄膜附着而形成。作为片状负极兼用基材21，能够应用例如不锈钢片材(SUS片材)。
各面的充电层23F，23R为通过充电动作蓄积电子，通过放电动作放出蓄电电子，在不为充放电的状态下保持电子(蓄电)的层。为了充电层保持这样的功能，例如国际公开WO2008/053561中公开的那样，根据光激发结构变化向充电层中的能隙形成陷阱能级即可。即，形成充电层，该充电层是具有规定值以上的能隙的、由具有透光性的金属氧化物绝缘覆盖的微粒子状态的半导体构成层而形成的，若向此进行紫外线照射使价带中具有的电子激发至导带的话，一部分电子从由绝缘包覆膜形成的能垒向负电极移动。通过在此期间充电层中的电子逃脱的部位的原子间距离发生变化的结构变化，电子逃脱的耗尽能级在能隙中移动而成为陷阱能级。通过充足量的光照射，使在能隙内产生许多陷阱能级后，相对于充电层在负电极的相反侧隔着绝缘物等能垒设置正电极，在两电极之间施加电压的话，能够通过向该陷阱能级的电子捕获、放出进行充放电。这就是量子电池的充电层的功能。
各面的n型金属氧化物半导体层22F、22R与在充电层23F、23R中金属氧化物周围的绝缘层相同，具有成为能垒的功能，能够防止由于某些原因金属氧化物不隔着绝缘层而直接接触负电极从而导致能垒不存在的部分出现的情况。构成n型金属氧化物半导体层22F、22R的材质没有限制，能够应用例如二氧化钛(TiO2)。
与一般的二次电池相同地，将量子电池看作由保持电能的部分和两个电极构成的情况下，n型金属氧化物半导体层22F、22R能够看作负极的要素。
各面的正极层25F、25R形成为导电层即可。正极层25F、25R的材质没有要求，能够应用例如铝(Al)。在量子电池的情况下，为了防止从正极层25F、25R向充电层23F、23R的不必要的电子注入，以与充电层23F、23R接触的形态具有p型金属氧化物半导体层24F、24R。p型金属氧化物半导体层24F、24R的材质没有限制，能够应用例如氧化镍(NiO)。
基材端面绝缘部26是为了防止在作为负极而发挥功能的片状负极兼用基材21和正极层25F、25R之间的、没有设置充电层23F、23R的片状负极兼用基材21的一边的端部上的短路而设置的。基材端面绝缘部26的材质没有要求，能够使用例如橡胶系材料、聚烯烃制材料、氟树脂等，另外，能够应用氧化铝(Al2O3)、氧化硅(SiO2)。另外，基材端面绝缘部26可以在n型金属氧化物半导体层22F、22R之前形成，也可以在n型金属氧化物半导体层22F、22R的形成后充电层23F、23R之前形成，也可以在充电层23F、23R之后形成。由于在充电层23F、23R形成时也进行高温处理，因此在充电层之前形成的情况下，作为基材端面绝缘部26的材质优选应用耐热性的材质。
在图6的例子中，示出了n型金属氧化物半导体层22F、22R以及充电层23F、23R从片状负极兼用基材21的一边的端面到稍跟前而形成，基材端面绝缘部26形成为截面コ字状的实例。片状负极兼用基材21的表面以及背面的基材端面绝缘部26的厚度为n型金属氧化物半导体层22F、22R的厚度程度。另外，充电层23F、23R的基材端面绝缘部26侧的边缘和n型金属氧化物半导体层22F、22R的基材端面绝缘部26侧的边缘大致对齐。其结果，在基材端面绝缘部26的表面、背面和充电层23F、23R的边缘部产生台阶。在图6的例子中，在基材端面绝缘部26的表面以及背面上也层叠了p型金属氧化物半导体层24F、24R以及正极层25F、25R。其结果，在片状负极兼用基材21的一边的端部侧，正极层25F、25R自身具有台阶。
在没有设置基材端面绝缘部26的片状负极兼用基材21的宽度方向的端部，片状负极兼用基材21仅以规定长度露出于外部(引出部21a)，在表面以及背面，到端面的距离都是n型金属氧化物半导体层22F、22R最短，充电层23F、23R其次地短，p型金属氧化物半导体层24F、24R以及正极层25F、25R最长。通过这样的台阶结构，防止片状负极兼用基材21和正极层25F、25R的短路。
另外，基板端部的结构只要能够防止正极层25F、25R的短路的结构即可，并不限定于此。
在图6中，示出了基材端面绝缘部26的端面(不是表面以及背面的面)露出于外部，但是也可以将基材端面绝缘部26的端面用p型金属氧化物半导体层、正极层覆盖。在该情况下，也可以是覆盖的p型金属氧化物半导体层将表面以及背面的p型金属氧化物半导体层24F以及24R连接，且覆盖的正极层将表面以及背面的正极层25F以及25R连接。
另外，在图6中，示出了基材端面绝缘部26的表面侧部分以及背面侧部分覆盖片状负极兼用基材21的端部侧的情况(换而言之，层叠在片状负极兼用基材21的端部侧的情况)，但是也可以覆盖在形成于片状负极兼用基材21上的n型金属氧化物半导体层22F、22R的端部侧。
以上，对于片状负极兼用基材21的宽度方向的一方的端部的短路防止构成进行了说明。另外，虽然偏离了第1实施方式的特征，但是在片状负极兼用基材21的长度方向的一方或两方的端部，也可以应用和上述相同的短路防止构成。另外，在片状负极兼用基材21的长度方向的一方或两方的端部，上也可以进行与上述的引出部21a相同的处理。
(A-2)第1实施方式的二次电池的制造方法
然后，说明具有图6所示结构的第1实施方式的二次电池20的制造方法。图7为表示第1实施方式的二次电池的制造方法的说明图。图7的(A1)～(A4)为概略立体图，图7的(B1)～(B4)为截面图。与上述的图6所示的截面图相比较，图7的(B1)～(B4)的截面图为将二次电池的中间形成状态、完成品在顺时针方向上旋转90度后的截面图。
最初，如图7的(A1)以及(B1)所示，在片状负极兼用基材21的宽度方向的一边附近，使基材端面绝缘部26形成。根据形成方法，在该形成时，预先将非形成区域遮蔽。例如，应用SUS片材作为片状负极兼用基材21，在其一端部形成基材端面绝缘部26。例如，在基材端面绝缘部26的材质为树脂的情况下，通过一般的树脂包覆的成膜方法(例如，喷涂)形成基材端面绝缘部26。另外例如，在基材端面绝缘部26的材质为氧化铝(Al2O3)、氧化硅(SiO2)等的情况下，通过溅射法、蒸镀法、CVD法(化学气相沉积法)、涂布热分解法等形成基材端面绝缘部26(成膜)。
然后，如图7的(A2)以及(B2)所示，为了确保片状负极兼用基材21的引出部21a，且不在基材端面绝缘部26上层叠，适当地进行遮蔽而形成n型金属氧化物半导体层22F、22R。例如，应用二氧化钛(TiO2)作为n型金属氧化物半导体层22F、22R的材质，通过溅射法、蒸镀法、CVD法、涂布热分解法等，形成n型金属氧化物半导体层22F、22R。在此，可以同时形成表面以及背面的n型金属氧化物半导体层22F以及22R，另外，也可以每次形成单面。
另外，在图6所示的第1实施方式的二次电池20的情况下，由于基材端面绝缘部26和n型金属氧化物半导体层22F、22R不是层叠关系，和上述不同，也可以在n型金属氧化物半导体层22F、22R的形成(成膜)后，形成基材端面绝缘部26。
然后，如图7的(A3)以及(B3)所示，为了以n型金属氧化物半导体层22F，22R的一部分露出的状态确保片状负极兼用基材21的引出部21a，且不在基材端面绝缘部26上层叠而适当地进行遮蔽，形成充电层23F以及23R。充电层23F、23R的形成方法的详细内容记载在国际公开WO2012/046325中。在此，可以为同时形成表面以及背面的充电层23F以及23R，另外，也可以每次形成单面。
然后，如图7的(A4)以及(B4)所示，为了以n型金属氧化物半导体层22F、22R的一部分和充电层23F、23R的一部分露出的状态确保片状负极兼用基材21的引出部21a，且不在基材端面绝缘部26的端面形成p型金属氧化物半导体层、正极层，适当地进行遮蔽，形成p型金属氧化物半导体层24F以及24R，随后，形成正极层25F以及25R。另外，图7的(A4)以及(B4)表示形成正极层25F以及25R后的状态。例如，应用氧化镍(NiO)作为p型金属氧化物半导体层24F、24R的材质，通过溅射法、蒸镀法、CVD法、涂布热分解法等，形成p型金属氧化物半导体层24F、24R后，应用铝(Al)作为正极层25F、25R的材质，通过溅射法、蒸镀法、CVD法、涂布热分解法等，形成正极层25F、25R。在此，可以同时形成表面以及背面的p型金属氧化物半导体层24F以及24R，另外，也可以每次形成单面。另外，可以同时形成表面以及背面的正极层25F以及25R，另外，也可以每次形成单面。
经过以上的工序，形成具有图6所示结构的第1实施方式的二次电池20。
以上，关于n型金属氧化物半导体层22F、22R，充电层23F、23R，p型金属氧化物半导体层24F、24R，正极层25F、25R的形成，示出了并列地进行片状负极兼用基材21的两面的处理，但是也可以例如汇总进行表面侧的形成处理，在表面侧的形成处理结束后，进行背面侧的形成处理。即，针对形成有基材端面绝缘部26的片状负极兼用基材21，可以按顺序形成表面侧的n型金属氧化物半导体层22F、充电层23F、p型金属氧化物半导体层24F、正极层25F，随后，按顺序形成背面侧的n型金属氧化物半导体层22R、充电层23R、p型金属氧化物半导体层24R、正极层25R。
也可以与第1实施方式的二次电池20的安装结构相配合，部分变更上述工序的处理。
例如，若是在将所制造的第1实施方式的二次电池20在长度方向上以规定长度切开而提供给安装的情况下，也可以在切断位置使片状负极兼用基材21在宽度方向露出。
另外例如，若是在将所制造的第1实施方式的二次电池20弯曲成波纹状并收纳在外壳中的这样的情况下，可以不形成弯曲时成为内侧的弯曲部分的规定种类的薄膜，以减少弯曲时的应力。例如，可以在弯曲部分不形成正极层25F、25R，另外，也可以在弯曲部分不形成正极层25F、25R，p型金属氧化物半导体层24F、24R以及充电层23F、23R。或者也可以通过在形成后由激光等选择地去除弯曲部分的薄膜来减少弯曲时的应力。
(A-3)第1实施方式的二次电池的安装结构
然后，说明具有图6所示结构的第1实施方式的二次电池20的安装结构的一个实例。
具有图6所示结构的第1实施方式的二次电池20的安装方法可以是任意的。例如，可以直接以平面片状作为需要二次电池20的装置的电源部而粘贴。另外例如，也可以将所制造的二次电池20在长度方向上以规定长度切开而提供给安装。
在此，若是反映分别在两面形成有作为二次电池而发挥功能的结构的片状这一特征的话，可以列举出图8所示的安装结构。
即，如图8的(A)的图像的俯视图所示，在圆筒状的芯材30上卷绕第1实施方式的二次电池20，使形成二次电池20的卷筒31。在卷筒31形成后，可以将芯材30就此留下，另外，也可以将芯材30除去。也可以应用能够应用于电极的导电性材质附着在表面的物质作为芯材30，芯材30作为外部的正极构件而发挥功能。图8的(B)表示从稍微上侧观察沿着图8的(A)的VIIIB-VIIIB线的截面的图像的立体图。另外，在以下的安装结构的说明中，按照图8的(B)的上下方向而至上而下进行说明。图8的(A)以及(B)省略二次电池20的层结构地进行描述。
关于卷筒31，某圈数的二次电池部分的表面侧的正极层25F与比其仅多出1圈的圈数的二次电池部分的背面侧的正极层25R接触，通过卷绕，正极层不接触其他层。
卷筒31的片状负极兼用基材21的引出部21a侧通过接触外部的负极端子的、由导电性材质构成的露出负极构件32(能够看作上盖)覆盖。露出负极构件32具有圆形的顶板以及圆筒构件，该圆筒构件从其周边向下方垂直设置，具有和引出部21a的宽度方向的长度同样的长度。在露出负极构件32的内部，进入圈数不同的引出部21a之间的间隙且与引出部21a接触的导电性构件可以从圆形顶板的内表面向下方垂直设置。这样的导电性构件不限定于片状的构件，也可以为无纺织布状、刷状的构件。
卷筒31的位于引出部21a的相反侧的端部通过接触外部的正极端子的、由导电性材质构成的露出正极构件33(能够看作下盖)覆盖。露出正极构件33具有圆形的底板以及圆筒构件，该圆筒构件从其周边向上方垂直设置，具有与由于正极层25F，25R的台阶而变低的部分的宽度方向的长度同样的长度。在露出正极构件33的内部，进入圈数不同的正极层25F、25R的低阶部分之间的间隙且与低阶部分接触的导电性构件可以从圆形底板的内表面向上方垂直设置。这样的导电性构件不限定于片状的构件，也可以为无纺织布状、刷状的构件。
图8的(C)表示将露出负极构件32以及露出正极构件33已安装在卷筒31上的状态。如图8的(D)所示，将这个大致圆筒状的状态的侧面用片状的绝缘构件34覆盖从而使供于实用的二次电池35完成。
以上，说明了在安装露出负极构件32以及露出正极构件33之后安装片状的绝缘构件34的顺序，但是也可以按照在安装片状的绝缘构件34之后安装露出负极构件32以及露出正极构件33的顺序使二次电池35完成。
在上述中，说明了卷绕一个二次电池20的情况，但是也可以将多个二次电池20以层叠的状态卷绕。在此，虽然宽度方向一致，但是也可以在长度方向上偏离地进行层叠。
(A-4)第1实施方式的二次电池的效果
根据第1实施方式的二次电池20，能够实现以下的效果。
负极具有用于和外部的电极构件(例如露出负极构件32)接触的有目的的引出部21a。关于正极，也是使成膜的区域面向宽度方向的端面増大进而形成与外部的电极构件(例如露出正极构件33)接触的部分，能够较薄地形成与外部的电极构件接触的部分，并且，也减少了用于形成的工序数。
在采用卷筒状的安装方法的情况下，正极25F、25R成为卷绕为卷筒状的棒状引出部。由此，简便且低电阻的电连接为可能，充放电时的损耗变少。另外，与在正极、负极上外加引出电极的构建方法相比较能够减少制造工序数。
第1实施方式的二次电池20由于在片状负极兼用基材21的两面构成了单位电池(单位二次电池)，因此能够提高能量密度。例如，使用两个构成在基材(但是，也可以是负极兼用基材)上的还保留有基材的现有的二次电池，将基材的背面之间粘接而在两面构成单位电池，将由此构成的二次电池作为比较对象的话，第1实施方式的二次电池20能够使基材厚度为比较对象的二次电池的一半程度，由此能够提高能量密度。
在第1实施方式的二次电池20中，两个单位电池共用片状负极兼用基材21而使两个单位电池并联连接。在要以分开设置的两个单位电池实现与第1实施方式的二次电池20相同的物理量的情况下，需要用于使分开设置的两个单位电池并联连接的构成要素，这样，第1实施方式的二次电池20的结构以及制造工序能够变得简单。
在充电层23F、23R的形成等制造工序中含有热处理。由于片状负极兼用基材21在较早的阶段两面都被n型金属氧化物半导体层22F、22R覆盖，热处理时的氧化等问题和现有的二次电池相比较变得更少。
关于第1实施方式的二次电池20，若去除片状负极兼用基材21的引出部21a，则露出的大部分为正极层25F、25R。因此，即使多个二次电池20层叠，即使将一个或多个二次电池20卷绕弯曲所接触的也是正极层彼此。由此，不用绝缘构件等，就能够取得多样的安装结构。
(B)其他的实施方式
在上述第1实施方式的说明中，也提及了种种变形实施方式，进一步地，能够列举出如以下示例的变形实施方式。
(B-1)在第1实施方式中，示出了负极兼用作基材的构成，但反过来，也可以为正极兼用作基材的构成。在此情况下，成为在正极兼用基材上将p型金属氧化物半导体层、充电层、n型金属氧化物半导体层、负极层依次成膜。或者，在已经形成p型金属氧化物半导体层的正极兼用基材上，将充电层、n型金属氧化物半导体层、负极层依次成膜。
在将第1实施方式的二次电池和该变形实施方式的二次电池层叠的情况下，能够实现单层二次电池的串联连接，能够使端子电压増大。
(B-2)在第1实施方式中，示出了成为二次电池基板的负极兼用基材为短边和长边之差较大的矩形的片状基板，但负极兼用基材并不限定于第1实施方式的形状。例如，也可以为横竖的长度为相同程度的矩形基板，也可以为圆形、六边形等其他的形状。在圆形、六边形的情况下，优选能够在基本形状上附加相当于引出部的部分的形状。
另外例如，也可以将负极兼用基材形成为圆筒状，对于圆筒侧面(在有底的情况下，也可以包含底面)的外表面和内表面的两面，构成与第1实施方式同样的单位电池。
(B-3)在第1实施方式中，示出了在负极兼用基材21的两面，确保作为负极的引出部21a而发挥功能的部分的构成，但是也可以在一边的面(例如背面)不设置作为引出部21a而发挥功能的部分，使背面的几乎全表面作为单位电池而发挥功能。
另外，在负极兼用基材21为带状的情况中，也可以在长度方向的一方或两方的端部设置引出部21a，而在宽度方向上的两方的端部不设置作为引出部21a发挥功能的部分。
(B-4)在第1实施方式中，示出了负极的引出部21a为平板状的构成，但并不限定于此。例如，负极的引出部21a也可以为梳齿状或锯齿状。另外，负极的引出部21a也可以具有圆筒或圆棒嵌合的开口。
(B-5)在第1实施方式中，示出了通过薄膜形成处理等积极地形成基材端面绝缘部26的例子，但也可以通过其他方法来形成基材端面绝缘部26。例如，在片状负极兼用基材21是使导电性薄膜通过溅射、电镀附着于，绝缘体的表面而形成的情况下，通过阻止导电性薄膜对于成为基材端面绝缘部26的区域的附着，而构成基材端面绝缘部26。
(B-6)在第1实施方式中，示出了基材端面绝缘部26被设置为截面コ字状的构成，但基材端面绝缘部26的附着方法并不限定于此。另外，只要能够确保在基板的端面附近正极层和负极层的绝缘，也可以不设置基材端面绝缘部26。图9的(A)示出了在片状负极兼用基材21的表面、背面侧不设置基材端面绝缘部26而以仅覆盖片状负极兼用基材21的端面的方式设置基材端面绝缘部26的情况。图9的(B)示出了由于从表面到背面连续地设置n型金属氧化物半导体层、充电层、p型金属氧化物半导体层以及正极层，因此在片状负极兼用基材21的端面也不需要基材端面绝缘部26的情况。
(B-7)第1实施方式的二次电池20的安装结构并不被限定于上述的结构。正如以下内容，列举了多例上述的卷筒以外的结构。
也可以在二次电池20的长度方向的中心位置折叠两次而提供给安装，另外，也可以将折叠四次的二次电池安装于外壳等，折叠四次的二次电池通过将折叠两次的二次电池在宽度方向上以正极与负极不短路的方式再次弯折而获得。进一步地，也可以将交替改变弯折方向而成波纹状的二次电池安装于外壳等，也可以将成为每次弯曲的弯曲方向相同的布匹状的二次电池安装于外壳等。在成为波纹状、布匹状情况下，也可以利用细圆筒或圆棒弯曲，应用能利用为电极的导电性材质作为该圆筒或圆棒，使其担当电连接正极层和外部的正极构件的功能。另外，也可以向安装提供如下的二次电池：将相对长度方向以90度以外的规定角度(例如45度)弯曲，并沿着水平方向延伸的结构从途中变更为向其他方向延伸的结构的二次电池。也可以将二次电池20的长度方向的两端物理连接(可以为电连接，也可以为以电气绝缘的状态连接)，以这样环状的的状态提供给安装。也可以用多个细圆筒或圆棒向该环状的二次电池施加张力，各圆筒或圆棒与上述的同样地担当电连接正极层和外部的正极构件的功能。
(B-8)实施安装时，可以适当地使绝缘片、绝缘板等适当地介于其中。另外，也可以在安装中利用连接正极层25F、25R和露出正极构件的正极连接构件。
(B-9)在第1实施方式中，示出了单位电池为量子电池的构成，但并不限定于量子电池，只要是片状(平行平板状)的二次电池即可。例如，固体锂离子二次电池也能够作为设置在负极兼用基材或正极兼用基材的两面的单位电池。

Claims (5)

1.一种二次电池，其特征在于，包括：
片状的第1电极兼用基材，其发挥着作为第1电极的功能和作为基材的功能；
表面侧充电层，其被设置在所述第1电极兼用基材的表面侧；
表面侧第2电极层，其被层叠在所述表面侧充电层；
背面侧充电层，其被设置在所述第1电极兼用基材的背面侧；
背面侧第2电极层，其被层叠在所述背面侧充电层；
基材端面绝缘部，其被设置在所述第1电极兼用基材的至少一部分的端部的表面侧、背面侧以及端面，防止所述表面侧第2电极层及所述背面侧第2电极层与所述第1电极短路；
表面侧第1氧化物半导体层，其被设置在所述第1电极兼用基材和所述表面侧充电层之间；
背面侧第1氧化物半导体层，其被设置在所述第1电极兼用基材和所述背面侧充电层之间；
表面侧第2氧化物半导体层，其被设置在所述表面侧充电层和所述表面侧第2电极层之间；以及
背面侧第2氧化物半导体层，其被设置在所述背面侧充电层和所述背面侧第2电极层之间，
所述基材端面绝缘部的表面侧的厚度与所述表面侧第1氧化物半导体层的厚度大致相同，
所述基材端面绝缘部的背面侧的厚度与所述背面侧第1氧化物半导体层的厚度大致相同。
2.如权利要求1所述的二次电池，其特征在于，
将未设置所述表面侧充电层及所述表面侧第2电极层的区域，以及未设置所述背面侧充电层及所述背面侧第2电极层的区域的至少一方作为连接所述第1电极与外部的第1电极构件的区域而具备。
3.如权利要求1或2所述的二次电池，其特征在于，
所述表面侧第1氧化物半导体层以及所述背面侧第1氧化物半导体层为n型金属氧化物半导体，所述表面侧第2氧化物半导体层以及所述背面侧第2氧化物半导体层为p型金属氧化物半导体。
4.如权利要求1或2所述的二次电池，其特征在于，
所述表面侧第1氧化物半导体层以及所述背面侧第1氧化物半导体层为p型金属氧化物半导体，所述表面侧第2氧化物半导体层以及所述背面侧第2氧化物半导体层为n型金属氧化物半导体。
5.一种二次电池的制造方法，其特征在于，含有：
在发挥着作为第1电极的功能以及作为基材的功能的片状的第1电极兼用基材的至少一部分的端部的表面侧、背面侧以及端面层叠基材端面绝缘部的工序；
在所述片状的第1电极兼用基材的表面侧以及背面侧上层叠第1氧化物半导体层的工序；
在表面侧的所述第1氧化物半导体层上层叠表面侧充电层的工序；
在背面侧的所述第1氧化物半导体层上层叠背面侧充电层的工序；
对所述表面侧充电层以及所述背面侧充电层照射紫外线的工序；
在所述表面侧充电层上层叠第2氧化物半导体层以及第2电极层的工序；以及
在所述背面侧充电层上层叠第2氧化物半导体层以及第2电极层的工序。
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