JP5458841B2 - 固体電池モジュールの製造方法、及び当該製造方法により得られる固体電池モジュール - Google Patents

Description

本発明は、固体電池モジュールの製造方法、及び当該製造方法により得られる固体電池モジュールに関する。

二次電池は、化学反応に伴う化学エネルギーの減少分を電気エネルギーに変換し、放電を行うことができる他に、放電時と逆方向に電流を流すことにより、電気エネルギーを化学エネルギーに変換して蓄積（充電）することが可能な電池のことである。二次電池の中でも、リチウム二次電池は、エネルギー密度が高いため、ノート型のパーソナルコンピューターや、携帯電話機等の電源として幅広く応用されている。

リチウム二次電池においては、負極活物質としてグラファイト（Ｃ_６と表現する）を用いた場合、放電時において、負極では（１）式の反応が進行する。
Ｃ_６Ｌｉ → Ｃ_６ ＋ Ｌｉ^＋ ＋ ｅ⁻ （１）
（１）式で生じる電子は、外部回路を経由し、外部の負荷で仕事をした後、正極に到達する。そして、（１）式で生じたリチウムイオン（Ｌｉ^＋）は、負極と正極に挟持された電解質内を、負極側から正極側に電気浸透により移動する。

また、正極活物質としてコバルト酸リチウム（Ｌｉ_０．４ＣｏＯ_２）を用いた場合、放電時において、正極では（２）式の反応が進行する。
Ｌｉ_０．４ＣｏＯ_２ ＋ ０．６Ｌｉ^＋ ＋ ０．６ｅ⁻ → ＬｉＣｏＯ_２ （２）
充電時においては、負極及び正極において、それぞれ上記式（１）及び式（２）の逆反応が進行し、負極においてはグラファイトインターカレーションによりリチウムが入り込んだグラファイト（Ｃ_６Ｌｉ）が、正極においてはコバルト酸リチウム（Ｌｉ_０．４ＣｏＯ_２）が再生するため、再放電が可能となる。

一般に電池の技術において、省体積化と高容量・高出力化の課題は、両立困難な課題であった。すなわち、高容量・高出力化を図るほど電池の体積は増し、その一方で、省体積化を図るほど電池の発電性能を犠牲にしなければならなかった。このような課題の解決を図ることを目的とした電池の技術は、これまでにも開発されている。特許文献１には、曲折性を有するシート上に、正極活物質、固体電解質、負極活物質を層状に重ねた発電要素から成る固体発電セルを碁盤目様に複数個配置したことを特徴とするシート状電池の技術が開示されている。

特開２０００−１９５４８２号公報

特許文献１に開示されたシート状電池は、当該文献の段落１５及び図２の記載によると、２枚１組の集電作用を有するシートに、碁盤目様に配置された複数の固体発電セルが挟持されることにより、機器の薄型化と電源の高容量化、さらに電池全体のフレキシビリティを達成できるとされている。この電池においては、当該文献の図２の記載によると、集電作用を有する２枚のシートの挟持部外周にシート外枠もしくはシール材を配置しているため、シート状電池全体の密閉性に課題があった。
本発明は、上記実状を鑑みて成し遂げられたものであり、固体電池モジュールの製造方法、及び当該製造方法により得られる固体電池モジュールを提供することを目的とする。

本発明の固体電池モジュールの製造方法は、少なくとも正極と、負極と、当該正極と当該負極との間に介在した固体電解質とを備える固体電池単位を２以上備え、且つ、当該固体電池単位が筐体に収納されている固体電池モジュールの製造方法であって、２以上の前記固体電池単位が集電体によって電気的に直列に接続された固体電池を製造する工程、前記固体電池を折り曲げる工程、前記固体電池の両端に端子を取り付ける工程、並びに、折り曲げた前記固体電池を前記筐体に収納する工程を有することを特徴とする。

このような構成の固体電池モジュールの製造方法は、前記固体電池を折り曲げて前記筐体に収納するため、前記端子がいずれも前記筐体の一方の側から突出する設計とすることができ、その結果、前記筐体の開口部を小さくすることができ、前記筐体の密閉性を向上させることができる。

本発明の固体電池モジュールの製造方法は、前記固体電池において、前記集電体の片面又は両面に絶縁層を形成する工程をさらに有することが好ましい。

このような構成の固体電池モジュールの製造方法は、折り曲げた前記固体電池を前記筐体に収納する際に、前記絶縁層により、前記集電体にしわが寄ることを抑制することができる。

本発明の固体電池モジュールは、少なくとも正極と、負極と、当該正極と当該負極との間に介在した固体電解質とを備える固体電池単位を２以上備え、且つ、当該固体電池単位が筐体に収納されている固体電池モジュールであって、２以上の前記固体電池単位が集電体によって電気的に直列に接続され、且つ、両端に端子を備える固体電池を備え、前記固体電池が少なくとも１つの集電体部分で折り曲げられ、２つの前記端子がいずれも前記筐体の一方の側から突出し、前記固体電池の折り重なる部位の内側に第１の絶縁層が配置されていることを特徴とする。

このような構成の固体電池モジュールは、複数の前記固体電池単位が前記集電体によって連結され、且つ、前記端子の突出位置が前記筐体に対して一方の側に揃うように前記固体電池が効率よく収納されているので、省体積化と高容量・高出力化の課題をいずれも解決することができる。

本発明の固体電池モジュールは、前記固体電池において、前記集電体の片面又は両面に、第２の絶縁層が隙間なく配置されていることが好ましい。

このような構成の固体電池モジュールは、前記第２の絶縁層により前記固体電池同士の接触を防ぎ、且つ、前記固体電池や前記集電体の位置ずれを防ぐことができる。

本発明によれば、前記固体電池を折り曲げて前記筐体に収納するため、前記端子がいずれも前記筐体の一方の側から突出する設計とすることができ、その結果、前記筐体の開口部を小さくすることができ、前記筐体の密閉性を向上させることができる。

固体電池単位と集電体からなる固体電池の断面模式図である。 第２の絶縁層を形成する工程前後の固体電池の断面模式図である。 折り曲げられ、第１の絶縁層が形成された固体電池の断面模式図である。 端子が溶接された固体電池の断面模式図である。 固体電池を筐体に収納する途中段階を示した断面模式図である。 本発明に用いることができる全固体リチウム二次電池の一例を示す図であって、積層方向に切断した断面を模式的に示した図である。 本発明に係る固体電池モジュールの典型例の断面模式図及び側面図である。

１．固体電池モジュールの製造方法
本発明の固体電池モジュールの製造方法は、少なくとも正極と、負極と、当該正極と当該負極との間に介在した固体電解質とを備える固体電池単位を２以上備え、且つ、当該固体電池単位が筐体に収納されている固体電池モジュールの製造方法であって、２以上の前記固体電池単位が集電体によって電気的に直列に接続された固体電池を製造する工程、前記固体電池を折り曲げる工程、前記固体電池の両端に端子を取り付ける工程、並びに、折り曲げた前記固体電池を前記筐体に収納する工程を有することを特徴とする。

本発明でいう「固体電池」とは、電極、電解質等の各要素がすべて固体である電池のことを指す。したがって、例えば、電解質として液体電解質を用いた電池は、本発明には含まれない。
本発明に用いることができる固体電池の製造方法の詳細については、後述する。

本発明の固体電池モジュールの製造方法は、少なくとも、（１）固体電池を製造する工程、（２）固体電池を折り曲げる工程、（３）固体電池の両端に端子を取り付ける工程、及び、（４）折り曲げた固体電池を筐体に収納する工程を有する。
なお、上記４工程の順番は特に限定されない。具体的には、工程（１）、工程（２）、工程（３）、工程（４）の順に行ってもよいし、工程（１）、工程（３）、工程（２）、工程（４）の順に行ってもよい。すなわち、本発明に係る固体電池モジュールを製造することができれば、特に工程の順番は問わない。
また、上記４工程以外の他の工程を加えてもよい。例えば、固体電池を形成した後に、絶縁層を形成する工程等を行ってもよい。
以下、本発明に係る固体電池モジュールの製造方法の各工程について、詳しく説明する。

１−１．固体電池を製造する工程
本発明に係る製造方法のうち、固体電池を製造する工程とは、具体的には、２以上の固体電池単位が集電体によって電気的に直列に接続された固体電池を製造する工程のことである。
図１は、固体電池単位と集電体からなる固体電池の断面模式図である。なお、図１乃至図５及び図７においては、固体電池内又は固体電池モジュール内の構成要素の厚さを強調し、いずれの厚さも厚く描いている。当該固体電池は、集電体２−固体電池単位１−集電体２−…−固体電池単位１−集電体２の順番で接続され、且つ、集電体２が固体電池の両端に位置している。
集電体２は、個々の固体電池単位１が有する集電材料をそのまま延長したものであってもよいし、個々の固体電池単位１が有する集電材料とは異なる集電体であり、固体電池単位１が有する集電材料と電気的に接続されたものであってもよい。
集電体２の材料としては、導電性があり、且つ、薄く加工できる材料であれば特に限定されないが、具体的には、ＳＵＳ、アルミニウム、銅、チタン等を挙げることができる。

なお、本工程の後に、固体電池において、集電体の片面又は両面に、絶縁層を形成する工程をさらに有することが好ましい。以下、本工程において形成する絶縁層を「第２の絶縁層」と称する。
ここで、第２の絶縁層の厚さは、固体電池単位の厚さと集電体の厚さとの差に略等しい合計の厚さを有することがさらに好ましい。「固体電池の厚さと集電体の厚さとの差に略等しい合計の厚さ」とは、仮に第２の絶縁層が集電体の両面にそれぞれ１層ずつ存在する場合には、合計２層の絶縁層の厚さの和が、固体電池の厚さと集電体の厚さとの差に略等しければよいという意味である。
図２は、第２の絶縁層を形成する工程前後の固体電池の断面模式図である。図２（ａ）に描かれた第２の絶縁層を形成する工程前の固体電池の断面図から分かるように、集電体の厚さ３ａは、通常積層構造や捲回構造を有する固体電池単位の厚さ３ｂよりも薄いものとなっている。したがって、図２（ｂ）に描かれた第２の絶縁層を形成する工程後の固体電池の断面図に示すように、厚さ３ｃ又は厚さ３ｄを有する第２の絶縁層４を形成することによって、固体電池全体の厚さを均等にし、後の筐体への収納の際に、集電体にしわが寄ることを抑制し、且つ、筐体収納後の固体電池単位や集電体の位置ずれを防ぐことができる。

第２の絶縁層の材料は、耐アルカリ性、耐熱性、熱伝導率に優れ、且つ難燃性であることが好ましい。具体的には、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）等の無機系絶縁体や、クロロスルホン化ポリエチレンゴム、ブチルゴム、エチレン−プロピレンゴム、フェニル−メチルシリコーンゴム、フッ素ゴム、水素化ニトリルゴム、アリル樹脂、フラン樹脂、エポキシ樹脂等の有機系絶縁体等を、固形状に成形したものが挙げられる。
第２の絶縁層の構造としては、固体電池全体の厚さを均等にできる構造であれば外形は問わないが、固体電池モジュール全体の計量化を図るという観点からは、内部をハニカム構造としてもよい。

１−２．固体電池を折り曲げる工程
本工程において、固体電池の折り曲げ回数は特に限定されないが、折り曲げられた後に、固体電池の両端が、固体電池モジュール全体に対して互いに近傍の位置に配置されていることが好ましい。例えば、固体電池モジュールが仮に直方体であるとした場合、固体電池の両端が、いずれもその直方体の同一の面側に位置することが好ましい。また、折り曲げ位置は、固体電池単位が位置する部分ではなく、集電体が位置する部分であるのが好ましい。
本工程においては、短絡防止の観点から、固体電池の折り重なる部位の内側に絶縁層を形成することが好ましい。以下、本工程において形成する絶縁層を「第１の絶縁層」と称する。
図３は、本工程において折り曲げられ、第１の絶縁層が形成された固体電池の断面模式図である。なお、この図においては、既に第２の絶縁層４が形成された固体電池を折り曲げた様子を描いている。
図から分かるように、第１の絶縁層５は固体電池の折り重なる部位の内側に位置しているため、固体電池単位１同士や集電体２同士が互いに接触することがない。なお、図３においては第１の絶縁層５を１層のみ描いているが、折り曲げ回数によっては複数の第１の絶縁層を設置する場合がある。
第１の絶縁層の材料としては、上述した第２の絶縁層の材料と同様のものを用いることができる。第１の絶縁層の構造としては、少なくとも重なった固体電池単位間及び集電体間に配置できるものであれば外形は問わないが、固体電池モジュール全体の計量化を図るという観点からは、内部をハニカム構造としてもよい。

１−３．固体電池の両端に端子を取り付ける工程
本発明に係る製造方法のうち、固体電池の両端に端子を取り付ける工程は、特に順番に関係なくいつでも行うことができる。すなわち、上記固体電池を折り曲げる工程の後に行ってもよいし、上記固体電池を製造する工程と同時に行ってもよい。また、上記第２の絶縁層を形成する工程と同時に行ってもよい。
固体電池への端子の取り付け方法は、端子の導電性を損なうものでなければ、特に限定されない。取り付け方法の具体例としては、固体電池へ端子を溶接する方法が挙げられる。端子を固体電池の両端に溶接する方法としては、従来法を用いることができる。
図４は、本工程において端子が取り付けられた固体電池の断面模式図である。２つの端子６は、固体電池単位の配置により、一方が正極端子、もう一方が負極端子となる。図から分かるように、端子６は、固体電池全体に対して一方の側に配置されることが好ましい。
本工程に用いることができる端子とは、導電性の材料からなるものであれば特に限定されず、具体的には、ＳＵＳ製、アルミニウム製、銅製、チタン製のものを用いることができる。

１−４．折り曲げた固体電池を筐体に収納する工程
本発明に係る製造方法のうち、折り曲げた固体電池を筐体に収納する工程においては、筐体の形状に合わせて収納方法等を適宜調節する。
図５は、本工程において固体電池を筐体に収納する途中段階を示した断面模式図である。なお図５には、筐体が直方体である例を示す。図に示すように、端子が位置する部分が、筐体の底の部分（図の左端の部分）の反対側となるように収納することが好ましい。また、筐体７に収納する方向に対して略鉛直方向（図中に示す矢印８の指す方向）に固体電池をプレスしながら収納することが、固体電池モジュール全体の省体積化の観点から好ましい。
筐体の形状は、固体電池及び絶縁層等を収納できるものであれば特に限定されるものではないが、具体的には、円筒型、角型、コイン型、ラミネート型等を挙げることができる。

本発明の固体電池モジュールの製造方法を構成する各工程の説明は以上である。なお、これらの工程の他にも、例えば、固体電池収納後の筐体に蓋をする工程等を加えてもよい。
以下、本発明に用いられる固体電池単位について説明する。

１−５．固体電池単位の製造方法
本発明に用いることができる固体電池単位の典型例としては、全固体リチウム二次電池を挙げることができる。以下、本発明の固体電池単位が全固体リチウム二次電池の場合について詳細に述べる。
市販のリチウム二次電池は、電解質として可燃性の有機電解液を用いているため、安全対策による厳格な電圧、温度管理が求められている。一方、電解質として、安全性が高く取り扱い容易な固体電解質を用いる全固体リチウム二次電池においては、電池内の安全装置の簡素化が図れ、電池全体の省体積化が可能となる。

図６は、本発明に用いることができる全固体リチウム二次電池の一例を示す図であって、積層方向に切断した断面を模式的に示した図である。なお、本発明に用いることができる全固体リチウム二次電池は、必ずしもこの例のみに限定されるものではない。図６には積層型電池のみが示されているが、この他にも、捲回型電池等を用いることもできる。
全固体リチウム二次電池１００は、正極活物質層１２及び正極集電体１４を含有する正極１６と、負極活物質層１３及び負極集電体１５を含有する負極１７と、前記正極１６及び前記負極１７に挟持されるリチウムイオン伝導性固体電解質１１を有する。
以下、本発明に用いることができる全固体リチウム二次電池の構成要素である、正極及び負極、リチウムイオン伝導性固体電解質並びにその他の構成要素（セパレータ等）について、項を分けて説明する。

（正極及び負極）
本発明に用いることができる全固体リチウム二次電池の正極は、好ましくは正極活物質を有する正極活物質層を有するものであり、通常、これに加えて、正極集電体、及び当該正極集電体に接続された正極リードを有するものである。本発明に用いることができる全固体リチウム二次電池の負極は、好ましくは負極活物質を有する負極活物質層を有するものであり、通常、これに加えて、負極集電体、及び当該負極集電体に接続された負極リードを有するものである。

（正極活物質層）
以下、正極として、正極活物質層を有する正極を採用した場合について説明する。
本発明に用いられる正極活物質としては、具体的には、ＬｉＣｏＯ_２、ＬｉＮｉ_１／３Ｍｎ_１／３Ｃｏ_１／３Ｏ_２、ＬｉＮｉＰＯ_４、ＬｉＭｎＰＯ_４、ＬｉＮｉＯ_２、ＬｉＭｎ_２Ｏ_４、ＬｉＣｏＭｎＯ_４、Ｌｉ_２ＮｉＭｎ_３Ｏ_８、Ｌｉ_３Ｆｅ_２（ＰＯ_４）_３及びＬｉ_３Ｖ_２（ＰＯ_４）_３等を挙げることができる。これらの中でも、本発明においては、ＬｉＣｏＯ_２を正極活物質として用いることが好ましい。

本発明に用いられる正極活物質層の厚さは、目的とするリチウム二次電池の用途等により異なるものであるが、１０μｍ〜２５０μｍの範囲内であるのが好ましく、２０μｍ〜２００μｍの範囲内であるのが特に好ましく、特に３０μｍ〜１５０μｍの範囲内であることが最も好ましい。

正極活物質の平均粒径としては、例えば０．１μｍ〜５０μｍの範囲内、中でも０．５μｍ〜２０μｍの範囲内、特に１μｍ〜１０μｍの範囲内であることが好ましい。正極活物質の平均粒径が小さすぎると、取り扱い性が悪くなる可能性があり、正極活物質の平均粒径が大きすぎると、平坦な正極活物質層を得るのが困難になる場合があるからである。なお、正極活物質の平均粒径は、例えば走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により観察される活物質担体の粒径を測定して、平均することにより求めることができる。

正極活物質層は、必要に応じて導電化材および結着材等を含有していても良い。
本発明において用いられる正極活物質層が有する導電化材としては、正極活物質層の導電性を向上させることができれば特に限定されるものではないが、例えばアセチレンブラック、ケッチェンブラック等のカーボンブラック等を挙げることができる。また、正極活物質層における導電化材の含有量は、導電化材の種類によって異なるものであるが、通常１質量％〜１０質量％の範囲内である。

本発明において用いられる正極活物質層が有する結着材としては、例えばポリビニリデンフロライド（ＰＶＤＦ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等を挙げることができる。また、正極活物質層における結着材の含有量は、正極活物質等を固定化できる程度の量であれば良く、より少ないことが好ましい。結着材の含有量は、通常１質量％〜１０質量％の範囲内である。

（正極集電体）
本発明において用いられる正極集電体は、上記の正極活物質層の集電を行う機能を有するものである。上記正極集電体の材料としては、例えばアルミニウム、ＳＵＳ、ニッケル、鉄およびチタン等を挙げることができ、中でもアルミニウムおよびＳＵＳが好ましい。また、正極集電体の形状としては、例えば、箔状、板状、メッシュ状等を挙げることができ、中でも箔状が好ましい。

（負極活物質層）
負極活物質層に用いられる負極活物質としては、リチウムイオンを吸蔵・放出可能なものであれば特に限定されるものではないが、例えば、金属リチウム、リチウム合金、金属酸化物、金属硫化物、金属窒化物、およびグラファイト等の炭素材料等を挙げることができる。また、負極活物質は、粉末状であっても良く、薄膜状であっても良い。

負極活物質層は、必要に応じて導電化材および結着材等を含有していても良い。
負極活物質層中に用いることができる結着材および導電化材は、正極活物質層の説明において既に述べたものを用いることができる。また、結着材および導電化材の使用量は、リチウム二次電池の用途等に応じて、適宜選択することが好ましい。また、負極活物質層の膜厚としては、特に限定されるものではないが、例えば１０μｍ〜１００μｍの範囲内、中でも１０μｍ〜５０μｍの範囲内であることが好ましい。

（負極集電体）
負極集電体の材料としては、上述した正極集電体の材料に加えて、銅を用いることができる。また、負極集電体の形状としては、上述した正極集電体の形状と同様のものを採用することができる。
本発明に用いられる負極の製造方法としては、上述したような正極の製造方法と同様の方法を採用することができる。

前記正極及び前記負極のうち少なくとも一方の電極体の電極活物質層が、少なくとも電極活物質及び電極用電解質を含有するという構成をとることもできる。この場合、電極用電解質としては、後述する固体電解質等を用いることができる。

（リチウムイオン伝導性固体電解質）
本発明に用いられるリチウムイオン伝導性固体電解質としては、リチウムイオン伝導性を有し、且つ、常温（１５℃〜２５℃）において固体形状であれば、特に限定されない。本発明に用いられるリチウムイオン伝導性固体電解質としては、具体的には、固体酸化物電解質、固体硫化物電解質等を用いることができる。
固体酸化物電解質としては、具体的には、ＬｉＰＯＮ（リン酸リチウムオキシナイトライド）、Ｌｉ_１．３Ａｌ_０．３Ｔｉ_０．７（ＰＯ_４）_３、Ｌａ_０．５１Ｌｉ_０．３４ＴｉＯ_０．７４、Ｌｉ_３ＰＯ_４、Ｌｉ_２ＳｉＯ_２、Ｌｉ_２ＳｉＯ_４、Ｌｉ_０．５Ｌａ_０．５ＴｉＯ_３、Ｌｉ_１．５Ａｌ_０．５Ｇｅ_１．５（ＰＯ_４）_３等を例示することができる。
固体硫化物電解質としては、具体的には、Ｌｉ_２Ｓ−Ｐ_２Ｓ_５、Ｌｉ_２Ｓ−Ｐ_２Ｓ_３、Ｌｉ_２Ｓ−Ｐ_２Ｓ_３−Ｐ_２Ｓ_５、Ｌｉ_２Ｓ−ＳｉＳ_２、ＬｉＩ−Ｌｉ_２Ｓ−Ｐ_２Ｓ_５、ＬｉＩ−Ｌｉ_２Ｓ−ＳｉＳ_２−Ｐ_２Ｓ_５、Ｌｉ_２Ｓ−ＳｉＳ_２−Ｌｉ_４ＳｉＯ_４、Ｌｉ_２Ｓ−ＳｉＳ_２−Ｌｉ_３ＰＯ_４、Ｌｉ_３ＰＳ_４−Ｌｉ_４ＧｅＳ_４、Ｌｉ_３．４Ｐ_０．６Ｓｉ_０．４Ｓ_４、Ｌｉ_３．２５Ｐ_０．２５Ｇｅ_０．７６Ｓ_４、Ｌｉ_４−ｘＧｅ_１−ｘＰ_ｘＳ_４、Ｌｉ_７Ｐ_３Ｓ_１１等を例示することができる。

（その他の構成要素）
その他の構成要素として、セパレータを全固体リチウム二次電池に用いることができる。セパレータは、上述した正極集電体及び上記負極集電体の間に配向されるものであり、通常、正極活物質層と負極活物質層との接触を防止し、固体電解質を保持する機能を有する。さらに、上記セパレータの材料としては、例えばポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエステル、セルロースおよびポリアミド等の樹脂を挙げることができ、中でもポリエチレンおよびポリプロピレンが好ましい。また、上記セパレータは、単層構造であっても良く、複層構造であっても良い。複層構造のセパレータとしては、例えばＰＥ／ＰＰの２層構造のセパレータ、ＰＰ／ＰＥ／ＰＰの３層構造のセパレータ等を挙げることができる。さらに、本発明においては、上記セパレータが、樹脂不織布、ガラス繊維不織布等の不織布等であっても良い。また、上記セパレータの膜厚は、特に限定されるものではなく、一般的なリチウム二次電池に用いられるセパレータの膜厚と同様である。

なお、本発明に用いられる固体電池単位は、上述した全固体リチウム二次電池に必ずしも限定されない。すなわち、少なくとも正極と、負極と、当該正極と当該負極との間に介在した固体電解質とを備える固体電池単位であれば、本発明に係る固体電池単位に含まれる。

２．固体電池モジュール
本発明の固体電池モジュールは、少なくとも正極と、負極と、当該正極と当該負極との間に介在した固体電解質とを備える固体電池単位を２以上備え、且つ、前記固体電池単位が筐体に収納されている固体電池モジュールであって、２以上の前記固体電池単位が集電体によって電気的に直列に接続され、且つ、両端に端子を備える固体電池を備え、前記固体電池が少なくとも１つの集電体部分で折り曲げられ、２つの前記端子がいずれも前記筐体の一方の側から突出し、前記固体電池の折り重なる部位の内側に第１の絶縁層が配置されていることを特徴とする。

本発明に係る固体電池モジュールは、上述した本発明に係る製造方法により得られる。
図７は、本発明に係る固体電池モジュールの典型例の断面模式図及び側面図である。図７（ａ）の断面模式図に示すように、本典型例は固体電池単位１と集電体２とが交互に接続され、且つ、両端に端子を有する固体電池を有する。また、固体電池が１度折り曲げられ、固体電池全体がＵの字状になっていることにより、２つの端子６が筐体７の一方の側から突出している。この様な構成により、複数の固体電池単位が集電体によって連結されて固体電池を形成し、且つ、当該固体電池の端子の突出位置が筐体に対して一方の側に揃うように効率よく収納されているので、省体積化と高容量・高出力化の課題をいずれも解決することができる。
なお、本発明に係る固体電池モジュールは、本発明の特徴を備えていれば、必ずしも図７に示す典型例に限定されることはない。

本発明の固体電池モジュールは、固体電池において、集電体の片面又は両面に、絶縁層（上述した製造方法において述べた第２の絶縁層に相当）が隙間なく配置されていることが好ましい。このような構成により、本発明の固体電池モジュールは、第２の絶縁層により固体電池単位同士の接触を防ぎ、且つ、固体電池と筐体との間には絶縁層が隙間なく充填されるため、固体電池単位や集電体の位置ずれを防ぐことができる。

１ 固体電池単位
２ 集電体
３ａ 集電体の厚さ
３ｂ 固体電池単位の厚さ
３ｃ，３ｄ 第２の絶縁層の厚さ
４ 第２の絶縁層
５ 第１の絶縁層
６ 端子
７ 筐体
８ プレス方向を示す矢印
１１ リチウムイオン伝導性固体電解質
１２ 正極活物質層
１３ 負極活物質層
１４ 正極集電体
１５ 負極集電体
１６ 正極
１７ 負極
１００ 全固体リチウム二次電池

Claims (4)

1. 少なくとも正極と、負極と、当該正極と当該負極との間に介在した固体電解質とを備える固体電池単位を２以上備え、且つ、当該固体電池単位が筐体に収納されている固体電池モジュールの製造方法であって、
   ２以上の前記固体電池単位が集電体によって電気的に直列に接続された固体電池を製造する工程、
   前記固体電池を折り曲げる工程、
   前記固体電池の両端に端子を取り付ける工程、並びに、
   折り曲げた前記固体電池を前記筐体に収納する工程を有することを特徴とする、固体電池モジュールの製造方法。
2. 前記固体電池において、前記集電体の片面又は両面に絶縁層を形成する工程をさらに有する、請求項１に記載の固体電池モジュールの製造方法。
3. 少なくとも正極と、負極と、当該正極と当該負極との間に介在した固体電解質とを備える固体電池単位を２以上備え、且つ、当該固体電池単位が筐体に収納されている固体電池モジュールであって、
   ２以上の前記固体電池単位が集電体によって電気的に直列に接続され、且つ、両端に端子を備える固体電池を備え、
   前記固体電池が少なくとも１つの集電体部分で折り曲げられ、
   ２つの前記端子がいずれも前記筐体の一方の側から突出し、
   前記固体電池の折り重なる部位の内側に第１の絶縁層が配置されていることを特徴とする、固体電池モジュール。
4. 前記固体電池において、前記集電体の片面又は両面に、第２の絶縁層が隙間なく配置されている、請求項３に記載の固体電池モジュール。

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