JP2018181609A - 積層型電池 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】単位電池10を複数積層して成り、且つ電池領域100と集電領域200とを有する積層型電池であって、負極集電体層1及び正極集電体層5の集電領域200側の端部は、積層方向から見て凹部又は凸部を含まない形状を有し、集電領域200は、複数の単位電池10の負極集電体層1の延長部のそれぞれと接続され、これらをお互いに電気的に接続するが、正極集電体層5の延長部とは接続されない負極集電部30と、複数の単位電池10の正極集電体層5延長部のそれぞれと接続され、これらをお互いに電気的に接続するが、負極集電体層1の長部とは接続されない正極集電部32とをする、積層型電池。
【選択図】図1C
Description
前記積層型電池は、前記積層方向から見て、
1)前記負極集電体層と、前記負極活物質層と、前記固体電解質層又は前記セパレータと、前記正極活物質層と、前記正極集電体層とを有する、電池領域と、
2)前記電池領域の前記長さ方向に隣接し、前記負極集電体層の延長部と、前記固体電解質層の延長部若しくは前記セパレータの延長部又は絶縁シートと、前記正極集電体層の延長部と、負極集電部と、正極集電部とを有する、集電領域とを有し、
前記負極集電体層の前記延長部と前記正極集電体層の前記延長部とのそれぞれの前記集電領域側の端部は、前記積層方向からみて、凹部又は凸部を含まない形状を有し、
前記負極集電部と前記正極集電部とは、前記積層方向から見て、前記集電領域の前記電池領域と反対側の端部にあり、前記幅方向においてお互いに間に間隔をもって分離されており、
前記負極集電部は、前記複数の単位電池の前記負極集電体層の前記延長部のそれぞれと接続され、且つ、前記複数の単位電池の前記負極集電体層の前記延長部をお互いに電気的に接続するが、前記正極集電体層の前記延長部とは接続されず、
前記正極集電部は、前記複数の単位電池の前記正極集電体層の前記延長部のそれぞれと接続され、且つ、前記複数の単位電池の前記正極集電体層の前記延長部をお互いに電気的に接続するが、前記負極集電体層の前記延長部とは接続されず、
前記集電部において、前記固体電解質層の前記延長部若しくは前記セパレータの前記延長部又は前記絶縁シートは、前記積層型電池のすべての前記負極集電体層と前記正極集電体層との間に存在することを特徴とする積層型電池。
[2]前記固体電解質層の前記延長部若しくは前記セパレータの前記延長部又は前記絶縁シートの前記長さ方向の前記電池領域と反対側の端部が、前記負極集電部又は前記正極集電部に固定されている、[1]に記載の積層型電池。
[3]前記負極集電部は、複数の負極集電部材から成り、前記複数の負極集電部材のそれぞれは、前記長さ方向に延在する負極集電部面方向部位と、前記積層方向に延在する負極集電部積層方向部位とを有し、前記負極集電部面方向部位はそれぞれ前記負極集電体層の前記延長部と電気的に接続され、前記複数の負極集電部材の前記負極集電部積層方向部位は、それぞれ前記積層方向に直接に又は前記負極集電体層の前記延長部を介して接続されて、前記複数の負極集電部材の間が電気的に接続されており、
前記正極集電部は、複数の正極集電部材から成り、前記複数の正極集電部材のそれぞれは、前記長さ方向に延在する正極集電部面方向部位と、前記積層方向に延在する正極集電部積層方向部位とを有し、前記正極集電部面方向部位はそれぞれ前記正極集電体層の前記延長部と電気的に接続され、前記複数の正極集電部材の前記正極集電部積層方向部位は、それぞれ前記積層方向に直接に又は前記正極集電体層の前記延長部を介して接続されて、前記複数の正極集電部材の間が電気的に接続されている、
[1]又は[2]に記載の積層型電池。
[4]前記複数の負極集電部材の前記負極集電部積層方向部位は、それぞれ前記積層方向に前記負極集電体層の前記延長部を介して接続されており、前記複数の負極集電部材の前記負極集電部積層方向部位は、前記固体電解質層の前記延長部若しくは前記セパレータの前記延長部又は前記絶縁シートから、前記負極集電体層の前記延長部側に延在する前記積層方向の長さが、前記正極集電体層の前記延長部側に延在する前記積層方向の長さより小さく、
前記複数の正極集電部材の前記正極集電部積層方向部位は、それぞれ前記積層方向に前記正極集電体層の前記延長部を介して接続されており、前記複数の正極集電部材の前記正極集電部積層方向部位は、前記固体電解質層の前記延長部若しくは前記セパレータの前記延長部又は前記絶縁シートから、前記正極集電体層の前記延長部側に延在する前記積層方向の長さが、前記負極集電体層の前記延長部側に延在する前記積層方向の長さより小さい、
[3]に記載の積層型電池。
[5]前記負極集電部材及び前記正極集電部材が、前記固体電解質層の前記延長部若しくは前記セパレータの前記延長部又は前記絶縁シートの前記長さ方向の前記電池領域と反対側の端部の外側で連続している部材である、[3]又は[4]に記載の積層型電池。
[6]前記負極集電部材及び前記正極集電部材が、前記固体電解質層の前記延長部若しくは前記セパレータの前記延長部又は前記絶縁シートの前記長さ方向の前記電池領域と反対側の端部において、前記固体電解質層の前記延長部若しくは前記セパレータの前記延長部又は前記絶縁シートを貫通して連続している部材である、[3]又は[4]に記載の積層型電池。
[7]前記集電領域の積層方向の長さと前記電池領域の積層方向の長さとが略同じである、[1]〜[6]のいずれか一項に記載の積層型電池。
負極集電体層と、負極活物質層と、固体電解質層又はセパレータと、正極活物質層と、正極集電体層とをこの順に積層して有する単位電池を複数積層して成る積層型電池であって、前記積層型電池は、前記積層がされている積層方向と、前記積層方向に垂直な面方向と、前記面方向において長さ方向と前記長さ方向に垂直な幅方向とを有し、
前記積層型電池は、前記積層方向から見て、
1)前記負極集電体層と、前記負極活物質層と、前記固体電解質層又は前記セパレータと、前記正極活物質層と、前記正極集電体層とを有する、電池領域と、
2)前記電池領域の前記長さ方向に隣接し、前記負極集電体層の延長部と、前記固体電解質層の延長部若しくは前記セパレータの延長部又は絶縁シートと、前記正極集電体層の延長部と、負極集電部と、正極集電部とを有する、集電領域とを有し、
前記負極集電体層の前記延長部と前記正極集電体層の前記延長部とのそれぞれの前記集電領域側の端部は、前記積層方向からみて、凹部又は凸部を含まない形状を有し、
前記負極集電部と前記正極集電部とは、前記積層方向から見て、前記集電領域の前記電池領域と反対側の端部にあり、前記幅方向においてお互いに間に間隔をもって分離されており、
前記負極集電部は、前記複数の単位電池の前記負極集電体層の前記延長部のそれぞれと接続され、且つ、前記複数の単位電池の前記負極集電体層の前記延長部をお互いに電気的に接続するが、前記正極集電体層の前記延長部とは接続されず、
前記正極集電部は、前記複数の単位電池の前記正極集電体層の前記延長部のそれぞれと接続され、且つ、前記複数の単位電池の前記正極集電体層の前記延長部をお互いに電気的に接続するが、前記負極集電体層の前記延長部とは接続されず、
前記集電部において、前記固体電解質層の前記延長部若しくは前記セパレータの前記延長部又は前記絶縁シートは、前記積層型電池のすべての前記負極集電体層と前記正極集電体層との間に存在していることを特徴とする。
本実施形態の積層型電池の典型的な構造の一例を図1A〜Cに示した。
図1A〜図1Cの積層型電池501は、例えば、以下の方法によって製造されてよい。
固体電解質層の延長部又はセパレータの延長部の端部に、負極集電部材及び正極集電部材を装着し、集電部材を有する固体電解質層又は集電部材を有するセパレータを得ること、
負極集電体層の両面にそれぞれ負極活物質層を形成して、負極積層体を得ること、
正極集電体層の両面にそれぞれ正極活物質層を形成して、正極積層体を得ること、並びに
集電部材を有する固体電解質層又は集電部材を有するセパレータ、負極積層体、集電部材を有する固体電解質層又は集電部材を有するセパレータ、及び正極積層体をこの順に積層して積層型電池を得ること
を含む方法。
本実施形態の積層型電池の典型的な構造の別の一例を図5A〜Cに示した。図5Aは積層型電池502を長さ方向における集電領域側から見た図であり、図5Bは図5AのA−A線断面図及びB−B線断面図であり、図5Cは図5AのC−C線断面図及びD−D線断面図である。
積層型電池502及び503は、それぞれ、例えば、以下の方法によって製造されてよい。
固体電解質層又はセパレータとは異なる絶縁シートの端部に、負極集電部材及び正極集電部材を装着し、集電部材を有する絶縁シートを得ること、
負極集電体層の両面にそれぞれ負極活物質層を形成して、負極積層体を得ること、
正極集電体層の両面にそれぞれ正極活物質層を形成して、正極積層体を得ること、
固体電解質層又はセパレータ、負極積層体、固体電解質層又はセパレータ、及び正極積層体をこの順に積層して電池領域を構成すること、並びに
集電部材を有する絶縁シート、負極積層体中の負極集電体層の延長部、集電部材を有する絶縁シート、及び正極積層体中の正極集電体層の延長部をこの順に積層して集電領域を構成すること
を含む方法。
固体電解質層又はセパレータ3、負極積層体15、固体電解質層又はセパレータ3、及び正極積層体16をこの順に積層して電池領域を構成するとともに、
集電部材を有する絶縁シート3a、負極積層体15中の負極集電体層の延長部1E、集電部材を有する絶縁シート3a、及び正極積層体16中の正極集電体層の延長部5Eをこの順に積層して集電領域を構成することにより、所望の積層型電池502を得ることができる。
[バリエーション1]
積層型電池501〜503の集電領域200の構成は、個々の負極集電部材31及び正極集電部材33が、それぞれ、固体電解質層の延長部又はセパレータの延長部3Eの、長さ方向における電池領域100と反対側の端部の外側で連続することにより、積層方向に電気的に接続される構成である。個々の負極集電部材31及び正極集電部材33が、固体電解質層の延長部又はセパレータの延長部3Eの表裏で電気的に接続されるための構成としては、積層型電池501〜503について説明した構成に限られず、その他の構成をとることも可能である。
積層型電池504は、例えば、以下の方法によって製造されてよい。
固体電解質層又はセパレータの端部に、第1の負極集電部材及び第2の正極集電部材を装着し、集電部材を有する第1の固体電解質層又はセパレータを得ること、
集電部材を有する第1の固体電解質層又はセパレータとは別の固体電解質層又はセパレータの端部に、第2の負極集電部材及び第1の正極集電部材を装着し、集電部材を有する第2の固体電解質層又はセパレータを得ること、
負極集電体層の両面にそれぞれ負極活物質層を形成して、負極積層体を得ること、
正極集電体層の両面にそれぞれ正極活物質層を形成して、正極積層体を得ること、並びに
集電部材を有する第1の固体電解質層又はセパレータ、負極積層体、集電部材を有する第2の固体電解質層又はセパレータ、及び正極積層体をこの順に積層して積層型電池を得ること
を含み、
第1の負極集電部材及び第1の正極集電部材は、積層型電池の長さ方向に延在する面方向部位を含み、且つ
第2の負極集電部材及び第2の正極集電部材は、積層型電池の積層方向に延在する積層方向部位を含む、
方法。
固体電解質層又はセパレータとは異なる絶縁シートの端部に、第1の負極集電部材及び第2の正極集電部材を装着し、集電部材を有する第1の絶縁層を得ること、
固体電解質層又はセパレータとは異なり、且つ集電部材を有する第1の絶縁シートとは別の絶縁シートの端部に、第2の負極集電部材及び第1の正極集電部材を装着し、集電部材を有する第2の絶縁層を得ること、
負極集電体層の両面にそれぞれ負極活物質層を形成して、負極積層体を得ること、
正極集電体層の両面にそれぞれ正極活物質層を形成して、正極積層体を得ること、
固体電解質層又はセパレータ、負極積層体、固体電解質層又はセパレータ、及び正極積層体をこの順に積層して電池領域を構成すること、並びに
前記集電部材部品を有する第1の絶縁シート、前記負極積層体中の負極集電体層、前記の集電部材部品を有する第2の絶縁シート、及び前記正極積層体中の正極集電体層をこの順に積層して集電領域を構成すること
を含み、
第1の負極集電部材及び第1の正極集電部材は、積層型電池の長さ方向に延在する面方向部位を含み、且つ
第2の負極集電部材及び第2の正極集電部材は、積層型電池の積層方向に延在する積層方向部位を含む、
方法。
本実施形態の積層型電池の集電領域において、個々の負極集電部材及び正極集電部材は、固体電解質層の延長部若しくはセパレータの延長部又は絶縁シートの長さ方向における電池領域と反対側の端部において、固体電解質層の延長部若しくはセパレータの延長部又は絶縁シートを貫通して連続している部材であってもよい。
負極集電部材及び正極集電部材が、固体電解質層の延長部若しくはセパレータの延長部又は絶縁シートの長さ方向における電池領域と反対側の端部において、固体電解質層の延長部若しくはセパレータの延長部又は絶縁シートを貫通して連続している態様としては、上記とは別の実施形態を採用することも可能である。
上記いずれの場合においても、積層型電池は、積層方向に隣接する負極集電部材同士、及び負極集電部材と負極集電体層との間、並びに積層方向に隣接する正極集電部材同士、及び正極集電部材と正極集電体層との間を接合してよい。接合方法は任意であり、例えば、溶接によることができる。溶接法は、例えば超音波溶接であってよい。
1E 負極集電体層の延長部
2 負極活物質層
3 固体電解質層又はセパレータ
3E 固体電解質層の延長部又はセパレータの延長部
3a 絶縁シート
3b スルーホール
4 正極活物質層
5 正極集電体層
5E 正極集電体層の延長部
10 単位電池
30 負極集電部
31 負極集電部材
31a 負極集電部面方向部位
31b 負極集電部積層方向部位
31c、31d 負極集電部材
31e、31f、31g、31h 負極集電部材部品
31ea 突起
31ga、31ha 鋸歯状突起
32 正極集電部
33 正極集電部材
33a 正極集電部面方向部位
33b 正極集電部積層方向部位
100 電池領域
200 集電領域
501、502、503、504 積層型電池
Claims (7)
- 負極集電体層と、負極活物質層と、固体電解質層又はセパレータと、正極活物質層と、正極集電体層とをこの順に積層して有する単位電池を複数積層して成る積層型電池であって、前記積層型電池は、前記積層がされている積層方向と、前記積層方向に垂直な面方向と、前記面方向において長さ方向と前記長さ方向に垂直な幅方向とを有し、
前記積層型電池は、前記積層方向から見て、
1)前記負極集電体層と、前記負極活物質層と、前記固体電解質層又は前記セパレータと、前記正極活物質層と、前記正極集電体層とを有する、電池領域と、
2)前記電池領域の前記長さ方向に隣接し、前記負極集電体層の延長部と、前記固体電解質層の延長部若しくは前記セパレータの延長部又は絶縁シートと、前記正極集電体層の延長部と、負極集電部と、正極集電部とを有する、集電領域とを有し、
前記負極集電体層の前記延長部と前記正極集電体層の前記延長部とのそれぞれの前記集電領域側の端部は、前記積層方向からみて、凹部又は凸部を含まない形状を有し、
前記負極集電部と前記正極集電部とは、前記積層方向から見て、前記集電領域の前記電池領域と反対側の端部にあり、前記幅方向においてお互いに間に間隔をもって分離されており、
前記負極集電部は、前記複数の単位電池の前記負極集電体層の前記延長部のそれぞれと接続され、且つ、前記複数の単位電池の前記負極集電体層の前記延長部をお互いに電気的に接続するが、前記正極集電体層の前記延長部とは接続されず、
前記正極集電部は、前記複数の単位電池の前記正極集電体層の前記延長部のそれぞれと接続され、且つ、前記複数の単位電池の前記正極集電体層の前記延長部をお互いに電気的に接続するが、前記負極集電体層の前記延長部とは接続されず、
前記集電部において、前記固体電解質層の前記延長部若しくは前記セパレータの前記延長部又は前記絶縁シートは、前記積層型電池のすべての前記負極集電体層と前記正極集電体層との間に存在することを特徴とする積層型電池。 - 前記固体電解質層の前記延長部若しくは前記セパレータの前記延長部又は前記絶縁シートの前記長さ方向の前記電池領域と反対側の端部が、前記負極集電部又は前記正極集電部に固定されている、請求項1に記載の積層型電池。
- 前記負極集電部は、複数の負極集電部材から成り、前記複数の負極集電部材のそれぞれは、前記長さ方向に延在する負極集電部面方向部位と、前記積層方向に延在する負極集電部積層方向部位とを有し、前記負極集電部面方向部位はそれぞれ前記負極集電体層の前記延長部と電気的に接続され、前記複数の負極集電部材の前記負極集電部積層方向部位は、それぞれ前記積層方向に直接に又は前記負極集電体層の前記延長部を介して接続されて、前記複数の負極集電部材の間が電気的に接続されており、
前記正極集電部は、複数の正極集電部材から成り、前記複数の正極集電部材のそれぞれは、前記長さ方向に延在する正極集電部面方向部位と、前記積層方向に延在する正極集電部積層方向部位とを有し、前記正極集電部面方向部位はそれぞれ前記正極集電体層の前記延長部と電気的に接続され、前記複数の正極集電部材の前記正極集電部積層方向部位は、それぞれ前記積層方向に直接に又は前記正極集電体層の前記延長部を介して接続されて、前記複数の正極集電部材の間が電気的に接続されている、
請求項1又は2に記載の積層型電池。 - 前記複数の負極集電部材の前記負極集電部積層方向部位は、それぞれ前記積層方向に前記負極集電体層の前記延長部を介して接続されており、前記複数の負極集電部材の前記負極集電部積層方向部位は、前記固体電解質層の前記延長部若しくは前記セパレータの前記延長部又は前記絶縁シートから、前記負極集電体層の前記延長部側に延在する前記積層方向の長さが、前記正極集電体層の前記延長部側に延在する前記積層方向の長さより小さく、
前記複数の正極集電部材の前記正極集電部積層方向部位は、それぞれ前記積層方向に前記正極集電体層の前記延長部を介して接続されており、前記複数の正極集電部材の前記正極集電部積層方向部位は、前記固体電解質層の前記延長部若しくは前記セパレータの前記延長部又は前記絶縁シートから、前記正極集電体層の前記延長部側に延在する前記積層方向の長さが、前記負極集電体層の前記延長部側に延在する前記積層方向の長さより小さい、
請求項3に記載の積層型電池。 - 前記負極集電部材及び前記正極集電部材が、前記固体電解質層の前記延長部若しくは前記セパレータの前記延長部又は前記絶縁シートの前記長さ方向の前記電池領域と反対側の端部の外側で連続している部材である、請求項3又は4に記載の積層型電池。
- 前記負極集電部材及び前記正極集電部材が、前記固体電解質層の前記延長部若しくは前記セパレータの前記延長部又は前記絶縁シートの前記長さ方向の前記電池領域と反対側の端部において、前記固体電解質層の前記延長部若しくは前記セパレータの前記延長部又は前記絶縁シートを貫通して連続している部材である、請求項3又は4に記載の積層型電池。
- 前記集電領域の積層方向の長さと前記電池領域の積層方向の長さとが略同じである、請求項1〜6のいずれか一項に記載の積層型電池。
Priority Applications (3)
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