(57)【要約】【課題】体積エネルギー密度が高い全固体電池およびその製造方法を提供する。【解決手段】全固体電池１００は、第１集電体層１、正極層２、固体電解質層５、負極層４および第２集電体層３の順に上から積層されて成る全固体電池である。全固体電池１００は、正極層２の側面２Ａと正極層２のすぐ下の層である固体電解質層５の上面とが成す正極層２内における角をαとし、負極層４の側面４Ａと負極層４のすぐ下の層である第２集電体層３の上面とが成す負極層４内における角をβとした場合に、α＞９０°、β≧９０°、かつα＞βを満たす。【選択図】図１
2020107521.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１集電体層、第１電極層、固体電解質層、第２電極層および第２集電体層の順に上から積層されて成る全固体電池であって、
前記第１電極層および前記第２電極層は、一方が正極層であり、他方が負極層であり、
前記全固体電池は、
前記正極層の側面と前記正極層のすぐ下の層である前記固体電解質層または前記第２集電体層の上面とが成す前記正極層内における角をαとし、
前記負極層の側面と前記負極層のすぐ下の層である前記固体電解質層または前記第２集電体層の上面とが成す前記負極層内における角をβとした場合に、
α＞９０°、β≧９０°、かつα＞βを満たす
全固体電池。 
【請求項２】
積層方向から見て、
前記正極層の側面と前記正極層のすぐ下の層である前記固体電解質層または前記第２集電体層との接触部が、前記負極層の側面と前記負極層のすぐ下の層である前記固体電解質層または前記第２集電体層との接触部より内側に存在する
請求項１に記載の全固体電池。 
【請求項３】
前記正極層の側面と前記正極層のすぐ上の層である前記第１集電体層または前記固体電解質層の下面とが成す前記正極層内における角をγとし、
前記負極層の側面と前記負極層のすぐ上の層である前記第１集電体層または前記固体電解質層の下面とが成す前記負極層内における角をδとした場合に、
γ＞９０°、δ≧９０°、かつγ＞δを満たす
請求項１または２に記載の全固体電池。 
【請求項４】
第１集電体層、第１電極層、固体電解質層、第２電極層および第２集電体層の順に上から積層されて成る全固体電池であって、
前記第１電極層および前記第２電極層は、一方が正極層であり、他方が負極層であり、
前記全固体電池は、
前記正極層の側面と前記正極層のすぐ下の層である前記固体電解質層または前記第２集電体層の上面とが成す前記正極層内における角をαとし、
前記負極層の側面と前記負極層のすぐ下の層である前記固体電解質層または前記第２集電体層の上面とが成す前記負極層内における角をβとし、
前記正極層の側面と前記正極層のすぐ上の層である前記第１集電体層または前記固体電解質層の下面とが成す前記正極層内における角をγとし、
前記負極層の側面と前記負極層のすぐ上の層である前記第１集電体層または前記固体電解質層の下面とが成す前記負極層内における角をδとした場合に、
α＞９０°、β≧９０°、γ＞９０°、δ≧９０°、かつα＋γ＞β＋δを満たす
全固体電池。 
【請求項５】
積層方向から見て、
前記正極層の側面と前記正極層のすぐ上の層である前記第１集電体層または前記固体電解質層との接触部が、前記負極層の側面と前記負極層のすぐ上の層である前記第１集電体層または前記固体電解質層との接触部より内側に存在する
請求項３または４に記載の全固体電池。 
【請求項６】
積層方向から見て、
前記正極層の側面と前記正極層のすぐ下の層である前記固体電解質層または前記第２集電体層との接触部、および前記正極層の側面と前記正極層の上の層である前記第１集電体層または前記固体電解質層との接触部が、
前記負極層の側面と前記負極層のすぐ下の層である前記固体電解質層または前記第２集電体層との接触部、および前記負極層の側面と前記負極層のすぐ上の層である前記第１集電体層または前記固体電解質層との接触部より内側に存在する
請求項３〜５のいずれか１項に記載の全固体電池。 
【請求項７】
積層方向から見て、
前記正極層の側面における最外部が、前記負極層の側面における最外部より内側に存在する
請求項３〜６のいずれか１項に記載の全固体電池。 
【請求項８】
δ＞９０°を満たす
請求項３〜７のいずれか１項に記載の全固体電池。 
【請求項９】
β＞９０°を満たす
請求項１〜８のいずれか１項に記載の全固体電池。 
【請求項１０】
積層方向から見て、
前記第１集電体層の側面と、前記第２集電体層の側面と、前記第１電極層、前記第２電極層および前記固体電解質層が積層された構造を有する構造体の側面における最外部と、が重なる位置である
請求項１〜９のいずれか１項に記載の全固体電池。 
【請求項１１】
前記第１電極層は、前記正極層であり、
前記第２電極層は、前記負極層である
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の全固体電池。 
【請求項１２】
前記第１電極層は、前記負極層であり、
前記第２電極層は、前記正極層である
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の全固体電池。 
【請求項１３】
第１集電体層、第１電極層、固体電解質層、第２電極層および第２集電体層の順に上から積層されて成る積層構造体を形成する積層体形成工程と、
レーザ光を用いて所定の大きさおよび形状に前記積層構造体を切断するレーザ切断工程とを含み、
前記第１電極層および前記第２電極層は、一方が正極層であり、他方が負極層であり、
前記レーザ切断工程では、
前記正極層の側面と前記正極層のすぐ下の層である前記固体電解質層または前記第２集電体層の上面とが成す前記正極層内における角をαとし、
前記負極層の側面と前記負極層のすぐ下の層である前記固体電解質層または前記第２集電体層の上面とが成す前記負極層内における角をβとした場合に、
α＞９０°、β≧９０°、かつα＞βを満たすように前記積層構造体を切断する
全固体電池の製造方法。 
【請求項１４】
第１集電体層、第１電極層、固体電解質層、第２電極層および第２集電体層の順に上から積層されて成る積層構造体を形成する積層体形成工程と、
レーザ光を用いて所定の大きさおよび形状に前記積層構造体を切断するレーザ切断工程とを含み、
前記第１電極層および前記第２電極層は、一方が正極層であり、他方が負極層であり、
前記レーザ切断工程では、
前記正極層の側面と前記正極層のすぐ下の層である前記固体電解質層または前記第２集電体層の上面とが成す前記正極層内における角をαとし、
前記負極層の側面と前記負極層のすぐ下の層である前記固体電解質層または前記第２集電体層の上面とが成す前記負極層内における角をβとし、
前記正極層の側面と前記正極層のすぐ上の層である前記第１集電体層または前記固体電解質層の下面とが成す前記正極層内における角をγとし、
前記負極層の側面と前記負極層のすぐ上の層である前記第１集電体層または前記固体電解質層の下面とが成す前記負極層内における角をδとした場合に、
α＞９０°、β≧９０°、γ＞９０°、δ≧９０°、かつα＋γ＞β＋δを満たすように前記積層構造体を切断する
全固体電池の製造方法。 
【請求項１５】
前記レーザ光は、１つのレーザ光から複数に分岐されたレーザ光である
請求項１３または１４に記載の全固体電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、全固体電池およびその製造方法に関し、特に、正極層、負極層、および固体電解質層を用いた全固体電池およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、パソコンおよび携帯電話などの電子機器の軽量化ならびにコードレス化などにより、繰り返し使用可能な二次電池の開発が求められている。二次電池として、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、鉛畜電池およびリチウムイオン電池などがある。これらの中でも、リチウムイオン電池は、軽量、高電圧および高エネルギー密度といった特徴があることから、注目を集めている。電気自動車あるいはハイブリッド車といった自動車分野においても、高容量の二次電池の開発が重要視されており、リチウムイオン電池の需要は増加傾向にある。
【０００３】
リチウムイオン電池は、正極層、負極層およびこれらの間に配置された電解質によって構成されており、電解質には、例えば六フッ化リン酸リチウムなどの支持塩を有機溶媒に溶解させた電解液、または固体電解質が用いられる。現在、広く普及しているリチウムイオン電池は、有機溶媒を含む電解液が用いられているため可燃性である。そのため、リチウムイオン電池の安全性を確保するための材料、構造、およびシステムが必要である。これに対し、電解質として不燃性である固体電解質を用いることで、上記、材料、構造、およびシステムを簡素化できることが期待され、エネルギー密度の増加、製造コストの低減、および生産性の向上を図ることができると考えられる。以下、固体電解質を用いた電池を、「全固体電池」と呼ぶこととする。
【０００４】
固体電解質は、大きくは有機固体電解質と無機固体電解質とに分けることができる。有機固体電解質は、２５℃において、イオン伝導度が１０−６Ｓ／ｃｍ程度であり、電解液のイオン伝導度が１０−３Ｓ／ｃｍ程度であることと比べて、イオン伝導度が極めて低い。そのため、有機固体電解質を用いた全固体電池を２５℃の環境で動作させることは困難である。無機固体電解質としては、酸化物系固体電解質と硫化物系固体電解質とがある。これらのイオン伝導度は１０−４〜１０−３Ｓ／ｃｍ程度であり、比較的イオン伝導度が高い。酸化物系固体電解質は、粒界抵抗が大きい。そこで、粒界抵抗を下げる手段として、粉体の焼結および薄膜化が検討されているが、焼結した場合は高温での処理により、正極あるいは負極の構成元素と固体電解質の構成元素とが相互拡散するため、十分な特性を得ることが難しい。そのため、酸化物系固体電解質を用いた全固体電池は、薄膜での検討が主流である。一方で、硫化物系固体電解質は、酸化物系固体電解質と比べて粒界抵抗が小さいため、粉体の圧縮成型のみで、良好な特性が得られることから、近年盛んに研究が進められている。
【０００５】
塗布型全固体電池は、金属箔からなる集電体上に形成され、正極活物質、固体電解質およびバインダーを含む正極層と、金属箔からなる集電体上に形成され、負極活物質、固体電解質およびバインダーを含む負極層と、正極層と負極層との間に配置され、固体電解質およびバインダーを含む固体電解質層とから構成されている。塗布型全固体電池は、正極層、負極層、および固体電解質層の各材料を、有機溶剤を用いてスラリー化し、金属箔上に成膜して作製される。全固体電池の作製においては、電池の信頼性を高める観点から、正極層、負極層および集電体のそれぞれの間の短絡を抑制することも望まれている。
【０００６】
また、全固体電池などの二次電池では、軽く、容量の大きい電池が望まれており、体積エネルギー密度［Ｗｈ／Ｌ］が評価指標として用いられる。体積エネルギー密度には、全固体電池の形状および寸法が影響する。
【０００７】
特許文献１には、図１１に示されるように、正極活物質層６０１、固体電解質層６０２および負極活物質層６０３が積層された構造体である全固体電池用積層体６００の少なくとも一面が面取りされた形状（図１１に示される角度εが９０°未満）を有する構造が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１５−５０１５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１で開示されている全固体電池用積層体は、電極層の変形または脱落による短絡防止を目的としており、正極活物質層、固体電解質層および負極活物質層が積層された構造体である全固体電池用積層体の少なくとも一面が面取りされた形状を有する。しかしながら特許文献１では、正極活物質層、固体電解質、負極活物質層および集電体間の形状や寸法には言及しておらず、全固体電池の体積エネルギー密度を向上させることはできない。
【００１０】
本開示では、上記課題を鑑みてなされたものであり、体積エネルギー密度が高い全固体電池およびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
すなわち上記目的を達成するために、本開示の一形態に係る全固体電池は、第１集電体層、第１電極層、固体電解質層、第２電極層および第２集電体層の順に上から積層されて成る全固体電池であって、前記第１電極層および前記第２電極層は、一方が正極層であり、他方が負極層であり、前記全固体電池は、前記正極層の側面と前記正極層のすぐ下の層である前記固体電解質層または前記第２集電体層の上面とが成す前記正極層内における角をαとし、前記負極層の側面と前記負極層のすぐ下の層である前記固体電解質層または前記第２集電体層の上面とが成す前記負極層内における角をβとした場合に、α＞９０°、β≧９０°、かつα＞βを満たす。
【００１２】
また、本開示の一形態に係る全固体電池は、第１集電体層、第１電極層、固体電解質層、第２電極層および第２集電体層の順に上から積層されて成る全固体電池であって、前記第１電極層および前記第２電極層は、一方が正極層であり、他方が負極層であり、前記全固体電池は、前記正極層の側面と前記正極層のすぐ下の層である前記固体電解質層または前記第２集電体層の上面とが成す前記正極層内における角をαとし、前記負極層の側面と前記負極層のすぐ下の層である前記固体電解質層または前記第２集電体層の上面とが成す前記負極層内における角をβとし、前記正極層の側面と前記正極層のすぐ上の層である前記第１集電体層または前記固体電解質層の下面とが成す前記正極層内における角をγとし、前記負極層の側面と前記負極層のすぐ上の層である前記第１集電体層または前記固体電解質層の下面とが成す前記負極層内における角をδとした場合に、α＞９０°、β≧９０°、γ＞９０°、δ≧９０°、かつα＋γ＞β＋δを満たす。
【００１３】
また、本開示の一形態に係る全固体電池の製造方法は、第１集電体層、第１電極層、固体電解質層、第２電極層および第２集電体層の順に上から積層されて成る積層構造体を形成する積層体形成工程と、レーザ光を用いて所定の大きさおよび形状に前記積層構造体を切断するレーザ切断工程とを含み、前記第１電極層および前記第２電極層は、一方が正極層であり、他方が負極層であり、前記レーザ切断工程では、前記正極層の側面と前記正極層のすぐ下の層である前記固体電解質層または前記第２集電体層の上面とが成す前記正極層内における角をαとし、前記負極層の側面と前記負極層のすぐ下の層である前記固体電解質層または前記第２集電体層の上面とが成す前記負極層内における角をβとした場合に、α＞９０°、β≧９０°、かつα＞βを満たすように前記積層構造体を切断する。
【００１４】
また、本開示の一形態に係る全固体電池の製造方法は、第１集電体層、第１電極層、固体電解質層、第２電極層および第２集電体層の順に上から積層されて成る積層構造体を形成する積層体形成工程と、レーザ光を用いて所定の大きさおよび形状に前記積層構造体を切断するレーザ切断工程とを含み、前記第１電極層および前記第２電極層は、一方が正極層であり、他方が負極層であり、前記レーザ切断工程では、前記正極層の側面と前記正極層のすぐ下の層である前記固体電解質層または前記第２集電体層の上面とが成す前記正極層内における角をαとし、前記負極層の側面と前記負極層のすぐ下の層である前記固体電解質層または前記第２集電体層の上面とが成す前記負極層内における角をβとし、前記正極層の側面と前記正極層のすぐ上の層である前記第１集電体層または前記固体電解質層の下面とが成す前記正極層内における角をγとし、前記負極層の側面と前記負極層のすぐ上の層である前記第１集電体層または前記固体電解質層の下面とが成す前記負極層内における角をδとした場合に、α＞９０°、β≧９０°、γ＞９０°、δ≧９０°、かつα＋γ＞β＋δを満たすように前記積層構造体を切断する。
【発明の効果】
【００１５】
以上のように、本開示によれば、体積エネルギー密度が高い全固体電池およびその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本開示の実施の形態１における全固体電池の模式図である。
【図２】図２は、本開示の実施の形態１におけるレーザ切断工程前の全固体電池の模式図である。
【図３】図３は、本開示の実施の形態１における全固体電池の切断装置の模式図である。
【図４】図４は、本開示の実施の形態１における全固体電池の切断方法の一例を示す模式図である。
【図５】図５は、本開示の実施の形態１における全固体電池の切断方法の一例を示す模式図である。
【図６】図６は、本開示の実施の形態１における電池積層時の切断方法の一例を示す模式図である。
【図７】図７は、本開示の実施の形態１の変形例における全固体電池の模式図である。
【図８】図８は、本開示の実施の形態２における全固体電池の模式図である。
【図９】図９は、本開示の実施の形態２における全固体電池の切断装置の模式図である。
【図１０】図１０は、本開示の実施の形態２における全固体電池の切断方法の一例を示す模式図である。
【図１１】図１１は、特許文献１に記載された全固体電池の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
（本開示に至った知見）
全固体電池では、正極層、負極層および集電体のそれぞれの間の短絡防止を目的として、また、全固体電池の中でも塗布型全固体電池の製造においてはスラリー塗布時の寸法精度を理由として、全固体電池は、正極層または負極層の側面から集電体の側面まで２〜３ｍｍ程度の電池として機能しない領域（以下、不機能領域と称す）が存在する。このような不機能領域は、体積エネルギー密度を低下させる要因であり、できるだけ小さいことが望ましく、なきことが理想である。
【００１８】
そこで、本開示では、体積エネルギー密度が高い全固体電池およびその製造方法を提供する。特に、本開示では、短絡が抑制され、不機能領域を低減させることによって、体積エネルギー密度が高い全固体電池およびその製造方法を提供する。
【００１９】
本開示の一態様における全固体電池は、第１集電体層、第１電極層、固体電解質層、第２電極層および第２集電体層の順に上から積層されて成る全固体電池であって、前記第１電極層および前記第２電極層は、一方が正極層であり、他方が負極層であり、前記全固体電池は、前記正極層の側面と前記正極層のすぐ下の層である前記固体電解質層または前記第２集電体層の上面とが成す前記正極層内における角をαとし、前記負極層の側面と前記負極層のすぐ下の層である前記固体電解質層または前記第２集電体層の上面とが成す前記負極層内における角をβとした場合に、α＞９０°、β≧９０°、かつα＞βを満たす。
【００２０】
これにより、α＞βであるために、金属イオンを受け入れる負極層の体積が正極層よりも大きくなりやすく、正極層に含まれる金属イオンが負極層上で金属として析出しにくくなり、析出した金属による短絡を抑制できる。また、α＞９０°であるために、正極層の側面の下側が内側に傾斜する。そのため、負極層および正極層の側面をレーザ切断するなどにより不機能領域が少ない場合であっても、正極層の下方に負極層が配置される場合に、正極層が負極層と接触しにくい構造となり、不機能領域を低減するために生じる正極層と負極層との短絡を抑制できる。よって、短絡が抑制され、信頼性に優れながらも、不機能領域が低減され、体積エネルギー密度が高い全固体電池を提供できる。
【００２１】
また、例えば、前記全固体電池は、積層方向から見て、前記正極層の側面と前記正極層のすぐ下の層である前記固体電解質層または前記第２集電体層との接触部が、前記負極層の側面と前記負極層のすぐ下の層である前記固体電解質層または前記第２集電体層との接触部より内側に存在してもよい。
【００２２】
これにより、正極層の側面と正極層のすぐ下の層との接触部がより内側に位置することから、正極層の下方に負極層が配置される場合に、正極層が負極層とより接触しにくい構造となり、正極層と負極層との短絡を抑制できる。
【００２３】
また、例えば、全固体電池は、前記正極層の側面と前記正極層のすぐ上の層である前記第１集電体層または前記固体電解質層の下面とが成す前記正極層内における角をγとし、前記負極層の側面と前記負極層のすぐ上の層である前記第１集電体層または前記固体電解質層の下面とが成す前記負極層内における角をδとした場合に、γ＞９０°、δ≧９０°、かつγ＞δを満たしてもよい。
【００２４】
これにより、γ＞δであるため、正極層に対して金属イオンを受け入れる負極層の体積がさらに大きくなりやすく、正極層に含まれる金属イオンが負極層上で金属として析出しにくくなり、析出した金属による短絡を抑制できる。また、γ＞９０°であるために、正極層の側面の上側が内側に傾斜する。よって、正極層の上方に負極層が配置される場合に、正極層が負極層と接触しにくい構造となり、正極層と負極層との短絡を抑制できる。
【００２５】
また、本開示の一態様における全固体電池は、第１集電体層、第１電極層、固体電解質層、第２電極層および第２集電体層の順に上から積層されて成る全固体電池であって、前記第１電極層および前記第２電極層は、一方が正極層であり、他方が負極層であり、前記全固体電池は、前記正極層の側面と前記正極層のすぐ下の層である前記固体電解質層または前記第２集電体層の上面とが成す前記正極層内における角をαとし、前記負極層の側面と前記負極層のすぐ下の層である前記固体電解質層または前記第２集電体層の上面とが成す前記負極層内における角をβとし、前記正極層の側面と前記正極層のすぐ上の層である前記第１集電体層または前記固体電解質層の下面とが成す前記正極層内における角をγとし、前記負極層の側面と前記負極層のすぐ上の層である前記第１集電体層または前記固体電解質層の下面とが成す前記負極層内における角をδとした場合に、α＞９０°、β≧９０°、γ＞９０°、δ≧９０°、かつα＋γ＞β＋δを満たす。
【００２６】
これにより、α＋γ＞β＋δであるために、金属イオンを受け入れる負極層の体積が正極層によりも大きくなりやすく、正極層に含まれる金属イオンが負極層上で金属として析出しにくくなり、析出した金属による短絡を抑制できる。また、α＞９０°であり、γ＞９０°であるために、正極層の側面の上側および下側が内側に傾斜する。そのため、負極層および正極層の側面をレーザ切断するなどにより不機能領域が少ない場合であっても、正極層の上方および下方の少なくともいずれかに負極層が配置される場合に、正極層が負極層と接触しにくい構造となり、不機能領域を低減するために生じる正極層と負極層との短絡を抑制できる。よって、信頼性に優れながらも、不機能領域が低減され、体積エネルギー密度が高い全固体電池を提供できる。
【００２７】
また、例えば、前記全固体電池は、積層方向から見て、前記正極層の側面と前記正極層のすぐ上の層である前記第１集電体層または前記固体電解質層との接触部が、前記負極層の側面と前記負極層のすぐ上の層である前記第１集電体層または前記固体電解質層との接触部より内側に存在してもよい。
【００２８】
これにより、正極層の側面と正極層のすぐ上の層との接触部がより内側に位置することから、正極層の上方に負極層が配置される場合に、正極層が負極層とより接触しにくい構造となり、正極層と負極層との短絡を抑制できる。
【００２９】
また、例えば、前記全固体電池は、積層方向から見て、前記正極層の側面と前記正極層のすぐ下の層である前記固体電解質層または前記第２集電体層との接触部、および前記正極層の側面と前記正極層の上の層である前記第１集電体層または前記固体電解質層との接触部が、前記負極層の側面と前記負極層のすぐ下の層である前記固体電解質層または前記第２集電体層との接触部、および前記負極層の側面と前記負極層のすぐ上の層である前記第１集電体層または前記固体電解質層との接触部より内側に存在してもよい。
【００３０】
これにより、正極層の側面と正極層のすぐ上の層との接触部、および、正極層の側面と正極層のすぐ下の層との接触部がより内側に位置することとなる。よって、正極層の上方および下方の少なくともいずれかに負極層が配置される場合に、正極層が負極層とより接触しにくい構造となり、正極層と負極層との短絡を抑制できる。
【００３１】
また、例えば、前記全固体電池は、積層方向から見て、前記正極層の側面における最外部が、前記負極層の側面における最外部より内側に存在してもよい。
【００３２】
これにより、金属イオンを受け入れる負極層の体積が正極層よりもさらに大きくなりやすく、正極層に含まれる金属イオンが負極層上で金属として析出しにくくなり、析出した金属による短絡を抑制できる。
【００３３】
また、例えば、前記全固体電池は、δ＞９０°を満たしてもよい。
【００３４】
これにより、δ＞９０°であるために、負極層の側面の上側が内側に傾斜する。よって、負極層の上方に正極層が配置される場合に、負極層が正極層と接触しにくい構造となり、正極層と負極層との短絡を抑制できる。
【００３５】
また、例えば、前記全固体電池は、β＞９０°を満たしてもよい。
【００３６】
これにより、β＞９０°であるために、負極層の側面の下側が内側に傾斜する。よって、負極層の下方に正極層が配置される場合に、負極層が正極層と接触しにくい構造となり、正極層と負極層との短絡を抑制できる。
【００３７】
また、例えば、前記全固体電池は、積層方向から見て、前記第１集電体層の側面と、前記第２集電体層の側面と、前記第１電極層、前記第２電極層および前記固体電解質層が積層された構造を有する構造体の側面における最外部と、が重なる位置であってもよい。
【００３８】
これにより、平面視での各層の位置が重なるため、全固体電池をケースなどに収納する場合に、電池として機能しない領域が形成されにくく、体積エネルギー密度の高い全固体電池が提供できる。  
【００３９】
また、例えば、前記全固体電池は、前記第１電極層は、前記正極層であり、前記第２電極層は、前記負極層であってもよい。
【００４０】
これにより、正極層の下方に負極層が配置されることから、正極層が負極層と接触しにくい構造となり、正極層と負極層との短絡を抑制できる。
【００４１】
また、例えば、前記全固体電池は、前記第１電極層は、前記負極層であり、前記第２電極層は、前記正極層であってもよい。
【００４２】
これにより、全固体電池を積層する場合、正極層の下方に負極層が配置されることから、正極層が負極層と接触しにくい構造となり、正極層と負極層との短絡を抑制できる。
【００４３】
また、本開示の一態様における全固体電池の製造方法は、第１集電体層、第１電極層、固体電解質層、第２電極層および第２集電体層の順に上から積層されて成る積層構造体を形成する積層体形成工程と、レーザ光を用いて所定の大きさおよび形状に前記積層構造体を切断するレーザ切断工程とを含み、前記第１電極層および前記第２電極層は、一方が正極層であり、他方が負極層であり、前記レーザ切断工程では、前記正極層の側面と前記正極層のすぐ下の層である前記固体電解質層または前記第２集電体層の上面とが成す前記正極層内における角をαとし、前記負極層の側面と前記負極層のすぐ下の層である前記固体電解質層または前記第２集電体層の上面とが成す前記負極層内における角をβとした場合に、α＞９０°、β≧９０°、かつα＞βを満たすように前記積層構造体を切断する。
【００４４】
これにより、レーザ光を用いて積層構造体を切削加工することから、一般的なメカニカル切断では困難な形状に加工できる。また、加工形状が、α＞βであるために、金属イオンを受け入れる負極層の体積が正極層より大きくなりやすく、正極層に含まれる金属イオンが負極層上で金属として析出しにくくなり、析出した金属による短絡を抑制できる全固体電池を製造できる。また、加工形状が、α＞９０°であるために、正極層の側面の下側が内側に傾斜する。そのため、正極層の下方に負極層が配置される場合に、正極層が負極層と接触しにくい構造となり、不機能領域を低減するために生じる正極層と負極層との短絡を抑制できる全固体電池を製造できる。よって、信頼性に優れながらも、不機能領域が低減され、体積エネルギー密度の高い全固体電池を効率よく製造できる。
【００４５】
また、本開示の一態様における全固体電池の製造方法は、第１集電体層、第１電極層、固体電解質層、第２電極層および第２集電体層の順に上から積層されて成る積層構造体を形成する積層体形成工程と、レーザ光を用いて所定の大きさおよび形状に前記積層構造体を切断するレーザ切断工程とを含み、前記第１電極層および前記第２電極層は、一方が正極層であり、他方が負極層であり、前記レーザ切断工程では、前記正極層の側面と前記正極層のすぐ下の層である前記固体電解質層または前記第２集電体層の上面とが成す前記正極層内における角をαとし、前記負極層の側面と前記負極層のすぐ下の層である前記固体電解質層または前記第２集電体層の上面とが成す前記負極層内における角をβとし、前記正極層の側面と前記正極層のすぐ上の層である前記第１集電体層または前記固体電解質層の下面とが成す前記正極層内における角をγとし、前記負極層の側面と前記負極層のすぐ上の層である前記第１集電体層または前記固体電解質層の下面とが成す前記負極層内における角をδとした場合に、α＞９０°、β≧９０°、γ＞９０°、δ≧９０°、かつα＋γ＞β＋δを満たすように前記積層構造体を切断する。
【００４６】
これにより、レーザ光を用いて積層構造体を切削加工することから、一般的なメカニカル切断では困難な形状に加工できる。また、加工形状が、α＋γ＞β＋δであるために、金属イオンを受け入れる負極層の体積が正極層によりも大きくなりやすく、正極層に含まれる金属イオンが負極層上で金属として析出しにくくなり、析出した金属による短絡を抑制できる全固体電池を製造できる。また、加工形状が、α＞９０°であり、γ＞９０°であるために、正極層の側面の上側および下側が内側に傾斜する。そのため、正極層の上方および下方の少なくともいずれかに負極層が配置される場合に、正極層が負極層と接触しにくい構造となり、不機能領域を低減するために生じる正極層と負極層との短絡を抑制できる全固体電池を製造できる。よって、信頼性に優れながらも、不機能領域が低減され、体積エネルギー密度の高い全固体電池を効率よく製造できる。
【００４７】
また、例えば、前記全固体電池の製造方法において、前記レーザ光は、１つのレーザ光から複数に分岐されたレーザ光であってもよい。
【００４８】
これにより、レーザ切断工程において、積層構造体を一括加工することができるため、さらに効率よく全固体電池を製造できる。
【００４９】
以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００５０】
全固体電池および全固体電池を構成する固体電解質層、正極層、負極層について、詳細に説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置および接続形態、並びに、工程などは、一例であり、本開示を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
【００５１】
また、各図は、本開示を示すために適宜強調、省略、または比率の調整を行った模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではなく、実際の形状、位置関係、及び比率とは異なる場合がある。各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略または簡素化される場合がある。
【００５２】
また、本明細書において、平行などの要素間の関係性を示す用語、および、矩形などの要素の形状を示す用語、並びに、数値範囲は、厳格な意味のみを表す表現ではなく、実質的に同等な範囲、例えば数％程度の差異をも含むことを意味する表現であり、「同じ面積」とは、±５％の範囲内にあることを意味する表現である。
【００５３】
また、本明細書において「内側」および「最外部」などにおける「内」および「外」とは、全固体電池の積層方向に沿って全固体電池を見た場合における内および外のことである。
【００５４】
また、本明細書において「側面」とは、全固体電池の積層方向に沿って全固体電池を見た場合の側面である。
【００５５】
また、本明細書において、全固体電池の構成における「上」および「下」という用語は、絶対的な空間認識における上方向（鉛直上方）および下方向（鉛直下方）を指すものではなく、積層構成における積層順を基に相対的な位置関係により規定される用語として用いる。また、「上方」および「下方」という用語は、２つの構成要素が互いに間隔を空けて配置されて２つの構成要素の間に別の構成要素が存在する場合のみならず、２つの構成要素が互いに密着して配置されて２つの構成要素が接する場合にも適用される。
【００５６】
また、本明細書において「平面視」とは、全固体電池の積層方向に沿って全固体電池を見た場合を意味する。
【００５７】
（実施の形態１）
［Ａ．全固体電池］
本実施の形態に係る全固体電池について説明する。図１は、本実施の形態における全固体電池１００の模式図である。図１の（ａ）は、全固体電池１００の上面図であり、図１の（ｂ）は、図１の（ａ）に示されるＣ−Ｃ線における全固体電池１００の断面を示す断面図である。
【００５８】
本実施の形態における全固体電池１００は、図１の（ｂ）に示されるように、第１集電体層１、正極層２、固体電解質層５、負極層４および第２集電体層３の順に上から積層されて成る。本実施の形態において、正極層２が第１電極層であり、負極層４が第２電極層である。言い換えると、本実施の形態における全固体電池１００は、金属箔などからなる第１集電体層１と、第１集電体層１上に形成され正極活物質を含む正極層２と、金属箔などからなる第２集電体層３と、第２集電体層３上に形成され負極活物質を含む負極層４と、正極層２と負極層４との間に配置され、少なくともイオン伝導性を有する固体電解質を含む固体電解質層５によって構成される。本実施の形態においては、第１集電体層１は正極層２の集電体となる正極集電体であり、第２集電体層３は負極層４の集電体となる負極集電体である。
【００５９】
全固体電池１００は、積層方向から見て、第１集電体層１の側面と、第２集電体層３の側面と、正極層２、負極層４および固体電解質層５が積層された構造を有する構造体の側面における最外部と、が重なる位置である。図１に示されるように、平面視において、第１集電体層１、正極層２、固体電解質層５、負極層４および第２集電体層３それぞれの最外部からなる領域は、同じ面積であり、重なる位置に積層されている。正極層２の側面２Ａと第１集電体層１との接触部２Ｃが平面視における正極層２の最外部となり、負極層４の側面４Ａと固体電解質層５との接触部４Ｃが、平面視における負極層４の最外部となる。
【００６０】
全固体電池１００には、正極活物質と第１集電体層１、正極活物質と固体電解質層５、正極活物質同士（正極活物質を構成する粒子同士）、負極活物質と第２集電体層３、負極活物質と固体電解質層５、負極活物質同士（負極活物質を構成する粒子同士）、および、固体電解質層５同士（固体電解質を構成する粒子同士）の少なくともいずれかを密着させる微量のバインダーが含まれていてもよい。
【００６１】
図１の（ｂ）に示されるように、正極層２の側面２Ａは、正極層２の側面２Ａと固体電解質層５との接触部２Ｂが、積層方向から見て固体電解質層５および第１集電体層１の側面より内側に位置するように傾斜している。負極層４の側面４Ａは、負極層４の側面４Ａと第２集電体層３との接触部４Ｂが、積層方向から見て固体電解質層５および第２集電体層３の側面より内側に位置するように傾斜している。なお、負極層４の側面４Ａは、固体電解質層５および第２集電体層３と垂直であってもよい。図１の（ｂ）においては、積層方向の断面において、正極層２および負極層４は、下側が狭くなるようなテーパ形状を有している。全固体電池１００は、積層方向の断面において、正極層２の側面２Ａが傾斜する正極層２側の角度、すなわち、正極層２の側面２Ａと正極層２のすぐ下の層である固体電解質層５の上面とが成す正極層２内における角をαとし、負極層４の側面４Ａが傾斜する負極層４側の角度、すなわち、負極層４の側面４Ａと第２集電体層３の上面とが成す負極層４内における角をβとした場合に、α＞９０°、β≧９０°、かつα＞βを満たす。また、全固体電池１００は、β＞９０°も満たす。
【００６２】
全固体電池１００は、積層方向から見て、正極層２の側面２Ａと正極層２のすぐ下の層である固体電解質層５との接触部２Ｂが、負極層４の側面４Ａと負極層４のすぐ下の層である第２集電体層３との接触部４Ｂより内側に存在する。積層方向から見て、正極層２の側面２Ａと固体電解質層５との接触部２Ｂから固体電解質層５の側面までの距離をａとし、負極層４の側面４Ａと第２集電体層３との接触部４Ｂから第２集電体層３の側面までの距離をｂとすると、ａ＞ｂとなる。
【００６３】
図２の（ａ）は、後述するレーザ切断工程前、すなわちプレス工程後の全固体電池２００の上面図である。図２の（ｂ）は、図２の（ａ）に示されるＤ−Ｄ線における全固体電池２００の断面を示す断面図である。
【００６４】
図２の（ａ）に示されるように、レーザ切断工程前の全固体電池２００を構成する各層の平面視時の面積は、第１集電体層１＝第２集電体層３≧固体電解質層５＞負極層４＞正極層２である。全固体電池２００を構成する各層の平面視時の面積は、第１集電体層１＝第２集電体層３≧固体電解質層５＞負極層４＞正極層２、あるいは固体電解質層５≧第１集電体層１＝第２集電体層３＞負極層４＞正極層２の関係が望ましい。平面視において、負極層４および正極層２の面積よりも、第１集電体層１、第２集電体層３および固体電解質層５の面積が大きいほど、第１集電体層１、第２集電体層３および固体電解質層５の側面が張り出した形態となることで、正極層２と負極層４との短絡が抑制される。
【００６５】
ここで、上述のαおよびβの関係について説明する。図１に示されるように、平面視において正極層２の最外部により形成される面および平面視において負極層４の最外部により形成される面について、両方の短辺をＡ、および、両方の長辺をＢとし、正極層２の厚みをＴｐとし、負極層４の厚みをＴｎとする。そして、正極層２の側面２Ａが傾斜せず、固体電解質層５と正極層２の側面２Ａが垂直になるように正極層２が積層されていた場合の体積をＶｐとすると体積Ｖｐ＝Ａ×Ｂ×Ｔｐとなる。また、負極層４の側面４Ａが傾斜せず、第２集電体層３と負極層４の側面４Ａが垂直になるように負極層４が積層されていた場合の体積をＶｎとすると体積Ｖｎ＝Ａ×Ｂ×Ｔｎとなる。
【００６６】
上記それぞれの体積および上記それぞれの厚みは等しいとし、つまり、Ｖｐ＝ＶｎかつＴｐ＝Ｔｎ＝Ｔであるとする。
【００６７】
α’＝１８０−α
β’＝１８０−β
とする。
【００６８】
全固体電池１００は、正極層に含まれる金属イオンが負極層から金属として析出しにくくなる観点より、正極層２の体積よりも負極層４の体積が大きいとよいことから、正極層２と負極層４とで体積差を設けるため、正極層２の側面２Ａが傾斜することによって減る正極層２の体積を除去量ｃとし、負極層４の側面４Ａが傾斜することによって減る負極層４の体積を除去量ｄとする。除去量ｃがＶｐの２％（体積％）とし、除去量ｄがＶｎの１％（体積％）とした場合の、α、βの関係を算出する。この場合、
ｃ＝０．０２×Ａ×Ｂ×Ｔ＝Ｔ／ｔａｎ（α’）×Ｂ×Ｔ
ｄ＝０．０１×Ａ×Ｂ×Ｔ＝Ｔ／ｔａｎ（β’）×Ｂ×Ｔ
２×ｔａｎ（α’）＝ｔａｎ（β’）
となる。
したがって、α’＜β’といえる。
１８０−α＜１８０−βより
α＞β
となる。つまり、上述の条件である場合に、α＞βとすることにより、全固体電池１００は、正極層２の体積よりも負極層４の体積が大きくなる。
【００６９】
次に、実際の全固体電池においては、正極層２と負極層４とで電気容量密度が異なる場合があるため、電気容量密度比を元に体積比を変えることで、正極層２と負極層４との電気容量を同じにする場合がある。ここで、正極層２と負極層４との体積比をＶｎ／Ｖｐとする。材料の選定および進化によって変化するが、電気容量を同じにするためにはＶｎ／Ｖｐ≧１となる場合が多いことから、上述のようにＶｐ＝Ｖｎではなく、電気容量が同じになる場合の体積比を、Ｖｎ／Ｖｐ＝１．２とする。平面視において正極層２および負極層４は、同じ面積であるとすると、上記体積比とするためには、厚みの関係が１．２×Ｔｐ＝Ｔｎとなる。
【００７０】
全固体電池１００は、正極層に含まれる金属イオンが負極層から金属として析出しにくくなる観点より、正極層２の電気容量よりも負極層４の電気容量が大きいとよいことから、Ｖｎ／Ｖｐ＝１．２とした場合において、正極層２と負極層４とで電気容量差を設けるため、除去量ａをＶｐの２％（体積％）とし、除去量ｂをＶｎの１％（体積％）とした場合の、α、βの関係を算出する。この場合、
ａ＝０．０２×Ａ×Ｂ×Ｔ＝Ｔｐ／ｔａｎ（α’）×Ｂ×Ｔ
ｂ＝０．０１×Ａ×Ｂ×Ｔ＝Ｔｎ／ｔａｎ（β’）×Ｂ×Ｔ
＝１．２Ｔｐ／ｔａｎ（β’）×Ｂ×Ｔ
２．４×ｔａｎ（α’）＝ｔａｎ（β’）
α’＜β’
１８０−α＜１８０−β
α＞β
となる。つまり、上述の条件である場合に、α＞βとすることにより、全固体電池１００は、正極層２の電気容量よりも負極層４の電気容量が大きくなる。
【００７１】
ここで、正極層２と負極層４との厚み比をＮ（Ｎ＝負極層厚み／正極層厚み＞１．０）、除去量比をＳ（Ｓ＝正極層除去量／負極層除去量＞１．０）とすると、
Ｓ×Ｎ×ｔａｎ（α’）＝ｔａｎ（β’）
ｔａｎ（β’）  ／ｔａｎ（α’）＝Ｓ×Ｎ
ｔａｎ（１８０−β）  ／ｔａｎ（１８０−α）＝Ｓ×Ｎ
ｔａｎ（β）  ／ｔａｎ（α）＝Ｓ×Ｎ    （（Ｓ×Ｎ）＞１．０）
となる。
【００７２】
したがって、厚み比Ｎ、除去量比Ｓが大きいほどαとβとの差も大きくなることがわかる。
【００７３】
図２に示されるように、レーザ切断工程前の全固体電池２００には、平面視において、第１集電体層１および第２集電体層３の最外部となる端部３１と正極層２の最外部となる端部３２との間に、電池として機能しない領域Ｗが生じる。
【００７４】
従来のメカニカル切断によって得られる全固体電池では、図２に示される形態で端子を取り付け、ケースに収納するため、ケース内に電池として機能しない領域Ｗを有することになる。一方、本実施の形態によれば、予め切断前の全固体電池２００をケースに収納するサイズより少し大きめに作り、全固体電池２００の外周部周辺をレーザ切断することで領域Ｗを０．１ｍｍ以下に削減することができる。
【００７５】
全固体電池１００のサイズを２００×１００ｍｍとし、領域Ｗを２．５ｍｍから０．１ｍｍに削減した場合、電池として機能する体積、つまり電池の容量を約７．６％増加させることができる。
【００７６】
したがって、α＞βとすることにより、正極層の電気容量＜負極層の電気容量としやすく、α＞９０°かつβ≧９０°とすることにより正極層２と負極層４との短絡を抑制しながら、全固体電池１００の端部まで電池として機能させることで、電池容量を増加させることができ、体積エネルギー密度の高い全固体電池となる。
【００７７】
［Ｂ．固体電解質層］
まず、本実施の形態における固体電解質層５について説明する。本実施の形態における固体電解質層５は、図示しないが固体電解質およびバインダーを含む。バインダーとしては、例えば、密着強度を向上させる官能基が導入された熱可塑性エラストマー、ポリフッ化ビニリデンなどの結着用バインダーが用いられる。バインダーとしては、固体電解質と反応および結合することで、密着強度を高める官能基を有し、固体電解質同士の高い密着強度を実現するバインダーであるとよい。なお、固体電解質層５は、バインダーを含んでいなくてもよい。
【００７８】
［Ｂ−１．固体電解質］
本実施の形態における固体電解質について説明する。固体電解質は、大きくは硫化物系固体電解質と酸化物系固体電解質とに分けることが出来、硫化物系固体電解質が用いられてもよく、酸化物系固体電解質が用いられてもよい。
【００７９】
本実施の形態における硫化物系固体電解質の種類としては、特に限定されないが、例えば、Ｌｉ２Ｓ−ＳｉＳ２、ＬｉＩ−Ｌｉ２Ｓ−ＳｉＳ２、ＬｉＩ−Ｌｉ２Ｓ−Ｐ２Ｓ５、ＬｉＩ−Ｌｉ２Ｓ−Ｐ２Ｏ５、ＬｉＩ−Ｌｉ３ＰＯ４−Ｐ２Ｓ５、Ｌｉ２Ｓ−Ｐ２Ｓ５などが挙げられる。特に、リチウムのイオン伝導性が優れているため、硫化物系固体電解質は、Ｌｉ、ＰおよびＳを含むことが好ましい。硫化物系固体電解質は、１種で使用されてもよく、２種以上を組み合わせて使用されてもよい。また、Ｐ２Ｓ５を含む硫化物系固体電解質は、Ｐ２Ｓ５とバインダーとの反応性が高く、バインダーとの結合性が高いため、好ましく用いられる。なお、上記「Ｌｉ２Ｓ−Ｐ２Ｓ５」の記載は、Ｌｉ２ＳおよびＰ２Ｓ５を含む原料組成を用いてなる硫化物系固体電解質を意味し、他の記載についても同様である。
【００８０】
本実施の形態において、上記硫化物系固体電解質材料は、例えば、Ｌｉ２ＳおよびＰ２Ｓ５を含む硫化物系ガラスセラミックであり、Ｌｉ２ＳとＰ２Ｓ５との割合は、モル換算でＬｉ２Ｓ：Ｐ２Ｓ５が７０：３０〜８０：２０の範囲内であることが好ましく、より好ましくは、７５：２５〜８０：２０の範囲内である。当該範囲内のＬｉ２ＳとＰ２Ｓ５との割合が好ましい理由としては、電池特性に影響するＬｉ濃度を保ちながら、イオン伝導性の高い結晶構造となるためであり、また、他の理由としては、バインダーと反応し、結合するためのＰ２Ｓ５の量が確保されるためである。
【００８１】
次に、本実施の形態における酸化物系固体電解質について説明する。酸化物系固体電解質の種類としては、特に限定されないが、例えば、ＬｉＰＯＮ、Ｌｉ３ＰＯ４、Ｌｉ２ＳｉＯ２、Ｌｉ２ＳｉＯ４、Ｌｉ０．５Ｌａ０．５ＴｉＯ３、Ｌｉ１．３Ａｌ０．３Ｔｉ０．７（ＰＯ４）３、Ｌａ０．５１Ｌｉ０．３４ＴｉＯ０．７４、Ｌｉ１．５Ａｌ０．５Ｇｅ１．５（ＰＯ４）３などが挙げられる。酸化物系固体電解質は、１種で使用されてもよく、２種以上を組み合わせて使用されてもよい。
【００８２】
［Ｂ−２．バインダー］
本実施の形態におけるバインダーについて説明する。本実施の形態におけるバインダーは、例えば、密着強度を向上させる官能基が導入されており、官能基が固体電解質と反応して、バインダーを介して固体電解質同士を結合し、固体電解質と固体電解質との間にバインダーが配置された構造をつくり、その結果、固体電解質同士の密着強度が向上する。
【００８３】
本実施の形態におけるバインダーの添加量は、例えば、０．００１質量％以上５質量％以下であることが好ましく、０．０１質量％以上３質量％以下であることが、より好ましく、さらに好ましくは、０．０１質量％以上１質量％以下の範囲内である。バインダーの添加量を０．００１質量％以上にすることで、バインダーを介した結合が起こりやすく、十分な密着強度が得られやすい。また、バインダーの添加量を５質量％以下にすることで、充放電特性などの電池特性の低下が起こりにくく、さらに、例えば低温領域において、バインダーの硬さ、引張強さ、引張伸びなどの物性値が変化しても、充放電特性が大きく低下しにくい。
【００８４】
［Ｃ．正極層］
本実施の形態における正極層２について説明する。本実施の形態における正極層２は、固体電解質、正極活物質、およびバインダーを含む。なお、正極層２は、バインダーを含んでいなくてもよい。正極層２がバインダーを含む場合、例えば、正極活物質と固体電解質、正極活物質と第１集電体層１、固体電解質と第１集電体層１、正極活物質同士、および、固体電解質同士が、密着強度を高める官能基が導入されたバインダーを介して密着する。
【００８５】
固体電解質と正極活物質との割合は、重量換算で固体電解質：正極活物質が５０：５０〜５：９５の範囲内であることが好ましく、より好ましくは、３０：７０〜１０：９０の範囲内である。当該範囲内であることが好ましい理由としては、正極層２の中でのリチウムイオン伝導経路と電子伝導経路の両方が確保されやすいためである。なお、正極層２には、アセチレンブラックおよびケッチェンブラックなどの導電助剤が加えられてもよい。
【００８６】
正極層２の集電体となる第１集電体層１は、金属箔などからなり、金属箔の金属としては、例えば、ＳＵＳ、アルミニウム、ニッケル、チタン、銅などが用いられる。
【００８７】
［Ｃ−１．固体電解質］
上述した固体電解質と同じであるため、説明を省略する。
【００８８】
［Ｃ−２．バインダー］
上述したバインダーと同じであるため、説明を省略する。
【００８９】
［Ｃ−３．正極活物質］
本実施の形態における正極活物質について説明する。本実施の形態における正極活物質は、例えば、リチウム含有遷移金属酸化物が用いられる。リチウム含有遷移金属酸化物としては、例えば、ＬｉＣｏＯ２、ＬｉＮｉＯ２、ＬｉＭｎ２Ｏ４、ＬｉＣｏＰＯ４、ＬｉＮｉＰＯ４、ＬｉＦｅＰＯ４、ＬｉＭｎＰＯ４、これらの化合物の遷移金属を１または２の異種元素で置換することによって得られる化合物などが挙げられる。上記化合物の遷移金属を１または２の異種元素で置換することによって得られる化合物としては、ＬｉＮｉ１／３Ｃｏ１／３Ｍｎ１／３Ｏ２、ＬｉＮｉ０．８Ｃｏ０．１５Ａｌ０．０５Ｏ２、ＬｉＮｉ０．５Ｍｎ１．５Ｏ２など、公知の材料が用いられる。正極活物質は、１種で使用されてもよく、または２種以上を組み合わせて使用されてもよい。
【００９０】
［Ｄ．負極層］
本実施の形態における負極層４について説明する。本実施の形態における負極層４は、固体電解質と負極活物質、およびバインダーを含む。なお、負極層４は、バインダーを含んでいなくてもよい。負極層４がバインダーを含む場合、例えば、負極活物質と固体電解質、負極活物質と第２集電体層３、固体電解質と第２集電体層３、負極活物質同士、および、固体電解質同士が、密着強度を高める官能基が導入されたバインダーを介して密着する。
【００９１】
固体電解質と負極活物質との割合は、重量換算で固体電解質：負極活物質が５：９５〜６０：４０の範囲内であることが好ましく、より好ましくは、３０：７０〜５０：５０の範囲内である。当該範囲内であることが好ましい理由としては、負極層４内でのリチウムイオン伝導経路と電子伝導経路の両方が確保されやすいためである。なお、負極層４には、アセチレンブラックおよびケッチェンブラックなどの導電助剤が加えられてもよい。
【００９２】
負極層４の集電体となる第２集電体層３は、金属箔などからなり、金属箔の金属としては、例えば、ＳＵＳ、銅、ニッケルなどが用いられる。
【００９３】
［Ｄ−１．固体電解質］
上述した固体電解質と同じであるため、説明を省略する。
【００９４】
［Ｄ−２．バインダー］
上述したバインダーと同じであるため、説明を省略する。
【００９５】
［Ｄ−３．負極活物質］
本実施の形態における負極活物質について説明する。本実施の形態における負極活物質としては、例えば、リチウム、インジウム、スズ、ケイ素などのリチウムと合金を形成する金属からなる金属箔、ハードカーボン、黒鉛などの炭素材料、あるいは、Ｌｉ４Ｔｉ５Ｏ１２およびＳｉＯｘなどの酸化物活物質などの、公知の材料が用いられる。
【００９６】
［Ｅ．全固体電池の製造装置および製造方法］
次に、本実施の形態に係る全固体電池の製造方法について説明する。図１に示される全固体電池１００の製造方法は、第１集電体層１、正極層２、固体電解質層５、負極層４および第２集電体層３の順に上から積層されて成る積層構造体を形成する積層体形成工程（図示せず）と、レーザ光を用いて所定の大きさおよび形状に当該積層構造体を切断するレーザ切断工程とを含む。また、全固体電池１００の製造方法は、塗工工程などの成膜などにより第１集電体層１、正極層２、固体電解質層５、負極層４および第２集電体層３の順に上から積層されて成る積層構造体を形成する積層体形成工程（図示せず）と、積層体形成工程で形成された固体電解質層５、正極層２および負極層４を、各層所定の充填率に調整するために、当該積層構造体を圧縮するプレス工程（図示せず）と、圧縮された積層構造体を所定の大きさおよび形状に切断するレーザ切断工程と、を含んでもよい。
【００９７】
積層体形成工程では、金属箔などからなる第１集電体層１上に形成した正極活物質を含む正極層２と、金属箔などからなる第２集電体層３上に形成した負極活物質を含む負極層４と、正極層２と負極層４との間に配置された、イオン伝導性を有する固体電解質を含む固体電解質層５と、をそれぞれ形成し積層することで、積層構造体が得られる。積層構造体を得る方法としては、スラリー化した材料を基材に塗布するなどにより成膜し各層を形成し、成膜した各層を積層する方法など、公知の方法を用いることができる。特に、塗布により各層を形成する場合には、塗布時の寸法精度が低いために、上述の不機能領域が形成されやすい。
【００９８】
プレス工程では、積層体形成工程で形成された積層体を、第１集電体層１および第２集電体層３の外側から加圧し、圧縮された積層構造体であるレーザ切断工程前の全固体電池２００を得る。これにより、固体電解質層５、正極層２および負極層４の少なくとも一層の充填率が６０％以上１００％未満となり、固体電解質層５内、正極層２内および負極層４内の少なくとも一層内において、空隙が少なくなるため、リチウムイオン伝導性および電子伝導性が向上し、良好な充放電特性が得られる。なお、充填率とは、各層の全体積のうち、空隙を除く材料が占める体積の割合である。
【００９９】
レーザ切断工程では、正極層２の側面２Ａと正極層２のすぐ下の層である固体電解質層５の上面とが成す正極層２内における角をαとし、負極層４の側面４Ａと負極層４のすぐ下の層である第２集電体層３の上面とが成す負極層４内における角をβとした場合に、α＞９０°、β≧９０°、かつα＞βを満たすように上記積層構造体を切断する。レーザ切断工程では、レーザ光を用いて、上記積層構造体の大きさおよび形状を加工し、切断する。
【０１００】
図３は、本実施の形態における全個体電池の製造方法で用いる切断装置４００の模式図である。図３には、切断装置４００にレーザ切断工程前の全固体電池２００が固定されている状態が示されている。
【０１０１】
切断装置４００は、固定テーブル６、駆動ステージ７、レーザ光９を出射するレーザ発振器８、ミラー１０およびレンズ１１を備える。
【０１０２】
固定テーブル６は、例えば真空吸着により全固体電池２００を固定テーブル６上に固定する。固定テーブル６には、後述する駆動ステージ７による駆動による全固体電池２００の位置ズレを生じさせないものが用いられる。
【０１０３】
駆動ステージ７は、駆動ステージ７上に設置された固定テーブル６をＸＹＺの３軸方向へ駆動させることが可能であり、固定テーブル６に固定された全固体電池２００に対するレーザ光の相対位置を制御する。
【０１０４】
レーザ発振器８は、全固体電池２００が１０％以上の吸収率を有する波長、例えば、波長１０６４ｎｍ、パルス幅５０ｐｓ以下、最大出力１００Ｗのピコ秒レーザであり、最大繰返し周波数１ＭＨｚのレーザ光を出射することができる。第１集電体層１、第２集電体層３、正極層２、負極層４および固体電解質層５の切断において、切断時の熱による変質および加工形状の悪化を抑制するため、レーザ発振器８は、パルス幅が５０ｐｓ以下の超短パルスレーザを用いることが望ましい。また、レーザ発振器８は、駆動ステージ７との制御信号のやりとりにより、レーザ光のＯＮ／ＯＦＦ制御が可能である。
【０１０５】
レーザ光９は、レーザ発振器８より出射されたレーザ光であり、直線偏光のレーザ光である。
【０１０６】
ミラー１０は、レーザ発振器８から出射されたレーザ光９を９０％以上反射させ、全固体電池２００の加工箇所に伝送することができるミラーであり、全固体電池２００に対するレーザ光９の照射角θを調整することができる。本実施の形態におけるミラー１０としては、例えば、波長１０６４ｎｍを反射する誘電多層膜ミラーが用いられる。
【０１０７】
レンズ１１は、平行なレーザ光９を集光し、全固体電池２００の加工箇所でレーザ光９が集中するように集光させるレンズである。本実施の形態におけるレンズ１１としては、例えば、波長１０６４ｎｍを５０％以上透過させ、焦点距離４０ｍｍであるレンズが用いられる。
【０１０８】
次に本実施の形態における切断装置４００の動作について図４を用いて説明する。図４は、レーザ切断工程前の全固体電池２００のレーザ加工による切断方法の一例を示す模式図である。図４は、全固体電池２００の断面およびレーザ光９のみを示しており、切断装置４００の他の構成要素は省略された図である。レーザ光９は、波長１０６４ｎｍ、パルス幅５０ｐｓ、周波数１ＭＨｚの固体レーザから出射され、焦点距離４０ｍｍのレンズで集光される。
【０１０９】
まず、第１集電体層１および正極層２を除去する工程について述べる。
【０１１０】
第１集電体層１の最上面にレーザ光９の焦点を合わせ、紙面に垂直な方向（Ｙ軸方向）にレーザ光９を走査することでＹ軸方向の直線状の溝１２ａを第１集電体層１に形成する（図４の（ａ））。次に、Ｘ軸方向にレーザ光９の焦点を移動させ、紙面に垂直な方向（Ｙ軸方向）にレーザ光９を走査することを繰り返すことで、Ｙ軸方向の直線状の溝をＸ軸方向に連結させながら除去加工し、Ｙ軸方向に細長い面状の除去部１２ｂが第１集電体層１に形成され、正極層２および固体電解質層５の一部が露出した状態となる。（図４の（ｂ））。次に、露出した正極層２にレーザ光９の焦点を合わせ、紙面に垂直な方向（Ｙ軸方向）にレーザ光９を走査することでＹ軸方向の直線状の溝１３ａを正極層２に形成した後（図４の（ｃ））、Ｘ軸方向にレーザ光９の焦点を移動させ、紙面に垂直な方向（Ｙ軸方向）にレーザ光９を走査することを繰り返すことで、Ｙ軸方向の直線状の溝をＸ軸方向に連結させながら除去加工し、Ｙ軸方向に細長い面状の除去部１３ｂが正極層２および固体電解質層５に形成される（図４の（ｄ））。更に、深さ方向にレーザ光９の焦点位置を動かしながら上記除去加工を行い、Ｙ軸方向に細長い面状の除去部１３ｃを重畳させることで（図４の（ｅ））、正極層２の厚み方向全域（正極層２の下面）に及ぶ除去部１３ｄを形成する（図４の（ｆ））。
【０１１１】
ここで、各除去部１２ｂ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄのＸ軸方向の幅は、図４の（ｆ）に示されるように、正極層２底部（正極層２の下面）に到達したレーザ光９が遮光されない幅を確保する必要があり、例えば、本実施の形態では加工深さ：除去部幅＝１：１である。
【０１１２】
次に、固体電解質層５、負極層４および第２集電体層３を除去する工程について述べる。
【０１１３】
正極層２を除去する工程と同様に、第１集電体層１、および正極層２においてレーザ光９を透過させる領域を除去するため、第１集電体層１の最上面にレーザ光９の焦点を合わせ、紙面に垂直な方向（Ｙ軸方向）にレーザ光９を走査し、さらに、Ｘ軸方向にレーザ光９の焦点を移動させ、紙面に垂直な方向（Ｙ軸方向）にレーザ光９を走査することを繰り返すことで、Ｙ軸方向の直線状の溝をＸ軸方向に連結させながら除去加工し、除去部を深さ方向に重畳させる。図４の（ｇ）は、固体電解質層５における除去部１４ａが除去された状態を示し、図４の（ｈ）は、負極層４における除去部１４ｂが形成され、負極層４の厚み方向全域（負極層４の下面）まで除去された状態を示す。図４の（ｉ）は、第２集電体層３に除去部１５が形成され、第２集電体層３まで除去され、各層の厚み方向の切断が完了した状態を示す。
【０１１４】
上記説明では、正極層２、固体電解質層５および負極層４の各層を除去する際に、各層の除去においてレーザ光９が遮光されない幅を確保したが、すべての層の除去加工が１回で完結するように、レーザ光９が遮光されない幅を確保してもよい。例えば、正極層２、固体電解質層５および負極層４のすべての層の除去加工する際には、最終的には図４の（ｇ）に示される幅の第１集電体層１を除去する必要があることから、図４（ｂ）の段階で、図４（ｇ）で示される幅の第１集電体層１を除去してもよい。
【０１１５】
図４では、レーザ光９のみを用いて除去加工する例が示されているが、除去加工に用いるレーザ光としては、異なる種類のレーザ光を組合せて用いてもよい。図５は、異なる種類のレーザ光を組み合わせて用いた場合における加工方法の模式図である。
【０１１６】
図５の（ａ）には、レーザ切断工程前の全固体電池２００およびレーザ光１８が示されている。レーザ光１８は、レーザ光９とは異なる種類のレーザ光であり、波長３５５ｎｍ、パルス幅４０ｐｓ、周波数５００ｋＨｚの固体レーザから出射され、焦点距離１００ｍｍのレンズで集光される。レーザ光１８は、パルス幅がレーザ光９より長いため、レーザ光９に比べ除去量が大きいが、寸法精度が低く、各層に対する熱影響も大きい特徴を有する。領域１６は、レーザ光１８で除去される領域であり、領域１７は、レーザ光９で除去される領域である。まず、レーザ光９が除去加工する際に遮光されないように、電池として機能する部分から遠いために除去加工の熱などが電池特性に影響しにくい領域１６を、レーザ光１８を用いて除去し、（図５の（ａ））、その後、電池として機能する部分との境界である領域１７をレーザ光９により除去する（図５の（ｂ））。これにより、電池特性の低下を抑制しつつ、効率のよい加工が可能となる。
【０１１７】
また、図５の（ｃ）に示されるように、レーザ切断工程におけるレーザ光は、１つのレーザ光から複数に分岐されたレーザ光９Ａであってもよい。具体的には、レーザ光で加工する際に、レーザ光による除去部が連続するようにＸＹＺ軸方向に多分岐したレーザ光９Ａを配置して、領域１７を一括加工して除去することで、更に効率のよい加工が可能となる。この場合、例えば、レーザ光９Ａとしては、１０μｍ間隔でレーザ光を分岐させた多分岐レーザ光が用いられる。
【０１１８】
レーザ光９Ａは、レーザ光９をビームスプリッターおよび回折光学素子などの光学素子を用いて分岐することで実現されるが、ビームスプリッターを用いた場合は、分岐したレーザ光９Ａの間隔が大きくなるため、分岐間隔に応じた選定が必要であり、本実施の形態では、回折光学素子を用いることが望ましい。回折光学素子を用いて分岐されたレーザ光９Ａを用いることで、分岐レーザ光間の距離が光学系で決まり、走査によるばらつきの影響を受けないため精度のよい切断部形状が得られる。
【０１１９】
なお、図４において、レーザ光９を第１集電体層１側（上方側）から照射しているが、第２集電体層３側（下方側）からレーザ光９を照射してもよい。下方側からレーザ光を照射する場合には、下方側から加工するため、レーザ光の熱により蒸発した各層の材料が、上方の層に付着した場合でも、上方の層の加工時に除去することができ、蒸発した材料が全固体電池の側面に付着することを抑制できる。
【０１２０】
上述のレーザ切断工程により積層構造体を加工することで、例えば、図１に示される形状の全固体電池１００が得られる。得られた全固体電池１００は、端子を取り付けられ、ケースに収納される。全固体電池１００のケースとしては、例えば、アルミラミネート袋、ＳＵＳ、鉄、アルミニウムまたは樹脂製のケースなどが用いられる。
【０１２１】
図６は、複数の全固体電池２００を積層させ、複数の全固体電池２００を同時に、レーザ光を用いて切断する場合の模式図である。
【０１２２】
図６の（ａ）に示されるように、複数の全固体電池２００が積層された電池積層体３００は、レーザ光９を用いて、各全固体電池２００が１層ごとに除去されることで切断されてもよいし、図６の（ｂ）に示されるように、電池積層体３００は、多分岐させたレーザ光９Ａを用いて、一度に多数の層が除去されることで切断されてもよい。一度に多数の層を切断することで、電池積層体３００の上面から下面までの積層時の位置ずれを低減することができ、寸法精度の高い電池積層体３００を形成することが可能である。
【０１２３】
（実施の形態１の変形例）
以下に、実施の形態１の変形例について、図７を用いて説明する。なお、以下の変形例の説明において、実施の形態１との相違点を中心に説明し、共通点の説明を省略または簡略化する。
【０１２４】
図７は、実施の形態１の変形例における全固体電池１１０の模式図である。図７の（ａ）は、全固体電池１１０の上面図を示しており、図７の（ｂ）は、図７の（ａ）に示されるＣ２−Ｃ２線における全固体電池１１０の断面を示す断面図である。
【０１２５】
実施の形態１の変形例における全固体電池１１０は、図７の（ｂ）に示されるように、第１集電体層１、負極層４、固体電解質層５、正極層２および第２集電体層３の順に上から積層されて成る。実施の形態１の変形例において、負極層４が第１電極層であり、正極層２が第２電極層である。また、第１集電体層１は負極層４の集電体となる負極集電体であり、第２集電体層３は正極層２の集電体となる正極集電体である。
【０１２６】
図７の（ｂ）に示されるように、正極層２の側面２Ａは、正極層２の側面２Ａと第２集電体層３との接触部が、積層方向から見て固体電解質層５および第２集電体層３の側面より内側に位置するように傾斜している。負極層４の側面４Ａは、負極層４の側面４Ａと固体電解質層５との接触部が、積層方向から見て固体電解質層５および第１集電体層１の側面より内側に位置するように傾斜している。なお、負極層４の側面４Ａは、固体電解質層５および第１集電体層１と垂直であってもよい。全固体電池１１０は、積層方向の断面において、正極層２の側面２Ａ傾斜の正極層２側の角度、すなわち、正極層２の側面２Ａと正極層２のすぐ下の層である第２集電体層３の上面とが成す正極層２内における角をαとし、負極層４の側面４Ａ傾斜の負極層４側の角度、すなわち、負極層４の側面４Ａと固体電解質層５の上面とが成す負極層４内における角をβとした場合に、α＞９０°、β≧９０°、かつα＞βを満たす。
【０１２７】
（実施の形態２）
以下に、実施の形態２について説明する。なお、以下の説明において、上述の実施の形態１および実施の形態１の変形例との相違点を中心に説明し、共通点の説明を適宜、省略または簡略化する。
【０１２８】
［Ａ．全固体電池］
図８は、実施の形態２における全固体電池１２０の模式図である。図８の（ａ）は全固体電池１２０の上面図を示しており、図８の（ｂ）は、図８の（ａ）に示されるＥ−Ｅ線における全固体電池１２０の断面を示す断面図である。
【０１２９】
実施の形態２における全固体電池１２０は、図８の（ｂ）に示されるように、第１集電体層１、正極層２、固体電解質層５、負極層４および第２集電体層３の順に上から積層されて成る。実施の形態２において、正極層２が第１電極層であり、負極層４が第２電極層である。また、第１集電体層１は正極層２の集電体となる正極集電体であり、第２集電体層３は負極層４の集電体となる負極集電体である。
【０１３０】
平面視において、第１集電体層１、固体電解質層５、および第２集電体層３それぞれの最外部からなる領域は、同じ面積であり、重なる位置に積層され、また、正極層２および負極層４それぞれの最外部からなる領域より外側にまで存在している。
【０１３１】
正極層２および負極層４の側面は、集電体側と固体電解質側との両側で傾斜して接する形状である。図８の（ｂ）に示されるように、正極層２の固体電解質層５側の側面２Ｄは、側面２Ｄと固体電解質層５との接触部２Ｆが、積層方向から見て固体電解質層５および第１集電体層１の側面より内側に位置するように傾斜している。正極層２の第１集電体層１側の側面２Ｅは、側面２Ｅと第１集電体層１との接触部２Ｇが、積層方向から見て固体電解質層５および第１集電体層１の側面より内側に位置するように傾斜している。
【０１３２】
また、負極層４の第２集電体層３側の側面４Ｄは、側面４Ｄと第２集電体層３との接触部４Ｆが、積層方向から見て固体電解質層５および第２集電体層３の側面より内側に位置するように傾斜している。負極層４の固体電解質層５側の側面４Ｅは、側面４Ｅと固体電解質層５との接触部４Ｇが、積層方向から見て固体電解質層５および第２集電体層３の側面より内側に位置するように傾斜している。なお、負極層４の第２集電体層３側の側面４Ｄは、第２集電体層３と垂直であってもよく、負極層４の固体電解質層５側の側面４Ｅは、固体電解質層５と垂直であってもよい。
【０１３３】
積層方向の断面において、正極層２の固体電解質層５側の側面２Ｄと正極層２のすぐ下の層である固体電解質層５の上面とが成す正極層２内における角をαとし、負極層４の第２集電体層３側の側面４Ｄと負極層４のすぐ下の層である第２集電体層３の上面とが成す負極層４内における角をβとする。また、積層方向の断面において、正極層２の第１集電体層１側の側面２Ｅと正極層２のすぐ上の層である第１集電体層１の下面とが成す正極層２内における角をγとし、負極層４の固体電解質層５側の側面４Ｅと負極層４のすぐ上の層である固体電解質層５の下面とが成す負極層４内における角をδとする。α、β、γおよびδを上述の角度とした場合、全固体電池１２０は、α＞９０°、β≧９０°、γ＞９０°かつδ≧９０°を満たし、さらに、α＞βかつγ＞δ、および、α＋γ＞β＋δの少なくともいずれか一方を満たす。また、全固体電池１２０は、β＞９０°、δ＞９０°も満たす。
【０１３４】
全固体電池１２０は、積層方向から見て、正極層２の側面２Ｅと正極層２のすぐ上の層である第１集電体層１との接触部２Ｇが、負極層４の側面４Ｅと負極層４のすぐ上の層である固体電解質層５との接触部４Ｇより内側に存在する。さらに、全固体電池１２０は、積層方向から見て、正極層２の側面２Ｄと正極層２のすぐ下の層である固体電解質層５との接触部２Ｆ、および正極層２の側面２Ｅと正極層２のすぐ上の層である第１集電体層１との接触部２Ｇが、負極層４の側面４Ｄと負極層４のすぐ下の層である第２集電体層３との接触部４Ｆ、および負極層４の側面４Ｅと負極層４のすぐ上の層である固体電解質層５との接触部４Ｇより内側に存在する。
【０１３５】
また、全固体電池１２０は、積層方向から見て、正極層２の側面２Ｄ、２Ｅにおける最外部２Ｈが、４負極層の側面４Ｄ、４Ｅにおける最外部４Ｈより内側に存在する。
【０１３６】
ここで、上述のα、β、γおよびδの関係について説明する。図８に示されるように、平面視において、正極層２の第１集電体層１側の側面２Ｅと第１集電体層１との接触部２Ｇから第１集電体層１の側面までの距離をａ１とし、正極層２の固体電解質層５側の側面２Ｄと固体電解質層５との接触部２Ｆから固体電解質層５の側面までの距離をａ２とする。また、平面視において、負極層４の固体電解質層５側の側面４Ｅと固体電解質層５との接触部４Ｇから固体電解質層５まえの距離をｂ１とし、負極層４の第２集電体層３側の側面４Ｄと第２集電体層３との接触部４Ｆから第２集電体層３までの距離をｂ２とする。全固体電池１２０は、正極層２の体積よりも負極層４の体積が大きいとよいことから、正極層２と負極層４とに容量差を設けるため、
ａ１＞ｂ１、かつａ１＞ｂ２
ａ２＞ｂ１、かつａ２＞ｂ２
を満たすものとすると、α、γ、βおよびδは上記条件の下、任意の角度を設定できるが、図８の（ｂ）に示されるように、全固体電池１２０においては、α＞βかつγ＞δ、および、α＋γ＞β＋δ＞１８０°を満たす。
【０１３７】
また、正極層２と負極層４との厚み比をＮ（Ｎ＝負極層厚みＴｎ／正極層厚みＴｐ＞１．０）とした場合、負極層４の厚みが大きくなるに従いβ＋δが小さくなることから、α＋γ＞β＋δ＞１８０°の関係は変わらない。
【０１３８】
したがって、α、β、γおよびδを上述の関係とすることにより、正極層の電気容量＜負極層の電気容量としやすく、正極層２と負極層４との短絡を抑制しながら、全固体電池１２０の端部まで電池として機能させることで、電池容量を増加させることができ、体積エネルギー密度の高い全固体電池となる。
【０１３９】
［Ｂ．固体電解質層］
実施の形態１と同じであるため、説明を省略する。
【０１４０】
［Ｃ．正極層］
実施の形態１と同じであるため、説明を省略する。
【０１４１】
［Ｄ．負極層］
実施の形態１と同じであるため、説明を省略する。
【０１４２】
［Ｅ．全固体電池の製造装置および製造方法］
次に、実施の形態２に係る全固体電池の製造方法について説明する。実施の形態２に係る全固体電池の製造方法は、レーザ切断工程における加工方法以外は、実施の形態１と同じであることから、レーザ切断工程を中心に説明する。
【０１４３】
実施の形態２における製造方法のレーザ切断工程では、正極層２の側面と正極層２のすぐ下の層である固体電解質層５の上面とが成す正極層２内における角をαとし、負極層４の側面と負極層４のすぐ下の層である第２集電体層３の上面とが成す負極層４内における角をβとし、正極層２の側面と正極層２のすぐ上の層である第１集電体層１の下面とが成す正極層２内における角をγとし、負極層４の側面と負極層４のすぐ上の層である固体電解質層５の下面とが成す負極層４内における角をδとした場合に、α＞９０°、β≧９０°、γ＞９０°、δ≧９０°、かつα＋γ＞β＋δを満たすように前記積層構造体を切断する。
【０１４４】
図９は、実施の形態２における全固体電池の製造方法で用いる切断装置４１０を示す模式図である。図９には、切断装置４１０にレーザ切断工程前の全固体電池２００が固定されている状態が示されている。
【０１４５】
切断装置４１０は、固定テーブル６、駆動ステージ７、レーザ光９を出射するレーザ発振器８、ミラー１０、レンズ１１、ハーフミラー１９、折り返しミラー２０および加工部２２を備える。
【０１４６】
ハーフミラー１９は、レーザ光を正極層２側に照射されるレーザ光９と負極層４側に照射されるレーザ光２１とに１：１のパワー配分で分割する。
【０１４７】
折り返しミラー２０は、９０％以上の反射率を有し、レーザ光２１の伝播経路を決めることができるミラーである。レーザ光２１は、折り返しミラー２０およびミラー１０で反射され、全固体電池２００の負極層４側の加工箇所に伝送される。
【０１４８】
加工部２２は、固定テーブル６および駆動ステージ７をレーザ光２１が通過するように、全固体電池の加工予定形状に沿って固定テーブル６および駆動ステージ７に設けられた穴であり、レーザ光２１が遮光されない形に形成されている。
【０１４９】
切断装置４１０では、レーザ光９およびレーザ光２１を全固体電池２００に照射することから、切断装置４１０には、ミラー１０およびレンズ１１がそれぞれ２つ備えられている。
【０１５０】
次に、実施の形態２における切断装置４１０の動作について、図１０を用いて説明する。図１０は、第１集電体層１側からのレーザ照射により切断された全固体電池２１０のレーザ加工による切断方法を示す模式図である。図１０は、全固体電池２１０の断面およびレーザ光２１のみを示しており、切断装置４１０の他の構成要素は省略された図である。
【０１５１】
図１０の（ａ）には、実施の形態１と同様の方法で第１集電体層１側からのレーザ照射により切断された全固体電池２１０の断面が示されている。図１０の（ｂ）および図１０の（ｃ）に示されるに、第２集電体側（下方側）からレーザ光２１を傾けて照射し、実施の形態１と同様に層状に除去していくことで、図８に示される形状の全固体電池１２０が得られる。
【０１５２】
実施の形態２における製造方法では、下方側からも加工するため、上述のように、レーザ光の熱により蒸発した各層の材料が、上方の層に付着した場合でも、上方の層の加工時に除去することができ、蒸発した材料が全固体電池の側面に付着することを抑制できる。
【０１５３】
実施の形態２においても、図示はしないが、除去加工に用いるレーザ光としては、レーザ光９およびレーザ光２１と異なる種類のレーザ光、例えば実施の形態１で述べたレーザ光１８を組み合わせてもよいし、一括除去加工のために回折光学素子などによって多分岐させたレーザ光を用いてもよい。
【０１５４】
（実施の形態２の変形例）
実施の形態２の変形例においても、図示はしないが、実施の形態１の変形例における全固体電池１１０と同様に、全固体電池は、第１集電体層、負極層、固体電解質層、正極層および第２集電体層の順に上から積層されて成ってもよい。
【０１５５】
（その他の実施の形態）
以上、本開示に係る全固体電池について、複数の実施の形態に基づいて説明したが、本開示は、これらの実施の形態に限定されるものではない。本開示の主旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を実施の形態に施したものや、実施の形態における一部の構成要素を組み合わせて構築される別の形態も、本開示の範囲に含まれる。
【０１５６】
例えば、実施の形態１および実施の形態２では、波長１０６４ｎｍ、パルス幅５０ｐｓ以下のレーザ発振器を用いたがこれに限定されるものではなく、レーザ発振器は、材料や加工形状によって変更してもよい。また、実施の形態１および実施の形態２では、焦点距離４０ｍｍのレンズを用いたが、レンズは、加工精度や焦点深度によって変更してもよく、またガルバノ走査系と組み合わせてｆθレンズを用いても同様の効果が得られる。
【０１５７】
また、図示しないが、実施の形態１、および、実施の形態２のレーザ切断工程において、レーザ光の熱により蒸発した材料を除去するためにガスブローを用いることでさらに精度のよい加工が可能となる。
【０１５８】
また、実施の形態１および実施の形態２では、レーザ光を用いて所定の大きさおよび形状に積層構造体を切断したが、所定の大きさおよび形状に積層構造体を切断できるものであれば、他の切断方法を用いてもよく、例えば、刃、ドリルおよび超音波などを用いて切断してもよい。
【０１５９】
また、実施の形態１および実施の形態２では、正極層および負極層のすべての側面が内側に傾斜する形状であったが、最終製品の形状および識別のタグが電池に付属された場合の位置などを考慮し、内側に傾斜していない正極層および負極層の側面があってもよい。
【０１６０】
また、実施の形態１では、正極層および負極層の側面は、積層方向の断面において直線状となるように内側に傾斜していたが、正極層および負極層の側面は、少なくとも下側の一部が内側に傾斜していてもよい。例えば、正極層および負極層の側面は、上側がすぐ上の層に対して垂直であり、側面の中央付近から下側が内側に傾斜する形状であってもよい。
【０１６１】
また、実施の形態１および実施の形態２では、切断装置にレーザ切断工程前の全固体電池を固定して、レーザ光により加工したが、レーザ切断工程において加工する方法はこれに限定されるものではなく、例えば、ロールｔｏロール方式で加工してもよい。ロールｔｏロール方式での加工においては、ロールを回しながら連続的にレーザ光で加工してもよく、一定の間隔でロールを止めて、レーザ光で加工してもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１６２】
本開示にかかる全固体電池は、携帯電子機器などの電源や車載用電池などの様々な電池への応用が期待される。
【符号の説明】
【０１６３】
１  第１集電体層
２  正極層
２Ａ、２Ｄ、２Ｅ、４Ａ、４Ｄ、４Ｅ  側面
２Ｂ、２Ｃ、２Ｆ、２Ｇ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｆ、４Ｇ  接触部
２Ｈ、４Ｈ  最外部
３  第２集電体層
４  負極層
５  固体電解質層
６  固定テーブル
７  駆動ステージ
８  レーザ発振器
９、９Ａ、１８、２１  レーザ光
１０  ミラー
１１  レンズ
１２ａ、１３ａ  溝
１２ｂ、１３ｂ、１３ｄ、１４ａ、１４ｂ、１５  除去部
１６、１７  領域
１９  ハーフミラー
２０  折り返しミラー
２２  加工部
３１、３２、３４、３５  端部
１００、１１０、１２０、２００、２１０  全固体電池
３００  電池積層体
４００、４１０  切断装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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