(57)【要約】【課題】より向上した電池特性を有する電池および積層電池を提供する。【解決手段】第１電極板１０−１と、第１電極板１０−１に対向して配置される第１対極板２０−１とを備え、第１電極板１０−１は、第１電極板１０−１に特有の第１識別情報を有する第１電極板識別番号１００−１を有し、第１対極板２０−１は、第１対極板２０−１に特有の第２識別情報を有する第１対極板識別番号２００−１を有し、第１電極板識別番号１００−１および第１対極板識別番号２００−１は、視認性を有する有機材料により形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極板と、
前記電極板に対向して配置される対極板と、
を備え、
前記電極板は、前記電極板に特有の第１識別情報を有する第１マークを有し、
前記対極板は、前記対極板に特有の第２識別情報を有する第２マークを有し、
前記第１マークおよび前記第２マークは、視認性を有する有機材料により形成されている、
電池。
【請求項２】
さらに、前記電極板と前記対極板との間に、固体電解質層を備える、
請求項１に記載の電池。
【請求項３】
前記固体電解質層は、５μｍ以上１５０μｍ以下の厚みを有する、
請求項２に記載の電池。
【請求項４】
前記電極板は、
電極合剤層と、
前記電極合剤層と接して配置される電極集電体と、
を備え、
前記電極集電体は、前記電極合剤層が配置されない第１領域を有し、
前記第１マークは、前記第１領域に形成されており、
前記対極板は、
対極合剤層と、
前記対極合剤層と接して配置される対極集電体と、
を備え、
前記対極集電体は、前記対極合剤層が配置されない第２領域を有し、
前記第２マークは、前記第２領域に形成されている、
請求項１から３のいずれか一項に記載の電池。
【請求項５】
前記電極合剤層、および、前記対極合剤層は、それぞれ５μｍ以上３００μｍ以下の厚みを有し、
前記電極集電体、および、前記対極集電体は、それぞれ５μｍ以上１００μｍ以下の厚みを有する、
請求項４記載の電池。
【請求項６】
前記対極合剤層は、平面視で前記電極合剤層よりも大きい面積を有する、
請求項４または５に記載の電池。
【請求項７】
前記対極合剤層の単位面積あたりの電気容量は、前記電極合剤層の単位面積あたりの電気容量よりも３％以上１０％以下の範囲で大きい、
請求項４から６のいずれか一項に記載の電池。
【請求項８】
前記第１マークおよび前記第２マークは、バーコードまたは２次元バーコードである、
請求項１から７のいずれか一項に記載の電池。
【請求項９】
前記第１識別情報は、前記電極板の種類、製造日時、および製造番号のうち少なくとも１種の情報を含み、
前記第２識別情報は、前記対極板の種類、製造日時、および製造番号のうち少なくとも１種の情報を含む、
請求項１から８のいずれか一項に記載の電池。
【請求項１０】
前記第１識別情報は、前記電極板の膜厚分布、形状、および容量のうち少なくとも１種の情報を含み、
前記第２識別情報は、前記対極板の膜厚分布、形状、および容量のうち少なくとも１種の情報を含む、
請求項１から９のいずれか一項に記載の電池。
【請求項１１】
前記有機材料は、ゴム系バインダー、エポキシ系バインダー、アクリル系バインダー、ポリイミド系バインダー、およびセルロース系バインダーのうち少なくとも１種を含む、
請求項１から１０のいずれか一項に記載の電池。
【請求項１２】
前記有機材料は、さらに、熱硬化剤および紫外線硬化剤のうち少なくとも１種を含む、
請求項１１に記載の電池。
【請求項１３】
各々が、請求項１から１２のいずれか一項に記載の電池である第１電池と第２電池とを備え、
前記第１電池と前記第２電池とは積層される、
積層電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、電池及び積層電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電池として、電極板および対極板のように２つの極板を持つような、板、または、シート状の正負極を備える電池が知られている。また、特許文献１から特許文献３に電池の構成部材の一部に識別を備える電池が開示されている。
【０００３】
特許文献１には、正極シートと負極シートとセパレータとを備え、正極シートと負極シートとは、独立に識別できる識別標識をレーザーマーキング方式、またはエンボス方式により形成する電極シート積層型リチウムイオン電池が開示されている。
【０００４】
特許文献２には、外装体はＸ線を透過する材料で構成され、電極体のＸ線を透過する部材上に識別標識を備え、識別標識は少なくともＸ線吸収性のフィラーとバインダーとで構成されるリチウムイオン電池が開示されている。
【０００５】
特許文献３には、膜の所定位置に識別部を設けることにより、アノード膜とカソード膜およびその積層順を誤認することがない燃料電池が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１３−０３０３７６号公報
【特許文献２】特開２０１２−１４２２０６号公報
【特許文献３】特開２００８−１０８４６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の電池においては、例えば、正負極の膜厚精度が低いことで、負極の対向膜厚が大きくなり、電池特性が低下することがある。よって、電池特性のさらなる向上が望まれる。そこで、本開示は、より向上した電池特性を有する電池および積層電池を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示の一態様における電池は、電極板と、前記電極板に対向して配置される対極板とを備え、前記電極板は、前記電極板に特有の第１識別情報を有する第１マークを有し、前記対極板は、前記対極板に特有の第２識別情報を有する第２マークを有し、前記第１マークおよび前記第２マークは、視認性を有する有機材料により形成されている。
【０００９】
また、本開示の一態様における積層電池は、各々が上記電池である第１電池と第２電池とを備え、前記第１電池と前記第２電池とは積層される。
【発明の効果】
【００１０】
本開示によれば、電池および積層電池の電池特性をより向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本開示の実施の形態に係る全固体電池の断面模式図および平面模式図の一例を示す図である。
【図２Ａ】本開示の実施の形態に係る電極板識別番号を表示するためのマークの一例を示す図である。
【図２Ｂ】本開示の実施の形態に係る電極板識別番号を表示するためのマークの一例を示す図である。
【図２Ｃ】本開示の実施の形態に係る電極板識別番号を表示するためのマークの一例を示す図である。
【図３】本開示の実施の形態の変形例１に係る全固体電池の断面模式図および平面模式図の一例を示す図である。
【図４】本開示の実施の形態の変形例２に係る全固体電池の断面模式図および平面模式図の一例を示す図である。
【図５】本開示の実施の形態の変形例３に係る全固体電池の断面模式図および平面模式図の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（本開示の概要）
本開示の一態様における電池は、電極板と、前記電極板に対向して配置される対極板とを備え、前記電極板は、前記電極板に特有の第１識別情報を有する第１マークを有し、前記対極板は、前記対極板に特有の第２識別情報を有する第２マークを有し、前記第１マークおよび前記第２マークは、視認性を有する有機材料により形成されている。
【００１３】
これにより、識別情報から、電極板および対極板のそれぞれを個別に特定することができる。よって、電極板および対極板を個別に特定することにより、それぞれの電極板および対極板の特性が判別できる場合には、特性を確認した上で電極板と対極板の組み合わせを選択した電池構成とできるため、電池特性が向上する。さらに、第１マークおよび第２マークが有機材料によって形成される。これにより、マークの形成時に熱および／または圧力が発生しにくいことから、マークの形成時に電極板および対極板に変形が起こりにくく、電極板と対極板の接触による短絡のリスクが低減され、電池の信頼性が優れたものにできる。
【００１４】
また、例えば、前記電池は、前記電極板と前記対極板との間に、固体電解質層を備えてもよい。
【００１５】
これにより、電池特性が安定化しており、信頼性に優れた全固体電池を実現できる。
【００１６】
また、例えば、前記固体電解質層は、５μｍ以上１５０μｍ以下の厚みを有してもよい。
【００１７】
このように、電極板と対極板との間が狭いような場合、短絡リスクが高まるが、有機材料にてマークを形成することでマークの形成時に熱および／または圧力が発生しにくいことから、電極板および対極板の変形が起こりにくい。よって、短絡リスクの高まりを抑制することができ、電極板と対極板の間が狭いような場合においても、電池の信頼性を優れたものにできる。
【００１８】
また、例えば、前記電極板は、電極合剤層と、前記電極合剤層と接して配置される電極集電体とを備え、前記電極集電体は、前記電極合剤層が配置されない第１領域を有し、前記第１マークは、前記第１領域に形成されており、前記対極板は、対極合剤層と、前記対極合剤層と接して配置される対極集電体とを備え、前記対極集電体は、前記対極合剤層が配置されない第２領域を有し、前記第２マークは、前記第２領域に形成されていてもよい。
【００１９】
これにより、第１マーク、および、第２マークを形成する成分が電極層または対極層へ接触することを抑制できる。よって、マークの視認性の低下を防止できるとともに、第１マーク、および、第２マークを形成する成分が電極合剤層および対極合剤層へ影響を与えることが少なく、電池特性の劣化を抑制することができる。
【００２０】
また、例えば、前記電極合剤層、および、前記対極合剤層は、それぞれ５μｍ以上３００μｍ以下の厚みを有し、前記電極集電体、および、前記対極集電体は、それぞれ５μｍ以上１００μｍ以下の厚みを有してもよい。
【００２１】
このように、電極合剤層、対極合剤層、電極集電体、および、対極集電体が薄いような場合、電極合剤層、対極合剤層、電極集電体、および、対極集電体が変形しやすくなるが、有機材料にてマークを形成すると、マーク形成時に熱および／または圧力が発生しにくいことから、電極板および対極板の変形を抑制できる。よって、電極合剤層、対極合剤層、電極集電体、および、対極集電体の脱落、剥離、および、接触による短絡等を抑制でき、電極合剤層、対極合剤層、電極集電体、および、対極集電体が薄いような場合においても、電池の信頼性を優れたものにできる。
【００２２】
また、例えば、前記対極合剤層は、平面視で前記電極合剤層よりも大きい面積を有してもよい。
【００２３】
これにより、ＬｉやＭｇ等の析出による不具合を抑制できるため、さらに電池の信頼性を優れたものにできるとともに、第１マーク、および、第２マークによって、電池の信頼性を確認できる。
【００２４】
また、例えば、前記対極合剤層の単位面積あたりの電気容量は、前記電極合剤層の単位面積あたりの電気容量よりも５％以上１０％以下の範囲で大きくてもよい。
【００２５】
これにより、ＬｉやＭｇ等の析出による不具合を抑制できるため、さらに電池の信頼性を優れたものにできるとともに、識別マークによって、電池の信頼性を確認できる。
【００２６】
また、例えば、前記第１マークおよび前記第２マークは、バーコードまたは２次元バーコードであってもよい。
【００２７】
これにより、小さい領域を有するマークでも、多くの情報を含有することが可能である。よって、電極集電体、および、対極集電体の面を有効に使うことができるため、電池特性がさらに向上する。
【００２８】
また、例えば、前記第１識別情報は、前記電極板の種類、製造日時、および製造番号のうち少なくとも１種の情報を含み、前記第２識別情報は、前記対極板の種類、製造日時、および製造番号のうち少なくとも１種の情報を含んでもよい。
【００２９】
これにより、それぞれの電極板および対極板について種類、製造日時、および製造番号の少なくとも１つを特定できるようになる。よって、電池製造時に管理が容易になり、電池の生産性が向上する。
【００３０】
また、例えば、前記第１識別情報は、前記電極板の膜厚分布、形状、および容量のうち少なくとも１種の情報を含み、前記第２識別情報は、前記対極板の膜厚分布、形状、および容量のうち少なくとも１種の情報を含んでもよい。
【００３１】
これにより、それぞれの電極板および対極板について電池特性への影響が大きい因子が特定できるようになる。よって、電池製造時に電池特性への影響因子を特定した上で、電極板と対極板の組み合わせを決定できるため、例えば、負極の対向膜厚を最小限にできるなどによって、電池特性がさらに向上する。
【００３２】
また、例えば、前記有機材料は、ゴム系バインダー、エポキシ系バインダー、アクリル系バインダー、ポリイミド系バインダー、およびセルロース系バインダーのうち少なくとも１種を含んでよい。
【００３３】
これにより、これらの材料は流動性および視認性がマークに適しており、視認性に優れたマークを生産性よく得ることができる。
【００３４】
また、例えば、前記有機材料は、さらに、熱硬化剤および紫外線硬化剤のうち少なくとも１種を含んでもよい。
【００３５】
これにより、マーク形成時に、初期状態では流動性を有し、その後、紫外線照射または熱処理によって、流動性を喪失させて硬化させることができる。よって、有機材料の流動、硬化の制御がやりやすくなり、電池の生産性が向上する。
【００３６】
また、本開示の一態様における積層電池は、各々が上記電池である第１電池と第２電池とを備え、前記第１電池と前記第２電池とは積層される。
【００３７】
これにより、電極板および対極板が個別に特定された電池の組み合わせにより積層電池とすることができる。よって、構成する電池が個別に特定されて、電池の特性が判明している場合には、積層電池が所望の電池特性となるように電池を組み合わせることが容易になることから、例えば、積層電池容量のバラツキを低減できるなどによって、積層電池の電池特性を安定化できる。
【００３８】
本開示の一態様を示す電池、および、積層電池について、以下に図面を用いて説明する。なお、本開示はこの態様に限定されるものではない。
【００３９】
なお、以下で説明される実施の形態は、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、工程、工程の順序などは、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、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。
【００４０】
また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。したがって、例えば、各図において縮尺などは必ずしも一致しない。また、各図において、実質的に同一の構成につい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略化する。
【００４１】
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る。
【００４２】
また、本明細書において、「上方」および「下方」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。
【００４３】
また、本明細書において、「厚み方向」とは、電極合剤層が形成された電極集電体の面、または、対極合剤層が形成された対極集電体の面に垂直な方向のことである。また、本明細書において、「平面視」とは、電池の厚み方向に沿って電池を見た場合を意味する。また、本明細書において、「面積」とは、電極板および対極板を平面視した場合の面積のことである。
【００４４】
（実施の形態）
［構成］
図１は、本開示の実施の形態に係る全固体電池１の断面模式図および平面模式図の一例を示す図である。具体的には、図１の（ａ）は、全固体電池１の概略構成を示す断面図であり、図１の（ｂ）のＡ−Ａ線で示される断面を表している。図１の（ｂ）は、全固体電池１の概略構成を示す上面透視図である。図１の（ｂ）では、全固体電池１を上方から見た場合における全固体電池１の各構成要素の平面視形状を実線または破線で表している。
【００４５】
図１の（ａ）で示されるように、本実施の形態における全固体電池１は、単位電池２−１および２−２が積層される構造を含む。つまり、本実施の形態における全固体電池１は、単位電池２−１、２−２、・・・２−ｎ（ｎは全固体電池内の個々の単位電池を区別する数字）を複数層積層した形態をとる。本実施の形態では、全固体電池１は、積層電池の一例であり、単位電池２−１、２−２などの単位電池２−ｎは、電池の一例である。
【００４６】
単位電池２−１は、第１電極板１０−１と、第１電極板１０−１と対向して配置される第１対極板２０−１とを備える。第１電極板１０−１および第１対極板２０−１は、電極物質および集電体等が積層した電極板である。
【００４７】
さらに、単位電池２−１は、第１電極板１０−１と第１対極板２０−１との間に、固体電解質層３０を備える。より詳しくは、単位電池２−１は、第１電極板１０−１と第１対極板２０−１とが固体電解質層３０を介して接している構造を備える。固体電解質層３０は、固体電解質材料などから構成される電解質層である。
【００４８】
第１電極板１０−１は、第１電極層１２−１と、第１電極層１２−１と接して配置される第１電極集電体１１−１とを備える。より詳しくは、第１電極板１０−１は、第１電極集電体１１−１上に第１電極集電体１１−１よりも小さい面積で配置された第１電極層１２−１を備える。第１対極板２０−１は、第１対極層２２−１と、第１対極層２２−１と接して配置される第１対極集電体２１−１とを備える。より詳しくは、第１対極板２０−１は、第１対極集電体２１−１上に前記第１対極集電体２１−１よりも小さい面積で配置された第１対極層２２−１を備える。第１電極層１２−１は、例えば電極材料として正極活物質を含む正極活物質層である。また、第１対極層２２−１は、例えば電極材料として負極活物質を含む負極活物質層である。
【００４９】
本実施の形態では、第１電極層１２−１などの第ｎ電極層１２−ｎ（ｎは全固体電池内の個々の電極層を区別する数字）は電極合剤層の一例であり、第１対極層２２−１などの第ｎ対極層２２−ｎ（ｎは全固体電池内の個々の対極層を区別する数字）は対極合剤層の一例である。
【００５０】
単位電池２−１は、厚み方向に沿って、第１電極集電体１１−１と、第１電極層１２−１と、固体電解質層３０と、第１対極層２２−１と、第１対極集電体２１−１とが、前述の順に積層され、平行平板状に維持されている。また、図１の（ｂ）で示されるように、第１電極集電体１１−１、第１電極層１２−１、固体電解質層３０、第１対極層２２−１、および第１対極集電体２１−１は、平面視形状が正方形状または長方形状である。なお、電池に利用できる形状であれば、前述の平面視形状に制限は無く、円形状、楕円形状、正方形および長方形以外の四角形状または多角形状などでもよい。
【００５１】
第１電極板１０−１は、第１電極板１０−１に特有の第１識別情報を有する第１電極板識別番号１００−１を有する。第１対極板２０−１は、第１対極板２０−１に特有の第２識別情報を有する第１対極板識別番号２００−１を有する。本実施の形態では、第１電極板識別番号１００−１などの第ｎ電極板識別番号１００−ｎ（ｎは全固体電池内の個々の電極板識別番号を区別する数字）は第１マークの一例であり、第１対極板識別番号２００−１などの第ｎ対極板識別番号２００−ｎ（ｎは全固体電池内の個々の対極板識別番号を区別する数字）は第２マークの一例である。第１電極板識別番号１００−１および第１対極板識別番号２００−１は、視認性を有する有機材料により形成されている。第１識別情報、および、第２識別情報は、それぞれ対応する電極板と対極板を個々に識別できる識別情報である。
【００５２】
本実施の形態における第１識別情報は、電極板の種類、製造日時、および製造番号のうち少なくとも１種の情報を含んでよく、第２識別情報は、対極板の種類、製造日時、および製造番号のうち少なくとも１種の情報を含んでよい。また、第１識別情報は、電極板の膜厚分布、形状、および容量のうち少なくとも１種の情報を含んでよく、第２識別情報は、対極板の膜厚分布、形状、および容量のうち少なくとも１種の情報を含んでよい。
【００５３】
第１電極集電体１１−１は、第１電極層１２−１が配置されない第１領域４０を有し、第１電極板識別番号１００−１は、第１領域４０に形成されている。つまり、第１電極集電体１１−１の第１電極層１２−１が配置されていない第１領域４０には第１電極板識別番号１００−１が視認性を有する有機材料を含有する塗料を用いた塗工方式により形成されている。
【００５４】
第１対極集電体２１−１は、第１対極層２２−１が配置されない第２領域５０を有し、第１対極板識別番号２００−１は、第２領域５０に形成されている。つまり、第１対極集電体２１−１の第１対極層２２−１が配置されていない第２領域５０には第１対極板識別番号２００−１が視認性を有する有機材料を含有する塗料を用いた塗工方式により形成されている。
【００５５】
図１の（ａ）で示されるように、固体電解質層３０は、第１電極層１２−１と第１対極層２２−１とを覆っており、第１電極集電体１１−１と第１対極集電体２１−１とも接している。
【００５６】
図１の（ｂ）に示されるように、第１電極板識別番号１００−１、および、第１対極板識別番号２００−１は、固体電解質層３０が第１電極集電体１１−１、および、第１対極集電体２１−１に接していない領域に形成されている。
【００５７】
図１の（ａ）において、第１電極板１０−１は、第２電極板１０−２と接した状態で積層されている。第２電極板１０−２は、第２電極層１２−２と、第２電極層１２−２と接して配置される第２電極集電体１１−２とを備える。より詳しくは、第１電極板識別番号１００−１が形成された第１電極集電体１１−１の、第１電極層１２−１が形成された側と反対側において、第１電極集電体１１−１と第２電極板１０−２の第２電極集電体１１−２とが接している。第２電極集電体１１−２には第１電極板識別番号１００−１と同様の位置に第２電極板識別番号１００−２が視認性を有する有機材料を含有する塗料を用いた塗工方式により形成されている。
【００５８】
第２電極板識別番号１００−２が形成された第２電極板１０−２は、第２対極集電体２１−２上に第２対極層２２−２を形成して、かつ第１対極板識別番号２００−１と同様の位置に視認性を有する有機材料を含有する塗料を用いた塗工方式により形成された第２対極板識別番号２００−２を形成した第２対極板２０−２と、固体電解質層３０を介して接することで、単位電池２−２を形成している。つまり、単位電池２−２は、第２電極板１０−２と第２対極板２０−２とを備え、さらに、第２電極板１０−２と第２対極板２０−２との間に固体電解質層３０を備える。そして、全固体電池１は、電極板同士および対極板同士が接するように単位電池が積層された構造を有する。
【００５９】
第１電極板識別番号１００−１と第２電極板識別番号１００−２とは異なる識別番号であり、第１電極板１０−１と第２電極板１０−２を区別することが出来る。電極板識別番号は各々の電極板固有の番号であり、全固体電池１に含まれる他の電極板１０−ｎに備えられた電極集電体１１−ｎだけでなく、他の全固体電池に含まれる電極板に備えられた電極集電体にも同一の電極板識別番号が形成されることはない。従って電極板識別番号により電極板は形成日、製造日時、または電極層の特性などが特定される。
【００６０】
第１対極板識別番号２００−１と第２対極板識別番号２００−２は異なる識別番号であり、第１対極板２０−１と第２対極板２０−２を区別することが出来る。対極板識別番号は各々の対極板固有の番号であり、全固体電池１に含まれる他の対極板２０−ｎに備えられた対極集電体２１−ｎだけでなく、他の全固体電池に含まれる対極板に備えられた対極集電体にも同一の対極板識別番号が形成されることはない。従って対極板識別番号により対極板は形成日や対極層の特性などが特定される。
【００６１】
第１電極板１０−１と第１対極板２０−１との間で構成される単位電池２−１の電池特性は、第１電極板識別番号１００−１と第１対極板識別番号２００−１により特定される第１電極層１２−１および第１対極層２２−１の特性などの情報より計算、管理することが可能となる。
【００６２】
単位電池の特性を安定化させるには電極板と対極板の組み合わせが重要である。電極板識別番号と対極板識別番号による電極板と対極板を管理することで最適な電極板と対極板の組み合わせを選択することが可能となる。
【００６３】
全固体電池１の電池特性は単位電池２−１、２−２、・・・、２−ｎの総和によって得られる。従って最適な組み合わせで形成されている単位電池の各々の特性を管理することは全固体電池の電池特性を安定化させるのに非常に重要である。
【００６４】
電極板識別番号および対極板識別番号には、図２Ａ、図２Ｂまたは、図２Ｃに示されるようなバーコード、２次元バーコード、または２次元バーコードの一種であるＱＲコード（登録商標）といった識別番号と対応したマークを用いることが出来る。特に、電極板識別番号および対極板識別番号が図２Ｃの（ａ）および（ｂ）に示されるようなＱＲコード（登録商標）であれば、省スペースでより多くの情報を含有することが可能であるため望ましいが、識別番号の様態は特に限定されるものではない。
【００６５】
本実施の形態では、第ｎ電極板識別番号１００−ｎおよび第ｎ対極板識別番号２００−ｎの形成は、視認性を有する塗料を用いた塗工方式により形成する方法が用いられる。例えば、インクジェットコート法であってもよい。これにより、識別番号の描画パターンを素早く変更することができる。このため、電極板識別番号や対極板識別番号がそれぞれの電極板や対極板に固有のものである場合でも、高精度に対応できる。また、本実施の形態のように、有機材料を含有する塗料を用いて識別番号を形成した場合は、第ｎ電極集電体１１−ｎや第ｎ対極集電体２１−ｎの変形は発生しにくく、短絡、剥離および脱落のリスクが低減される。また、本実施の形態のように、視認性を有する塗料を用いて識別番号を形成した場合は、一般的なカメラなどの画像認識装置により短時間で認識することが可能となり、電池の生産性を向上させることが可能となる。
【００６６】
なお、従来のように、レーザーマーキング方式、またはエンボス方式などにより識別番号を形成した場合、電極集電体や対極集電体が識別番号形成時に発生する熱や圧力により変形する要因となり、電極集電体と対極集電体の接触による短絡や電極集電体から電極層および対極集電体から対極層の剥離・脱落の要因となる。また、Ｘ線を吸収するフィラーを含有する塗料で識別番号を形成した場合、読取装置での認識に時間がかかるため全固体電池の生産性を向上させることが出来ない。
【００６７】
本実施の形態における第ｎ電極板識別番号１００−ｎおよび第ｎ対極板識別番号２００−ｎに用いられる視認性を有する有機材料を含有する塗料には、さまざまな成分が利用できる。有機材料として、ゴム系バインダー、エポキシ系バインダー、アクリル系バインダー、ポリイミド系バインダー、セルロース系バインダーなどを含んでもよい。また、上記バインダー成分に加えて、熱硬化剤や紫外線硬化剤を含んでもよい。これにより、初期状態としては流動性を有し、かつ、紫外線照射や熱処理により流動性を喪失させて硬化させることができる。また、上記バインダー成分を水および／または有機溶剤などの媒体に分散させて用いてもよい。
【００６８】
本実施の形態における熱硬化剤としては、例えば、熱硬化反応開始剤を含有したアクリル樹脂やエポキシ樹脂、エラストマー類などが挙げられるが、特に限定されるものではない。また、本実施の形態における紫外線硬化剤としては、例えば、光増感反応開始剤を含有したアクリル樹脂やエポキシ樹脂、エラストマー類などが挙げられるが、特に限定されるものではない。
【００６９】
本実施の形態における第ｎ電極板識別番号１００−ｎおよび第ｎ対極板識別番号２００−ｎに用いられる視認性を有する有機材料を含有する塗料には、視認性や絶縁性、耐候性向上といった目的のために、適宜、粒子状の金属酸化物などの無機粒子を含んでもよい。粒子サイズは特に限定されず、粒子形状も特に限定されない。また、金属酸化物などの無機粒子として、例えば、酸化マンガン、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化セリウム、酸化銅、酸化ニッケル、酸化コバルト、酸化鉄、酸化タングステン、酸化ジルコニウム、酸化カルシウム、ゼオライト、ガラスといった材料が挙げられるが、特に限定されるものではない。
【００７０】
図１で示される全固体電池１において、第１電極板１０−１は、第１電極集電体１１−１の第１電極層１２−１が配置されている面の反対面に第２電極板１０−２が配置されているが、その限りではない。
【００７１】
［変形例］
以下では、実施の形態に係る複数の変形例について説明する。なお、以下の複数の変形例の説明において、実施の形態との相違点または変形例間で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。
【００７２】
＜変形例１＞
まず、実施の形態における変形例１について、図３を用いて説明する。図３は、実施の形態の変形例１に係る全固体電池１の断面模式図および平面模式図の一例を示す図である。具体的には、図３の（ａ）は、全固体電池１の概略構成を示す断面図であり、図３の（ｂ）のＡ−Ａ線で示される断面を表している。図３の（ｂ）は、全固体電池１の概略構成を示す上面透視図である。図３の（ｂ）では、全固体電池１を上方から見た場合における全固体電池１の各構成要素の平面視形状を実線または破線で表している。
【００７３】
図３に示す全固体電池１、第１電極板１０−１に備えられた第１電極集電体１１−１の両面に、２つの第１電極層１２−１Ａおよび１２−１Ｂが形成され、第１対極板２０−１に備えられた第１対極集電体２１−１の両面に、２つの第１対極層２２−１Ａおよび２２−１Ｂが形成されている例である。例えば、第１電極集電体１１−１に形成された第１電極板識別番号１００−１が形成されている面をＡ面、反対面をＢ面とすれば、第１電極板識別番号１００−１によって、第１電極層１２−１Ａおよび１２−１Ｂの形成日や電極層の特性が各々特定される。
【００７４】
また、第１対極板２０−１に備えられた第１対極集電体２１−１の両面には、２つの第１対極層２２−１Ａおよび２２−１Ｂが形成されている。第１対極集電体２１−１に形成された第１対極板識別番号２００−１によって、第１対極層２２−１Ａおよび２２−１Ｂの形成日や電極層の特性が各々特定される。
【００７５】
第１電極集電体１１−１に接して配置する第１電極層１２−１Ａと第１対極集電体２１−１に接して配置する第１対極層２２−１Ａとの対向により構成される単位電池２−１は、第１電極板識別番号１００−１と第１対極板識別番号２００−１によって電池特性を管理されている。
【００７６】
第１電極集電体１１−１に接して配置する第１電極層１２−１Ｂと第２対極集電体２１−２に接して配置する第２対極層２２−２Ｂの対向により構成される単位電池２−２（図示略）は、第１電極板識別番号１００−１と第２対極集電体２１−２に形成された第２対極板識別番号２００−２によって電池特性を管理されている。
【００７７】
＜変形例２＞
実施の形態における変形例２について、図４を用いて説明する。図４は、実施の形態の変形例２に係る全固体電池１の断面模式図および平面模式図の一例を示す図である。具体的には、図４の（ａ）は、全固体電池１の概略構成を示す断面図であり、図４の（ｂ）のＡ−Ａ線で示される断面を表している。図４の（ｂ）は、全固体電池１の概略構成を示す上面透視図である。図４の（ｂ）では、全固体電池１を上方から見た場合における全固体電池１の各構成要素の平面視形状を実戦または破線で表している。
【００７８】
図４に示す全固体電池１は、第１電極板１０−１に備えられた第１電極集電体１１−１の上に第１電極層１２−１が形成されている面の反対面に第２対極板２０−２が配置されている例である。
【００７９】
図４の（ａ）で示されるように、単位電池２−１は、第１電極板識別番号１００−１で管理されており第１電極集電体１１−１と第１電極層１２−１とを備える第１電極板１０−１と、第１対極板識別番号２００−１で管理されており第１対極集電体２１−１と第１対極層２２−１とを備える第１対極板２０−１と、第１電極板１０−１と第１対極板２０−１とを接合する固体電解質層３０とからなる。
【００８０】
図１および図３に示した全固体電池１は、一般的に並列接続積層型と呼ばれる。図４に示した全固体電池１は、一般的に直列接続積層型と呼ばれる。また、図１および図４に示した全固体電池１は、電極集電体および対極集電体に対してそれぞれ電極層、対極層を片面に形成して積層させた全固体電池１の例である。一方、図３に示した全固体電池１は、電極集電体および対極集電体に対してそれぞれ電極層、対極層を両面に形成して積層させた全固体電池１の例である。
【００８１】
＜変形例３＞
実施の形態における変形例３について、図５を用いて説明する。図５は、実施の形態の変形例３に係る全固体電池１の断面模式図および平面模式図の一例を示す図である。具体的には、図５の（ａ）は、全固体電池１の概略構成を示す断面図であり、図５の（ｂ）のＡ−Ａ線で示される断面を表している。図５の（ｂ）は、全固体電池１の概略構成を示す上面透視図である。図５の（ｂ）では、全固体電池１を上方から見た場合における全固体電池１の各構成要素の平面視形状を実戦または破線で表している。
【００８２】
図５に示す全固体電池１は、直列接続積層型であり、第１電極集電体１１−１の片面、例えばＡ面に第１電極層１２−１と、もう一方の片面、例えばＢ面に第１対極層２２−１とを両面にそれぞれ形成した例である。この場合、第１電極集電体１１−１に形成された第１電極板識別番号１００−１によって第１電極層１２−１と第１対極層２２−１の形成日や電極層の特性を各々特定することが可能であり、第２電極集電体１１−２に形成された第２電極板識別番号１００−２によって第２電極層１２−２と第２対極層２２−２の形成日や電極層の特性を各々特定することが可能である。第１電極集電体１１−１に接して配置する第１対極層２２−１と第２電極集電体１１−２に接して配置される第２電極層１２−２との対向によって構成される単位電池２−１の特性は、第１電極板識別番号１００−１の第１対極層２２−１と第２電極板識別番号１００−２の第２電極層１２−２の情報によって計算される。
【００８３】
本実施の形態の変形例３においては、電極板の一例として、電極板は、第２電極集電体１１−２と第２電極層１２−２を備え、第１マークとして第２電極板識別番号１００−２を有する。また、対極板の一例として、対極板は、第１電極集電体１１−１と第１電極層１２−１を備え、第２マークとして第１電極板識別番号１００−１を有する。
【００８４】
視認性を有する塗料を用いた塗工方式により、それぞれ固有の情報を有する電極板識別番号および対極板識別番号を形成することにより、電極板および対極板の種類、作成日時、形状や膜厚のデータ等を含む特性を特定することができる。これらの効果は、図１、図３、図４および図５に記載された全固体電池の構成に限定されるものではない。
【００８５】
［電池の製造方法］
以下に本実施の形態における全固体電池を得るための具体的な製造工程の一例を示す。本開示に係る全固体電池及び全固体電池の製造方法はこれに限定されない。
【００８６】
第１電極層１２−１に含有される電極物質として、コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ２）や硝酸リチウム（ＬｉＮＯ３）などの公知の電極物質（正極活物質）を用いることが出来る。電極物質材料はこの限りでなく、ＬｉイオンやＭｇイオンなどのイオンを離脱、挿入することができる各種材料を用いることが出来、例えば、コバルト酸リチウム複合酸化物（ＬＣＯ）、ニッケル酸リチウム複合酸化物（ＬＮＯ）、マンガン酸リチウム複合酸化物（ＬＭＯ）、リチウム‐マンガン‐ニッケル複合酸化物（ＬＭＮＯ）、リチウム‐マンガン‐コバルト複合酸化物（ＬＭＣＯ）、リチウム‐ニッケル‐コバルト複合酸化物（ＬＮＣＯ）、リチウム‐ニッケル‐マンガン‐コバルト複合酸化物（ＬＮＭＣＯ）などが挙げられる。
【００８７】
また、第１電極層１２−１の含有材料として無機系固体電解質（例えば、硫化物固体電解質や酸化物電解質）などの任意の固体電解質を用いることが出来る。硫化物固体電解質として例えば硫化リチウム（Ｌｉ２Ｓ）および五硫化リン（Ｐ２Ｓ５）の混合物を用いることが出来る。電極の表面を固体電解質でコートしたものを用いることも出来る。また、第１電極層１２−１の含有材料としてアセチレンブラックなどの導電材や、ポリフッ化ビニリデンなどの結着用バインダーを用いることが出来る。
【００８８】
これら第１電極層１２−１の含有材料を溶媒と共に練り込んだペースト状の塗料を第１電極集電体１１−１上に塗工乾燥して第１電極層１２−１を塗工した第１電極板１０−１を作製する。第１電極集電体１１−１としてはＣｕ箔、Ａｌ箔、ＳＵＳ箔などが好適であるが限定されるものではなく、厚みは例えば５μｍ以上１００μｍ以下である。第１電極層１２−１の密度を高めるために乾燥後にプレスしておくことが出来る。このようにして作製される第１電極層１２−１の厚みは例えば５μｍ以上３００μｍ以下である。
【００８９】
第１電極集電体１１−１上に第１電極層１２−１を形成後、あるいは形成前の、第１電極層１２−１が未形成となる箇所（図１における第１領域４０）に、第１電極板識別番号１００−１を形成する。第１電極層１２−１の未形成の箇所が望ましいのは、第１電極板識別番号１００−１が第１電極層１２−１を形成するためのペーストの溶媒に侵されて視認性が低下する、あるいは第１電極板識別番号１００−１に含まれる成分が第１電極層１２−１へ何らかの影響を与えて電池特性が劣化してしまうのを防ぐためである。
【００９０】
第１電極板識別番号１００−１の形成方法は前述のようにインクジェット方式が望ましい。第１電極板識別番号１００−１を形成する視認性を有する塗料に用いられる成分は先に述べたとおりである。
【００９１】
第１電極層１２−１を形成した第１電極板１０−１は、第１電極板識別番号１００−１が形成されることにより、第１電極層１２−１の構成される材料種類、第１電極層１２−１の面積や厚み、形成した条件、日付などの品質情報を第１電極板識別番号１００−１と関連付けて管理することができる。
【００９２】
第１対極層２２−１に含有される対極物質としてグラファイト、金属Ｌｉなどの公知の対極物質（負極活物質）を用いることが出来る。対極物質材料はこの限りでなく、ＬｉイオンやＭｇイオンなどのイオンを離脱、挿入することができる各種材料を用いることが出来る。また、第１対極層２２−１の含有材料として無機系固体電解質（例えば、硫化物固体電解質や酸化物電解質）などの任意の固体電解質を用いることが出来る。硫化物固体電解質として例えば硫化リチウム（Ｌｉ２Ｓ）および五硫化リン（Ｐ２Ｓ５）の混合物を用いることが出来る。また、第１対極層２２−１の含有材料としてアセチレンブラックなどの導電材や、ポリフッ化ビニリデンなどの結着用バインダーを用いることが出来る。
【００９３】
これら第１対極層２２−１の含有材料を溶媒と共に練り込んだペースト状の塗料を第１対極集電体２１−１上に塗工乾燥して第１対極層２２−１を塗工した第１対極板２０−１を作製する。第１対極集電体２１−１としてはＣｕ箔、Ａｌ箔、ＳＵＳ箔などが好適であるが限定されるものではなく、厚みは例えば５μｍ以上１００μｍ以下である。第１対極層２２−１の密度を高めるために乾燥後にプレスしておくことが出来る。このようにして作製される第１対極層２２−１の厚みは例えば５μｍ以上３００μｍ以下である。
【００９４】
第１対極集電体２１−１上に第１対極層２２−１を形成後、あるいは形成前の、第１対極層２２−１が未形成となる箇所（図１における第２領域５０）に、第１対極板識別番号２００−１を形成する。第１対極層２２−１の未形成の箇所が望ましいのは、第１対極板識別番号２００−１が第１対極層２２−１を形成するためのペーストの溶媒に侵されて視認性が低下する、あるいは第１対極板識別番号２００−１に含まれる成分が第１対極層２２−１へ何らかの影響を与えて電池特性が劣化してしまうのを防ぐためである。
【００９５】
第１対極板識別番号２００−１の形成方法は前にも述べたようにインクジェット方式が望ましい。第１対極板識別番号２００−１を形成する視認性を有する塗料に用いられる成分は先に述べたとおりである。
【００９６】
第１対極層２２−１を形成した第１対極板２０−１は、第１対極板識別番号が形成されることにより、第１対極層２２−１の構成される材料種類、第１対極層２２−１の面積や厚み、形成した条件、日付などの品質情報を第１対極板識別番号２００−１と関連付けて管理することができる。
【００９７】
ＬｉやＭｇの析出による不具合を防止するために、第１対極層２２−１は、第１電極層１２−１よりも大きい面積を有することが好ましい。また第１対極層２２−１の単位面積あたりの電気容量は第１電極層１２−１の単位面積あたりの電気容量よりも３％以上１０％以下の範囲で大きいことが望ましい。ここで電気容量は単位面積あたりの電極物質および対極物質の含有量に物質固有の電気容量を乗じたものをさす。
【００９８】
第１電極板識別番号１００−１と第１対極板識別番号２００−１で第１電極板１０−１および第１対極板２０−１に備えられた第１電極層１２−１および第１対極層２２−１の面積や厚みを管理していれば、上述の第１電極層１２−１と第１対極層２２−１の面積や電気容量は容易に管理することが可能となり、第１電極板１０−１と第１対極板２０−１の最適組み合わせ（例えば、上述のような面積および／または単位面積あたりの電気容量となる組み合わせ）により単位電池２−１の特性安定化を図ることが可能となる。
【００９９】
固体電解質層３０には、無機系固体電解質（例えば、硫化物固体電解質や酸化物電解質など）などの任意の固体電解質材料を用いることが出来る。硫化物固体電解質として例えば硫化リチウム（Ｌｉ２Ｓ）および五硫化リン（Ｐ２Ｓ５）の混合物を用いることが出来る。固体電解質層３０の含有材料としてポリフッ化ビニリデンなどの結着用バインダーを用いることが出来る。
【０１００】
これら固体電解質層３０の含有材料を溶媒と共に練り込んだペースト状の塗料を、第１対極層２２−１を塗工済みの第１対極板２０−１上に塗工乾燥して固体電解質層３０を形成する。固体電解質層３０の厚みは５〜１５０μｍ、望ましくは５〜５０μｍであり、図１のように、固体電解質層３０が第１対極層２２−１を覆い、第１対極集電体２１−１は、固体電解質層３０が配置されない領域を有するような形成範囲が考えられる。固体電解質層３０は第１対極板２０−１上ではなく第１電極板１０−１上に形成してもよいし、両方に形成してもよい。また固体電解質層３０はＰＥＴフィルムのようなキャリアフィルムに塗工乾燥して形成したのち、第１電極板１０−１あるいは第１対極板２０−１あるいはその両方に転写して構成してもよい。
【０１０１】
このようにして、第１対極板２０−１に塗工された固体電解質層３０上に、第１電極層１２−１が固体電解質層３０と接するように第１電極板１０−１を積層し、単位電池２−１が製造される。
【０１０２】
このように形成して完成した単位電池２−１を所望の電池特性になるように必要な単位電池の数で積層されることで全固体電池１は得られる。全固体電池１の電池特性は、積層された単位電池２−１、２−２、・・・、２−ｎの各々の電池特性の総和で得られる。また、単位電池２−ｎの電池特性は第ｎ電極板識別番号１００−ｎと第ｎ対極板識別番号２００−ｎから算出され管理可能である。従って、全固体電池１の電池特性は、含まれる単位電池の電池特性が管理されていれば管理可能である。図１の場合、例えば最上層となる対極板の対極板識別番号２００−０を代表番号として全固体電池１を管理すれば、ｎ層目の単位電池２の特性および構成する第ｎ電極板１０−ｎ、第ｎ対極板２０−ｎの特性なども管理が可能となる。また、他の図における代表番号として利用できる例としては、図３の場合は第１対極板識別番号２００−１であり、図４の場合は電極板識別番号１００−０であり、図５の場合、電極板識別番号１００−０である。
【０１０３】
積層接続された全固体電池１は封止ケースに内包することが出来る。封止ケースにはラミネート袋、金属缶、樹脂ケースなどを用いることが出来るがその限りではない。封止によって発電要素が水分によって劣化することを防止できる。
【０１０４】
前記封止ケースにも電極板識別番号や対極板識別番号と同様の識別番号を付与すれば、封止ケースと全固体電池１に含まれるｎ層目の第ｎ電極板１０−ｎの管理が非破壊で可能となる。
【０１０５】
本開示を実施するための態様として上記に具体的に述べたが、本開示は、これらに限定されるものではない。本開示は、短絡リスクを低減しつつ、信頼性に優れた電池に広く適用出来る。
【０１０６】
例えば、上記の実施の形態では、固体電解質層３０は、第１電極層１２−１と第１対極層２２−１とを覆っており、第１電極集電体１１−１と第１対極集電体２１−１とも接していたが、このような構成に限られない。例えば、固体電解質層３０は、第１電極層１２−１と第１対極層２２−１との間に配置されながらも、第１電極集電体１１−１および第１対極集電体２１−１のうち少なくとも一方とは接していなくてもよい。
【０１０７】
また、例えば、単位電池２−１は、さらに、固体電解質層３０の厚み方向の面に接する封止部材を備えてもよい。
【０１０８】
また、例えば、第１電極板１０−１および第１対極板２０−１は、それぞれ第１電極板識別番号１００−１および第１対極板識別番号２００−１を有するが、第１電極板識別番号１００−１および第１対極板識別番号２００−１はそれぞれ１つでもよく、一つの第１電極板１０−１および第１対極板２０−１が複数の識別番号を有してもよい。
【０１０９】
また、単位電池２−１は、固体電解質層３０を備えているが、このような構成に限られない。例えば、単位電池２−１は、電解液を備えてもよく、第１電極層１２−１と第１対極層２２−１との間に電解液を配置し、必要に応じて封止部材によって封止してもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１１０】
本開示の積層電池は、例えば、全固体電池として利用できる。本開示の積層電池は、例えば、取り扱い容易性、信頼性などが要求される各種電子機器、電気器具装置、電気車輌などに利用できる。また、本開示の積層電池の製造方法は、製造工程の効率化、低コスト化、高信頼性化などに対して利用できる。
【符号の説明】
【０１１１】
１  全固体電池
２  単位電池
１０−１  第１電極板
１１−１  第１電極集電体
１２−１  第１電極層
１２−１Ａ  第１電極層
１２−１Ｂ  第１電極層
２０−１  第１対極板
２１−１  第１対極集電体
２２−１  第１対極層
２２−１Ａ  第１対極層
２２−１Ｂ  第１対極層
３０  固体電解質層
４０  第１領域
５０  第２領域
１００−１  第１電極板識別番号
１００−２  第２電極板識別番号
２００−１  第１対極板識別番号
２００−２  第２対極板識別番号
【図１】
2020068050.tif 000003
【図２Ａ】
2020068050.tif 000004
【図２Ｂ】
2020068050.tif 000005
【図２Ｃ】
2020068050.tif 000006
【図３】
2020068050.tif 000007
【図４】
2020068050.tif 000008
【図５】
2020068050.tif 000009