(57)【要約】      （修正有）【課題】全固体リチウム二次電池として利用される、高い信頼性の電池を提供する。【解決手段】電池は、集電体と発電要素と、絶縁部とを備え、第１の発電要素Ｕ１の正極活物質層ＰＡ１と第２の発電要素Ｕ２の正極活物質層ＰＡ２とは、第１の正極集電体ＰＣ１に接しており、第１の発電要素Ｕ１の負極活物質層ＮＡ１と第２の発電要素Ｕ２の負極活物質層ＮＡ２とは、第１の負極集電体ＮＣ１に接しており、第１の発電要素Ｕ１と第２の発電要素Ｕ２との間には、絶縁部１０１が設けられ、第１の正極集電体ＰＣ１と第１の負極集電体ＮＣ１との内の少なくとも一方は、温度上昇に応じて電気抵抗が増加する第１の導通制御層と、温度上昇に応じて電気抵抗が増加する第２の導通制御層とを備え、第１の導通制御層は、第１の発電要素Ｕ１が位置する側に設けられ、第２の導通制御層は、第２の発電要素Ｕ２が位置する側に設けられ、第１と第２の導通制御層とは、接触していない。【選択図】図１
2020161492.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の正極集電体と、第１の負極集電体と、
第１の発電要素と、第２の発電要素と、
第１の絶縁部と、
を備え、
前記第１の発電要素と前記第２の発電要素とは、それぞれ、正極活物質を含む正極活物質層と、負極活物質を含む負極活物質層と、無機固体電解質を含む無機固体電解質層と、を含み、
前記第１の発電要素と前記第２の発電要素とのそれぞれにおいて、前記無機固体電解質層は、それぞれ、前記正極活物質層と前記負極活物質層とに、接しており、
前記第１の発電要素の前記正極活物質層と前記第２の発電要素の前記正極活物質層とは、前記第１の正極集電体に、接しており、
前記第１の発電要素の前記負極活物質層と前記第２の発電要素の前記負極活物質層とは、前記第１の負極集電体に、接しており、
前記第１の発電要素と前記第２の発電要素との間には、前記第１の絶縁部が設けられ、
前記第１の正極集電体と前記第１の負極集電体とのうちの少なくとも一方は、温度上昇に応じて電気抵抗が増加する第１の導通制御層と、温度上昇に応じて電気抵抗が増加する第２の導通制御層と、を備え、
前記第１の導通制御層は、前記第１の発電要素が位置する側に、設けられ、
前記第２の導通制御層は、前記第２の発電要素が位置する側に、設けられ、
前記第１の導通制御層と、前記第２の導通制御層とは、互いに接触していない、
電池。
【請求項２】
前記第１の絶縁部の幅は、１〜１００００μｍである、
請求項１に記載の電池。
【請求項３】
前記第１の絶縁部のヤング率は、２０ＧＰａ以下である、
請求項１または２に記載の電池。
【請求項４】
前記第１の導通制御層と前記第２の導通制御層とは、前記第１の絶縁部を介して、互いに接触せずに配置される、
請求項１から３のいずれかに記載の電池。
【請求項５】
第２の正極集電体と、第２の負極集電体と、
第３の発電要素と、第４の発電要素と、
第２の絶縁部と、
を備え、
前記第３の発電要素と前記第４の発電要素とは、それぞれ、正極活物質を含む正極活物質層と、負極活物質を含む負極活物質層と、無機固体電解質を含む無機固体電解質層と、を含み、
前記第３の発電要素と前記第４の発電要素とのそれぞれにおいて、前記無機固体電解質層は、それぞれ、前記正極活物質層と前記負極活物質層とに、接しており、
前記第３の発電要素の前記正極活物質層と前記第４の発電要素の前記正極活物質層とは、前記第２の正極集電体に、接しており、
前記第３の発電要素の前記負極活物質層と前記第４の発電要素の前記負極活物質層とは、前記第２の負極集電体に、接しており、
前記第１の負極集電体と前記第２の正極集電体とは、互いに、接しており、
前記第３の発電要素と前記第４の発電要素との間には、前記第２の絶縁部が設けられ、
前記第２の正極集電体と前記第２の負極集電体とのうちの少なくとも一方は、温度上昇に応じて電気抵抗が増加する第３の導通制御層と、温度上昇に応じて電気抵抗が増加する第４の導通制御層と、を備え、
前記第３の導通制御層は、前記第３の発電要素が位置する側に、設けられ、
前記第４の導通制御層は、前記第４の発電要素が位置する側に、設けられ、
前記第３の導通制御層と、前記第４の導通制御層とは、互いに接触していない、
請求項１から４のいずれかに記載の電池。
【請求項６】
前記第３の導通制御層と前記第４の導通制御層とは、前記第２の絶縁部を介して、互いに接触せずに配置される、
請求項５に記載の電池。
【請求項７】
電圧検出端子を備え、
前記電圧検出端子は、前記第１の負極集電体もしくは前記第２の正極集電体に接して、設けられる、
請求項５または６に記載の電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、複数の内部電極体が集電体接続部を介して電気的に接続されてなるシート状電池が、開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２１６８４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来技術においては、高い信頼性の電池が望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示の一様態における電池は、第１の正極集電体と、第１の負極集電体と、第１の発電要素と、第２の発電要素と、第１の絶縁部と、を備え、前記第１の発電要素と前記第２の発電要素とは、それぞれ、正極活物質を含む正極活物質層と、負極活物質を含む負極活物質層と、無機固体電解質を含む無機固体電解質層と、を含み、前記第１の発電要素と前記第２の発電要素とのそれぞれにおいて、前記無機固体電解質層は、それぞれ、前記正極活物質層と前記負極活物質層とに、接しており、前記第１の発電要素の前記正極活物質層と前記第２の発電要素の前記正極活物質層とは、前記第１の正極集電体に、接しており、前記第１の発電要素の前記負極活物質層と前記第２の発電要素の前記負極活物質層とは、前記第１の負極集電体に、接しており、前記第１の発電要素と前記第２の発電要素との間には、前記第１の絶縁部が設けられる。
【発明の効果】
【０００６】
本開示によれば、高い信頼性の電池を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、実施の形態１における電池１０００の概略構成を示す図である。
【図２】図２は、実施の形態１における電池１０００の上面および側面の概略構成を示す図である。
【図３】図３は、実施の形態１における変形例の電池１１００の概略構成を示す図である。
【図４】図４は、実施の形態１における変形例の電池１２００の概略構成を示す図である。
【図５】図５は、実施の形態１における変形例の電池１３００の概略構成を示す図である。
【図６】図６は、実施の形態１における変形例の電池１４００の上面および側面の概略構成を示す図である。
【図７】図７は、実施の形態１における電池の製造方法を説明するための図である。
【図８】図８は、実施の形態２における電池２０００の概略構成を示す図である。
【図９】図９は、実施の形態２における電池２０００において、発電要素に損傷が生じた場合を示す図である。
【図１０】図１０は、比較例である電池２１００の概略構成を示す図である。
【図１１】図１１は、比較例である電池２１００において、発電要素に損傷が生じた場合を示す図である。
【図１２】図１２は、実施の形態２における電池の製造方法を説明するための図である。
【図１３】図１３は、実施の形態３における電池３０００の概略構成を示す図である。
【図１４】図１４は、実施の形態３における変形例の電池３１００の概略構成を示す図である。
【図１５】図１５は、実施の形態４における電池４０００の概略構成を示す図である。
【図１６】図１６は、実施の形態４における変形例の電池４１００の概略構成を示す図である。
【図１７】図１７は、実施の形態５における電池５０００の概略構成を示す図である。
【図１８】図１８は、バイポーラ積層数が４個の場合の電池の概略構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、実施の形態が、図面を参照しながら、説明される。
【０００９】
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１における電池１０００の概略構成を示す図（断面図）である。
【００１０】
実施の形態１における電池１０００は、第１の正極集電体ＰＣ１と、第１の負極集電体ＮＣ１と、第１の発電要素Ｕ１と、第２の発電要素Ｕ２と、第１の絶縁部１０１と、を備える。
【００１１】
第１の発電要素Ｕ１は、正極活物質層ＰＡ１と、負極活物質層ＮＡ１と、無機固体電解質層ＳＥ１と、を含む。
【００１２】
第１の発電要素Ｕ１において、無機固体電解質層ＳＥ１は、正極活物質層ＰＡ１と負極活物質層ＮＡ１とに、接している。
【００１３】
第２の発電要素Ｕ２は、正極活物質層ＰＡ２と、負極活物質層ＮＡ２と、無機固体電解質層ＳＥ２と、を含む。
【００１４】
第２の発電要素Ｕ２において、無機固体電解質層ＳＥ２は、正極活物質層ＰＡ２と負極活物質層ＮＡ２とに、接している。
【００１５】
第１の発電要素Ｕ１の正極活物質層ＰＡ１と第２の発電要素Ｕ２の正極活物質層ＰＡ２とは、第１の正極集電体ＰＣ１に、接している。
【００１６】
第１の発電要素Ｕ１の負極活物質層ＮＡ１と第２の発電要素Ｕ２の負極活物質層ＮＡ２とは、第１の負極集電体ＮＣ１に、接している。
【００１７】
第１の発電要素Ｕ１と第２の発電要素Ｕ２との間には、第１の絶縁部１０１が設けられる。
【００１８】
以上の構成によれば、ある１つの発電要素に生じた損傷の影響が他の発電要素に伝搬することを、抑制できる。
【００１９】
例えば、電池に衝撃や振動が加わった際に、一部の発電要素に損傷（例えば、ひび、または、割れ、など）が生じた場合を考える。この場合、第１の絶縁部が隔壁として機能する。すなわち、第１の絶縁部が、隣接する発電要素への損傷の伝播を抑制する。この結果、損傷部位の拡大を抑制できる。これにより、例えば、損傷が生じた発電要素が発電機能を喪失した場合であっても、未損傷の発電要素が正常に機能する。このため、電池としての発電機能を維持することができる。
【００２０】
また、無機固体電解質を含む部材は、脆性が高い。このため、無機固体電解質を含む部材には、ひび、または、割れ、が生じ易い。そこで、実施の形態１の構成では、隣接する発電要素の間は、第１の絶縁部により、物理的に遮断される。このため、損傷が生じた発電要素からの剥落部位（例えば、活物質粉など）が、隣接する未損傷の発電要素に接触することを防ぐことができる。すなわち、隣接する発電要素において、当該剥落部位の付着に起因する短絡を、防ぐことができる。
【００２１】
ここで、損傷が生じる要因としては、例えば、電池の製造・輸送・使用の際における落下、または、取り扱いに伴う振動・衝撃、充放電時の活物質の膨張・収縮に伴う応力または歪み、などが想定される。損傷部では、例えば、内部抵抗が極めて大きくなり、イオンまたは電子の流れが遮断される。この結果、電池の特性が低下する。より損傷の程度が激しい場合には、電池の発電機能が喪失する可能性が生じる。
【００２２】
これに対して、実施の形態１の構成であれば、一部の発電要素に損傷が生じても、電池の特性低下、および、発電機能の喪失を、防ぐことができる。これにより、より長寿命かつ高信頼性の電池を実現することができる。
【００２３】
図２は、実施の形態１における電池１０００の上面および側面の概略構成を示す図である。
【００２４】
図２に示される例では、第１の絶縁部１０１は、ｙ方向に沿って、設けられている。
【００２５】
なお、第１の絶縁部１０１は、ｘｙ平面上で、ｘ方向にも延在するように、斜め方向に設けられてもよい。
【００２６】
また、図１および図２に示されるように、第１の絶縁部１０１は、第１の発電要素Ｕ１と第２の発電要素Ｕ２との間を、密に埋める形で、設けられてもよい。
【００２７】
図３は、実施の形態１における変形例の電池１１００の概略構成を示す図である。
【００２８】
図３に示される電池１１００のように、第１の絶縁部１０１と第１の発電要素Ｕ１との間に、第１の空隙２１が、設けられても良い。
【００２９】
また、図３に示される電池１１００のように、第１の絶縁部１０１と第２の発電要素Ｕ２との間に、第２の空隙２２が、設けられても良い。
【００３０】
もしくは、実施の形態１においては、第１の空隙２１と第２の空隙２２とのうちのいずれか一方のみを備える構成であってもよい。
【００３１】
図４は、実施の形態１における変形例の電池１２００の概略構成を示す図である。
【００３２】
図４に示される電池１２００のように、第１の絶縁部１０１は、負極活物質層ＮＡ１と
負極活物質層ＮＡ２とを覆い、かつ、正極活物質層ＰＡ１と正極活物質層ＰＡ２とを覆わない形で、設けられてもよい。このとき、空隙２３が設けられてもよい。
【００３３】
図５は、実施の形態１における変形例の電池１３００の概略構成を示す図である。
【００３４】
図５に示される電池１３００のように、第１の絶縁部１０１は、正極活物質層ＰＡ１と正極活物質層ＰＡ２とを覆い、かつ、負極活物質層ＮＡ１と負極活物質層ＮＡ２とを覆わない形で、設けられてもよい。このとき、空隙２４が設けられてもよい。
【００３５】
以上、図１〜図５に示されたように、第１の絶縁部１０１の配置形態としては、１つの発電要素における正極活物質層が、隣接する他の発電要素における負極活物質層と、第１の絶縁部１０１によって、物理的に遮断される形態であればよい。
【００３６】
図６は、実施の形態１における変形例の電池１４００の上面および側面の概略構成を示す図である。
【００３７】
図６に示される電池１４００のように、発電要素Ｕａと発電要素Ｕｂと発電要素Ｕｃと発電要素Ｕｄと発電要素Ｕｅと発電要素Ｕｆとが、設けられてもよい。
【００３８】
さらに、図６に示される電池１４００のように、各発電要素の間に、絶縁部１０１ａと絶縁部１０１ｂと絶縁部１０１ｃとが、設けられてもよい。
【００３９】
なお、実施の形態１においては、発電要素の数は、２以上であればよい。
【００４０】
なお、実施の形態１においては、絶縁部が配置される位置や方向は、発電要素の面に対して、縦方向（ｙ方向）もしくは横方向（ｘ方向）に、統一されていてもよい。この場合は、製造を容易とすることができる。
【００４１】
発電要素の主面の面積は、例えば、スマートフォンやデジタルカメラなどの携帯電子機器用の全固体リチウム二次電池としては、１〜１００ｃｍ2であってもよい。
【００４２】
もしくは、発電要素の主面の面積は、電気自動車などの大型移動機器の電源用の全固体リチウム二次電池としては、１００〜１０００ｃｍ2であってもよい。
【００４３】
無機固体電解質層は、無機固体電解質を含む層である。
【００４４】
無機固体電解質としては、例えば、酸化物固体電解質、または、硫化物固体電解質、など、が用いられうる。
【００４５】
酸化物固体電解質としては、例えば、ＬｉＴｉ2（ＰＯ4）3およびその元素置換体を代
表とするＮＡＳＩＣＯＮ型固体電解質、（ＬａＬｉ）ＴｉＯ3系のペロブスカイト型固体
電解質、Ｌｉ14ＺｎＧｅ4Ｏ16、Ｌｉ4ＳｉＯ4、ＬｉＧｅＯ4およびその元素置換体を代表とするＬＩＳＩＣＯＮ型固体電解質、Ｌｉ7Ｌａ3Ｚｒ2Ｏ12およびその元素置換体を代表
とするガーネット型固体電解質、Ｌｉ3ＮおよびそのＨ置換体、Ｌｉ3ＰＯ4およびそのＮ
置換体、など、が用いられうる。
【００４６】
硫化物固体電解質としては、例えば、Ｌｉ2Ｓ−Ｐ2Ｓ5、Ｌｉ2Ｓ−ＳｉＳ2、Ｌｉ2Ｓ−Ｂ2Ｓ3、Ｌｉ2Ｓ−ＧｅＳ2、Ｌｉ3.25Ｇｅ0.25Ｐ0.75Ｓ4、Ｌｉ10ＧｅＰ2Ｓ12、など、が用いられうる。また、これらに、ＬｉＸ（Ｘ：Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ）、ＭＯy、ＬｉxＭＯy（Ｍ：Ｐ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎのいずれか）（ｘ、ｙ：自然数）などが
、添加されてもよい。Ｌｉ2Ｓ−Ｐ2Ｓ5は、イオン導電率が高く、かつ、低電位で還元さ
れにくい。このため、Ｌｉ2Ｓ−Ｐ2Ｓ5を用いることで、電池化が容易となる。
【００４７】
無機固体電解質の厚みは、１〜１００μｍであってもよい。なお、無機固体電解質の厚みが１μｍより薄い場合には、正極活物質層と負極活物質層とが短絡する可能性が高まる。なお、無機固体電解質の厚みが１００μｍより厚い場合には、高出力での動作が困難となる可能性がある。
【００４８】
正極活物質層は、正極活物質を含む層である。正極活物質層は、正極活物質と無機固体電解質と含む正極合剤層であってもよい。正極活物質層は、電極抵抗を低減する目的で、導電助剤を含んでもよい。正極活物質層は、正極活物質粒子同士の結着性、または、正極合剤層と集電体との結着性を向上する目的で、結着剤を含んでもよい。
【００４９】
正極合剤層の厚みは、１０〜５００μｍであってもよい。なお、正極合剤層の厚みが１０μｍより薄い場合には、十分な電池のエネルギー密度の確保が困難となる可能性がある。なお、正極合剤層の厚みが５００μｍより厚い場合には、高出力での動作が困難となる可能性がある。
【００５０】
正極活物質は、例えば、金属イオンを吸蔵および放出する材料であってもよい。正極活物質は、例えば、リチウムイオンを吸蔵および放出する材料であってもよい。正極活物質としては、例えば、リチウム含有遷移金属酸化物、遷移金属フッ化物、ポリアニオンおよびフッ素化ポリアニオン材料、および、遷移金属硫化物、など、が用いられうる。リチウムイオン含有遷移金属酸化物を用いた場合には、製造コストを安くでき、かつ、平均放電電圧を高めることができる。
【００５１】
負極活物質層は、負極活物質を含む層である。負極活物質層は、負極活物質と無機固体電解質と含む負極合剤層であってもよい。負極活物質層は、電極抵抗を低減する目的で、導電助剤を含んでもよい。負極活物質層は、負極活物質粒子同士の結着性、または、負極合剤層と集電体との結着性を向上する目的で、結着剤を含んでもよい。
【００５２】
負極合剤層の厚みは、１０〜５００μｍであってもよい。なお、負極合剤層の厚みが１０μｍより薄い場合には、十分な電池のエネルギー密度の確保が困難となる可能性がある。なお、負極合剤層の厚みが５００μｍより厚い場合には、高出力での動作が困難となる可能性がある。
【００５３】
なお、正極合剤層の厚みよりも、負極合剤層の厚みが、厚くてもよい。これによれば、負極にかかる負荷を低減し、電池を長寿命化できる。
【００５４】
負極活物質は、例えば、金属イオンを吸蔵および放出する材料であってもよい。負極活物質は、例えば、リチウムイオンを吸蔵および放出する材料であってもよい。負極活物質としては、例えば、リチウム金属、リチウムと合金化反応を示す金属もしくは合金、炭素、遷移金属酸化物、遷移金属硫化物、など、が用いられうる。炭素としては、例えば、黒鉛、もしくは、ハードカーボンやコークスといった非黒鉛系炭素、が用いられうる。遷移金属酸化物としては、例えば、ＣｕＯ、ＮｉＯ、など、が用いられうる。遷移金属硫化物としては、例えば、ＣｕＳで表される硫化銅などが用いられうる。リチウムと合金化反応を示す金属もしくは合金としては、例えば、ケイ素化合物、錫化合物、アルミニウム化合物とリチウムの合金、など、が用いられうる。炭素を用いた場合は、製造コストを安くでき、かつ、平均放電電圧を高めることができる。
【００５５】
導電助剤としては、例えば、天然黒鉛または人造黒鉛のグラファイト類、アセチレンブ
ラック、ケッチェンブラックなどのカーボンブラック類、炭素繊維または金属繊維などの導電性繊維類、フッ化カーボン、アルミニウムなどの金属粉末類、酸化亜鉛またはチタン酸カリウムなどの導電性ウィスカー類、酸化チタンなどの導電性金属酸化物、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェンなどの導電性高分子化合物、など、が用いられうる。炭素導電助剤を用いた場合、低コスト化を図ることができる。
【００５６】
結着剤としては、例えば、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレン、ポリアクリルニトリル、ヘキサフルオロポリプロピレン、スチレンブタジエンゴム、カルボキシメチルセルロース、など、が用いられうる。
【００５７】
正極集電体としては、例えば、アルミニウム、ステンレス鋼、チタン、および、それらの合金などの金属材料で作られた、多孔質または無孔のシートまたはフィルムなどが用いられうる。アルミニウムおよびその合金は、安価で薄膜化し易い。シートまたはフィルムとしては、金属箔、または、メッシュ、など、であってもよい。
【００５８】
正極集電体の厚みは、１〜３０μｍであってもよい。なお、正極集電体の厚みが１μｍより薄い場合には、機械的な強度が十分でなく、集電体の割れや破れが生じ易くなる。なお、正極集電体の厚みが３０μｍより厚い場合には、電池のエネルギー密度が低下する可能性がある。
【００５９】
負極集電体としては、例えば、ステンレス鋼、ニッケル、銅、および、それらの合金などの金属材料で作られた、多孔質または無孔のシートまたはフィルムなどが用いられうる。銅およびその合金は、安価で薄膜化し易い。シートまたはフィルムとしては、金属箔、または、メッシュ、など、であってもよい。
【００６０】
負極集電体の厚みは、１〜３０μｍであってもよい。なお、負極集電体の厚みが１μｍより薄い場合には、機械的な強度が十分でなく、集電体の割れや破れが生じ易くなる。なお、負極集電体の厚みが３０μｍより厚い場合には、電池のエネルギー密度が低下する可能性がある。
【００６１】
絶縁部は、例えば、絶縁性材料を含む部材であってもよい。
【００６２】
絶縁性材料としては、例えば、無機絶縁材料が用いられうる。無機絶縁材料としては、ＳｉＯ2、ＭｇＯ、Ａｌ2Ｏ3、ＺｒＯ2などの単純酸化物、２種以上の単純酸化物を含有する複合酸化物、ＡｌＮ、Ｓｉ3Ｎ4などの金属窒化物、ＳｉＣなどの金属炭化物、など、が用いられうる。
【００６３】
もしくは、絶縁性材料としては、例えば、有機絶縁材料が用いられうる。有機絶縁材料としては、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、アラミド樹脂、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリアクリルニトリル、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸メチルエステル、ポリアクリル酸エチルエステル、ポリアクリル酸ヘキシルエステル、ポリメタクリル酸、ポリメタクリル酸メチルエステル、ポリメタクリル酸エチルエステル、ポリメタクリル酸ヘキシルエステル、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルピロリドン、ポリエーテル、ポリエーテルサルフォン、ヘキサフルオロポリプロピレン、カルボキシメチルセルロースといった有機高分子、など、が用いられうる。もしくは、有機絶縁材料としては、シリコーンゴム、クロロプレンゴム、ニトリルブタジエンゴム、エチレンプロピレンゴム、クロロスルホン化ポリエチレンゴム、アクリルゴム、ウレタンゴム、フッ素ゴム、多硫化ゴム、天然ゴム、イソプレンゴム、スチレンブタジエンゴム、ブチルゴム、ブタジエンゴムといった各種ゴムが用いられうる。
【００６４】
絶縁部の幅（ｘ方向における厚み）は、１〜１００００μｍであってもよい。なお、絶縁部の幅が１μｍより小さい場合には、その製造が複雑化する可能性がある。なお、絶縁部の幅が１００００μｍより大きい場合には、電池のエネルギー密度が低下する可能性がある。
【００６５】
なお、絶縁部のヤング率は、２０ＧＰａ以下であってもよい。発電要素を構成する正極合剤層および無機固体電解質層および負極合剤層のそれぞれのヤング率は、約２０ＧＰａよりも大きい。このため、これらよりもヤング率の小さい絶縁部を発電要素間に配置することで、一部の発電要素に生じた損傷が隣接する発電要素へ伝播することを防ぐ隔壁として、絶縁部がより良く機能する。すなわち、発電要素に生じる応力または歪みを、ヤング率の小さい絶縁部により、緩和することができる。
【００６６】
＜製造方法＞
以下、実施の形態１における電池の製造方法の一例が、説明される。
【００６７】
図７は、実施の形態１における電池の製造方法を説明するための図である。
【００６８】
実施の形態１における電池の製造方法は、工程Ａ１と工程Ａ２と工程Ａ３と工程Ａ４と工程Ａ５とを包含する。
【００６９】
工程Ａ１は、負極集電体ＮＣの上に、溶剤を加えペースト状にした絶縁性材料（絶縁部１０１）を、塗工する工程である。
【００７０】
工程Ａ２は、工程Ａ１の後に、絶縁性材料の塗工幅に応じたスリットダイを用いて、負極集電体ＮＣの上に、溶剤を加えペースト状にした負極活物質を、ストライプ状に塗工して、負極活物質層ＮＡを形成する工程である。
【００７１】
工程Ａ３は、工程Ａ２の後に、負極活物質層ＮＡの上に、溶剤を加えペースト状にした無機固体電解質を、ストライプ状に塗工して、無機固体電解質層ＳＥを形成する工程である。ここで、ストライプの幅は、下層の負極活物質層ＮＡに揃える。
【００７２】
工程Ａ４は、工程Ａ３の後に、無機固体電解質層ＳＥの上に、溶剤を加えペースト状にした正極活物質を、ストライプ状に塗工して、正極活物質層ＰＡを形成する工程である。ここで、ストライプの幅は、下層の無機固体電解質層ＳＥに揃える。
【００７３】
工程Ａ５は、工程Ａ４の後に、正極活物質層ＰＡの上に、正極集電体ＰＣを圧接する工程である。
【００７４】
以上のように、絶縁性材料を負極集電体の上に塗工する作製法であってもよい。もしくは、積層の順番を逆転してもよい。すなわち、絶縁性材料を正極集電体の上に塗工し、次いで、正極活物質層、無機固体電解質層、負極活物質層、負極集電体の順に、積層してもよい。
【００７５】
また、工程Ａ１の絶縁性材料を塗工する幅または高さ、あるいは、工程Ａ２〜Ａ４に用いるスリットダイの幅、を適宜、変更・設定してもよい。これにより、絶縁性材料の配置形態を任意に設定することができる。
【００７６】
また、正極集電体ＰＣに正極端子を付設してもよい。また、負極集電体ＮＣに負極端子を付設してもよい。
【００７７】
（実施の形態２）
以下、実施の形態２が説明される。なお、上述の実施の形態１と重複する説明は、適宜、省略される。
【００７８】
図８は、実施の形態２における電池２０００の概略構成を示す図である。
【００７９】
実施の形態２における電池２０００は、上述の実施の形態１の電池１０００の構成を有する発電素子を、複数個、バイポーラ積層した構成である。
【００８０】
発電素子の積層数は、電池の用途に応じて任意に設定されうる。図８では、例示として、２積層体が示されている。
【００８１】
実施の形態２における電池２０００は、第１の正極集電体ＰＣ１と、第２の正極集電体ＰＣ２と、第１の負極集電体ＮＣ１と、第２の負極集電体ＮＣ２と、第１の発電要素Ｕ１と、第２の発電要素Ｕ２と、第３の発電要素Ｕ３と、第４の発電要素Ｕ４と、第１の絶縁部１０１と、第２の絶縁部１０２と、を備える。
【００８２】
第１の発電要素Ｕ１は、正極活物質層ＰＡ１と、負極活物質層ＮＡ１と、無機固体電解質層ＳＥ１と、を含む。
【００８３】
第１の発電要素Ｕ１において、無機固体電解質層ＳＥ１は、正極活物質層ＰＡ１と負極活物質層ＮＡ１とに、接している。
【００８４】
第２の発電要素Ｕ２は、正極活物質層ＰＡ２と、負極活物質層ＮＡ２と、無機固体電解質層ＳＥ２と、を含む。
【００８５】
第２の発電要素Ｕ２において、無機固体電解質層ＳＥ２は、正極活物質層ＰＡ２と負極活物質層ＮＡ２とに、接している。
【００８６】
第３の発電要素Ｕ３は、正極活物質層ＰＡ３と、負極活物質層ＮＡ３と、無機固体電解質層ＳＥ３と、を含む。
【００８７】
第３の発電要素Ｕ３において、無機固体電解質層ＳＥ３は、正極活物質層ＰＡ３と負極活物質層ＮＡ３とに、接している。
【００８８】
第４の発電要素Ｕ４は、正極活物質層ＰＡ４と、負極活物質層ＮＡ４と、無機固体電解質層ＳＥ４と、を含む。
【００８９】
第４の発電要素Ｕ４において、無機固体電解質層ＳＥ４は、正極活物質層ＰＡ４と負極活物質層ＮＡ４とに、接している。
【００９０】
第１の発電要素Ｕ１の正極活物質層ＰＡ１と第２の発電要素Ｕ２の正極活物質層ＰＡ２とは、第１の正極集電体ＰＣ１に、接している。
【００９１】
第１の発電要素Ｕ１の負極活物質層ＮＡ１と第２の発電要素Ｕ２の負極活物質層ＮＡ２とは、第１の負極集電体ＮＣ１に、接している。
【００９２】
第３の発電要素Ｕ３の正極活物質層ＰＡ３と第４の発電要素Ｕ４の正極活物質層ＰＡ４とは、第２の正極集電体ＰＣ２に、接している。
【００９３】
第３の発電要素Ｕ３の負極活物質層ＮＡ３と第４の発電要素Ｕ４の負極活物質層ＮＡ４とは、第２の負極集電体ＮＣ２に、接している。
【００９４】
第１の負極集電体ＮＣ１と第２の正極集電体ＰＣ２とは、互いに、接している。
【００９５】
第１の発電要素Ｕ１と第２の発電要素Ｕ２との間には、第１の絶縁部１０１が設けられる。
【００９６】
第３の発電要素Ｕ３と第４の発電要素Ｕ４との間には、第２の絶縁部１０２が設けられる。
【００９７】
以上の構成によれば、ある１つの発電要素に損傷が生じた場合であっても、他の発電要素の発電機能を維持することができる。これにより、一部の発電要素に損傷が生じても、電池の特性低下、および、発電機能の喪失を、防ぐことができる。これにより、より長寿命かつ高信頼性の電池を実現することができる。
【００９８】
この効果の詳細が、比較例を用いて、以下に説明される。
【００９９】
図９は、実施の形態２における電池２０００において、発電要素に損傷が生じた場合を示す図である。
【０１００】
図９に示される例では、第１の発電要素Ｕ１に損傷が生じている。これにより、第１の発電要素Ｕ１においては、イオンまたは電流の流れが遮断されている。
【０１０１】
ここで、実施の形態２の電池２０００においては、第３の発電要素Ｕ３は、第１の負極集電体ＮＣ１と第２の正極集電体ＰＣ２とを介して、第２の発電要素Ｕ２と電気的に接続されている。
【０１０２】
このため、図９に示されるように、第１の発電要素Ｕ１に損傷が生じた場合であっても、第１の発電要素Ｕ１と直列に接続される第３の発電要素Ｕ３の発電要素の発電機能が、失われることがない。
【０１０３】
なお、同様に、第２の発電要素Ｕ２または第３の発電要素Ｕ３または第４の発電要素Ｕ４のいずれかに損傷が生じた場合であっても、他の発電要素の発電機能を維持することができる。
【０１０４】
図１０は、比較例である電池２１００の概略構成を示す図である。
【０１０５】
比較例である電池２１００は、第３の正極集電体ＰＣ３と、第３の負極集電体ＮＣ３と、絶縁部２０１と、を備える。
【０１０６】
実施の形態２の電池２０００とは異なり、比較例である電池２１００においては、第２の発電要素Ｕ２の負極活物質層ＮＡ２は、第１の負極集電体ＮＣ１に、接していない。
【０１０７】
比較例である電池２１００においては、第２の発電要素Ｕ２の負極活物質層ＮＡ２は、第３の負極集電体ＮＣ３に、接している。
【０１０８】
実施の形態２の電池２０００とは異なり、比較例である電池２１００においては、第４の発電要素Ｕ４の正極活物質層ＰＡ４は、第２の正極集電体ＰＣ２に、接していない。
【０１０９】
比較例である電池２１００においては、第４の発電要素Ｕ４の正極活物質層ＰＡ４は、第３の正極集電体ＰＣ３に、接している。
【０１１０】
第３の正極集電体ＰＣ３と第３の負極集電体ＮＣ３とは、互いに、接している。
【０１１１】
第３の正極集電体ＰＣ３および第３の負極集電体ＮＣ３と、第１の負極集電体ＮＣ１および第２の正極集電体ＰＣ２と、の間には、絶縁部２０１が設けられる。
【０１１２】
このため、第３の正極集電体ＰＣ３は、第１の負極集電体ＮＣ１および第２の正極集電体ＰＣ２には、接していない。
【０１１３】
同様に、第３の負極集電体ＮＣ３は、第１の負極集電体ＮＣ１および第２の正極集電体ＰＣ２には、接していない。
【０１１４】
図１１は、比較例である電池２１００において、発電要素に損傷が生じた場合を示す図である。
【０１１５】
図１１に示される例では、第１の発電要素Ｕ１に損傷が生じている。これにより、第１の発電要素Ｕ１においては、イオンまたは電流の流れが遮断されている。
【０１１６】
ここで、比較例の電池２１００においては、第３の発電要素Ｕ３は、第２の発電要素Ｕ２と電気的に接続されていない。
【０１１７】
このため、図１１に示されるように、第１の発電要素Ｕ１に損傷が生じた場合には、第１の発電要素Ｕ１と直列に接続される第３の発電要素Ｕ３の発電要素の発電機能が、失われる。
【０１１８】
以上のように、比較例とは異なり、実施の形態２の構成によれば、ある１つの発電要素に損傷が生じた場合であっても、他の発電要素の発電機能を維持することができる。
【０１１９】
なお、実施の形態２の電池２０００により、バイポーラ積層型の全固体リチウム二次電池が構成されてもよい。
【０１２０】
バイポーラ積層とは、バイポーラ電極を構成要素に含み、かつ、発電要素が少なくとも２層以上、直列に接続された構造を意味する。
【０１２１】
バイポーラ電極とは、集電体の片面に正極活物質層が担持され、かつ、集電体の反対側に負極活物質層が担持されている電極である。
【０１２２】
バイポーラ電極に用いる集電体は、正極と負極で共通の集電体でもよい。もしくは、バイポーラ電極に用いる集電体は、正極と負極で別々の集電体でも良い。
【０１２３】
バイポーラ積層型の全固体リチウム二次電池は、複数の直列された発電要素を単一の外装パッケージ内に含む。これにより、外装パッケージ内に単一の発電要素を含む通常の全固体リチウム二次電池と比較して、体積エネルギー密度を向上することができる。
【０１２４】
積層された各発電素子の構成（例えば、発電要素の数、および、絶縁部の位置または方向、など）は、互いに異なっていてもよい。
【０１２５】
もしくは、積層された各発電素子のこれらの構成は、互いに同じであってもよい。これ
により、容易に製造でき、製造コストを低減できる。
【０１２６】
発電素子の積層数は、例えば、デジタルカメラなどの小型電子機器用の全固体リチウム二次電池としては、２積層であってもよい。もしくは、発電素子の積層数は、例えば、自動車のシステム制御用の電源用の全固体リチウム二次電池としては、３〜４積層であってもよい。もしくは、発電素子の積層数は、電気自動車などの大型移動機器の電源用の全固体リチウム二次電池としては、４〜２００積層であってもよい。
【０１２７】
＜製造方法＞
以下、実施の形態２における電池の製造方法の一例が、説明される。
【０１２８】
図１２は、実施の形態２における電池の製造方法を説明するための図である。
【０１２９】
実施の形態２における電池の製造方法は、工程Ｂ１と工程Ｂ２と工程Ｂ３と工程Ｂ４とを包含する。
【０１３０】
工程Ｂ１は、実施の形態１において説明された製造方法により、発電素子を複数個作製する工程である。このとき、それぞれの発電素子の面積は、同一に揃えられてもよい。
【０１３１】
工程Ｂ２は、工程Ｂ１の後に、１層目の発電素子の負極集電体ＮＣが負極端子ＮＥに接触するように、１層目の発電素子を外装ケース３０に挿入する工程である。
【０１３２】
工程Ｂ３は、工程Ｂ２の後に、下層の発電素子の正極集電体ＰＣに、上層の発電素子の負極集電体ＮＣが接触するように、外装ケース３０に発電素子を順次積層する工程である。
【０１３３】
工程Ｂ４は、工程Ｂ３の後に、正極端子ＰＥを備えた外装ケース３０の蓋４０を用いて、最上層の正極集電体ＰＣが正極端子ＰＥに接触するように、外装ケース３０を封止する工程である。
【０１３４】
以上のように、負極集電体が下になるように積層する作製法であってもよい。もしくは、積層の向きを逆転してもよい。すなわち、正極端子ＰＥをあらかじめ設けた外装ケースに、正極集電体ＰＣが下になるように、発電素子が順次積層されてもよい。
【０１３５】
（実施の形態３）
以下、実施の形態３が説明される。なお、上述の実施の形態１または２と重複する説明は、適宜、省略される。
【０１３６】
図１３は、実施の形態３における電池３０００の概略構成を示す図である。
【０１３７】
実施の形態３における電池は、実施の形態１において示された構成に加えて、下記の構成をさらに備える。
【０１３８】
すなわち、実施の形態３における電池においては、第１の正極集電体ＰＣ１と第１の負極集電体ＮＣ１とのうちの少なくとも一方は、第１の導通制御層Ｔ１と第２の導通制御層Ｔ２とを、備える。
【０１３９】
第１の導通制御層Ｔ１の電気抵抗は、温度上昇に応じて、増加する。例えば、第１の導通制御層Ｔ１の電気抵抗は、第１の発電要素Ｕ１の異常発熱に応じて、増加する。
【０１４０】
第２の導通制御層Ｔ２の電気抵抗は、温度上昇に応じて、増加する。例えば、第２の導通制御層Ｔ２の電気抵抗は、第２の発電要素Ｕ２の異常発熱に応じて、増加する。
【０１４１】
第１の導通制御層Ｔ１は、第１の発電要素Ｕ１が位置する側に、設けられる。
【０１４２】
第２の導通制御層Ｔ２は、第２の発電要素Ｕ２が位置する側に、設けられる。
【０１４３】
以上の構成によれば、下記の効果を奏することができる。
【０１４４】
例えば、実施の形態１における電池１０００において、電池に衝撃や振動が加わった際に、一部の発電要素に損傷が加わり正極合剤層と負極合剤層が混じり合い、内部短絡した場合を考える。このとき、内部短絡により損傷した発電要素の抵抗が著しく小さくなり、電流が集中する。これにより、未損傷の発電要素に電流が流れなくなる。これに伴い、電圧が低下する。その結果、当該電池により駆動されるデバイスまたはシステムの動作維持電圧を、当該電池の電圧が下回る可能性がある。その結果、デバイスまたはシステムが動作を継続できなくなる可能性がある。
【０１４５】
一方で、実施の形態３における電池では、一部の発電要素に内部短絡が生じて電流が集中した場合に発生するジュール熱により、発電要素と集電体との間に備える導通制御層の抵抗が著しく増大する。その結果、損傷した発電要素への電流が遮断される。これに伴い、未損傷の発電要素に電流が流れるようになる。すなわち、内部短絡の直後では、損傷した発電要素へ電流が集中することで、電圧が一時的に低下する。しかし、導通制御層の作動後は、元の電圧へと回復する。このため、発電要素が損傷した場合であっても、電池により駆動されるデバイスまたはシステムの動作を継続することができる。
【０１４６】
また、電池を並列に接続し使用する場合であれば、損傷した発電要素を含む電池が発電不能となることを防ぐことができる。このため、損傷した発電要素を含む電池と並列接続された電池に、負荷が集中することを、防ぐことができる。
【０１４７】
第１の導通制御層Ｔ１および第２の導通制御層Ｔ２は、例えば、ＰＴＣ素子（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）として構成される層であってもよい。この場合、第１の導通制御層Ｔ１および第２の導通制御層Ｔ２は、所定温度以上となった場合に、その電気抵抗が増大する。
【０１４８】
もしくは、第１の導通制御層Ｔ１および第２の導通制御層Ｔ２は、例えば、温度ヒューズとして構成される層であってもよい。この場合、第１の導通制御層Ｔ１および第２の導通制御層Ｔ２は、所定温度以上となった場合に、その電流の導通が遮断される（例えば、所定温度以上で、導通制御層の一部が溶解することで、不可逆的に絶縁される）。
【０１４９】
第１の導通制御層Ｔ１および第２の導通制御層Ｔ２には、一般的に公知の構成および材料が、用いられうる。例えば、第１の導通制御層Ｔ１および第２の導通制御層Ｔ２は、ポリマー（例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン、など）に導電性物質（例えば、金属、カーボン、など）を分散させて構成されうる。
【０１５０】
図１３に示される電池３０００においては、第１の正極集電体ＰＣ１が、第１の導通制御層Ｔ１と第２の導通制御層Ｔ２とを、備える。
【０１５１】
図１３に示される電池３０００においては、第１の導通制御層Ｔ１は、第１の発電要素Ｕ１（例えば、正極活物質層ＰＡ１）と接して、設けられる。また、第２の導通制御層Ｔ２は、第２の発電要素Ｕ２（例えば、正極活物質層ＰＡ２）と接して、設けられる。
【０１５２】
図１４は、実施の形態３における変形例の電池３１００の概略構成を示す図である。
【０１５３】
図１４に示される電池３１００においては、第１の負極集電体ＮＣ１が、第１の導通制御層Ｔ１と第２の導通制御層Ｔ２とを、備える。
【０１５４】
図１４に示される電池３１００においては、第１の導通制御層Ｔ１は、第１の発電要素Ｕ１（例えば、負極活物質層ＮＡ１）と接して、設けられる。また、第２の導通制御層Ｔ２は、第２の発電要素Ｕ２（例えば、負極活物質層ＮＡ２）と接して、設けられる。
【０１５５】
また、実施の形態３においては、第１の導通制御層Ｔ１と第２の導通制御層Ｔ２とは、第１の絶縁部１０１を介して、互いに接触せずに配置されてもよい。
【０１５６】
すなわち、第１の絶縁部１０１は、第１の導通制御層Ｔ１と第２の導通制御層Ｔ２との間に、配置されてもよい。
【０１５７】
以上の構成によれば、第１の導通制御層Ｔ１または第２の導通制御層Ｔ２の誤作動を防止することができる。すなわち、第１の発電要素Ｕ１の損傷により発生した熱が第２の導通制御層Ｔ２に伝播することを、第１の絶縁部１０１により、抑制できる。このため、第１の発電要素Ｕ１の損傷により発生した熱により第２の導通制御層Ｔ２が誤作動することを、防止できる。同様に、第２の発電要素Ｕ２の損傷により発生した熱が第１の導通制御層Ｔ１に伝播することを、第１の絶縁部１０１により、抑制できる。このため、第２の発電要素Ｕ２の損傷により発生した熱により第１の導通制御層Ｔ１が誤作動することを、防止できる。
【０１５８】
＜製造方法＞
以下、実施の形態３における電池の製造方法の一例が、説明される。
【０１５９】
まず、図１３に示される構成の製造方法が、説明される。このとき、実施の形態３における電池の製造方法は、実施の形態１において説明された工程Ａ１と工程Ａ２と工程Ａ３と工程Ａ４と工程Ａ５とに加えて、工程Ｘ１を包含する。
【０１６０】
工程Ｘ１は、工程Ａ４の後に、正極活物質層ＰＡの上に、第１の導通制御層Ｔ１と第２の導通制御層Ｔ２とを形成する工程である。例えば、第１の導通制御層Ｔ１と第２の導通制御層Ｔ２とは、ストライプ状に塗工されることで、形成される。ここで、ストライプの幅は、下層の正極活物質層ＰＡに揃える。
【０１６１】
この場合、工程Ａ５は、工程Ｘ１の後に、第１の導通制御層Ｔ１と第２の導通制御層Ｔ２との上に、正極集電体ＰＣを圧接する工程となる。
【０１６２】
次に、図１４に示される構成の製造方法が、説明される。このとき、実施の形態３における電池の製造方法は、実施の形態１において説明された工程Ａ１と工程Ａ２と工程Ａ３と工程Ａ４と工程Ａ５とに加えて、工程Ｘ２を包含する。
【０１６３】
工程Ｘ２は、工程Ａ１の後に、負極集電体ＮＣの上に、第１の導通制御層Ｔ１と第２の導通制御層Ｔ２とを形成する工程である。例えば、第１の導通制御層Ｔ１と第２の導通制御層Ｔ２とは、ストライプ状に塗工されることで、形成される。
【０１６４】
この場合、工程Ａ２は、工程Ｘ２の後に、第１の導通制御層Ｔ１と第２の導通制御層Ｔ２との上に、負極活物質層ＮＡを形成する工程となる。
【０１６５】
以上のように、絶縁性材料を負極集電体の上に塗工する作製法であってもよい。もしくは、積層の順番を逆転してもよい。すなわち、絶縁性材料を正極集電体の上に塗工し、次いで、導通制御層、正極活物質層、無機固体電解質層、負極活物質層、負極集電体の順に、積層してもよい。もしくは、絶縁性材料を正極集電体の上に塗工し、次いで、正極活物質層、無機固体電解質層、負極活物質層、導通制御層、負極集電体の順に、積層してもよい。
【０１６６】
（実施の形態４）
以下、実施の形態４が説明される。なお、上述の実施の形態１から３のいずれかと重複する説明は、適宜、省略される。
【０１６７】
図１５は、実施の形態４における電池４０００の概略構成を示す図である。
【０１６８】
実施の形態４における電池は、上述の実施の形態３の構成を有する発電素子を、複数個、バイポーラ積層した構成である。
【０１６９】
発電素子の積層数は、電池の用途に応じて任意に設定されうる。図１５では、例示として、２積層体が示されている。
【０１７０】
実施の形態４における電池は、実施の形態３において示された構成に加えて、下記の構成をさらに備える。
【０１７１】
すなわち、実施の形態４における電池は、第２の正極集電体ＰＣ２と、第２の負極集電体ＮＣ２と、第３の発電要素Ｕ３と、第４の発電要素Ｕ４と、第２の絶縁部１０２と、をさらに備える。
【０１７２】
第２の正極集電体ＰＣ２と第２の負極集電体ＮＣ２と第３の発電要素Ｕ３と第４の発電要素Ｕ４としては、実施の形態２において示された構成が、用いられうる。
【０１７３】
実施の形態４における電池においては、第２の正極集電体ＰＣ２と第２の負極集電体ＮＣ２とのうちの少なくとも一方は、第３の導通制御層Ｔ３と第４の導通制御層Ｔ４とを、備える。
【０１７４】
第３の導通制御層Ｔ３の電気抵抗は、温度上昇に応じて、増加する。例えば、第３の導通制御層Ｔ３の電気抵抗は、第３の発電要素Ｕ３の異常発熱に応じて、増加する。
【０１７５】
第４の導通制御層Ｔ４の電気抵抗は、温度上昇に応じて、増加する。例えば、第４の導通制御層Ｔ４の電気抵抗は、第４の発電要素Ｕ４の異常発熱に応じて、増加する。
【０１７６】
第３の導通制御層Ｔ３は、第３の発電要素Ｕ３が位置する側に、設けられる。
【０１７７】
第４の導通制御層Ｔ４は、第４の発電要素Ｕ４が位置する側に、設けられる。
【０１７８】
以上の構成によれば、下記の効果を奏することができる。
【０１７９】
実施の形態４における電池では、一部の発電要素に内部短絡が生じ電流が集中した場合、導通制御層が機能し、未損傷の発電要素に電流が流れるようになる。内部短絡の直後では、損傷した発電要素へ電流が集中することで、電圧が一時的に低下する。しかし、導通制御層が作動後は、元の電圧へと回復する。このため、発電要素が損傷した場合であって
も、電池により駆動されるデバイスまたはシステムの動作を継続することができる。
【０１８０】
また、電池を並列に接続し使用する場合であれば、損傷した発電要素を含む電池が発電不能となることを防ぐことができる。このため、損傷した発電要素を含む電池と並列接続された電池に、負荷が集中することを、防ぐことができる。
【０１８１】
第３の導通制御層Ｔ３および第４の導通制御層Ｔ４の構成および材料としては、実施の形態３において示された導通制御層の構成および材料が、用いられうる。
【０１８２】
図１５に示される電池４０００においては、第２の正極集電体ＰＣ２が、第３の導通制御層Ｔ３と第４の導通制御層Ｔ４とを、備える。
【０１８３】
図１５に示される電池４０００においては、第３の導通制御層Ｔ３は、第３の発電要素Ｕ３（例えば、正極活物質層ＰＡ３）と接して、設けられる。また、第４の導通制御層Ｔ４は、第４の発電要素Ｕ４（例えば、正極活物質層ＰＡ４）と接して、設けられる。
【０１８４】
図１６は、実施の形態４における変形例の電池４１００の概略構成を示す図である。
【０１８５】
図１６に示される電池４１００においては、第２の負極集電体ＮＣ２が、第３の導通制御層Ｔ３と第４の導通制御層Ｔ４とを、備える。
【０１８６】
図１６に示される電池４１００においては、第３の導通制御層Ｔ３は、第３の発電要素Ｕ３（例えば、負極活物質層ＮＡ３）と接して、設けられる。また、第４の導通制御層Ｔ４は、第４の発電要素Ｕ４（例えば、負極活物質層ＮＡ４）と接して、設けられる。
【０１８７】
また、実施の形態４においては、第３の導通制御層Ｔ３と第４の導通制御層Ｔ４とは、第２の絶縁部１０２を介して、互いに接触せずに配置されてもよい。
【０１８８】
すなわち、第２の絶縁部１０２は、第３の導通制御層Ｔ３と第４の導通制御層Ｔ４との間に、配置されてもよい。
【０１８９】
以上の構成によれば、第３の導通制御層Ｔ３または第４の導通制御層Ｔ４の誤作動を防止することができる。すなわち、第３の発電要素Ｕ３の損傷により発生した熱が第４の導通制御層Ｔ４に伝播することを、第２の絶縁部１０２により、抑制できる。このため、第３の発電要素Ｕ３の損傷により発生した熱により第４の導通制御層Ｔ４が誤作動することを、防止できる。同様に、第４の発電要素Ｕ４の損傷により発生した熱が第３の導通制御層Ｔ３に伝播することを、第２の絶縁部１０２により、抑制できる。このため、第４の発電要素Ｕ４の損傷により発生した熱により第３の導通制御層Ｔ３が誤作動することを、防止できる。
【０１９０】
＜製造方法＞
以下、実施の形態４における電池の製造方法の一例が、説明される。
【０１９１】
まず、図１５に示される構成の製造方法が、説明される。このとき、実施の形態４における電池の製造方法は、実施の形態２において説明された工程Ｂ２と工程Ｂ３と工程Ｂ４とに加えて、工程Ｙ１を包含する。
【０１９２】
工程Ｙ１は、実施の形態３において説明された工程Ｘ１を含む製造方法により、複数個の発電素子を作製する工程である。このとき、それぞれの発電素子の面積は、同一に揃えられてもよい。
【０１９３】
この場合、工程Ｂ２は、工程Ｙ１の後に、実施される工程となる。
【０１９４】
次に、図１６に示される構成の製造方法が、説明される。このとき、実施の形態４における電池の製造方法は、実施の形態２において説明された工程Ｂ２と工程Ｂ３と工程Ｂ４とに加えて、工程Ｙ２を包含する。
【０１９５】
工程Ｙ２は、実施の形態３において説明された工程Ｘ２を含む製造方法により、複数個の発電素子を作製する工程である。このとき、それぞれの発電素子の面積は、同一に揃えられてもよい。
【０１９６】
この場合、工程Ｂ２は、工程Ｙ２の後に、実施される工程となる。
【０１９７】
以上のように、負極集電体が下になるように積層する作製法であってもよい。もしくは、積層の向きを逆転してもよい。すなわち、正極端子ＰＥをあらかじめ設けた外装ケースに、正極集電体ＰＣが下になるように、発電素子が順次積層されてもよい。
【０１９８】
（実施の形態５）
以下、実施の形態５が説明される。なお、上述の実施の形態１から４のいずれかと重複する説明は、適宜、省略される。
【０１９９】
図１７は、実施の形態５における電池５０００の概略構成を示す図である。
【０２００】
実施の形態５における電池５０００は、実施の形態４において示された構成に加えて、下記の構成をさらに備える。
【０２０１】
すなわち、実施の形態５における電池５０００は、第１の電圧検出端子Ｃ１をさらに備える。
【０２０２】
第１の電圧検出端子Ｃ１は、第１の負極集電体ＮＣ１もしくは第２の正極集電体ＰＣ２に接して、設けられる。
【０２０３】
以上の構成によれば、下記の効果を奏することができる。
【０２０４】
実施の形態４に示される電池の構成では、電池電圧として出力される、第１の正極集電体ＰＣ１と第２の負極集電体ＮＣ２との間の電圧に基づいて、内部短絡の発生有無を検出することはできる。しかし、内部短絡の発生箇所を特定することは困難である。
【０２０５】
一方、実施の形態５における電池の構成では、電池電圧に加えて、第１の正極集電体ＰＣ１と第１の電圧検出端子Ｃ１との間、もしくは、第２の負極集電体ＮＣ２と第１の電圧検出端子Ｃ１との間のいずれかの電圧を、電圧検出装置でモニタリングすることで、内部短絡の発生有無および何層目で内部短絡が発生したかを検出することができる。
【０２０６】
内部短絡の発生箇所を特定することで、損傷の程度を、より正確に、把握できるようになる。
【０２０７】
以下、電圧検出装置の設置方法が、より詳細に説明される。
【０２０８】
バイポーラ積層数がｎ（ｎは自然数）の場合、電圧検出装置の数はｎ−１個とする。
【０２０９】
隣接する電圧検出端子同士、および第１の正極集電体と第１の電圧検出端子もしくは第ｎの負極集電体と第ｎ−１の電圧検出端子を、電圧検出装置で接続する。これにより、何層目で内部短絡が生じたが検出することができる。
【０２１０】
図１８は、バイポーラ積層数が４個の場合の電池の概略構成を示す図である。
【０２１１】
図１８を参照しながら、電圧検出装置の設置方法が、より具体的に、説明される。
【０２１２】
第１の正極集電体ＰＣ１に接する発電要素を含む層を、１層目とする。
【０２１３】
第４の負極集電体ＮＣ４に接する発電要素を含む層を、４層目とする。
【０２１４】
第１の正極集電体ＰＣ１と第１の電圧検出端子Ｃ１との間を検出対象として選択し、第１の電圧検出装置ＶＣ１を設置する。
【０２１５】
第１の電圧検出端子Ｃ１と第２の電圧検出端子Ｃ２との間を検出対象として選択し、第２の電圧検出装置ＶＣ２を設置する。
【０２１６】
第２の電圧検出端子Ｃ２と第３の電圧検出端子Ｃ３との間を検出対象として選択し、第３の電圧検出装置ＶＣ３を設置する。
【０２１７】
以下、一例として、１層目と４層目とに、内部短絡が発生した場合を考える。
【０２１８】
１層分の電圧を仮に４Ｖとする。このとき、１層目と４層目とは、内部短絡により、０Ｖ付近まで、電圧が低下する。その後、導通制御層が作動することにより、４Ｖまで、電圧が回復する。
【０２１９】
内部短絡が生じた直後、電池全体の電圧は８Ｖ、第１の電圧検出装置ＶＣ１は０Ｖ、第２の電圧検出装置ＶＣ２は４Ｖ、第３の電圧検出装置ＶＣ３は４Ｖを示す。
【０２２０】
電池全体の電圧の情報から、内部短絡した層の数は、２個であることがわかる。
【０２２１】
第１の電圧検出装置ＶＣ１の情報から、１層目が内部短絡していることがわかる。
【０２２２】
電池全体の電圧と第１の電圧検出装置ＶＣ１と第２の電圧検出装置ＶＣ２と第３の電圧検出装置ＶＣ３との情報から、４層目が内部短絡しているとわかる。
【０２２３】
このように、ｎ−１個の電圧検出装置を設置することで、内部短絡している層を検出することができる。
【産業上の利用可能性】
【０２２４】
本開示の電池は、例えば、全固体リチウム二次電池などとして、利用されうる。
【符号の説明】
【０２２５】
Ｕ１    第１の発電要素
Ｕ２    第２の発電要素
Ｕ３    第３の発電要素
Ｕ４    第４の発電要素
ＰＣ    正極集電体
ＰＣ１    第１の正極集電体
ＰＣ２    第２の正極集電体
ＰＣ３    第３の正極集電体
ＮＣ    負極集電体
ＮＣ１    第１の負極集電体
ＮＣ２    第２の負極集電体
ＮＣ３    第３の負極集電体
ＮＣ４    第４の負極集電体
ＰＡ    正極活物質層
ＰＡ１    正極活物質層
ＰＡ２    正極活物質層
ＰＡ３    正極活物質層
ＰＡ４    正極活物質層
ＮＡ    負極活物質層
ＮＡ１    負極活物質層
ＮＡ２    負極活物質層
ＮＡ３    負極活物質層
ＮＡ４    負極活物質層
ＳＥ    無機固体電解質層
ＳＥ１    無機固体電解質層
ＳＥ２    無機固体電解質層
ＳＥ３    無機固体電解質層
ＳＥ４    無機固体電解質層
１０１    第１の絶縁部
１０２    第２の絶縁部
Ｔ１    第１の導通制御層
Ｔ２    第２の導通制御層
Ｔ３    第３の導通制御層
Ｔ４    第４の導通制御層
Ｃ１    第１の電圧検出端子
Ｃ２    第２の電圧検出端子
Ｃ３    第３の電圧検出端子
１０００    電池
１１００    電池
１２００    電池
１３００    電池
１４００    電池
２０００    電池
２１００    電池
３０００    電池
３１００    電池
４０００    電池
４１００    電池
５０００    電池
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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