(57)【要約】【課題】コンパクト化を図ることができる全固体蓄電素子を得る。【解決手段】中央電極２１と全固体電池２２と端部電極２３とを有した全固体電池部２と、全固体電池部２を挟み、端部電極２３と電気的に接続された２枚の外装金属板３と、中央電極２１と電気的に接続された中央電極端子４と、２枚の外装金属板３の間に設けられ、中央電極端子４を支持するガラスシール部５とを備え、２枚の外装金属板３には、全固体電池部収納部３１と、ガラスシール部収納部３２とが形成され、２枚の外装金属板３は、全固体電池部収納部３１を密閉する第１溶接部と、全固体電池部収納部３１とガラスシール部収納部３２との間に設けられた電池中央端子間外装金属溶接部３４とを有し、ガラスシール部収納部３２および電池中央端子外装金属溶接部３４は、隣り合う中央電極２１の端部に並行して延びている。【選択図】図３
2014238972.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面および裏面を有する中央電極と、前記中央電極の両面に対称に設けられた２セットの全固体電池と、前記中央電極および前記全固体電池を積層方向に挟む２枚の端部電極とを有し、前記中央電極と２枚の前記端部電極とによって２セットの前記全固体電池が電気的に並列に接続された全固体電池部と、
前記全固体電池部を前記積層方向に挟み、前記端部電極と電気的に接続された２枚の外装金属板と、
前記中央電極と電気的に接続された中央電極端子と、
２枚の前記外装金属板の間に設けられ、前記中央電極端子を支持するガラスシール部と
を備え、
２枚の前記外装金属板には、前記全固体電池部が収納される第１収納部と、前記ガラスシール部が収納される第２収納部とが形成され、
２枚の前記外装金属板は、前記第１収納部を前記中央電極端子および前記ガラスシール部とともに密閉する第１溶接部と、前記第１収納部と前記第２収納部との間に設けられた第２溶接部とを有し、
前記第２収納部および前記第２溶接部は、隣り合う前記中央電極の端部に並行して延びていることを特徴とする全固体蓄電素子。
【請求項２】
前記全固体電池は、それぞれが積層され電気的に直列に接続された複数個の単セルを有していることを特徴とする請求項１に記載の全固体蓄電素子。
【請求項３】
前記第１収納部および前記第２収納部は、それぞれがプレス加工されることによって対称形の凹部が形成された２枚の前記外装金属板を張り合わせることによって形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の全固体蓄電素子。
【請求項４】
２枚の前記外装金属板は、１枚の金属板を折り曲げることによって構成されていることを特徴とする請求項１から請求項３までの何れか一項に記載の全固体蓄電素子。
【請求項５】
２枚の前記外装金属板には、前記中央電極と前記ガラスシール部との間の前記中央電極端子の部分を収納する第３収納部が形成され、
前記第３収納部に充填された電子絶縁性部材をさらに備えたことを特徴とする請求項１から請求項４までの何れか一項に記載の全固体蓄電素子。
【請求項６】
２枚の前記外装金属板には、前記第１収納部に連通する第４収納部が形成され、
前記第４収納部に設けられた吸湿部材をさらに備えたことを特徴とする請求項１から請求項５までの何れか一項に記載の全固体蓄電素子。
【請求項７】
前記全固体電池部に対向する前記外装金属板の部分の外周面は、疎面化されていることを特徴とする請求項１から請求項６までの何れか一項に記載の全固体蓄電素子。
【請求項８】
前記ガラスシール部を挟む２枚の前記外装金属板の部分における前記積層方向の寸法は、前記全固体電池部を挟む２枚の前記外装金属板の部分における前記積層方向の寸法よりも大きいことを特徴とする請求項１から請求項７までの何れか一項に記載の全固体蓄電素子。
【請求項９】
前記中央電極は正極であり、前記端部電極は負極であることを特徴とする請求項１から請求項８までの何れか一項に記載の全固体蓄電素子。
【請求項１０】
表面および裏面を有する中央電極と、前記中央電極の両面に対称に設けられた２セットの全固体電池と、前記中央電極および前記全固体電池を積層方向に挟む２枚の端部電極とを有し、前記中央電極と２枚の前記端部電極とによって２セットの前記全固体電池が電気的に並列に接続された全固体電池部と、前記全固体電池部を前記積層方向に挟み、前記端部電極と電気的に接続された２枚の外装金属板と、前記中央電極と電気的に接続された中央電極端子と、２枚の前記外装金属板の間に設けられ、前記中央電極端子を支持するガラスシール部とを備え、２枚の前記外装金属板には、前記全固体電池部が収納される第１収納部と、前記ガラスシール部が収納される第２収納部とが形成され、２枚の前記外装金属板は、前記第１収納部を前記中央電極端子および前記ガラスシール部とともに密閉する第１溶接部と、前記第１収納部と前記第２収納部との間に設けられた第２溶接部とを有し、前記第２収納部および前記第２溶接部は、隣り合う前記中央電極の端部に並行して延びている全固体蓄電素子の製造方法であって、
２枚の前記外装金属板のそれぞれをプレス加工することによって前記第１収納部および前記第２収納部を形成するための凹部を形成するプレス加工工程と、
前記プレス加工工程の後、２枚の前記外装金属板を張り合わせて前記第２収納部を形成し、前記第２収納部の周囲に位置する２枚の前記外装金属板の部分を溶接し、前記第２収納部にガラスシール部用原料を充填し、前記第２収納部に前記中央電極端子を挿入し、前記ガラスシール部用原料の溶融温度で熱処理を行って前記ガラスシール部を形成するガラスシール部形成工程と、
前記ガラスシール部形成工程の後、前記第１収納部を形成するための前記凹部に前記全固体電池部を挿入し、前記中央電極に前記中央電極端子を溶接し、前記第１収納部が前記中央電極端子および前記ガラスシール部とともに密閉されるように２枚の前記外装金属板を溶接する第１収納部密閉工程と
を備えたことを特徴とする全固体蓄電素子の製造方法。
【請求項１１】
突起模様が形成されたプレス金型を用いて、前記全固体電池部に対向する前記外装金属板の部分の外周面を押圧する疎面化工程をさらに備えたことを特徴とする請求項１０に記載の全固体蓄電素子の製造方法。
【請求項１２】
表面および裏面を有する中央電極と、前記中央電極の両面に対称に設けられた２セットの全固体電池と、前記中央電極および前記全固体電池を積層方向に挟む２枚の端部電極とを含み、前記中央電極と２枚の前記端部電極とによって２セットの前記全固体電池が電気的に並列に接続された全固体電池部と、前記全固体電池部を前記積層方向に挟み、前記端部電極と電気的に接続された２枚の外装金属板と、前記中央電極と電気的に接続された中央電極端子と、２枚の前記外装金属板の間に設けられ、前記中央電極端子を支持するガラスシール部とを有し、２枚の前記外装金属板には、前記全固体電池部が収納される第１収納部と、前記ガラスシール部が収納される第２収納部とが形成され、２枚の前記外装金属板は、前記第１収納部を前記中央電極端子および前記ガラスシール部とともに密閉する第１溶接部と、前記第１収納部と前記第２収納部との間に設けられた第２溶接部とを含み、前記第２収納部および前記第２溶接部は、隣り合う前記中央電極の端部に並行して延びている複数の全固体蓄電素子を備えた全固体蓄電素子モジュールであって、
それぞれの前記全固体蓄電素子は、前記積層方向に前記全固体蓄電素子を見た場合に、隣り合う前記全固体蓄電素子の前記ガラスシール部が前記全固体電池部を挟むように積み重ねられており、
それぞれの前記全固体蓄電素子の前記中央電極端子が電気的に接続されて第１極となり、隣り合う前記全固体蓄電素子の前記外装金属板が電気的に接続されて第２極となり、それぞれの前記全固体蓄電素子が電気的に並列に接続されていることを特徴とする全固体蓄電素子モジュール。
【請求項１３】
隣り合う前記全固体蓄電素子の前記外装金属板の間に設けられた耐熱性の導電接着剤をさらに備えたことを特徴とする請求項１２に記載の全固体蓄電素子モジュール。
【請求項１４】
表面および裏面を有する中央電極と、前記中央電極の両面に対称に設けられた２セットの全固体電池と、前記中央電極および前記全固体電池を積層方向に挟む２枚の端部電極とを含み、前記中央電極と２枚の前記端部電極とによって２セットの前記全固体電池が電気的に並列に接続された全固体電池部と、前記全固体電池部を前記積層方向に挟み、前記端部電極と電気的に接続された２枚の外装金属板と、前記中央電極と電気的に接続された中央電極端子と、２枚の前記外装金属板の間に設けられ、前記中央電極端子を支持するガラスシール部とを有し、２枚の前記外装金属板には、前記全固体電池部が収納される第１収納部と、前記ガラスシール部が収納される第２収納部とが形成され、２枚の前記外装金属板は、前記第１収納部を前記中央電極端子および前記ガラスシール部とともに密閉する第１溶接部と、前記第１収納部と前記第２収納部との間に設けられた第２溶接部とを含み、前記第２収納部および前記第２溶接部は、隣り合う前記中央電極の端部に並行して延びている複数の全固体蓄電素子を備えた全固体蓄電素子モジュールの製造方法であって、
半田を用いて、隣り合う前記全固体蓄電素子の前記外装金属板の間を電気的に接続する半田フロー工程を備えたことを特徴とする全固体蓄電素子モジュールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、中央電極端子と外装金属板との間にガラスシール部が設けられた全固体蓄電素子および全固体蓄電素子モジュール並びにこれらの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、中央電極と、中央電極を挟む２枚の外装金属板と、中央電極に電気的に接続され、中央電極から離れる方向に延びた中央電極端子と、中央電極端子と外装金属板との間に設けられたガラスシール部とを備えた電池が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実公昭６０−３１１５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ガラスシール部が中央電極から離れる方向に延びているので、電池の寸法が大きくなってしまうという問題点があった。
【０００５】
この発明は、コンパクト化を図ることができる全固体蓄電素子および全固体蓄電素子モジュール並びにこれらの製造方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る全固体蓄電素子は、表面および裏面を有する中央電極と、中央電極の両面に対称に設けられた２セットの全固体電池と、中央電極および全固体電池を積層方向に挟む２枚の端部電極とを有し、中央電極と２枚の端部電極とによって２セットの全固体電池が電気的に並列に接続された全固体電池部と、全固体電池部を積層方向に挟み、端部電極と電気的に接続された２枚の外装金属板と、中央電極と電気的に接続された中央電極端子と、２枚の外装金属板の間に設けられ、中央電極端子を支持するガラスシール部とを備え、２枚の外装金属板には、全固体電池部が収納される第１収納部と、ガラスシール部が収納される第２収納部とが形成され、２枚の外装金属板は、第１収納部を中央電極端子およびガラスシール部とともに密閉する第１溶接部と、第１収納部と第２収納部との間に設けられた第２溶接部とを有し、第２収納部および第２溶接部は、隣り合う中央電極の端部に並行して延びている。
【発明の効果】
【０００７】
この発明に係る全固体蓄電素子によれば、２枚の外装金属板には、全固体電池部が収納される第１収納部と、ガラスシール部が収納される第２収納部とが形成され、２枚の外装金属板は、第１収納部を中央電極端子およびガラスシール部とともに密閉する第１溶接部と、第１収納部と第２収納部との間に設けられた第２溶接部とを有し、第２収納部および第２溶接部は、隣り合う中央電極の端部に並行して延びているので、中央電極から離れる方向についての全固体蓄電素子の寸法を小さくすることができる。その結果、全固体蓄電素子のコンパクト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】この発明の実施の形態１に係る全固体蓄電素子の製造途中の状態を示す平面図である。
【図２】図１の全固体蓄電素子を示す断面図である。
【図３】図１の全固体蓄電素子の完成した状態を示す平面図である。
【図４】図３の全固体電池部を示す拡大図である。
【図５】図１の全固体蓄電素子を分解した状態を示す平面図である。
【図６】図５の全固体蓄電素子を示す側面図である。
【図７】図１の全固体蓄電素子の製造途中の状態を示す側面図である。
【図８】図１の全固体蓄電素子をプレス金型でプレスする状態を示す側面図である。
【図９】図８の全構体蓄電素子を示す平面図である。
【図１０】図１の全固体蓄電素子を回路基板に装着する状態を示す側面図である。
【図１１】この発明の実施の形態２に係る全固体蓄電素子モジュールを回路基板に装着する状態を示す側面図である。
【図１２】この発明の実施の形態３に係る全固体蓄電素子の製造途中の状態を示す平面図である。
【図１３】この発明の実施の形態４に係る全固体蓄電素子の製造途中の状態を示す平面図である。
【図１４】この発明の実施の形態５に係る全固体蓄電素子を示す平面図である。
【図１５】図１４の全固体蓄電素子を示す側面図である。
【図１６】図１４の全固体蓄電素子の製造途中の状態を示す平面図である。
【図１７】図１６の全固体蓄電素子を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る全固体蓄電素子の製造途中の状態を示す平面図、図２は図１の全固体蓄電素子を示す断面図、図３は図１の全固体蓄電素子の完成した状態を示す平面図である。図において、全固体蓄電素子１は、全固体電池部２と、全固体電池部２を挟む２枚の外装金属板３と、全固体電池部２に電気的に接続された中央電極端子４と、中央電極端子４と２枚の外装金属板３との間に設けられたガラスシール部５とを備えている。
【００１０】
全固体電池部２は、表面および裏面を有する中央電極２１と、中央電極２１の両面に対称に設けられた２セットの全固体電池２２と、中央電極２１および全固体電池２２を積層方向に挟む２枚の端部電極２３とを有している。積層方向とは、中央電極２１および全固体電池２２が重ねられる方向であり、図２の矢印Ａの方向である。全固体電池部２は、中央電極２１と２枚の端部電極２３とによって、２セットの全固体電池２２が電気的に並列に接続されている。
【００１１】
中央電極端子４は、中央電極２１に溶接された端子溶接部４１と、中央電極２１から離れる方向に端子溶接部４１から延びた中央電極端子屈曲部４２と、隣り合う中央電極２１の端部に沿って中央電極端子屈曲部４２から延びた中央電極端子本体４３とを有している。中央電極端子屈曲部４２および中央電極端子本体４３は、１本の中央電極端子４を折り曲げることによって形成されている。中央電極端子本体４３の先端部は、２枚の外装金属板３から露出している。
【００１２】
２枚の外装金属板３には、全固体電池部２を収納する全固体電池部収納部（第１収納部）３１と、ガラスシール部５が収納される弾丸形のガラスシール部収納部（第２収納部）３２と、中央電極端子屈曲部４２が収容される中央電極端子屈曲部収納部３３とが形成されている。
【００１３】
２枚の外装金属板３は、ガラスシール部収納部３２と全固体電池部収納部３１との間に設けられた電池中央端子間外装金属溶接部（第２溶接部）３４と、２枚の外装金属板３の周囲の部分であって、電池中央端子間外装金属溶接部３４に対向する部分に設けられた辺部中央端子間外装金属溶接部３５と、２枚の外装金属板３の周囲の部分であって、ガラスシール部５および辺部中央端子間外装金属溶接部３５を除いた部分に設けられた外装金属周囲溶接部３６とを有している。辺部中央端子間外装金属溶接部３５および外装金属周囲溶接部３６は、第１溶接部を構成しており、全固体電池部収納部３１を中央電極端子４およびガラスシール部５とともに密閉する。
【００１４】
２枚の外装金属板３の面積は、１０ｍｍ×１０ｍｍとなっている。２枚の外装金属板３の厚さは、ガラスシール部収納部３２に対応する部分で４ｍｍ、全固体電池部収納部３１に対応する部分で３ｍｍとなっている。全固体電池部２の有効面積は、５ｍｍ×８ｍｍで０．４ｃｍ２となっている。それぞれの外装金属板３は、厚さが０．２ｍｍとなっており、ステンレスから構成されている。中央電極２１は、厚さが０．１ｍｍとなっている。中央電極端子４は、直径が１ｍｍとなっている。中央電極２１および中央電極端子４は、コバール金属（合金  Ｆｅ：Ｎｉ：Ｃｏ＝５４：２９：１７）から構成されている。
【００１５】
ガラスシール部５は、ホウ珪酸ガラスの粉末から構成されており、約１０００℃で溶融することで金属との密着性が確保されている。外装金属板３は、耐食性の金属であれば、ステンレスに限らないが、熱膨張係数がガラスシール部５と同程度であることが望ましい。外装金属板３とガラスシール部５との間およびガラスシール部５と中央電極端子４との間に酸化被膜が形成されないようにするためには、窒素雰囲気下または水素雰囲気下でガラスシール部５を溶融することが望ましい。ガラスシール部５については、粒子形状のものを含めて、用途に応じて様々な材料が開発され市販されており、銅またはアルミニウムに対してガラスハーメチックシールをすることが可能となっているので、必要に応じて材料を自由に選択して使用することができる。
【００１６】
電池中央端子間外装金属溶接部３４、辺部中央端子間外装金属溶接部３５および外装金属周囲溶接部３６は、一般的な溶接手段を用いて形成することができる。その中でも、電子ビーム溶接が望ましい。電子ビーム溶接は、真空下で微小領域に対して電子ビームを照射して、金属母材を溶かして行うものであるので、酸化被膜が生成する恐れが少なく、コンタミの発生の恐れが少ない。また、電子ビーム溶接は、熱が伝達される領域が微小領域に限られるので、全固体電池部２を熱によって損なう恐れが少ない。さらに、外装金属周囲溶接部３６の形成と同時に、全固体電池部２を密閉することになるが、真空で密封することになるので、水分の浸入またはコンタミなどの劣化要因を排除することができる。
【００１７】
図４は図３の全固体電池部２を示す拡大図である。図において、全固体電池部２は、全固体電池２２と中央電極２１との間および全固体電池２２と端部電極２３との間を接着する導電性接着層２４をさらに有している。導電性接着層２４は、カーボンの微粒子とバインダーなどから構成されている。
【００１８】
全固体電池２２は、３つの単セル２２１と、隣り合う単セル２２１の間に設けられた内部電極層２２２とを有している。それぞれの単セル２２１は、負極電極層２２３と、固体電解質層２２４と、正極電極層２２５とを有している。３つの単セル２２１は、内部電極層２２２を介して、電気的にバイポーラ型に積層されている。中央電極２１の表裏両面に、対称に２セットの全固体電池２２（３セル積層）を２枚の端部電極２３で挟むことで、中央電極２１と端部電極２３との間に２セットの全固体電池２２が電気的に並列に接続されて、全固体電池部２が構成されている。全固体電池２２は、高温で焼結され、一体化されてよい。
【００１９】
固体電解質層２２４のグリーンシートは、ＬＡＧＰ（Ｌｉ１．５Ａｌ０．５Ｇｅ１．５（ＰＯ４）３）を溶融急冷法によりガラス粉末とした後、スラリー化してグリーンシートに成型することで構成されている。固体電解質としては、ナシコン型構造を有するＬＡＧＰの他、超イオン伝動体Ｌｉ１０ＧｅＰ２Ｓ１２、Ｌｉ２Ｓ−Ｐ２Ｓ５、Ｌｉ２Ｓ−Ｐ２Ｓ５−ＧｅＳ２、Ｌｉ２Ｓ−Ｐ２Ｓ５−ＳｉＳ２等の硫化物系化合物を用いることができる。固体電解質は、正極および負極に共通の固体電解質として混ぜて構成する。これにより、焼結した場合に、正極電極層２２５、固体電解質層２２４、負極電極層２２３を一体として不具合なく成形し機能させることが可能となる。これは、共通の固体電解質が糊の役割を果たすためと考えられる。
【００２０】
正極電極層２２５のグリーンシートは、正極活物質、固体電解質、導電助剤としてのカーボン粉末を混合し、スラリー化してグリーンシートに成型することで構成されている。正極活物質としては、ナシコン型構造を有するＬＶＰ（Ｌｉ３Ｖ２（ＰＯ４）３）の他、Ｌｉ２ＦｅＳ２、リチウム遷移金属酸化物、カルコゲン化物などを用いることができる。
【００２１】
負極電極層２２３のグリーンシートは、負極活物質、固体電解質、導電助剤としてのカーボン粉末を混合し、スラリー化してグリーンシートの成型することで構成されている。負極活物質としては、酸化チタン（ＴｉＯ２）、グラファイト、ハードカーボンなどを用いることができる。
【００２２】
内部電極層２２２のグリーンシートは、導電材としてのカーボン粉末に、絶縁ガラスであるＬＧＰ（ＬｉＧｅ２（ＰＯ４）３）を溶融急冷法によりガラス粉末として混合し、スラリー化してグリーンシートに成型することで構成されている。
【００２３】
全固体電池２２は、固体電解質を含む正極電極層２２５のグリーンシート、固体電解質層２２４のグリーンシート、固体電解質を含む負極電極層２２３のグリーンシートを、順次積層した単セル２２１を内部電極層２２２のグリーンシートを介して、３セル積層してバイポーラ積層体のグリーンシートを構成した後、所定の大きさに裁断し、焼結して製造することができるが、固体電解質、正極および負極の材料によっては、乾燥や焼結に至らない温度での熱処理のみで製造される場合もある。
【００２４】
図５は図１の全固体蓄電素子１を分解した状態を示す平面図、図６は図５の全固体蓄電素子１を示す側面図である。図５では、２枚の外装金属板３が互いに重ねられていない状態、言い換えれば、２枚の外装金属板３が魚の開きのように開かれた状態で、全固体電池部収納部３１を形成するための凹部３１１に全固体電池部２を挿入し、中央電極２１にスポット溶接で中央電極端子４を溶接した状態を示している。実際には、中央電極端子４は、ガラスシール部５を溶融してガラスハーメチックシールを施した後に中央電極２１にスポット溶接で中央電極端子４に溶接される。
【００２５】
２枚の外装金属板３をプレス加工によって、全固体電池部収納部３１を形成するための凹部３１１と、ガラスシール部収納部３２を形成するための凹部３２１と、中央電極端子屈曲部収納部３３を形成するための凹部３３１とを形成し、２枚の外装金属板３を溶接することによって、弾丸形のガラスシール部収納部３２を形成する。厚さが０．２ｍｍの外装金属板３について深さが２〜３ｍｍ程度のプレス加工は容易に行うことができ、簡単に凹部３１１、凹部３２１および凹部３３１を形成することができる。
【００２６】
なお、２枚の外装金属板３は、必ずしも分離されている必要はなく、一枚の金属板を折り曲げて、２枚の外装金属板３を構成してもよい。この場合、辺部中央端子間外装金属溶接部３５におけるガラスシール部収納部３２近傍を除く領域の溶接を省くことが可能となる。
【００２７】
弾丸形のガラスシール部収納部３２にガラスシール部用原料を充填し、ガラスシール部収納部３２の中心軸に中央電極端子４を挿入し、およそ１０００℃において、窒素雰囲気下または水素雰囲気下で熱処理を行うことでガラスハーメチックシールを施すことができる。本願発明は、中央電極端子屈曲部４２が存在することが大きな特徴であり、これによって、全固体電池部２とガラスシール部５に加えられる力の方向を分散し、ガラスシール部５が折れ曲がるなどの不具合の発生を防止することができる。
【００２８】
中央電極端子屈曲部収納部３３は、ガラスシール部収納部３２と全固体電池部収納部３１との間の中央電極端子４の部分が収納される。なお、中央電極端子屈曲部収納部３３を形成せずに、ガラスシール部収納部３２と全固体電池部収納部３１とを近接させ、直接連絡する空間を構成して、中央電極端子４の通路とすることもできる。ただし、直接連絡する空間が狭い場合には、外装金属板３と中央電極端子４とは絶縁材料によって電気的に絶縁する必要がある。これは、中央電極端子４にフッ素系樹脂などの絶縁被覆を施し、または、フッ素系樹脂の細いパイプに中央電極端子４を通すことによって簡単に実現することができる。
【００２９】
図７は図１の全固体蓄電素子１の製造途中の状態を示す側面図である。図７では、ガラスシール部収納部３２への中央電極端子４のガラスハーメチックシールを終えて、全固体電池部収納部３１に全固体電池部２を収納しようとする様子を模式的に示している。全固体電池部２を全固体電池部収納部３１に収納した後、中央電極２１にスポット溶接で中央電極端子４を溶接し、２枚の外装金属板３を張り合わせた後、２枚の外装金属板３の周辺を電子ビーム溶接で溶接する。電子ビーム溶接は、電子ビームを照射するいために真空中で行われるので、ガラスシール部収納部３２と全固体電池部収納部３１とが真空中で密閉されることになる。したがって、全固体電池部２を真空で脱水した上で、外部から水分がガラスシール部収納部３２および全固体電池部収納部３１に浸入する恐れがなくなるという効果が得られる。これにより、吸湿による劣化の心配のない全固体蓄電素子１を得ることができる。
【００３０】
図８は図１の全固体蓄電素子１をプレス金型でプレスする状態を示す側面図、図９は図８の全構体蓄電素子１を示す平面図である。全固体蓄電素子１を微小な突起模様の金型６１が設けられたプレス金型６によって挟んで、１０ｋｇ／ｃｍ２程度の面圧でプレスする。これにより、全固体電池部２に対向する外装金属板３の部分と端部電極２３との間の密着性を高めて接触抵抗を下げるとともに、全固体電池部２に対向する外装金属板３の部分の外周面に微小な突起模様２５を形成して疎面化する。これによって、外装金属板３と端部電極２３との間に導電性接着剤などを用いて接触抵抗を低くする密着加工がされていない場合であっても、この間の接触抵抗を下げることが可能となる。
【００３１】
この工程のポイントは、全固体蓄電素子１全体をプレスするのではなく、全固体電池部２に対向する外装金属板３の部分のみをプレスするところにある。ガラスシール部５を挟む２枚の外装金属板３の部分の積層方向の寸法が、全固体電池部２を挟む２枚の外装金属板３の部分の積層方向の寸法よりも大きい場合であっても、すでにガラスハーメチックシールが形成されているガラスシール部収納部３２をプレスすることなくガラスシール部収納部３２の形状を維持することができ、ガラスシール部５にダメージを与える恐れがない。
【００３２】
図１０は図１の全固体蓄電素子１を回路基板に装着する状態を示す側面図である。回路基板（パワーエレクトロニクス回路基板）は、回路基板本体７１と、端部電極端子台（第２極）７２と、第１極７３と、ＳｉＣスイッチング素子７４と、コンデンサ７５とを有している。端部電極端子台７２、第１極７３、ＳｉＣスイッチング素子７４、コンデンサ７５は、回路基板本体７１に設けられている。全固体蓄電素子１は、中央電極端子４が第１極７３に電気的に接続され、物理的に接触する外装金属板３が端部電極端子台７２に電気的に接続されている。パワーエレクトロニクスの分野では、マイナス極をベース（グラウンド、アース）にすることが多いので、第１極７３は負極側、端部電極端子台７２は正極側であることが望ましい。これにより、端部電極端子台７２と回路基板本体７１のベースとの電気絶縁を省略することができる。
【００３３】
全固体蓄電素子１の全固体電池部収納部３１と端部電極端子台７２との間が耐熱性の導電接着剤で電気的に接続されることが望ましく、図９で示したように、微小な突起模様２５が外装金属板３の外周面に形成されている場合には、突起模様２５の起伏の間に耐熱性の導電接着剤を挿入させることによって、実質的な接触表面積が著しく増大するので、接触抵抗を著しく下げるとともに、強固な接着力を得ることができる。耐熱性の導電接着剤としては、カーボン微粒子とバインダーとを混ぜ合わせたものが望ましく、バインダーについては必要な耐熱性によって選択することができる。例えば、フッ素系のバインダーを用いた場合には、３００℃前後の耐熱性を得ることが可能となる。なお、図９で示したような微小な突起模様２５が端部電極端子台７２の表面に設けられてもよく、これにより、接着力がより強固になる効果が得られる。
【００３４】
また、半田フロー工程によって、全固体蓄電素子１の全固体電池部収納部３１と端部電極端子台７２との間を電気的に接続してもよい。つまり、半田を用いて全固体蓄電素子１の全固体電池部収納部３１と端部電極端子台７２との間を電気的に接続してもよい。回路基板は、その表面に装着された各種素子の端部を半田で接合するため、半田が溶融された浴に沈められ、または、半田が流される半田フロー工程を経て製造されることが一般的である。全固体蓄電素子１を回路基板本体７１に装着した後に、半田フロー工程を経ることで、全固体蓄電素子１の全固体電池部収納部３１と端部電極端子台７２との間を半田によって電気的に接続することができる。また、第１極７３の回路基板本体７１への電気的な接続についても、半田フロー工程を経ることで同時に行うことが可能となる。
【００３５】
図９で示したような微小な突起模様２５が外装金属板３の外周面に形成されているので、外装金属板３と端部電極端子台７２との間に半田がポア吸引力により引き込まれ、外装金属板３と端部電極端子台７２との間の接触表面積が著しく増大するので、接触抵抗を著しく下げるとともに、強固か接着力を得ることが可能となる。また、図９で示したような微小な突起模様２５が端部電極端子台７２の表面に設けられてもよく、これにより、接着力がより強固になる効果が得られる。
【００３６】
全固体蓄電素子１を回路基板本体７１に装着した後に、半田メッキ浴に回路基板を沈めた際に、中央電極端子４と外装金属板３との間が半田付けされて全固体電池部２の正極と負極とが短絡されることが考えられるが、ガラスハーメチックシールのガラスが半田をはじくことによって、半田で短絡することはない。ただし、半田フロー工程におけるごく僅かな時間では、電気伝導性のある半田によって中央電極端子４と外装金属板３との間が短絡され、全固体電池部２の正極と負極とが短絡される恐れが考えられるが、本願発明者は、本願発明を用いた実験によって、短絡電流がほとんど流れず、問題がないことを確認している。
【００３７】
耐熱性の導電接着剤を用いて全固体蓄電素子１の全固体電池部収納部３１を端部電極端子台７２に接着する場合には、半田フロー工程の後に、全固体蓄電素子１を回路基板本体７１に装着することが望ましい。
【００３８】
回路基板本体７１に装着された全固体蓄電素子１は、例えば、ＳｉＣスイッチング素子７４の逆バイアス直流電源に用いられ、電源が消失した時のバックアップ電源として利用することができる。
【００３９】
以上説明したように、この発明の実施の形態１に係る全固体蓄電素子１によれば、２枚の外装金属板３には、全固体電池部２が収納される全固体電池部収納部３１と、ガラスシール部５が収納されるガラスシール部収納部３２とが形成され、２枚の外装金属板３は、全固体電池部収納部３１を中央電極端子４およびガラスシール部５とともに密閉する辺部中央端子間外装金属溶接部３５および外装金属周囲溶接部３６と、全固体電池部収納部３１とガラスシール部収納部３２との間に設けられた電池中央端子間外装金属溶接部３４とを有し、ガラスシール部収納部３２および電池中央端子間外装金属溶接部３４は、隣り合う中央電極２１の端部に並行して延びているので、中央電極２１から離れる方向についての全固体蓄電素子１の寸法を小さくすることができる。その結果、全固体蓄電素子１のコンパクト化を図ることができる。
【００４０】
また、全固体電池部２は、それぞれが積層され電気的に直列に接続された複数個の単セル２２１を有しているので、電子回路基板に実装するために十分な蓄電容量を確保することができる。
【００４１】
また、全固体電池部収納部３１およびガラスシール部収納部３２は、それぞれがプレス加工されることによって対称形の凹部３１１、３２１が形成された２枚の外装金属板３を張り合わせることによって形成されているので、簡単に全固体電池部収納部３１およびガラスシール部収納部３２を形成することができる。
【００４２】
また、全固体電池部２に対向する外装金属板３の部分の外周面は、疎面化されているので、外装金属板３と端部電極端子台７２との間の接触抵抗を低下させることができる。
【００４３】
ガラスシール部５を挟む２枚の外装金属板３の部分における積層方向の寸法は、全固体電池部２を挟む２枚の外装金属板３の部分における積層方向の寸法よりも大きいので、全固体電池部収納部３１の密閉を強固にすることができ、吸湿による全固体電池部２の劣化を防止することができる。
【００４４】
また、この発明の実施の形態１に係る全固体蓄電素子１の製造方法によれば、２枚の外装金属板３のそれぞれをプレス加工することによって全固体電池部収納部３１およびガラスシール部収納部３２を形成するための凹部３１１、３２１を形成するプレス加工工程と、プレス加工工程の後、２枚の外装金属板３を張り合わせてガラスシール部収納部３２を形成し、ガラスシール部収納部３２の周囲に位置する２枚の外装金属板３の部分を溶接し、ガラスシール部収納部３２にガラスシール部用原料を充填し、ガラスシール部収納部３２に中央電極端子４を挿入し、ガラスシール部用原料の溶融温度で熱処理を行ってガラスシール部５を形成するガラスシール部形成工程と、ガラスシール部形成工程の後、全固体電池部収納部３１を形成するための凹部３１１に全固体電池部２を挿入し、中央電極２１に中央電極端子４を溶接し、全固体電池部収納部３１を中央電極端子４およびガラスシール部５とともに密閉するように２枚の外装金属板３を溶接する第１収納部密閉工程とを備えているので、簡単かつ低コストで全固体蓄電素子１を製造することができる。また、２枚の外装金属板３を溶接してガラスシール部収納部３２を先に形成して、ガラスシール部収納部３２にガラスシール部用原料を充填し、ガラスシール部収納部３２に中央電極端子４を挿入し、ガラスシール部用原料の溶融温度で熱処理を行ってガラスシール部５を形成してガラスハーメチックシールを施すので、全固体電池部２が熱的なダメージを受けることを防止することができる。また、ガラスシール部収納部３２を形成した後に、全固体電池部収納部３１に全固体電池部２を挿入し、中央電極端子４を中央電極２１に溶接するために十分な開口部を確保することができ、また、外装金属板３の周囲を溶接することで、全固体電池部収納部３１を密閉することができる。以上により、簡単に、かつ、安価に、回路基板本体７１に実装する素子として適した大きさにまでコンパクト化した全固体蓄電素子１を製造することができる。
【００４５】
また、この全固体蓄電素子１の製造方法は、突起模様が形成されたプレス金型６を用いて、全固体電池部２に対向する外装金属板３の部分の外周面を押圧する疎面化工程をさらに備えているので、外装金属板３と端部電極端子台７２との間の接触抵抗を低下させることができる。
【００４６】
実施の形態２．
図１１はこの発明の実施の形態２に係る全固体蓄電素子モジュールを回路基板に装着する状態を示す側面図である。実施の形態１と異なり、全固体蓄電素子モジュール１００は、６個の全固体蓄電素子１を有している。６個の全固体蓄電素子１は、並列に接続されて回路基板本体７１に装着されている。すなわち、６個の全固体蓄電素子１は、積層方向に全固体蓄電素子１を見た場合に、隣り合う全固体蓄電素子１のガラスシール部５が全固体電池部２を挟むように積み重ねられている。それぞれの全固体蓄電素子１の中央電極端子４を電気的に接続して第１極７３とし、物理的に接触するそれぞれの全固体蓄電素子１の外装金属板３は端部電極端子台７２に電気的に接続されている。
【００４７】
積層方向に全固体蓄電素子１を見た場合に、隣り合う全固体蓄電素子１のガラスシール部５が全固体電池部２を挟むように６個の全固体蓄電素子１が積み重ねられているところがポイントであり、隣り合う全固体蓄電素子１に物理的に邪魔されることなくガラスシール部収納部３２の厚さを大きくすることができ、十分な量のガラスシール部用原料をガラスシール部収納部３２に充填して、信頼性の高いガラスハーメチックシールを施すことが可能となる。また、外装金属板３を介して個々の全固体蓄電素子１が電気的に並列に接続されるので、回路基板で必要となる蓄電容量に合わせて、全固体蓄電素子１の並列数を自由に選択することが可能となる。特に、ガラスシール部収納部３２の厚さを全固体電池部収納部３１の厚さよりも大きくした構造で効果がある。これは、ガラスシール部５および電池中央端子間外装金属溶接部３４が、隣り合う中央電極２１の端部に並行して延びていることによって得られる効果である。
【００４８】
全固体電池部収納部３１と端部電極端子台７２との間および隣り合う全固体電池部収納部３１の間は、耐熱性の導電接着剤で電気的に接着されることが望ましい。また、図９で示したような微小な突起模様２５が全固体電池部収納部３１の外周面に形成されてもよい。この場合、実質的な接触表面積が著しく増大するので、全固体電池部収納部３１と端部電極端子台７２との間および隣り合う全固体電池部収納部３１の間の接触抵抗を著しく下げることができるとともに、強固な接着力を得ることが可能となる。
【００４９】
また、半田フロー工程によって、全固体電池部収納部３１と端部電極端子台７２との間および隣り合う全固体電池部収納部３１の間を電気的に接続してもよい。つまり、半田を用いて全固体電池部収納部３１と端部電極端子台７２との間および隣り合う全固体電池部収納部３１の間を電気的に接続してもよい。全固体蓄電素子１を回路基板本体７１に装着した後に、半田フロー工程を経ることによって、全固体電池部収納部３１と端部電極端子台７２との間および隣り合う全固体電池部収納部３１の間を電気的に接続することができる。また、第１極７３の回路基板本体７１への電気的な接続も、半田フロー工程を経ることで同時に行うことが可能となる。
【００５０】
図９で示したような微小な突起模様２５が全固体電池部収納部３１の外周面に形成されている場合には、外装金属板３と端部電極端子台７２との間および隣り合う外装金属板３との間に半田がポア吸引力により引き込まれ、接触表面積が著しく増大するので、接触抵抗を著しく下げるとともに、強固な接着力を得ることが可能になる。その他の構成は、実施の形態１と同様である。
【００５１】
以上説明したように、この発明の実施の形態２に係る全固体蓄電素子モジュール１００によれば、２枚の外装金属板３には、全固体電池部２が収納される全固体電池部収納部３１と、ガラスシール部５が収納されるガラスシール部収納部３２とが形成され、２枚の外装金属板３は、全固体電池部収納部３１を中央電極端子４およびガラスシール部５とともに密閉する辺部中央端子間外装金属溶接部３５および外装金属周囲溶接部３６と、全固体電池部収納部３１とガラスシール部収納部３２との間に設けられた電池中央端子間外装金属溶接部３４とを含み、ガラスシール部収納部３２および電池中央端子間外装金属溶接部３４は、隣り合う中央電極２１の端部に並行して延びているので、中央電極２１から離れる方向についての全固体蓄電素子１の寸法を小さくすることができる。その結果、全固体蓄電素子１のコンパクト化を図ることができる。
【００５２】
また、この全固体蓄電素子モジュール１００は、隣り合う全固体蓄電素子１の外装金属板３の間に設けられた耐熱性の導電接着剤を備えているので、隣り合う全固体電池部収納部３２の間の接触抵抗を著しく下げることができるとともに、強固な接着力を得ることが可能となる。
【００５３】
また、この発明の実施の形態２に係る全固体蓄電素子モジュール１００の製造方法によれば、半田を用いて、隣り合う全固体蓄電素子１の外装金属板３の間を電気的に接続する半田フロー工程を備えているので、隣り合う全固体蓄電素子１の外装金属板３の間を簡単に電気的に接続することができる。
【００５４】
実施の形態３．
図１２はこの発明の実施の形態３に係る全固体蓄電素子の製造途中の状態を示す平面図である。全固体蓄電素子１は、ガラスシール部収納部３２のうちで、ガラスシール部５（ガラスハーメチックシール処理により溶融した後のもの）が専有していない残りの空間と、中央電極端子屈曲部収納部３３とに設けられた電子絶縁性部材８をさらに備えている。ガラスシール部収納部３２のうちで、ガラスシール部５が専有していない残りの空間と、中央電極端子屈曲部収納部３３とから第３収納部が構成されている。
【００５５】
ガラスシール部収納部３２のうちで、ガラスシール部５が専有していない残りの空間と、中央電極端子屈曲部収納部３３とに電子絶縁性部材８を備えることによって、例えば、外力によって中央電極端子屈曲部収納部３３の空間が変形した場合であっても、中央電極端子４が外装金属板３と接触して短絡することを著しく低下させることができる。電子絶縁性部材８の材料としては、シリカ、アルミナなどのセラミックス微粒子とバインダーとを混合したペースト状または粘度状のものが望ましい。ガラスシール部収納部３２のうち、ガラスシール部５が専有していない残りの空間と、中央電極端子屈曲部収納部３３とに電子絶縁性部材８の材料を充填した後、１００℃程度の熱処理を行うことによって、電子絶縁性部材８を簡単に固化して固定することができる。その他の構成は、実施の形態１と同様である。
【００５６】
以上説明したように、この発明の実施の形態３に係る全固体蓄電素子１によれば、２枚の外装金属板３には、中央電極２１とガラスシール部５との間の中央電極端子４の部分を収納する第３収納部が形成され、第３収納部に充填された電子絶縁性部材８を備えているので、中央電極端子４が外装金属板３と接触して短絡することを抑制することができる。
【００５７】
実施の形態４．
図１３はこの発明の実施の形態４に係る全固体蓄電素子の製造途中の状態を示す平面図である。全固体蓄電素子１は、２枚の外装金属板３に設けられた吸湿部材９をさらに備えている。２枚の外装金属板３には、吸湿部材９が収納された吸湿部材収納部３７と、全固体電池部収納部３１と吸湿部材収納部３７とを連通するガス連絡通路３８とが形成されている。吸湿部材収納部３７とガス連絡通路３８とから第４収納部が構成されている。
【００５８】
吸湿部材９は、例えば、ガラスハーメチックシールが破れた場合であっても、外部から浸入した水分を吸収することで、全固体電池部２の水分吸収による劣化を抑制することができる。
【００５９】
吸湿部材９の材料としては、シリカゲル、モラキュラーシーブなどの微粒子を用いることができる。吸湿部材９は、微粒子のまま用いることができるが、バインダーで形状を整えることによって、吸湿部材収納部３７への挿入を容易に行うことができる。
【００６０】
ガス連絡通路３８は、必ずしも必要ではなく、ガス連絡通路３８が形成されていなくてもよい。この場合、吸湿部材収納部３７と全固体電池部収納部３１との距離を十分小さくすることによって、２枚の外装金属板３の間の隙間から水分が徐々に移動して、吸湿部材９がその機能を発揮することができる。その他の構成は、実施の形態３と同様である。
【００６１】
以上説明したように、この発明の実施の形態４に係る全固体蓄電素子によれば、２枚の外装金属板３には、全固体電池部収納部３１に連通する第４収納部が形成され、第４収納部に設けられた吸湿部材９をさらに備えているので、全固体電池部２の水分吸収による劣化を抑制することができる。
【００６２】
実施の形態５．
図１４はこの発明の実施の形態５に係る全固体蓄電素子を示す平面図、図１５は図１４の全固体蓄電素子１を示す側面図、図１６は図１４の全固体蓄電素子１の製造途中の状態を示す平面図、図１７は図１６の全固体蓄電素子１を示す側面図である。２枚の外装金属板３は、１枚の金属板を折り曲げることによって構成されている。その他の構成は、実施の形態１と同様である。その他の構成は、実施の形態１と同様である。
【００６３】
以上説明したように、この発明の実施の形態５に係る全固体蓄電素子によれば、２枚の外装金属板３は、１枚の金属板を折り曲げることによって構成されているので、実施の形態１に係る全固体蓄電素子１と比較して、辺部中央端子間外装金属溶接部３５を省略することができる。これにより、製造工程を簡素化して、低コスト化を図ることができる。
【００６４】
なお、各上記実施の形態では、３個の単セル２２１が積層された全固体蓄電素子１の構成について説明したが、１個の単セル２２１を有する全固体蓄電素子１、または、２個もしくは４個以上の単セル２２１が積層された全固体蓄電素子１であってもよい。
【００６５】
また、各上記実施の形態では、弾丸形のガラスシール部収納部３２について説明したが、ガラスシール部収納部３２の形状は、これに限らず、円筒形、円錐形、紡錘形など、中央電極２１を数ｍｍにわたって埋め込んでシールすることができる軸長を有するものであればよい。
【００６６】
また、各上記実施の形態では、プレス加工によって、外装金属板３の外周面に微小な突起模様を形成する方法について説明したが、これに限らず、例えば、サンドブラストなどによって形成する方法であってもよい。
【００６７】
また、各上記実施の形態では、電子ビームを用いて溶接する方法について説明したが、これに限らず、例えば、レーザー溶接、超音波溶接などの溶接手段を用いた溶接方法であってもよい。
【符号の説明】
【００６８】
１  全固体蓄電素子、２  全固体電池部、３  外装金属板、４  中央電極端子、５  ガラスシール部、６  プレス金型、８  電子絶縁性部材、９  吸湿部材、２１  中央電極、２２  全固体電池、２３  端部電極、２４  導電性接着層、２５  突起模様、３１  全固体電池部収納部（第１収納部）、３２  ガラスシール部収納部（第２収納部）、３３  中央電極端子屈曲部収納部、３４  電池中央端子間外装金属溶接部（第２溶接部）、３５  辺部中央端子間外装金属溶接部、３６  外装金属周囲溶接部、３７  吸湿部材収納部、３８  ガス連絡通路、４１  端子溶接部、４２  中央電極端子屈曲部、４３  中央電極端子本体、６１  金型、７１  回路基板本体、７２  端部電極端子台、７３  第１極、７４  ＳｉＣスイッチング素子、７５  コンデンサ、１００  全固体蓄電素子モジュール、２２１  単セル、２２２  内部電極層、２２３  負極電極層、２２４  固体電解質層、２２５  正極電極層、３１１、３２１、３３１  凹部。
【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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