(57)【要約】【課題】容易に大容量化を実現することができ、出力密度が改善され、高い生産性で製造可能な組電池及びその製造方法を提供する。【解決手段】直列に接続された２個以上の電池モジュールを含む組電池であって、各電池モジュールは第１群〜第Ｎ群（Ｎは２以上の整数）の複数の二次電池セルを含み、各二次電池セルの正極集電箔及び負極集電箔は、それぞれ、互いに反対側の２つの端部からそれぞれ外側に延在する延在部を有し、任意の隣り合う２つの電池モジュールにおいて、一方の電池モジュールにおける第１群〜第Ｎ群の複数の二次電池セルの正極集電箔及び負極集電箔の延在部が、それぞれ、当該延在部に対して重なり合う位置に存在する他方の電池モジュールにおける第１群〜第Ｎ群の複数の二次電池セルの極性の異なる複数の集電箔の延在部に接続されていることを特徴とする組電池。【選択図】図５
2014086388.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直列に接続された２個以上の電池モジュールを含む組電池であって、
各電池モジュールは第１群〜第Ｎ群（Ｎは２以上の整数）の複数の二次電池セルを含み、第１群〜第Ｎ群の複数の二次電池セルは、それぞれ、厚み方向に順に積層した正極集電箔、正極層、固体電解質層、負極層及び負極集電箔を含み、各二次電池セルの正極集電箔及び負極集電箔は、それぞれ、互いに反対側の２つの端部からそれぞれ外側に延在する延在部を有し、
各電池モジュールの第１群〜第Ｎ群の複数の二次電池セルの各群において、複数の二次電池は電気絶縁層を介して積層されていて積層体を形成しており、さらに、第１群〜第Ｎ群の複数の二次電池セルの積層体は電気絶縁層を介して積層されており、
各電池モジュールにおいて、第１群〜第Ｎ群の複数の二次電池セルの正極集電箔及び負極集電箔の延在部の位置が第１群〜第Ｎ群間で互いに異なり、
任意の隣り合う２つの電池モジュールにおいて、一方の電池モジュールにおける第１群〜第Ｎ群の複数の二次電池セルの正極集電箔及び負極集電箔の延在部が、それぞれ、当該延在部に対して重なり合う位置に存在する他方の電池モジュールにおける第１群〜第Ｎ群の複数の二次電池セルの極性の異なる複数の集電箔の延在部に接続されていることを特徴とする組電池。
【請求項２】
Ｎが２であり、第１群及び第２群の二次電池セルの各々において、正極集電箔の延在部と負極集電箔の延在部が対角位置にある、請求項１に記載の組電池。
【請求項３】
直列に接続された２個以上の電池モジュールを含む組電池の製造方法であって、
（Ａ）各二次電池セルが、厚み方向に順に積層した正極集電箔、正極層、固体電解質層、負極層及び負極集電箔を含み、正極集電箔及び負極集電箔が、それぞれ、各二次電池セルの互いに反対側の２つの端部からそれぞれ外側に延在する延在部を有する第１群〜第Ｎ群（Ｎは２以上の整数）の複数の二次電池セル（ここで、第１群〜第Ｎ群の複数の二次電池セルの正極集電箔及び負極集電箔の延在部の位置が第１群〜第Ｎ群間で互いに異なる）を、各電池モジュールに対して各１組ずつ用意し、
（Ｂ）前記第１群〜第Ｎ群の複数の二次電池セルの各群において、複数の二次電池セルを電気絶縁層を介して積層して積層体を形成し、得られた第１群〜第Ｎ群の二次電池セルの積層体を電気絶縁層を介して積層して電池モジュールを形成し、
（Ｃ）上記（Ａ）及び（Ｂ）工程を１回以上繰り返すことにより２個以上の電池モジュールを用意し、
（Ｄ）任意の隣り合う電池モジュールにおいて、一方の電池モジュールにおける第１群〜第Ｎ群の複数の二次電池セルの正極集電箔及び負極集電箔の延在部を、それぞれ、当該延在部に対して重なり合う位置に存在する他方の電池モジュールにおける第１群〜第Ｎ群の複数の二次電池セルの極性の異なる複数の集電箔の延在部と接続することにより２個以上の電池モジュールを直列に接続すること、
を含む、組電池の製造方法。
【請求項４】
Ｎが２であり、第１群及び第２群の二次電池セルの各々において、正極集電箔の延在部と負極集電箔の延在部が対角位置にある、請求項３に記載の組電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、組電池に関し、より詳しくは、並置された２個以上の電池モジュールの電極間の接合部の体積を低減することにより出力密度を向上させた組電池及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電解質が固体電解質から成る全固体二次電池は、電池内に可燃性の有機溶媒を用いないので、安全装置の簡素化が図れ、製造コストや生産性に優れると考えられている。さらに、近年、ハイブリッド自動車等の需要が高まるにつれて、全固体二次電池について、より高いエネルギー密度及び出力密度と、より小型化を図ることが求められている。例えば、特許文献１には、集電箔を薄くすることにより、電流容量を小さくせずに蓄電素子の小型化を図ることが記載されている。より高い出力密度を得るには、正極及び負極集電箔をより薄くすることが必要である（例えば、特許文献１参照）。正極集電箔及び負極集電箔を有する複数の二次電池セルを絶縁体を介して積層して成る複数の電池モジュールを並置し直列に接続することによって、高いエネルギー密度及び高い出力密度を有する組電池を得ることが可能である。
【０００３】
しかし、図１（ａ）及び（ｂ）に示されているように、電池モジュール内の複数の二次電池セル（素電池）（１１０、１２０）の端部から延在する複数の正極集電箔（又は負極集電箔）の延在部（１１１、１１２、１１３）と、隣接する電池モジュール内の複数の二次電池セルの端部から延在する複数の負極集電箔（又は正極集電箔）の延在部（１２１、１２２、１２３）とを、交互に重ね合わせた状態で接合する場合には、正極集電箔及び負極集電箔の延在部の長さを、隣接する電池モジュールとの接合部（境界部）により近い位置にある集電箔延在部ほど短くする必要があるため（すなわち、延在部１１１の長さ＜延在部１１２の長さ＜延在部１１３の長さ、及び延在部１２１の長さ＜延在部１２２の長さ＜延在部１２３の長さ）、正極集電箔と負極集電箔とを交互に重ね合わせて接合することは困難であり、生産性に劣るという問題があった。特に、より高いエネルギー密度を得るために二次電池セルの数をより多くするほど交互に重ね合わせて接合することは困難である。正極集電箔及び負極集電箔の延在部の長さを全て同じにして、正極集電箔及び負極集電箔を交互に重ね合わせて接合することも考えられるが、それらの集電箔延在部を交互に重ね合わせる際に、隣接する電池モジュール間の接合部側にある集電箔延在部がより外側にある延在部から圧迫されることにより折れ曲がりや皺が生じたりするため、集電箔が損傷する原因となりうる点で問題があった。さらに、複数の二次電池セルの端部から延在する複数の正極集電箔（又は負極集電箔）の延在部の長さが異なる場合でも同じ場合でも、隣接する電池モジュール内の複数の二次電池セルの端部から延在する複数の負極集電箔（又は正極集電箔）の延在部と交互に重ね合わせる集電箔延在部の数が多くなるほど、図１（ｃ）に示されているように、二次電池セルの端部からの正極集電箔と負極集電箔の接合部の高さ（ｈ）が高くなり、それに応じて接合部の嵩高さが増加し、集電箔電極間の接合部の体積が大きくなる結果、出力密度が低下するという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−３３５１５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記の従来技術の課題を鑑み、本発明は、容易に大容量化を実現することができ、出力密度が改善され、高い生産性で製造可能な組電池及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】
【０００６】
本発明によれば、一実施態様において、直列に接続された２個以上の電池モジュールを含む組電池であって、
各電池モジュールは第１群〜第Ｎ群（Ｎは２以上の整数）の複数の二次電池セルを含み、第１群〜第Ｎ群の複数の二次電池セルは、それぞれ、厚み方向に順に積層した正極集電箔、正極層、固体電解質層、負極層及び負極集電箔を含み、各二次電池セルの正極集電箔及び負極集電箔は、それぞれ、互いに反対側の２つの端部からそれぞれ外側に延在する延在部を有し、
各電池モジュールの第１群〜第Ｎ群の複数の二次電池セルの各群において、複数の二次電池は電気絶縁層を介して積層されていて積層体を形成しており、さらに、第１群〜第Ｎ群の複数の二次電池セルの積層体は電気絶縁層を介して積層されており、
各電池モジュールにおいて、第１群〜第Ｎ群の複数の二次電池セルの正極集電箔及び負極集電箔の延在部の位置が第１群〜第Ｎ群間で互いに異なり、
任意の隣り合う２つの電池モジュールにおいて、一方の電池モジュールにおける第１群〜第Ｎ群の複数の二次電池セルの正極集電箔及び負極集電箔の延在部が、それぞれ、当該延在部に対して重なり合う位置に存在する他方の電池モジュールにおける第１群〜第Ｎ群の複数の二次電池セルの極性の異なる複数の集電箔の延在部に接続されていることを特徴とする組電池が提供される。
【０００７】
本発明の組電池においては、集電箔の各電池モジュールを構成する複数の二次電池セル（素電池）の互いに反対側の２つの端部からそれぞれ外側に延在する正極集電箔及び負極集電箔の延在部を、電池モジュール間で直列に接合したときに全て重なり合うように各端部の同じ位置からセルの外側に向けて延在させるのではなく、各電池モジュールを構成する複数の二次電池セルをＮ個（Ｎは２以上の整数）の群に分割し、分割数（Ｎ）に対応して、各電池モジュールにおいて、第１群〜第Ｎ群の複数の二次電池セルの正極集電箔及び負極集電箔の延在部の位置が第１群〜第Ｎ群間で互いに異なるように（すなわち電池モジュール間で直列に接合したときに第１群〜第Ｎ群間で重なり合わないように）、互いに反対側の２つの端部の互いに異なるＮ箇所からそれぞれ外側に延在する延在部を設け、任意の隣り合う２つの電池モジュールにおける極性の異なる集電箔同士を接続することにより電池モジュールの電極間の接合部の体積を減少でき、それにより組電池の出力密度を増加させることができる。
【０００８】
本発明のさらに別の実施態様によれば、直列に接続された２個以上の電池モジュールを含む組電池の製造方法であって、
直列に接続された２個以上の電池モジュールを含む組電池の製造方法であって、
（Ａ）各二次電池セルが、厚み方向に順に積層した正極集電箔、正極層、固体電解質層、負極層及び負極集電箔を含み、正極集電箔及び負極集電箔が、それぞれ、各二次電池セルの互いに反対側の２つの端部からそれぞれ外側に延在する延在部を有する第１群〜第Ｎ群（Ｎは２以上の整数）の複数の二次電池セル（ここで、第１群〜第Ｎ群の複数の二次電池セルの正極集電箔及び負極集電箔の延在部の位置が第１群〜第Ｎ群間で互いに異なる）を、各電池モジュールに対して各１組ずつ用意し、
（Ｂ）前記第１群〜第Ｎ群の複数の二次電池セルの各群において、複数の二次電池セルを電気絶縁層を介して積層して積層体を形成し、得られた第１群〜第Ｎ群の二次電池セルの積層体を電気絶縁層を介して積層して電池モジュールを形成し、
（Ｃ）上記（Ａ）及び（Ｂ）工程を１回以上繰り返すことにより２個以上の電池モジュールを用意し、
（Ｄ）任意の隣り合う電池モジュールにおいて、一方の電池モジュールにおける第１群〜第Ｎ群の複数の二次電池セルの正極集電箔及び負極集電箔の延在部を、それぞれ、当該延在部に対して重なり合う位置に存在する他方の電池モジュールにおける第１群〜第Ｎ群の複数の二次電池セルの極性の異なる複数の集電箔の延在部と接続することにより２個以上の電池モジュールを直列に接続すること、
を含む、組電池の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、隣り合う任意の２つの電池モジュール間を直列に接続する際に接合部の位置を分散させることにより、生産性が向上し、また、接合部の位置を分散させることにより電池モジュールの電極間の接合部の体積を減少させることができるため、出力密度を増加させることができる。さらに、接合部の位置を分散させることにより、電池モジュール内の二次電池セルの数を増加させることができる。そのため、本発明によれば、容易に大容量化を実現することができ、高い出力密度を有する組電池を高い生産性で得ることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１（ａ）〜（ｃ）は、従来技術に従う、隣り合う電池モジュール内の複数の二次電池セルの端部から延在する極性の異なる複数の集電箔の延在部同士を交互に重ね合わせて接合する方法を示す概略図である。
【図２】図２は、本発明の一実施態様に従う組電池における各電池モジュール内に組み込まれる二次電池セルを模式的に示す分解斜視図である。
【図３】図３は、本発明の一実施態様に従う二次電池セルの一例を模式的に示す概略斜視図である。
【図４】図４（ａ）〜（ｂ）は、本発明の一実施態様に従う二次電池セルの製造に使用可能な正極集電箔及び負極集電箔の態様を示す正面図である。
【図５】図５は、電池モジュールを接続する方法の一態様を模式的に示す概略斜視図である。
【図６】図６は、電池モジュールを接続する方法の別の態様を模式的に示す概略斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
次に、図面を参照して本発明を説明する。
図２は、本発明の一実施態様に従う組電池における各電池モジュール内に組み込まれる二次電池セルを模式的に示す分解斜視図である。図２に示すように、二次電池セル２０は、厚み方向に積層した正極集電箔２１、正極層２２、固体電解質層２３、負極層２４及び負極集電箔２５を含む。二次電池セル２０において、正極集電箔２１上に正極層２２が設けされており、負極集電箔２５上に負極層２４が設けられている。正極集電箔２１及び負極集電箔２５は、それぞれ、延在部２１ａ及び２５ａを有する。図２に示されている二次電池セル２０において、正極集電箔の延在部２１ａと負極集電箔の延在部２５ａは二次電池セル２０の互いに対角の位置に設けられている。延在部２１ａ及び２５ａは、それぞれ、二次電池セルの互いに反対側の２つの端部の互いに異なる２つの箇所からそれぞれ外側に延在するのであれば、延在部２１ａ及び２５ａの位置は互いに対角の位置に限られない。図２に示されている二次電池セル２０において、正極集電箔２１、正極層２２、固体電解質層２３、負極層２４及び負極集電箔２５の積層方向から見て、正極集電箔２１及び負極集電箔２５の各集電箔の延在部を除く領域は矩形である。
【００１２】
図３は、正極集電箔２１、正極層２２、固体電解質層２３、負極層２４及び負極集電箔２５を積層することにより形成された二次電池セル２０を模式的に示す斜視図である。
【００１３】
図４（ａ）は、図２及び３に斜視図で示した態様の二次電池セルにおける正極集電箔２１及び負極集電箔２５を模式的に示す正面図である。図４（ｂ）は、図４（ａ）に示したような正極集電箔２１及び負極集電箔２５とともに使用できる別の態様の正極集電箔及び負極集電箔を模式的に示す正面図である。正極集電箔３１は延在部３１ａを有し、負極集電箔３２は延在部３２ａを有する。正極集電箔２１と正極集電箔３１とは、延在部の位置が異なる。正極集電箔２１では、延在部２１ａは一辺の片端部（図４（ｂ）において左端部）に設けられているのに対し、正極集電箔３１では、延在部３１ａは一辺の中央部に設けられている。同様に負極集電箔２５では、延在部２５ａは一辺の片端部（図４（ｂ）において右端部）に設けられているのに対し、正極集電箔３２では、延在部３２ａは一辺の中央部に設けられている。
【００１４】
延在部の位置が互いに異なる２つのタイプの正極集電箔と延在部の位置が互いに異なる２つのタイプの負極集電箔を使用して４つのタイプの二次電池セルを製造することができる。例えば、図２及び３に例示したような正極集電箔２１と負極集電箔２５の組み合わせの他に、正極集電箔２１と負極集電箔３２の組み合わせ、正極集電箔３１と負極集電箔２５の組み合わせ、及び正極集電箔３１と負極集電箔３２の組み合わせを使用して４つのタイプの二次電池セルを製造することができる。正極集電箔の延在部及び負極集電箔の延在部が、それぞれ、二次電池セルの互いに反対側の２つの端部の互いに異なる箇所からそれぞれ外側に延在するのであれば、任意の複数のタイプの集電箔を組み合わせて使用することができる。正極集電箔の延在部２１ａ及び負極集電箔の延在部２５ａの位置が互いに同じである複数の二次電池セルを同一の群の複数の二次電池セルとし、同一の群の二次電池セルを、電気絶縁層を介して別の群の二次電池セルと積層して積層体を形成する。各電池モジュールには、第１群〜第Ｎ群（Ｎは２以上の整数）の複数の二次電池セルの積層体が設けられる。第１群〜第Ｎ群の複数の二次電池セルの積層体（第１群の複数の二次電池セルの積層体、第２群の複数の二次電池セルの積層体、・・・、第Ｎ群の複数の二次電池セルの積層体）は互いに電気絶縁層を介して積層される。第１群〜第Ｎ群の複数の二次電池セルの積層体を、図示していないが、さらにテープ等で位置合わせをした後にプレスをすることにより、電池モジュールを形成することができる。
【００１５】
上記方法により複数の電池モジュールを形成した後、電池モジュールを直列に接続する。図５及び６を参照して、２個の電池モジュールを直列に接続する場合を例にとり、本発明を説明する。図５及び６において、電池モジュールを直列に接続する方法を理解しやすくするため、２個の電池モジュール内の複数の二次電池セルの積層体のみが示されており、複数の二次電池セル間に配設されている電気絶縁層や、電池モジュールのその他の構成要素は省略されている。図５は、電池モジュールを接続する方法の一態様を模式的に示す概略斜視図である。図５に示す態様において、図４（ａ）に示したような一対の集電箔を使用して、各電池モジュールは２つの二次電池セル群から構成される。すなわち、図５に示す態様において、電池モジュール３１０は第１群の二次電池セル３１１、３１２、３１３と第２群の二次電池セル３１４、３１５、３１５を含み、電池モジュール３２０は第１群の二次電池セル３２１、３２２、３２３と第２群の二次電池セル３２４、３２５、３２６を含む。電池モジュール３２０の第１群の二次電池セル３２１、３２２、３２３及び第２群の二次電池セル３２４、３２５、３２６は、電池モジュール３１０の第１群の二次電池セル３１１、３１２、３１３及び第２群の二次電池セル３１４、３１５、３１５をそれらの積層方向を中心軸として１８０°回転させたものに対応する。
【００１６】
各電池モジュール内の同一群内の複数の二次電池セルの正極集電箔の延在部は二次電池セルの積層方向に互いに重なり合う位置にあり、同一群内の複数の二次電池セルの負極集電箔の延在部は二次電池セルの積層方向に互いに重なり合う位置にある。すなわち、図５では、電池モジュール３１０内の第１群の二次電池セル３１１、３１２、３１３のそれぞれの正極集電箔の延在部３１１ａ、３１２ａ、３１３ａは二次電池セルの積層方向に互いに重なり合う位置にあり、負極集電箔の延在部３１１ｂ、３１２ｂ、３１３ｂは二次電池セルの積層方向に互いに重なり合う位置にある。第１群の二次電池セル３１１、３１２、３１３と同様に、電池モジュール３１０内の第２群の二次電池セル３１４、３１５、３１６のそれぞれの正極集電箔の延在部３１４ａ、３１５ａ、３１６ａは二次電池セルの積層方向に互いに重なり合う位置にあり、負極集電箔の延在部３１４ｂ、３１５ｂ、３１６ｂは二次電池セルの積層方向に互いに重なり合う位置にある。電池モジュール３１０と同様に、電池モジュール３２０内の第１群の二次電池セル３２１、３２２、３２３のそれぞれの正極集電箔の延在部３２１ａ、３２２ａ、３２３ａは二次電池セルの積層方向に互いに重なり合う位置にあり、負極集電箔の延在部３２１ｂ、３２２ｂ、３２３ｂは二次電池セルの積層方向に互いに重なり合う位置にある。第１群の二次電池セル３２１、３２２、３２３と同様に、第２群の二次電池セル３２４、３２５、３２６のそれぞれの正極集電箔の延在部３２４ａ、３２５ａ、３２６ａは二次電池セルの積層方向に互いに重なり合う位置にあり、負極集電箔の延在部３２４ｂ、３２５ｂ、３２６ｂは二次電池セルの積層方向に互いに重なり合う位置にある。さらに、電池モジュール３１０内の第１群の二次電池セル３１１、３１２、３１３のそれぞれの正極集電箔の延在部３１１ａ、３１２ａ、３１３ａは、電池モジュール３２０内の第１群の二次電池セル３２１、３２２、３２３のそれぞれの負極集電箔の延在部３２１ｂ、３２２ｂ、３２３ｂと重なり合う位置にあり、電池モジュール３１０内の第２群の二次電池セル３１４、３１５、３１６のそれぞれの正極集電箔の延在部３１４ａ、３１５ａ、３１６ａは、電池モジュール３２０内の第２群の二次電池セル３２４、３２５、３２６のそれぞれの負極集電箔の延在部３２４ｂ、３２５ｂ、３２６ｂと重なり合う位置にある。図５では、接合される複数の正極集電箔の延在部と複数の負極集電箔の延在部との対が両端矢印線で示されている。
【００１７】
図６は、電池モジュールを接続する方法の別の態様を模式的に示す概略斜視図である。図５に示した態様と同様に、図６において、電池モジュールを直列に接続する方法を理解しやすくするため、２個の電池モジュール内の複数の二次電池セルの積層体のみが示されており、複数の二次電池セル間に配設されている電気絶縁層や、電池モジュールのその他の構成要素は省略されている。図６では、電池モジュール３１０内の第１群の二次電池セル３１１、３１２、３１３のそれぞれの正極集電箔の延在部３１１ａ、３１２ａ、３１３ａは二次電池セルの積層方向に互いに重なり合う位置にあり、負極集電箔の延在部３１１ｂ、３１２ｂ、３１３ｂは二次電池セルの積層方向に互いに重なり合う位置にある。第１群の二次電池セル３１１、３１２、３１３と同様に、電池モジュール３１０内の第２群の二次電池セル３１４、３１５、３１６のそれぞれの正極集電箔の延在部３１４ａ、３１５ａ、３１６ａは二次電池セルの積層方向に互いに重なり合う位置にあり、負極集電箔の延在部３１４ｂ、３１５ｂ、３１６ｂは二次電池セルの積層方向に互いに重なり合う位置にある。電池モジュール３１０と同様に、電池モジュール３３０内の第１群の二次電池セル３３１、３３２、３３３のそれぞれの正極集電箔の延在部３３１ａ、３３２ａ、３３３ａは二次電池セルの積層方向に互いに重なり合う位置にあり、負極集電箔の延在部３３１ｂ、３３２ｂ、３３３ｂは二次電池セルの積層方向に互いに重なり合う位置にある。第１群の二次電池セル３３１、３３２、３３３と同様に、第２群の二次電池セル３３４、３３５、３３６のそれぞれの正極集電箔の延在部（図示せず）は二次電池セルの積層方向に互いに重なり合う位置にあり、負極集電箔の延在部３３４ｂ、３３５ｂ、３３６ｂは二次電池セルの積層方向に互いに重なり合う位置にある。さらに、電池モジュール３１０内の第１群の二次電池セル３１１、３１２、３１３のそれぞれの正極集電箔の延在部３１１ａ、３１２ａ、３１３ａは、電池モジュール３３０内の第２群の二次電池セル３３４、３３５、３３６のそれぞれの負極集電箔の延在部３３４ｂ、３３５ｂ、３３６ｂと重なり合う位置にあり、電池モジュール３１０内の第２群の二次電池セル３１４、３１５、３１６のそれぞれの正極集電箔の延在部３１４ａ、３１５ａ、３１６ａは、電池モジュール３３０内の第１群の二次電池セル３３１、３３２、３３３のそれぞれの負極集電箔の延在部３３１ｂ、３３２ｂ、３３３ｂと重なり合う位置にある。図６では、接合される複数の正極集電箔の延在部と複数の負極集電箔の延在部との対が両端矢印線で示されている。
【００１８】
一の電池モジュール内の複数の二次電池セルから延在する正極集電箔の延在部及び負極集電箔の延在部をそれぞれ別の電池モジュール内の複数の二次電池セルから延在する負極集電箔の延在部及び正極集電箔の延在部と接合する際、図１（ｃ）に示したように複数の正極集電箔の延在部と複数の負極集電箔の延在部とを交互に重ね合わせて接合しても、複数の正極集電箔の延在部の束と複数の負極集電箔の延在部の束とを重ね合わせて接合してもよい。接合する双方の二次電池セルの１層目と１層目、２層目と２層目、・・・、ｎ層目とｎ層目とを接合することで電流の流れがスムーズになるという理由から、複数の正極集電箔の延在部と複数の負極集電箔の延在部とを交互に重ね合わせて接合することが好ましい。複数の正極集電箔の延在部と複数の負極集電箔の延在部とを交互に重ね合わせて接合する際に、接合部の密着性を高めるために、１００μｍ〜１ｍｍ程度の厚みの銅板などを接合しようとする延在部間に配置してしてもよい。
【００１９】
一の電池モジュール内の複数の二次電池セルから延在する正極集電箔の延在部と別の電池モジュール内の複数の二次電池セルから延在する負極集電箔の延在部とを接合する方法としては、例えば、超音波溶接、スポット溶接などが挙げられる。中でも、接合面積を広くとることができ、接合部の抵抗をできるだけ低く抑えることができるという理由から、超音波溶接が好ましい。超音波溶接により接合する場合に、接合部の密着性を高めるために、１００μｍ〜１ｍｍ程度の厚みの銅板などを溶接部の延在部間に挿入した後に超音波溶接してもよい。
【００２０】
図５及び６に示したように、隣り合う任意の２つの電池モジュール間を直列に接続する際に接合部の位置を二箇所に分散させることによって、１箇所で接合する場合と比べて、電池モジュールの電極間の接合部の高さを約半分に減少させることができる。図５及び６に示した態様では、電池モジュール３１０及び３２０はそれぞれ６個の二次電池セルから構成され、６個の二次電池セルは第１群の３個の二次電池セルと第２群の３個の二次電池セルの２つの群に分けられているため、集電箔の延在部が同じ位置にある６個の二次電池セルから構成される２つの電池モジュール間を直列に接続する場合と比べて、各接合部の延在部の総厚みが半分になる。例えば、図４（ｂ）に示したような正極集電箔３１と負極集電箔３２を使用して形成された２個の二次電池セルを第３の群の二次電池セルとして２組形成し、図５の二次電池セル３１３、３１４、３２３、３２４と置き換えることによって、接合部の位置を三箇所に分散させることができる。その結果、電池モジュールの電極間の接合部の高さを約３分の１に減少させることができる。上記のように、本発明によれば、電池モジュールの電極間の接合部の体積を大幅に低減することができ、電池モジュールを収容する電池ケースの体積を減少させることができる。その結果、組電池を小型化することができ、出力密度を向上させることができる。
【００２１】
以下、本発明の組電池の製造方法の各工程について説明する。
（ａ）二次電池セルの作製
当該工程は、少なくとも正極集電箔、正極層、固体電解質層、負極層及び負極集電箔の積層体を含む二次電池セルを形成する工程である。正極集電箔及び負極集電箔が、それぞれ、各二次電池セルの互いに反対側の２つの端部からそれぞれ外側に延在する延在部を有する第１群〜第Ｎ群（Ｎは２以上の整数）の複数の二次電池セル（ここで、第１群〜第Ｎ群の複数の二次電池セルの正極集電箔及び負極集電箔の延在部の位置が第１群〜第Ｎ群間で互いに異なる）を、各電池モジュールに対して各１組ずつ用意する。正極集電箔、正極層、固体電解質層、負極層及び負極集電箔の積層体は、当該技術分野で知られている方法により形成することができる。例えば、当該積層体は、正極集電箔及び負極集電箔上にそれぞれ正極層及び負極層を形成し、正極層と負極層の間に固体電解質層に積層して積層方向にプレスすることにより形成することができ、あるいは、予め固体電解質層を形成し、固体電解質層の表面に、正極形成用材料及び負極形成用材料および正極集電箔及び負極集電箔をそれぞれ配置して積層方向にプレスすることにより形成することができる。
【００２２】
正極集電箔及び負極集電箔としては、正極集電箔及び負極集電箔として機能できるものとして一般的に知られているものであれば特に限定されないが、正極集電箔の例としては、例えば、アルミニウム、ステンレス（ＳＵＳ）、鉄などの材料から製造されたものを使用できる。負極集電箔の例としては、例えば、銅、ステンレス、鉄などの材料から製造されたものを使用できる。正極集電箔及び負極集電箔の厚さは、それら集電箔の構成材料や、組電池の意図する用途、電極合材との密着性や集電タブとの接合性などに応じて変えることができる。例えば、正極集電箔がアルミニウムから製造されたものである場合、正極集電箔の厚さは、典型的には５μｍ〜２０μｍである。負極集電箔が、銅から製造されたものである場合、負極集電箔の厚さは、典型的には５μｍ〜２０μｍである。
【００２３】
二次電池セルの正極層は、正極層としての機能を有するものであれば特に限定されず、全固体二次電池において一般的に用いられているものと同様のものを用いることができる。二次電池セルの正極層は、正極活物質を含む正極形成用材料から形成される。正極形成用材料は、さらに、必要に応じて、他の固体材料（例えば、固体電解質（例えば硫化物系固体電解質、ポリマー電解質、酸化物系固体電解質）、導電助剤（例えばカーボンブラック、カーボンファイバーなど）、ＳＵＳ粉、Ｎｉ粉など）を含んでもよい。正極活物質は特に限定されず、負極活物質の充放電電位や酸化還元電位と比べて貴な電位を示すものであればよい。正極活物質としては、例えば、ＬｉＣｏＯ２、ＬｉＭｎＯ２、Ｌｉ２ＮｉＭｎ３Ｏ８、ＬｉＶＯ２、ＬｉＣｒＯ２、ＬｉＦｅＰＯ４、ＬｉＣｏＰＯ４、ＬｉＮｉＯ２、ＬｉＮｉ１／３Ｃｏ１／３Ｍｎ１／３Ｏ２などが挙げられる。正極活物質の形状は、粒子状であることが好ましい。正極活物質の平均粒径は、典型的には０．１μｍ〜２０μｍ、好ましくは１μｍ〜１０μｍである。正極層における正極活物質の含有量は、典型的には、５０〜８０質量％である。導電助剤の具体例としては、例えばカーボンブラック（例えばアセチレンブラック、ケチェンブラックなど）、カーボンファイバーなどが挙げられる。バインダーとしては、化学的、電気的に安定なものであることが好ましく、具体例として、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等のフッ素系バインダー成分、及び、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）などのゴム系バインダー成分などが挙げられる。正極層におけるバインダーの含有量は、正極活物質等を安定に固定化できる限り、より少ないことが好ましく、正極層の総質量を基準として典型的には１〜１０質量％である。正極層の厚みは、特に限定されないが、通常３０μｍ〜１００μｍである。
【００２４】
固体電解質層は、固体電解質として機能することができる材料から構成されたものであれば特に限定されない。固体電解質層に用いられる固体電解質としては、全固体二次電池において一般的に用いられるものと同様のものを用いることができる。固体電解質の例としては、例えば、硫化物系固体電解質（例えばＬｉ２Ｓ−Ｐ２Ｓ５、Ｌｉ２Ｓ−ＳｉＳ２、Ｌｉ２Ｓ−ＧｅＳ２、Ｌｉ２Ｓ−Ａｌ２Ｓ３等を含むもの）、酸化物系固体電解質（例えばＬｉＰＯＮ、ＬＡＧＰ、ＬＡＴＰ）等が挙げられる。固体電解質層の厚みは、特に限定されないが、典型的には１μｍ〜１００μｍである。
【００２５】
二次電池セルの負極層は、負極活物質を含む負極形成用材料から形成される。負極形成用材料は、さらに、必要に応じて、他の固体材料（例えば、固体電解質（例えば硫化物系固体電解質、ポリマー電解質、酸化物系固体電解質）、導電助剤（例えばカーボンブラック、カーボンファイバーなど）、ＳＵＳ粉、Ｎｉ粉など）を含んでもよい。負極活物質としては、例えば、金属Ｉｎ、金属Ｌｉ、Ｓｉ−Ｌｉ合金、Ｓｎ−Ｌｉ合金、ＳｎＯ−Ｌｉ系材料、黒鉛などが挙げられる。負極層の厚みは、特に限定されないが、典型的には１０μｍ〜１００μｍである。
【００２６】
正極層及び負極層に使用できる固体電解質は、固体電解質としての機能を有するものであれば特に限定されない。固体電解質としては、全固体リチウム二次電池において一般的に用いられるものと同様のものを用いることができる。固体電解質の例としては、例えば、硫化物系固体電解質（例えばＬｉ２Ｓ−Ｐ２Ｓ５、Ｌｉ２Ｓ−ＳｉＳ２、Ｌｉ２Ｓ−ＧｅＳ２、Ｌｉ２Ｓ−Ａｌ２Ｓ３等を含むもの）、酸化物系固体電解質（例えばＬｉＰＯＮ、ＬＡＧＰ、ＬＡＴＰ）等が挙げられる。
【００２７】
（ｂ）電池モジュールの作製
第１群〜第Ｎ群の複数の二次電池セルの各群において、複数の二次電池セルを電気絶縁層を介して積層して積層体を形成し、得られた第１群〜第Ｎ群の二次電池セルの積層体を電気絶縁層を介して積層して１個の電池モジュールを形成することができる。これらの工程を１回以上繰り返すことにより２個以上の電池モジュールを用意することができる。電池モジュールの作製のために、上記のように作製した複数の二次電池セルを、必要に応じて、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレートなどの電気絶縁性材料フィルムなどの電気絶縁性外装材に個別に収容し積層してもよく、あるいは、外装材に収容せずに、複数の二次電池セルを電気絶縁層を介して積層してもよい。ただし、正極集電箔及び負極集電箔の延在部が二次電池セルの外側に延在することが必要である。複数の二次電池セルを、電気絶縁層を介して積層することにより得られた積層体を、次に、位置がずれないように配置してプレス（例えば、面プレス、ロールプレス、水圧プレス、及びこれらの方法において加熱を行う等の方法などによる）し、二次電池セル同士をプレスの圧力で接着させることにより電池モジュールを得ることができる。なお、「複数の二次電池セルを電気絶縁層を介して積層する」とは、複数の二次電池を個別に電気絶縁性材料フィルムなどの電気絶縁性外装材に収容し積層する場合も含む。
【００２８】
各電池モジュールにおける複数の二次電池セルの配置は、直列に接続して組電池を作製する際に、任意の隣り合う電池モジュールにおいて、一方の電池モジュールにおける第１群〜第Ｎ群の複数の二次電池セルの正極集電箔及び負極集電箔の延在部が、それぞれ、他方の電池モジュールにおける第１群〜第Ｎ群の複数の二次電池セルの極性の異なる複数の集電箔の延在部と重なり合うように第１群〜第Ｎ群の組み合わせが選択される。第１群〜第Ｎ群の複数の二次電池セルの各群内に含まれる二次電池セルの形状及び個数、正極集電箔及び負極集電箔の延在部の形状、大きさ、位置などの選択は、上記のとおり、一方の電池モジュールにおける第１群〜第Ｎ群の複数の二次電池セルの正極集電箔及び負極集電箔の延在部が、それぞれ、当該延在部に対して重なり合う位置に存在する他方の電池モジュールにおける第１群〜第Ｎ群の複数の二次電池セルの極性の異なる複数の集電箔の延在部に接続される限り任意であることができるが、当業者は、複数の電池モジュールを直列に接続することにより得られる組電池がその性能を最大限発揮することができるよう選択することができる。
【００２９】
（ｃ）組電池の作製
上記のように作製した複数の電池モジュールを直列に接続し、電池ケース内に収容することにより組電池を製造することができる。組電池の製造にあたり、例えば、まず、複数の電池モジュールを用意し、任意の隣り合う電池モジュールにおいて、各電池モジュール内の複数の二次電池セルの積層方向が同じになり、かつ、直列に接続すべき集電箔の延在部が重なり合うように並べて配置する。次に、上記のように、超音波溶接などの接合法により極性の異なる電極集電箔同士を接合して複数の電池モジュールを直列に接続する。任意の隣り合う電池モジュールにおいて、一方の電池モジュールにおける第１群〜第Ｎ群の複数の二次電池セルの正極集電箔及び負極集電箔の延在部を、それぞれ、当該延在部に対して重なり合う位置に存在する他方の電池モジュールにおける第１群〜第Ｎ群の複数の二次電池セルの極性の異なる複数の集電箔の延在部と接合することにより２個以上の電池モジュールを直列に接続することができる。直列に接続された複数の電池モジュールを、次に、最外層に位置する電池モジュールに、それぞれ正極集電タブと負極集電タブを接合し、集電タブの先端部が外部に突出するような配置でそれらの電池モジュールを外装（ラミネート材、缶など）部材で覆い内部を真空にすることにより組電池を得ることができる。
【００３０】
本発明の組電池は、ハイブリッド自動車、電気自動車などの車両に搭載されるモーター用の電源として好適に使用できる。
【符号の説明】
【００３１】
１１０、１２０    二次電池セル
１１１、１１２、１１３    集電箔延在部
１２１、１２２、１２３    集電箔延在部
２０    二次電池セル
２１    正極集電箔２１
２２    正極層
２３    固体電解質層
２４    負極層２４
２５    負極集電箔２５
２１ａ    正極集電箔の延在部
２５ａ    負極集電箔の延在部
３１    正極集電箔
３１ａ    延在部
３２    正極集電箔
３２ａ    延在部
３１０、３２０、３３０    電池モジュール
３１１、３１２、３１３    第１群の二次電池セル
３２１、３２２、３２３    第１群の二次電池セル
３１４、３１５、３１６    第２群の二次電池セル
３２４、３２５、３２６    第２群の二次電池セル
３１１ａ、３１２ａ、３１３ａ    正極集電箔の延在部
３１４ａ、３１５ａ、３１６ａ    正極集電箔の延在部
３１１ｂ、３１２ｂ、３１３ｂ    負極集電箔の延在部
３１４ｂ、３１５ｂ、３１６ｂ    負極集電箔の延在部
３２１ａ、３２２ａ、３２３ａ    正極集電箔の延在部
３２４ａ、３２５ａ、３２６ａ    正極集電箔の延在部
３２１ｂ、３２２ｂ、３２３ｂ    負極集電箔の延在部
３２４ｂ、３２５ｂ、３２６ｂ    負極集電箔の延在部
３３１、３３２、３３３    第１群の二次電池セル
３３４、３３５、３３６    第２群の二次電池セル
３３１ａ、３３２ａ、３３３ａ    正極集電箔の延在部
３３１ｂ、３３２ｂ、３３３ｂ    負極集電箔の延在部
３３４ｂ、３３５ｂ、３３６ｂ    負極集電箔の延在部
【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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