(57)【要約】【課題】省体積化が実現できる固体電池モジュール及びその製造方法を提供する。【解決手段】固体電池単位を２単位以上備える固体電池モジュールであって、１の集電体上に、所定の間隔をおいて、かつ、電気的に直列に接続された２つの前記固体電池単位が配置され、２つの各前記固体電池単位において、前記集電体と反対側に、互いに異なる２つの集電体がそれぞれ配置された電極板が、前記固体電池単位が並ぶ方向に対し略平行の方向を軸として、絶縁体を介して捲回され、前記所定の間隔をおいた電極板の部位を軸として、前記捲回軸に対して略平行に折り曲げられたことを特徴とする、固体電池モジュール。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体電池単位を２単位以上備える固体電池モジュールであって、
１の集電体上に、所定の間隔をおいて、かつ、電気的に直列に接続された２つの前記固体電池単位が配置され、
２つの各前記固体電池単位において、前記集電体と反対側に、互いに異なる２つの集電体がそれぞれ配置された電極板が、
前記固体電池単位が並ぶ方向に対し略平行の方向を軸として、絶縁体を介して捲回され、
前記所定の間隔をおいた電極板の部位を軸として、前記捲回軸に対して略平行に折り曲げられたことを特徴とする、固体電池モジュール。
【請求項２】
前記集電体の両面に、前記集電体を挟んで、互いに同じ種類の電極活物質層が形成されている、請求項１に記載の固体電池モジュール。
【請求項３】
前記電極板の、電気的に直列に接続された回路の両端それぞれに端子が設けられ、
前記端子が、折り曲げられた前記電極板において、互いに重ならない位置に配置されている、請求項１又は２に記載の固体電池モジュール。
【請求項４】
固体電池単位を２単位以上備える固体電池モジュールの製造方法であって、
集電体を準備する工程、
２以上の前記固体電池単位が前記集電体によって電気的に直列に接続された電極板を製造する工程、並びに、
前記電極板を捲回し折り曲げる工程を有することを特徴とする、固体電池モジュールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、省体積化が実現できる固体電池モジュール及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
二次電池は、化学反応に伴う化学エネルギーの減少分を電気エネルギーに変換し、放電を行うことができる他に、放電時と逆方向に電流を流すことにより、電気エネルギーを化学エネルギーに変換して蓄積（充電）することが可能な電池である。二次電池の中でも、リチウム二次電池は、エネルギー密度が高いため、ノート型のパーソナルコンピューターや、携帯電話機等の電源として幅広く応用されている。
【０００３】
リチウム二次電池においては、負極活物質としてグラファイト（Ｃ６と表現する）を用いた場合、放電時において、負極では式（１）の反応が進行する。
Ｃ６Ｌｉ→Ｃ６＋Ｌｉ＋＋ｅ−      （１）
式（１）で生じる電子は、外部回路を経由し、外部の負荷で仕事をした後、正極に到達する。そして、式（１）で生じたリチウムイオン（Ｌｉ＋）は、負極と正極に挟持された電解質内を、負極側から正極側に電気浸透により移動する。
【０００４】
また、正極活物質としてコバルト酸リチウム（Ｌｉ０．４ＣｏＯ２）を用いた場合、放電時において、正極では式（２）の反応が進行する。
Ｌｉ０．４ＣｏＯ２＋０．６Ｌｉ＋＋０．６ｅ−→ＬｉＣｏＯ２      （２）
充電時においては、負極及び正極において、それぞれ上記式（１）及び式（２）の逆反応が進行し、負極においてはグラファイトインターカレーションによりリチウムが入り込んだグラファイト（Ｃ６Ｌｉ）が、正極においてはコバルト酸リチウム（Ｌｉ０．４ＣｏＯ２）が再生するため、再放電が可能となる。
【０００５】
製造にかかるコストを抑制し、且つ製造工程の簡易化を目的とした電池材料の技術は、従来より開発されている。特許文献１には、同一集電体に正極活物質および負極活物質が互いに隔てられて設けられた非水電解質二次電池用極板であって、前記集電体がステンレス鋼であることを特徴とする非水電解質二次電池用極板の技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−２３６９４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に開示された非水電解質二次電池用極板は、当該文献の明細書中の１６段落に記載されているように、捲回型電極として用いることも企図して設計されている。しかし、このような捲回型電極を用いた電池の場合、使用時に捲回軸の両端から電気を取り出さなければならず、設計が煩雑となるおそれがあり、たとえ設計できたとしても、当該電池の体積は非常に嵩むものと予想される。
本発明は、上記実状を鑑みて成し遂げられたものであり、省体積化が実現できる固体電池モジュール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】
【０００８】
本発明の固体電池モジュールは、固体電池単位を２単位以上備える固体電池モジュールであって、１の集電体上に、所定の間隔をおいて、かつ、電気的に直列に接続された２つの前記固体電池単位が配置され、２つの各前記固体電池単位において、前記集電体と反対側に、互いに異なる２つの集電体がそれぞれ配置された電極板が、前記固体電池単位が並ぶ方向に対し略平行の方向を軸として、絶縁体を介して捲回され、前記所定の間隔をおいた電極板の部位を軸として、前記捲回軸に対して略平行に折り曲げられたことを特徴とする。
【０００９】
このような構成の固体電池モジュールは、全ての前記固体電池単位の正方向、負方向を同一の方向に揃えて設計することができる。また、このような構成の固体電池モジュールは、前記電極板が捲回され折り曲げられる結果、モジュールの正負の各総集電部が、モジュール全体に対して一方の側に揃って配置されるため、モジュール構造のデッドスペースを減らし、省体積化を実現することができる。
【００１０】
本発明の固体電池モジュールの一形態としては、前記集電体の両面に、前記集電体を挟んで、互いに同じ種類の電極活物質層が形成されているという構成をとることができる。
【００１１】
本発明の固体電池モジュールは、前記電極板の、電気的に直列に接続された回路の両端それぞれに端子が設けられ、前記端子が、折り曲げられた前記電極板において、互いに重ならない位置に配置されていることが好ましい。
【００１２】
このような構成の固体電池モジュールは、２つの前記端子が重ならない位置に配置されているため、短絡の危険を回避できる。
【００１３】
本発明の固体電池モジュールの製造方法は、固体電池単位を２単位以上備える固体電池モジュールの製造方法であって、集電体を準備する工程、２以上の前記固体電池単位が前記集電体によって電気的に直列に接続された電極板を製造する工程、並びに、前記電極板を捲回し折り曲げる工程を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、全ての前記固体電池単位の正方向、負方向を同一の方向に揃えて設計することができる。また、本発明によれば、前記電極板が捲回され折り曲げられる結果、モジュールの正負の各総集電部が、モジュール全体に対して一方の側に揃って配置されるため、モジュール構造のデッドスペースを減らし、省体積化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の固体電池モジュールの典型例である、捲回型固体電池モジュールを構成する電極板の第１の例の分解斜視模式図、及び、当該電極板の断面模式図である。
【図２】本発明の固体電池モジュールの典型例である、捲回型固体電池モジュールを構成する電極板の第２の例の分解斜視模式図、及び、当該電極板の断面模式図である。
【図３】本発明の固体電池モジュールの典型例である、捲回型固体電池モジュールを構成する電極板の斜視図、及び、当該電極板の断面模式図である。
【図４】本発明の固体電池モジュールの典型例の断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
１．固体電池モジュール
本発明の固体電池モジュールは、固体電池単位を２単位以上備える固体電池モジュールであって、１の集電体上に、所定の間隔をおいて、かつ、電気的に直列に接続された２つの前記固体電池単位が配置され、２つの各前記固体電池単位において、前記集電体と反対側に、互いに異なる２つの集電体がそれぞれ配置された電極板が、前記固体電池単位が並ぶ方向に対し略平行の方向を軸として、絶縁体を介して捲回され、前記所定の間隔をおいた電極板の部位を軸として、前記捲回軸に対して略平行に折り曲げられたことを特徴とする。
【００１７】
上記本発明のより具体的な構成としては、正極活物質層、固体電解質層及び負極活物質層の順に積層してなる固体電池単位を２単位以上備える固体電池モジュールであって、隣り合う２つの前記固体電池単位に含まれる同じ種類の電極活物質層が、互いに反対の方向を向き、且つ、全ての前記固体電池単位の積層方向が揃うように、２単位以上の前記固体電池単位が、互いに隔てられて、積層方向に略平行に一列に並び、隣り合う２つの前記固体電池単位が、各々の一方の電極活物質層であり、互いに異なる種類の電極活物質層上において１つの集電体を共有し、且つ、各々のもう一方の電極活物質層であり、互いに異なる種類の電極活物質層上において互いに相異なる２つの集電体を有し、且つ、全ての前記固体電池単位が電気的に直列に接続されるように、前記集電体が配置され、電気的に直列に接続された回路の両端それぞれに端子が設けられている電極板が、前記固体電池単位が一列に並ぶ方向に対し略平行の方向を軸として捲回され、捲回された前記電極板が、前記集電体上の前記電極活物質層に接していない空白部分を中心にして、前記捲回軸に対し略平行方向に折り曲げられ、折り曲げられた前記電極板の折り重なる部位の内側に絶縁層が設けられた構成が挙げられる。
【００１８】
本発明でいう「固体電池単位」とは、電極、電解質等の各要素がすべて固体である電池の単位のことを指す。したがって、例えば、電解質として液体電解質を用いた電池は、本発明には用いない。
なお、本発明でいう「固体電池単位」の典型例としては、全固体リチウム二次電池を挙げることができる。以下、本発明が固体電池単位として全固体リチウム二次電池を用いる例について詳細に述べる。
【００１９】
市販のリチウム二次電池は、電解質として可燃性の有機電解液を用いているため、安全対策による厳格な電圧及び温度管理が求められている。一方、電解質として、安全性が高く取り扱い容易な固体電解質を用いる全固体リチウム二次電池においては、電池内の安全装置の簡素化が図れ、電池全体の省体積化が可能となる。
【００２０】
発明者らは、鋭意努力の結果、バイポーラ電池モジュールの一種であり、且つ、正極活物質層、固体電解質層及び負極活物質層の順に積層してなる固体電池単位を２単位以上備える電極板を、捲回した後、電極活物質層に接していない空白部分を中心にして折り曲げ、２つの端子が、モジュール全体に対して一方の側に揃うように配置することによって、モジュール構造のデッドスペースを減らして省体積化を実現することができ、併せて高容量・高出力密度化を達成できることを見出した。
【００２１】
以下、本発明の典型例について説明する。
図１は、本発明の固体電池モジュールの典型例である、捲回型固体電池モジュールを構成する電極板の第１の例の分解斜視模式図、及び、当該電極板の断面模式図である。なお、いずれの図も、説明の為に、電極板を構成する各層の厚みを厚く描いている。図１中において、同じ模様で示した層は、互いに同種の層であることを意味する。また、図中の二重波線部は図の省略を意味する。
【００２２】
図１（ａ）は、本第１の例の電極板の分解斜視模式図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）中の一点鎖線Ａで切断した、本第１の例の電極板の断面模式図である。
本第１の例の電極板は、正極活物質層１、固体電解質層３及び負極活物質層２の順に積層してなる固体電池単位を２単位以上備える。
【００２３】
まず、固体電池単位の配置について説明する。図１（ａ）に示すように、固体電池単位は、隣り合う２つの固体電池単位４に含まれる同じ種類の電極活物質層が、互いに反対の方向を向くように配置されている。例えば、図１（ａ）中の上方向に正極活物質層１を備える固体電池単位の隣には、図１（ａ）中の下方向に正極活物質層１を備える固体電池単位が配置されている。さらに、全ての固体電池単位４の積層方向（図１（ａ）中における左右方向）が揃うように、固体電池単位４が、互いに隔てられて、積層方向に略平行に一列に並んでいる。
【００２４】
次に、集電体の配置について、隣り合う２つの固体電池単位である、図１（ｂ）の固体電池単位４ａ及び固体電池単位４ｂの場合を例に説明する。固体電池単位４ａの正極活物質層１と、固体電池単位４ｂの負極活物質層２とは、各々の活物質層上において１つの集電体を共有している。一方、固体電池単位４ａの負極活物質層２上、及び、固体電池単位４ｂの正極活物質層１上には、互いに相異なる２つの集電体５が配置されている。さらに、全ての固体電池単位４が電気的に直列に接続されるように、集電体５が配置された結果、図１（ｂ）に示すように、充放電時において、集電体５−負極活物質層２−固体電解質層３−正極活物質層１−集電体５−負極活物質層２−固体電解質層３−…−集電体５−負極活物質層２−固体電解質層３−正極活物質層１−集電体５という順番に充放電経路が形成された、ジグザグ状の回路を有する、バイポーラ構造の電極板が完成する。
【００２５】
なお、本例の電極板の様に、集電体５の両面に、集電体５を挟んで、互いに同じ種類の電極活物質層が形成されているという構成をとることができる。
また、固体電池単位４同士の間隔は、絶縁確保及び電圧検出のために、１ｍｍ以上確保されていることが好ましい。
また、捲回後の短絡を防止するため、集電体５を挟んで、固体電池単位４の反対側に位置する電極活物質層上には、適宜絶縁層又は固体電解質層９が形成されていることが好ましい。
【００２６】
本発明において用いられる集電体は、固体電池単位間の充放電経路を確保する機能と、電極板の基材となる機能を併せて有するものである。上記集電体の材料としては、導電性があり、且つ、捲回及び折り曲げ可能な材質及び薄さのものであれば特に限定されないが、例えば、金属箔が挙げられる。当該金属箔に使用できる金属としては、銅、ニッケル、銀、ＳＵＳ、アルミニウム及びアルミニウム合金、鉄並びにチタン等が例示でき、中でも銅、アルミニウム及びＳＵＳを用いることが好ましい。
【００２７】
図２は、本発明の固体電池モジュールの典型例である、捲回型固体電池モジュールを構成する電極板の第２の例の分解斜視模式図、及び、当該電極板の断面模式図である。なお、いずれの図も、説明の為に、電極板を構成する各層の厚みを厚く描いている。図２中において、同じ模様で示した層、及び、図中の二重波線部は、それぞれ図１と同様のものを意味する。
【００２８】
図２（ａ）は、本第２の例の電極板の分解斜視模式図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）中の一点鎖線Ａで切断した、本第２の例の電極板の断面模式図である。
本第２の例の電極板は、電極活物質層が集電体の片面のみに配置されている他は、図１に示した第１の例と同様にバイポーラ構造を形成する。
なお、捲回後の短絡を防止するため、集電体５の、電極活物質層が形成されていない面上には、適宜絶縁層又は固体電解質層９が形成されていることが好ましい。
【００２９】
本例のように、集電体の片面のみに固体電池単位が形成されている場合には、後述する正極活物質層や負極活物質層に用いる材料に由来する電極電位を考慮して、固体電池単位が形成されていない集電体の面が電位的に安定な導電材料でコートされていたり、又は、固体電池単位の各層と集電体との界面がクラッドにされていたりするのが好ましい。
【００３０】
図３は、本発明の固体電池モジュールの典型例である、捲回型固体電池モジュールを構成する電極板の斜視図、及び、当該電極板の断面模式図である。図３に示した電極板８は、図１（ａ）又は図２（ａ）に図示された電極板を、同図に「捲回方向」と記載された矢印の方向に捲回した電極板に相当する。
図３（ａ）は、折り曲げ前の電極板の斜視図である。図３（ａ）に示した電極板は、図１（ａ）又は図２（ａ）に示した電極板が、固体電池単位が一列に並ぶ方向に対し略平行の方向を軸として捲回された結果得られたものである。なお、図１（ｂ）又は図２（ｂ）に、一点鎖線で囲って示した固体電池単位４ａ、４ｂ、４ｃ又は４ｄは、図３（ａ）の４ａ、４ｂ、４ｃ又は４ｄに相当する。
図３（ｂ）は、図３（ａ）に示した電極板８の、一点鎖線Ｂにおける断面模式図である。図３（ｂ）においては、片面に電極活物質層が配置された集電体５を用いた場合（すなわち、電極板の第２の例）を示している。図３（ｂ）から分かるように、捲回後に集電体５同士が重なることによって短絡が生じないように、集電体５の間に絶縁層又は固体電解質層９が介在する構成となっている。
図３（ｂ）中の白ヌキ矢印に示すように、捲回後には、捲回軸に直角な方向に平面プレスをかけることにより、円筒構造から角型構造へと加工することが好ましい。
【００３１】
図４は、本発明の固体電池モジュールの典型例の断面模式図である。
図４に示したモジュール１００は、図３に記載された電極板８が、集電体５ａの部分において、捲回軸に対し略平行方向に折り曲げられ、さらに絶縁層１０及び端子６又は７が設置された上、筐体１１内に収納されたモジュールに相当する。
電極板が折り曲げられる位置は、集電体上の電極活物質層が接していない空白部分を中心にして、前記捲回軸に対し略平行方向に折り曲げられるのであれば、特に限定されない。電極板が折り曲げられる位置の具体例としては、図４に示すように、捲回体の略中央で折り曲げられる例が挙げられる。
【００３２】
折り曲げられた電極板は、さらに、当該電極板の折り重なる部位の内側に絶縁層１０を有する。
絶縁層の材料は、耐アルカリ性、耐熱性、熱伝導率に優れ、且つ難燃性であることが好ましい。具体的には、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）等の無機系絶縁体や、クロロスルホン化ポリエチレンゴム、ブチルゴム、エチレン−プロピレンゴム、フェニル−メチルシリコーンゴム、フッ素ゴム、水素化ニトリルゴム、アリル樹脂、フラン樹脂、エポキシ樹脂等の有機系絶縁体等を、固形状に成形したものが挙げられる。
少なくとも重なった固体電池単位間及び集電体間に配置できるものであれば、絶縁層の外形は限定されない。固体電池モジュール全体の計量化を図るという観点からは、絶縁層の内部をハニカム構造としてもよい。
【００３３】
また、図４には示されていないが、固体電池モジュールの放熱性を向上させるために、電極板の折り重なる部位の内側にアルミナ製又は金属製の放熱板を設置したり、絶縁層にアルミナやＢＮ（窒化ホウ素）等の放熱性向上セラミックスを混合したりしてもよい。
【００３４】
電極板の、電気的に直列に接続された回路の両端それぞれに設けられた端子は、捲回され折り曲げられた結果、図４に示すように、固体電池モジュール全体に対して一方の側に位置することが好ましい。
また、短絡の危険を回避できるという観点から、端子は、折り曲げた電極板において、互いに重ならない位置に配置されていることが好ましい。
端子としては、導電性の材料からなるものであれば特に限定されず、具体的には、アルミニウム製、銅製、ＳＵＳ製、チタン製の端子を用いることができる。
【００３５】
図４に示すように、折り曲げた電極板を収納する筐体１１を用いることもできる。筐体の形状としては、上述した電極板を収納できるものであれば特に限定されるものではないが、具体的には、円筒型、角型、コイン型、ラミネート型等を挙げることができる。
【００３６】
以下、本発明に用いられる固体電池単位が全固体リチウム二次電池である場合における、正極活物質層及び負極活物質層、固体電解質層、集電体について、項を分けて詳述する。
【００３７】
１−１．正極活物質層及び負極活物質層
本発明に用いられる正極活物質層中の正極活物質としては、具体的には、ＬｉＣｏＯ２、ＬｉＮｉ１／３Ｍｎ１／３Ｃｏ１／３Ｏ２、ＬｉＮｉＰＯ４、ＬｉＭｎＰＯ４、ＬｉＮｉＯ２、ＬｉＭｎ２Ｏ４、ＬｉＣｏＭｎＯ４、Ｌｉ２ＮｉＭｎ３Ｏ８、Ｌｉ３Ｆｅ２（ＰＯ４）３及びＬｉ３Ｖ２（ＰＯ４）３等を挙げることができる。これらの中でも、本発明においては、ＬｉＣｏＯ２を正極活物質として用いることが好ましい。
【００３８】
本発明に用いられる正極活物質層の厚さは、目的とするリチウム二次電池の用途等により異なるものであるが、１０μｍ〜２５０μｍの範囲内であるのが好ましく、２０μｍ〜２００μｍの範囲内であるのが特に好ましく、特に３０μｍ〜１５０μｍの範囲内であることが最も好ましい。
【００３９】
正極活物質の平均粒径としては、例えば１μｍ〜５０μｍの範囲内、中でも１μｍ〜２０μｍの範囲内、特に３μｍ〜５μｍの範囲内であることが好ましい。正極活物質の平均粒径が小さすぎると、取り扱い性が悪くなる可能性があり、正極活物質の平均粒径が大きすぎると、平坦な正極活物質層を得るのが困難になる場合があるからである。なお、正極活物質の平均粒径は、例えば走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により観察される活物質担体の粒径を測定して、平均することにより求めることができる。
【００４０】
正極活物質層は、必要に応じて導電化材および結着材等を含有していても良い。
本発明において用いられる正極活物質層が有する導電化材としては、正極活物質層の導電性を向上させることができれば特に限定されるものではないが、例えばアセチレンブラック、ケッチェンブラック等のカーボンブラック等を挙げることができる。また、正極活物質層における導電化材の含有量は、導電化材の種類によって異なるものであるが、通常１質量％〜１０質量％の範囲内である。
【００４１】
本発明において用いられる正極活物質層が有する結着材としては、例えばポリビニリデンフロライド（ＰＶＤＦ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等を挙げることができる。また、正極活物質層における結着材の含有量は、正極活物質等を固定化できる程度の量であれば良く、より少ないことが好ましい。結着材の含有量は、通常１質量％〜１０質量％の範囲内である。
【００４２】
なお、充電時における負極のリチウムイオン受け入れ性能を高めるため、正極活物質層の幅と長さは、負極活物質層の幅と長さよりもそれぞれ０．５ｍｍ以上小さくなるように、正極活物質層が形成されることが好ましい。
【００４３】
負極活物質層に用いられる負極活物質としては、リチウムイオンを吸蔵・放出可能なものであれば特に限定されるものではないが、例えば、金属リチウム、リチウム合金、金属酸化物、金属硫化物、金属窒化物、およびグラファイト等の炭素材料等を挙げることができる。また、負極活物質は、粉末状であっても良く、薄膜状であっても良い。
【００４４】
負極活物質層は、必要に応じて導電化材および結着材等を含有していても良い。
負極活物質層中に用いることができる結着材および上記導電化材は、正極活物質層の説明において既に述べたものを用いることができる。また、結着材および導電化材の使用量は、リチウム二次電池の用途等に応じて、適宜選択することが好ましい。また、負極活物質層の膜厚としては、特に限定されるものではないが、例えば１０μｍ〜１００μｍの範囲内、中でも１０μｍ〜５０μｍの範囲内であることが好ましい。
【００４５】
正極活物質層及び負極活物質層は、電極用電解質をさらに含有していてもよい。この場合、電極用電解質としては、後述する固体電解質等を用いることができる。
【００４６】
１−２．固体電解質層
本発明に用いられる固体電解質層中の固体電解質は、イオン伝導性を有し、且つ、常温（１５℃〜２５℃）において固体形状であれば、特に限定されない。本発明に用いられる固体電解質としては、具体的には、酸化物系固体電解質、硫化物系固体電解質等を用いることができる。
酸化物系固体電解質としては、具体的には、ＬｉＰＯＮ（リン酸リチウムオキシナイトライド）、Ｌｉ１．３Ａｌ０．３Ｔｉ０．７（ＰＯ４）３、Ｌａ０．５１Ｌｉ０．３４ＴｉＯ０．７４、Ｌｉ３ＰＯ４、Ｌｉ２ＳｉＯ２、Ｌｉ２ＳｉＯ４、Ｌｉ０．５Ｌａ０．５ＴｉＯ３、Ｌｉ１．５Ａｌ０．５Ｇｅ１．５（ＰＯ４）３等を例示することができる。
硫化物系固体電解質としては、具体的には、Ｌｉ２Ｓ−Ｐ２Ｓ５、Ｌｉ２Ｓ−Ｐ２Ｓ３、Ｌｉ２Ｓ−Ｐ２Ｓ３−Ｐ２Ｓ５、Ｌｉ２Ｓ−ＳｉＳ２、ＬｉＩ−Ｌｉ２Ｓ−Ｐ２Ｓ５、ＬｉＩ−Ｌｉ２Ｓ−ＳｉＳ２−Ｐ２Ｓ５、Ｌｉ２Ｓ−ＳｉＳ２−Ｌｉ４ＳｉＯ４、Ｌｉ２Ｓ−ＳｉＳ２−Ｌｉ３ＰＯ４、Ｌｉ３ＰＳ４−Ｌｉ４ＧｅＳ４、Ｌｉ３．４Ｐ０．６Ｓｉ０．４Ｓ４、Ｌｉ３．２５Ｐ０．２５Ｇｅ０．７６Ｓ４、Ｌｉ４−ｘＧｅ１−ｘＰｘＳ４、Ｌｉ７Ｐ３Ｓ１１等を例示することができる。
【００４７】
なお、本発明に用いられる固体電池単位は、上述した全固体リチウム二次電池に必ずしも限定されない。すなわち、正極活物質層、固体電解質層及び負極活物質層の順に積層してなる固体電池であれば、本発明に用いられる固体電池単位に含まれる。
本発明に用いられる固体電池単位としては、全固体リチウム二次電池の他にも、例えば、リチウム空気電池、ポリマー電解質を用いたリチウム二次電池等が例示できる。
【００４８】
２．固体電池モジュールの製造方法
本発明の固体電池モジュールの製造方法は、固体電池単位を２単位以上備える固体電池モジュールの製造方法であって、集電体を準備する工程、２以上の前記固体電池単位が前記集電体によって電気的に直列に接続された電極板を製造する工程、並びに、前記電極板を捲回し折り曲げる工程を有することを特徴とする。
【００４９】
本発明の固体電池モジュールの製造方法は、少なくとも、（１）集電体を準備する工程、（２）電極板を製造する工程、及び、（３）電極板を捲回し折り曲げる工程を有する。
なお、本発明の製造方法には、上記３工程以外の他の工程を加えてもよい。例えば、電極板を製造した後に、電極板上に適宜絶縁層を形成する工程等を行ってもよいし、電極板を捲回し折り曲げる工程を行った後に、折り曲げた電極板を筐体に収納する工程等を行ってもよい。
上記工程の内、工程（１）については、上記「１．固体電池モジュール」の項を参照することができる。
以下、工程（２）及び（３）について、それぞれ詳しく説明する。
【００５０】
２−１．電極板を製造する工程
本工程は、２以上の固体電池単位が集電体によって電気的に直列に接続された電極板を製造する工程である。
集電体を基材とした、電極板の製造方法の一例について説明する。なお、本工程は、必ずしも下記の例のみに限定されない。
まず、集電体の少なくとも片面に、正極活物質層及び負極活物質層を１層ずつ、所定の間隔を設けて形成する（得られた集電体を、以下、集電体Ａと称する）。集電体、正極活物質層及び負極活物質層の各材料については、上記「１．固体電池モジュール」の項を参照することができる。
次に、このように電極活物質層を形成した集電体の、正極活物質層上に、固体電解質層を形成する（得られた集電体を、以下、集電体Ｂと称する）。固体電解質層の材料については、上記「１．固体電池モジュール」の項を参照することができる。
続いて、集電体Ａの負極活物質層と、集電体Ｂの固体電解質層とが接着するように、集電体Ａと集電体Ｂとを貼り合わせる。このように２つの異なる集電体を貼り合わせることにより、集電体Ａの負極活物質層と、集電体Ｂの正極活物質層とによって、固体電解質層が挟持され、正極活物質層−固体電解質層−負極活物質層の順に積層してなる固体電池単位が形成された電極板が得られる。
当該電極板に、適切な数の集電体Ｂを同様の操作で適宜貼り合わせることによって、所望の数の固体電池単位を備えた電極板が完成する。なお、電極板の両端が集電体となるように、適宜手順を調整することが好ましい。
本工程において製造される電極板の典型例としては、図１又は図２に示したような電極板が挙げられる。図１又は図２に示した例においては、固体電池単位が所定の方向に一列に並んでいる。
【００５１】
２−２．電極板を捲回し折り曲げる工程
本工程における捲回方法は、図３に示したような捲回体を得ることができれば、特に限定されない。捲回方法としては、上記製造工程において製造した電極板を、固体電池単位が一列に並ぶ方向に対し、略平行の方向を軸として捲回することが好ましい。
【００５２】
本工程において、捲回された電極板の折り曲げ回数は特に限定されないが、折り曲げられた後に、捲回された電極板の両端が、固体電池モジュール全体に対して互いに近傍の位置に配置されていることが好ましい。ここでいう「捲回された電極板の両端」とは、捲回軸方向における電極板の両端のことである。例えば、固体電池モジュールが仮に直方体であるとした場合、捲回された電極板の両端が、いずれもその直方体の同一の面側に位置することが好ましい。また、折り曲げ位置は、集電体上の固体電池単位に接していない空白部分を中心にして、前記捲回軸に対し略平行方向に折り曲げられるのが好ましい。
本工程においては、短絡防止の観点から、固体電池単位の折り重なる部位の内側に絶縁層を形成することが好ましい。
【符号の説明】
【００５３】
１  正極活物質層
２  負極活物質層
３  固体電解質層
４，４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ  固体電池単位
５  集電体
５ａ  折り曲げ部分に位置する集電体
６，７  端子
８  電極板
９  絶縁層又は固体電解質層
１０  絶縁層
１１  筐体
１００  本発明の固体電池モジュールの典型例
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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