(57)【要約】【課題】集電体と活物質層との剥離を防止することができる電極体、および該電極体の製造方法を提供する。【解決手段】無機系固体電解質層と、集電体と、無機系固体電解質層および集電体に挟持された活物質層と、を備え、集電体は、活物質層が備えられる側の面に１または複数の凸部を有し、無機系固体電解質層は、活物質層を覆うとともに、集電体に設けられた凸部に接触している、電極体および該電極体の製造方法とする。【選択図】図１
2011150974.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無機系固体電解質層と、集電体と、前記無機系固体電解質層および前記集電体に挟持された活物質層と、を備え、
前記集電体は、前記活物質層が備えられる側の面に１または複数の凸部を有し、
前記無機系固体電解質層は、前記活物質層を覆うとともに、前記集電体に設けられた前記凸部に接触している、電極体。
【請求項２】
前記集電体に設けられた前記凸部のうち１つが、平面視において略中央部に設けられている、請求項１に記載の電極体。
【請求項３】
無機系固体電解質層と、集電体と、前記無機系固体電解質および前記集電体に挟持された活物質層と、を備える電極体の製造方法であって、
表面に凹部を有する前記集電体を成型する、集電体成型工程と、
前記集電体の前記凹部に活物質層を形成する、活物質層形成工程と、
前記活物質層を覆うとともに、前記集電体の前記凹部の周囲に形成された凸部に接触するように、前記無機系固体電解質層を形成する、電解質層形成工程と、
を含む、電極体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体電解質層と、集電体と、固体電解質層および集電体に挟持された活物質層（正極または負極）とを備える電極体、および当該電極体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
リチウムイオン二次電池は、他の二次電池よりもエネルギー密度が高く、高電圧での動作が可能という特徴を有している。そのため、小型軽量化を図りやすい二次電池として携帯電話等の情報機器に使用されており、近年、電気自動車やハイブリッド自動車用等、大型の動力用としての需要も高まっている。
【０００３】
リチウムイオン二次電池には、正極および負極と、これらの間に配置される電解質とが備えられ、電解質の形態としては、液体や固体によって構成したもの等が知られている。リチウムイオン伝導性を有する液体の電解質（以下において、「電解液」という。）が用いられる場合には、電解液が正極の内部へと浸透する。そのため、正極を構成する正極活物質と電解液との界面が形成されやすく、性能を向上させやすい。ところが、広く用いられている電解液は可燃性であるため、安全性を確保するためのシステムを搭載する必要がある。一方、固体の電解質は不燃性であるため、上記システムを簡素化できる。それゆえ、不燃性である固体の電解質を含有し電解液が含有されない層（以下において、「固体電解質層」ということがある。）が備えられる形態のリチウムイオン二次電池（以下において、「固体電池」ということがある。）が提案されている。
【０００４】
このような固体電池に関する技術として、例えば特許文献１には、固体電解質層と、該固体電解質層を介して積層され、集電体上に複数の電極部（活物質層）が形成された電極体とを有し、前記固体電解質層の一部が、該固体電解質層に対して積層方向での少なくとも一方に位置する前記電極体のうち、前記積層方向と直交する方向で隣り合う前記電極部の間に位置していることを特徴とする蓄電装置が開示されている。また、特許文献２には、表面が互いに圧接してシート状物が通過可能な圧接ニップ部を形成するように設けられかつ少なくとも一方の表面に複数の凹部が形成された一対の加工手段を用い、集電体用金属箔を加工手段の圧接ニップ部に通過させて圧縮加工を行い、集電体用金属箔の少なくとも一方の表面に複数の凸部を形成する非水電解質二次電池用集電体の製造方法が開示されている。さらに、特許文献３には、電極基板（集電体）の両側に、導電剤および結着剤を活物質に混合してシート化して結着する電極であって、該電極基板の芯体の表面に大きさが１〜１０μｍ、高さが５〜１５μｍの範囲のこぶ状突起を密に形成した芯体であり、片面に正極活物質層を反面に負極活物質層を結着し、周辺縁部に基板を露出させてその部分に絶縁性樹脂の枠を設けたことを特徴とするアルカリ蓄電池用電極が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１５９３３１号公報
【特許文献２】特開２００８−２７０１５３号公報
【特許文献３】特開平６−３１４５６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の固体電池では、充放電中に集電体と活物質層とが剥離する場合があった。集電体と活物質層とが剥離すると、導電性が低下する。特許文献１に開示されている技術では、当該問題について考慮されていなかった。特許文献１に開示されている電池のように、集電体と固体電解質層とで活物質層を覆うとともに、該集電体と該固体電解質層の一部とが接触している形態とすれば、集電体と活物質層との剥離を抑制できると考えられる。集電体と固体電解質層とが強固に接着し、該集電体と該固体電解質層との間に備えられた活物質層の離脱を防止することができるからである。しかしながら、特許文献１に開示されている技術では、集電体と活物質層とが剥離することについて考慮されていないため、集電体と固体電解質層とを接触させることについて、十分な対策がなされていなかった。平板状の集電体上に活物質層を形成し、さらにその活物質層を電解質層で覆うという工程で電極体を作製すると、電解質が集電体まで達せず、集電体と電解質層との接触が不十分になることがあった。電解質層と活物質層とが対向する面から、集電体まで距離が離れているためである。
【０００７】
また、特許文献２や特許文献３に開示されている集電体のように、凹凸が設けられた表面に活物質層を形成することによっても集電体と活物質層との剥離を抑制できると考えられる。集電体の表面に凹凸を設けることによって、集電体と活物質層との接触面積が増えるからである。しかしながら、集電体と活物質層との間の接着力は弱いため、単に集電体と活物質層との接触面積を増やしただけでは、集電体と活物質層とが剥離することについて十分な対策がなされているとは言えなかった。
【０００８】
そこで本発明は、集電体と活物質層との剥離を防止することができる電極体、および該電極体の製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明は以下の構成をとる。すなわち、
第１の本発明は、無機系固体電解質層と、集電体と、無機系固体電解質層および集電体に挟持された活物質層と、を備え、集電体は、活物質層が備えられる側の面に１または複数の凸部を有し、無機系固体電解質層は、活物質層を覆うとともに、集電体に設けられた凸部に接触している、電極体である。
【００１０】
ここに「集電体は、活物質層が備えられる側の面に１または複数の凸部を有し」とは、集電体の両面に活物質層が形成される場合は、集電体の両面に凸部が設けられ、本発明の電極体を用いて積層電池とした際に、その積層電池の端に備えられる集電体などのように、集電体の一方の面側にのみ活物質層が形成される場合は、少なくともその活物質層が形成される面側に凸部が設けられることを意味する。
【００１１】
上記第１の本発明の電極体において、集電体に設けられた凸部のうち１つが、平面視において略中央部に設けられていることが好ましい。
【００１２】
本発明において「平面視」とは、無機系固体電解質層、集電体、及び活物質層の積層方向と平行な方向から視ることを意味する。また、「略中央部に設けられている」とは、集電体の略中央部に凸部が設けられており、さらに端部などにも凸部が設けられていてもよいことを意味する。
【００１３】
また、第２の本発明は、無機系固体電解質層と、集電体と、無機系固体電解質および集電体に挟持された活物質層と、を備える電極体の製造方法であって、表面に凹部を有する集電体を成型する、集電体成型工程と、集電体の凹部に活物質層を形成する、活物質層形成工程と、活物質層を覆うとともに、集電体の凹部の周囲に形成された凸部に接触するように、無機系固体電解質層を形成する、電解質層形成工程と、を含む、電極体の製造方法である。
【発明の効果】
【００１４】
第１の本発明の電極体は、後に詳述するように、集電体と無機系固体電解質層とを十分に接触させることが容易な構造である。集電体と無機系固体電解質層とは、金属拡散を利用して強固に接合させることができる。よって、第１の本発明によれば、集電体と無機系固体電解質層とを強固に接合させ、集電体と無機系固体電解質層とに覆われた活物質層が剥離することを防止し、充放電中に導電性やイオン伝導性が低下することを防止できる電極体を提供することができる。
【００１５】
また、第１の本発明の電極体において、平面視において集電体の略中央部に設けられた凸部と無機系固体電解質層と接触させることによって、電極体の略中央部において、活物質層が剥離することを防止できる電極体を提供することができる。
【００１６】
第２の本発明の電極体の製造方法によれば、集電体と無機系固体電解質層とを十分に接触させることが容易である。集電体と無機系固体電解質層とは、金属拡散を利用して強固に接合させることができる。よって、第２の本発明によれば、集電体と無機系固体電解質層とを強固に接合させ、集電体と無機系固体電解質層とに覆われた活物質層が剥離することを防止し、充放電中に導電性やイオン伝導性が低下することを防止できる電極体の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】（ａ）本発明の電極体１０の断面を概略的に示す図である。（ｂ）電極体１０に備えられる１つの集電体４の断面を概略的に示す図である。
【図２】本発明の電極体１０の一部を概略的に示す斜視図である。
【図３】本発明の電極体１０の製造方法の一例について示すフローチャートである。
【図４】本発明の電極体１０の製造方法を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照しつつ、本発明の電極体およびその製造方法について説明する。以下の本発明の説明では、本発明をリチウム固体電池に適用した場合を中心に説明するが、本発明はかかる形態に限定されるものではなく、その他の固体電池に適用することもできる。
【００１９】
１．電極体
図１及び図２を参照しつつ、本発明の電極体について説明する。図１（ａ）は、本発明の電極体の一つの実施形態例である電極体１０について、断面を概略的に示す図である。図１（ｂ）は、電極体１０に備えられる１つの集電体４の断面を概略的に示す図である。図２（ａ）は、図１に示した電極体１０の集電体４の一部と該集電体４上に形成された活物質層３とを概略的に示す斜視図である。図２（ｂ）は、図１に示した電極体１０の集電体４の一部と該集電体４上に形成された活物質層３とについて他の形態例を概略的に示す斜視図である。図１及図２において、図面が煩雑になるのを防ぐため、繰り返しとなる符号は一部省略している。
【００２０】
図１（ａ）に示すように、電極体１０は、無機系固体電解質層１と、集電体４と、無機系固体電解質層１および集電体４に挟持された活物質層２、３と、を備えている。以下、電極体１０を構成するこれらの要素について詳細に説明する。
【００２１】
（集電体４）
集電体４は、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、活物質層２、３が備えられる側の面に凸部４１を有している。該凸部４１は、図１（ａ）に示すように、後に説明する無機系固体電解質層１と接触している。すなわち、活物質層２、３は、凸部４１の間に形成された凹部４２に形成される。
【００２２】
集電体４に凸部４１を設けることによって、集電体４と無機系固体電解質層１とを接触させることが容易になる。集電体４と無機系固体電解質層１とを接触させやすくなる理由については、電極体１０の製造方法を説明する際に述べる。集電体４と無機系固体電解質層１とが接触することによって、集電体４と無機系固体電解質層１との間で金属拡散を起こさせ、集電体４と無機系固体電解質層１とを容易に強固に接合させることができる。集電体４と無機系固体電解質層１とを強固に接合させることによって、集電体４と無機系固体電解質層１とに覆われた活物質層２、３が剥離することを防止し、充放電中に導電性やイオン伝導性が低下することを防止できる電極体１０を提供することができる。
【００２３】
凸部４１が設けられる位置は特に限定されないが、図２に示すように、少なくとも、平面視において、集電体４の略中央部に設けられていることが好ましい。図２（ａ）は、互いに交差する方向に延在した凸部４１が設けられた形態を例示している。図２（ｂ）は、一方向に延在した凸部４１が設けられた形態を例示している。このように、凸部４１が集電体４の略中央部に設けられている形態とすることによって、電極体１０の略中央部において、活物質層２、３が剥離することを防止できる。
【００２４】
電極体１０に備えられる集電体４のうち、活物質層２、３のうち正極層として機能する方に接するものは正極集電体として機能し、活物質層２、３のうち負極層として機能する方に接するものは負極集電体として機能する。集電体４としては、固体電池の正極集電体又は負極集電体として適用できる集電体であればその材質等は特に限定されるものではなく、金属箔や金属メッシュ、金属蒸着フィルム等を用いることができる。例えば、電極体１０をリチウム固体電池に適用する場合、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｖ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｍｇ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｃｏ、Ｚｎ、Ｇｅ、Ｉｎ、ステンレス鋼等の金属箔やメッシュ、或いは、ポリアミド、ポリイミド、ＰＥＴ、ＰＰＳ、ポリプロピレンなどのフィルムやガラス、シリコン板等の上に上記金属を蒸着したもの等を用いることができる。
【００２５】
集電体４は、凸部４１を備えるとともに該凸部４１が無機系固体電解質層１と接触しており、活物質層２または活物質層３から集電できる形態であれば、厚みや大きさは特に限定されるものではない。例えば、５〜５００μｍ程度の厚み（凸部４１を除く。）とすることができる。また、図２では、活物質層３の平面視における形状が長方形であり、該活物質層３が形成される集電体４の凹部４２の平面視における形状も長方形である形態を例示しているが、本発明はかかる形態に限定されない。集電体の凹部の平面視における形状は活物質層の形状に応じて適宜変更可能であり、多角形や円形、楕円形などの何れの形態であっても良い。集電体の凹部の形状を、活物質層の形状に対応した形状にすることによって、電極体内に余計な空間ができることを防止し、電極体の体積エネルギー密度を向上させることができる。
【００２６】
（無機系固体電解質層１）
無機系固体電解質層１は、図１（ａ）に示すように、活物質層２または活物質層３を覆うとともに、集電体１に設けられた凸部４１に接触している。かかる形態とすることによって、上述したように、無機系固体電解質層１と集電体４とに覆われた活物質層２、３が剥離することを容易に防止できる。
【００２７】
無機系固体電解質層１には少なくとも無機系固体電解質が含まれており、任意に結着剤を含んで構成される。無機系固体電解質層１に含まれる無機系固体電解質としては、特に限定されるものではないが、例えば電極体１０をリチウム固体電池に適用する場合、Ｌｉ２Ｏ−Ｂ２Ｏ３−Ｐ２Ｏ５、Ｌｉ２Ｏ−ＳｉＯ２、Ｌｉ２Ｏ−Ｂ２Ｏ３−ＺｎＯ等の酸化物系非晶質固体電解質、Ｌｉ２Ｓ−ＳｉＳ２、ＬｉＩ−Ｌｉ２Ｓ−ＳｉＳ２、ＬｉＩ−Ｌｉ２Ｓ−Ｐ２Ｓ５、ＬｉＩ−Ｌｉ２Ｓ−Ｂ２Ｓ３、Ｌｉ３ＰＯ４−Ｌｉ２Ｓ−Ｓｉ２Ｓ、Ｌｉ３ＰＯ４−Ｌｉ２Ｓ−ＳｉＳ２、ＬｉＰＯ４−Ｌｉ２Ｓ−ＳｉＳ、ＬｉＩ−Ｌｉ２Ｓ−Ｐ２Ｏ５、ＬｉＩ−Ｌｉ３ＰＯ４−Ｐ２Ｓ５、Ｌｉ２Ｓ−Ｐ２Ｓ５等の硫化物系非晶質固体電解質、或いは、ＬｉＩ、ＬｉＩ−Ａｌ２Ｏ３、Ｌｉ３Ｎ、Ｌｉ３Ｎ−ＬｉＩ−ＬｉＯＨ等や、Ｌｉ１．３Ａｌ０．３Ｔｉ０．７（ＰＯ４）３、Ｌｉ１＋ｘ＋ｙＡｘＴｉ２−ｘＳｉｙＰ３−ｙＯ１２（ＡはＡｌ又はＧａ、０≦ｘ≦０．４、０＜ｙ≦０．６）、［（Ｂ１／２Ｌｉ１／２）１−ｚＣｚ］ＴｉＯ３（ＢはＬａ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍのいずれか、ＣはＳｒ又はＢａ、０≦ｚ≦０．５）、Ｌｉ５Ｌａ３Ｔａ２Ｏ１２、Ｌｉ７Ｌａ３Ｚｒ２Ｏ１２、Ｌｉ６ＢａＬａ２Ｔａ２Ｏ１２、Ｌｉ３ＰＯ（４−３／２ｗ）Ｎｗ（ｗ＜１）、Ｌｉ３．６Ｓｉ０．６Ｐ０．４Ｏ４等の結晶質酸化物・酸窒化物を用いることができる。
【００２８】
無機系固体電解質層１に含まれる無機系固体電解質及び結着剤の混合比については、電極体１０を適切に作動可能な比率であれば、特に限定されるものではない。例えば、質量比で、無機系固体電解質：結着剤＝１００〜７０：０〜３０の混合比となるようにして、無機系固体電解質層１を形成すればよい。
【００２９】
無機系固体電解質層１は、集電体４に備えられた凸部４１に接触しており、活物質層２と活物質層３との間のイオン伝導に寄与することができる形態であれば、厚みや形状等は特に限定されるものではない。例えば、０．１〜５００μｍ程度の厚みとすることができる。
【００３０】
（活物質層２、３）
活物質層２、３は、集電体４に備えられた凸部４１の間に形成された凹部４２に形成されており、集電体４と無機系固体電解質層１とに覆われている。活物質層２および活物質層３は、無機系固体電解質層１を介して備えられ、内部で電気化学反応を生じさせることができるような形態とされることによって、それぞれが正極層または負極層として機能する。また、活物質層２および活物質層３は、集電体４に接して備えられており、集電体４を介して電気エネルギーを取り出すことができる。
【００３１】
活物質層２、３は、上述した通り、それぞれ無機系固体電解質層１および集電体４の間に備えられていればよく、１つの無機系固体電解質層１または集電体４に対して備えられる活物質層２、３の数は特に限定されない。例えば、図２に示すように、無機系固体電解質層１、活物質層２、３および集電体４の積層方向（以下、単に「積層方向」という。）に対して直交する面内において、１つの集電体４に対して複数の活物質層３を備えさせることができる。なお、図２では、平面視において活物質層３の形状が長方形である形態を例示したが、本発明はかかる形態に限定されず、活物質層２、３は、平面視における形状が、多角形や円形、楕円形等であってもよい。
【００３２】
活物質層２、３には少なくとも活物質及び固体電解質が含まれている。
活物質層２、３に含まれる活物質としては、特に限定されるものではないが、例えば電極体１０をリチウム固体電池に適用する場合、ＬｉＣｏＯ２、ＬｉＮｉＯ２、Ｌｉ１＋ｘＮｉ１／３Ｍｎ１／３Ｃｏ１／３Ｏ２、ＬｉＭｎ２Ｏ４、Ｌｉ１＋ｘＭｎ２−ｘ−ｙＭｙＯ４（ＭはＡｌ、Ｍｇ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｚｎのいずれか）で表される異種元素置換Ｌｉ−Ｍｎスピネル、ＬｉｘＴｉＯｙ、ＬｉＭＰＯ４（ＭはＦｅ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｉのいずれか）、Ｖ２Ｏ５、ＭｏＯ３、ＴｉＳ２、グラファイト、ハードカーボン等の炭素材料、ＬｉＣｏＮ、ＬｉｘＳｉｙＯｚ、リチウム金属又はリチウム合金（ＬｉＭ、ＭはＳｎ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｇｅ、Ｓｂ、Ｐ等のいずれか）、リチウム貯蔵性金属間化合物（ＭｇｘＭ、ＭはＳｎ、Ｇｅ、Ｓｂのいずれか、或いは、ＮｙＳｂ、ＮはＩｎ、Ｃｕ、Ｍｎのいずれか）や、これらの誘導体等を用いることができる。ここで、正極活物質と負極活物質には明確な区別はなく、２種類の化合物の充放電電位を比較して貴な電位を示すものを正極層として機能する活物質層２または活物質層３に、卑な電位を示すものを負極層として機能する活物質層２または活物質層３に用いて、任意の電圧のリチウム固体電池（電極体１０）を構成することができる。
活物質層２、３に含まれる固体電解質としては、特に限定されるものではないが、例えば電極体１０をリチウム固体電池に適用する場合、Ｌｉ２Ｏ−Ｂ２Ｏ３−Ｐ２Ｏ５、Ｌｉ２Ｏ−ＳｉＯ２、Ｌｉ２Ｏ−Ｂ２Ｏ３−ＺｎＯ等の酸化物系非晶質固体電解質、Ｌｉ２Ｓ−ＳｉＳ２、ＬｉＩ−Ｌｉ２Ｓ−ＳｉＳ２、ＬｉＩ−Ｌｉ２Ｓ−Ｐ２Ｓ５、ＬｉＩ−Ｌｉ２Ｓ−Ｂ２Ｓ３、Ｌｉ３ＰＯ４−Ｌｉ２Ｓ−Ｓｉ２Ｓ、Ｌｉ３ＰＯ４−Ｌｉ２Ｓ−ＳｉＳ２、ＬｉＰＯ４−Ｌｉ２Ｓ−ＳｉＳ、ＬｉＩ−Ｌｉ２Ｓ−Ｐ２Ｏ５、ＬｉＩ−Ｌｉ３ＰＯ４−Ｐ２Ｓ５、Ｌｉ２Ｓ−Ｐ２Ｓ５等の硫化物系非晶質固体電解質、或いは、ＬｉＩ、ＬｉＩ−Ａｌ２Ｏ３、Ｌｉ３Ｎ、Ｌｉ３Ｎ−ＬｉＩ−ＬｉＯＨ等や、Ｌｉ１．３Ａｌ０．３Ｔｉ０．７（ＰＯ４）３、Ｌｉ１＋ｘ＋ｙＡｘＴｉ２−ｘＳｉｙＰ３−ｙＯ１２（ＡはＡｌ又はＧａ、０≦ｘ≦０．４、０＜ｙ≦０．６）、［（Ｂ１／２Ｌｉ１／２）１−ｚＣｚ］ＴｉＯ３（ＢはＬａ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍのいずれか、ＣはＳｒ又はＢａ、０≦ｚ≦０．５）、Ｌｉ５Ｌａ３Ｔａ２Ｏ１２、Ｌｉ７Ｌａ３Ｚｒ２Ｏ１２、Ｌｉ６ＢａＬａ２Ｔａ２Ｏ１２、Ｌｉ３ＰＯ（４−３／２ｗ）Ｎｗ（ｗ＜１）、Ｌｉ３．６Ｓｉ０．６Ｐ０．４Ｏ４等の結晶質酸化物・酸窒化物を用いることができる。
【００３３】
活物質層２、３には、上記活物質や固体電解質の他、任意に導電助剤や結着剤等が含まれていてもよい。導電助剤としては、固体電池に用いられ得るものを特に限定されることなく用いることができ、例えば、アセチレンブラック等の炭素材料を用いることが好ましい。結着剤についても、固体電池に用いられ得るものを特に限定されることなく用いることができ、例えば、ポリフッ化ビニリデン等のフッ素樹脂やスチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）等のゴム性状樹脂等を用いることが好ましい。
【００３４】
活物質層２、３は、上記の活物質や固体電解質等を備えて構成される。活物質層２、３に含まれる各物質の混合比については、電極体１０を適切に作動可能な比率であれば、特に限定されるものではない。例えば、質量比で、活物質：固体電解質：導電助剤：結着剤＝９９〜４０：１〜５０：０〜５：０〜５の混合比となるようにして、活物質層２、３を形成すればよい。また、活物質層２、３は、集電体４及び無機系固体電解質層１の間に適切に形成されていれば、厚みや形状等は特に限定されるものではない。例えば、５〜５００μｍ程度の厚みとすることができる。
【００３５】
このように、本発明の電極体は、集電体、活物質層および固体電解質層を含んでなる。本発明の電極体は、充放電可能な形態とされるものであればよく、モノポーラ型、バイポーラ型のいずれであってもよい。すなわち、正極集電体上の正極層と、負極集電体上の負極層との間に、無機系固体電解質層が介在するように積層されてなる要素を含んだ形態や、集電体の表裏に正極層及び負極層がそれぞれ形成され、当該正極層又は負極層の上に無機系固体電解質層が積層されてなる要素を含んだ形態等とすることができる。また、本発明の電極体に備えられる各層の積層数については、特に限定されるものではない。
【００３６】
２．電極体の製造方法
図３及び図４を参照しつつ、本発明の電極体の製造方法について説明する。図３は本発明の電極体１０の製造方法の一例について示すフローチャートである。図４は、本発明の電極体１０の製造方法を説明するための図である。図４において、図面が煩雑になるのを防ぐため、繰り返しとなる符号は一部省略している。
【００３７】
図３に示した本発明の電極体の製造方法は、集電体成型工程Ｓ１と、活物質層形成工程Ｓ２と、電解質層形成工程Ｓ３と、貼合工程Ｓ４とを含んでいる。以下、各工程について説明する。
【００３８】
（集電体成型工程Ｓ１）
集電体成型工程Ｓ１（以下、「工程Ｓ１」という。）は、表面に凹部４２を有する集電体４を成型する工程である。具体的には、まず、図４（ａ）に示すように、集電体４のもととなる平板状（泊状も含む）の部材４’を用意する。その後、図４（ｂ）に示すように、板状の部材４’の両面に凹部４２を形成する。凹部４２の平面視における形状や深さを変更することによって、後に説明する活物質層形成工程Ｓ２で形成される活物質層２、３の大きさを自在に変えることができる。凹部４２を形成する方法は特に限定されない。なお、平板状の部材４’から凹部４２を形成するのではなく、金型などを用いて凹部４２を有する集電体４を成型することもできる。
【００３９】
（活物質層形成工程Ｓ２）
活物質層形成工程Ｓ２（以下、「工程Ｓ２」という。）は、図４（ｃ）および図４（ｄ）に示すように、工程Ｓ１で成型された集電体４の凹部４２に活物質層２、３を形成する工程である。
【００４０】
まず、図４（ｃ）に示すように、集電体４の一方の面側の凹部４２に活物質層３を形成する。活物質層３を形成する方法は特に限定されない。例えば、活物質層３を構成する上記活物質等を含むペーストを、凹部４２の位置および形状に合わせたスクリーンメッシュを用いて印刷することによって形成することができる。このとき、スクリーンメッシュの厚さを変更することによって、活物質層３の厚さを変えることができる。
【００４１】
次に、図４（ｄ）に示すように、集電体４の、活物質層３が形成された側とは反対側の面の凹部４２に活物質層２を形成する。活物質層２を形成する方法も特に限定されず、活物質層３を形成する方法と同様の方法で形成することができる。
【００４２】
（電解質層形成工程Ｓ３）
電解質層形成工程Ｓ３（以下、「工程Ｓ３」という。）は、図４（ｅ）に示すように、工程Ｓ２で形成された活物質層２、３を覆うとともに、集電体４の凹部４２の周囲に形成された凸部４１に接触するように、無機系固体電解質層１を形成する工程である。無機系固体電解質層１を形成する方法は特に限定されない。例えば、無機系固体電解質層１を構成する上記無機系固体電解質等を含むペーストをドクターブレード等によって塗布し、乾燥することによって形成することができる。
【００４３】
このとき、集電体４には凸部４１が設けられているため、無機系固体電解質層１と活物質層２または活物質層３とが対向する面から集電体４の表面（凸部４１の頂部）までの距離ｘ（図４（ｅ）参照）が短くなっている。よって、無機系固体電解質層１のもととなる上記ペーストが集電体４まで達し易くなり、無機系固体電解質層１と集電体４とを接触させることが容易になる。無機系固体電解質層１と集電体４とを接触させることによって、上述したように、無機系固体電解質層１と集電体４とに覆われた活物質層２、３が剥離することを容易に防止できる。
【００４４】
（貼合工程Ｓ４）
貼合工程Ｓ４（以下、「工程Ｓ４」という。）は、工程Ｓ１〜Ｓ３を経て得られた、無機系固体電解質層１、活物質層２、３、および集電体４を有する積層体１０ａを貼合し、図４（ｆ）に示すように、電極体１０を得る工程である。電極体１０に備えられる積層体１０ａの数は特に限定されない。なお、積層体１０ａは無機系固体電解質層１が表面にあるため、電極体１０とする際には、積層体１０ｂおよび積層体１０ｃのように、一方の面側にのみ活物質層２または活物質層３をする積層体を貼合する。図４（ｅ）には、一方の面側にのみ凹部４２を有する集電体４ｂ、該凹部４２に形成された活物質層２、及び活物質層２上に形成された無機系固体電解質層１、が積層された積層体１０ｂと、一方の面側にのみ凹部４２を有する集電体４ｃ、該凹部４２に形成された活物質層３、および活物質層３上に形成された無機系固体電解質層１、が積層された積層体１０ｃと、積層体１０ｂおよび積層体１０ｃに挟持された２つの積層体１０ａと、が貼合された電極体１０を例示している。
【００４５】
これまでに説明したように、本発明の電極体は、活物質層の大きさや数などを適宜変更することが可能であり、平面視における大きさが大きいものでも作製することができる。そして、大きな電極体を作製した後、適当な大きさに切断することで、小さな電極体を量産することも可能である。
【００４６】
以上、現時点において最も実践的で好ましいと思われる実施形態に関連して本発明を説明したが、本発明は本願明細書中に開示された実施形態に限定されるものではなく、請求の範囲および明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う電極体、および電極体の製造方法もまた本発明の技術的範囲に包含されるものとして理解されなければならない。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明の電極体は、携帯機器、電気自動車、ハイブリッド車等の電源に好適に用いることができる。また、本発明の電極体の製造方法は、当該電源を製造する際に好適に用いることができる。
【符号の説明】
【００４８】
１  無機系固体電解質層
２  活物質層
３  活物質層
４、４ｂ、４ｃ  集電体
１０  電極体
１０ａ、１０ｂ、１０ｃ  積層体
４１  凸部
４２  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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