(57)【要約】【課題】  電池容量を高めること、ニ次電池材料の剥離、損壊、などを起こりにくくすること、を目的としている。【解決手段】  課題を解決するためのニ次電池は、正極活物質と、負極活物質と、の間に固体電解質を有するニ次電池であって、正極活物質と、負極活物質と、固体電解質と、が積み重なる方向を縦方向としたときに、縦方向に螺旋形状となるように構成されていることを特徴としている。【選択図】図１
2019194965.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極活物質と、負極活物質と、の間に固体電解質を有するニ次電池であって、
正極活物質と、負極活物質と、固体電解質と、が積み重なる方向を縦方向としたときに、縦方向に螺旋形状となるように構成されていることを特徴とする、ニ次電池。
【請求項２】
螺旋形状の正極活物質に、
負極活物質と、固体電解質と、
を付加して構成されていることを特徴とする、ニ次電池。
【請求項３】
螺旋形状の負極活物質に、
正極活物質と、固体電解質と、
を付加して構成されていることを特徴とする、ニ次電池。
【請求項４】
螺旋形状の固体電解質に、
正極活物質と、負極活物質と、
を付加して構成されていることを特徴とする、ニ次電池。
【請求項５】
螺旋形状の集電体に、
正極活物質と、負極活物質と、固体電解質と、
を付加して構成されていることを特徴とする、ニ次電池。
【請求項６】
請求項１記載のニ次電池の製造方法であって、
螺旋形状に構成した後、縦方向に縮める行程を有する、ことを特徴とする、ニ次電池の製造方法。
【請求項７】
請求項２記載のニ次電池の製造方法であって、
螺旋形状の正極活物質に、負極活物質と、固体電解質と、を付加した後、螺旋が積み重なる方向に縮める行程を有する、ことを特徴とする、ニ次電池の製造方法。
【請求項８】
請求項３記載のニ次電池の製造方法であって、
螺旋形状の負極活物質に、正極活物質と、固体電解質と、を付加した後、螺旋が積み重なる方向に縮める行程を有する、ことを特徴とする、ニ次電池の製造方法。
【請求項９】
請求項４記載のニ次電池であって、
螺旋形状の固体電解質に、正極活物質と、負極活物質と、を付加した後、螺旋が積み重なる方向に縮める行程を有する、ことを特徴とする、ニ次電池の製造方法。
【請求項１０】
請求項５記載のニ次電池であって、
螺旋形状の集電体に、正極活物質と、負極活物質と、固体電解質と、を付加した後、螺旋が積み重なる方向に縮める工程を有する、ことを特徴とする、ニ次電池の製造方法。
【請求項１１】
請求項６記載のニ次電池の製造方法において、
縦方向に縮める行程の後、縦方向に切断する行程を有する、ことを特徴とする、ニ次電池の製造方法。
【請求項１２】
請求項７、請求項８、請求項９、請求項１０、のいずれか一つ記載のニ次電池の製造方法において、
螺旋が重なる方向に縮める行程の後、螺旋が重なる方向に切断する行程を有する、ことを特徴とする、ニ次電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】本発明は、主に、ニ次電池に関する物である。
【背景技術】
【０００２】液体の電解質を用いず、固体の電解質を用いたニ次電池がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−２２０１０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】特許文献１のような螺旋形状のニ次電池があり、均一な焼結を可能とすることにより品質を高めたものがある。しかし、長手方向に圧縮し螺旋の層と層の間隔を縮めていった場合、正極活物質と、負極活物質と、が短絡（接触）してしまう恐れがある。そのため、適度な層と層との間隔が必要となり、その分同じ容積の容器に入れた場合の電池容量を損なうこととなる。【０００５】また、従来のニ次電池のように、ニ次電池材料を積層した後（付加後）、筒形状、円筒形状、螺旋形状、など、に成形する場合、変形量が大きく、ニ次電池材料の剥離、損壊、などが起こることがあった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】課題を解決するための請求項１記載のニ次電池は、正極活物質と、負極活物質と、の間に固体電解質を有するニ次電池であって、正極活物質と、負極活物質と、固体電解質と、が積み重なる方向を縦方向としたときに、縦方向に螺旋形状となるように構成されていることを特徴としている。【０００７】課題を解決するための請求項２記載のニ次電池は、螺旋形状の正極活物質に、負極活物質と、固体電解質と、を付加して構成されていることを特徴としている。【０００８】課題を解決するための請求項３記載のニ次電池は、螺旋形状の負極活物質に、正極活物質と、固体電解質と、を付加して構成されていることを特徴としている。【０００９】課題を解決するための請求項４記載のニ次電池は、螺旋形状の固体電解質に、正極活物質と、負極活物質と、を付加して構成されていることを特徴としている。【００１０】課題を解決するための請求項５記載のニ次電池は、螺旋形状の集電体に、正極活物質と、負極活物質と、固体電解質と、を付加して構成されていることを特徴としている。【００１１】課題を解決するための請求項６記載のニ次電池の製造方法は、請求項１記載のニ次電池の製造方法であって、螺旋形状に構成した後、縦方向に縮める行程を有する、ことを特徴としている。【００１２】課題を解決するための請求項７記載のニ次電池の製造方法は、請求項２記載のニ次電池の製造方法であって、螺旋形状の正極活物質に、負極活物質と、固体電解質と、を付加した後、螺旋が積み重なる方向に縮める行程を有する、ことを特徴としている。【００１３】課題を解決するための請求項８記載のニ次電池の製造方法は、請求項３記載のニ次電池の製造方法であって、螺旋形状の負極活物質に、正極活物質と、固体電解質と、を付加した後、螺旋が積み重なる方向に縮める行程を有する、ことを特徴としている。【００１４】課題を解決するための請求項９記載のニ次電池の製造方法は、請求項４記載のニ次電池であって、螺旋形状の固体電解質に、正極活物質と、負極活物質と、を付加した後、螺旋が積み重なる方向に縮める行程を有する、ことを特徴としている。【００１５】課題を解決するための請求項１０記載のニ次電池の製造方法は、請求項５記載のニ次電池であって、
螺旋形状の集電体に、正極活物質と、負極活物質と、固体電解質と、を付加した後、螺旋が積み重なる方向に縮める工程を有する、ことを特徴としている。【００１６】課題を解決するための請求項１１記載のニ次電池の製造方法は、請求項６記載のニ次電池の製造方法において、縦方向に縮める行程の後、縦方向に切断する行程を有する、ことを特徴としている。【００１７】課題を解決するための請求項１２記載のニ次電池の製造方法は、請求項７、請求項８、請求項９、請求項１０、のいずれか一つ記載のニ次電池の製造方法において、螺旋が重なる方向に縮める行程の後、螺旋が重なる方向に切断する行程を有する、ことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１８】本発明によれば、正極活物質と、負極活物質と、固体電解質と、が積み重なる方向に螺旋形状にすることにより、螺旋の層と層との距離を縮めて密度を高めることができ、同じ容積の容器にニ次電池を入れた場合の、電池容量を高めることができる。【００１９】本発明によれば、螺旋形状のニ次電池の材料にニ次電池の材料を付加することにより、従来のニ次電池のように、ニ次電池の材料を積層した後（付加後）、筒形状、円筒形状、螺旋形状、などに成形する場合に比べて、変形量を小さくすることができ、ニ次電池材料の剥離、損壊、などを起こりにくくすることができる。【００２０】本発明によれば、切断行程により、電気的に切断することにより、切断面を境界とした層を持つ積層構造のニ次電池を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】螺旋体１ｒと螺旋体１ｒのＡＡ断面図の一例である。
【図２】螺旋体１ｒと螺旋体１ｒのＡＡ断面図の一例である。
【図３】螺旋体１ｒと螺旋体１ｒのＡＡ断面図の一例である。
【図４】螺旋体１ｒと螺旋体１ｒのＡＡ断面図の一例である。
【図５】螺旋体１ｒと螺旋体１ｒのＡＡ断面図の一例である。
【図６】螺旋体１ｒと螺旋体１ｒのＡＡ断面図の一例である。
【図７】螺旋体１ｒの上面図と切断後の螺旋体１ｒの上面図の一例である。
【図８】螺旋体１ｒの上面図と切断後の螺旋体１ｒの上面図の一例である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】二次電池を、正極活物質と、負極活物質と、の間に固体電解質を有し、正極活物質と負極活物質が積み重なる方向を縦方向１ｔとしたときに、縦方向１ｔに螺旋形状となるように構成する。螺旋形状に構成したニ次電池を説明の便宜上以下、螺旋体１ｒ、とする。
【００２３】正極活物質と、負極活物質と、は短絡（接触）しないように構成することが望ましく、螺旋体１ｒを縦方向１ｔに縮めた際にも短絡（接触）しないように構成することがより望ましい。
【００２４】螺旋体１ｒを縦方向１ｔに縮めた際に短絡（接触）しないように構成する場合、例えば、最も外側の層を、正極活物質、負極活物質、固体電解質のいずれか一つからなる層としたり、最も外側の層の一方を正極活物質、負極活物質のいずれからなる層とし、もう一方の外側の層を固体電解質からなる層となるように構成したりする。図１から図６は螺旋体１ｒを縦方向１ｔに縮めた際にも短絡しないように構成した場合の層の一例の断面図であり、この限りではない。
【００２５】螺旋形状は円形、四角形、螺旋の直径が変化する円錐形、紡錘形、その他の多角形など形を限定するものではなく、最適な形に構成すればよい。
【００２６】固体電解質、正極活物質、負極活物質、集電体、はニ次電池としての機能を損なわない材料を用い組合せることが望ましい。
【００２７】固体電解質は、正極と負極との間でイオンのやり取りが可能なものであればよく、固体電解質の材料は周知の物が多くあり、詳細な説明は省略するが、例えば、有機物系の材料、無機物系の材料、金属系の材料、セラミック系の材料、などがあり、この限りではなく最適な物を用いればよい。
【００２８】正極活物質、負極活物質、は、二次電池の正極及び負極に用いられ、イオンのやり取りが可能なものであればよく、正極活物質、負極活物質の材料は周知の物が多くあり、詳細な説明は省略するが、例えば、有機物系の材料、無機物系の材料、金属系の材料、セラミック系の材料、酸化物系の材料などがあり、この限りではなく最適な物を用いればよい。
【００２９】集電体は、電子伝導性を有するものであればよく、集電体の材料は周知の物が多くあり詳細な説明を省略するが、例えば、有機物系の材料、無機物系の材料、金属系の材料、セラミック系の材料、酸化物系の材料などがあり、この限りではなく最適な物を用いればよい。
【００３０】正極の集電体は、負極と短絡しないように正極活物質と接触させ構成すればよく、本願発明の特徴とする部分ではなく詳細な説明は省略するが、例えば、正極活物質そのものを集電体としたり、正極活物質と一体となるように構成したり、螺旋の端点の一方に正極の集電体を具備したり、することが望ましく、この限りでは無い。
【００３１】負極の集電体は、正極と短絡しないように負極活物質と接触させ構成すればよく、本願発明の特徴とする部分ではなく詳細な説明は省略するが、例えば、負極活物質そのものを集電体としたり、負極活物質と一体となるように構成したり、螺旋の端点の一方に負極の集電体を具備したり、することが望ましく、この限りでは無い。
【００３２】図１から図６は、螺旋体１ｒの層の断面図であり、複数の層を重ね一つの層としている。以下、説明の便宜上、層一つ一つを単層、複数の層を重ね一つの層としたものを積層として説明する。
【００３３】図１から図６は、積層を、正極活物質と、負極活物質と、が短絡（接触）しないように構成した場合の一例であり、この限りでは無い。
【００３４】図１、図２において第１層１ｓ（単層）を正極活物質もしくは負極活物質のいずれか一方を用いる場合、第２層２ｓ（単層）は固体電解質を用い、第３層３ｓ（単層）は第１層１ｓに用いなかった正極活物質もしくは負極活物質のいずれか一方を用いる。
【００３５】図３、図４において第１層１ｓ（単層）を固体電解質とする場合、第２層２ｓ（単層）は正極活物質もしくは負極活物質のいずれか一方を用い、第３層３ｓ（単層）は第２層２ｓ（単層）に用いなかった正極活物質もしくは負極活物質のいずれか一方を用い、第４層４ｓは固体電解質を用いる。
【００３６】図５、図６において第１層１ｓ（単層）を集電体とする場合、第２層２ｓ（単層）は正極活物質もしくは負極活物質のいずれか一方を用い、第３層３ｓ（単層）は固体電解質を用い、第４層４ｓ（単層）は第２層２ｓに用いなかった正極活物質もしくは負極活物質のいずれか一方を用いる。
【実施例２】
【００３７】螺旋形状のニ次電池の材料としての、正極活物質、負極活物質、固体電解質、集電体、のいずれか一つを用いてニ次電池を構成する。【００３８】螺旋形状の正極活物質を用いる場合は、螺旋形状の正極活物質に、正極活物質、負極活物質、固体電解質、集電体、を付加してニ次電池を構成する。【００３９】螺旋形状の負極活物質を用いる場合は、螺旋形状の負極活物質に、正極活物質、固体電解質、集電体、を付加してニ次電池を構成する。【００４０】螺旋形状の固体電解質を用いる場合は、螺旋形状の固体電解質に、正極活物質、負極活物質、集電体、を付加してニ次電池を構成する。【００４１】螺旋形状の集電体を用いる場合は、螺旋形状の集電体に、正極活物質、負極活物質、固体電解質、を付加してニ次電池を構成する。【００４２】正極活物質、負極活物質、固体電解質、集電体、を付加する方法は、周知の物が多くあり詳細な説明は省略するが、塗布、焼結、接着、など、ニ次電池としての能力を損なうことがない方法であればよく、この限りでは無い。
【実施例３】
【００４３】螺旋体１ｒを縦方向１ｔに縮める行程を製造工程に加える。【００４４】螺旋体１ｒを縦方向１ｔに縮める方法としては、例えば、螺旋形状のニ次電池の材料に弾性を持たせ、螺旋形状のニ次電池の材料を縦方向１ｔに引っ張ることにより層と層の間隔を広げ、広げた状態でニ次電池の材料を付加した後、引っ張りを解除することで縮めたり、例えば、螺旋形状のニ次電池の材料に弾性を持たせ、縦方向１ｔに層と層の間隔を押し広げ、押し広げた状態でニ次電池の材料を付加した後、押し広げを解除することで縮めたり、例えば、螺旋形状のニ次電池の材料に弾性を持たせず、ニ次電池材料を付加した後、螺旋体１ｒを縦方向１ｔに圧縮することで縮めたり、する。縦方向１ｔに螺旋体１ｒを縮めることができればよくこの限りではない。
【実施例４】
【００４５】螺旋体１ｒを縦方向１ｔに縮めた後に縦方向１ｔに切断を行う行程を製造工程に加える。【００４６】切断は目的に応じて切断位置を決めればよく、例えば、図７のように中心から外周まで切断したり、図８のように、外周から外周までを切断したり、すればよく、この限りではない。【００４７】図７は、螺旋体１ｒの上面図１ｊ、上面図２ｊの破線は切断位置、螺旋体１ｒの切断後の上面図３ｊ、の一例である。【００４８】図８は、螺旋体１ｒの上面図１ｊ、上面図４ｊの破線は切断位置、螺旋体１ｒの切断後の上面図５ｊ、の一例である。【００４９】切断方法は、周知の方法が多くあり詳細な説明を省略するが、刃物による切断、液体による切断、熱による切断、など、切断に最適な方法を用いればよくこの限りではない。
【符号の説明】
【００５０】１ｒ    螺旋体
１ｔ    縦方向
１ｓ    第１層
２ｓ    第２層
３ｓ    第３層
４ｓ    第４層
１ｊ    上面図
２ｊ    上面図（切断位置）
３ｊ    上面図（切断後）
４ｊ    上面図（切断位置）
５ｊ    上面図（切断後）
【図１】
2019194965.tif 000003
【図２】
2019194965.tif 000004
【図３】
2019194965.tif 000005
【図４】
2019194965.tif 000006
【図５】
2019194965.tif 000007
【図６】
2019194965.tif 000008
【図７】
2019194965.tif 000009
【図８】
2019194965.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成30年12月20日(2018.12.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極活物質と、負極活物質と、の間に固体電解質を有し、セパレータを介さずに固体電解質を介して、正極活物質と、負極活物質と、を積層した、二次電池であって、
正極活物質と、負極活物質と、固体電解質と、を積み重ねる方向を縦方向としたときに、
縦方向に螺旋形状となり、
固体電解質の縦方向の上面に、正極活物質もしくは負極活物質の一方、
固体電解質の縦方向の下面に、上面に用いなかった正極活物質もしくは負極活物質の一方となるように、
螺旋形状の正極活物質に、
負極活物質の材料と、固体電解質の材料と、を付加し、
正極活物質と、固体電解質と、負極活物質と、が一体となった層の螺旋体となるように構成されていることを特徴とする、二次電池。
【請求項２】
正極活物質と、負極活物質と、の間に固体電解質を有し、セパレータを介さずに固体電解質を介して、正極活物質と、負極活物質と、を積層した、二次電池であって、
正極活物質と、負極活物質と、固体電解質と、を積み重ねる方向を縦方向としたときに、
縦方向に螺旋形状となり、
固体電解質の縦方向の上面に、正極活物質もしくは負極活物質の一方、
固体電解質の縦方向の下面に、上面に用いなかった正極活物質もしくは負極活物質の一方となるように、
螺旋形状の負極活物質に、
正極活物質の材料と、固体電解質の材料と、を付加し、
正極活物質と、固体電解質と、負極活物質と、が一体となった層の螺旋体となるように構成されていることを特徴とする、二次電池。
【請求項３】
正極活物質と、負極活物質と、の間に固体電解質を有し、セパレータを介さずに固体電解質を介して、正極活物質と、負極活物質と、を積層した、二次電池であって、
正極活物質と、負極活物質と、固体電解質と、を積み重ねる方向を縦方向としたときに、
縦方向に螺旋形状となり、
固体電解質の縦方向の上面に、正極活物質もしくは負極活物質の一方、
固体電解質の縦方向の下面に、上面に用いなかった正極活物質もしくは負極活物質の一方となるように、
螺旋形状の固体電解質に、
正極活物質の材料と、負極活物質の材料と、を付加し、
正極活物質と、固体電解質と、負極活物質と、が一体となった層の螺旋体となるように構成されていることを特徴とする、二次電池。
【請求項４】
正極活物質と、負極活物質と、の間に固体電解質を有し、セパレータを介さずに固体電解質を介して、正極活物質と、負極活物質と、を積層した、二次電池であって、
正極活物質と、負極活物質と、固体電解質と、を積み重ねる方向を縦方向としたときに、
縦方向に螺旋形状となり、
固体電解質の縦方向の上面に、正極活物質もしくは負極活物質の一方、
固体電解質の縦方向の下面に、上面に用いなかった正極活物質もしくは負極活物質の一方となるように、
螺旋形状の集電体に、
正極活物質の材料と、負極活物質の材料と、固体電解質の材料と、を付加し、
正極活物質と、固体電解質と、負極活物質と、が一体となった層の螺旋体となるように構成されていることを特徴とする、二次電池。
【請求項５】
正極活物質と、負極活物質と、の間に固体電解質を有し、
正極活物質と、負極活物質と、固体電解質と、が積み重なる方向を縦方向としたときに、
縦方向に螺旋形状となるように構成されていることを特徴とする二次電池の製造方法であって、
螺旋形状に構成した後、縦方向に縮める行程と、
縦方向に縮める行程の後、縦方向に切断する行程と、
を有する、ことを特徴とする、二次電池の製造方法。
【請求項６】
螺旋形状の正極活物質に、負極活物質と、固体電解質と、を付加して構成されていることを特徴とする、二次電池の製造方法であって、
螺旋形状の正極活物質に、負極活物質と、固体電解質と、を付加した後、螺旋が積み重なる方向に縮める行程と、
螺旋が重なる方向に縮める行程の後、螺旋が重なる方向に切断する行程と、
を有する、ことを特徴とする、二次電池の製造方法。
【請求項７】
螺旋形状の負極活物質に、正極活物質と、固体電解質と、を付加して構成されていることを特徴とする、二次電池の製造方法であって、
螺旋形状の負極活物質に、正極活物質と、固体電解質と、を付加した後、螺旋が積み重なる方向に縮める行程と、
螺旋が重なる方向に縮める行程の後、螺旋が重なる方向に切断する行程と、
を有する、ことを特徴とする、二次電池の製造方法。
【請求項８】
螺旋形状の固体電解質に、正極活物質と、負極活物質と、を付加して構成されていることを特徴とする、二次電池の製造方法であって、
螺旋形状の固体電解質に、正極活物質と、負極活物質と、を付加した後、螺旋が積み重なる方向に縮める行程と、
螺旋が重なる方向に縮める行程の後、螺旋が重なる方向に切断する行程と、
を有する、ことを特徴とする、二次電池の製造方法。
【請求項９】
螺旋形状の集電体に、正極活物質と、負極活物質と、固体電解質と、を付加して構成されていることを特徴とする、二次電池の製造方法であって、
螺旋形状の集電体に、正極活物質と、負極活物質と、固体電解質と、を付加した後、螺旋が積み重なる方向に縮める工程と、
螺旋が重なる方向に縮める行程の後、螺旋が重なる方向に切断する行程と、
を有する、ことを特徴とする、二次電池の製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】本発明は、主に、二次電池に関する物である。
【背景技術】
【０００２】液体の電解質を用いず、固体の電解質を用いた二次電池がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−２２０１０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】特許文献１のような螺旋形状の二次電池があり、均一な焼結を可能とすることにより品質を高めたものがある。しかし、長手方向に圧縮し螺旋の層と層の間隔を縮めていった場合、正極活物質と、負極活物質と、が短絡（接触）してしまう恐れがある。そのため、適度な層と層との間隔が必要となり、その分同じ容積の容器に入れた場合の電池容量を損なうこととなる。【０００５】また、従来の二次電池のように、二次電池材料を積層した後（付加後）、筒形状、円筒形状、螺旋形状、など、に成形する場合、変形量が大きく、二次電池材料の剥離、損壊、などが起こることがあった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】課題を解決するための請求項１記載の二次電池は、正極活物質と、負極活物質と、の間に固体電解質を有し、セパレータを介さずに固体電解質を介して、正極活物質と、負極活物質と、を積層した、二次電池であって、正極活物質と、負極活物質と、固体電解質と、を積み重ねる方向を縦方向としたときに、縦方向に螺旋形状となり、固体電解質の縦方向の上面に、正極活物質もしくは負極活物質の一方、固体電解質の縦方向の下面に、上面に用いなかった正極活物質もしくは負極活物質の一方となるように、螺旋形状の正極活物質に、負極活物質の材料と、固体電解質の材料と、を付加し、正極活物質と、固体電解質と、負極活物質と、が一体となった層の螺旋体となるように構成されていることを特徴としている。【０００７】課題を解決するための請求項２記載の二次電池は、正極活物質と、負極活物質と、の間に固体電解質を有し、セパレータを介さずに固体電解質を介して、正極活物質と、負極活物質と、を積層した、二次電池であって、正極活物質と、負極活物質と、固体電解質と、を積み重ねる方向を縦方向としたときに、縦方向に螺旋形状となり、固体電解質の縦方向の上面に、正極活物質もしくは負極活物質の一方、固体電解質の縦方向の下面に、上面に用いなかった正極活物質もしくは負極活物質の一方となるように、螺旋形状の負極活物質に、正極活物質の材料と、固体電解質の材料と、を付加し、正極活物質と、固体電解質と、負極活物質と、が一体となった層の螺旋体となるように構成されていることを特徴としている。【０００８】課題を解決するための請求項３記載の二次電池は、正極活物質と、負極活物質と、の間に固体電解質を有し、セパレータを介さずに固体電解質を介して、正極活物質と、負極活物質と、を積層した、二次電池であって、正極活物質と、負極活物質と、固体電解質と、を積み重ねる方向を縦方向としたときに、縦方向に螺旋形状となり、固体電解質の縦方向の上面に、正極活物質もしくは負極活物質の一方、固体電解質の縦方向の下面に、上面に用いなかった正極活物質もしくは負極活物質の一方となるように、螺旋形状の固体電解質に、正極活物質の材料と、負極活物質の材料と、を付加し、正極活物質と、固体電解質と、負極活物質と、が一体となった層の螺旋体となるように構成されていることを特徴としている。【０００９】課題を解決するための請求項４記載の二次電池は、正極活物質と、負極活物質と、の間に固体電解質を有し、セパレータを介さずに固体電解質を介して、正極活物質と、負極活物質と、を積層した、二次電池であって、正極活物質と、負極活物質と、固体電解質と、を積み重ねる方向を縦方向としたときに、縦方向に螺旋形状となり、固体電解質の縦方向の上面に、正極活物質もしくは負極活物質の一方、固体電解質の縦方向の下面に、上面に用いなかった正極活物質もしくは負極活物質の一方となるように、螺旋形状の集電体に、正極活物質の材料と、負極活物質の材料と、固体電解質の材料と、を付加し、正極活物質と、固体電解質と、負極活物質と、が一体となった層の螺旋体となるように構成されていることを特徴としている。【００１０】課題を解決するための請求項５記載の二次電池の製造方法は、正極活物質と、負極活物質と、の間に固体電解質を有し、正極活物質と、負極活物質と、固体電解質と、が積み重なる方向を縦方向としたときに、縦方向に螺旋形状となるように構成されていることを特徴とする二次電池の製造方法であって、螺旋形状に構成した後、縦方向に縮める行程と、縦方向に縮める行程の後、縦方向に切断する行程と、を有する、ことを特徴としている。【００１１】課題を解決するための請求項６記載の二次電池の製造方法は、螺旋形状の正極活物質に、負極活物質と、固体電解質と、を付加して構成されていることを特徴とする、二次電池の製造方法であって、螺旋形状の正極活物質に、負極活物質と、固体電解質と、を付加した後、螺旋が積み重なる方向に縮める行程と、螺旋が重なる方向に縮める行程の後、螺旋が重なる方向に切断する行程と、を有する、ことを特徴としている。【００１２】課題を解決するための請求項７記載の二次電池の製造方法は、螺旋形状の負極活物質に、正極活物質と、固体電解質と、を付加して構成されていることを特徴とする、二次電池の製造方法であって、螺旋形状の負極活物質に、正極活物質と、固体電解質と、を付加した後、螺旋が積み重なる方向に縮める行程と、螺旋が重なる方向に縮める行程の後、螺旋が重なる方向に切断する行程を、を有する、ことを特徴としている。【００１３】課題を解決するための請求項８記載の二次電池の製造方法は、螺旋形状の固体電解質に、正極活物質と、負極活物質と、を付加して構成されていることを特徴とする、二次電池の製造方法であって、螺旋形状の固体電解質に、正極活物質と、負極活物質と、を付加した後、螺旋が積み重なる方向に縮める行程と、螺旋が重なる方向に縮める行程の後、螺旋が重なる方向に切断する行程と、を有する、ことを特徴としている。【００１４】課題を解決するための請求項９記載の二次電池の製造方法は、螺旋形状の集電体に、正極活物質と、負極活物質と、固体電解質と、を付加して構成されていることを特徴とする、二次電池の製造方法であって、螺旋形状の集電体に、正極活物質と、負極活物質と、固体電解質と、を付加した後、螺旋が積み重なる方向に縮める工程と、螺旋が重なる方向に縮める行程の後、螺旋が重なる方向に切断する行程と、を有する、ことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１５】本発明によれば、正極活物質と、負極活物質と、固体電解質と、が積み重なる方向に螺旋形状にすることにより、螺旋の層と層との距離を縮めて密度を高めることができ、同じ容積の容器に二次電池を入れた場合の、電池容量を高めることができる。【００１６】本発明によれば、螺旋形状の二次電池の材料に二次電池の材料を付加することにより、従来の二次電池のように、二次電池の材料を積層した後（付加後）、筒形状、円筒形状、螺旋形状、などに成形する場合に比べて、変形量を小さくすることができ、二次電池材料の剥離、損壊、などを起こりにくくすることができる。【００１７】本発明によれば、切断行程により、電気的に切断することにより、切断面を境界とした層を持つ積層構造の二次電池を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】螺旋体１ｒと螺旋体１ｒのＡＡ断面図の一例である。
【図２】螺旋体１ｒと螺旋体１ｒのＡＡ断面図の一例である。
【図３】螺旋体１ｒと螺旋体１ｒのＡＡ断面図の一例である。
【図４】螺旋体１ｒと螺旋体１ｒのＡＡ断面図の一例である。
【図５】螺旋体１ｒと螺旋体１ｒのＡＡ断面図の一例である。
【図６】螺旋体１ｒと螺旋体１ｒのＡＡ断面図の一例である。
【図７】螺旋体１ｒの上面図と切断後の螺旋体１ｒの上面図の一例である。
【図８】螺旋体１ｒの上面図と切断後の螺旋体１ｒの上面図の一例である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】二次電池を、正極活物質と、負極活物質と、の間に固体電解質を有し、正極活物質と負極活物質が積み重なる方向を縦方向１ｔとしたときに、縦方向１ｔに螺旋形状となるように構成する。螺旋形状に構成した二次電池を説明の便宜上以下、螺旋体１ｒ、とする。
【００２０】正極活物質と、負極活物質と、は短絡（接触）しないように構成することが望ましく、螺旋体１ｒを縦方向１ｔに縮めた際にも短絡（接触）しないように構成することがより望ましい。
【００２１】螺旋体１ｒを縦方向１ｔに縮めた際に短絡（接触）しないように構成する場合、例えば、最も外側の層を、正極活物質、負極活物質、固体電解質のいずれか一つからなる層としたり、最も外側の層の一方を正極活物質、負極活物質のいずれからなる層とし、もう一方の外側の層を固体電解質からなる層となるように構成したりする。図１から図６は螺旋体１ｒを縦方向１ｔに縮めた際にも短絡しないように構成した場合の層の一例の断面図であり、この限りではない。
【００２２】螺旋形状は円形、四角形、螺旋の直径が変化する円錐形、紡錘形、その他の多角形など形を限定するものではなく、最適な形に構成すればよい。
【００２３】固体電解質、正極活物質、負極活物質、集電体、は二次電池としての機能を損なわない材料を用い組合せることが望ましい。
【００２４】固体電解質は、正極と負極との間でイオンのやり取りが可能なものであればよく、固体電解質の材料は周知の物が多くあり、詳細な説明は省略するが、例えば、有機物系の材料、無機物系の材料、金属系の材料、セラミック系の材料、などがあり、この限りではなく最適な物を用いればよい。
【００２５】正極活物質、負極活物質、は、二次電池の正極及び負極に用いられ、イオンのやり取りが可能なものであればよく、正極活物質、負極活物質の材料は周知の物が多くあり、詳細な説明は省略するが、例えば、有機物系の材料、無機物系の材料、金属系の材料、セラミック系の材料、酸化物系の材料などがあり、この限りではなく最適な物を用いればよい。
【００２６】集電体は、電子伝導性を有するものであればよく、集電体の材料は周知の物が多くあり詳細な説明を省略するが、例えば、有機物系の材料、無機物系の材料、金属系の材料、セラミック系の材料、酸化物系の材料などがあり、この限りではなく最適な物を用いればよい。
【００２７】正極の集電体は、負極と短絡しないように正極活物質と接触させ構成すればよく、本願発明の特徴とする部分ではなく詳細な説明は省略するが、例えば、正極活物質そのものを集電体としたり、正極活物質と一体となるように構成したり、螺旋の端点の一方に正極の集電体を具備したり、することが望ましく、この限りでは無い。
【００２８】負極の集電体は、正極と短絡しないように負極活物質と接触させ構成すればよく、本願発明の特徴とする部分ではなく詳細な説明は省略するが、例えば、負極活物質そのものを集電体としたり、負極活物質と一体となるように構成したり、螺旋の端点の一方に負極の集電体を具備したり、することが望ましく、この限りでは無い。
【００２９】図１から図６は、螺旋体１ｒの層の断面図であり、複数の層を重ね一つの層としている。以下、説明の便宜上、層一つ一つを単層、複数の層を重ね一つの層としたものを積層として説明する。
【００３０】図１から図６は、積層を、正極活物質と、負極活物質と、が短絡（接触）しないように構成した場合の一例であり、この限りでは無い。
【００３１】図１、図２において第１層１ｓ（単層）を正極活物質もしくは負極活物質のいずれか一方を用いる場合、第２層２ｓ（単層）は固体電解質を用い、第３層３ｓ（単層）は第１層１ｓに用いなかった正極活物質もしくは負極活物質のいずれか一方を用いる。
【００３２】図３、図４において第１層１ｓ（単層）を固体電解質とする場合、第２層２ｓ（単層）は正極活物質もしくは負極活物質のいずれか一方を用い、第３層３ｓ（単層）は第２層２ｓ（単層）に用いなかった正極活物質もしくは負極活物質のいずれか一方を用い、第４層４ｓは固体電解質を用いる。
【００３３】図５、図６において第１層１ｓ（単層）を集電体とする場合、第２層２ｓ（単層）は正極活物質もしくは負極活物質のいずれか一方を用い、第３層３ｓ（単層）は固体電解質を用い、第４層４ｓ（単層）は第２層２ｓに用いなかった正極活物質もしくは負極活物質のいずれか一方を用いる。
【実施例２】
【００３４】螺旋形状の二次電池の材料としての、正極活物質、負極活物質、固体電解質、集電体、のいずれか一つを用いて二次電池を構成する。【００３５】螺旋形状の正極活物質を用いる場合は、螺旋形状の正極活物質に、正極活物質、負極活物質、固体電解質、集電体、を付加して二次電池を構成する。【００３６】螺旋形状の負極活物質を用いる場合は、螺旋形状の負極活物質に、正極活物質、固体電解質、集電体、を付加して二次電池を構成する。【００３７】螺旋形状の固体電解質を用いる場合は、螺旋形状の固体電解質に、正極活物質、負極活物質、集電体、を付加して二次電池を構成する。【００３８】螺旋形状の集電体を用いる場合は、螺旋形状の集電体に、正極活物質、負極活物質、固体電解質、を付加して二次電池を構成する。【００３９】正極活物質、負極活物質、固体電解質、集電体、を付加する方法は、周知の物が多くあり詳細な説明は省略するが、塗布、焼結、接着、など、二次電池としての能力を損なうことがない方法であればよく、この限りでは無い。
【実施例３】
【００４０】螺旋体１ｒを縦方向１ｔに縮める行程を製造工程に加える。【００４１】螺旋体１ｒを縦方向１ｔに縮める方法としては、例えば、螺旋形状の二次電池の材料に弾性を持たせ、螺旋形状の二次電池の材料を縦方向１ｔに引っ張ることにより層と層の間隔を広げ、広げた状態で二次電池の材料を付加した後、引っ張りを解除することで縮めたり、例えば、螺旋形状の二次電池の材料に弾性を持たせ、縦方向１ｔに層と層の間隔を押し広げ、押し広げた状態で二次電池の材料を付加した後、押し広げを解除することで縮めたり、例えば、螺旋形状の二次電池の材料に弾性を持たせず、二次電池材料を付加した後、螺旋体１ｒを縦方向１ｔに圧縮することで縮めたり、する。縦方向１ｔに螺旋体１ｒを縮めることができればよくこの限りではない。
【実施例４】
【００４２】螺旋体１ｒを縦方向１ｔに縮めた後に縦方向１ｔに切断を行う行程を製造工程に加える。【００４３】切断は目的に応じて切断位置を決めればよく、例えば、図７のように中心から外周まで切断したり、図８のように、外周から外周までを切断したり、すればよく、この限りではない。【００４４】図７は、螺旋体１ｒの上面図１ｊ、上面図２ｊの破線は切断位置、螺旋体１ｒの切断後の上面図３ｊ、の一例である。【００４５】図８は、螺旋体１ｒの上面図１ｊ、上面図４ｊの破線は切断位置、螺旋体１ｒの切断後の上面図５ｊ、の一例である。【００４６】切断方法は、周知の方法が多くあり詳細な説明を省略するが、刃物による切断、液体による切断、熱による切断、など、切断に最適な方法を用いればよくこの限りではない。
【符号の説明】
【００４７】１ｒ    螺旋体
１ｔ    縦方向
１ｓ    第１層
２ｓ    第２層
３ｓ    第３層
４ｓ    第４層
１ｊ    上面図
２ｊ    上面図（切断位置）
３ｊ    上面図（切断後）
４ｊ    上面図（切断位置）
５ｊ    上面図（切断後）