(57)【要約】【課題】導通不良及び内部抵抗の上昇を抑制し、かつ、電池の高容量化及び薄型化を可能な全固体電池を提供する。【解決手段】基板１１と、基板１１の同一平面内で、それぞれ離間して配置された集電体１３〜１６と、集電体１３〜１６の表面にそれぞれに配置され、正極活物質をそれぞれ含む正極層２２，２４，２６と、集電体１３〜１６の表面において、同じ集電体１３〜１６に配置された正極層２２，２４，２６から離間してそれぞれ配置された、負極活物質をそれぞれ含む負極層２１，２３，２５と、正極層２２，２４，２６と負極層２１，２３，２５とを覆うようにして配置された固体電解質３１〜３３とを備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
当該基板の同一平面内で、それぞれ離間して配置された複数の集電体と、
当該複数の集電体の表面にそれぞれに配置され、正極活物質をそれぞれ含む複数の正極と、
前記複数の集電体の表面において、同じ集電体に配置された正極から離間してそれぞれ配置された、負極活物質をそれぞれ含む複数の負極と、
前記複数の正極を構成する一つの正極と、当該正極が配置された集電体に隣接する集電体に配置された負極とを、それぞれの少なくとも一部を覆うようにして配置された、複数の固体電解質とを備えることを特徴とする、全固体電池。
【請求項２】
前記基板には、前記複数の正極及び前記複数の負極が配置された面の側と、当該面とは反対の側とを貫通する貫通孔が少なくとも二つ形成され、
前記複数の集電体のうちの一つの集電体に対し、前記貫通孔を介して、前記複数の正極が配置された面の側とは反対の側から電気的に接続された正極電気接続部と、
前記複数の集電体のうち、当該正極電気接続部と電気的に接続された集電体以外の一つの集電体に対し、前記正極と繋がる貫通孔とは別の貫通孔を介して、前記複数の負極が配置された面の側とは反対の側から電気的に接続された負極電気接続部と、を備えることを特徴する、請求項１に記載の全固体電池。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の全固体電池を製造する方法であって、
前記基板の同一平面内において、複数の集電体を離間して配置する集電体配置工程と、
正極活物質を含む正極合剤と、負極活物質を含む負極合剤とを、交互に連なるようにかつ離間して、前記複数の集電体を構成するそれぞれの集電体の表面に一組ずつ配置する電極合剤配置工程と、
当該電極合剤配置工程において配置された正極合剤と当該正極合剤に隣接する一つの負極合剤とを、それぞれ少なくとも一部を覆うようにして、固体電解質を含む複数の電解質合剤をそれぞれ配置する電解質合剤配置工程と、
当該電解質合剤配置工程を経て得られた、集電体、正極合剤、負極合剤及び電解質合剤を配置した基板を熱処理する熱処理工程と、を含むことを特徴とする、全固体電池の製造方法。
【請求項４】
前記正極合剤は、前記正極活物質を含む正極グリーンシートであり、
前記負極合剤は、前記負極活物質を含む負極グリーンシートであり、
前記電解質合剤は、前記固体電解質を含む電解質グリーンシートであることを特徴とする、請求項３に記載の全固体電池の製造方法。
【請求項５】
前記正極合剤は、前記正極活物質を含む正極ペーストであり、前記負極合剤は、前記負極活物質を含む負極ペーストであり、前記電解質合剤は、前記固体電解質を含む電解質ペーストであり、
前記電極合剤配置工程では、前記基板上に、スクリーン印刷機によって前記正極ペースト及び負極ペーストを、交互に連なるように、かつ離間してそれぞれ複数をスクリーン印刷し、
前記電解質合剤配置工程では、印刷された前記正極ペーストと、当該正極ペーストに隣接する一つの負極ペーストとを、それぞれ少なくとも一部を覆うようにして、前記スクリーン印刷機によって、前記電解質ペーストをそれぞれスクリーン印刷することを特徴とする、請求項３に記載の全固体電池の製造方法。
【請求項６】
前記正極合剤は、前記正極活物質を含む正極ペーストであり、前記負極合剤は、前記負極活物質を含む負極ペーストであり、前記電解質合剤は、前記固体電解質を含む電解質ペーストであり、
前記電極合剤配置工程では、前記基板上に、インクジェット印刷機によって前記正極ペースト及び負極ペーストを、交互に連なるように、かつ離間してそれぞれ複数をインクジェット印刷し、
前記電解質合剤配置工程では、印刷された前記正極ペーストと、当該正極ペーストに隣接する一つの負極ペーストとを、それぞれ少なくとも一部を覆うようにして、前記インクジェット印刷機によって、前記電解質ペーストをそれぞれインクジェット印刷することを特徴とする、請求項３に記載の全固体電池の製造方法。
【請求項７】
前記基板のうち、前記複数の正極、前記複数の負極及び前記複数の固体電解質が配置される表面と同じ表面に複数の集電体が配置され、
前記電極合剤配置工程では、当該複数の集電体のうちのそれぞれの集電体に、一つの正極合剤と、当該一つの正極合剤から離間して一つの負極合剤が配置され、
前記電解質合剤配置工程では、前記複数の集電体のうちの一つの集電体に配置された正極合剤と、当該一つの集電体に隣接する集電体に配置された負極合剤とを、それぞれ少なくとも一部を覆うようにして、前記電解質合剤が配置されることを特徴とする、請求項３〜６の何れか１項に記載の全固体電池の製造方法。
【請求項８】
当該基板には、前記複数の正極及び前記複数の負極が配置された面の側と、当該面とは反対の側とを貫通する貫通孔が少なくとも二つ形成され、
前記熱処理工程の後、前記基板の、前記複数の正極及び前記複数の負極が配置された側とは反対側の面から、当該少なくとも二つの貫通孔の内部に導電性を有する金属を充填することで、前記複数の集電体のうちの一つの集電体に対し、前記貫通孔を介して、前記複数の正極が配置された面の側とは反対の側から電気的に接続された正極電気接続部と、前記複数の集電体のうち、当該正極電気接続部と電気的に接続された集電体以外の一つの集電体に対し、前記正極と繋がる貫通孔とは別の貫通孔を介して、前記複数の負極が配置された面の側とは反対の側から電気的に接続された負極電気接続部とを形成する電極接続部形成工程を有することを特徴する、請求項３〜７の何れか１項に記載の全固体電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、全固体電池及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のリチウムイオン二次電池では、非水電解液が使用されているため、リチウムイオン二次電池の置かれた環境、温度変化等により漏液の可能性がある。そこで、リチウムイオン二次電池において、電解質を溶解させた非水電解液に代えて、固体電解質を使用した全固体電池が注目されている。全固体電池では、非水電解液が使用されないことから電解質の体積が小さくなる。そのため、全固体電池では、非水電解液を使用したリチウムイオン二次電池（非水電解液二次電池）と比べ、小型化が期待されている。ただ、小型化に伴い、電池容量は低下する。そこで、全固体電池の電池容量を高める試みが為されている。
【０００３】
全固体電池の電池容量を増加させる技術として、特許文献１に記載の技術が知られている。特許文献１には、正極層、負極層、固体電解質及び集電体の少なくともいずれかのグリーンシートを作製するグリーンシート作製工程と、前記グリーンシートを積層して積層体を形成する積層体形成工程と、を備え、前記積層体形成工程は、前記グリーンシートの平面方向における前記積層体の伸び率が２．０％以下になるように、前記グリーンシートを積層し、圧力を加えることを含む、全固体電池の製造方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２０１３／００８６７６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１には、負極層と、固体電解質層と、正極層と、集電体と、固体電解質層と、正極層とがこの順で積層された積層体（全固体電池）が記載されている（特に、図２参照）。従って、特許文献１に記載の技術では、負極層と固体電解質層と正極層とにより構成される単電池が二つ直列に接続されている（特に、明細書段落００３３参照）。そして、単電池が直列に接続されることで、電池容量の増大が図られる。
【０００６】
しかし、特許文献１に記載の技術では、全固体電池の製造時（特に焼成時）に、各層において平面方向に収縮が生じる。また、全固体電池の使用時（即ち充放電時）には、正極層及び負極層において、活物質へのイオンの出入りに伴って活物質が膨張収縮する結果、特に積層方向の収縮が生じ易い。そうすると、製造時及び使用時のそれぞれにおいて、各層の収縮率の違いから、各層の積層界面等を起点とする割れ、各層の反り等の不具合が発生し易い。
【０００７】
全固体電池は通常は小さな形状であるため、わずかな大きさの割れ、反り等であっても、導通不良、内部抵抗の上昇等が生じ易い。そして、特許文献１に記載の技術のように、単電池が複数積層されれば、全体でみたときに割れ、反り等の影響が大きくなる。特に、割れ、反り等が発生すれば、割れ、反り等が発生した部分、即ち負極層、固体電解質層及び正極層の各層の界面において、イオン又は電子が通流しにくくなる。この結果、導通不良、内部抵抗の上昇等が無視できないものとなる。
【０００８】
また、特許文献１に記載の技術では、電池の高容量を確保しようすれば、積層数が増加する。そのため、高さ方向の大きさが大きくなり、電池の高容量化と、薄型化との両立を図ることができない。
【０００９】
本発明はこのような課題に鑑みて為されたものであり、本発明が解決しようとする課題は、導通不良及び内部抵抗の上昇を抑制し、かつ、電池の高容量化及び薄型化を可能な全固体電池及びその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは前記の課題を解決するべく鋭意検討を行った。その結果、本発明者らは、以下のようにすることで前記課題に解決できることを見出し、本発明を完成させた。即ち、本発明の要旨は、基板と、当該基板の同一平面内で、それぞれ離間して配置された複数の集電体と、当該複数の集電体の表面にそれぞれに配置され、正極活物質をそれぞれ含む複数の正極と、前記複数の集電体の表面において、同じ集電体に配置された正極から離間してそれぞれ配置された、負極活物質をそれぞれ含む複数の負極と、前記複数の正極を構成する一つの正極と、当該正極が配置された集電体に隣接する集電体に配置された負極とを、それぞれの少なくとも一部を覆うようにして配置された、複数の固体電解質とを備えることを特徴とする、全固体電池に関する。その他の解決手段は発明を実施するための形態において後記する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、導通不良及び内部抵抗の上昇を抑制し、かつ、電池の高容量化及び薄型化を可能な全固体電池及びその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第一実施形態の全固体電池の斜視図である。
【図２】第一実施形態の全固体電池において、封止材を除いた状態の斜視図である。
【図３】第一実施形態の全固体電池の上面図である。
【図４】第一実施形態の全固体電池の下面図である。
【図５】図２のＡ−Ａ線断面図である。
【図６】第一実施形態の全固体電池の製造方法を示すフローチャートである。
【図７】第一実施形態の全固体電池の製造方法を示す図であり、（ａ）は基板の様子、（ｂ）は集電体を配置した基板の様子、（ｃ）は集電体上に正極グリーンシート及び負極グリーンシートを配置した様子、（ｄ）は正極グリーンシートと負極グリーンシートとを覆うようにして電解質グリーンシートを配置した様子、（ｅ）は、（ｄ）に示す状態で圧着及び焼成した様子、（ｆ）は焼成後に封止材で封止することで得られた全固体電池の様子を示す図である。
【図８】第二実施形態の全固体電池の製造方法を示すフローチャートである。
【図９】第三実施形態の全固体電池において、封止材を除いた状態の斜視図である。
【図１０】第三実施形態の全固体電池の上面図である。
【図１１】第三実施形態の全固体電池の下面図である。
【図１２】第四実施形態の全固体電池において、封止材を除いた状態の斜視図である。
【図１３】第四実施形態の全固体電池の上面図である。
【図１４】第四実施形態の全固体電池の下面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を適宜参照しながら、本発明を実施するための形態（本実施形態）を説明する。なお、参照する各図はいずれも模式的なものであり、図示の都合上、一部の部材は適宜拡大又は縮小して示している。従って、参照する各図における各部材の大きさは、実際の部材の大きさとは一致しない場合がある。
【００１４】
［１．第一実施形態］
図１は、第一実施形態の全固体電池１００の斜視図である。全固体電池１００は、左右方向に長い直方体状である。全固体電池１００は、下側に基板１１を、上側に封止材１２を備えている。基板１１の上面（図１では図示しない）には、図１では図示しないが正極層２２及び負極層２１等が配置され、これらが封止材１２により封止されている。
【００１５】
封止材１２は、例えば、発電素子となる材料に対してイオン伝導性が相対的に低くかつ電子伝導性も相対的に低い材料であるため発電素子の機能を阻害せず、正極層２２、負極層２１等の発電素子となる材料に対して反応しにくい安定な材料により構成される。ここでいう「イオン伝導性が低い」及び「電子伝導性も低い」とは、それぞれ、発電素子となる材料に対する相対値として１万分の１以下（１／１００００以下）の性能という意味である。また、封止材１２を構成する材料としては、封止材１２により封止する際の雰囲気、温度等に対しても安定な材料であることが好ましい。このような材料としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレン、ポリスチレン等の樹脂材料のほか、焼成温度以下の融点を有するガラス材料等が挙げられる。
【００１６】
なお、全固体電池１００の前後方向の長さＬ１（奥行き）は、例えば１０ｍｍ〜４０ｍｍ程度である。また、左右方向の長さＬ２（幅）は、例えば２０ｍｍ〜８０ｍｍ程度である。さらに、上下方向の長さＬ３（厚さ）は、例えば０．５ｍｍ〜３ｍｍ程度である。そして、基板１１の上下方向Ｌ３１の長さは、例えば０．２ｍｍ〜１ｍｍ程度、封止材１２の上下方向の長さＬ３２は、例えば０．３ｍｍ〜２ｍｍ程度である。
【００１７】
図２は、第一実施形態の全固体電池１００において、封止材１２を除いた状態の斜視図である。従って、この図２は、前記の図１では図示していなかった基板１１の上面を示すものである。全固体電池１００では、基板１１の表面に、箔状の集電体１３，１４，１５，１６（１３〜１６）が配置される。集電体１３〜１６は、いずれも、基板１１の同じ表面（同一表面）に配置される。集電体１３〜１６は、例えば金（Ａｕ）等の導電性金属で構成され、その厚さ（上下方向の長さ）は、例えば５μｍ〜１００μｍ程度である。
【００１８】
集電体１３〜１６のうち、左右両端の集電体１３，１６を除く集電体１４，１５には、それぞれの左右両端に、正極層２２，２４及び負極層２３，２５が配置される。これにより、隣接する正極層２３，２５と負極層２２，２４とが、電気的に接続される。即ち、全固体電池１００には、バイポーラ電極として、一対の正極層２２，２４及び負極層２３，２５を備える集電体１４，１５が二組備えられている。また、集電体１３〜１６のうち、左端の集電体１３には、その右端に負極層２１が配置される。一方で、集電体１３〜１６のうち、右端の集電体１６には、その左端に正極層２６が配置される。
【００１９】
これらのように、全固体電池１００では、集電体１３〜１６のそれぞれに、正極層２２，２４，２６と負極層２１，２３，２５とが交互に連なって配置される。従って、全固体電池１００では、正極層２２，２４，２６と負極層２１，２３，２５とは、同一の面に支持されて同一の面に配置される。そして、正極層２２，２４，２６と負極層２１，２３，２５とは、短絡しないように、それぞれ離間して配置される。なお、正極層２２，２４，２６と負極層２１，２３，２５との間には、電解質層３１〜３３が配置される。
【００２０】
正極層２２，２４，２６には、それぞれ、正極活物質が含まれる。ここで含まれる正極活物質は、リチウム二次電池の正極活物質として使用可能なものであれば任意であり、例えばコバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ２）である。また、この正極層２２，２４，２６には、例えばＬｉ２＋ｘＣ１−ｘＢｘＯ３（ただし、０＜ｘ＜１）等の任意の焼成助剤粉が含まれていてもよい。
【００２１】
正極層２２，２４，２６では、電解質層３１〜３３との間でリチウムイオンの授受が行われる。また、正極層２２，２４，２６では、集電体１３〜１６との間で電子の授受が行われる。そこで、正極層２２，２４，２６は薄いことが好ましい。正極層２２，２４，２６を薄くすることで、集電体１３〜１６と電解質層３１〜３３との距離を短くでき、リチウムイオン及び電子の授受が行われ易くなる。正極層２２，２４，２６を薄くすることで、含まれる正極活物質のうち、電解質層３１〜３３及び集電体１３〜１６の近傍に存在する正極活物質の割合を高め、正極活物質の利用効率が向上する。これにより、電池性能が向上する。正極層２２，２４，２６の厚さ（上下方向の長さ）は、具体的には例えば２０μｍ〜８０μｍ程度である。
【００２２】
また、図示はしないが、正極層２２，２４，２６と電解質層３１〜３３との接触面積は広いことが好ましい。これらの接触面積を広く確保することで、リチウムイオンの授受が行われ易くなる。さらには、同じく図示はしないが、正極層２２，２４，２６と集電体１３〜１６との接触面積も広いことが好ましい。これらの接触面積を広く確保することで、電子の授受が行われ易くなる。
【００２３】
負極層２１，２３，２５には、それぞれ、負極活物質が含まれる。ここで含まれる負極活物質は、リチウム二次電池の負極活物質として使用可能なものであれば任意であり、例えばチタン酸リチウム（Ｌｉ４Ｔｉ５Ｏ１２）である。また、この負極層２１，２３，２５には、例えばＬｉ２＋ｘＣ１−ｘＢｘＯ３（ただし、０＜ｘ＜１）等の任意の焼成助剤粉が含まれていてもよい。
【００２４】
負極層２１，２３，２５も、前記の正極層２２，２４，２６と同様に、薄いことが好ましい。負極層２１，２３，２５の厚さ（上下方向の長さ）は、具体的には例えば２０μｍ〜８０μｍ程度である。また、図示はしないが、負極層２１，２３，２５と電解質層３１〜３３との接触面積、及び、負極層２１，２３，２５と集電体１３〜１６との接触面積は、それぞれ、前記の正極層２２，２４，２６の場合と同様に、広いことが好ましい。これらの接触面積を広く確保することで、リチウムイオン及び電子の授受が行われ易くなる。また、負極活物質の利用効率を高め、電池性能が向上する。
【００２５】
隣接する正極層２２，２４，２６及び負極層２１，２３，２５のうち、正極層２２，２４，２６と、電解質層３１〜３３を介した接続の無い負極層２１，２３，２５とが、同じ集電体１３〜１６に配置される。このことを換言すれば、正極層２２，２４，２６と、正極層２２，２４，２６に隣接し、かつ、正極層２２，２４，２６と電気的に接続された負極層２１，２３，２５とは反対側の負極層２１，２３，２５とが、電解質層３１，３２，３３（３１〜３３）によって接続される。ただし、基板１１の左右両端部に配置された正極層２６及び負極層２１には、別の負極層及び正極層は接続されていない。
【００２６】
全固体電池１００では、電解質層３１は、正極層２２と、正極層２２に隣接する負極層２１との双方を覆うようにして配置される。これにより、正極層２２の上面と、電解質層３１の右下面とが接触し、正極層２２と電解質層３１との間でリチウムイオンの授受が可能となる。さらに、負極層２１の上面と、電解質層３１の左下面とが接触し、負極層２１と電解質層３１との間でリチウムイオンの授受が可能となる。
【００２７】
また、正極層２４と、電解質層３２は、正極層２４に隣接する負極層２３との双方を覆うようにして配置される。これにより、正極層２４の上面と、電解質層３２の右下面とが接触し、正極層２４と電解質層３２との間でリチウムイオンの授受が可能となる。さらに、負極層２３の上面と、電解質層３２の左下面とが接触し、負極層２３と電解質層３２との間でリチウムイオンの授受が可能となる。
【００２８】
そして、電解質層３３は、正極層２６と、正極層２６に隣接する負極層２５との双方を覆うようにして配置される。これにより、正極層２６の上面と、電解質層３３の右下面とが接触し、正極層２６と電解質層３３との間でリチウムイオンの授受が可能となる。さらに、負極層２５の上面と、電解質層３３の左下面とが接触し、負極層２５と電解質層３３との間でリチウムイオンの授受が可能となる。
【００２９】
電解質層３１〜３３には、それぞれ、固体電解質が含まれる。ここで含まれる固体電解質は、リチウムを使用した全固体電池を構成する固体電解質として使用可能なものであれば任意であり、例えばリチウムランタンジルコニウムオキサイド（Ｌｉ７Ｌａ３Ｚｒ２Ｏ１２）等である。また、この電解質層３１〜３３には、例えばＬｉ２＋ｘＣ１−ｘＢｘＯ３（ただし、０＜ｘ＜１）等の任意の添加剤が含まれていてもよい。
【００３０】
電解質層３１〜３３の厚さ（上下方向の長さ）は、例えば４０μｍ〜２５０μｍ程度である。なお、ここでいう電解質層３１の厚さとは、正極層２２，２４，２６及び負極層２１，２３，２５の上面から電解質層３１〜３３の上面までの長さ（従って、集電体１３〜１６、正極層２２，２４，２６及び負極層２１，２３，３５との重複部分の長さを含まない）をいう。
【００３１】
図３は、第一実施形態の全固体電池１００の上面図である。この図３においても、前記の図２と同様に、封止材１２が除かれて図示されている。電解質層３１〜３３は、前後方向に長い矩形状である。また、電解質層３１〜３３の前後方向の長さＬ４（奥行き）と、集電体１３〜１６の前後方向の長さＬ４とは同一であり、この長さＬ４は例えば８ｍｍ〜３５ｍｍ程度である。
【００３２】
また、集電体１３のうち、電解質層３１と上面視で重ならない部分の左右方向の長さＬ５（幅）は例えば１ｍｍ〜５ｍｍ程度である。なお、ここでいう「上面視で重ならない部分」とは、「覆われていない」と同義である。従って、ここでは、「電解質層３１と上面視で重ならない部分」は、「電解質層３１で覆われていない部分」と同義である。そして、集電体１６のうち、電解質層３３と上面視で重ならない部分の長さも同じ長さ（Ｌ５）である。さらに、電解質層３１の左右方向の長さＬ６（幅）は例えば３ｍｍ〜２０ｍｍ程度である。なお、電解質層３２，３３の左右方向の長さも同じ長さ（Ｌ６）である。そして、隣接する電解質層３１，３２の間隔Ｌ７（幅）は例えば２ｍｍ〜４ｍｍ程度である。なお、隣接する電解質層３２，３３の間隔Ｌ７も同じ長さ（Ｌ７）である。
【００３３】
図４は、第一実施形態の全固体電池１００の下面図である。図４では、集電体１３〜１６の大きさ及び位置を把握し易くするために、集電体１３〜１６を破線で示している。集電体１３〜１６は、前後方向に長い矩形状である。また、前記のように、基板１１の上面には正極層２２，２４，２６及び負極層２１，２３，２５が配置されるが、その反対側の面である下面には配置されていない。
【００３４】
基板１１の下面には、左右両端に配置された集電体１３，１６に対して電気的に接続可能な貫通孔４１，４３が形成されている。この貫通孔４１，４３は、基板１１の上面側（図２参照）と下面側（図４参照）とを貫通するものである。そして、この貫通孔４１，４３には、導電性を有する金属（例えば半田等）が充填され、この金属は集電体１３，１６と接合している。そして、金属が充填されて下面側に露出することで、電気接続部４２，４４が形成されている。
【００３５】
これらのうち、電気接続部４２は、貫通孔４１及び集電体１３を介して、負極層２１に電気的に接続される。また、電気接続部４４は、貫通孔４３及び集電体１６を介して、正極層２６に電気的に接続される。従って、これらの電気接続部４２，４４によって、全固体電池１００は、電源を必要とする回路基板（図示しない）等に接続可能である。これにより、全固体電池１００と回路基板等とが、基板１１の下面において接続される。
【００３６】
貫通孔４１，４３は例えば同じ大きさを有する。具体的には、貫通孔４１，４３は、いずれも円形状であり、その内径として例えば２ｍｍ〜４ｍｍである。
【００３７】
集電体１３の左右方向の長さＬ８（幅）は例えば３ｍｍ〜１４ｍｍ程度である。なお、集電体１６の左右方向の長さも同じ長さ（Ｌ８）である。また、隣接する集電体１３，１４の間隔Ｌ９（幅）は１００μｍ〜１０００μｍ程度である。なお、隣接する集電体１４，１５の間、及び、隣接する集電体１５，１６の間隔も同じ長さ（Ｌ９である）。さらに、集電体１４の左右方向の長さＬ１０（幅）は例えば５ｍｍ〜２３ｍｍ程度である。なお、集電体１５の左右方向の長さも同じ長さ（Ｌ１０）である。
【００３８】
図５は、図２のＡ−Ａ線断面図である。図５において太線矢印は、電流の流れる向きを示している。全固体電池１００では、左端に配置された集電体１３と、右端に配置された集電体１６との間には、正極層と電解質層と負極層とにより構成される単電池１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃが三つ直列に接続されている。具体的には、正極層２２と電解質層３１と負極層２１とにより構成される単電池１０Ａが、集電体１３，１４に配置されている。また、正極層２４と電解質層３２と負極層２３とにより構成される単電池１０Ｂが、集電体１４，１５に配置されている。さらに、正極層２６と電解質層３３と負極層２５とにより構成される単電池１０Ｃが、集電体１５，１６に配置されている。
【００３９】
このように、全固体電池１００では、正極層２２，２４，２６は、負極層２１，２３，２５が配置された基板１１の面と同じ面に支持されることで、負極層２１，２３，２５が配置された基板１１の面と同じ面に配置される。そして、この面において、正極層２２，２４，２６と負極層２１，２３，２５とは、交互に連なるようにして配置される。このようにすることで、同一面内に単電池１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ（１０Ａ〜１０Ｃ）が平面上に配置される。そして、このように平面状かつ直列に配置された単電池１０Ａ〜１０Ｃには、図５において太線矢印で示すように「みかけの電流」が流れる。ここで、全固体電池１００の内部に電流が流れるわけではないが、正極層２２，２４，２６及び負極層２１，２３，２５の内部をそれぞれ電子が移動する現象、かつ、電解質層３１〜３３の内部をそれぞれリチウムイオンが移動する現象を総称して「みかけの電流」という。
【００４０】
そして、単電池１０Ａ，１０Ｃが接続される集電体１３，１６には、前記のように電気接続部４２，４４が導通している。そのため、電気接続部４２，４４を通じて、基板１１の下面から外部の回路基板等に電力を供給可能である。また、基板１１の下面から単電池１０Ａ〜１０Ｃに充電も可能である。
【００４１】
単電池１０Ａ〜１０Ｃの使用時には、いずれも図示しないが、正極活物質及び負極活物質におけるリチウムイオンの吸蔵又は放出により、正極活物質及び負極活物質が膨張収縮する。そして、これに伴い、正極層２２，２４，２６及び負極層２１，２３，２５も膨張収縮する。しかし、全固体電池１００では、正極層２２，２４，２６及び負極層２１，２３，２５と電解質層３１〜３３とが全面で積層（配置）された場合と異なり、電解質層３１〜３３の大きさ（左右方向の長さ）が、正極層２２，２４，２６及び負極層２１，２３，２５よりも大きい。そのため、正極層２２，２４，２６及び負極層２１，２３，２５の膨張収縮が、電解質層３１〜３３に吸収される。これにより、正極層２２，２４，２６及び負極層２１，２３，２５と電解質層３１〜３３との間での剥離が防止される。また、各層における膨張収縮率の違いによる反りが防止される。この結果、剥離、反り等の起因する導通不良及び内部抵抗の増大が防止される。
【００４２】
また、正極層２２，２４，２６及び負極層２１，２３，２５は、前記のように電解質層３１〜３３よりも小さい。そのため、正極層２２，２４，２６及び負極層２１，２３，２５の膨張収縮によって電解質層３１〜３３に与える影響は、正極層２２，２４，２６及び負極層２１，２３，２５と電解質層３１〜３３とが全面で積層（配置）された場合と異なり、小さくなる。これにより、正極層２２，２４，２６及び負極層２１，２３，２５の膨張収縮に伴って生じ得る電解質層３１〜３３における割れが防止される。また、各層における膨張収縮率の違いによる反りが防止される。そして、これらの理由によっても、剥離、反り等に起因する導通不良及び内部抵抗の増大が防止される。
【００４３】
さらに、単電池１０Ａ〜１０Ｃが同一平面内に直列に配置されることで、全固体電池１００の上下方向の長さを小さくすることができる。即ち、単電池１０Ａ〜１０Ｃが同一の面に支持されて同一の面に配置されることで、全固体電池１００の厚さ（上下方向の長さ）を薄くすることができる。そして、基板１１上に配置される単電池の数を増やすことで電池容量の増加が図られることから、そのような薄さが維持されたまま電池容量の増加が図られる。
【００４４】
そして、全固体電池１００が同一平面内に平坦状に配置されることで、左右に配置された集電体１３，１６の高さが同一となる。これにより、単電池１０Ａ〜１０Ｃによる電流を同一面内で取り出すことができる。特に、全固体電池１００では、貫通孔４１に充填された金属、及び、貫通孔４３に充填された金属を通じて、基板１１の下面から電流を取り出すことができる。特に、基板１１の下面に形成された電気接続部４２，４４は、同一面内に存在する。そのため、電流の取り出しに際し、立体的な配線が不要となり、電流の取り出しが容易である。
【００４５】
また、隣接する集電体１３，１４、集電体１４，１５、集電体１５，１６の間では、電解質層３１〜３３が基板１１の上面にまで到達している。そのため、リーク電流が流れにくくなり、集電体１３〜１６同士の短絡がより確実に防止される。さらには、正極層２２，２４，２６と負極層２１，２３，２５との短絡も確実に防止される。また、電解質層３１〜３３が基板１１の上面にまで到達していることで、電解質層３１〜３３の安定性が高められる。
【００４６】
図６は、第一実施形態の全固体電池１００の製造方法を示すフローチャートである。また、図７は、第一実施形態の全固体電池１００の製造方法を示す図であり、（ａ）は基板１１の様子、（ｂ）は集電体１３〜１６を配置した基板１１の様子、（ｃ）は集電体１３〜１６上に正極グリーンシート５２，５４，５６及び負極グリーンシート５１，５３，５５を配置した様子、（ｄ）は正極グリーンシート５２，５４，５６と負極グリーンシート５１，５３，５５とを覆うようにして電解質グリーンシート６１，６２，６３を配置した様子、（ｅ）は、（ｄ）に示す状態で圧着及び焼成した後に封止材１２で封止することで得られた全固体電池１００の様子を示す図である。以下、グリーンシートを使用して全固体電池１００を製造する工程について、図６に加えて適宜図７を参照しながら説明する。
【００４７】
まず、全固体電池１００の製造材料となる、集電体グリーンシート、正極グリーンシート、負極グリーンシート及び電解質グリーンシートが作製される（グリーンシート作製工程、ステップＳ１０１）。これらのうち、集電体グリーンシートは、基板１１に配置されることで、集電体１３〜１６になるものである。従って、ここで使用される集電体グリーンシートのことを、便宜的に「集電体グリーンシート１３〜１６」というものとする。
【００４８】
集電体グリーンシート１３〜１６は、取り扱い性の向上の観点から、単一の（一枚の）ポリエチレンテレフタレートフィルム（ＰＥＴフィルム；樹脂フィルムの一例）の表面に保持される。従って、後記する基板１１への配置に際しては、ＰＥＴフィルムに保持された状態で集電体グリーンシート１３〜１６が使用される。そして、配置後にＰＥＴフィルムが剥がされることで、基板１１への集電体１３〜１６の配置が完了する。
【００４９】
また、正極グリーンシート、負極グリーンシート及び電解質グリーンシートは、基板１１に配置された後で焼成されることで全固体電池１００の構成部材の一つとなるものである。具体的には、正極グリーンシート５２，５４，５６（図７（ｃ）参照）は、焼成により、正極層２２，２４，２６となる。さらに、負極グリーンシート５１，５３，５５（図７（ｃ）参照）は、焼成により、負極層２１，２３，２５となる。また、電解質グリーンシート６１，６２，６３（図７（ｃ）参照）は、焼成により、電解質層３１，３２，３３となる。
【００５０】
正極グリーンシート５２，５４，５６は、例えば、正極活物質をシート状に成型することで作製することができる。具体的には例えば、正極グリーンシート５２，５４，５６は、正極活物質を含むスラリーがＰＥＴフィルムに塗布された後、塗布されたスラリーが乾燥されることで得られる。正極グリーンシート５２，５４，５６の厚さは、乾燥後の厚さとして、例えば１０μｍ〜５０μｍである。この厚さは、例えば、スラリーの塗布量を変更することで変更可能である。
【００５１】
この正極グリーンシート５２，５４，５６は、正極活物質のほかにも、通常は、焼成助剤粉（ホウ酸リチウム等）、バインダ（ポリビニルブチラール等）、可塑剤（ジオクチルフタレート等）及び溶媒（トルエン等）等を使用して作製される。従って、ＰＥＴフィルムに塗布されるスラリーは、前記の正極活物質、焼成助剤粉、バインダ、可塑剤及び溶媒を含む。
【００５２】
これらの正極活物質、焼成助剤粉、バインダ、可塑剤及び溶媒を同一の容器に入れ、例えばボールミルを使用して十分に混合及び分散が行われることで、前記のスラリーが得られる。ただし、通常は、ここで得られたスラリーに対して減圧下で脱泡とトルエンの一部揮発とが行われ、約１００００ｍＰａ・ｓの粘度となるように粘度が調整される。そして、この粘度調整後に、正極グリーンシート用のスラリーが得られる。
【００５３】
粘度が調整された後のスラリーは、ブレード法によりＰＥＴフィルムに塗工し、その全体が充分に乾燥される。ＰＥＴフィルムとしては、取り扱いの容易さの観点から、単一の（一枚の）ＰＥＴフィルムが好適である。そして、このＰＥＴフィルムには、前記の図２を参照しながら説明した正極層２２，２４，２６の間隔と同じ間隔になるように離間して、スラリーが塗工される。乾燥後、ＰＥＴフィルムに保持された正極グリーンシート５２，５４，５６が得られる。
【００５４】
乾燥の具体的に方法は特に制限されないが、通常はスラリーに含まれる溶媒を十分に揮発可能な条件（例えば溶媒の沸点温度以上の温度、減圧下等）に設定することが好ましい。具体的には、溶媒の種類にもよるため一概にはいえないが例えばトルエンの場合は大気雰囲気で４０℃１時間とすることができるほか、局所排気設備を使用することで溶媒の揮発を好ましく促進させることができる。
【００５５】
また、負極グリーンシート５１，５３，５５は、前記の正極活物質に代えて負極活物質を使用すること以外は前記の正極グリーンシート５２，５４，５６と同様にして作製することができる。ここで使用される負極活物質は、前記の負極層２１，２３，２５の説明において例示した負極活物質と同じものである。また、負極グリーンシート５１，５３，５５の厚さは、乾燥後の厚さとして、例えば１０μｍ〜５０μｍである。
【００５６】
さらに、電解質グリーンシート６１，６２，６３は、前記の正極活物質に代えて固体電解質を使用すること以外は前記の正極グリーンシート５２，５４，５６と同様にして、作製することができる。ここで使用される固体電解質は、前記の電解質層３１〜３３の説明において例示した固体電解質と同じものである。また、電解質グリーンシート６１，６２，６３の厚さは、乾燥後の厚さとして、例えば１０μｍ〜５０μｍである。
【００５７】
そして、基板１１の表面に、集電体グリーンシート１３〜１６が位置合わせしながら置かれる（集電体配置工程、ステップＳ１０２）。これにより、集電体グリーンシート１３〜１６は、いずれも、基板１１の同じ表面（同一平面内）に配置される。また、ここで使用される基板１１には、図５（ａ）に示すように、予め貫通孔４１，４３が形成されている。そして、これらの貫通孔４１，４３を覆うように、集電体１３，１６が配置され、さらに、これらの間に集電体１４，１５が配置される。
【００５８】
集電体グリーンシート１３〜１６の配置後、ＰＥＴフィルムが付着した状態で押圧することで、集電体グリーンシート１３〜１６が基板１１に対して圧着される（集電体配置工程、ステップＳ１０３）。圧着は、例えば、加温しながら１０００ｋｇ（圧力がかけられる部分の面積として１ｃｍ２あたり）の条件で行うことができる。また、圧着は、ＰＥＴフィルムの全体を基板１１に押しつける観点から、任意のプレス板を使用して行うことができる。このとき、基板１１と集電体グリーンシート１３〜１６との接着性を向上させる観点から、プレス板は加温（例えば５０℃〜９０℃程度）されたものであることが好ましい。その後、ＰＥＴフィルムが剥がされることで集電体グリーンシート１３〜１６が配置され、図７（ｂ）に示すように集電体１３〜１６が配置される（集電体配置工程、ステップＳ１０４）。
【００５９】
次いで、基板１１上に配置された集電体１４〜１６の端に、正極グリーンシート５２，５４，５６が位置合わせされながら置かれる（電極グリーンシート配置工程、ステップＳ１０５）。そして、前記のステップＳ１０３及びステップＳ１０４と同じようにすることで、集電体１４〜１６のそれぞれに正極グリーンシート５２，５４，５６が配置される（電極グリーンシート配置工程、ステップＳ１０６、ステップＳ１０７）。
【００６０】
さらに、基板１１上に配置された集電体１３〜１５の端に、負極グリーンシート５１，５３，５５が位置合わせされながら置かれる（電極グリーンシート配置工程、ステップＳ１０８）。そして、前記のステップＳ１０３及びステップＳ１０４と同じようにすることで、集電体１３〜１５のそれぞれに負極グリーンシート５１，５３，５５が配置される（電極グリーンシート配置工程、ステップＳ１０９、ステップＳ１１０）。以上のステップＳ１０２〜ステップＳ１１０を経て得られたものが、図７（ｃ）に示すものである。そして、以上の作業により、集電体１４，１５のそれぞれに、一組の正極グリーンシート２２，２４及び負極グリーンシート２３，２５が配置される。
【００６１】
次いで、集電体１３〜１６の両端に配置された負極グリーンシート５１，５３，５５及び正極グリーンシート５２，５４，５６を覆うように位置合わせをしながら、電解質グリーンシート６１，６２，６３が置かれる（電解質グリーンシート配置工程、ステップＳ１１１）。そして、前記のステップＳ１０３及びステップＳ１０４と同じようにすることで、負極グリーンシート５１，５３，５５及び正極グリーンシート５２，５４，５６を覆うように、電解質グリーンシート６１，６２，６３が配置される（電解質グリーンシート配置工程、ステップＳ１１２、ステップＳ１１３）。
【００６２】
なお、圧着される電解質グリーンシート６１，６２，６３は柔らかい。そのため、圧着により電解質グリーンシート６１，６２，６３が押しつけられ、電解質グリーンシート６１，６２，６３は変形する。この結果、図７（ｄ）に示すように、電解質グリーンシート６１，６２，６３は、正極グリーンシート５２，５４，５６と負極グリーンシート５１，５３，５５との間、及び、隣接する集電体１３〜１６の間にそれぞれ入り込む。
【００６３】
その後、圧着が行われ（ステップＳ１１４）、次いで、基板１１の全体について焼成が行われる（焼成工程（熱処理工程）、ステップＳ１１５）。これにより、正極グリーンシート５２，５４，５６は正極層２２，２４，２６に変化する。また、負極グリーンシート５１，５３，５５は、負極層２１，２３，２５に変化する。さらに、電解質グリーンシート６１，６２，６３は、電解質層３１，３２，３３に変化する。これらの結果、図７（ｅ）に示されるものが得られる。
【００６４】
焼成条件としては、特に制限されない。例えば、焼成は、大気雰囲気、還元性雰囲気（例えば水素雰囲気）、不活性雰囲気（例えば窒素雰囲気）のいずれでも行うことができる。ただし、焼成条件は、各グリーンシート及び基板１１に含まれる元素の種類及びその性質に応じて、決定することが好ましい。また、焼成に際して行われる昇温及び降温の速度は、熱衝撃を緩和して全固体電池１００への割れ等の発生を抑制する観点から、一定速度で昇温することが好ましく、一定速度で降温することが好ましい。また、昇温及び降温時の時間も特に制限されないが、例えば、１時間あたり１００〜３００℃程度ずつ昇温させることができ、１時間あたり１００〜３００℃程度ずつ降温させることができる。
【００６５】
さらには、焼成時の保持温度（即ち熱処理温度）も特に制限されないが、例えば５００℃以上、好ましくは６００℃以上、より好ましくは６５０℃以上、また、その上限として、例えば１０００℃以下、好ましくは９００℃以下、より好ましくは８００℃以下とすることができる。なお、ここでいう保持温度とは、以下の保持時間保持する（熱処理する）温度のことをいう。
【００６６】
また、焼成時の保持時間（即ち熱処理時間）も特に制限されないが、例えば３０分以上、好ましくは４５分以上、より好ましくは１時間以上、また、その上限として、例えば５時間以下、好ましくは３時間以下、より好ましくは２時間以下とすることができる。なお、ここでいう保持時間とは、前記の保持温度で保持する（熱処理する）時間のことをいう。
【００６７】
そして、焼成後、基板１１の下面がフロー半田に浸される（半田浸し工程（電極接続部形成工程）、ステップＳ１１６）。これにより、基板１１に形成された貫通孔４１，４３（図７（ａ）参照）の内部に半田が流れ込み（導電性を有する金属が充填され）、電気接続部４２，４４が形成する（図５参照）。そして、最後に、封止材１２によって基板１１の上面全体が封止され、全固体電池１００が得られる（封止工程、ステップＳ１１７、図７（ｆ））。
【００６８】
以上の製造方法では、グリーンシートが使用される。そのため、大がかりな装置を必要とせずに基板１１に各グリーンシートを配置することができる。これにより、簡便な方法で全固体電池１００を製造することができる。
【００６９】
また、正極グリーンシート５２，５４，５６と電解質グリーンシート６１，６２，６３とは、その全体同士が接触する場合と比較して、接触面積が小さい。そのため、前記のステップＳ１１５（焼成工程）において全体に熱を与える結果生じる正極グリーンシート５２，５４，５６の熱収縮による影響が、電解質グリーンシート６１，６２，６３に及びにくい。このため、焼成時、例えば正極グリーンシート５２，５４，５６と電解質グリーンシート６１，６２，６３との界面を起点とする割れが防止される。また、各層における熱収縮の違いによる反りが防止される。この結果、最終製品である全固体電池１００における、割れ、反り等に起因する導通不良及び内部抵抗の増大が防止される。
【００７０】
［２．第二実施形態］
次に、第二実施形態の全固体電池２００の製造方法について説明する。なお、前記の第一実施形態の全固体電池１００と同じものについては同じ符号を付すものとし、その詳細な説明は省略する。また、前記の図６に示したフローチャートと同じステップについては同じステップ番号を付すものとし、その詳細な説明は省略する。
【００７１】
図８は、第二実施形態の全固体電池２００の製造方法を示すフローチャートである。なお、ここでいう全固体電池２００は、前記の全固体電池１００と同じ構造を有するが、その製造方法が異なるため、便宜的に、全固体電池１００とは異なる符号を付している。図８に示す製造方法では、前記の図６に示した第一実施形態の製造方法とは異なり、前記のグリーンシートではなく、正極層ペースト（正極合剤）、負極層ペースト（負極合剤）及び電解質層ペースト（電解質合剤）の印刷により、正極層２２，２４，２６、負極層２１，２３，２５及び電解質層３１，３２，３３が形成される。
【００７２】
まず、全固体電池２００の製造材料となるペーストが作製される（ペースト作製工程、ステップＳ２０１）。ペーストは、基板１１に印刷された後で焼成されることで全固体電池２００の構成部材の一つとなるものである。具体的には、正極ペースト（正極合剤）は、印刷及び焼成により、正極層２２，２４，２６となる。さらに、負極ペースト（負極合剤）は、印刷及び焼成により、負極層２１，２３，２５となる。また、電解質ペースト（電解質合剤）は、焼成により、電解質層３１，３２，３３となる。
【００７３】
正極ペーストは、前記の正極グリーンシート５２，５４，５６（図７参照）を作製する際に使用したスラリーと同様の方法で作製することができる。従って、正極ペーストにも、正極活物質、焼成助剤粉、バインダ、溶媒が含まれる。ただし、バインダ及び溶媒としては、前記のポリビニルブチラール及びトルエンに代えて、エチルセルロース及びブチルカルビトールアセテートを使用することができる。これにより、スクリーン印刷に好適なペースト粘度及び安定なペースト状態が保持される。また、溶媒（ブチルカルビトールアセテート）におけるバインダ（エチルセルロース）の含有量は例えば５質量％とすることができる。さらには、正極ペーストには、含まれる正極活物質及び焼成助剤粉の総含有量と同じ質量のバインダ溶液（エチルセルロースのブチルカルビトールアセテート溶液）が含まれる。
【００７４】
また、負極ペーストは、正極活物質に代えて負極活物質を使用すること以外は前記の正極ペーストと同様にして作製することができる。負極活物質は、前記の負極グリーンシート５１，５３，５３に含まれる負極活物質と同じものを使用することができる。また、電解質ペーストは、前記の正極活物質に代えて固体電解質を使用すること以外は正極ペーストと同様にして、作製することができる。固体電解質は、前記の電解質グリーンシート６１，６２，６３に含まれる固体電解質と同じものを使用することができる。
【００７５】
次いで、基板１１の表面に集電体１３〜１６が配置される（集電体配置工程、ステップＳ２０２、図７（ｂ）を参照）。そして、基板１１上に配置された集電体１３〜１６の両端に、前記のようにして作製した正極ペースト及び負極ペーストが印刷される（電極印刷工程（電極合剤配置工程）、ステップＳ２０３）。印刷は、集電体１３〜１６の上面に対して、正極ペースト及び負極ペーストが交互に連なるように、かつ、離間するようにして、行われる。
【００７６】
印刷の具体的に手法としては、例えばスクリーン印刷、インクジェット印刷等が適用可能であり、任意の印刷機を使用して行うことができる。例えば、スクリーン印刷機を使用してスクリーン印刷を行うことで、厚塗りが可能となる。また、インクジェット印刷機を使用してインクジェット印刷を行うことで、スクリーン印刷のようなスクリーンの作製が不要となり、設計変更が容易となる。
【００７７】
印刷の幅（前記図７における左右方向の長さ）及び長さ（前記図７における前後方向の長さ）は、前記の図７を参照しながら説明した正極グリーンシート５２，５４，５６及び負極グリーンシート５１，５３，５５の大きさ（前記図７における左右方向及び前後方向の長さ）と同様にすることができる。
【００７８】
正極ペースト及び負極ペーストを印刷する際、これらの厚さ（図７において上下方向の長さ）は任意であり、例えば５μｍ〜２５μｍである。ただし、前記の図７を参照しながら説明した正極グリーンシート５２，５４，５６及び負極グリーンシート５１，５３，５５の厚さよりも薄くなる。
【００７９】
印刷後、正極ペースト及び負極ペーストは乾燥される（電極ペースト乾燥工程、ステップＳ２０４）。乾燥条件は特に制限されないが、ペースト作製に使用するバインダ溶液の溶媒の揮発性に合わせた乾燥条件が好ましい。前記のペーストではブチルカルビトールアセテートを使用するため、乾燥温度は１００℃〜１４０℃が望ましい。
【００８０】
次いで、乾燥後の正極ペースト及び負極ペーストを覆うように、電解質ペーストが印刷される（電解質印刷工程（電解質合剤配置工程）、ステップＳ２０５）。印刷の具体的手法は特に制限されないが、例えば前記の正極ペースト及び負極ペーストの印刷に使用した方法と同じ方法を適用し、同じ印刷機を使用して行うことができる。
【００８１】
電解質ペーストを印刷する際、電解質ペーストの厚さ（図７において上下方向の長さ）は任意であり、例えば５μｍ〜２５μｍである。ただし、前記の図７を参照しながら説明した電解質グリーンシート６１〜６３の厚さよりも薄くなる。電解質ペーストの厚さは、例えば、印刷に使用可能な例えばスクリーン印刷機における各種条件（例えばメッシュ開口部の大きさ（メッシュピッチ）、メッシュ厚さ等）を変更することで、変更可能である。
【００８２】
その後、電解質ペーストは乾燥される（電解質ペースト乾燥工程、ステップＳ２０６）。乾燥条件は特に制限されないが、例えば前記のステップＳ２０４と同じ乾燥条件にすることができる。そして、前記のステップＳ１１５と例えば同じ条件で焼成（ステップＳ１１５）、フロー半田に浸し（ステップＳ１１６）、及び封止（ステップＳ１１７）が行われることで、全固体電池２００が製造される。
【００８３】
以上の製造方法では、ペーストを使用した印刷により、全固体電池２００が製造される。ペーストを使用した印刷では、印刷される層（焼成後に正極層２２，２４，２６、負極層２１，２３，２５及び、電解質層３１，３２，３３になるもの）の厚さを薄くすることができる。特に、前記の図６及び図７を参照しながら説明した、グリーンシートを使用しながら説明した方法よりも、さらに薄くすることができる。そのため、全固体電池２００の製造方法によれば、前記の全固体電池１００よりもさらに薄い全固体電池２００を製造することができる。
【００８４】
［３．第三実施形態］
次に、第三実施形態の全固体電池３００の製造方法について説明する。なお、前記の第一実施形態の全固体電池１００と同じものについては同じ符号を付すものとし、その詳細な説明は省略する。
【００８５】
図９は、第三実施形態の全固体電池３００において、封止材１２（図９では図示しない）を除いた状態の斜視図である。従って、図９に示す状態において、基板１１の上面に封止材１２が配置されることで、全固体電池３００が得られる。
【００８６】
前記の図２等に示す全固体電池１００では、単電池１０Ａ〜１０Ｃが直列に接続されていた。しかし、図９に示す全固体電池３００では、単電池１０Ｄ，１０Ｅ，１０Ｆ（１０Ｄ〜１０Ｆ）が直接に接続されるとともに、さらに、単電池１０Ｇ，１０Ｈ，１０Ｊが直接に接続される。そして、直接に接続された単電池１０Ｄ，１０Ｅ，１０Ｆと、直列に接続された単電池１０Ｇ，１０Ｈ，１０Ｊとは、並列に接続される。従って、全固体電池３００では、六つの単電池１０Ａ〜１０Ｈ，１０Ｊにより、直列と並列とが組み合わされている。
【００８７】
単電池１０Ｄは、負極層２１ａと、正極層２２ａと、電解質層３１ａとを備える。負極層２１ａは、前後方向の長さが異なること以外は、前記の全固体電池１００を構成する負極層２１と同じ構成を有するものである。また、正極層２２ａは、前後方向の長さが異なること以外は、前記の全固体電池１００を構成する正極層２２と同じ構成を有するものである。さらに、電解質層３１ａは、前後方向の長さが異なること以外は、前記の全固体電池１００を構成する電解質層３１と同じ構成を有するものである。
【００８８】
また、単電池１０Ｅを構成する負極層２３ａ、正極層２４ａ及び電解質層３２ａ、単電池１０Ｆを構成する負極層２５ａ、正極層２６ａ及び電解質層３３ａ、単電池１０Ｇを構成する負極層２１ｂ、正極層２２ｂ及び電解質層３１ｂ、単電池１０Ｈを構成する負極層２３ｂ、正極層２４ｂ及び電解質層３２ｂ、単電池１０Ｊを構成する負極層２５ｂ、正極層２６ｂ及び電解質層３３ｂについても、前記の単電池１０Ｄと同様である。
【００８９】
全固体電池３００では、単電池１０Ｄの正極層２２ａと、単電池１０Ｅの負極層２３ａとは、集電体１４ａに配置される。この集電体１４ａは、前後方向の長さが異なること以外は、前記の全固体電池１００を構成する集電体１４と同じ構成を有するものである。さらに、単電池１０Ｄの正極層２４ａと、単電池１０Ｆの負極層２５ａとは、集電体１５ａに配置される。この集電体１５ａは、前後方向の長さが異なること以外は、前記の全固体電池１００を構成する集電体１５と同じ構成を有するものである。
【００９０】
また、単電池１０Ｇの正極層２２ｂと、単電池１０Ｈの負極層２３ｂとは、集電体１４ｂに配置される。この集電体１４ｂは、前後方向の長さが異なること以外は、前記の全固体電池１００を構成する集電体１４と同じ構成を有するものである。さらに、単電池１０Ｈの正極層２４ｂと、単電池１０Ｊの負極層２５ｂとは、集電体１５ｂに配置される。この集電体１５ｂは、前後方向の長さが異なること以外は、前記の全固体電池１００を構成する集電体１５と同じ構成を有するものである。
【００９１】
ただし、単電池１０Ｄの負極層２１ａと、単電池１０Ｇの負極層２１ｂとは、同じ集電体１３に配置される。また、単電池１０Ｆの正極層２６ａと、単電池１０Ｊの正極層２６ｂとは、同じ集電体１６に配置される。これらの点については、図１０を参照しながら以下で説明する。
【００９２】
図１０は、第三実施形態の全固体電池３００の上面図である。直接に接続された単電池１０Ｄ〜１０Ｆ、及び、単電池１０Ｇ，１０Ｈ，１０Ｊのうち、それぞれ、左右両端の単電池１０Ｄ，１０Ｆ，１０Ｇ，１０Ｊは、隣接する１０Ｄ，１０Ｆ，１０Ｇ，１０Ｊと集電体を共通にしている。具体的には、単電池１０Ｄの負極層２１ａ（図９参照、図１０では図示しない）が配置された集電体１３には、単電池１０Ｇの負極層２１ｂ（図９参照、図１０では図示しない）も配置されている。従って、図１０では図示しないが、集電体１３の裏側（下面側）に形成された貫通孔４１及び電気接続部４２（いずれも図１１参照）は、単電池１０Ｄ,１０Ｇの双方に接続される。
【００９３】
また、単電池１０Ｆの正極層２６ａ（図９参照、図１０では図示しない）が配置された集電体１６には、単電池１０Ｊの正極層２６ｂ（図９参照、図１０では図示しない）も配置されている。従って、図１１では図示しないが、集電体１６の裏側（下面側）に形成された貫通孔４３及び電気接続部４４（いずれも図１１参照）は、単電池１０Ｆ，１０Ｊの双方に接続される。
【００９４】
単電池１０Ｄ〜１０Ｈ，１０Ｊは、前記の単電池１０Ａ〜１０Ｃと同じ構造及び性能を有し、いずれも同じ大きさ（左右、前後、上下方向の長さ）を有する。前後方向に隣接する単電池１０Ｄ〜１０Ｈ，１０Ｊ同士の間隔（前後方向の長さ）Ｌ１１は、例えば０．５ｍｍ〜２ｍｍである。
【００９５】
図１１は、第三実施形態の全固体電池３００の下面図である。図１１に示す全固体電池３００においても、基板１１の下面には、前記の全固体電池１００と同様に貫通孔４１，４３が形成され、上面に形成された集電体１３，１６と導通する電気接続部４２，４４が形成される。
【００９６】
全固体電池３００において、前記の全固体電池１００と同様に割れ等の発生防止が図られているものの、ある程度の時間がたてば寿命により割れ等は発生し、故障する恐れがある。具体的には、例えば単電池１０Ｄにおいて、負極層２１ａと電解質層３１ａとが剥離してしまう可能性がある。そうすると、負極層２１ａと電解質層３１ａとの間でリチウムイオンの授受ができなくなり、単電池１０Ｄと、単電池１０Ｄに直接に接続された単電池１０Ｅ，１０Ｆへの通電が不可能になる。
【００９７】
しかし、全固体電池３００では、このような場合が生じた場合でも、単電池１０Ｇ，１０Ｈ，１０Ｊが正常に接続されていれば、単電池１０Ｇ，１０Ｈ，１０Ｊを通じて、正常な通電が継続される。そのため、いずれか一つの単電池１０Ｄ〜１０Ｈ，１０Ｊに不具合が生じた場合でも無電源状態が生じることが回避される。これにより、信頼性の高い全固体電池３００が製造される。
【００９８】
［４．第四実施形態］
次に、第四実施形態の全固体電池４００の製造方法について説明する。なお、前記の第一実施形態の全固体電池１００と同じものについては同じ符号を付すものとし、その詳細な説明は省略する。
【００９９】
図１２は、第四実施形態の全固体電池４００において、封止材１２（図１２では図示しない）を除いた状態の斜視図である。従って、図１２に示す状態において、基板１１の上面に封止材１２が配置されることで、全固体電池４００が得られる。全固体電池４００では、単電池１０Ａ〜１０Ｃが直列に接続される。これらの単電池１０Ａ〜１０Ｃのうち、左右両端の単電池１０Ａ，１０Ｃは、集電体１３，１６と電気的導通が図られている。
【０１００】
しかし、これらの集電体１３，１６の前側には、左右方向に延びる細長の導通路１３１，１６１が配置される。これらの導通路１３１，１６１のうち、導通路１３１は、集電体１３の一部を為すものである。導通路１３１は、集電体１３の前側端部から、基板１１の前縁に沿って基板１１の左右方向の中央近傍にまで、右方向に延びる。また、導通路１６１は、集電体１６の一部を為すものである。導通路１６１は、集電体１６の前側端部から、基板１１の前縁に沿って基板１１の左右方向の中央近傍にまで、左方向に延びる。
【０１０１】
図１３は、第四実施形態の全固体電池４００の上面図である。導通路１３１，１６１は、左右方向に亘って同じ長さＬ１２（即ち幅。前後方向の長さ）を有するものである。具体的には、この長さＬ１２は、例えば３ｍｍ〜１０ｍｍである。また、導通路１３１，１６１において、前後方向に延びる集電体１３，１６の付け根から端部までの長さＬ１３は、導通路１３１，１６１のいずれでも同じ長さであり、具体的には、長さＬ１３は例えば３ｍｍ〜２０ｍｍである。さらに、導通路１３１，１６１の後側端部と、集電体１４，１５との間の長さＬ１４は、例えば２ｍｍ〜５ｍｍである。また、導通路１３１の右側端部と、導通路１６１の左側端部との間の長さＬ１５は例えば２ｍｍ〜５ｍｍである。
【０１０２】
図１４は、第四実施形態の全固体電池４００の下面図である。全固体電池４００の下面には、前記の全固体電池１００と同様に、集電体１３，１６と導通するように、貫通孔４１，４３が形成されている。従って、全固体電池４００では、貫通孔４１，４３は、基板１１の左右両端に配置されていた前記の全固体電池１００とは異なり、基板１１において左右方向の中央近傍に配置される。
【０１０３】
全固体電池４００が例えば回路基板（図示しない）に実装される場合、当該回路基板に電力を供給するための電池端子が回路基板上で近接する場合がある。そこで、このような場合には、電気接続部４２，４４が近接して配置された全固体電池４００が好適である。
【０１０４】
［５．第五実施形態］
第五実施形態として、前記の各実施形態に対して以下のような変更を加えて本発明を実施することができる。
【０１０５】
基板１１の材料として例えばセラミックを使用することができる。そして、セラミック製の基板（セラミック基板）には、その内部に、例えば銅、銀等の配線を行って所謂「部品内蔵基板」とすることもできる。この場合、部品内蔵基板の表面に全固体電池が実装されているといえる。
【０１０６】
また、電解質層３１〜３３は、前記の実施形態では正極層２２，２４，２６及び負極層２１，２３，２５のそれぞれ全てを覆うように配置されたが、電解質層３１〜３３は、必ずしもこのように配置される必要はない。例えば、電解質層３１〜３３は、正極層２２，２４，２６の上面のうちの、それぞれ独立して、一部のみを覆うようにしてもよい。また、例えば、電解質層３１〜３３は、負極層２１，２３，２５の上面のうちの、それぞれ独立して、一部のみを覆うようにしてもよい。
【０１０７】
また、電解質層３１〜３３により、前記の実施形態では正極層２２，２４，２６及び負極層２１，２３，２５のそれぞれ全てが覆われる場合において、正極層２２，２４，２６及び負極層２１，２３，２５の上面から電解質層３１〜３３がはみ出すようにして、電解質層３１〜３３が配置されてもよい。このようにすることで、正極層２２，２４，２６及び負極層２１，２３，２５と電解質層３１〜３３との接触面積を特に広く確保することができる。
【０１０８】
さらに、例えば前記の図２では、集電体１３の表面の右端に負極層２１が配置されるようにしたが、集電体１３の表面であれば負極層２１は図示の例に限られず、例えば中央近傍等であってもよい。他の負極層２３，２５及び正極層２２，２４，２６についても同様である。
【０１０９】
また、この図２において、集電体１３〜１６と正極層２２，２４，２６及び負極層２１，２３，２５との相対的な長さ（左右方向の長さ）として、集電体１３〜１６が正極層２２，２４，２６及び負極層２１，２３，２５よりも長くなるようにしたが、正極層２２，２４，２６及び負極層２１，２３，２５が集電体１３〜１６よりも長くなるようにしてもよい。ただし、この場合においても、集電体１３〜１６同士は離間して配置されるものとする。
【０１１０】
さらに、電解質３１〜３３は、前記の実施形態では、隣接する集電体１３〜１６の間に入り込むようにして基板１１に接触するようにしたが、電解質３１〜３３は基板１１に接触しないようにしてもよい。このようにすることで、電解質３１〜３３による基板１１への影響を十分に抑制することができる。
【０１１１】
また、集電体１３〜１６の形状は、図示の例（上面視で矩形状）に限定されず、例えば円形上、楕円形状、角が面取りされた略矩形状、三角形状等、任意の形状とすることができる。また、正極層２２，２４，２６及び負極層２１，２３，２５の形状も図示の例（上面視で矩形状）に限定されず、円形上、楕円形状、角が面取りされた略矩形状、三角形状等、任意の形状とすることができる。従って、正極層２２，２４，２６及び負極層２１，２３，２５を基板１１の同一面に支持して同一面に配置でき、かつ、電解質層３１〜３３がこれらを覆うように配置されれば、これらの具体的な形状は任意である。
【０１１２】
さらに、貫通孔４１，４３の形成は必須ではないが、もし形成する場合、貫通孔４１，４３の形状は任意であり、図示のような円形状のほか、楕円形状、前後方向に長くなる角丸長方形等、どのような形状であってもよい。貫通孔４１，４３の形成位置についても任意であり、図示のような基板１１の左右両端及び前側端部のほか、後ろ側端部、基板１１の四角のうちの任意の二角の近傍等、どこでもよい。また、貫通孔４１，４３は、前記のように集電体１３，１６の下側に形成されるほか、集電体１３，１６の下側以外の部分に形成されてもよい。さらには、集電体１３，１６が配置されない場合には、貫通孔４１，４３は、例えば、それぞれ、負極層２１及び正極層２６の下側に形成することができる。
【０１１３】
また、前記の実施形態では、集電体１３〜１６、正極層２２，２４，２６、負極層２１，２３，２５及び電解質層３１〜３３は対称的に配置したが（例えば図２参照）、全固体電池の製造の際、例えば各層の潰れや収縮等により、変形することもあり得る。従って、本発明の要旨に含まれていれば前記の図２の形態に限られないことは勿論のこと、図２に示す形態において、本発明の効果を著しく損なわない範囲で、適宜変形したものでもよい。
【０１１４】
また、全固体電池の製造方法に関して、前記の例では、グリーンシートを用いたり、ペーストを用いたりしたが、その他の方法によって本発明の全固体電池が製造されてもよい。また、ペースト使用して全固体電池を製造する際、前記の例ではペーストを印刷したが、例えば任意の方法でペーストを塗布してもよい。
【０１１５】
さらに、前記の第一実施形態において、全固体電池１００を製造する際、単一の（一枚の）樹脂フィルム（ＰＥＴフィルム）に複数のグリーンシートを保持したものを使用して、基板１１に各グリーンシートを配置した。しかし、例えば、グリーンシートごとに樹脂フィルムを用意し、単一の樹脂フィルムには単一の（一枚の）グリーンシートが保持されたものを使用するようにしてもよい。例えば、この場合において、前記の図７（ｄ）に示すような、電解質グリーンシート６１〜６３を基板１１に配置する際には、電解質グリーンシート６１〜６３を一枚ずつ保持した三枚の樹脂フィルムを用意し、これらを使用して基板１１に電解質グリーンシート６１〜６３を配置するようにしてもよい。
【０１１６】
三枚の電解質グリーンシート６１〜６３は、例えば、単一の樹脂フィルムに固体電解質のスラリー（電解質スラリー）を塗工した後、例えば、樹脂フィルムの側又は電解質スラリーの側から切断刃で切断することで、作製することができる。ただし、電解質スラリーの側から切断する場合には、切断刃に電解質スラリーが付着することを防止する観点から、電解質スラリーは十分に乾燥していることが好ましい。そして、作製された三枚の電解質グリーンシート６１〜６３は、それぞれ位置合わせをしながら正極グリーンシート５２，５４，５６及び負極グリーンシート５１，５３，５５に置くことで、基板１１に配置することができる。
【０１１７】
また、単一の樹脂フィルムに複数のグリーンシートを保持させる際、前記の第一実施形態では、グリーンシート同士を離間させて樹脂フィルムに保持させることで、単一の樹脂フィルムに複数のグリーンシートを保持させていた。ただし、例えば、単一の樹脂フィルムに単一のグリーンシートを保持させた後、所望の大きさ及び形状になるようにグリーンシートの一部を切除して、複数（例えば三枚）のグリーンシートが単一の樹脂フィルムに保持されるようにしてもよい。このようにして、切断刃による切断を行わないようにすることで、連続的な全固体電池の製造装置を得ることができる。
【０１１８】
さらに、全固体電池を製造する際、前記の例ではフロー半田に基板１１の下面を浸すことで貫通孔４１，４３に金属を充填したが、貫通孔４１，４３の内部に金属を流し込むことができれば、充電、放電の際に必要な電流を流すことが可能な構造であるならば、その他の方法を使用してもよい。また、「貫通孔４１，４３に金属を充填」との意味について、必ずしも貫通孔４１，４３の内部が金属で完全に満たされる必要はなく、さらには、金属が密に満たされる必要もない。従って、正極層２２，２４，２６又は負極層２１，２３，２５に対して基板１１の下面から電気的に接続される程度に貫通孔４１，４３に金属が充填されて（流し込まれて）いればよい。
【０１１９】
ここで使用される金属としては、前記のような半田のほか、電気伝導性の良い金属、具体的には例えば金、銀、銅、アルミニウム等の導電性金属の単体、さらには、導電性を有する金属化合物、導電性を有する合金であってもよい。また、使用する金属として、二種以上の金属が併用されてもよい。例えば、正極層２２，２４，２６及び負極層２１，２３，２５との接合部分に金を使用し、かつ、基板１１の下面側からの電気的接続は、安価で電気伝導性の良い金属を用いるようにしてもよい。金が介在することで、正極層２２，２４，２６及び負極層２１，２３，２５と、基板１１の下面側からの電気的接続に使用される安価で電気電装製の良い金属との意図しない化学反応が抑制される。
【０１２０】
また、貫通孔４１，４３を介して集電体１３，１６と基板１１の下面側とが電気的に接続可能であれば、貫通孔４１，４３に金属を充填される方法でなくてもよい。例えば、貫通孔４１，４３の内壁に金属を配置し、その金属製の内壁を介して、集電体１３，１６と基板１１の下面側とが電気的に接続されるようにしてもよい。
【０１２１】
以上、複数の実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は前記の例に何ら限られるものではない。即ち、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲内で、前記の各実施形態に適宜変形を加えて実施することができる。また、各部材の大きさ又は長さを示す数値はあくまで例示に過ぎず、各部材の大きさは適宜変更可能である。さらには、各実施形態同士を組み合わせて実施することもできる。
【符号の説明】
【０１２２】
１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ  単電池
１１  基板
１３，１４，１５，１６  集電体
２１，２３，２５  負極層（負極）
２２，２４，２６  正極層（正極）
３１，３２，３３  電解質層（固体電解質）
４１，４３  貫通孔
４２  電気接続部（負極電気接続部）
４４  電気接続部（正極電気接続部）
５１，５３，５５  負極グリーンシート（電極合剤、負極合剤）
５２，５４，５６  正極グリーンシート（電極合剤、正極合剤）
６１，６２，６３  電解質グリーンシート（電解質合剤）
１００  全固体電池
２００  全固体電池
３００  全固体電池
４００  全固体電池
【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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