(57)【要約】【課題】優れたリチウムイオン伝導性を有する電池、かかる電池を製造することができる電池の製造方法、および信頼性に優れた電子機器を提供すること。【解決手段】本発明の電池は、集電体と、前記集電体に接する単結晶構造を有する粒状の活物質と、隣り合う前記活物質の間隙に形成された樹脂部と、を含む活物質複合体と、前記樹脂部と接するとともに、前記活物質と接する電解質層と、を備えることを特徴とする。また、前記活物質は、ＬｉＣｏＯ２を含むことが好ましい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
集電体と、
前記集電体に接する単結晶構造を有する粒状の活物質と、隣り合う前記活物質の間隙に形成された樹脂部と、を含む活物質複合体と、
前記樹脂部と接するとともに、前記活物質と接する電解質層と、を備えることを特徴とする電池。
【請求項２】
前記活物質は、ＬｉＣｏＯ２を含む請求項１に記載の電池。
【請求項３】
前記活物質複合体は、前記集電体および前記電解質へ平坦面にて接する請求項１または２に記載の電池。
【請求項４】
前記樹脂部は、エポキシ系樹脂またはアクリル系樹脂で構成される請求項１ないし３のいずれか１項に記載の電池。
【請求項５】
前記樹脂部のイオン伝導率は、１×１０−８Ｓ／ｃｍ以下である請求項１ないし４のいずれか１項に記載の電池。
【請求項６】
前記樹脂部のヤング率は、１５ＧＰａ以下である請求項１ないし５のいずれか１項に記載の電池。
【請求項７】
集電体を形成する工程と、
前記集電体に接するように活物質粒子を配置した後に、隣り合う前記活物質粒子の間隙に樹脂材料を充填することで樹脂複合体を形成し、しかる後に、前記活物質粒子が露出するように研磨することで活物質複合体を得る工程と、
露出した前記活物質粒子と接するように電解質層を形成する工程と、
を備えることを特徴とする電池の製造方法。
【請求項８】
電解質層を形成する工程と、
電解質層に接するように活物質粒子を配置した後に、隣り合う前記活物質粒子の間隙に樹脂材料を充填することで樹脂複合体を形成し、しかる後に、前記活物質粒子が露出するように研磨することで活物質複合体を得る工程と、
露出した前記活物質粒子と接するように集電体を形成する工程と、
を備えることを特徴とする電池の製造方法。
【請求項９】
請求項１ないし６のいずれか１項に記載の電池を備えることを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池、電池の製造方法および電子機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
携帯型情報機器をはじめとする多くの電気機器の電源として、リチウム二次電池が利用されている。リチウム電池は、正極、負極、および正極と負極との間に設置されたリチウムイオンを伝導させる電解質層とを備える。
【０００３】
また、従来、電解質として液体電解質が用いられているが、液体電解質には安全性に対する懸念があり、近年、高エネルギー密度と安全性とを両立したリチウム電池として、固体の電解質層の形成材料に、固体の電解質を使用する固体型のリチウム電池が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
このような固体型のリチウム電池において、電解質として固体高分子電解質（ＳＰＥ）等の有機固体電解質や、硫化物あるいは酸化物のような無機固体電解質等が用いられている。
【０００５】
しかしながら、固体電解質、とりわけ酸化物固体電解質のリチウムイオン伝導率は、例えば、代表的な電解液であるＬｉＰＦ６／ＥＣ／ＤＥＣ等のリチウムイオン伝導率と比較して、２桁〜３桁以上低い。そのため、負極側から遠くに位置する正極集電体に近い側の正極活物質にリチウムイオンを送り届ける、あるいは、同位置の正極活物質からリチウムイオンを引き出すことが、非常に困難になる。したがって、高いＣレート特性、すなわち高速な充放電特性が期待できず、固体型のリチウム電池が実用レベルに至っているとは言い難いのが実情であった。
【０００６】
かかる問題点を解決することを目的に、特許文献２では、活物質板を構成する複数の正極活物質粒子（単結晶粒子）を、正極集電体の面方向に、格子状に並べて配列させることで、活物質板の厚さ方向において、１つの正極活物質粒子内をリチウムイオンが移動することとなり、これにより、活物質板におけるリチウムイオン伝導性を向上させることが提案されている。
【０００７】
ところが、この場合、活物質板と電解質層との接触面が、活物質板を構成する複数の正極活物質粒子の形状や粒径にバラツキが生じていることに起因して、不均一なものとなる。その結果、均一な膜厚の電解質層を形成することが困難となり、活物質板におけるリチウムイオン伝導性を向上させることができるものの、活物質板と電解質層との間におけるリチウムイオンの受け渡しが、円滑に行われず、結果として、リチウム二次電池全体としてのリチウムイオン伝導性が十分に向上しないと言う問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−２７７９９７号公報
【特許文献２】特開２０１４−１１０２４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的の一つは、優れたリチウムイオン伝導性を有する電池、かかる電池を製造することができる電池の製造方法、および信頼性に優れた電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の電池は、集電体と、
前記集電体に接する単結晶構造を有する粒状の活物質と、隣り合う前記活物質の間隙に形成された樹脂部と、を含む活物質複合体と、
前記樹脂部と接するとともに、前記活物質と接する電解質層と、を備えることを特徴とする。
これにより、本発明の電池は、優れたリチウムイオン伝導性を有するものとなる。
【００１１】
本発明の電池では、前記活物質は、ＬｉＣｏＯ２を含むことが好ましい。
これにより、活物質粒子を、単結晶構造を有する粒状の活物質で確実に構成することができる。
【００１２】
本発明の電池では、前記活物質複合体は、前記集電体および前記電解質へ平坦面にて接することが好ましい。
【００１３】
これにより、活物質複合体を、集電体および電解質へ優れた接着性および密着度をもって接合されたものとすることができる。
【００１４】
本発明の電池では、前記樹脂部は、エポキシ系樹脂またはアクリル系樹脂で構成されることが好ましい。
【００１５】
これにより、優れた充填性をもって、隣り合う活物質の間隙に樹脂材料を充填させることができる。
【００１６】
本発明の電池では、前記樹脂部のイオン伝導率は、１×１０−８Ｓ／ｃｍ以下であることが好ましい。
【００１７】
これにより、活物質複合体に含まれる活物質や、電解質層に含まれる電解質との接触に関して電気化学的に安定であるものとすることができる。
【００１８】
本発明の電池では、前記樹脂部のヤング率は、１５ＧＰａ以下であることが好ましい。
これにより、リチウム（イオン）の出入りに伴う活物質粒子の体積変化に起因する、活物質複合体における内部応力を低減させることができる。
【００１９】
本発明の電池の製造方法は、集電体を形成する工程と、
前記集電体に接するように活物質粒子を配置した後に、隣り合う前記活物質粒子の間隙に樹脂材料を充填することで樹脂複合体を形成し、しかる後に、前記活物質粒子が露出するように研磨することで活物質複合体を得る工程と、
露出した前記活物質粒子と接するように電解質層を形成する工程と、
を備えることを特徴とする。
これにより、優れたリチウムイオン伝導性を有する電池を製造することができる。
【００２０】
本発明の電池の製造方法は、電解質層を形成する工程と、
電解質層に接するように活物質粒子を配置した後に、隣り合う前記活物質粒子の間隙に樹脂材料を充填することで樹脂複合体を形成し、しかる後に、前記活物質粒子が露出するように研磨することで活物質複合体を得る工程と、
露出した前記活物質粒子と接するように集電体を形成する工程と、
を備えることを特徴とする。
これにより、優れたリチウムイオン伝導性を有する電池を製造することができる。
【００２１】
本発明の電子機器は、本発明の電池を備えることを特徴とする。
これにより、電子機器は、優れた信頼性を備えるものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】リチウム二次電池の第１実施形態を示す縦断面図である。
【図２】図１に示すリチウム二次電池を製造する製造方法を工程順に示すフローチャートである。
【図３】図１に示すリチウム二次電池の製造方法を説明するための図である。
【図４】図１に示すリチウム二次電池の製造方法を説明するための図である。
【図５】図１に示すリチウム二次電池の製造方法を説明するための図である。
【図６】図１に示すリチウム二次電池の製造方法を説明するための図である。
【図７】図１に示すリチウム二次電池の製造方法を説明するための図である。
【図８】図１に示すリチウム二次電池の製造方法を説明するための図である。
【図９】図１に示すリチウム二次電池の製造方法を説明するための図である。
【図１０】図１に示すリチウム二次電池の製造方法を説明するための図である。
【図１１】図１に示すリチウム二次電池の製造方法を説明するための図である。
【図１２】図１に示すリチウム二次電池の製造方法を説明するための図である。
【図１３】リチウム二次電池の第２実施形態を示す縦断面図である。
【図１４】図１３に示すリチウム二次電池を製造する製造方法を工程順に示すフローチャートである。
【図１５】図１３に示すリチウム二次電池の製造方法を説明するための図である。
【図１６】図１３に示すリチウム二次電池の製造方法を説明するための図である。
【図１７】図１３に示すリチウム二次電池の製造方法を説明するための図である。
【図１８】図１３に示すリチウム二次電池の製造方法を説明するための図である。
【図１９】図１３に示すリチウム二次電池の製造方法を説明するための図である。
【図２０】図１３に示すリチウム二次電池の製造方法を説明するための図である。
【図２１】図１３に示すリチウム二次電池の製造方法を説明するための図である。
【図２２】図１３に示すリチウム二次電池の製造方法を説明するための図である。
【図２３】図１３に示すリチウム二次電池の製造方法を説明するための図である。
【図２４】図１３に示すリチウム二次電池の製造方法を説明するための図である。
【図２５】本実施形態の電子機器としてのウェアラブル機器の構成を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の電池、電池の製造方法および電子機器を添付図面に示す好適な実施形態について説明する。なお、説明に用いる図面は、説明するための便宜上のものであり、図示された構成要素の寸法や比率等は実際のものと異なる場合がある。また、図面の説明において、示された図の上側を「上」、下側を「下」と言う。
【００２４】
なお、以下では、本発明の電池を、リチウムイオン伝導性を有するリチウム二次電池１００に適用した場合を代表に説明する。
【００２５】
＜リチウム二次電池＞
＜＜第１実施形態＞＞
図１は、リチウム二次電池（本発明の電池）の第１実施形態を示す縦断面図である。
【００２６】
リチウム二次電池１００（電池）は、正極取出し電極７と、正極集電体１（集電体）と、正極活物質複合体５（活物質複合体）と、固体の電解質層３と、負極部６（電極）と、負極取出し電極８とを有し、これらが、この順で、互いに接して積層されたものである。このリチウム二次電池１００は、いわゆる固体型のリチウム（イオン）二次電池である。
【００２７】
正極集電体１（集電体）は、正極活物質複合体５の一面５１（一方の面）に接して設けられ、これにより、一面５１で露出する活物質の一例である正極活物質部２に接している。この正極集電体１は、リチウム二次電池１００において、いわゆる正極として機能する。
【００２８】
正極集電体１の形成材料（構成材料）としては、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、タンタル（Ｔａ）、ニオブ（Ｎｂ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、亜鉛（Ｚｎ）、クロム（Ｃｒ）、シリコン（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、スズ（Ｓｎ）、インジウム（Ｉｎ）、ガリウム（Ｇａ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、イリジウム（Ｉｒ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）、ルテニウム（Ｒｕ），銀（Ａｇ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、およびマグネシウム（Ｍｇ）からなる群から選ばれる１種の金属（金属単体）や、この群から選ばれる２種以上の金属元素を含む合金等が挙げられる。
【００２９】
正極集電体１の形状は、特に限定されず、例えば、板状、箔状、網状等をなすものが挙げられる。また、正極集電体１の表面は、平滑なものであってもよく、凹凸が形成されていてもよい。
【００３０】
正極集電体１の厚さは、特に限定されないが、例えば、０．１μｍ以上２００μｍ以下であることが好ましく、０．１μｍ以上５０μｍ以下であることがより好ましい。正極集電体１の厚さをかかる範囲内（特に、より好ましい範囲内）に設定することで、前記上限値を超える場合と比較して、リチウム二次電池１００の単位体積または単位重量当たりの電池容量密度を高くすることができる。また、前記下限値未満とすると、シート抵抗値が上昇し面方向の電気伝導が妨げられると同時に、機械構造的な強度が低下し、例えば後述する基板１０との剥離工程で破断が生じるため、正極集電体１としての機能を発揮させることができなくなり、現実的ではない。
【００３１】
正極活物質複合体５（活物質複合体）は、正極活物質部２を形成する正極活物質２１（活物質）と、樹脂材料で構成されるバインダー（結着剤）２２および導電性粒子２３を含む樹脂部４とを有する複合体であり、正極集電体１と電解質層３との間で、これらの双方に接して設けられている。
【００３２】
正極活物質部２は、正極活物質単結晶粒子から形成される正極活物質２１（正極活物質単結晶粒子）を複数備え、正極集電体１の面方向に沿って配置され、また、厚さ方向に沿って正極集電体１と電解質層３との間で、正極活物質同士の結晶粒界がない状態でこれらの双方に接して設けられている。正極活物質部２を、かかる構成とすることで、正極活物質部２（正極活物質複合体５）の厚さ方向において、結晶粒界のない１つの正極活物質２１内をリチウムイオンが移動（拡散）することとなる。その結果、結晶粒界によるリチウムイオン伝導の妨げがないため、リチウムイオンの移動（拡散）をより円滑に行うことができる。これにより、正極活物質２１（正極活物質部２）におけるリチウムイオン伝導性をより向上させることができる。
【００３３】
この正極活物質２１は、単結晶で構成されていればよく、リチウム複合酸化物で構成される活物質を含む。なお、本明細書において「リチウム複合酸化物」とは、リチウムを必ず含み、かつ全体として２種以上の金属を含み構成される複合酸化物である。
【００３４】
このようなリチウム複合酸化物としては、例えば、ＬｉＣｏＯ２、ＬｉＮｉＯ２、ＬｉＭｎＯ２、Ｌｉ（Ｎｉ１／３Ｍｎ１／３Ｃｏ１／３）Ｏ２、ＬｉＦｅＰＯ４等が挙げられ、中でも、ＬｉＣｏＯ２が好ましく用いられる。これにより、正極活物質２１を、単結晶構造を有する粒状の単結晶で確実に構成することができる。
【００３５】
また、これらのリチウム複合酸化物の結晶内の一部原子が他の遷移金属、典型金属、アルカリ金属、アルカリ土類金属を含む第２族元素、ランタノイドを含む希土類元素、カルコゲン、ハロゲン等で置換されたリチウム化合物もリチウム複合酸化物に含むものとし、また複数のこれらリチウム複合酸化物からなる固溶体も、正極活物質２１を構成する正極活物質として用いることができる。
【００３６】
このようなリチウム複合酸化物を含むことで、正極活物質２１は、正極活物質２１と正極集電体１との間で電子の受け渡しを行い、正極活物質２１と電解質層３との間でリチウム（イオン）の受け渡しを行い、活物質としての機能を発揮する。
【００３７】
正極活物質２１の抵抗率は、１ｋΩｃｍ以下であることが好ましい。正極活物質２１がこのような抵抗率を有することにより、正極活物質複合体５を用いてリチウム電池を形成した際に、電池の内部抵抗が低くなり充分な出力が得られる。なお、抵抗率は、例えば、正極活物質部２の表面に電極として用いる銅箔を付着し、直流分極測定を行うことにより測定することができる。
【００３８】
正極活物質複合体５の厚さｔは、電池動作の狙いとする最大ＣレートをＣ、正極活物質２１内のリチウムイオン拡散係数をＤとしたとき、下記関係式（１）により求められる大きさ程度に、もしくはそれ以下に設定されることが好ましく、具体的には、リチウムイオン拡散係数が１×１０−９ｃｍ２である正極活物質で、狙いとする最大Ｃレートが１Ｃであるならば好ましくは６μｍ程度（以下）、狙いとする最大Ｃレートが０．３Ｃであるならば好ましくは１０μｍ程度（以下）、狙いとする最大Ｃレートが０．１Ｃであるならば好ましくは１８μｍ程度（以下）、狙いとする最大Ｃレートが０．０３Ｃであるならば好ましくは３４μｍ程度（以下）に設定される。これにより、リチウム二次電池１００を、目的とするＣレートを確実に有するものとすることができる。
ｔ  〜  √（３，６００×Ｄ／（α×Ｃ））    ・・・  （１）
【００３９】
ここで、前記関係式（１）中、αは、いわゆる補正係数であり、好ましくは５〜１５、より好ましくは１０程度に設定される。なお、正極活物質複合体５の厚さが、前記関係式（１）により正極活物質のリチウムイオン拡散係数Ｄと狙いとするＣレートとで決まる値以下の厚さであれば、狙いとするＣレートよりもさらに高いＣレートでの電池動作が期待できるが、単位体積当たりあるいは単位重量当たりの電池容量を高くするためにも、前記関係式（１）で決まる厚さ程度とすることが好ましい。また、正極活物質複合体５は、後述する研磨・薄片化の工程を経て形成されるため、機械的強度の観点から、正極活物質複合体５の厚さは１μｍ以上であることが好ましい。
【００４０】
バインダー（結着剤）２２は、正極活物質部２を構成する正極活物質２１の表面の少なくとも一部を被覆し、後述する、電池の製造方法において、隣接する正極活物質粒子２７同士を連結して、正極活物質成形体２６の形状を維持するとともに、正極活物質成形体２６と正極集電体１とを接合する機能を有している。
【００４１】
このバインダー２２は、正極活物質２１同士を連結し得る機械的付着強度を有する樹脂材料であれば、特に限定されず、例えば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリフッ化ビニリデンヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＰＶＤＦ−ＨＦＰ）、スチレンブタジエン共重合体（ＳＢＲ）、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００４２】
バインダー２２の厚さは、特に限定されないが、例えば、０．１μｍ以上３μｍ以下であることが好ましく、０．２μｍ以上１．５μｍ以下であることがより好ましい。これにより、バインダー２２としての機能を確実に発揮させることができる。
【００４３】
導電性粒子２３は、正極活物質部２を構成する正極活物質２１の表面に、付着するように配置され、正極活物質２１の表面における電子伝導性を向上させることで、正極活物質２１と正極集電体１との間で電子の受け渡しをより円滑に行う機能を有している。
【００４４】
この導電性粒子２３は、例えば、導電助剤を主材料として構成され、導電性粒子２３の凝集体の形状は、球状、網目状、鱗片状、紡錘形状、繊維状、針状等、いかなる形状のものであってもよいが、導電性粒子２３単独の形状としては、特に、球状であることが好ましい。これにより、正極活物質２１の表面に、導電性粒子２３を確実に付着させて、付着した導電性粒子２３およびその凝集体を介して、正極活物質２１の表面において電子を伝導させることができる。
【００４５】
また、導電助剤としては、特に限定されず、例えば、カーボンブラックなどの非晶質炭素材料、グラフェン、カーボンナノチューブ、フラーレン等のナノカーボン材料、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）、イリジウム（Ｉｒ）、ルテニウム（Ｒｕ）のような金属材料（貴金属材料）等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００４６】
樹脂部４は、樹脂材料を含み、隣り合う正極活物質２１が連結する正極活物質部２に形成される空隙（間隙）に樹脂材料が形成された（充填された）ものであり、正極活物質複合体５の形状を維持して、その安定化を図る機能を有している。
【００４７】
この樹脂部４は、正極活物質複合体５の形状を維持し得る強度を有する硬化性樹脂材料であれば、特に限定されないが、特に、エポキシ系樹脂、または、アクリル系樹脂が好ましく用いられる。エポキシ系樹脂、または、アクリル系樹脂を、正極活物質複合体５を構成する樹脂材料として用いることで、後述するリチウム二次電池の製造方法の工程［２Ａ−３］において樹脂複合体４０を形成する際に、優れた充填性をもって、正極活物質成形体２６に形成された空隙内に樹脂材料を充填させることができる。
【００４８】
なお、樹脂部４を構成する硬化性樹脂材料（エポキシ系樹脂）は、正極活物質部２に含まれる正極活物質材料や、電解質層３に含まれる固体電解質との接触に関して電気化学的に安定であり、リチウムイオン伝導に関して絶縁性であることが好ましい。具体的にはリチウムイオン伝導率（σLi）は、１×１０−８Ｓ／ｃｍ以下であることが好ましく、１×１０−１８Ｓ／ｃｍ以上１×１０−９Ｓ／ｃｍ以下であることがより好ましい。
【００４９】
また、樹脂部４は、その弾性率が正極活物質部２（正極活物質２１）の弾性率と比較して、一桁以上小さく相対的に柔らかい。そのため、リチウム（イオン）の出入りに伴う正極活物質部２の体積変化に起因する、正極活物質複合体５における内部応力を低減させることができる。この場合、樹脂部４の弾性率は、具体的には、ヤング率（縦弾性率）が好ましくは１５ＧＰａ以下、より好ましくは０．１ＧＰａ以上１０ＧＰａ以下に設定され、または、剛性率（せん断弾性率）が好ましくは５ＧＰａ以下、より好ましくは０．０３ＧＰａ以上３ＧＰａ以下に設定される。これにより、前記効果をより顕著に発揮させることができる。
【００５０】
以上のような構成をなしている正極活物質複合体５は、複数の正極活物質粒子２７同士が連結する正極活物質成形体２６に形成される空隙内に樹脂材料が充填され、後述の研磨・薄片化の工程を経ていることで、集電体および電解質層と平坦面にて接する。すなわち、正極活物質複合体５において、正極活物質複合体５の一面５１および正極活物質複合体５の他面５２が形成され、これら一面５１および他面５２がともに平坦面で構成される。その結果、一面５１において接触する正極集電体１と、他面５２において接触する電解質層３との双方に対して、正極活物質複合体５は、優れた接着性および密着度をもって接合されたものとなる。
【００５１】
そして、このような正極活物質複合体５において、単結晶構造を有する粒状の活物質で構成される正極活物質２１は、一面５１および他面５２の双方において露出している。これにより、正極活物質２１が正極活物質複合体５の一面５１から他面５２までを正極活物質同士の結晶粒界なしに貫く形状となる。その結果、正極活物質２１は、正極活物質複合体５の一面５１において、正極集電体１と接触し、正極活物質複合体５の他面５２において、電解質層３と接触する。そのため、正極活物質２１（正極活物質部２）と電解質層３との間におけるリチウムイオンの受け渡し、および、正極活物質２１（正極活物質部２）と正極集電体１との間における電子の受け渡しを円滑に行うことができる。これらと同時に、正極活物質複合体５において、厚さ方向に対して正極活物質同士の結晶粒界が存在しないため、かかる構成の正極活物質複合体５を備えるリチウム二次電池１００を、優れたリチウムイオン伝導性を有するものとすることができる。
【００５２】
電解質層３は、リチウムイオン伝導性を有する固体の電解質材料を形成材料（構成材料）とし、正極活物質複合体５の負極部６と反対側に位置することで、正極活物質複合体５の他面５２（他方の面）に接し、これにより、他面５２で露出する樹脂部４と接するとともに正極活物質２１（正極活物質部２）と接しており、さらに、電解質層３の正極活物質複合体５と反対側で負極部６と接している。この電解質層３は、充電時には、正極活物質部２からリチウムイオンを受け取り、その後、このリチウムイオンを、電解質層３内を伝導させた後に、負極部６に受け渡す機能を、放電時には、負極部６からリチウムイオンを受け取り、その後、このリチウムイオンを、電解質層３内を伝導させた後に、正極活物質部２に受け渡す機能を、有する。
【００５３】
この電解質材料としては、固体高分子電解質材料（ＳＰＥ）および無機固体電解質材料のうちのいずれであってもよい。高分子固体電解質としては、例えば、リチウム塩が溶解されたポリエチレンオキサイド（ＰＥＯ）系の固体高分子電解質が挙げられる。また、無機固体電解質材料としては、例えば、ＬＩＰＯＮ（Ｌｉ３（ＰＯ４−ｘＮｘ））や、ＬＢＯ（Ｌｉ３ＢＯ３）、ＬＣＢＯ（Ｌｉ２＋ｘＣ１−ｘＢｘＯ３）、Ｌｉ２ＣＯ3、Ｌｉ７Ｌａ３Ｚｒ２Ｏ１２系、（Ｌｉ,Ｌａ）ＴｉＯ３系、ＬＡＴＰ（Ｌｉ１＋ｘＡｌｘＴｉ２−ｘ（ＰＯ４）３）系、ＬＡＧＰ（Ｌｉ１＋ｘＡｌｘＧｅ２−ｘ（ＰＯ４）３）系、ＬＩＳＩＣＯＮ（Ｌｉ２＋２ｘＺｎ１−ｘＧｅＯ４）、その他オキソ酸塩リチウム等が挙げられる。さらに、これらの材料に適切な元素を添加した系のものも、無機固体電解質材料として用いることができる。
【００５４】
電解質層３のイオン伝導率（σＬｉ）は、１×１０−６Ｓ／ｃｍ以上であることが好ましく、１×１０−５Ｓ／ｃｍ以上であることがより好ましく、さらに１×１０−４Ｓ／ｃｍ以上であることがより好ましい。電解質層３がこのようなイオン伝導率を有することにより、正極活物質部２と、後述する負極活物質部６１との間におけるリチウムイオンの移動が円滑に行われ、リチウム二次電池１００の内部抵抗を下げることができ、高いＣレートでの電池動作をより確実なものとすることができる。
【００５５】
なお、電解質層３のイオン伝導率は、例えば、電解質層３を構成する材料からなる薄板試料の両面に、電極として真空蒸着法によりリチウムを形成、あるいはリチウム箔を圧着し、交流インピーダンス法を実施することにより測定することができる。
【００５６】
電解質層３の厚さは、特に限定されないが、例えば、１μｍ以上５０μｍ以下であることが好ましく、１μｍ以上１０μｍ以下であることがより好ましく、１μｍ以上３μｍ以下であることがさらに好ましい。電解質層３の厚さをかかる範囲内に設定することにより、例えばリチウムイオン伝導率が１×１０−５Ｓ／ｃｍで厚さが１０μｍ以下であれば、単位面積当たりの電解質層３の抵抗を１００Ωｃｍ２以下に設定することができる。これにより、電解質層３を介した正極活物質部２からの負極部６への、および負極部６から正極活物質部２への、リチウムイオンの受け渡しをより円滑に行うことができる。なお、電解質層３は、後述のように研磨・薄片化の工程を経た正極活物質複合体５の上に形成されているため、正極活物質部２と負極部６との短絡を防ぐためにも、１μｍ以上の厚さを有していることが好ましい。
【００５７】
負極部６（電極）は、電解質層３の正極活物質複合体５が有する他面５２と接触する面と反対側の面において、電解質層３に接している。負極部６は、図１に示すように、負極活物質部６１および負極集電体６３を備える。この負極部６は、充電時には、電解質層３からリチウムイオンを受け取り、また、放電時には、電解質層３にリチウムイオンを渡す。
【００５８】
負極活物質部６１は、負極集電体６３（負極集電極）に接して設けられ、負極集電体６３の反対側で電解質層３に接している。
【００５９】
負極活物質部６１の形成材料（構成材料）としては、例えば、リチウム（Ｌｉ）、リチウム合金系、シリコン（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、スズ（Ｓｎ）、窒化リチウム系（Ｌｉ３−ｘＭｘＮ）、遷移金属酸化物または遷移金属複合酸化物、酸化スズまたはスズ複合酸化物、チタン酸リチウム（Ｌｉ４Ｔｉ５Ｏ１２）、グラファイトに代表される炭素系材料等が挙げられ、中でも、リチウム（Ｌｉ）であることが好ましい。リチウム（金属リチウム）は、単位体積あるいは単位重量当たりの理論容量密度が高いことから、正極活物質部２の体積あるいは重量に対して少ない量の使用で済むため、リチウム二次電池１００の容量密度の向上が図られ、負極活物質部６１として好ましく用いられる。
【００６０】
負極活物質部６１の厚さは、特に限定されないが、例えば、１μｍ以上１００μｍ以下であることが好ましく、２μｍ以上５０μｍ以下であることがより好ましい。
【００６１】
負極集電体６３（負極集電極）は、負極活物質部６１に接して設けられ、負極活物質部６１の反対側で負極取出し電極８に接している。
【００６２】
負極集電体６３の形成材料（構成材料）としては、例えば、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、タンタル（Ｔａ）、ニオブ（Ｎｂ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、亜鉛（Ｚｎ）、クロム（Ｃｒ）、シリコン（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、スズ（Ｓｎ）、インジウム（Ｉｎ）、ガリウム（Ｇａ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、イリジウム（Ｉｒ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）、ルテニウム（Ｒｕ）、銀（Ａｇ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、およびマグネシウム（Ｍｇ）からなる群から選ばれる１種の金属（金属単体）や、この群から選ばれる２種以上の金属元素を含む合金等が挙げられる。
【００６３】
正極取出し電極７および負極取出し電極８は、それぞれ、正極集電体１および負極部６に、正極活物質複合体５および電解質層３と反対側で、接して設けられ、それぞれの集電体から電流を外部へ取り出す電極として機能する。
【００６４】
正極取出し電極７および負極取出し電極８の形成材料（構成材料）としては、例えば、ニッケル（Ｎｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、ステンレス鋼、鉄（Ｆｅ）、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、タンタル（Ｔａ）、ニオブ（Ｎｂ）、コバルト（Ｃｏ）、亜鉛（Ｚｎ）、クロム（Ｃｒ）、スズ（Ｓｎ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、イリジウム（Ｉｒ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）、ルテニウム（Ｒｕ）、銀（Ａｇ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）からなる群から選ばれる１種の金属（金属単体）や、この群から選ばれる２種以上の金属元素を含む合金、この群から選ばれる２種類以上の金属元素からなる積層材、或いはこの群から選ばれる卑金属または貴金属がメッキ処理された鋼材等、が挙げられる。
【００６５】
正極取出し電極７および負極取出し電極８の厚さは、特に限定されないが、例えば、０．０１ｍｍ以上１ｍｍ以下であることが好ましく、０．０１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下であることがより好ましい。
【００６６】
かかる構成をなす第１実施形態のリチウム二次電池１００は、以下に示す製造方法（本発明の電池の製造方法）により製造することができる。
【００６７】
（リチウム二次電池の製造方法）
図２は、図１に示すリチウム二次電池を製造する製造方法（本発明の電池の製造方法）を工程順に示すフローチャート、図３〜図１２は、図１に示すリチウム二次電池の製造方法を説明するための図である。
【００６８】
なお、以下に示すリチウム二次電池１００を製造するための各製造工程は、水分含有量が低く設定されたドライルーム内（例えば、露点が−４０℃以下）や、ドライエアーの雰囲気下またはアルゴンのような不活性ガスの雰囲気下のグローブボックス内（例えば、露点が−８０℃以下）で実施することが好ましい。
【００６９】
［１Ａ］まず、基板１０を用意し、その後、この基板１０上に、正極集電体１（集電極）を形成する（ステップＳ１Ａ）。
【００７０】
［１Ａ−１］まず、基板１０を用意する（図３参照）。
基板１０は、この基板１０上に形成（積層）される正極集電体１、さらには、次工程［２Ａ］で形成される正極活物質複合体５を支持するものである。
【００７１】
基板１０の構成材料としては、正極集電体１および正極活物質複合体５を支持し得る機械的強度を基板１０に付与し得るものであれば、特に限定されず、例えば、石英ガラス、無アルカリガラス、ソーダライムガラス、ホウケイ酸ガラスのような無機ガラス材料、またはアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、ジルコニア（ＺｒＯ２）、マグネシア（ＭｇＯ）、ムライトのような無機セラミックス材料、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）のような樹脂材料等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００７２】
このような基板１０の平均厚さは、特に限定されないが、硬く機械的強度が高い無機ガラス材料や無機セラミックス材料であれば、０．１ｍｍ以上５ｍｍ以下程度であるのが好ましく、０．２ｍｍ以上３ｍｍ以下程度であるのがより好ましい。無機ガラスや無機セラミックス材料より柔らかい樹脂材料であれば、０．２ｍｍ以上１０ｍｍ以下程度であるのが好ましく、０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下程度であるのがより好ましい。なお、後述するように、基板１０は、正極活物質成形体２６を支持し、研磨・薄片化の工程により正極活物質複合体を得るための基板であるため、前述の関係式（１）で示される正極活物質複合体５の最終厚さｔに対し、その１０分の１以下の平坦性（表面粗さ）を有していることが好ましい。
【００７３】
［１Ａ−２］次いで、基板１０上に、剥離層（図示せず）が介在した状態で、正極集電体１を形成する（図４参照）。
【００７４】
この正極集電体１の形成は、例えば、剥離層を形成するための液状材料を、基板１０上に供給した後に、板状、箔状、網状等をなす正極集電体１を配置した後、液状材料を乾燥させることにより行うことができる。
【００７５】
また、この剥離層は、エネルギー線の照射により硬化すること、溶剤の接触（含浸）により溶解すること、または、加熱により発泡することで粘着力が低下する剥離層（図示せず）が形成されていることが好ましい。これにより、後工程［３Ａ］において、剥離層に対する、エネルギー線の照射、溶剤の接触（含浸）または加熱により、正極集電体１と正極活物質複合体５との積層体を基板１０から容易に剥離させることができる。
【００７６】
なお、正極集電体１の基板１０上への形成の後に、正極集電体１の基板１０と反対側の面には洗浄処理が施されていることが好ましい。
【００７７】
また、この洗浄処理としては、有機溶媒による液体洗浄処理およびドライ洗浄処理のいずれであってもよいが、例えば、液体洗浄処理を施した後、ＵＶオゾン処理または大気圧プラズマ処理等のドライ洗浄処理を施す組み合わせ処理が好ましく用いられる。
【００７８】
ここで、正極集電体１の厚さは、前述の通り、好ましくは０．１μｍ以上２００μｍ以下でより好ましくは１μｍ以上５０μｍ以下に設定される。特に、より好ましい範囲である１μｍ以上５０μｍ以下の厚さで、支持体として機能する基板１０が無い正極集電体１単独の状態では、次工程［２Ａ］における正極活物質複合体５の形成に耐え得るだけの機械的強度を付与することができず、次工程［２Ａ］において、正極集電体１に破断が生じると言う問題が生じる。そのため、次工程［２Ａ］に先立って、本工程［１Ａ］において、支持基板として機能する基板１０上に正極集電体１を形成することで、たとえ正極集電体１の厚さが１μｍ以上５０μｍ以下のように薄く設定されたとしても、次工程［２Ａ］において、破断を生じさせることなく正極集電体１を確実に形成することができる。
【００７９】
なお、正極集電体１の厚さが５０μｍ超（例えば、５０μｍ超２００μｍ以下）に設定されている場合には、正極集電体１自体に次工程［２Ａ］に耐え得るだけの機械的強度を付与することができる。そのため、本工程［１Ａ］における基板１０上に対する正極集電体１の形成、および、後工程［３Ａ］における、基板１０からの正極集電体１と正極活物質複合体５との積層体の剥離を省略することもできる。
【００８０】
［２Ａ］次に、正極集電体１上に、正極活物質複合体５（正極活物質合材層）を形成する（ステップＳ２Ａ）。
【００８１】
［２Ａ−１］まず、正極集電体１上に、正極活物質粒子２７と、バインダー（結着剤）、導電性粒子２３と、溶媒とを含むスラリー２５を供給する（図５参照）。
【００８２】
この際、正極集電体１上のスラリー２５において、正極集電体１の面方向に、複数の正極活物質粒子２７が格子状（マトリックス状）に、その厚さ方向において互いに重なることなく、並べて配列されるように、スラリー２５を供給する。
【００８３】
溶媒としては、例えば、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、アセトニトリル、あるいはメタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノールのようなアルコール系溶媒、あるいはメチルエチルケトン（ＭＥＫ）、ジエチルケトン、メチルイソプロピルケトン（ＭＩＰｒＫ）、メチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）、アセチルアセトン、シクロヘキサノンのようなケトン系溶媒、あるいはエチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）などのカーボネート溶媒等の有機溶媒が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００８４】
また、単結晶で構成される正極活物質２１は、例えば、公知のフラックス法等の結晶成長法を用いて製造し得る他、特開２０１７−９１６６５号公報等に記載の方法によっても製造することができる。
【００８５】
なお、単結晶で構成される正極活物質２１の平均粒径（サイズφ）は、後工程［２Ａ−４］において、研磨・薄片化されることで正極活物質複合体５が形成されることを考慮して、前述の関係式（１）で示された最終的に形成される正極活物質複合体５の厚さｔに対して、２倍程度の大きさ、すなわち、下記関係式（２）を満足することが好ましい。具体的には、例えば正極活物質のリチウムイオン拡散係数が１×１０−９ｃｍ２／ｓであり、狙いとする最大Ｃレートが１Ｃであるならば１２μｍ程度、狙いとする最大Ｃレートが０．３Ｃであるならば２１μｍ程度、狙いとする最大Ｃレートが０．１Ｃであるならば３７μｍ程度、狙いとする最大Ｃレートが０．０３Ｃであるならば６９μｍ程度が好ましい。これにより、研磨・薄片化することで、目的とする（最終）厚さｔを有する正極活物質複合体５を確実に形成することができる。
φ  〜  ２×√（３，６００×Ｄ／（α×Ｃ））    ・・・  （２）
【００８６】
なお、使用する正極活物質２１は、前記サイズになるようにふるい等を用いて分級され、半価幅の狭い粒度分布を有していることが好ましい。
【００８７】
また、このスラリー２５の正極集電体１上への供給は、供給されたスラリー２５（塗工膜）の厚さが正極活物質粒子２７の粒径（サイズφ）とほぼ等しくなるように行うことが好ましい。これにより、次工程［２Ａ−２］において形成される正極活物質成形体２６が、正極集電体１の面方向に、複数の正極活物質粒子２７が格子状（マトリックス状）に並べて配列されたもの、すなわち、正極活物質成形体２６を構成する複数の正極活物質粒子２７が、厚さ方向において積み重なることなく、単層（一層）の状態で配列（散りばめ）されたものとできる。
【００８８】
なお、正極活物質粒子２７と、バインダー、導電性粒子２３とは、これらの重量比が好ましくは８０：１０：１０〜９８：１：１、より好ましくは９０：５：５程度になるようにスラリー２５を調製することが好ましい。
【００８９】
［２Ａ−２］次いで、供給されたスラリー２５を乾燥させることで、正極集電体１上に正極活物質成形体２６を形成する（図６参照）。
【００９０】
スラリー２５の乾燥により、スラリー２５中に含まれる溶媒が脱溶媒される。その結果、バインダー２２が、正極活物質粒子２７の表面の少なくとも一部を被覆し、これにより、隣接する正極活物質粒子２７同士、および正極活物質粒子２７と正極集電体１とが連結される。これにより、複数の正極活物質粒子２７が、厚さ方向において積み重なることなく、単層をなして配列された構成をなす正極活物質成形体２６が正極集電体１に接触した状態で形成される。
【００９１】
また、この正極活物質成形体２６の形成の際に、正極活物質粒子２７の表面に、導電性粒子２３が付着するように形成される。
【００９２】
このスラリー２５の乾燥は、例えば、乾燥空気または減圧雰囲気下のホットプレート上またはオーブン内において、１２０℃程度の加熱温度により、１時間以上、好ましくは２４時間以上加熱することにより実施される。
【００９３】
［２Ａ−３］次いで、正極活物質成形体２６において、正極活物質粒子２７同士の間に形成された空隙に、硬化性樹脂材料が充填された硬化性樹脂材料からなる樹脂成形体４１を形成し、正極活物質成形体２６と樹脂成形体４１とを含む樹脂複合体４０を形成する（図７参照）。
【００９４】
なお、この際、樹脂複合体４０を、複数の正極活物質粒子２７が単層をなして配列された構成をなす正極活物質成形体２６の上面が露出することなく、図７に示すように、樹脂成形体４１により、正極活物質成形体２６の全体が被覆されるように形成する。
【００９５】
この樹脂成形体４１を形成する樹脂材料としては、電子デバイスやセラミックス・金属素材、または岩石・鉱物等の微細構造観察用の試料作りの際に使用される、エポキシ系樹脂やアクリル系樹脂（特に、エポキシ系樹脂）などのの埋込樹脂材料が好ましく使用される。これは、前記埋込樹脂材料は、この埋込樹脂材料の前駆体溶液を、正極活物質粒子２７同士の間に形成された空隙に含浸させた際に、真空含浸などの手法により隅々まで前駆体溶液を行き渡らせることができ、そのため、重合・硬化後、空隙を残存させることなく埋込み、樹脂材料を充填させることができることによる。
【００９６】
そのため、以下では、エポキシ系樹脂で構成される樹脂複合体４０を形成する場合を一例に説明する。
【００９７】
まず、ＵＶオゾン処理または大気圧プラズマ処理等のドライ洗浄処理を正極活物質成形体２６に施すことにより、正極活物質粒子２７の表面、および、正極活物質粒子２７同士の間に形成された空隙から露出する正極集電体１の表面を洗浄する。
【００９８】
次いで、ビスフェノールＡ・エピクロルヒドリンと、オキシレンモノアルキルオキシ誘導体とからなる樹脂原材料に、硬化剤としてのトリエチレンテトラミンを混合することで、正極活物質成形体２６が備える空隙を埋めるためのエポキシ樹脂前駆体溶液を調製する。そして、このエポキシ樹脂前駆体溶液を正極活物質成形体２６に供給することにより、正極活物質成形体２６が備える空隙をエポキシ樹脂前駆体溶液で充填させる。次いで、室温にて１時間以上、好ましくは２４時間以上、エポキシ樹脂前駆体溶液を硬化させることで、樹脂複合体４０を形成する。なお、これらの工程は、減圧雰囲気中で行うことが好ましい。これにより、形成される樹脂複合体４０内部における気泡の発生を的確に抑制または防止することができ、正極活物質粒子２７間に空隙を残存させることなく樹脂材料を隅々まで充填させることができる。
以上のような工程を経ることで、樹脂複合体４０が形成される。
【００９９】
なお、この樹脂複合体４０の形成の際に、正極活物質成形体２６において、正極活物質粒子２７同士の間に形成された空隙に、樹脂材料が充填された状態で、樹脂成形体４１が形成される。これにより、正極集電体１に接触して形成される一面５１は、平坦面で構成され、この一面５１において、正極集電体１は、正極活物質成形体２６と樹脂成形体４１との双方に接触する。
【０１００】
また、正極集電体１に対して、正極活物質部２と樹脂部４とを上述したような方法を用いて順次形成することから、一面５１において、正極活物質部２と樹脂部４との双方が優れた接着性および密着度をもって形成される。
【０１０１】
［２Ａ−４］次いで、正極活物質粒子２７同士の間を充填・被覆する樹脂成形体４１の上面を、研削・研磨することにより、樹脂複合体４０から正極活物質成形体２６（正極活物質粒子２７）の上面を露出させる（図８参照）。
【０１０２】
これにより、正極集電体１上に、樹脂複合体４０から正極活物質成形体２６の上面が露出し、その結果、正極活物質部２を構成する複数の正極活物質２１が均一な高さに揃えられた状態で、正極集電体１から正極活物質複合体５の上面（最表面）である他面５２にまで１つの正極活物質２１が貫通し、さらに、正極活物質２１同士の間に形成された空隙に樹脂材料が充填された構成をなす正極活物質複合体５が形成される。なお、この際、正極活物質複合体５の他面５２（他方の面）は、平坦面で構成され、さらに、その表面には、研削・研磨加工の痕跡である擦過痕（研削・研磨痕）が残される。
【０１０３】
ここで、本工程では、樹脂複合体４０（樹脂成形体４１）の上面の研削・研磨（研磨・薄片化）を、樹脂複合体４０の厚さが、正極活物質粒子２７の平均粒径の２分の１程度以下となるまで実施する。これにより、樹脂部４から正極活物質成形体２６の上面を確実に露出させた、正極活物質部２（正極活物質２１）および樹脂部４を含む正極活物質複合体５を得ることができる。この際、正極活物質２１同士の間に形成された空隙内に樹脂材料が充填されて、樹脂複合体４０の機械的強度の安定化が図られているため、樹脂複合体４０の研削・研磨を容易に実施することができる。また、正極活物質粒子２７の平均粒径以下となるまで研削・研磨を実施するため、各正極活物質粒子２７の高さの均一化を図ることができる。
【０１０４】
具体的には、研削・研磨による正極活物質複合体５の最終厚さｔは、研削前の正極活物質粒子２７の平均粒径φ、すなわち研削前の正極活物質成形体２６の厚さに対して、好ましくは２０％以上８０％以下、より好ましくは４０％以上６０％以下、さらに好ましくは５０％程度に設定される。ここで、前述の通り、正極活物質粒子２７の平均粒径φは、前記関係式（２）を満足するものとなっている。したがって、研削・研磨による正極活物質複合体５の最終厚さｔを前記範囲内に設定することにより、この正極活物質複合体５の最終厚さｔを、前記関係式（１）を満足するものとし得るため、得られるリチウム二次電池１００を、目的とするＣレートを確実に有するものとできる。
【０１０５】
また、樹脂複合体４０の上面を研削・研磨（研磨・薄片化）する方法としては、特に限定されないが、湿式研磨法および乾式研磨法のうち、乾式研磨法であることが好ましい。乾式研磨法であれば、ＳｉＣ微粉末やＡｌ２Ｏ３微粉末等の研磨砥粒がポリマーフィルムに埋め込まれた研磨フィルムシートが用いられ、前記研磨砥粒を水や有機溶剤等の液体に分散させた研磨剤スラリーを用いることなく研磨を行い得ることから、正極活物質複合体５の変質、とりわけ正極活物質への化学的なダメージを的確に防止することができる。
【０１０６】
さらに、乾式研磨法を用いる場合、研磨する環境は、雰囲気中の水分含有量が極めて低いドライルームや、あるいはドライエアーやアルゴン等の不活性ガスで満たされたグローブボックス内で行うことが好ましい。この場合、先ずは粗い目を有する研磨フィルムシートを用いて樹脂複合体４０を研磨する。そして、徐々に目の細かい研磨フィルムシートに替えて行きながら、正極活物質複合体５の他面５２を出来る限り鏡面に仕上げる。次いで、ドライエアブローあるは不活性ガスブローで、他面５２に残存する表面パーティクル（研磨カス）を除去する。なお、このブローで表面パーティクルを十分に除去できない場合は、有機溶媒で超音波洗浄した後、前記ブローで溶剤を飛ばし、その後、オーブンあるいはホットプレート上にて乾燥するようにしても良い。さらに、最終研磨の鏡面処理段階では、イオンミリング等の真空ドライエッチングプロセスにより研磨処理を行っても良い。
【０１０７】
以上の工程［２Ａ−１］〜［２Ａ−４］により、正極集電体１（集電極）に接する、単結晶構造を有する粒状の正極活物質粒子２７（活物質粒子）を複数配置して正極活物質成形体２６（活物質成形体）を形成した後に、隣り合う正極活物質粒子２７の間隙に樹脂材料を充填することで樹脂複合体４０を形成し、その後、樹脂複合体４０から正極活物質粒子２７が露出するように研磨することで正極活物質複合体５（活物質複合体）を得る工程が構成され、かかる工程を経ることで、正極集電体１上に、正極活物質複合体５が形成される。
【０１０８】
［３Ａ］次に、図９に示すように、正極集電体１から基板１０を剥離させる（ステップＳ３Ａ）。
【０１０９】
この正極集電体１からの基板１０の剥離は、正極集電体１との基板１０間に形成されている剥離層（図示せず）の種類に応じて、基板１０側から紫外線のようなエネルギー線を剥離層に照射すること、基板１０と正極集電体１との間から剥離層に溶剤を接触（含浸）させること、または、基板１０側から剥離層を加熱することのうちのいずれかを選択することにより実施される。
【０１１０】
なお、本実施形態では、正極集電体１からの基板１０の剥離を、前記工程［２Ａ］で説明した正極活物質複合体５の形成の後に実施することとしたが、かかる場合に限定されず、例えば、次工程［４Ａ］で説明する電解質層３の形成の後、または、次工程［５Ａ］で説明する負極部６の形成の後に実施するようにしてもよい。
【０１１１】
［４Ａ］次に、図１０に示すように、正極活物質複合体５上に、正極活物質複合体５で露出した正極活物質２１に接するように電解質層３を形成する（ステップＳ４Ａ）。
【０１１２】
電解質層３を、固体高分子電解質材料（ＳＰＥ）を含む構成とする場合には、この電解質層３は、例えば、ＬｉＴＦＳＩ（Ｌｉ（ＣＦ３ＳＯ２）２Ｎ）、Ｌｉ（Ｌｉ（ＦＳＯ２）２Ｎ）、ＬｉＣ４Ｆ９ＳＯ３、ＬｉＴＦＳ（ＬｉＣＦ３ＳＯ３）、ＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ６、ＬｉＣｌＯ４等をはじめとするリチウム塩を溶解させた前駆体を調製し、その後、この前駆体を正極活物質複合体５上に堆積させた後に、紫外線または熱等により前駆体を重合・硬化させることにより得ることができる。また、かかる方法の他、予め別体として作製したフィルム状をなす固体高分子電解質材料で構成される電解質層３を、正極活物質複合体５上に機械的に圧着する方法によっても、電解質層３を形成することができる。
【０１１３】
また、電解質層３を、無機固体電解質材料を含む構成とする場合には、スパッタ法を用いることにより、比較的容易に電解質層３を形成することができる。
【０１１４】
なお、電解質層３の形成に先立って、正極活物質複合体５の他面５２に逆スパッタ処理を行うことが好ましい。これにより、前記工程［２Ａ］において、研削・研磨することで形成される他面５２の表面に残存するダメージ層を除去することができる。そのため、他面５２における電解質層３と正極活物質部２（正極活物質２１）との間のリチウムイオンの受け渡しをより円滑に行うことができる。
【０１１５】
以上のようにして、平坦面で構成される他面５２に対して電解質層３が形成されることから、他面５２において、電解質層３が正極活物質複合体５に対して優れた密着度をもって形成される。
【０１１６】
［５Ａ］次に、図１１に示すように、電解質層３上に、電解質層３と接する負極部６を形成する（ステップＳ５Ａ）。
【０１１７】
この負極部６の形成は、負極活物質部６１を形成し、その後、負極集電体６３を形成することにより行われる。
【０１１８】
この負極活物質部６１は、例えば、構成材料としてリチウム（金属リチウム）を用いることができる。この場合は、真空蒸着法により電解質層３上に負極活物質部６１を形成することが好ましい。また、リチウム（金属リチウム）箔を電解質層３に機械的に圧着する方法も用いることができる。
【０１１９】
なお、金属リチウムは極めて活性な金属であり、水分のみならず窒素とも反応する。このため、本工程［５Ａ］を含む以降の工程は、アルゴン等の希ガスで満たされ、且つ、水分含有量の低い環境下、例えばグローブボックス内などで行うことが好ましい。
【０１２０】
次いで、負極活物質部６１上に、負極集電体６３を形成する（図１１参照）。
負極集電体６３を構成する材料としては銅（Ｃｕ）が好適に用いられる。負極集電体６３は、例えば、真空蒸着法やスパッタ法のような物理的気相成膜法を用いることができる他、板状、箔状、網状等をなす負極集電体６３を、負極活物質部６１に対して機械的に圧着するようにしてもよい。
【０１２１】
［６Ａ］次に、図１２に示すように、正極集電体１および負極部６に、それぞれ正極取出し電極７および負極取出し電極８を形成する（ステップＳ６Ａ）。
【０１２２】
これら正極取出し電極７および負極取出し電極８の形成は、例えば、前述した金属や、合金等で構成される金属板（電極板）または金属箔を用意し、これを、正極集電体１および負極部６に、それぞれ接合することで実施することができる。また、かかる方法の他、前記金属板または前記金属箔を、正極集電体１および負極部６に、それぞれ配置した積層体とした状態で、この積層体をアルミニウムとＰＥＴのような高分子フィルムとの多層構造からなるアルミニウム多層フィルムで封止する方法とすることもできる。
【０１２３】
以上のような工程［１Ａ］〜［６Ａ］を経ることで、優れたリチウムイオン伝導性を有する、本実施形態のリチウム二次電池１００が製造される。
【０１２４】
＜＜第２実施形態＞＞
次に、リチウム二次電池１００の第２実施形態について説明する。
図１３は、リチウム二次電池の第２実施形態を示す縦断面図である。
【０１２５】
以下、第２実施形態のリチウム二次電池１００について、前記第１実施形態のリチウム二次電池１００との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
【０１２６】
図１３に示すリチウム二次電池１００は、リチウム二次電池１００が備える正極活物質複合体５の構成が異なること以外は、図１に示すリチウム二次電池１００と同様である。
【０１２７】
すなわち、第２実施形態のリチウム二次電池１００において、正極活物質複合体５は、第１実施形態のリチウム二次電池１００と同様に、正極集電体１から正極活物質複合体５の上面（最表面）である他面５２にまで１つの正極活物質２１が貫通し、正極活物質２１同士の間に形成された空隙に樹脂材料が充填された構成をなす。しかしながら、第１実施形態のリチウム二次電池１００とは異なり、正極活物質複合体５の他面５２ではなく、一面５１（一方の面）に、研削・研磨加工の痕跡である擦過痕（研削・研磨痕）が残されている。このような第２実施形態のリチウム二次電池１００によっても、前記第１実施形態と同様の効果が得られる。
【０１２８】
かかる構成をなす第２実施形態のリチウム二次電池１００は、以下に示す製造方法（本発明の電池の製造方法）により製造することができる。
【０１２９】
（リチウム二次電池の製造方法）
図１４は、図１３に示すリチウム二次電池を製造する製造方法（本発明の電池の製造方法）を工程順に示すフローチャート、図１５〜図２４は、図１３に示すリチウム二次電池の製造方法を説明するための図である。
【０１３０】
［１Ｂ］まず、基板１０を用意し（図１５参照）、その後、この基板１０上に、図１６に示すように、電解質層３を形成する（ステップＳ１Ｂ）。
【０１３１】
基板１０としては、前記工程［１Ａ−１］で説明したのと同様のものが用いられ、そして、この基板１０上に、前記工程［４Ａ］で説明したのと同様の方法を用いることで、電解質層３が形成される。
【０１３２】
ここで、電解質層３の厚さは、前述の通り、好ましくは１μｍ以上５０μｍ以下でより好ましくは１μｍ以上１０μｍ以下に設定される。特に、より好ましい範囲である１μｍ以上１０μｍ以下の厚さでは、電解質層３に、次工程［２Ｂ］における正極活物質複合体５の形成に耐え得るだけの機械的強度を付与することができず、次工程［２Ｂ］において、電解質層３に破断が生じると言う問題が生じる。そのため、次工程［２Ｂ］に先立って、本工程［１Ｂ］において、支持基板として機能する基板１０上に電解質層３を形成することで、たとえ電解質層３の厚さが１μｍ以上１０μｍ以下のように薄く設定されたとしても、次工程［２Ｂ］において、破断を生じさせることなく電解質層３を確実に形成することができる。
【０１３３】
なお、電解質層３の厚さが１００μｍ超に設定されている場合には、電解質層３自体に次工程［２Ｂ］に耐え得るだけの機械的強度を付与することができる。そのため、本工程［１Ｂ］における基板１０上に対する電解質層３の形成、および、後工程［４Ｂ］における、基板１０からの電解質層３と正極活物質複合体５との積層体の剥離を省略することもできる。
【０１３４】
なお、本工程［１Ｂ］における基板１０上に対する電解質層３の形成を省略する場合、電解質層３としては、固体高分子電解質材料で構成される固体電解質フィルムが好ましく用いられる。
【０１３５】
［２Ｂ］次に、電解質層３上に、正極活物質複合体５を形成する（ステップＳ２Ｂ）。
［２Ｂ−１］まず、前記工程［２Ａ−１］で説明したのと同様の方法を用いて、電解質層３上に、正極活物質粒子２７と、バインダー（結着剤）、導電性粒子２３と、溶媒とを含むスラリー２５を供給する（図１７参照）。
【０１３６】
［２Ｂ−２］次いで、前記工程［２Ａ−２］で説明したのと同様にして、供給されたスラリー２５を乾燥させることで、電解質層３上に正極活物質成形体２６を形成する（図１８参照）。
【０１３７】
［２Ｂ−３］次いで、前記工程［２Ａ−３］で説明したのと同様にして、正極活物質成形体２６において、正極活物質粒子２７同士の間に形成された空隙に、硬化性樹脂材料が充填された硬化性樹脂材料からなる樹脂成形体４１を形成し、正極活物質成形体２６と樹脂成形体４１とを含む樹脂複合体４０を形成する（図１９参照）。
【０１３８】
［２Ｂ−４］次いで、前記工程［２Ａ−４］で説明したのと同様にして、正極活物質成形体２６を充填・被覆する樹脂材料の上面を、研削・研磨することにより、樹脂複合体４０から正極活物質成形体２６の上面を露出させる（図２０参照）。
【０１３９】
これにより、電解質層３上に、樹脂複合体４０から正極活物質成形体２６の上面が露出し、その結果、電解質層３から正極活物質複合体５の一面５１にまで１つの正極活物質２１が貫通し、正極活物質２１同士の間に形成された空隙に樹脂材料が充填された構成をなす正極活物質複合体５が形成される。したがって、本実施形態では、形成される正極活物質複合体５の一面５１（一方の面）に、研削・研磨加工の痕跡である擦過痕（研削・研磨痕）が残されることとなる。
【０１４０】
以上の工程［２Ｂ−１］〜［２Ｂ−４］により、電解質層３に接する、単結晶構造を有する粒状の正極活物質粒子２７（活物質粒子）を複数配置して正極活物質成形体２６（活物質成形体）を形成した後に、隣り合う正極活物質粒子２７の間隙に樹脂材料を充填することで樹脂複合体４０を形成し、その後、樹脂複合体４０から正極活物質粒子２７が露出するように研磨することで正極活物質複合体５（活物質複合体）を得る工程が構成され、かかる工程を経ることで、電解質層３上に、正極活物質複合体５が形成される。
【０１４１】
［３Ｂ］次に、正極活物質複合体５上に、図２１に示すように、正極活物質複合体５で露出した正極活物質２１に接するように正極集電体１（集電極）を形成する（ステップＳ３Ｂ）。
【０１４２】
この正極活物質複合体５上への正極集電体１の形成は、例えば、真空蒸着法やスパッタ法のような物理的気相成膜法を用いて実施することができる他、板状、箔状、網状等をなす正極集電体１を予め用意し、その後、電子導電性ペーストを介して正極活物質複合体５と正極集電体１とを接合してもよいし、正極活物質複合体５に対して正極集電体１を機械的に圧着するようにしてもよい。
【０１４３】
［４Ｂ］次に、図２２に示すように、電解質層３から基板１０を剥離させる（ステップＳ４Ｂ）。
【０１４４】
この基板１０の電解質層３からの剥離は、前記工程［３Ａ］で説明したのと同様の方法を用いて行うことができる。
【０１４５】
なお、本実施形態では、電解質層３からの基板１０の剥離を、前記工程［３Ｂ］で説明した正極集電体１の形成の後に実施することとしたが、かかる場合に限定されず、例えば、前記工程［２Ｂ］で説明した正極活物質複合体５の形成の後に実施するようにしてもよい。
【０１４６】
［５Ｂ］次に、図２３に示すように、電解質層３上に、負極部６を形成する（ステップＳ５Ｂ）。
【０１４７】
この電解質層３上への負極部６の形成は、前記工程［５Ａ］で説明したのと同様の方法を用いて行うことができる。
【０１４８】
［６Ｂ］次に、図２４に示すように、正極集電体１および負極部６に、それぞれ正極取出し電極７および負極取出し電極８を形成する（ステップＳ６Ｂ）。
【０１４９】
これら正極集電体１への正極取出し電極７の形成、および、負極部６への負極取出し電極８の形成は、前記工程［６Ａ］で説明したのと同様の方法を用いて行うことができる。
【０１５０】
以上のような工程［１Ｂ］〜［６Ｂ］を経ることで、優れたリチウムイオン伝導性を有する、本実施形態のリチウム二次電池１００が製造される。
【０１５１】
＜電子機器＞
次に、本実施形態の電子機器について、ウェアラブル機器を例に挙げて説明する。図２５は本実施形態の電子機器としてのウェアラブル機器の構成を示す斜視図である。
【０１５２】
図２５に示すように、本実施形態の電子機器としてのウェアラブル機器３００は、人体の例えば手首ＷＲに腕時計のように装着され、人体に係る情報を入手可能な情報機器であって、バンド３０１と、センサー３０２と、表示部３０３と、処理部３０４と、電池３０５とを備えている。
【０１５３】
バンド３０１は、装着時に手首ＷＲに密着するように、可撓性の例えばゴムなどの樹脂が用いられた帯状であって、帯の端部に結合位置を調整可能な結合部を有している。
【０１５４】
センサー３０２は、例えば光学式センサーであって、装着時に手首ＷＲに触れるよう、バンド３０１の内面側（手首ＷＲ側）に配置されている。
【０１５５】
表示部３０３は、例えば受光型の液晶表示装置であって、表示部３０３に表示された情報を装着者が読み取れるように、バンド３０１の外面側（センサー３０２が取り付けられた内面と反対側）に配置されている。
【０１５６】
処理部３０４は、例えば集積回路（ＩＣ）であって、バンド３０１に内蔵され、センサー３０２や表示部３０３に電気的に接続されている。処理部３０４は、センサー３０２からの出力に基づいて、脈拍や血糖値などを計測するための演算処理を行う。また、計測結果などを表示するように表示部３０３を制御する。
【０１５７】
電池３０５は、センサー３０２、表示部３０３、処理部３０４などへ電力を供給する電力供給源として、バンド３０１に対して脱着可能な状態で内蔵されている。
【０１５８】
この電池３０５として、上記第１実施形態および第２実施形態で説明したリチウム二次電池１００が用いられている。このリチウム二次電池１００が、優れたリチウムイオン伝導性を有するので、リチウム二次電池１００を電池３０５として備えるウェアラブル機器３００は、信頼性に優れる。また、リチウム二次電池１００は、固体型の二次電池であるため、充電によって繰り返し使用が可能であると共に、電解液などが漏れる心配がないので長期に亘って安心して使用可能なウェアラブル機器３００を提供できる。
【０１５９】
また、本実施形態のウェアラブル機器３００によれば、センサー３０２によって、手首ＷＲから装着者の脈拍や血糖値に係る情報などを電気的に検出し、処理部３０４での演算処理などを経て、表示部３０３に脈拍や血糖値などを表示することができる。表示部３０３には計測結果だけでなく、例えば計測結果から予測される人体の状況を示す情報や時刻なども表示することができる。
【０１６０】
本実施形態では、腕時計型のウェアラブル機器３００を例示したが、ウェアラブル機器３００は、例えば、足首、頭、耳、腰などに装着されるものであってもよい。
【０１６１】
また、電力供給源としてのリチウム二次電池１００が適用される電子機器は、ウェアラブル機器３００に限定されない。例えば、ヘッドマウントディスプレイ、ヘッドアップディスプレイ、携帯電話機、携帯情報端末、ノート型パソコン、デジタルカメラ、ビデオカメラ、音楽プレイヤー、ワイヤレスヘッドホン、ゲーム機などが挙げられる。また、このようなコンシューマー（一般消費者向け）な機器に限らず、産業用途の機器にも適用可能である。また、本発明の電子機器は、例えば、データ通信機能、ゲーム機能、録音再生機能、辞書機能などの他の機能を有していてもよい。
【０１６２】
以上、本発明に係る電池、電池の製造方法および電子機器の説明を行ったが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、活物質複合体を正極に用いる構成を例にとって説明したが、負極に用いても良い。また、電池としてリチウム二次電池を例にとって説明したが、一次電池でも二次電池でもよく、特に二次電池としては、ナトリウム電池のようなアルカリ金属を含む電池としても良く、マグネシウム二次電池のような第２族元素（広義のアルカリ土類金属）を含む電池としても良い。
【０１６３】
例えば、本発明の電池における各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明の電池に、他の任意の構成物が付加されていてもよい。
【０１６４】
また、本発明の電池の製造方法には、１または２以上の任意の工程が追加されていてもよい。
【符号の説明】
【０１６５】
１…正極集電体、２…正極活物質部、３…電解質層、４…樹脂部、５…正極活物質複合体、６…負極部、７…正極取出し電極、８…負極取出し電極、１０…基板、２１…正極活物質、２２…バインダー、２３…導電性粒子、２５…スラリー、２６…正極活物質成形体、２７…正極活物質粒子、４０…樹脂複合体、４１…樹脂成形体、５１…一面、５２…他面、６１…負極活物質部、６３…負極集電体、１００…リチウム二次電池、３００…ウェアラブル機器、３０１…バンド、３０２…センサー、３０３…表示部、３０４…処理部、３０５…電池、ＷＲ…手首
【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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