(57)【要約】【課題】短絡電流分散体を備える積層電池において、短絡電流分散体の発熱を抑える。【解決手段】短絡電流分散体１０と複数の発電要素２０ａ、２０ｂの積層体２０とを備える積層電池１００において、短絡電流分散体１０が、積層体２０の積層方向一端側に設けられる第１の部分１０ａと他端側に設けられる第２の部分１０ｂと第１の部分１０ａと第２の部分１０ｂとを接続する第３の部分１０ｃとを有する。第１の部分１０ａにおいて第１の集電体層１１と正極集電体層２１とが電気的な接続部１４ａを有する一方で第２の集電体層１２と負極集電体層２５とが電気的な接続部を有さず、第２の部分１０ｂにおいて第２の集電体層１２と負極集電体層２５とが電気的な接続部１４ｂを有する一方で第１の集電体層１１と正極集電体層２１とが電気的な接続部を有さず、第３の部分１０ｃにおいて短絡電流分散体１０と積層体２０とが電気的な接続部を有さない。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一つの短絡電流分散体と、複数の発電要素を積層した積層体と、を備える積層電池であって、
前記短絡電流分散体において、第１の集電体層と第２の集電体層と前記第１の集電体層及び前記第２の集電体層の間に設けられた絶縁層とが積層されており、
前記発電要素において、正極集電体層と正極材層と電解質層と負極材層と負極集電体層とが積層されており、
少なくとも一つの前記短絡電流分散体が、前記積層体の積層方向一端側に設けられる第１の部分と、前記積層体の積層方向他端側に設けられる第２の部分と、前記第１の部分と前記第２の部分とを接続する第３の部分とを有し、
前記第１の部分において、前記第１の集電体層と前記正極集電体層とが電気的な接続部を有する一方で、前記第２の集電体層と前記負極集電体層とが電気的な接続部を有さず、
前記第２の部分において、前記第２の集電体層と前記負極集電体層とが電気的な接続部を有する一方で、前記第１の集電体層と前記正極集電体層とが電気的な接続部を有さず、
前記第３の部分において、前記第１の集電体層及び前記第２の集電体層と前記正極集電体層及び前記負極集電体層とが電気的な接続部を有さない、
積層電池。
【請求項２】
少なくとも一つの前記短絡電流分散体が、前記第１の部分において前記第１の集電体層から突出した第１のタブを備えるとともに、前記第２の部分において前記第２の集電体層から突出した第２のタブを備え、
前記発電要素が、前記正極集電体層から突出した正極タブと、前記負極集電体層から突出した負極タブとを備え、
前記第１の部分において、前記第１のタブと前記正極タブとが電気的に接続されており、
前記第２の部分において、前記第２のタブと前記負極タブとが電気的に接続されている、
請求項１に記載の積層電池。
【請求項３】
固体電池である、
請求項１又は２に記載の積層電池。
【請求項４】
前記電解質層が固体電解質として硫化物固体電解質を含む、
請求項１〜３のいずれか１項に記載の積層電池。
【請求項５】
複数の前記発電要素同士が電気的に並列に接続されている、
請求項１〜４のいずれか１項に記載の積層電池。
【請求項６】
前記短絡電流分散体の前記第１の部分及び前記第２の部分における前記第１の集電体層と前記絶縁層と前記第２の集電体層との積層方向、
前記発電要素における前記正極集電体層と前記正極材層と前記電解質層と前記負極材層と前記負極集電体層との積層方向、並びに、
前記積層体における複数の前記発電要素の積層方向が同じ方向である、
請求項１〜５のいずれか１項に記載の積層電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は積層電池を開示する。
【背景技術】
【０００２】
電池の安全性を評価する試験として、導電性の釘を刺して電池を貫通させ、発電要素内で内部短絡が生じたときの温度上昇等を観察する釘刺し試験が知られている。電池の釘刺し対策として、特許文献１には、絶縁体を介して２枚の金属板を配置してなる短絡形成兼放熱促進ユニットを発電要素の最外層に設けた電池が開示されている。特許文献１においては、電池の釘刺し時、発電要素よりも先に短絡形成兼放熱促進ユニットを短絡させ、発電要素が短絡する前に、発電要素の放電を進行させることで、電池の内部における発熱を抑制している。特許文献２及び３にも類似の技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−０６８１５６号公報
【特許文献２】特開２０１５−０１８７１０号公報
【特許文献３】特許第６０２７２６２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１〜３に開示された技術からすると、積層電池において、導電層と絶縁層とを有する短絡電流分散体を発電要素とは別に設け、釘刺し等の応力印加時に当該短絡電流分散体を先行して短絡させることで、発電要素からの電流（回り込み電流）を短絡電流分散体へと流すことができ、発電要素の放電を進行させて、電池内部における発熱を抑制することができるものと考えられる（図８（Ａ））。また、発電要素を複数積層した積層電池においては、釘刺し等の応力印加によって発電要素を短絡させると、一部の発電要素から他の発電要素へと電流が流れ込み、一部の発電要素の温度が局所的に上昇してしまうという課題が生じ易い。これに対し、発電要素とは別に短絡電流分散体を設け、釘刺し等の応力印加時に一部の発電要素とともに短絡電流分散体も短絡させ、短絡抵抗が大きい発電要素からの回り込み電流を、短絡抵抗が小さい発電要素だけでなく、短絡抵抗が小さい短絡電流分散体へと分散させることで、一部の発電要素の温度のみが局所的に上昇することを防止できるものと考えられる（図８（Ｂ））。このように、短絡電流分散体によって発電要素の発熱を抑制できるものの、短絡電流分散体そのものの発熱を抑制することに関しては改善の余地がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本願は、上記課題を解決するための手段の一つとして、少なくとも一つの短絡電流分散体と、複数の発電要素を積層した積層体と、を備える積層電池であって、前記短絡電流分散体において、第１の集電体層と第２の集電体層と前記第１の集電体層及び前記第２の集電体層の間に設けられた絶縁層とが積層されており、前記発電要素において、正極集電体層と正極材層と電解質層と負極材層と負極集電体層とが積層されており、少なくとも一つの前記短絡電流分散体が、前記積層体の積層方向一端側に設けられる第１の部分と、前記積層体の積層方向他端側に設けられる第２の部分と、前記第１の部分と前記第２の部分とを接続する第３の部分とを有し、前記第１の部分において、前記第１の集電体層と前記正極集電体層とが電気的な接続部を有する一方で、前記第２の集電体層と前記負極集電体層とが電気的な接続部を有さず、前記第２の部分において、前記第２の集電体層と前記負極集電体層とが電気的な接続部を有する一方で、前記第１の集電体層と前記正極集電体層とが電気的な接続部を有さず、前記第３の部分において、前記第１の集電体層及び前記第２の集電体層と前記正極集電体層及び前記負極集電体層とが電気的な接続部を有さない、積層電池を開示する。
【０００６】
本開示の積層電池においては、少なくとも一つの前記短絡電流分散体が、前記第１の部分において前記第１の集電体層から突出した第１のタブを備えるとともに、前記第２の部分において前記第２の集電体層から突出した第２のタブを備え、前記発電要素が、前記正極集電体層から突出した正極タブと、前記負極集電体層から突出した負極タブとを備え、前記第１の部分において、前記第１のタブと前記正極タブとが電気的に接続されており、前記第２の部分において、前記第２のタブと前記負極タブとが電気的に接続されていることが好ましい。
【０００７】
本開示の積層電池は、固体電池であることが好ましい。
【０００８】
本開示の積層電池においては、前記電解質層が固体電解質として硫化物固体電解質を含むことが好ましい。
【０００９】
本開示の積層電池においては、複数の前記発電要素同士が電気的に並列に接続されていることが好ましい。
【００１０】
本開示の積層電池においては、前記短絡電流分散体の前記第１の部分及び前記第２の部分における前記第１の集電体層と前記絶縁層と前記第２の集電体層との積層方向、前記発電要素における前記正極集電体層と前記正極材層と前記電解質層と前記負極材層と前記負極集電体層との積層方向、並びに、前記積層体における複数の前記発電要素の積層方向が同じ方向であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本開示の積層電池によれば、釘刺し等によって短絡電流分散体が短絡して、発電要素から短絡電流分散体に電流が流れ込んだ場合に、短絡電流分散体の発熱を従来よりも抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】積層電池１００の構成を説明するための概略図である。（Ａ）は第１の部分１０ａを手前側とした場合であり、（Ｂ）が第２の部分１０ｂを手前側とした場合である。
【図２】積層電池１００の構成を説明するための概略図である。
【図３】短絡電流分散体１０の構成を説明するための概略図である。（Ａ）が外観斜視図であり、（Ｂ）がＩＩＩＢ−ＩＩＩＢ断面図である。
【図４】発電要素２０ａ、２０ｂの構成を説明するための概略図である。（Ａ）が外観斜視図であり、（Ｂ）がＩＶＢ−ＩＶＢ断面図である。
【図５】積層電池１００による効果について説明するための概略図である。（Ａ）が積層電池１００において短絡電流分散体１０に短絡が生じた場合であり、（Ｂ）が従来技術において短絡電流分散体に短絡が生じた場合である。
【図６】積層電池２００の構成を説明するための概略図である。第１の部分１０ａを手前側としている。
【図７】積層電池２００の構成を説明するための概略図である。
【図８】積層電池において、釘刺し時に生じる回り込み電流等について説明するための概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
１．積層電池１００
図１、２に、積層電池１００の構成を概略的に示す。図１、２においては、説明の便宜上、電池ケース等を省略して示している。図３に、積層電池１００を構成する短絡電流分散体１０の構成を概略的に示す。図３（Ａ）が外観斜視図（短絡電流分散体１０が広げられた状態）、図３（Ｂ）がＩＩＩＢ−ＩＩＩＢ断面図である。図４に、積層電池１００を構成する発電要素２０ａ、２０ｂの構成を概略的に示す。図４（Ａ）が外観斜視図、図４（Ｂ）がＩＶＢ−ＩＶＢ断面図である。
【００１４】
図１〜４に示すように、積層電池１００は、少なくとも一つの短絡電流分散体１０と、複数の発電要素２０ａ、２０ｂを積層した積層体２０とを備える。図２、３に示すように、短絡電流分散体１０において、第１の集電体層１１と第２の集電体層１２と第１の集電体層１１及び第２の集電体層１２の間に設けられた絶縁層１３とが積層されている。図２、４に示すように、発電要素２０ａ、２０ｂにおいて、正極集電体層２１と正極材層２２と電解質層２３と負極材層２４と負極集電体層２５とが積層されている。図１〜３に示すように、積層電池１００においては、少なくとも一つの短絡電流分散体１０が、積層体２０の積層方向一端側に設けられる第１の部分１０ａと、積層体２０の積層方向他端側に設けられる第２の部分１０ｂと、第１の部分１０ａと第２の部分１０ｂとを接続する第３の部分１０ｃとを有している。ここで、第１の部分１０ａにおいて、第１の集電体層１１と正極集電体層２１とが電気的な接続部１４ａを有する一方で、第２の集電体層１０ｂと負極集電体層２５とが電気的な接続部を有さない。また、第２の部分１０ｂにおいて、第２の集電体層１２と負極集電体層２５とが電気的な接続部１４ｂを有する一方で、第１の集電体層１１と正極集電体層２１とが電気的な接続部を有さない。さらに、第３の部分１０ｃにおいて、第１の集電体層１１及び第２の集電体層１２と正極集電体層２１及び負極集電体層２５とが電気的な接続部を有さない。
【００１５】
１．１．短絡電流分散体１０
図３に示すように、短絡電流分散体１０は、第１の集電体層１１と、第２の集電体層１２と、第１の集電体層１１及び第２の集電体層１２の間に設けられる絶縁層１３とを備える。短絡電流分散体１０は、釘刺し等の応力印加時に絶縁層１３を突き破る等して第１の集電体層１１と第２の集電体層１２とが接触して短絡し、発電要素２０ａ、２０ｂからの回りこみ電流を短絡電流分散体１０へと分散させることができる（図８参照）。図３に示す短絡電流分散体１０は、積層電池１００に実装される際に折り曲げられ、第１の部分１０ａが積層体２０の積層方向一端側に配置され、第２の部分１０ｂが積層体２０の積層方向他端側に配置され、第３の部分１０ｃが積層体２０の側面側に配置される。
【００１６】
１．１．１．第１の集電体層１１及び第２の集電体層１２
第１の集電体層１１及び第２の集電体層１２は、金属箔や金属メッシュ等により構成すればよい。特に金属箔が好ましい。第１の集電体層１１や第２の集電体層１２を構成する金属としては、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ａｕ、Ｐｔ、ステンレス鋼等が挙げられる。中でも釘刺し時等において安定して短絡が可能である観点から、Ｃｕが好ましい。第１の集電体層１１及び第２の集電体層１２は、その表面に、接触抵抗を調整するための何らかの層を有していてもよい。尚、第１の集電体層１１と第２の集電体層１２とは、互いに同じ金属からなっていてもよいし、異なる金属からなっていてもよい。
【００１７】
第１の集電体層１１及び第２の集電体層１２のそれぞれの厚みは特に限定されるものではない。例えば０．１μｍ以上１ｍｍ以下であることが好ましく、１μｍ以上１００μｍ以下であることがより好ましい。集電体層１１、１２の厚みをこのような範囲とした場合、特に釘刺し等の応力印加時に、集電体層１１、１２を互いにより適切に接触させることができ、短絡電流分散体１０をより適切に短絡させることができる。
【００１８】
図１〜３に示すように、第１の集電体層１１は第１のタブ１１ａを備えており、当該タブ１１ａを介して発電要素２０ａ、２０ｂの正極集電体層２１に電気的に接続されていることが好ましい。一方、第２の集電体層１２は第２のタブ１２ａを備えており、当該タブ１２ａを介して発電要素２０ａ、２０ｂの負極集電体層２５に電気的に接続されていることが好ましい。タブ１１ａは第１の集電体層１１と同じ材質であってもよいし、異なる材質であってもよい。タブ１２ａは第２の集電体層１２と同じ材質であってもよいし、異なる材質であってもよい。
【００１９】
１．１．２．絶縁層１３
積層電池１００において、絶縁層１３は、電池の通常使用時において、第１の集電体層１１と第２の集電体層１２とを絶縁するものであればよい。絶縁層１３は、有機材料からなる絶縁層であっても、無機材料からなる絶縁層であっても、有機材料と無機材料とが混在する絶縁層であってもよい。特に、有機材料からなる絶縁層が好ましい。無機材料からなる絶縁層と比較して、有機材料からなる絶縁層は、通常使用時に割れによる短絡発生確率が低いという観点から有利だからである。
【００２０】
絶縁層１３を構成し得る有機材料としては各種樹脂が挙げられる。例えば、各種熱可塑性樹脂や各種熱硬化性樹脂である。特にポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンサルファイド等のスーパーエンジニアリングプラスチックが好ましい。通常、熱硬化性樹脂は、熱可塑性樹脂よりも熱安定性が高く、且つ、硬質で脆い。すなわち、熱硬化性樹脂により絶縁層１３を構成した場合において、短絡電流分散体１０の釘刺しを行った場合、絶縁層１３が容易に破断し、第１の集電体層１１や第２の集電体層１２の変形に対して絶縁層１３が追従することを抑制でき、第１の集電体層１１と第２の集電体層１２とをより容易に接触させることができる。また、絶縁層１３の温度が上昇したとしても熱分解を抑制できる。この観点からは、絶縁層１３は熱硬化性樹脂シートによって構成されることが好ましく、熱硬化性ポリイミド樹脂シートによって構成されることがより好ましい。
【００２１】
一方で、釘刺し等の応力印加を伴わずに電池の内部短絡が生じる場合もある。このような場合、短絡電流分散体は依然として短絡しておらず、短絡電流分散体へと回り込み電流を流すことが困難であり、内部短絡した発電要素に電流が集中して発熱する虞がある。このことを想定した場合、短絡電流分散体１０は電池内部の発熱をトリガーとして短絡するものであることが好ましい。例えば、絶縁層１３が、電池の通常使用時において、第１の集電体層１１と第２の集電体層１２とを絶縁する一方で、発電要素の内部短絡等によって電池が発熱した場合に溶融するものである場合、電池内部の発熱をトリガーとして短絡電流分散体１０を短絡させることができる。電池の通常使用温度を超えた場合に絶縁層１３を早期に溶融可能とする観点からは、絶縁層１３は融点又はガラス転移温度の低い材料によって構成されることが好ましい。例えば、絶縁層１３を構成する材料の融点又はガラス転移温度は、１４５℃以下であることが好ましく、１４０℃以下であることがより好ましく、１３５℃以下であることがさらに好ましい。一方で、電池の通常使用時における絶縁層１３の溶融を回避するため、絶縁層１３を構成する材料は、融点又はガラス転移温度が１０５℃以上であることが好ましい。より好ましくは１１０℃以上、さらに好ましくは１１５℃以上である。このような絶縁層１３を構成し得る有機材料としては各種樹脂が挙げられる。例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等の融点又はガラス転移温度の低い各種熱可塑性樹脂である。本発明者が見出した限りでは、熱可塑性樹脂の中でもポリエチレンが最も好ましい。ポリエチレンは一般的に１１５℃〜１３５℃で溶融し得ることから、電池の通常使用時には溶融しない一方、電池の通常使用可能温度を超えた場合に早期に溶融し得る。尚、ポリエチレンはエチレンの単独重合体に限られず、融点又はガラス転移温度の要件を満たす限りにおいてエチレンと他のモノマーとの共重合体であってもよい。
【００２２】
絶縁層１３を構成し得る無機材料としては各種セラミックが挙げられる。例えば、無機酸化物である。尚、表面に酸化物被膜を有する金属箔によって絶縁層１３を構成してもよい。例えば、アルマイト処理によって、アルミニウム箔の表面に陽極酸化被膜を形成することで、表面に絶縁層として酸化アルミニウム被膜を有するアルミニウム箔が得られる。この場合、酸化アルミニウム被膜の厚みは０．０１μｍ以上５μｍ以下であることが好ましい。下限がより好ましくは０．１μｍ以上であり、上限がより好ましくは１μｍ以下である。
【００２３】
絶縁層１３の厚みは特に限定されるものではない。例えば０．１μｍ以上１ｍｍ以下であることが好ましく、１μｍ以上１００μｍ以下であることがより好ましい。絶縁層１３の厚みをこのような範囲とした場合、電池の通常使用時、第１の集電体層１１と第２の集電体層１２とをより適切に絶縁することができるとともに、釘刺し等の外部応力による変形によって第１の集電体層１１と第２の集電体層１２とをより適切に導通させて、短絡電流分散体１０を短絡させることができる。
【００２４】
１．１．３．第１の部分１０ａ、第２の部分１０ｂ、第３の部分１０ｃ
図１〜３に示すように、短絡電流分散体１０は、積層体２０の積層方向一端側に設けられる第１の部分１０ａと、積層体２０の積層方向他端側に設けられる第２の部分１０ｂと、第１の部分１０ａと第２の部分１０ｂとを接続する第３の部分１０ｃとを有している。短絡電流分散体１０は、第１の部分１０ａ、第２の部分１０ｂ及び第３の部分１０ｃのいずれにおいても、第１の集電体層１１と、第２の集電体層１２と、第１の集電体層１１及び第２の集電体層１２の間に設けられる絶縁層１３とを備える。第１の部分１０ａの形状や大きさは、積層体２０の積層方向一端側の形状に応じて適宜決定することができ、第２の部分１０ｂの形状や大きさは、積層体２０の積層方向他端側の形状に応じて適宜決定することができ、第３の部分１０ｃの形状や大きさは、積層体２０の積層方向に沿った厚みに応じて適宜決定することができる。第１の部分１０ａと第２の部分１０ｂとは第３の部分１０ｃを介して接続されていればよく、第１の部分１０ａを構成する第１の集電体層１１、第２の集電体層１２及び絶縁層１３と、第２の部分１０ｂを構成する第１の集電体層１１、第２の集電体層１２及び絶縁層１３と、第３の部分１０ｃを構成する第１の集電体層１１、第２の集電体層１３及び絶縁層１３とが、それぞれ異なる材料からなっていてもよいし、同じ材料からなっていてもよい。生産性等を考慮した場合、図３に示すように、第１の部分１０ａと第３の部分１０ｃとの間及び第２の部分１０ｂと第３の部分１０ｃとの間に継ぎ接ぎが無いことが好ましい。
【００２５】
１．２．発電要素２０ａ、２０ｂ
図４に示すように、発電要素２０ａ、２０ｂは、正極集電体層２１と正極材層２２と電解質層２３と負極材層２４と負極集電体層２５とが積層されてなる。図４においては、発電要素２０ａ、２０ｂがそれぞれ単電池として機能し得る。積層電池１００においては、このような発電要素２０ａ、２０ｂが複数積層されることで、積層体２０が構成されている。
【００２６】
１．２．１．正極集電体層２１
正極集電体層２１は、金属箔や金属メッシュ等により構成すればよい。特に金属箔が好ましい。正極集電体層２１を構成する金属としては、Ｎｉ、Ｃｒ、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｚｎ、ステンレス鋼等が挙げられる。正極集電体層２１は出力性能の観点から電気伝導性の高いＡｌからなることが特に好ましい。正極集電体層２１は、その表面に、抵抗を調整するための何らかのコート層を有していてもよい。例えば、導電材と樹脂とを含むコート層等である。正極集電体層２１の厚みは特に限定されるものではない。例えば０．１μｍ以上１ｍｍ以下であることが好ましく、１μｍ以上１００μｍ以下であることがより好ましい。
【００２７】
図４に示すように、正極集電体層２１は外縁の一部に正極集電タブ２１ａを備えることが好ましい。タブ２１ａにより、第１の集電体層１１と正極集電体層２１とを容易に電気的に接続することができるとともに、正極集電体層２１同士を容易に電気的に接続することができる。
【００２８】
１．２．２．正極材層２２
正極材層２２は、少なくとも活物質を含む層である。積層電池１００を固体電池とする場合は、活物質に加えて、さらに任意に固体電解質、バインダー及び導電助剤等を含ませることができる。また、積層電池１００を電解液系の電池とする場合は、活物質に加えて、さらに任意にバインダー及び導電助剤等を含ませることができる。活物質は公知の活物質を用いればよい。公知の活物質のうち、所定のイオンを吸蔵放出する電位（充放電電位）の異なる２つの物質を選択し、貴な電位を示す物質を正極活物質とし、卑な電位を示す物質を後述の負極活物質として、それぞれ用いることができる。例えば、リチウムイオン電池を構成する場合は、正極活物質としてコバルト酸リチウム、ニッケル酸リチウム、ＬｉＮｉ１／３Ｃｏ１／３Ｍｎ１／３Ｏ２、マンガン酸リチウム、スピネル系リチウム化合物等の各種のリチウム含有複合酸化物を用いることができる。積層電池１００を固体電池とする場合は、正極活物質は表面がニオブ酸リチウム層やチタン酸リチウム層やリン酸リチウム層等の酸化物層で被覆されていてもよい。また、積層電池１００を固体電池とする場合、固体電解質は無機固体電解質が好ましい。有機ポリマー電解質と比較してイオン伝導度が高いためである。また、有機ポリマー電解質と比較して、耐熱性に優れるためである。また、有機ポリマー電解質と比較して、釘刺し等の応力印加時に発電要素２０ａ、２０ｂに加わる圧力が高圧となり、本開示の積層電池１００による効果が顕著となるためである。さらに、有機ポリマー電解質と比較して硬質で、拘束部材（不図示）によって付与される拘束圧が増大する傾向にあり、本開示の積層電池１００による効果が顕著となるためである。好ましい無機固体電解質としては、例えば、ランタンジルコン酸リチウム、ＬｉＰＯＮ、Ｌｉ１＋ＸＡｌＸＧｅ２−Ｘ（ＰＯ４）３、Ｌｉ−ＳｉＯ系ガラス、Ｌｉ−Ａｌ−Ｓ−Ｏ系ガラス等の酸化物固体電解質；Ｌｉ２Ｓ−Ｐ２Ｓ５、Ｌｉ２Ｓ−ＳｉＳ２、ＬｉＩ−Ｌｉ２Ｓ−ＳｉＳ２、ＬｉＩ−Ｓｉ２Ｓ−Ｐ２Ｓ５、Ｌｉ２Ｓ−Ｐ２Ｓ５−ＬｉＩ−ＬｉＢｒ、ＬｉＩ−Ｌｉ２Ｓ−Ｐ２Ｓ５、ＬｉＩ−Ｌｉ２Ｓ−Ｐ２Ｏ５、ＬｉＩ−Ｌｉ３ＰＯ４−Ｐ２Ｓ５、Ｌｉ２Ｓ−Ｐ２Ｓ５−ＧｅＳ２等の硫化物固体電解質を例示することができる。特に、硫化物固体電解質が好ましく、Ｌｉ２Ｓ−Ｐ２Ｓ５を含む硫化物固体電解質がより好ましく、Ｌｉ２Ｓ−Ｐ２Ｓ５−ＬｉＩ−ＬｉＢｒを含む硫化物固体電解質がさらに好ましい。正極材層２２に含まれ得るバインダーとしては、例えば、ブタジエンゴム（ＢＲ）、ブチレンゴム（ＩＩＲ）、アクリレートブタジエンゴム（ＡＢＲ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）等が挙げられる。正極材層２２に含まれ得る導電助剤としてはアセチレンブラックやケッチェンブラック等の炭素材料やニッケル、アルミニウム、ステンレス鋼等の金属材料が挙げられる。正極材層２２における各成分の含有量は従来と同様とすればよい。正極材層２２の形状も従来と同様とすればよい。特に、積層電池１００を容易に構成できる観点から、シート状の正極材層２２が好ましい。この場合、正極材層２２の厚みは、例えば０．１μｍ以上１ｍｍ以下であることが好ましく、１μｍ以上１５０μｍ以下であることがより好ましい。
【００２９】
１．２．３．電解質層２３
電解質層２３は、少なくとも電解質を含む層である。積層電池１００を固体電池とする場合、電解質層２３は、固体電解質と任意にバインダーとを含む固体電解質層とすることができる。固体電解質は上述した無機固体電解質が好ましい。特に、積層電池１００を硫化物固体電池とする場合、電解質層２３は硫化物固体電解質を含むことが好ましい。この場合、電解質層２３に含まれる硫化物固体電解質は、Ｌｉ２Ｓ−Ｐ２Ｓ５を含む硫化物固体電解質が好ましく、Ｌｉ２Ｓ−Ｐ２Ｓ５−ＬｉＩ−ＬｉＢｒを含む硫化物固体電解質がより好ましい。バインダーは正極材層２２に用いられるバインダーと同様のものを適宜選択して用いることができる。固体電解質層２３における各成分の含有量は従来と同様とすればよい。固体電解質層２３の形状も従来と同様とすればよい。特に、積層電池１００を容易に構成できる観点から、シート状の固体電解質層２３が好ましい。この場合、固体電解質層２３の厚みは、例えば０．１μｍ以上１ｍｍ以下であることが好ましく、１μｍ以上１００μｍ以下であることがより好ましい。一方で、積層電池１００を電解液系電池とする場合、電解質層２３は電解液とセパレータとを含む。これら電解液やセパレータについては当業者にとって自明であることから、ここでは詳細な説明を省略する。電解質層２３は固体電解質層であることが好ましい。すなわち、積層電池１００は固体電池であることが好ましく、硫化物固体電池であることが特に好ましい。
【００３０】
１．２．４．負極材層２４
負極材層２４は、少なくとも活物質を含む層である。積層電池１００を固体電池とする場合は、活物質に加えて、さらに任意に固体電解質、バインダー及び導電助剤等を含ませることができる。また、積層電池１００を電解液系の電池とする場合は、活物質に加えて、さらに任意にバインダー及び導電助剤等を含ませることができる。活物質は公知の活物質を用いればよい。公知の活物質のうち、所定のイオンを吸蔵放出する電位（充放電電位）の異なる２つの物質を選択し、貴な電位を示す物質を上述の正極活物質とし、卑な電位を示す物質を負極活物質として、それぞれ用いることができる。例えば、リチウムイオン電池を構成する場合は、負極活物質としてＳｉやＳｉ合金や酸化ケイ素等のシリコン系活物質；グラファイトやハードカーボン等の炭素系活物質；チタン酸リチウム等の各種酸化物系活物質；金属リチウムやリチウム合金等を用いることができる。固体電解質、バインダー及び導電助剤は正極材層２２に用いられるものとして例示したものの中から適宜選択して用いることができる。負極材層２４における各成分の含有量は従来と同様とすればよい。負極材層２４の形状も従来と同様とすればよい。特に、積層電池１００を容易に構成できる観点から、シート状の負極材層２４が好ましい。この場合、負極材層２４の厚みは、例えば０．１μｍ以上１ｍｍ以下であることが好ましく、１μｍ以上１００μｍ以下であることがより好ましい。ただし、負極の容量が正極の容量よりも大きくなるように、負極材層２４の厚みを決定することが好ましい。
【００３１】
１．２．５．負極集電体層２５
負極集電体層２５は、金属箔や金属メッシュ等により構成すればよい。特に金属箔が好ましい。負極集電体層２５を構成する金属としては、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｃｏ、Ｚｎ、ステンレス鋼等が挙げられる。負極集電体層２５は特にＣｕからなることが好ましい。負極集電体層２５は、その表面に、抵抗を調整するための何らかのコート層を有していてもよい。例えば、導電材と樹脂とを含むコート層等である。負極集電体層２５の厚みは特に限定されるものではない。例えば０．１μｍ以上１ｍｍ以下であることが好ましく、１μｍ以上１００μｍ以下であることがより好ましい。
【００３２】
図４に示すように、負極集電体層２５は外縁の一部に負極集電タブ２５ａを備えることが好ましい。タブ２５ａにより、第２の集電体層１２と負極集電体層２５とを容易に電気的に接続することができるとともに、負極集電体層２５同士を容易に電気的に接続することができる。
【００３３】
１．３．発電要素の配置
積層体２０において、発電要素２０ａ、２０ｂの積層数は特に限定されるものではなく、目的とする電池の出力に応じて、適宜決定すればよい。この場合、複数の発電要素が互いに直接接触するように積層されていてもよいし、複数の発電要素が何らかの層（例えば絶縁層）や間隔（空気層）を介して積層されていてもよい。電池の出力密度を向上させる観点からは、複数の発電要素が互いに直接接触するように積層されていることが好ましい。また、図２、４に示すように、２つの発電要素２０ａ、２０ｂが、負極集電体２５を共用していることが好ましい。このようにすることで、電池の出力密度が一層向上する。さらに、図２、４に示すように、発電要素２０における正極集電体層２１と正極材層２２と電解質層２３と負極材層２４と負極集電体層２５との積層方向、及び、積層体２０における複数の発電要素２０ａ、２０ｂの積層方向が同じ方向であることが好ましい。このようにすることで、積層電池１００の拘束等が容易となり、電池の出力密度が一層向上する。
【００３４】
１．４．発電要素同士の電気的接続
積層電池１００は、図１、２に示すように、発電要素２０ａ、２０ｂを複数備える。複数の発電要素２０ａ、２０ｂは電気的に直列に接続されていても、並列に接続されていてもよいが、特に、複数の発電要素２０ａ、２０ｂ同士が電気的に並列に接続されることが好ましい。このように並列に接続された発電要素においては、一の発電要素が短絡した場合に、他の発電要素から当該一の発電要素へと集中して電子が流れ込む。すなわち、電池短絡時にジュール発熱が大きくなり易い。言い換えれば、並列に接続された複数の発電要素２０ａ、２０ｂを備える積層電池１００において、短絡電流分散体１０を設けることによる効果がより顕著となる。発電要素同士を電気的に接続するための部材としては、従来公知の部材を用いればよい。例えば、上述したように、正極集電体層２１に正極集電タブ２１ａを設け、負極集電体層２５に負極集電タブ２５ａを設け、当該タブ２１ａ、２５ａを介して複数の発電要素２０ａ、２０ｂ同士を電気的に並列に接続することができる。
【００３５】
１．５．短絡電流分散体と発電要素との電気的接続
積層電池１００において、短絡電流分散体１０の第１の集電体層１１が発電要素２０ａ、２０ｂの正極集電体層２１と電気的に接続されており、短絡電流分散体１０の第２の集電体層１２が発電要素２０の負極集電体層２５と電気的に接続されている。より具体的には、図１、２に示すように、短絡電流分散体１０は、積層体２０の積層方向一端側に設けられる第１の部分１０ａと、積層体２０の積層方向他端側に設けられる第２の部分１０ｂと、第１の部分１０ａと第２の部分１０ｂとを接続する第３の部分１０ｃとを有し、第１の部分１０ａにおいて、第１の集電体層１１と正極集電体層２１とが電気的な接続部１４ａを有する一方で、第２の集電体層１２と負極集電体層２５とが電気的な接続部を有さず、第２の部分１０ｂにおいて、第２の集電体層１２と負極集電体層２５とが電気的な接続部１４ｂを有する一方で、第１の集電体層１１と正極集電体層２１とが電気的な接続部を有さず、第３の部分１０ｃにおいて、第１の集電体層１１及び第２の集電体層１２と正極集電体層２１及び負極集電体層２５とが電気的な接続部を有さない。言い換えれば、短絡電流分散体１０は、第１の部分１０ａにおいて積層体２０の正極のみと電気的に接続されており、第２の部分１０ｂにおいて積層体２０の負極のみと電気的に接続されており、第３の部分１０ｃにおいて積層体２０に対して電気的に接続されていない。
【００３６】
短絡電流分散体１０と発電要素２０ａ、２０ｂとを電気的に接続するための部材としては、従来公知の部材を用いればよい。例えば、短絡電流分散体１０と発電要素２０ａ、２０ｂとをタブを介して電気的に接続することができる。すなわち、図１、２に示すように、短絡電流分散体１０が、第１の部分１０ａにおいて第１の集電体層１１から突出した第１のタブ１１ａを備えるとともに、第２の部分１０ｂにおいて第２の集電体層１２から突出した第２のタブ１２ａを備え、発電要素２０ａ、２０ｂが、正極集電体層２１から突出した正極タブ２１ａと、負極集電体層２５から突出した負極タブ２５ａとを備え、第１の部分１０ａにおいて、第１のタブ１１ａと正極タブ２１ａとが電気的に接続されており、第２の部分１０ｂにおいて、第２のタブ１２ａと負極タブ２５ａとが電気的に接続されていることが好ましい。
【００３７】
１．６．短絡電流分散体と積層体との位置関係
上述したように、短絡電流分散体１０は、積層体２０の積層方向一端側に設けられる第１の部分１０ａと、積層体２０の積層方向他端側に設けられる第２の部分１０ｂと、第１の部分１０ａと第２の部分１０ｂとを接続する第３の部分１０ｃとを有している。短絡電流分散体１０は、積層体２０よりも外側に配置されていることが好ましい。言い換えれば、積層電池１００において、短絡電流分散体１０と積層体２０とを収容する外装ケース（不図示）を備える場合、短絡電流分散体１０が積層体２０と外装ケースとの間に設けられていることが好ましい。釘刺し試験を想定した場合、短絡電流分散体１０が積層体２０よりも外側に設けられていることで、積層体２０よりも先に短絡電流分散体１０に釘が刺さり、積層体２０よりも先に短絡電流分散体１０を適切に短絡させることができ、積層体２０から短絡電流分散体１０へと回り込み電流を発生させることができ、さらには、積層体２０の内部における発熱を抑制できる。また、図１、２に示すように、短絡電流分散体１０は、積層体２０の積層方向一端側から他端側にかけて折り曲がりつつ延在しており、積層体２０の積層方向一端面、側面及び積層方向他端面を覆っていることが好ましい。ここで、短絡電流分散体１０は積層体２０の表面に直接積層されていてもよいし、他の層（絶縁層や断熱層等）を介して間接的に積層されていてもよい。図２、４に示すように、短絡電流分散体１０の第１の部分１０ａ及び第２の部分１０ｂにおける第１の集電体層１１と絶縁層１３と第２の集電体層１２との積層方向、発電要素２０ａ、２０ｂにおける正極集電体層２１と正極材層２２と電解質層２３と負極材層２４と負極集電体層２５との積層方向、並びに、積層体２０における複数の発電要素２０ａ、２０ｂの積層方向が同じ方向であることが好ましい。このようにすることで、積層電池１００の拘束等が容易となり、電池の出力密度が一層向上する。
【００３８】
１．７．短絡電流分散体と発電要素との大きさの関係
積層電池１００においては、短絡電流分散体１０が積層体２０のできるだけ多くの部分を覆っていることで、釘刺し時に、積層体２０よりも先に短絡電流分散体１０を短絡させ易くなる。この観点からは、例えば、積層電池１００においては、積層体２０の積層方向から見た時に、短絡電流分散体１０の第１の部分１０ａ及び第２の部分１０ｂにおいて、短絡電流分散体１０の外縁の全周が積層体２０の外縁よりも外側に存在していることが好ましい。或いは、積層体２０における複数の発電要素２０ａ、２０ｂの積層方向と発電要素２０における各層２１〜２５の積層方向とが同じである場合において、積層体２０の積層方向から見た時に、短絡電流分散体１０の第１の部分１０ａ及び第２の部分１０ｂにおいて、短絡電流分散体１０の外縁の全周が正極材層２２、電解質層２３及び負極材層２４の外縁よりも外側に存在することが好ましい。ただし、この場合、短絡電流分散体１０の第１の集電体層１１と発電要素２０ａ、２０ｂの負極集電体層２５とが短絡しないようにする。例えば、短絡電流分散体１０と積層体２０との間に絶縁体等を設け、短絡電流分散体１０を大きくしても、短絡電流分散体１０と発電要素２０ａ、２０ｂとの短絡を防止可能とすることが好ましい。
【００３９】
一方で、電池のエネルギー密度をより高める観点及び上記した短絡電流分散体１０と発電要素２０との接触による短絡を容易に防止できる観点からは、短絡電流分散体１０を小さくしてもよい。すなわち、この観点からは、積層電池１００においては、積層体２０の積層方向から見た時に、短絡電流分散体１０の外縁の一部が積層体２０の外縁よりも内側に存在することが好ましい。或いは、積層体２０における複数の発電要素２０ａ、２０ｂの積層方向と発電要素２０における各層２１〜２５の積層方向とが同じである場合において、積層体２０の積層方向から見た時に、短絡電流分散体１０の外縁の一部が正極材層２２、固体電解質層２３及び負極材層２４の外縁よりも内側に存在することが好ましい。ただし、図１、２に示す積層電池１００においては、短絡電流分散体１０の第３の部分１０ｃは、積層体２０の積層方向から見た時に、積層体２０の外縁よりも外側に存在することとなる。
【００４０】
１．８．作用・効果
図５（Ａ）に示すように、積層電池１００において短絡電流分散体１０の第１の部分１０ａにおいて短絡が生じた場合について考える。この場合、積層体２０の負極集電体層２５から、接続部１４ｂを介して、第２の部分１０ｂの第２の集電体層１２へと電子が流れこみ、第２の部分１０ｂ、第３の部分１０ｃ及び第１の部分１０ａの順に電子が流れ、さらに、第１の部分１０ａにおいて第２の集電体層１２から短絡部を介して第１の集電体層１１へと電子が流れ込み、第１の集電体層１１から接続部１４ａを介して、積層体２０の正極集電体層２１へと電子が流れ込む。すなわち、積層体２０の負極から短絡電流分散体１０へと流れ込んだ電子は、第２の部分１０ｂ、第３の部分１０ｃ及び第１の部分１０ａを通って大きく迂回しながら積層体２０の正極へと流れることとなる。
【００４１】
一方、図５（Ｂ）に示すように、従来技術にあっては、積層体の積層方向片側において、短絡電流分散体の第１の集電体層及び第２の集電体層が積層体の正極及び負極にそれぞれ接続されており、短絡電流分散体の一部が短絡した場合、積層体の積層方向片側において、積層体の負極集電体から短絡電流分散体を介して積層体の正極集電体へと電子が流れ込む。
【００４２】
すなわち、従来技術よりも、積層電池１００のほうが、短絡電流分散体が短絡した場合に通じる電流の経路が長い。これにより、電流の経路が長いことにより、短絡電流分散体１０の発熱が広範囲且つ緩やかになる（すなわち、発熱が広範囲に分散される）とともに、短絡電流分散体１０の広範囲から放熱が可能となる。また、電流の経路が長いことにより、抵抗が高くなって電流が小さくなることから、短絡電流分散体１０の発熱量そのものも小さくなる。さらに、従来技術よりも積層電池１００のほうが短絡電流分散体の面積が大きいことから、積層電池１００においては従来よりも短絡電流分散体の熱容量を向上させることができる。これらのことから、本開示の積層電池１００によれば、釘刺し等によって短絡電流分散体１０が短絡して、発電要素２０ａ、２０ｂから短絡電流分散体１０に電流が流れ込んだ場合に、短絡電流分散体１０の発熱を従来よりも抑制することができる。尚、積層電池１００においては、短絡電流分散体１０の第３の部分１０ｃが積層体２０の側面側に設けられることから、積層方向への釘刺しだけでなく、積層方向と直交する方向への釘刺しに対しても一定の効果がある。
【００４３】
２．積層電池２００
図６、７に接続部１４ａ及び接続部１４ｂをそれぞれ複数備える積層電池２００を示す。積層電池２００において積層電池１００と同一の部材については同一の符号を付し、説明を適宜省略する。
【００４４】
図６に示すように、積層電池２００においては、第１の部分１０ａにおいて接続部１４ａを複数（２つ）備えており、第２の部分１０ｂにおいて接続部１４ｂを複数（２つ）備えている。具体的には、図７に示すように、積層電池２００の積層体２０においては、積層方向一端から奇数番目の発電要素２０ａ、２０ｂと、積層方向一端から偶数番目の発電要素２０ａ、２０ｂとで表裏が逆になっており、奇数番目にある複数の発電要素２０ａ、２０ｂ同士が電気的に接続されており、偶数番目にある複数の発電要素２０ａ、２０ｂ同士が電気的に接続されている一方で、奇数番目の発電要素２０ａ、２０ｂと偶数番目の発電要素２０ａ、２０ｂとが電気的に接続されていない。このように、発電要素２０ａ、２０ｂの表裏を変更しつつ複数の発電要素２０ａ、２０ｂを積層することで、積層体２０から突出するタブ間の距離が長くなる。すなわち、タブの密集を回避することができ、タブの間に導電部材等を挟み込み易い。
【００４５】
以上の通り、短絡電流分散体１０の第１の部分１０ａにおける接続部１４ａの数は１つに限定されない。また、短絡電流分散体１０の第２の部分１０ｂにおける接続部１４ｂの数も１つに限定されない。積層電池２００のように、第１の部分１０ａ及び第２の部分１０ｂのそれぞれにおいて、接続部１４ａ又は接続部１４ｂがそれぞれ複数備えられていてもよい。この場合においても上記した作用・効果を奏する。
【００４６】
３．積層電池の製造方法
短絡電流分散体１０は、第１の集電体層１１（例えば、所定の金属箔）と第２の集電体層１２（例えば、所定の金属箔）との間に絶縁層１３（例えば、所定の絶縁シート）を配置することで、容易に作製できる。例えば、第２の集電体層１２の少なくとも片面に絶縁層１３を配置し、さらに絶縁層１３の第２の集電体層１２とは反対側の面に第１の集電体層１１を配置する。ここで、短絡電流分散体１０は、その形状を保持するために、接着剤や樹脂などを用いて各層を互いに貼り合わせてもよい。この場合、接着剤等は、各層の全面に塗布する必要はなく、各層の表面の一部に塗布すればよい。
【００４７】
発電要素２０ａ、２０ｂについては、公知の方法により作製できる。例えば、固体電池を製造する場合は、正極集電体層２１の表面に正極材を湿式にて塗工して乾燥させることで正極材層２２を形成し、負極集電体層２５の表面に負極材を湿式にて塗工して乾燥させることで負極材層２４を形成し、正極材層２１と負極材層２４との間に固体電解質等を含む電解質層２３を転写し、プレス成形して一体化することで発電要素２０ａ、２０ｂを作製できる。この時のプレス圧は特に限定されるものではないが、例えば２ｔｏｎ／ｃｍ２以上とすることが好ましい。尚、これらの作製手順はあくまでも一例であり、これ以外の手順によっても発電要素２０ａ、２０ｂを作製可能である。例えば、湿式法に替えて乾式法によって正極材層等を形成することも可能である。このようにして作製した発電要素２０ａ、２０ｂを複数積層することで積層体２０が得られる。
【００４８】
このようにして作製した短絡電流分散体１０を折り曲げつつ、短絡電流分散体１０の第１の部分１０ａと第２の部分１０ｂとの間に積層体２０を挟みこむようにして積層するとともに、第１の集電体層１１に設けられたタブ１１ａを正極集電体層２１と接続し、第２の集電体層１２に設けられたタブ１２ａを負極集電体層２５と接続することで、短絡電流分散体１０と発電要素２０ａ、２０ｂとを電気的に接続することができる。また、積層体２０において、複数の発電要素２０ａ、２０ｂの正極集電体層２１のタブ２１ａ同士を接続し、負極集電体層２５のタブ２５ａ同士を接続することで、複数の発電要素２０ａ、２０ｂ同士を電気的に接続することができる。このようにして電気的に接続された短絡電流分散体１０と積層体２０とを、任意に拘束部材等で拘束しつつ、ラミネートフィルムやステンレス鋼缶等の外装ケース（電池ケース）内に封入すること等によって積層電池として固体電池を作製できる。尚、これらの作製手順はあくまでも一例であり、これ以外の手順によっても固体電池を作製可能である。
【００４９】
或いは、上記の固体電解質層に替えてセパレータを配置して発電要素２０ａ、２０ｂを作製し、上記と同様にして積層体２０を短絡電流分散体１０で挟みこんだうえで、任意に拘束部材で拘束しつつ、電解液が充填された外装ケース（電池ケース）内に封入すること等によって、積層電池として電解液系電池を製造することもできる。電解液系電池の製造の際は、各層のプレス成形は省略してもよい。
【００５０】
以上の通り、従来の電池の製造方法を応用することで、本開示の積層電池１００を容易に製造することができる。
【００５１】
４．補足事項
上記説明においては、１つの第１の集電体層と１つの絶縁層と１つの第２の集電体層とによって短絡電流分散体が構成される形態について示したが、本開示の積層電池はこの形態に限定されるものではない。短絡電流分散体は、第１の集電体層と第２の集電体層との間に絶縁層を有するものであればよく、各層の数は特に限定されない。例えば、第１の集電体層／絶縁層／第２の集電体層／絶縁層／第１の集電体層といったような構成であってもよい。
【００５２】
上記説明においては、短絡電流分散体が積層電池に実装された状態において、短絡電流分散体の第１の集電体層が外側（電池ケースの内壁側）、第２の集電体層が内側（積層体側）に配置される形態について示したたが、本開示の積層電池はこの形態に限定されるものではない。第２の集電体層が外側で第１の集電体層が内側であってもよい。
【００５３】
上記説明においては、積層電池において短絡電流分散体が複数の発電要素の積層方向の外側に１つだけ備えられる形態について示したが、短絡電流分散体の数はこれに限定されるものではない。積層電池において積層体の外側に複数の短絡電流分散体が備えられていてもよい。また、積層体の外側に設けられる短絡電流分散体に加えて、積層体の内部（複数の発電要素の間）に短絡電流分散体が設けられていてもよい。
【００５４】
上記説明においては、２つの発電要素が、１つの負極集電体層を共用する形態について示したが、本開示の積層電池はこの形態に限定されるものではない。発電要素は単電池として機能するものであればよく、正極集電体層と正極材層と固体電解質層と負極材層と負極集電体層とが積層されていればよい。例えば、２つの発電要素が１つの正極集電体層を共用する形態であってもよいし、複数の発電要素が集電体層を共用せずに各々独立して存在する形態であってもよい。
【００５５】
上記説明においては、複数の発電要素が積層された形態について示したが、積層電池において発電要素が複数積層されていない形態（一つの単電池のみからなる形態）においても、一定の効果が奏されるものと考えられる。ただし、短絡によるジュール発熱は、一つの発電要素からなる形態よりも、複数の発電要素が積層された形態において大きくなりやすい。すなわち、複数の発電要素が積層された形態において、短絡電流分散体を設けることによる効果がより顕著となるものといえる。よって、本開示の積層電池は、複数の発電要素を備えるものとする。
【００５６】
上記説明においては、短絡電流分散体や発電要素から集電タブが突出するものとして説明した。しかしながら、本開示の積層電池において集電タブはなくてもよい。例えば、面積の大きな集電体層を用い、短絡電流分散体と発電要素との積層体において、複数の集電体層の外縁を突出させるものとし、当該突出させた集電層の間に導電材を挟みこむことで、タブを設けずとも、集電体層同士の電気的な接続が可能である。或いは、タブではなく、導線等によって集電体層同士を電気的に接続してもよい。ただし、電気的な接続をより容易とする観点からは、短絡電流分散体や発電要素にタブを設けることが好ましい。
【００５７】
上記説明においては、電解液系電池及び固体電池のいずれをも含む積層電池について示した。ただし、本開示の技術は、電解質層が固体電解質層である固体電池（特に固体電解質層が硫化物固体電解質を含む硫化物固体電池）に適用した場合においてより顕著な効果を発揮するものと考えられる。すなわち、固体電池は電解液系電池に比べて発電要素内の隙間が少なく、釘刺し時に釘が発電要素を貫通する際、発電要素にかかる圧力が高い。よって、短絡電流分散体の短絡抵抗（及び、発電要素の短絡抵抗）が小さくなり、短絡電流分散体（及び一部の発電要素）へと多くの電流が流れ込むこととなると考えられる。さらに、固体電池においては、発電要素内の内部抵抗を低減すべく、積層体に対する拘束圧が高くなる傾向にある。この場合、発電要素の積層方向（正極集電体層が負極集電体層に向かう方向）に拘束圧力が付与されることとなり、釘刺し時、釘による圧力と拘束圧力とが加算されて発電要素に印加されることから、各集電体層が接触して短絡し易く、発電要素の短絡抵抗が小さくなり易い（すなわち、発電要素が短絡した場合に、発熱量が大きくなり易い）ものと考えられる。そのため、短絡電流分散体を設けて回りこみ電流を分散させることによる効果が顕著となるものと考えられる。一方、電解液系電池は、通常、電池ケース内が電解液で満たされ、各層が電解液に浸漬されて、各層の隙間に電解液が供給されるものであり、釘刺し時に釘によって印加される圧力が、固体電池の場合と比較して小さくなる傾向にある。そのため、短絡電流分散体を設ける効果が、固体電池の場合と比べて、相対的に小さくなるものと考えられる。尚、電解液系電池の場合、電池の構造によっては、短絡電流分散体と電解液とが接触する場合がある。この場合、電極の充放電電位において、短絡電流分散体を構成する金属が電解液中にイオンとして溶出する虞がある。すなわち、電解液系電池においては短絡電流分散体が電解液と接触することで短絡電流分散体の機能が低下する場合がある。この点においても、本開示の技術は固体電池に適用されることが好ましい。
【００５８】
尚、バイポーラ電極等を用いて発電要素同士を電気的に直列に接続した場合は、一部の発電要素に釘を刺すと、他の発電要素から当該一部の発電要素へと釘を介して電流が流れるものと考えられる。すなわち、接触抵抗の高い釘を介して電流が流れ込むこととなり、その電流量は小さい。この点、発電要素を電気的に並列に接続した場合と比較して、内部短絡時の電池の発熱が小さくなり、短絡電流分散体による効果が小さくなるものと考えられる。よって、より顕著な効果を発揮させる観点から、本開示の積層電池においては、発電要素同士を電気的に並列に接続することが好ましい。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明に係る積層電池は、携帯機器用等の小型電源から車搭載用等の大型電源まで、広く好適に利用できる。
【符号の説明】
【００６０】
１０  短絡電流分散体
１０ａ  第１の部分
１０ｂ  第２の部分
１０ｃ  第３の部分
１１  第１の集電体層
１１ａ  第１のタブ
１２  第２の集電体層
１２ａ  第２のタブ
１３  絶縁層
１４ａ  接続部
１４ｂ  接続部
２０  積層体
２０ａ、２０ｂ  発電要素
２１  正極集電体層
２１ａ  正極集電タブ
２２  正極材層
２３  電解質層
２４  負極材層
２５  負極集電体層
２５ａ  負極集電タブ
１００  積層電池
【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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