(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体電池を作製する方法であって、固体電池が、第１導体層（２）、第２導体層（３）、および少なくとも１つの分離層を備える少なくとも１つのセル層（１）を備え、前記第１導体層（２）および前記第２導体層（３）が電流導体（４，５）に電気的に接続され、または、前記第１導体層（２）および前記第２導体層（３）によりそれぞれ１つの前記電流導体（４，５）が形成される方法において、
前記セル層（１）に対称軸線（ＡＡ）を備える対称平面（ＳＥ）を設け、該対称平面（ＳＥ）を前記対称軸線（ＡＡ）に対して対称的に構成し、
前記電流導体（４，５）を、前記対称軸線（ＡＡ）に対して対称的に配置し、少なくとも１つの側で前記対称平面（ＳＥ）を超えてセル層（１）から外側へガイドし、
前記固体電池が、少なくとも３つのセル層平面スタック（１００）を含み、各セル層平面スタック（１００）は、直列に接続された同じ数のセル層（１）を有する少なくとも２つのセル層平面（２０）または並列に接続された同じ数のセル層（１）を有する少なくとも２つのセル層平面（２０）をスタックし且つ電気的に相互接続することにより形成され、各セル層平面（２０）において、直列回路および／または並列回路で前記電流導体（４，５）を介して少なくとも２つの前記セル層（１）が電気的に相互接続され、前記電流導体（４，５）が相互に整列され、
少なくとも１つのセル層平面スタック（１００）が、直列に接続され電気的に相互接続された少なくとも２つのセル層平面スタック（１００）に対して並列に接続され、または、直列に接続された少なくとも２つのセル層平面スタック（１００）に電気的に接続されることを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、
前記セル層（１）の１つの側で１つの前記電流導体（４，５）をガイドし、前記セル層（１）の隣接する別の側で別の前記電流導体（４，５）を前記セル層（１）から外側へガイドする方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の方法において、
前記電流導体（４，５）を対称的に前記セル層（１）の側部に配置し、前記セル層（１）の側部の中央で前記セル層（１）から外側へガイドする方法。
【請求項４】
請求項１から３までのいずれか一項に記載の方法にしたがって作製された少なくとも１つのセル層（１）を備える固体電池であって、前記セル層（１）は、第１導体層（２）、第２導体層（３）、および少なくとも１つの分離層を備え、前記第１導体層（２）および前記第２導体層（３）が前記電流導体（４，５）に電気的に接続されており、または、前記第１導体層（２）および前記第２導体層（３）により前記電流導体（４，５）が形成されている固体電池において、
対称軸線（ＡＡ）を備える少なくとも１つの対称平面（ＳＥ）が形成されており、該対称平面（ＳＥ）が前記対称軸線（ＡＡ）に対して対称的に構成されており、前記電流導体（４，５）が前記対称軸線（ＡＡ）に対して対称的に配置されており、少なくとも１つの側で前記対称平面（ＳＥ）を超えて前記セル層（１）から外側へガイドされているように、前記第１導体層（２）、前記第２導体層（３）、および分離層が相互に配置されており、
前記固体電池が、少なくとも３つのセル層平面スタック（１００）を含み、各セル層平面スタック（１００）は、直列に接続された同じ数のセル層（１）を有する少なくとも２つのセル層平面（２０）または並列に接続された同じ数のセル層（１）を有する少なくとも２つのセル層平面（２０）をスタックし且つ電気的に相互接続することにより形成され、各セル層平面（２０）において、直列回路および／または並列回路で前記電流導体（４，５）を介して少なくとも２つの前記セル層（１）が電気的に相互接続され、前記電流導体（４，５）が相互に整列され、
少なくとも１つのセル層平面スタック（１００）が、直列に接続され電気的に相互接続された少なくとも２つのセル層平面スタック（１００）に対して並列に接続され、または、直列に接続された少なくとも２つのセル層平面スタック（１００）に電気的に接続されることを特徴とする固体電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前提部分に記載の固体電池を作製する方法および装置の独立請求項の前提部分に記載の固体電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
固体電池もしくは固体バッテリまたは固形バッテリは、現在では可動用途においても定置用途においても特別な関心を集めている。このような電池では液体電解質が固体電解質（Solid state electrolyte）によって代替されている。これにより、例えば熱暴走／燃焼の危険性および固体電池の爆発の危険性が低減され、電池の安全性および耐久性が高められる。
【０００３】
しかしながら、固体電池、例えば固体リチウムイオン電池は、構造および機能形式に基づいて、すなわち、リチウムの沈殿／堆積により、液体電解質による既知のリチウムイオン電池に比べて電池の充電および放電時に高い膨張率もしくは収縮率を有する。膨張率または収縮率は、電池の構造に応じて、１０〜４０パーセントの膨張率または収縮率の範囲である。
【０００４】
最も単純な場合、このような固体電池は、少なくとも分離層によって互いに分離されている第１導体層および第２導体層を有する少なくとも１つのセル層を備える。この場合、特に固体電解質は、セラミックまたはガラス・セラミック複合物から形成されていてもよい。さらに、例えばポリマー・セラミック結合材を含む分離層によって電解質から陽極および陰極を分離することが知られている。セパレータ層またはセパレータとも呼ばれるこの分離層によって、陽極における電荷転送は改善され、陰極は電解質に電気化学的に結合される。さらに、セパレータは電気抵抗を低減する役割を果たす。導体層、すなわち、電流導体または陽極電流導体もしくは陰極電流導体とも呼ばれる陽極および陰極は、一般に薄いシートによって作製されている。この場合、陽極の側では、例えば銅またはニッケルシートが用いられ、陰極の側では、導体層として一般にアルミニウムシートが用いられる。
【０００５】
固体電池を要求に適合させるため、すなわち電圧、電流強度または容量を増大させるためには、複数のセル層を層スタックとして互いに積層することが知られている。この場合、層スタック内でセル層を接続すること、特に電流コレクタ、固体電解質、およびセパレータからなる層を接続することが不可欠である。
【０００６】
一般的な接続は、１つまたは複数の層スタックにおけるセル層相互の並列または直列接続である。プリズムリチウムイオン電池の電圧、電流強度または容量を高めるためには、セル巻回体をプリズム固体電池内で並列または直列に接続することが知られている。
【０００７】
しかしながら、既知の固体電池では、並列または直列接続がセル層または層スタックの幾何学形状および構成に基づいて、特に電流導体の配置に基づいて非常に手間がかかり、したがって製作コストが高い。さらに、既知の接続方式は多くの構成スペースを必要とし、構成スペースは、固体電池内のセル層または層スタックの１０〜４０％までの膨張率または収縮率を保証するためにさらに大きくする必要がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の課題は、従来技術により既知の欠点を少なくとも部分的に克服することである。特に固体電池、セルスタックまたはパウチ型電池の利点を利用してセル層または層スタックの接続を容易にすることが本発明の課題である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この課題を解決するために、請求項１、特に特徴部に記載の全ての特徴を備える固体電池、特にリチウムイオン固体電池が提案される。さらにこの課題は、装置の独立請求項、特に独立請求項の特徴部に記載の特徴を備える固体電池、特にリチウムイオン固体電池によって解決される。
【００１０】
本発明のさらなる特徴および詳細が、従属する方法の請求項、従属する装置の請求項、詳細な説明、および図面により明らかになる。この場合、本発明による方法に関連して説明した特徴および詳細は、当然ながら本発明による固体電池についてもあてはまり、またその反対も同様であり、個々の発明の態様に対する開示に関して相互に参照することができる。
【００１１】
本発明による、固体電池、特にリチウムイオン固体電池を作製する方法であって、固体電池が、第１導体層、第２導体層、および少なくとも１つの分離層を備える少なくとも１つのセル層を備え、第１導体層および第２導体層はそれぞれ電流導体に電気的に接続され、および／または第１導体層および／または第２導体層によりそれぞれ１つの電流導体が形成される方法は、セル層が、対称軸線を有する対称平面を備え、対称平面が対称軸線に対して対称的に構成されており、電流導体が対称軸線に対して対称的に配置されており、対称平面を超えて少なくとも１つの側でセル層から外側へガイドされるという技術的教示を含む。
【００１２】
固体電池は、好ましくは固体バッテリまたは固体アキュムレータ（再充電可能なバッテリを意味する）として理解される。リチウムイオン電池の場合には、固体電池は、特にリチウム層の形式の陽極と、セラミックを備えるか、またはガラスもしくはセラミック複合物から形成された固体電解質層と、多孔性の炭素層を含む陰極とを備える。このような構造では、陽極および陰極は一般に、例えばポリマー・セラミック結合材を含むセパレータ層（セパレータ）により電解質から分離されている。セパレータによって、陽極における電荷伝送が改善され、陰極は電気化学的に電解質に結合される。さらにセパレータは電気抵抗を低減する役割も果たす。
【００１３】
電流導体に接続されているか、または陽極電流導体もしくは陰極電流導体を形成することができる陽極および陰極の導体層は、好ましくは薄いシートによって作製されている。陽極の側では、好ましくは、例えば銅シートまたはニッケルシートが用いられる。陰極の側では、導体層、好ましくはアルミニウムシートの形態で形成されている。
【００１４】
既知の固体電池または固形電池とは反対に、本発明によれば、少なくとも陰極側に陰極導体層（第１導体層）および陽極側に陽極導体層（第２導体層）を含むセル層は、対称軸線を含む（仮想）対称平面を備える。対称平面は対称軸線に対して対称的に構成されているので、導体層、すなわち陰極導体層および陽極導体層、またはこれらにより形成された電流導体は、対称軸線に対して対称的に配置されている。セル層の対称的な構造および電流導体の対称的な配置に基づいて、セル層もしくはセル層により対称的に構成された層スタックまたはセル層平面スタック（以下では層スタックとも呼ぶ）は、電流導体を接続することにより簡単に並列および／または直列に相互接続することができる。セル層または層スタックの対称的な構成、および対称平面を超えて少なくとも１つの側でセル層から外側へガイドされる電流導体の対称的な配置により、セル層または層スタックを並列および／または直列に相互接続し、電気的に接続するバスバーまたは電流コレクタの設計が簡単になる。この場合、電流導体を接続または相互接続するための接続距離を最小限にすることができる（場合によっては絶対的に最小化される）。バスバーまたは電流コレクタは、この場合、好ましくは消費装置への出口としての役割を果たす。それぞれ導体層に電気的に接続される電流導体、または導体層から形成された電流導体は、好ましくは極めて薄いシートからなるので、特にセル層または層スタックの電流導体はセル層または層スタックの並列および／または直列接続を形成するために、好ましくは接着によって、例えば超音波溶接によって、電気的に相互接続されるか、または電流コレクタに接続される。この場合、電気的な接続は、好ましくはオーバラップにより行われる。
【００１５】
固体電池を作製する場合に、本発明によれば、セル層または層スタックは、対称軸線に対して対称的に構成された対称平面を備えているので、特に固体電池もしくはセル層または層スタックのセル形式は、長方形、正方形または円形である。長方形または正方形のセル層または層スタックの場合には、固体電池の出力密度を著しく高めることができる。さらに固体電池またはセル層のセル形式は、対称平面が対称軸線を備え、この対称平面が対称軸線に対して対称的に構成されているいずれの形式を備えていてもよい。対応して、電流導体が対称平面を超えてセル層から外側へ案内されるセル層または層スタックの側部は、線形および／または円形に構成されていてもよい。
【００１６】
セル層または層スタックの直列接続または並列接続を容易にするために、好ましくは１つの電流導体はセル層または層スタックの１つの側で、別の電流導体は、特にセル層または層スタックの隣接する別の側でセル層から外側へガイドされる。例えば１つの層スタック内の複数のセル層が並列に相互接続されることが望ましく、特にバスバーまたは電流コレクタが使用される場合には、陽極導体層から対称平面を超えてセル層から外側へガイドされる全ての電流導体は、層スタックのセル層の１つの側に配置するために適しており、層スタックの平面図では、これらの電流導体は層スタックの１つの側で互いに少なくともほぼ合同である。この場合、陰極導体層の電流導体は、好ましくはセル層または層スタックの他方の側で、対称平面を超えてセル層または層スタックから外側へガイドされる。特に、電流導体のこのような幾何学配置はセル層または層スタックの少なくとも２つの側に設けられている。陽極導体層および陰極導体層が連続的な層、例えば柔軟な軌道として、層スタックのセル層に挿入されている場合には、異なる２つの、特に異なる４つの側に対称平面を超えてセル層から外側へガイドされる電流導体をこのように形成することが特に適している。複数のセル層を備える層スタックをこのように形成した場合には、連続的な層によって形成された導体層は、層スタックにスタックされたセル層の導体層を電気的に相互接続する。
【００１７】
好ましくは連続的な層として固体電池の層スタック内に積層された柔軟な軌道を挿入した場合には、好ましくは、電気的に相互接続された層スタック内のセル層の導体層の間に偏向部が形成される。この場合、偏向部はそれぞれ導体層の２つの層の間に積層された層スタックの層に係合する。
【００１８】
好ましくは、偏向部が電流導体として使用され、電流導体は、第１導体層および／または第２導体層によって形成されており、電流導体を介して、好ましくは固体電池の１つの層スタックまたは複数の層スタックのセル層を並列または直列に電気的に相互接続することができる。しかしながら、導体層から形成された電流導体は、セル層モジュール、すなわちセル層内においてのみ陽極導体層または陰極導体層からなる電流導体として形成されていてもよい。いずれの場合にも電流導体は陽極導体層および陰極導体層のシート材料により形成されている。
【００１９】
少なくとも２つの層が層スタックとしてスタックされている場合には、好ましくは、両方のセル層が一緒に対称平面を形成するように相互に配置されている。一緒に形成した対称平面に基づいて、また両方のセル層の電流導体が同じ側で外側へガイドされることを前提にして、一緒に形成した対称平面が、電流導体と同様に対称軸線に対して対称的に配置されており、層スタックの平面図で、層スタック内の両方のセル層の電流導体が合同となるように重ね合わされる。
【００２０】
層スタックの複数の側で選択的に、すなわち交互に、対称平面を超えてセル層から外側へ電流導体をガイドしたい場合には、互いに層スタックを形成する少なくとも１つのセル層が別のセル層に対して、対称平面の中央を通り、対称平面に対して直交する対称軸線を中心として回動され、これにより、電流導体を介してセル層の直列および／または並列接続が行われることが好ましい。対称平面に対して直交する対称軸線を中心としたセル層の回動により、例えば、第１セル層の陰極電流導体が１つの側で、好ましくは第２セル層の陽極電流導体と少なくともほぼ合同にすることができ、この場合、層スタックを対称平面の平面図でみており、層スタックのセル層は、例えば電流コレクタを介して層スタックの１つの側で直列に相互接続することができる。１つの層スタックの電流導体と別の層スタックの電流導体とを直列に接続することにより、対称平面を通って直交する対象軸線を中心として回動されたセル層によって形成されたこのような層スタックを、固体電池内に同じように構成された層スタックに簡単に接続することができる。
【００２１】
好ましくは、セル層、したがって第１電流導体は、対称平面を超えてセル層から外側へガイドされる第２電流導体に対して、対称平面を通って直交する対象軸線を中心として少なくとも９０°だけ回動される。一般的には、対称平面を通って直交する対象軸線を中心とした層スタック内のセル層の回動は、０°から３６０°までの回転角度範囲で可能である。対称軸線を中心としたセル層の回動は、好ましくは、例えば層スタックの１つの側でセル層から外側へガイドされる電流導体を合同に重ね合せる役割も果たす。
【００２２】
特に好ましい接続しやすいセル層の設計のためには、電流導体が対称的に、すなわち、特に１つの側の中央でセル層から外側へガイドされることが好ましい。層スタックとして互いに積層する場合には、側部で外側へガイドされる電流導体は、相互に９０°、１８０°、または２７０°の角度で層スタック内に配置される。さらに、側部の中央でセル層から外側へガイドされる電流導体の対称的な配置により、互いに上下に位置する電流導体をほぼ完全に重ねることが可能になる。
【００２３】
対称平面を超えてセル層から外側へガイドされる電流導体を介した２つ以上のセル層の直列および／または並列の接続は、好ましくは１つの平面、すなわち同じ平面で行うことができ、これにより、特に平坦な設計で、しかしながら、大きい電圧および電流強度／容量によって固体電池を構成することができる。この場合、好ましくはセル層の対称性に基づいて、電流導体を可変に互いに整列することができ、これにより、１つの平面においてセル層の直列および／または並列接続を簡単に実施することができる。当然ながら、１つの平面に接続されたセル層をこの平面の下方または上方に位置する別の平面にさらにガイドする、すなわち、１つの平面で接続されたセル層を、このセル層の上方に位置する１つ以上のセル層に並列または直列に接続することも可能である。少なくとも２つの平面を介したこのような接続形式は、本発明の範囲では、位置飛躍または平面飛躍として理解される。もちろん、このようにして１つの平面から次の平面に接続され、一緒に１つの層スタックを形成するセル層を別の層スタックに並列および／または直列に接続することもできる。
【００２４】
好ましくは４つのセル層が１つの平面で相互接続され、例えば２つのセル層が並列に、２つのセル層がさらに直列に接続された場合には、セル層の間に生じる構成スペースは、好ましくは電流コレクタを配置し、陰極導体層の電流導体および陽極導体層の電流導体に電気的に接続するための構成スペースとして使用される。
【００２５】
複数のセル層が１つの平面で、電流導体、接触箇所および／または電流コレクタを介して並列および／または直列回路で、下方または上方の平面に位置する他のセル層に接続されることにより、複数の平面にわたって相互接続されたセル層により形成された層スタック内における柔軟な接続形式が可能となる。さらに、１つの平面で複数のセル層が位置飛躍により上方または下方に位置する平面の他のセル層に接続されるこのような接続は、固体電池を充電または放電する場合の膨張率または収縮率が個々のセル層の間の接触箇所に極めてわずかにしか影響を及ぼさないという好ましい効果を有し、接触箇所は、好ましくは導体層によって形成された電流導体によって構成されている。
【００２６】
対称軸線に対して対称的に構成された対称平面、および対称軸線に対して対称的に、対称平面を超えて側方に、特に中央でセル層から外側へガイドされる電流導体により、セル層が二重に対称的に構成されていることは特に好ましい。セル層のこのような構成に基づいて、セル層は対称平面に対して直交する対称軸線を中心として０〜３６０°の間で回動できるだけでなく、好ましくは対称平面を通る対称軸線によってセル層を反映させることができる。これにより、好ましくは接触接合部、すなわち、導体層により形成された接触フラグもしくは電流導体へのアクセスが容易になる。このように構成されたセル層を層スタック内で直列に接続したい場合には、対称平面を通って直交する対称軸線を中心として９０°だけセル層を回動させれば十分である。対称平面によってセル層を付加的に反映させることにより、さらに好ましくは、例えば１つの層スタック内または１つの平面において直列接続と並列接続との間で切り換えることができる。セル層の二重に対称的な構成により、好ましくは、１つの平面で相互接続されるセル層および１つの層スタック内で相互接続されるセル層を極めて柔軟に構成することができる。
【００２７】
本発明の課題は、特に本発明による方法によって製造された固体電池、特にリチウムイオン固体電池であって、第１導体層、第２導体層、および少なくとも１つの分離層を備え、それぞれ第１導体層および第２導体層が電流導体に電気的に接続されており、および／またはそれぞれ第１導体層および／または第２導体層により電流導体が形成されている固体電池によって同様に解決される。固体電池において、対称軸線を備える少なくとも１つの対称平面が形成されており、対称平面が対称軸線に対して対称的に構成されており、電流導体が対称軸線に対して対称的に配置されており、対称平面を超えてセル層の少なくとも１つの側で外側へ案内されているように、第１導体層、第２導体層、および分離層が相互に配置されていることが本発明においては重要である。
【００２８】
本発明による固体電池は、上述のように対称的に形成された１つのセル層のみから構成されていてもよい。しかしながら、好ましくは本発明による固体電池は、電流導体を介して電気的に相互接続された少なくとも２つのセル層および／または２つの層スタックまたはセル層平面スタックを備える。この場合、２つのセル層は、好ましくは１つの平面に位置していてもよいし、または層スタックとして互いに上下にスタックされていてもよい。層スタックは、好ましくは互いに上下にスタックされ電気的に相互接続された複数のセル層を含んでいてもよい。しかしながら、層スタックは、１つの平面で相互接続された複数のセル層からなっていてもよく、これらのセル層は、位置飛躍によって、下方または上方の平面に位置する次のセル層またはセル層平面に接続されており、このように形成された複数の平面は、本発明の範囲ではセル層平面スタックとして理解される。
【００２９】
固体電池内では、層スタック、および層スタックを形成するセル層もしくは１つの平面で相互接続されたセル層が、並列回路で相互接続されていてもよいし、直列回路で相互接続されていてもよい。この場合、固体電池内の接続形式は柔軟に変更することができ、接続形式は、セル層内、１つまたは複数の平面で相互接続されたセル層内、または少なくとも２つの層スタックの間で、並列回路と直列回路とを切り換えることもできる。
【００３０】
本発明による固体電池の他の利点に関しては繰返しを避けるために、本発明による方法の有利な構成を最大限に参照されたい。
【００３１】
本発明を改善するさらなる手段が図面に概略的に示した次の本発明の実施例の説明から明らかになる。請求項、実施形態、または図面に示した全ての特徴および／または利点は、構造的な詳細、空間的配置、および方法ステップを含めて、それ自体としても、様々な組み合わせとしても本発明において本質的である。図面は、本発明を何らかの形式に制限するためのものではないことに注意されたい。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明による方法にしたがって固体電池を製造するように構成されたセル層の対称平面ＳＥを示す概略的な平面図である。
【図２Ａ】層スタックとして上下にスタックされ、直列に接続された複数のセル層を示す概略的な斜視図である。
【図２Ｂ】層スタックとして上下にスタックされ、並列に接続された複数のセル層を示す概略的な斜視図である。
【図３】一平面で直列に接続された４つのセル層を示す平面図である。
【図４】一平面に接続された４つのセル層のうち、２つのセル層は直列に接続され、２つのセル層は並列に接続されたセル層を示す平面図である。
【図５】図４において接続されたセル層の回路図である。
【図６】図４に示すように平面で接続された複数のセル層により形成された層スタックを示す概略的な側面図である。
【図７】図６に示した層スタックの平面図である。
【図８】二重に対称的に構成されたセル層を示す平面図である。
【図９】対称平面を通って直交する対象軸線を中心としてセル層を層毎に９０°だけ回動した層スタックの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
様々な図面において、同じ部分には常に同じ符号を付し、原則として一度しか説明しない。
【００３４】
図１は、セル層１の概略図を対称平面ＳＥの平面図で示し、本発明による方法にしたがって固体電池を製造するためのセル層が構成されている。セル層１は、第１導体層２および第２導体層３を備える。第１導体層２は、分離層（図示しない）によって少なくとも第２導体層３から分離されている。好ましくは、第１導体層２は特にアルミニウムシートから作製された陰極導体層である。好ましくは、第２導体層３は陽極導体層であり、陽極導体層の材料は銅シートまたはニッケルシートである。この場合には、好ましくはアルミニウムシートにより形成された第１導体層２は、接触フラグの形式で電流導体４として構成されており、電流導体４と、接触フラグの形式の第２導体層３から形成された電流導体５とは、対象平面ＳＥを通る対象軸線ＡＡに対して対称的に配置されている。電流導体４および５は、図示のように対称平面ＳＥを超えて、図面では上側および左側でセル層１から外側へガイドされる。この実施例では、セル層１の形式は正方形である。しかしながら、セル層１の形式は、対称平面ＳＥが対称軸線ＡＡに対して対称的に構成された円形、三角形、または他のそれぞれの形状により形成されていてもよい。図１に示したセル層１によって、１つのセル層１のみを備える固体電池を作製することもできる。しかしながら、固体電池を作製するためにセル層１と他のセル層１とを互いに接続することは有利である。
【００３５】
図２Ａおよび図２Ｂは、層スタック１０として互いに上下にスタックされ、相互接続された複数のセル層１の概略的な斜視図を示す。対称軸線ＡＡは、図２Ａおよび図２Ｂに示すように、セル層１の対称平面ＳＥに対して直交している。図２Ａには、第１導体層２により形成された電流導体４がセル層１の上側に整列されている。第２導体層３により形成された電流導体５はセル層１の左側に配置されている。第１導体層２により形成された電流導体４が、例えば、図４に示すような電流コレクタ８を介して接続され、第２導体層３により形成された電流導体５が別の電流コレクタ８を介して相互接続されている場合には、セル層１は並列回路で並列に相互接続されている。図２Ｂに示すように、少なくともセル層１の上側および少なくともセル層１の左側で、第１導体層２により形成された電流導体４が、第２導体層３により形成された電流導体５と入れ替わり、上側に位置する電流コレクタ８および左側に位置する電流コレクタ８に接続された場合には、セル層は直列回路で直列に相互接続されている。層スタック１０の直列回路における接続のためのセル層１のこのような整列は、好ましくは対象軸線ＡＡを中心としたセル層１の交互の回動によって行われる。接触フラグとして第１導体層２および第２導体層３により形成された電流導体４および５を電流コレクタ８に接続するためには、これらの電流導体４および５は、例えば超音波溶接方法によって電流コレクタ８に接着される。
【００３６】
図３は、一平面で直列に相互接続された４つのセル層１を平面図で示す。この実施例では、セル層１は直列に相互接続されており、接触フラグとして第２導体層３により形成された電流導体５は、接触フラグとして第１導体層により形成された電流導体４に対して整列され、電流導体４に電気的に接続される。両方の電流導体４および５の電気的な接続は、本実施例では、電流導体４および５を電気的に相互接触させるオーバラップ部６によって行われる。一般に、本実施例では図３の下側の両方の電気層１の間のオーバラップ部６で行われる位置飛躍７は、それぞれの接触箇所で、すなわち、それぞれ２つのセル層１の間のオーバラップ部６の領域で、隣接する平面に向かって行われる。位置飛躍７の代わりに、接触箇所で、例えば消費装置との外部接続を行ってもよい。
【００３７】
図４は、一平面に接続された４つのセル層１を示し、２つのセル層１は直列に接続されており、２つのセル層１は並列に接続されている。本実施例では、左側の両方のセル層１は右側の両方のセル層１に対して並列に接続されており、左上のセル層１は左下のセル層１と直列に接続されている。右上のセル層１は、図示のように右下のセル層１と直列に接続されている。セル層１の間の中央に形成された構成スペースは、本実施例では電流コレクタ８を配置するために用いられる。この場合、上側の電流コレクタ８は、上側のセル層１、すなわち、第２導体層３から形成された電流導体５に接続されている。下側の電流コレクタ８は、第１導体層２により形成された電流導体４に接続されている。
【００３８】
図５は、直列および並列に相互接続された図４のセル層１の回路図を示す。
【００３９】
図６は、図４に示したセル層平面２０で相互接続された複数のセル層１により形成されたセル層平面スタック１００を示す。セル層平面スタック１００には、複数のセル層平面２０が互いにスタックされており、相互接続されている。セル層１の交互の接続、すなわち、直列および並列の相互接続により、位置飛躍７により相互接続されたセル層平面２０のらせん状の接続が生じる。
【００４０】
図７は、位置飛躍７により相互接続されたセル層平面２０のらせん状の接続をより良好に示すために、図６のセル層平面スタック１００を平面図で示す。図４のセル層平面２０について既に説明したように、セル層平面２０では４つのセル層１が相互接続されている。セル層１の接続の変更、すなわち、直列接続と並列接続との変更、および位置飛躍７によるセル層平面２０と他のセル層平面２０との接続により、図示のようにセル層平面スタック１００におけるセル層１および／またはセル層平面のらせん状の接続が行われる。当然ながら他の接続方式も可能であり、これにより、セル層平面スタック１００内におけるセル層平面２０および／またはセル層１の全般的に異なる接続方式を有利に、柔軟に実施することができる。本発明による複数のセル層平面２０の接続は、一平面で相互接続されたセル層１によって形成されており、複数のセル層平面２０が位置飛躍７により１つのセル層平面スタック１００として相互接続される。このことは、固体電池の充電または放電時の大きい容積膨張率または容積収縮率が、第１導体層２および第２導体層３により形成された電流導体４および５の負荷に極めて小さい影響しか及ぼさないという利点を有する。
【００４１】
図８は、本発明による方法により固体電池を作製するために形成されたセル層平面１の特に好ましい実施形態を示す。この場合、図８に示すように、対称平面ＳＥが対称平面ＳＥを通る対称軸線ＡＡに対して対称的であるだけでなく、第１導体層２および第２導体層３により形成された電流導体４および５も対称的に、本実施例ではセル層の上側および左側で、すなわち上側および左側の中央で対称平面ＳＥを超えてセル層１から外側へガイドされる。このような配置により、対称軸線ＡＡによるセル層１の反映が可能となるだけでなく、セル層１は対象軸線ＡＡを中心として回動可能となる。これにより、層スタック１０またはセル層平面２０におけるセル層１と他のセル層１とのさらに柔軟な接続可能性が得られる。図２Ａおよび図２Ｂに既に示したように、セル層スタック１０内で対称平面ＳＥに対して直交方向に配置された対称軸線ＡＡを中心として、ここでは、好ましくは９０°だけセル層１を回動することにより、セル層スタック１０を形成するセル層１の直列回路を実現することができる。反映、すなわち、対称軸線ＡＡ１を中心とした回動により、直列接続と並列接続との間でセル層１の接続を変更することができる。これは、セル層平面２０においてもセル層スタック１０もしくはセル層平面スタック１００内においても可能である。
【００４２】
最後に、図９は相互接続された複数のセル層１により形成されたセル層スタック１０の側面図を示す。この場合、第１導体層２は、１つのセル層１から次のセル層１への連続的なシートとして設けられており、セル層１の間に偏向部９を形成している。偏向部９は、好ましくは外部との接触のための、または固体電池内で層スタック１０と別の層スタック１０とを接続するための電流導体として用いられる。これらの接続箇所へのアクセスを容易にするために、セル層スタック１０内では、セル層１が対称平面ＳＥに対して直交する対称軸線ＡＡを中心として層毎に９０°だけさらに回動されている。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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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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