(57)【要約】【課題】容器に収容された素電池へ均一な圧力を付与することが可能な、固体電池を提供する。【解決手段】正極層及び負極層、並びに、正極層及び負極層の間に配設された固体電解質層を有する素電池と、複数の素電池を収容する容器と、を備え、素電池の周囲且つ容器の内側に、素電池を加圧すべき気体が充填され、隣接する２つの素電池の間、及び、素電池と容器との間に接触回避部材が配設され、該接触回避部材を用いて、少なくとも素電池の作動時に、隣接する２つの素電池の接触、及び、素電池と容器との接触が回避されている、固体電池とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極層及び負極層、並びに、前記正極層及び前記負極層の間に配設された固体電解質層を有する素電池と、複数の前記素電池を収容する容器と、を備え、
前記素電池の周囲且つ前記容器の内側に、前記素電池を加圧すべき気体が充填され、
隣接する２つの前記素電池の間、及び、前記素電池と前記容器との間に接触回避部材が配設され、該接触回避部材を用いて、少なくとも前記素電池の作動時に、隣接する２つの前記素電池の接触、及び、前記素電池と前記容器との接触が回避されていることを特徴とする、固体電池。
【請求項２】
前記容器に送風手段が収容され、且つ、複数の前記素電池が垂直方向に積層されており、
前記送風手段を用いて前記容器内に充填された前記気体を循環させた場合に、垂直方向上側の、隣接する前記素電池の間、又は、前記素電池と前記容器との間ほど圧力が小さくなるように、複数の前記素電池が配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の固体電池。
【請求項３】
前記接触回避部材が孔を有していることを特徴とする、請求項１又は２に記載の固体電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は固体電池に関し、特に、素電池を等方的に加圧しやすい構造を有する固体電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
リチウムイオン二次電池（以下において、「リチウム二次電池」ということがある。）は、他の二次電池よりもエネルギー密度が高く、高電圧での動作が可能という特徴を有している。そのため、小型軽量化を図りやすい二次電池として携帯電話等の情報機器に使用されており、近年、電気自動車やハイブリッド自動車用等、大型の動力用としての需要も高まっている。
【０００３】
リチウムイオン二次電池には、正極層及び負極層と、これらの間に配置される電解質層とが備えられ、電解質層に備えられる電解質としては、例えば非水系の液体状や固体状の物質が用いられる。液体状の電解質（以下において、「電解液」という。）が用いられる場合には、電解液が正極層や負極層の内部へと浸透しやすい。そのため、正極層や負極層に含有されている活物質と電解液との界面が形成されやすく、性能を向上させやすい。ところが、広く用いられている電解液は可燃性であるため、安全性を確保するためのシステムを搭載する必要がある。一方、不燃性である固体状の電解質（以下において、「固体電解質」という。）を用いると、上記システムを簡素化できる。それゆえ、不燃性である固体電解質を含有する層（以下において、「固体電解質層」という。）が備えられる形態のリチウムイオン二次電池（以下において、「固体電池」という。）が提案されている。
【０００４】
このような電池に関する技術として、例えば特許文献１には、素電池を複数個組み合わせて組電池ケースに収容してなる組電池において、素電池ケース外で組電池ケース内の空間に、気体、液体若しくは固体粉末の少なくとも一種類、又はこれらの混合物質を充填することで組電池ケース内に生じる静水圧を用いて素電池を加圧するリチウム二次電池が開示されている。また、特許文献２には、電池要素を積層方向に加圧する加圧部を有し、該加圧部が、電池要素における電池要素に対応する領域の面方向に対し、複数の位置のそれぞれにおいて強さが異なる加圧力を付勢可能に構成されている、バイポーラ電池が開示されている。また、特許文献３には、正極、及び、該正極と互いに間隔を持ちつつかみ合うように設けられた負極を有する無機固体電解質電池が開示されている。また、特許文献４には、単電池層を複数積層して形成される電池構造体において、該電池構造体を形成する複数の単電池層のうち、少なくとも一の単電池層と他の単電池層との間に、外部から受ける振動を防振する機能を有する放熱部材を配置する技術が開示されている。また、リチウムイオン二次電池とは異なる形態の電池に関する技術として、特許文献５には、真空断熱容器と、該真空断熱容器内に間隔を開けて収容された複数の単電池と、を有するナトリウム−硫黄電池（ＮＡＳ電池）が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−２１４６３８号公報
【特許文献２】特開２００８−１５９５７０号公報
【特許文献３】特開２００６−２６１００８号公報
【特許文献４】特開２００７−３１１２６４号公報
【特許文献５】特開２０００−４８８５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に開示されている技術では、静水圧を用いて素電池を加圧するので、不均一な圧力が付与されることに起因する素電池の性能のばらつきを抑制することも可能になると考えられる。しかしながら、複数の素電池を、組電池ケース内で互いに接触する形態で収容すると、素電池同士が接触している部位へと付与される圧力と、他の素電池と接触していない部位へと付与される圧力との間に差が生じる。それゆえ、特許文献１に開示されている技術では、不均一な圧力が付与されることに起因する性能低下を抑制する効果が不十分になりやすかった。また、特許文献５に開示されているように固体電池を配置すると、車両のように振動する機器に固体電池を用いた場合に、振動が固体電池へと伝わりやすく、固体電池の性能が低下する虞があった。これらの問題は、特許文献１乃至特許文献５に開示されている技術を単に組み合わせても、解決することが困難であった。
【０００７】
そこで本発明は、性能を向上させることが可能な固体電池を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段をとる。すなわち、
本発明は、正極層及び負極層、並びに、正極層及び負極層の間に配設された固体電解質層を有する素電池と、複数の素電池を収容する容器と、を備え、素電池の周囲且つ容器の内側に、素電池を加圧すべき気体が充填され、隣接する２つの素電池の間、及び、素電池と容器との間に接触回避部材が配設され、該接触回避部材を用いて、少なくとも素電池の作動時に、隣接する２つの素電池の接触、及び、素電池と容器との接触が回避されていることを特徴とする、固体電池である。
【０００９】
ここに、「素電池の作動時」とは、素電池が二次電池である場合は充電時及び放電時をいい、素電池が一次電池である場合は放電時をいう。
【００１０】
また、上記本発明において、容器に送風手段が収容され、且つ、複数の素電池が垂直方向に積層されており、送風手段を用いて容器内に充填された気体を循環させた場合に、垂直方向上側の、隣接する素電池の間、又は、素電池と容器との間ほど圧力が小さくなるように、複数の素電池が配置されていても良い。
【００１１】
ここに、「垂直方向上側の、隣接する素電池の間、又は、素電池と容器との間ほど圧力が小さくなる」とは、例えば、容器内に２つの素電池が収容されている場合、垂直方向上側に配置された素電池の上面と容器とで挟まれた領域の圧力をＰ１、２つの素電池で挟まれた領域の圧力をＰ２、垂直方向下側に配置された素電池の下面と容器とで挟まれた領域の圧力をＰ３、とするとき、Ｐ１＜Ｐ２＜Ｐ３となることをいう。
【００１２】
また、上記本発明において、接触回避部材が孔を有していても良い。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の固体電池では、該接触回避部材を用いて、少なくとも素電池の作動時に、隣接する２つの素電池の接触、及び、素電池と容器との接触が回避されている。かかる形態とすることにより、隣接する２つの素電池が接触している場合や素電池と容器とが接触している場合と比較して、気体を用いて素電池の表面を均一に加圧することが可能になる。均一に加圧することにより、不均一な圧力が付与されることに起因する性能低下を抑制することができるので、電池の性能を向上させることができる。したがって、本発明によれば、性能を向上させることが可能な、固体電池を提供することができる。また、本発明の固体電池では、少なくとも素電池の作動時に、素電池と容器とが直接接触しない。それゆえ、本発明の固体電池を、車両のような振動する機器に用いた場合であっても、素電池へと伝わる振動を低減することが可能になり、その結果、素電池の性能低下を抑制することが可能になる。すなわち、本発明の固体電池によれば、性能を向上させることが可能になる。
【００１４】
また、本発明において、送風手段を用いて容器内に充填された気体を循環させた場合に、垂直方向上側の隙間ほど圧力が小さくなるように、複数の素電池が配置されている形態とすることにより、送風手段から風を送ることで複数の素電池を浮かせることも可能になる。複数の素電池を浮かせることにより、素電池の全表面を均一に加圧することが容易になるので、固体電池の性能を向上させることが容易になる。
【００１５】
また、本発明において、接触回避部材が孔を有していることにより、接触回避部材と接触している素電池の部位も、気体を用いて加圧することができる。したがって、かかる形態とすることにより、容器に収容された素電池へ均一な圧力を付与することが容易になり、その結果、固体電池の性能を向上させることが容易になる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】固体電池１０を説明する断面図である。
【図２】素電池１を説明する断面図である。
【図３】固体電池２０を説明する断面図である。
【図４】固体電池３０を説明する断面図である。
【図５】固体電池４０を説明する断面図である。
【図６】固体電池５０を説明する断面図である。
【図７】素電池５１を説明する断面図である。
【図８】固体電池６０を説明する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照しつつ、本発明について説明する。なお、以下に示す形態は本発明の例示であり、本発明は以下に示す形態に限定されるものではない。見やすくするため、図面では、一部符号の記載を省略することがある。
【００１８】
図１は、第１実施形態にかかる本発明の固体電池１０を説明する断面図である。図１では、固体電池１０を簡略化して示している。図１の紙面上側から下側へと向かう方向が重力方向（垂直方向）である。図１に示したように、固体電池１０は、複数の素電池１、１、…と、該素電池１、１、…を収容する容器２と、を有している。素電池１、１、…の周囲且つ容器２の内側には、素電池１、１、…を加圧すべき不活性ガス３が充填されている。容器２にはガス流路４が備えられ、ガス流路４には弁５が接続されている。素電池１、１、…は、櫛歯状の接触回避部材６、６に端部が接触するように配置することによって、容器２内における位置が決せられており、接触回避部材６、６によって、隣接する素電池１、１の接触、及び、素電池１と容器２との接触が回避されている。ガス流路４は、接触回避部材６、６と接触するように配置された素電池１、１、…を収容した容器２に不活性ガス３を充填する際に用いられ、不活性ガス３の充填が終了すると弁５が閉じられる。弁５が閉じられることにより、不活性ガス３の漏洩が防止されるとともに、容器２の内側への大気の流入が防止される。このほか、図示は省略するが、容器２には、電流端子や、温度センサ等に代表されるセンサ等の導入部が設けられている。なお、図１に示したように、重力方向（垂直方向）の一番上に配置された素電池１の上面は容器２と接触していない。
【００１９】
図２は、素電池１を説明する断面図である。図２に示したように、素電池１は積層体１ｘを有し、該積層体１ｘがラミネートフィルム１ｙに包まれている。積層体１ｘは、正極集電体１ａと、該正極集電体１ａに接続された正極層１ｂと、該正極層１ｂと接触するように配設された固体電解質層１ｃと、固体電解質層１ｃを中心にして正極層１ｂの反対側に固体電解質層１ｃと接触するように配設された負極層１ｄと、該負極層１ｄに接続された負極集電体１ｅと、を有している。正極集電体１ａには端子１ｆが、負極集電体１ｅには端子１ｇが、それぞれ接続されており、端子１ｆ及び端子１ｇは、それぞれの一端がラミネートフィルム１ｙの外側に位置している。固体電池１０において、複数の端子１ｆ、１ｆ、…は不図示の正極接続端子に接続されており、この正極接続端子は、その一端が容器２の外側に位置する正極端子（不図示）に接続されている。同様に、複数の端子１ｇ、１ｇ、…は不図示の負極接続端子に接続されており、この負極接続端子は、その一端が容器２の外側に位置する負極端子（不図示）に接続されている。
【００２０】
このように、固体電池１０では、接触回避部材６、６によって、隣接する素電池１、１の接触、及び、素電池１と容器２との接触が回避されている。隣接する素電池１、１の接触、及び、素電池１と容器２との接触が回避されることにより、不活性ガス３を用いて、素電池１、１、…の表面を満遍なく加圧することができる。ここで、固体電池１０は、素電池１、１、…の端部と接触回避部材６とが接触している。上述のように、素電池１は、積層体１ｘがラミネートフィルム１ｙによって包まれた形態とされており、ラミネートフィルム１ｙは、例えば縁が熱融着されることにより、密封される。それゆえ、密封されたラミネートフィルム１ｙの縁と接触回避部材６、６とを接触させる形態とすることにより、固体電池１０によれば、積層体１ｘの積層方向両端面（図１の上側及び下側の面）を満遍なく加圧することができる。それゆえ、本発明によれば、容器２に収容された積層体１ｘ、１ｘ、…へ均一な圧力を付与することが可能になるので、不均一な圧力が付与されることに起因する性能低下を抑制することが可能になる。したがって、本発明によれば、性能を向上させることが可能な、固体電池１０を提供することができる。
【００２１】
また、固体電池１０では、容器２と素電池１、１、…とが直接接触していない。それゆえ、振動する機器に固体電池１０を用いた場合であっても、素電池と容器とが直接接触している場合と比較して、素電池１、１、…へと伝わる振動を低減することができる。素電池１、１、…へと伝わる振動を低減することにより、振動に起因する性能低下を抑制することができるので、固体電池１０によれば、性能を向上させることができる。
【００２２】
固体電池１０において、正極集電体１ａや負極集電体１ｅは、リチウムイオン二次電池の正極集電体や負極集電体として使用可能な公知の導電性材料によって構成することができる。そのような導電性材料としては、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｖ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｍｇ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｚｎ、Ｇｅ、Ｉｎからなる群から選択される一又は二以上の元素を含む金属材料を例示することができる。また、正極集電体１ａ及び負極集電体１ｅは、例えば、金属箔や金属メッシュ等の形状にすることも可能である。
【００２３】
また、正極層１ｂに含有させる正極活物質としては、リチウムイオン二次電池の正極層に含有させることが可能な公知の活物質を適宜用いることができる。そのような正極活物質としては、コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ２）等を例示することができる。また、正極層１ｂに含有させる固体電解質としては、リチウムイオン二次電池の正極層に含有させることが可能な公知の固体電解質を適宜用いることができる。そのような固体電解質としては、Ｌｉ３ＰＯ４等の酸化物系固体電解質のほか、Ｌｉ３ＰＳ４や、Ｌｉ２Ｓ：Ｐ２Ｓ５＝５０：５０〜１００：０となるようにＬｉ２Ｓ及びＰ２Ｓ５を混合して作製した硫化物系固体電解質（例えば、質量比で、Ｌｉ２Ｓ：Ｐ２Ｓ５＝７５：２５となるようにＬｉ２Ｓ及びＰ２Ｓ５を混合して作製した硫化物固体電解質）等を例示することができる。このほか、正極層１ｂには、正極活物質や固体電解質を結着させるバインダーや導電性を向上させる導電材が含有されていても良い。正極層１ｂに含有させることが可能なバインダーとしては、ブチレンゴム等を例示することができ、正極層１ｂに含有させることが可能な導電材としては、カーボンブラック等を例示することができる。また、正極層１ｂを作製する際に用いる溶媒としては、リチウムイオン二次電池の正極層作製時に用いるスラリーを調整する際に使用可能な公知の溶媒を適宜用いることができる。そのような溶媒としては、ヘプタン等を例示することができる。
【００２４】
また、固体電解質層１ｃに含有させる固体電解質としては、正極層１ｂに含有させることが可能な上記固体電解質等を例示することができる。また、固体電解質層１ｃを作製する際に用いる溶媒としては、正極層１ｂを作製する際に使用可能な上記溶媒等を例示することができる。
【００２５】
また、負極層１ｄに含有させる負極活物質としては、リチウムイオン二次電池の負極層に含有させることが可能な公知の活物質を適宜用いることができる。そのような活物質としては、グラファイト等を例示することができる。また、負極層１ｄに含有させる固体電解質としては、リチウムイオン二次電池の負極層に含有させることが可能な公知の固体電解質を適宜用いることができる。そのような固体電解質としては、正極層１ｂに含有させることが可能な上記固体電解質等を例示することができる。このほか、負極層１ｄには、負極活物質や固体電解質を結着させるバインダーや導電性を向上させる導電材が含有されていても良い。負極層１ｄに含有させることが可能なバインダーや導電材としては、正極層１ｂに含有させることが可能な上記バインダーや導電材等を例示することができる。また、負極層１ｄを作製する際に用いる溶媒としては、正極層１ｂを作製する際に使用可能な上記溶媒等を例示することができる。
【００２６】
また、ラミネートフィルム１ｙは、リチウムイオン二次電池の使用時の環境に耐えることができ、気体を透過させない性質を有し、且つ、密封することができるフィルムを、特に限定されることなく用いることができる。そのようなフィルムの構成材料としては、ポリエチレン、ポリフッ化ビニルやポリ塩化ビニリデン等に代表される樹脂のほか、これらの表面にアルミニウム等の金属を蒸着させた金属蒸着フィルム等を例示することができる。
【００２７】
また、端子１ｆ及び端子１ｇは、固体電池１０の使用時の環境に耐え得る良好な電子伝導性を有する材料によって構成することができ、固体電池１０の使用時に付与された外力にも対応可能な強度及び柔軟性を有する材料によって構成することが好ましい。そのような材料としては、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）等に代表される炭素繊維等を例示することができる。
【００２８】
また、容器２、ガス流路４、及び、接触回避部材６は、固体電池１０の使用時の環境に耐えることができ、且つ、素電池１を加圧する不活性ガス３の圧力（例えば、１気圧以上２００気圧以下程度）に耐える強度を有する公知の材料によって構成することができる。そのような材料としては、アルミニウムやステンレス鋼等の金属のほか、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）等に代表される熱硬化性樹脂等を例示することができる。このほか、容器２、ガス流路４、及び、接触回避部材６は、上記ラミネートフィルム１ｙと同様の材料によって構成することも可能である。
【００２９】
また、不活性ガス３としては、例えば、窒素ガスやアルゴンガス等を用いることができる。このほか、素電池１、１、…を加圧すべき気体としては、冷媒としても使用可能なフッ素系ガス（例えば、ハイドロフルオロカーボン混合冷媒（Ｒ４１０ＡやＲ４０７Ｃ等））、イソブタン、二酸化炭素や、乾燥空気等を用いることも可能である。
【００３０】
また、弁５は、ガス流路４を通じた流体の移動を遮断し得る機能を有し、且つ、固体電池１０の使用時の環境に耐え得る材料によって構成されていれば、その形態は特に限定されない。弁５としては、動作が電子制御される弁のほか、開閉を手動で行う弁等を用いることができる。
【００３１】
図３は、第２実施形態にかかる本発明の固体電池２０を説明する断面図である。図３の紙面上側から下側へと向かう方向が重力方向（垂直方向）である。図３において、固体電池１０と同様の構成には、図１で使用した符号と同一の符号を付し、その説明を適宜省略する。図３では、固体電池２０を簡略化して示している。
【００３２】
図３に示したように、固体電池２０は、垂直方向に並列された複数の素電池１、１、…と、該素電池１、１、…及び送風手段２１を収容する容器２と、を有している。素電池１、１、…の周囲且つ容器２の内側には、素電池１、１、…を加圧すべき不活性ガス３が充填されている。容器２にはガス流路４が備えられ、ガス流路４には弁５が接続されている。容器２の内側（素電池１、１、…に面する側）には、固体電池２０の製造時等に素電池１、１、…の位置を決定可能であり、且つ、素電池１と容器２との接触及び隣接する素電池１、１の接触を防止する位置決め片２２、２２、位置決め片２３、２３、位置決め片２４、２４、位置決め片２５、２５、位置決め片２６、２６、及び、位置決め片２７、２７（以下において、これらをまとめて、単に「位置決め片」ということがある。）が設けられている。ここで、固体電池２０の製造時における、位置決め片２３、２３と接触するように配置された素電池１の上面と容器２との間隔をＬ１、該素電池１の下面と位置決め片２４、２４と接触するように配置された素電池１の上面との間隔をＬ２、該素電池１の下面と位置決め片２５、２５と接触するように配置された素電池１の上面との間隔をＬ３、該素電池１の下面と位置決め片２６、２６と接触するように配置された素電池１の上面との間隔をＬ４、該素電池１の下面と位置決め片２７、２７と接触するように配置された素電池１の上面との間隔をＬ５、該素電池１の下面と容器２との間隔をＬ６とするとき、固体電池２０では、Ｌ１＞Ｌ２＞Ｌ３＞Ｌ４＞Ｌ５＞Ｌ６とされている。
【００３３】
ここで、間隔がＬ１である領域の圧力をＰ１、間隔がＬ２である領域の圧力をＰ２、間隔がＬ３である領域の圧力をＰ３、間隔がＬ４である領域の圧力をＰ４、間隔がＬ５である領域の圧力をＰ５、間隔がＬ６である領域の圧力をＰ６とする。固体電池２０では、Ｌ１＞Ｌ２＞Ｌ３＞Ｌ４＞Ｌ５＞Ｌ６とされているので、素電池１、１、…の作動時に送風手段２１から素電池１、１、…へ風を送ると、Ｐ１＜Ｐ２＜Ｐ３＜Ｐ４＜Ｐ５＜Ｐ６とすることが可能になる。固体電池２０において、例えば、素電池１、１、…の重さが３ｇで、且つ、風を受ける面の面積が５０ｃｍ２である場合、送風手段２１から０．５ｍ／ｓの風を送ると、素電池１、１、…を浮かせることが可能になる。浮いた素電池１、１、…は、上面から受ける力と下面から受ける力とが釣り合った位置に留まる。かかる状態とすることにより、素電池１、１、…の表面を均一に加圧することが可能になる。また、素電池１、１、…を浮かせることにより、固体電池２０が振動する機器に用いられた場合であっても、素電池１、１、…へと伝わる振動をゼロにすることが可能になる。したがって、固体電池２０によれば、性能を向上させることができる。
【００３４】
固体電池２０では、送風手段２１から送られる風の強さを変更することにより、素電池１、１、…を浮かせる程度を変更することができ、送風手段２１から強い風を送ると、素電池１、１、…を高く浮かせることができる。上述のように、固体電池２０には、位置決め片が設けられているので、素電池１、１、…が過度に浮いた場合であっても、隣接する素電池１、１同士の接触、及び、素電池１と容器２との接触が防止される。
【００３５】
固体電池２０において、送風手段２１は、素電池１、１、…へ風を送ることができる機器であれば、その形態は特に限定されない。送風手段２１は、例えば、リチウムイオン二次電池を冷却する等の目的で利用される公知のブロワを用いることができる。
【００３６】
また、位置決め片は、隣接する素電池１、１、及び、素電池１と容器２とが接触しないように、素電池１が移動可能な領域を画定する機能を発揮でき、且つ、固体電池２０の使用時の環境に耐え得る物質によって構成されていれば、その形態は特に限定されない。位置決め片は、例えば、容器２と同様の材料によって形成することができる。
【００３７】
図４は、第３実施形態にかかる本発明の固体電池３０を説明する断面図である。図４の紙面上側から下側へと向かう方向が重力方向（垂直方向）である。図４において、固体電池２０と同様の構成には、図３で使用した符号と同一の符号を付し、その説明を適宜省略する。図４では、固体電池３０を簡略化して示している。
【００３８】
図４に示したように、固体電池３０は、垂直方向に並列された複数の素電池１、１、…と、該素電池１、１、…及び送風手段２１を収容する容器２と、を有している。素電池１、１、…の周囲且つ容器２の内側には、素電池１、１、…を加圧すべき不活性ガス３が充填されている。容器２にはガス流路４が備えられ、ガス流路４には弁５が接続されている。容器２の内側（素電池１、１、…に面する側）には、固体電池３０の製造時等に素電池１、１、…の位置を決定可能であり、且つ、素電池１と容器２との接触及び隣接する素電池１、１の接触を防止する位置決め片が設けられている。固体電池３０において、固体電池３０の製造時に位置決め片２３、２３と接触するように配置された素電池１の端面には羽３１が、固体電池３０の製造時に位置決め片２４、２４と接触するように配置された素電池１の端面には羽３２が、固体電池３０の製造時に位置決め片２５、２５と接触するように配置された素電池１の端面には羽３３が、固体電池３０の製造時に位置決め片２６、２６と接触するように配置された素電池１の端面には羽３４が、固体電池３０の製造時に位置決め片２７、２７と接触するように配置された素電池１の端面には羽３５が、それぞれ取り付けられている。送風手段２１から送られた風を受ける羽３１の面３１ｚ、羽３２の面３２ｚ、羽３３の面３３ｚ、羽３４の面３４ｚ、及び、羽３５の面３５ｚの面積を、それぞれ、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、及び、Ｓ５とするとき、固体電池３０では、Ｓ１＞Ｓ２＞Ｓ３＞Ｓ４＞Ｓ５とされている。
【００３９】
ここで、羽３１が取り付けられている素電池１の上面と容器２とによって挟まれた領域の圧力をＰ１、羽３１が取り付けられている素電池１の下面と羽３２が取り付けられている素電池１の上面とによって挟まれた領域の圧力をＰ２、羽３２が取り付けられている素電池１の下面と羽３３が取り付けられている素電池１の上面とによって挟まれた領域の圧力をＰ３、羽３３が取り付けられている素電池１の下面と羽３４が取り付けられている素電池１の上面とによって挟まれた領域の圧力をＰ４、羽３４が取り付けられている素電池１の下面と羽３５が取り付けられている素電池１の上面とによって挟まれた領域の圧力をＰ５、羽３５が取り付けられている素電池１の下面と容器２とによって挟まれた領域の圧力をＰ６、とする。固体電池３０では、Ｓ１＞Ｓ２＞Ｓ３＞Ｓ４＞Ｓ５とされているので、素電池１、１、…の作動時に送風手段２１から素電池１、１、…へ風を送ると、Ｐ１＜Ｐ２＜Ｐ３＜Ｐ４＜Ｐ５＜Ｐ６とすることが可能になる。固体電池３０において、例えば、羽３１が取り付けられている素電池１の重さが３ｇで、且つ、風を受ける面の面積が５０ｃｍ２である場合、送風手段２１から０．３ｍ／ｓの風を送ると、素電池１を浮かせることが可能になる。このように、固体電池３０によっても、素電池１、１、…を浮かせることが可能になる。したがって、固体電池３０によれば、固体電池２０と同様に、性能を向上させることができる。
【００４０】
固体電池３０においても固体電池２０と同様に、送風手段２１から送られる風の強さを変更することにより、素電池１、１、…を浮かせる程度を変更することができ、送風手段２１から強い風を送ると、素電池１、１、…を高く浮かせることができる。上述のように、固体電池３０には、位置決め片が設けられているので、素電池１、１、…が過度に浮いた場合であっても、隣接する素電池１、１同士の接触、及び、素電池１と容器２との接触が防止される。
【００４１】
固体電池３０において、羽３１、３２、３３、３４、３５は、送風手段２１から送られた風を受けて揚力を生じさせることが可能な強度を有し、且つ、固体電池３０の使用時の環境に耐え得る物質によって構成されていれば、その形態は特に限定されない。素電池１、１、…を浮かせやすくする観点からは、軽量の材料によって形成されていることが好ましい。羽３１、３２、３３、３４、３５は、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等の樹脂製とすることができる。
【００４２】
図５は、第４実施形態にかかる本発明の固体電池４０を説明する断面図である。図５の紙面上側から下側へと向かう方向が重力方向（垂直方向）である。図５において、固体電池２０と同様の構成には、図３で使用した符号と同一の符号を付し、その説明を適宜省略する。図５では、固体電池４０を簡略化して示している。
【００４３】
図５に示したように、固体電池４０は、垂直方向に並列された複数の素電池１、１、…と、該素電池１、１、…及び送風手段２１を収容する容器２と、を有している。素電池１、１、…の周囲且つ容器２の内側には、素電池１、１、…を加圧すべき不活性ガス３が充填されている。容器２にはガス流路４が備えられ、ガス流路４には弁５が接続されている。容器２の内側（素電池１、１、…に面する側）には、固体電池４０の製造時等に素電池１、１、…の位置を決定可能であり、且つ、素電池１と容器２との接触及び隣接する素電池１、１の接触を防止する位置決め片が設けられている。固体電池４０において、すべての素電池１、１、…の端面には、羽４１、４１、…が取り付けられている。固体電池４０において、固体電池４０の製造時に位置決め片２３、２３と接触するように配置された素電池１に取り付けられた羽４１が送風手段２１から送られた風を受ける面と素電池１、１、…の積層方向とのなす角をθ１、固体電池４０の製造時に位置決め片２４、２４と接触するように配置された素電池１に取り付けられた羽４１が送風手段２１から送られた風を受ける面と素電池１、１、…の積層方向とのなす角をθ２、固体電池４０の製造時に位置決め片２５、２５と接触するように配置された素電池１に取り付けられた羽４１が送風手段２１から送られた風を受ける面と素電池１、１、…の積層方向とのなす角をθ３、固体電池４０の製造時に位置決め片２６、２６と接触するように配置された素電池１に取り付けられた羽４１が送風手段２１から送られた風を受ける面と素電池１、１、…の積層方向とのなす角をθ４、固体電池４０の製造時に位置決め片２７、２７と接触するように配置された素電池１に取り付けられた羽４１が送風手段２１から送られた風を受ける面と素電池１、１、…の積層方向とのなす角をθ５、とするとき、固体電池４０では、θ１＞θ２＞θ３＞θ４＞θ５とされている。
【００４４】
ここで、垂直方向の一番上に配置された素電池１の上面と容器２とによって挟まれた領域の圧力をＰ１、垂直方向の一番上に配置された素電池１の下面と垂直方向の上から２番目に配置された素電池１の上面とによって挟まれた領域の圧力をＰ２、垂直方向の上から２番目に配置された素電池１の下面と垂直方向の上から３番目に配置された素電池１の上面とによって挟まれた領域の圧力をＰ３、垂直方向の上から３番目に配置された素電池１の下面と垂直方向の下から２番目に配置された素電池１の上面とによって挟まれた領域の圧力をＰ４、垂直方向の下から２番目に配置された素電池１の下面と垂直方向の一番下に配置された素電池１の上面とによって挟まれた領域の圧力をＰ５、垂直方向の一番下に配置された素電池１の下面と容器２とによって挟まれた領域の圧力をＰ６、とする。固体電池４０では、θ１＞θ２＞θ３＞θ４＞θ５とされているので、素電池１、１、…の作動時に送風手段２１から素電池１、１、…へ風を送ると、Ｐ１＜Ｐ２＜Ｐ３＜Ｐ４＜Ｐ５＜Ｐ６とすることが可能になる。固体電池４０において、例えば、羽４１が取り付けられている素電池１の重さが３ｇで、且つ、風を受ける面の面積が５０ｃｍ２である場合、送風手段２１から０．３ｍ／ｓの風を送ると、素電池１を浮かせることが可能になる。このように、固体電池４０によっても素電池１、１、…を浮かせることが可能になる。したがって、固体電池４０によれば、固体電池２０や固体電池３０と同様に、性能を向上させることができる。
【００４５】
固体電池４０においても固体電池２０や固体電池３０と同様に、送風手段２１から送られる風の強さを変更することにより、素電池１、１、…を浮かせる程度を変更することができ、送風手段２１から強い風を送ると、素電池１、１、…を高く浮かせることができる。上述のように、固体電池４０には、位置決め片が設けられているので、素電池１、１、…が過度に浮いた場合であっても、隣接する素電池１、１同士の接触、及び、素電池１と容器２との接触が防止される。
【００４６】
固体電池４０において、羽４１は、羽３１、３２、３３、３４、３５と同様の形態とすることができる。
【００４７】
送風手段２１を用いる本発明の固体電池２０、３０、４０に関する上記説明では、容器２と素電池１との間隔及び隣接する素電池１、１の間隔を変更した形態の固体電池２０、風を受ける面の面積を変更した形態の固体電池３０、羽を取り付ける角度を変更した形態の固体電池４０について言及したが、送風手段を用いる本発明の固体電池は、これらの形態に限定されない。本発明の固体電池を、送風手段が備えられる形態とする場合、（１）間隔を変更する、（２）羽の面積を変更する、及び、（３）羽の角度を変更する、からなる群より選択された２つ又は３つを組み合わせた形態とすることも可能である。
【００４８】
図６は、第５実施形態にかかる本発明の固体電池５０を説明する断面図である。図６の紙面上側から下側へと向かう方向が重力方向（垂直方向）である。図６において、固体電池１０と同様の構成には、図１で使用した符号と同一の符号を付し、その説明を適宜省略する。図６では、固体電池５０を簡略化して示している。
【００４９】
図６に示したように、固体電池５０は、垂直方向に積層された複数の素電池５１、５１、…と、該素電池５１、５１、…を収容する容器２と、を有している。素電池５１、５１、…の周囲且つ容器２の内側には、素電池５１、５１、…を加圧すべき不活性ガス３が充填されている。容器２にはガス流路４が備えられ、ガス流路４には弁５が接続されている。なお、図６に示したように、重力方向（垂直方向）の一番上に配置された素電池５１の上面は容器２と接触していない。
【００５０】
図７は、素電池５１を説明する断面図である。図７において、素電池１と同様の構成には、図２で使用した符号と同一の符号を付し、その説明を適宜省略する。
【００５１】
図７に示したように、素電池５１は、積層体１ｘと、該積層体１ｘの縁（端部）に取り付けられた凸片５２、５２、…と、を有し、積層体１ｘ及び凸片５２、５２、…がラミネートフィルム１ｙに包まれている。かかる形態とすることにより、素電池５１の積層方向両端面（図６の上側及び下側の面）において、凸片５２、５２が取り付けられていない積層体１ｘの部位と、凸片５２、５２が取り付けられている部位とで凹凸を生じさせることができる。例えば、正極集電体１ａの縁以外の部位に正極層１ｂを形成し、負極集電体１ｅの縁以外の部位に負極層１ｄを形成しておくことにより、固体電池５０によれば、正極層１ｂ及び負極層１ｄが形成されている部位を満遍なく加圧することができる。それゆえ、本発明によれば、正極層１ｂ及び負極層１ｄへ均一な圧力を付与することが可能になり、その結果、不均一な圧力が付与されることに起因する性能低下を抑制することが可能になる。したがって、本発明によれば、性能を向上させることが可能な、固体電池５０を提供することができる。
【００５２】
また、固体電池５０では、容器２と積層体１ｘとの間に、凸片５２、５２（及びラミネートフィルム１ｙ）が介在している。それゆえ、振動する機器に固体電池５０を用いた場合であっても、積層体と容器との間にラミネートフィルムのみが介在している場合と比較して、積層体１ｘへと伝わる振動を低減することができる。積層体１ｘへと伝わる振動を低減することにより、振動に起因する性能低下を抑制することができるので、固体電池５０によれば、性能を向上させることができる。
【００５３】
固体電池５０において、凸片５２は、固体電池５０の使用時の環境に耐え得る良好な電子伝導性を有する材料によって構成することができ、振動を吸収可能な物質によって構成することが好ましい。凸片５２は、例えば、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）等に代表される炭素繊維等によって構成することができる。
【００５４】
図８は、第６実施形態にかかる本発明の固体電池６０を説明する断面図である。図８の紙面上側から下側へと向かう方向が重力方向（垂直方向）である。図８において、固体電池１０と同様の構成には、図１で使用した符号と同一の符号を付し、その説明を適宜省略する。図８では、固体電池６０を簡略化して示している。
【００５５】
図８に示したように、固体電池６０は、多孔質部材６１、６１、…と素電池１、１、…とを垂直方向に交互に積層して構成した電池積層体６２と、該電池積層体６２を収容する容器２と、を有している。電池積層体６２の積層方向一番下には多孔質部材６１が配置されており、電池積層体６２の垂直方向一番上には素電池１が配置されている。素電池１、１、…の周囲且つ容器２の内側には、素電池１、１、…を加圧すべき不活性ガス３が充填されている。容器２にはガス流路４が備えられ、ガス流路４には弁５が接続されている。なお、図８に示したように、重力方向（垂直方向）の一番上に配置された素電池１の上面は容器２と接触していない。
【００５６】
固体電池６０では、素電池１の積層方向端面（図８の紙面上側及び／又は下側の面）の略全面と多孔質部材６１とが接触しており、多孔質部材６１、６１、…によって、隣接する素電池１、１の接触、及び、素電池１と容器２との接触が回避されている。また、不活性ガス３は、多孔質部材６１、６１、…の中を通過することができる。不活性ガス３が中を通過可能な多孔質部材６１、６１、…によって、隣接する素電池１、１の接触、及び、素電池１と容器２との接触が回避されることにより、不活性ガス３を用いて、素電池１、１、…の表面を満遍なく加圧することができる。素電池１、１、…の表面を満遍なく加圧することにより、不均一な圧力が付与されることに起因する性能低下を抑制することが可能になる。したがって、本発明によれば、性能を向上させることが可能な、固体電池６０を提供することができる。
【００５７】
また、固体電池６０では、容器２と素電池１、１、…とが直接接触していない。それゆえ、振動する機器に固体電池６０を用いた場合であっても、素電池と容器とが直接接触している場合と比較して、素電池１、１、…へと伝わる振動を低減することができる。素電池１、１、…へと伝わる振動を低減することにより、振動に起因する性能低下を抑制することができるので、固体電池６０によれば、性能を向上させることができる。
【００５８】
固体電池６０において、多孔質部材６１は、固体電池６０の使用時の環境に耐えることが可能であり、且つ、不活性ガス３を透過させる多孔質材料によって構成することができ、振動を吸収可能な物質によって構成することが好ましい。多孔質部材６１は、金属メッシュや発泡金属等に代表される多孔質金属によって形成することができる。このほか、公知の多孔質プラスチック等によって形成することも可能である。
【００５９】
固体電池６０に関する上記説明では、垂直方向の一番上に素電池１が配置されている電池積層体６２について言及したが、本発明は当該形態に限定されない。本発明の固体電池で多孔質部材を用いる場合、垂直方向の一番上の素電池の上面に、さらに多孔質部材を配置することも可能である。
【００６０】
本発明に関する上記説明では、ラミネートフィルム１ｙに１つの積層体１ｘ、５１ｘが収容されている素電池１、５１について言及したが、本発明は当該形態に限定されない。本発明の固体電池に備えられる素電池は、１つ以上の電池セルを有していれば良い。素電池に２以上の電池セルが備えられる場合、これらの電池セルは電気的に直列及び／又は並列に接続することができる。
【００６１】
また、本発明に関する上記説明では、略四角柱形状の素電池１、５１を例示したが、本発明は当該形態に限定されない。本発明の固体電池に備えられる素電池は、円柱状等の他の形態とすることも可能である。
【００６２】
また、本発明に関する上記説明では、ラミネートフィルム１ｙに包まれた形態の素電池１、５１を例示したが、本発明は当該形態に限定されない。本発明の固体電池に備えられる素電池は、流体を透過させず、固体電池の使用時の環境に耐えることができ、且つ、外側から付与された圧力を内側へと伝えることが可能な物質によって包まれた形態とすることができる。そのような物質としては、アルミニウム箔等の金属箔を例示することができる。
【００６３】
また、本発明に関する上記説明では、リチウムイオン二次電池である素電池１、５１が備えられている形態を主に例示したが、本発明を適用可能な電池は当該形態に限定されない。本発明における素電池は、正極層と負極層との間を、リチウムイオン以外のイオンが移動する形態とすることも可能である。そのようなイオンとしては、ナトリウムイオンやカリウムイオン等を例示することができる。リチウムイオン以外のイオンが移動する形態とする場合、正極活物質、固体電解質、及び、負極活物質は、移動するイオンに応じて適宜選択すれば良い。また、本発明の固体電池に備えられる素電池は、一次電池であっても良い。
【符号の説明】
【００６４】
１、５１…素電池
１ａ…正極集電体
１ｂ…正極層
１ｃ…固体電解質層
１ｄ…負極層
１ｅ…負極集電体
１ｆ、１ｇ…端子
１ｘ…積層体
１ｙ…ラミネートフィルム
２…容器
３…不活性ガス
４…ガス流路
５…弁
６…接触回避部材
１０、２０、３０、４０、５０、６０…固体電池
２１…送風手段
２２、２３、２４、２５、２６、２７…位置決め片
３１、３２、３３、３４、３５、４１…羽
５２…凸片
６１…多孔質部材（接触回避部材）
６２…電池積層体
【図１】
2012221580.tif 000003
【図２】
2012221580.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2012221580.tif 000008
【図７】
2012221580.tif 000009
【図８】
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