(57)【要約】【課題】本発明は、熱応力によって生じるクラックを任意の位置に発生させ加工性が高い事を特徴とする積層体の焼結装置、積層体の製造方法及び全固体二次電池の製造方法を提供する事を目的とする。【解決手段】積層体４の焼結装置１であって、積層体４を上面に載置する載置体３と、上面と対向し積層体４を挟む加圧面を備えた加圧体２と、積層体４を加圧する加圧手段と、積層体４に対して熱を与える加熱手段と、を備え、加圧面が、第一の熱膨張率からなる第一の熱膨張部２１と、第一の熱膨張率よりも小さな第二の熱膨張率からなる第二の熱膨張部２２と、を含んでなることを特徴とする。【選択図】図１
2013182828.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
積層体を上面に載置する載置体と、
前記上面と対向し前記積層体を挟む加圧面を備えた加圧体と、
前記積層体を加圧する加圧手段と、
前記積層体に対して熱を与える加熱手段と、
を備え、
前記加圧面と前記載置体の上面の少なくとも何れか一方が、第一の熱膨張率からなる第一の熱膨張部と、前記第一の熱膨張率よりも小さな第二の熱膨張率からなる第二の熱膨張部と、を含んでなることを特徴とする焼結装置。
【請求項２】
前記第一の熱膨張部は複数からなり、前記第二の熱膨張部は隣接する前記第一の熱膨張部間に介在するように配設されることを特徴とする請求項１に記載の焼結装置。
【請求項３】
前記第一の熱膨張部と前記第二の熱膨張部との間に空隙部を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の焼結装置。
【請求項４】
熱膨張率がα１からなる前記第一の熱膨張部の両端同士の距離をＬ１とし、
熱膨張率がα２からなる前記第二の熱膨張部の幅をＬ２とし、
前記加熱手段による加熱前後の温度の差をΔｔとしたとき、
前記空隙部の幅ｓが
ｓ≧Δｔ・（α１Ｌ１＋α２Ｌ２）
の関係にあることを特徴とする請求項３に記載の焼結装置。
【請求項５】
前記第一の熱膨張部及び前記第二の熱膨張部それぞれの前記紛体と接する面は、前記紛体を加熱していない状態では同一平面上に配置されていることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の焼結装置。
【請求項６】
前記第一の熱膨張部は平面視矩形状からなることを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の焼結装置。
【請求項７】
前記第一の熱膨張部は平面視円形状からなることを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の焼結装置。
【請求項８】
前記積層体は、正極層と、負極層と、前記正極層と前記負極層との間に配設された固体電解質層と、が積層されたものであることを特徴とする請求項１〜７の何れか一項に記載の焼結装置。
【請求項９】
請求項１〜８の何れかに記載の焼結装置を用いた積層体の製造方法であって、
前記載置体上面に載置する載置工程と、
前記載置体上面と前記加圧体の加圧面とで前記積層体を挟み、前記加圧手段により前記積層体を加圧するとともに、前記加熱手段により前記積層体を加熱し焼結する焼結工程と、
を備えることを特徴とする積層体の製造方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の積層体の製造方法により製造される積層体を含む全固体二次電池の製造方法であって、前記積層体に形成されるクラックに沿って前記積層体を個片化する工程を備えることを特徴とする全固体二次電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、積層体の焼結装置、積層体の製造方法及び全固体二次電池の製造方法に関する。特に、積層焼結体であり生産性に優れる全固体二次電池の形成に使用する焼結装置、積層体の製造方法及び全固体二次電池の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器に関わるエレクトロ技術の著しい発展により、携帯電子機器は小型化、軽量化、薄型化、高容量化が進んでいる。そのため、当該携帯電子機器に用いられる電源も、小型化、軽量化、薄型化、高容量化の他、安全性や高信頼性の向上が望まれる。
【０００３】
ところで、現在上述の電子機器に用いられる電源としての二次電池は、有機溶媒を使用する非水電解液二次電池（リチウムイオン二次電池）が中心である。当該非水電解液二次電池には、可燃性の有機溶媒の電解液が使用されるので、その使用に伴う電極反応によりガスを発生させる場合がある。発生したガスは、電池の内部圧力を上昇させる事により外装缶を膨張させ、当該外装缶の封止性能を低下させる事により電池内部の電解液を電池外部へと漏出させてしまう可能性があり、発火させる危険性もある。その為、非水電解液二次電池の安全性、信頼性は低く、更なる安全性、信頼性を有する二次電池が要求されている。
【０００４】
そこで、有機溶媒電解液に代わって固体電解質を使用することにより液体を含まない全固体二次電池が注目されている。全固体二次電池は主に正極活物質層、負極活物質層、固体電解質層から構成され、液体材料を含まないため、漏液の危険性がなく安全性が非常に高い。
【０００５】
従来、上述の全固体二次電池は、一般的に以下のように製造される。即ち、粉末状の固体電解質材料にバインダ及び溶剤を添加して混合する事で、流動性を有するスラリー状の混合物を形成する。そしてドクターブレード法によって得られた混合物からグリーンシートを作製する事により、固体電解質のシート状成形品を得る。またこれ以外にも、粉末状の固体電解質にバインダを加え、熱プレスにより固体電解質のシート状成形品を作製する方法もある。
【０００６】
次に固体電解質と同様の方法を用いる事によって電極活物質を含む電極用シート状成形品を得る。こうして得られたシート状成形品を積層させて共焼結を行う事により、大面積の全固体二次電池の電解質と電極の積層体を得る事が出来る。あるいは電極活物質にバインダ及び溶剤を添加して混合したスラリー状の混合物を固体電解質のシート状成形品に直接塗布し、塗布後に共焼結を行う事により大面積の全固体二次電池の電解質と電極の積層体を得る事が出来る。
【０００７】
またこのようにして作製した全固体二次電池の電解質と電極の積層体は、最終製品として全固体二次電池で使用される際の形状よりも面積が大きい。そのため、当該積層体は、例えば特許文献１に示すように、ダイシングソーやワイヤーソー等の工作機械や、ＹＡＧレーザー、ＣＯ２レーザー等のレーザー加工機等の切断手段によって切断工程を経る事によって、最終製品としての全固体二次電池に適合する形状に加工される。
【０００８】
しかしながら、全固体二次電池の積層体を焼結する際に、各層の熱膨張率の違いにより冷却した後に熱応力が残留している場合がある。そして熱応力が破壊応力を上回る場合、積層体は、形状を保持する事が出来ずに不特定位置にクラックを生じて破壊される。クラックが生じた全固体二次電池の積層体は、切断工程を行ったとしても、クラックの生じた部分が全固体二次電池として使用できないので、不良品になってしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００８−２２６６６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
そこで、本発明は、上記状況に鑑みてなされたものであり、熱応力によって生じるクラックを任意の位置に発生させることにより加工性が高いことを特徴とする積層体の焼結装置、積層体の製造方法及び全固体二次電池の製造方法を提供する事を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するための本発明の焼結装置の第１の特徴は、積層体を上面に載置する載置体と、前記上面と対向し前記積層体を挟む加圧面を備えた加圧体と、前記積層体を加圧する加圧手段と、前記紛体に対して熱を与える加熱手段と、を備え、前記加圧面と前記載置体の上面の少なくとも何れか一方が、第一の熱膨張率からなる第一の熱膨張部と、前記第一の熱膨張率よりも小さな第二の熱膨張率からなる第二の熱膨張部と、を含んでなることを要旨とする。
かかる特徴によれば、焼結される積層体は第二の熱膨張部よりも第一の熱膨張部で焼結を行った領域の方が、加熱した際、積層体に対してかかる圧力が高くなる。そのため第一の熱膨張部で焼結を行った積層体は高密度かつ高強度になり、破壊が生じにくくなる。一方、第二の熱膨張部は第一の熱膨張部と比較して破壊が生じやすい。このように焼結した積層体に対してクラックを任意の位置に発生させる事が出来、任意の形状に加工がしやすい積層体を作製する事ができる。
【００１２】
また本発明の焼結装置の第２の特徴は、第１の特徴の焼結装置において、前記第一の熱膨張部は複数からなり、前記第二の熱膨張部は隣接する前記第一の熱膨張部間に介在するように配設されることを要旨とする。
かかる特徴によれば、第一の熱膨張部の領域が積層体と接する面に複数存在しているので、積層体の面積に関わらず積層体に任意の破壊を生じやすくさせ、焼結した積層体を大量に小分けをする加工がしやすくなる。
【００１３】
また本発明の焼結装置の第３の特徴は、第１または第２の特徴の焼結装置において、前記第一の熱膨張部と前記第二の熱膨張部との間に空隙部を備えることを要旨とする。
かかる特徴によれば、平面方向の熱膨張による第一の熱膨張部と第二の熱膨張部の干渉を低減する。これにより、第一の熱膨張部と第二の熱膨張部の領域の強度差がより明確についた積層体の焼結を行う事が可能となる。
【００１４】
また本発明の焼結装置の第４の特徴は、第３の特徴の焼結装置において、熱膨張率がα１からなる前記第一の熱膨張部の両端同士の距離をＬ１とし、熱膨張率がα２からなる前記第二の熱膨張部の幅をＬ２とし、前記加熱手段による加熱前後の温度の差をΔｔとしたとき、前記空隙部の幅ｓがｓ≧Δｔ・（α１Ｌ１＋α２Ｌ２）の関係にあることを要旨とする。
かかる特徴によれば、平面方向の熱膨張による第一の熱膨張部と第二の熱膨張部の干渉を防止し、積層体の第一の熱膨張部と第二の熱膨張部の領域に確実に強度差を発生させる事が可能となる。
【００１５】
また本発明の焼結装置の第５の特徴は、第１から第４の何れかの特徴の焼結装置において、前記第一の熱膨張部及び前記第二の熱膨張部それぞれの前記紛体と接する面は、前記紛体を加熱していない状態では同一平面上に配置されていることを要旨とする。
かかる特徴によれば、積層体を加圧体及び載置体によってプレスした時に積層体を構成する材料の移動が生じず、焼結した積層体の第一の熱膨張部の密度のばらつきを低減する事が出来る。
【００１６】
また本発明の焼結装置の第６の特徴は、第１から第５の何れかの特徴の焼結装置において、前記第一の熱膨張部は平面視矩形状からなることを要旨とする。
かかる特徴によれば、積層体の形状に応じた矩形状のパッケージを利用した全固体二次電池が作製出来るため、全固体二次電池が使用されるアプリケーションにおける空間の有効的な利用を行う事ができる。
【００１７】
また本発明の焼結装置の第７の特徴は、第１から第５の何れかの特徴の焼結装置において、前記第一の熱膨張部は平面視円形状からなることを要旨とする。
かかる特徴によれば、積層体の形状に応じて円筒形またはコイン型のパッケージを利用できるため、生産性の高い全固体二次電池を作製する事ができる。
【００１８】
また本発明の焼結装置の第８の特徴は、第１から第７の何れかの特徴の焼結装置において、前記積層体は、正極層と、負極層と、前記正極層と前記負極層との間に配設された固体電解質層と、が積層されたものであることを要旨とする。
かかる特徴によれば、本発明の焼結装置によって固体電解質によって構成される全固体二次電池を作製する事ができる。
【００１９】
また、本発明の積層体の製造方法の第１の特徴は、第１から第８の何れかの特徴の焼結装置を用いた積層体の製造方法であって、前記載置体上面に載置する載置工程と、前記載置体上面と前記加圧体の加圧面とで前記積層体を挟み、前記加圧手段により前記積層体を加圧するとともに、前記加熱手段により前記積層体を加熱し焼結する焼結工程と、を備えることを要旨とする。
かかる特徴によれば、焼結される積層体は第二の熱膨張部よりも第一の熱膨張部で焼結を行った領域の方が、加熱した際、積層体に対してかかる圧力が高くなる。そのため第一の熱膨張部で焼結を行った積層体は高密度かつ高強度になり、破壊が生じにくくなる。一方、第二の熱膨張部は第一の熱膨張部と比較して破壊が生じやすい。このように焼結した積層体に対してクラックを任意の位置に発生させる事が出来、任意の形状に加工がしやすい積層体を製造する事ができる。
【００２０】
また、本発明の全固体二次電池の製造方法の第１の特徴は、第１の特徴を備えた積層体の製造方法により製造される積層体を含む全固体二次電池の製造方法であって、前記積層体に形成されるクラックに沿って前記積層体を個片化する工程を備えることを要旨とする。
かかる特徴によれば、固体電解質によって構成される全固体二次電池を作製する事ができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、熱応力によって生じるクラックを任意の位置に発生させる事により加工性が高いことを特徴とする積層体の焼結装置、積層体の製造方法及び全固体二次電池の製造方法を提供出来る。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施例に係る焼結装置の全体の概略構成である。
【図２】本発明の実施の形態１における焼結工程時の模式図である。
【図３】図１に示す焼結装置の変形例１に係る焼結工程時の模式図である。
【図４】図１に示す焼結装置の他の変形例２に係る焼結工程時の模式図である。
【図５】本発明の実施の形態２における焼結装置の加圧体を加圧面側から垂直視した平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
（実施の形態１）
図１及び図２に基づいて、本発明の実施の形態１における焼結装置の実施例を説明する。尚、図面においては、各構成をわかりやすくするために、実際の構造と各構成における縮尺などが異なっている場合がある。
図１には本発明の一実施例に係る焼結装置１の全体の概略構成、図２には焼結工程時の模式図、図３には異なる例の焼結工程時の模式図を示す。
【００２４】
図１に示されるように、焼結装置１は、加圧体２と載置体３と加圧手段（図示省略）と加熱手段（図示省略）とを含んで構成される。すなわち、焼結装置１は、載置体３に載置された積層体４を加圧体２と載置体３とで挟持し、加圧手段で挟持された積層体４を加圧するとともに、加熱手段で積層体４を加熱することで、積層体４の焼結を行う。以下では、当該焼結装置１による積層体４の加圧／加熱処理を焼結工程と称する。
【００２５】
加圧体２及び載置体３は、耐熱性及び荷重に対する変形量が少ない部材、例えばカーボングラファイトや超硬合金、セラミックス等によって形成されている。加圧体２と載置体３の対向する面同士は互いに平行であり、焼結工程時には積層体４を挟み、平行状態を保ちながら加圧手段によって加重されることによりお互いの距離を縮める。また加圧手段は、クランクプレスなどのモーターの回転運動を用いた機械式によるものや、液体に圧力をかけて作動させる液圧式によるものなど、公知の加圧手段を用いることが出来る。なお、加圧手段は加圧体２と載置体３のどちら側（あるいは双方）に設けられていても良い。
【００２６】
また、加圧体２の載置体３と対向する加圧面、もしくは載置体３の加圧体２と対向する載置体の上面の何れか一方は、異なる熱膨張率を有する複数の部材から構成される。本実施形態では一例として、加圧体２の載置体３と対向する加圧面が異なる熱膨張率を有する複数の部材から構成されるものとする。すなわち、加圧体２は、第一の熱膨張率α１を有する第一の熱膨張部２１と、第一の熱膨張率よりも小さい第二の熱膨張率α２を有する第二の熱膨張部２２を含んで構成される。
【００２７】
載置体３の上面には、二次電池を構成する積層体４が配置される（載置工程）。積層体４は、正極層４１、固体電解質層４２、負極層４３の３つの異なる層から構成されており、正極層４１と負極層４３に固体電解質層４２が挟持される構成となる。なお、正極層４１と負極層４３はどちらが上面に配置されていても良い。
【００２８】
本発明において使用される固体電解質は、リチウムイオンの伝導性が高く、電子の伝導性が小さい材料であり、大気雰囲気で高温焼成できる無機材料であることが好ましい。具体的な固体電解質の材料としては、ケイリン酸リチウムやリン酸チタンリチウム、リン酸ゲルマニウムリチウム、Ｌｉ２Ｏ−ＳｉＯ２、Ｌｉ２Ｏ−Ｖ２Ｏ５−ＳｉＯ２、Ｌｉ２Ｏ−Ｐ２Ｏ５−Ｂ２Ｏ３、Ｌｉ２Ｏ−ＧｅＯ２からなる群から少なくとも１種類以上の材料を用いたものが例として挙げられる。また、固体電解質は、これらの材料に異種元素や化合物をドープした材料であっても良い。ここで、固体電解質の材料は、結晶質、非晶質のいずれの構造をとるものでも良い。なお、上記した固体電解質の材料は、具体例の一部に過ぎず、可動イオンとしてのリチウムを含み、高温焼成できるものであればこれには限られない。
【００２９】
正極層４１は、正極活物質が主成分となる層である。ここで使用される正極活物質の具体例としては、リチウムコバルト酸化物、リチウムニッケル酸化物、リチウムマンガン酸化物、リチウムニッケルマンガン酸化物、リチウムチタン酸化物、リチウム鉄マンガン酸化物、リチウムバナジウム酸化物などのリチウム含有遷移金属酸化物（遷移金属は一種類以上）、二酸化マンガン、五酸化ニオブ、リチウム含有遷移金属窒化物、ＴｉＳ２、Ｖ２Ｏ５−Ｐ２Ｏ５等が挙げられる。また、正極層４１は、上述の正極活物質以外にも導電助剤としてカーボン、グラファイト、金属粉等の導電性物質や高分子バインダ等の添加物、または上述した固体電解質を加えても良い。
【００３０】
負極層４３は、負極活物質が主成分となる層である。ここで使用される負極活物質の具体例としては、金属リチウム、リチウム合金、黒鉛やコークスなどの炭素系材料、リチウムチタン酸化物、リチウムマンガン酸化物などのリチウム含有遷移金属酸化物（遷移金属は一種類以上）、二酸化マンガン、五酸化ニオブ、ＴｉＳ２、ＳｉＯなどが挙げられる。また、負極層４３も、正極層４１と同様に上述の負極活物質以外にも導電助剤としてカーボン、グラファイト、金属粉等の導電性物質や高分子バインダ等の添加物、または上述した固体電解質を加えても良い。
【００３１】
図２は、焼結工程を説明するための模式図であり、図２（ａ）が焼結前を、図２（ｂ）が焼結時をそれぞれ示している。ここで、第一の熱膨張部２１と第二の熱膨張部２２は、図示するようにそれぞれが隣接するように配置されている。なお、図２は、一様な熱膨張率を有する載置体３の上に配置された負極層４３、固体電解質層４２、正極層４１に対して、加圧体２が下方に荷重を与えている状態を示唆する。
【００３２】
ここで図２（ａ）に示すように、焼結前における第一の熱膨張部２１と第二の熱膨張部２２の加圧面は、同一平面上にあっても良い。すなわち、焼結工程前の段階で積層体４の構成部材が粉体である場合、第一の熱膨張部２１と第二の熱膨張部２２の加圧面に高低差があると、プレス時に粉体が当該高低差に基づく加圧体２の窪みに入り込み、焼結領域の粉体量にばらつきが生じる。特に焼結領域端部が適正に焼結されない。そこで、焼結工程の前段階で第一の熱膨張部２１と第二の熱膨張部２２の加圧面を同一平面上にする事で、焼結装置１は積層体４の安定した焼結を行う事が可能となる。また焼結工程前の段階で、積層体４は正極層４１、固体電解質層４２、負極層４３がそれぞれ独立していても良いし、各層が密着しており一体化されたアセンブリであっても良い。すなわち、積層体４は、各層が粉体を重ね合わせた層、粉体を仮プレスした層、グリーンシート層のいずれの状態であっても良い。
【００３３】
焼結工程では、加圧手段によって加圧された加圧体２の加圧面及び載置体３の上面が積層体４を挟み、当該積層体４を加圧し、その後加熱手段によって積層体４の温度を焼結温度まで上昇させる。なお固体電解質の融解や、正極層４１及び負極層４３に使用される材料の構造が変化してしまう事を防ぐために、本発明の焼結装置１における焼結温度は、１１００℃以下の範囲とする事が望ましい。
【００３４】
加熱手段の具体例は、放電プラズマ焼結や真空ホットプレス等の真空加熱、高周波誘導過熱等が挙げられるが、積層体４が焼結温度に達するまで熱を与えられるものであればこれらには限らない。
【００３５】
加熱手段により積層体４が加熱されると、積層体４に隣接する加圧体２の温度も高温に上昇する。ここで、焼結前と焼結時の加圧体２の温度差をΔＴ、第一の熱膨張部２１及び第二の熱膨張部２２の高さをそれぞれＨ１、Ｈ２とした時、第一の熱膨張部２１及び第二の熱膨張部２２の高さの変形量はそれぞれＨ１´＝ΔＴα１Ｈ１、Ｈ２´＝ΔＴα２Ｈ２となる。すなわち図２（ｂ）に示すように、第一の熱膨張部２１と第二の熱膨張部２２の加圧面にはΔＴ（α１Ｈ１−α２Ｈ２）で表される高低差ｈが生じる為、第二の熱膨張部２２により荷重される第二領域４５よりも第一の熱膨張部２１により加重される第一領域４４の方が積層体４の密度は高くなる。一般的に焼結体は、構成部材の密度に比例して強度が上昇する為、焼結工程によって生じた内部応力によって第二領域４５にクラックが発生しやすくなる。
【００３６】
以上により、本実施形態にかかる焼結装置１によると、焼結した積層体に対してクラックを任意の位置に発生させる事が出来、任意の形状に加工がしやすい積層体を作製する事ができる。また、焼結装置１を用いて、正極層４１、固体電解質層４２、負極層４３からなる積層体を焼結し、この積層体に形成されるクラックに沿って積層体を個片化することによって、全固体二次電池を作製する事ができる。
【００３７】
（変形例１）
次いで、実施形態１に係る焼結装置１の変形例１について説明する。
実施形態１では、加圧体２に第一の熱膨張部２１と第二の熱膨張部２２が存在する例を説明したが、本変形例１の如く第一の熱膨張部と第二の熱膨張部を載置体３に備えていても同様の効果を狙う事が可能である。また加圧体２と載置体３の両方に第一の熱膨張部２１と第二の熱膨張部２２が存在していても良い。
【００３８】
その変形例１に係る焼結工程時の焼結装置の拡大図を図３に示す。図３（ａ）は焼結前の焼結装置１、図３（ｂ）は焼結時の焼結装置１を示している。ここで、載置体３は、第一の熱膨張部３１と第二の熱膨張部３２とを備えている。なお、第一の熱膨張部３１と第二の熱膨張部３２とは、それぞれ、第一の熱膨張部２１と第二の熱膨張部２２と同様の構成からなるため、その詳細な説明を省略する。
【００３９】
加圧体２及び載置体３に備えられている第一の熱膨張部２１、３１及び第二の熱膨張部２２、３２の領域は、一致している事が望ましい。上記構成によれば加圧面２と載置体３に生じる高低差ｈはｈ１とｈ２の和を表す。また、ｈ１及びｈ２はそれぞれΔＴ（α１Ｈ１−α２Ｈ２）と表される。すなわち、実施形態１における焼結工程に比べて、変形例１における焼結工程での高低差ｈがより大きくなるので、積層体４の第一の熱膨張部２１の領域及び第二の熱膨張部２２の領域の強度差はより大きくなる。そのため、第二領域にクラックがより発生しやすくなる。また加圧体２と載置体３で使用される第一の熱膨張部２１、３１及び第二の熱膨張部２２、３２の材質は同じものでも異質でも良い。
【００４０】
以上により、本変形例にかかる焼結装置１によると、焼結した積層体に対してクラックを任意の位置に発生させる事が出来、任意の形状に加工がしやすい積層体を作製する事ができる。
【００４１】
（変形例２）
次いで、実施形態１に係る焼結装置１の変形例２について説明する。
実施形態１では、加圧面において第一の熱膨張部２１と第二の熱膨張部２２は隣接していたが、必ずしも接している必要は無い。その変形例２に係る焼結工程時の焼結装置の拡大図を図４に示す。図４（ａ）は焼結前の焼結装置１、図４（ｂ）は焼結時の焼結装置１を示している。例えば、図４（ａ）に示すように第一の熱膨張部２１と第二の熱膨張部２２の間には空隙部２３が配置されているとなお良い。焼結工程で温度が上昇した段階で加圧体２は横方向にも膨張する。その為、第一の熱膨張部２１及び第二の熱膨張部２２が密接していると、どちらか一方が熱膨張した際に他方を挟み込まれて熱膨張が抑制されてしまい、加圧面における第一の熱膨張部２１と第二の熱膨張部２２の高低差ｈが生じにくい。また高低差ｈが生じたとしても第二の熱膨張部２２の近傍の変形が抑制される事により、焼結時の第一の熱膨張部２１の加圧面が平面状にはならず、端部が湾曲してしまう事がある。そこで空隙部２３を設ける事により、焼結工程時に第一の熱膨張部２１と第二の熱膨張部２２が干渉せず、高低差ｈを最大に生じさせることができる。なお焼結時に確実に第一の熱膨張部２１と第二の熱膨張部２２を干渉させない為に、空隙部２３の幅Ｓは、第一の熱膨張部２１の両端同士の距離をＬ１、第二の熱膨張部２２の幅をＬ２、加熱手段により生じた温度差をΔｔとしたとき、ｓ≧Δｔ・（α１Ｌ１＋α２Ｌ２）の関係で設定される事が好ましい。
【００４２】
以上により、本実施形態にかかる焼結装置１によると、平面方向の熱膨張による第一の熱膨張部と第二の熱膨張部の干渉を低減する。これにより、第一の熱膨張部と第二の熱膨張部の領域の強度差がより明確についた積層体の焼結を行う事が可能となる。
【００４３】
また本例では積層体４が正極層４１、固体電解質層４２、負極層４３の三層から構成される例を説明したが、この積層体４がさらに複数積層した層であってもよい。上記構成によれば全固体二次電池が直列接続している構成になる為、使用電圧帯の高い全固体二次電池を作製する事ができる。また正極層４１と負極層４３が固体電解質層４２を挟んで交互に複数配置され、複数の正極層４１同士及び複数の負極層４３同士が一部で繋がっている構成であっても良い。上記構成によれば固体高分子層の面積が増すので、大電流に対応した全固体二次電池を作製する事ができる。
【００４４】
また、本例では第一の熱膨張部と第二の熱膨張部にかかる熱の温度を同一にして行ったが、それぞれの温度を変えてもよい。第一の熱膨張部にかかる温度を、第二の熱膨張部の温度よりも高くすることで、高低差ｈがより明確に表れる。これにより、第一の熱膨張部は高密度かつ高強度になり破壊が生じにくくなる。一方、第二の熱膨張部は第一の熱膨張部と比較して破壊が生じやすい。このように焼結した積層体に対してクラックを任意の位置に発生させる事が出来、任意の形状に加工がしやすい積層体を作製する事ができる。
【００４５】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２における加圧体２を加圧面側から垂直視した平面図を図５に示す。なお、本実施の形態１と同一の部分については同一の符号を付し、同様な構成、動作については説明を省略する。
【００４６】
図５に示すように、第一の熱膨張部２１は第二の熱膨張部２２に周囲を囲まれるように配置される事が望ましい。図５（ａ）ではφ６ｍｍの円形の第一の熱膨張部２１が第二の熱膨張部２２に囲まれるようにして一定の間隔で２３個に分割されるように配置された例である。この構成では積層体４の第一領域４４と比較して第二領域４５の強度が低い為、第二領域４５を除去しやすく加工性に優れた積層体４を得る事が可能である。また積層体４の形状に合わせて円筒形またはコイン型の筐体に納めることが可能であり、生産性に優れた全固体二次電池の作製を行う事が可能である。
【００４７】
図５（ｂ）では一例として１辺の長さが６ｍｍである正方形の第一の熱膨張部２１が第二の熱膨張部２２に囲まれるようにして網目状に２５個に分割されるように配置された例である。この構成では積層体４の第二領域４５にクラックが発生しやすい為に、積層体４を第一の熱膨張部２１同様の正方形の形状に成形する事が容易となる。これにより四角形のケーシングに対して高い体積容量密度を有する二次電池を作製する事ができ、二次電池が使用される機器に対してデッドスペースが生じず空間の有効利用が可能である。なお積層体４を個々に切り分ける加工方法としてはダイシング、金型を用いた打ち抜き等が具体例として挙げられるが、積層体４を第一の熱膨張部２１の形状に加工する事が出来ればこれには限らない。本例では第一の熱膨張部２１の形状は円形及び正方形の例のみを示したが、第一の熱膨張部２１の周囲に第二の熱膨張部２２を配置できるのであればその形状は問わない。
【００４８】
以上により、本実施形態にかかる焼結装置１によると、第一の熱膨張部の領域が積層体と接する面に複数存在しているので、積層体の面積に関わらず積層体に任意の破壊を生じやすくさせ、焼結した積層体を大量に小分けをする加工がしやすくなる。また、積層体の形状に応じたパッケージを利用した全固体二次電池が作製出来るため、全固体二次電池が使用されるアプリケーションにおける空間の有効的な利用を行う事ができる。
【００４９】
以上、本発明の一例を説明したが、具体例を説明したに過ぎない。特に本発明を限定するものではなく、各部の具体的構成等は適宜変更可能である。また、各実施の形態及び変更例の作用効果は、本発明から生じる最も好適な作用及び効果を列挙したに過ぎず、本発明による作用及び効果は、各実施の形態及び変更例に記載されたものに限定されるものではない。
【符号の説明】
【００５０】
１  焼結装置
２  加圧体
３  載置体
４  積層体
２１、３１  第一の熱膨張部
２２、３２  第二の熱膨張部
２３  空隙部
４１  正極層
４２  固体電解質層
４３  負極層
４４  第一領域
４５  第二領域
ｈ、ｈ１、ｈ２  高低差
【図１】
2013182828.tif 000003
【図２】
2013182828.tif 000004
【図３】
2013182828.tif 000005
【図４】
2013182828.tif 000006
【図５】
2013182828.tif 000007