(57)【要約】【課題】固体リチウム二次電池において正極と負極との短絡を十分に抑制し、固体リチウム二次電池の生産性を向上する。望ましくは、固体リチウム二次電池の生産性の向上および固体リチウム二次電池のエネルギー密度の向上を両立する。【解決手段】複合シートにおいては、固体電解質層が、合剤層に重ねて集電体が有する一方の主面の上に形成され、合剤層の全周にわたって合剤層が有する端面の全体を覆う。片面複合シートは、負極片面複合シートまたは正極片面複合シートである。両面複合シートは、正極両面複合シート、負極両面複合シートまたは双極両面複合シートである。これらの複合シートにより単電池シートまたは積層電池シートが構成される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
主面を有する集電体と、
前記主面の上に形成され、前記主面の上において島状になっており、リチウムイオンを挿入することができリチウムイオンを脱離させることができる活物質を含み、前記集電体に覆われない端面を有する合剤層と、
前記合剤層に重ねて前記主面の上に形成され、リチウムイオン伝導性を有するが電子伝導性を有さず、前記合剤層の全周にわたって前記端面を覆い、貼り合わせ面を有する固体電解質層と、
を備える片面複合シート。
【請求項２】
各々が前記合剤層であり、配列方向に配列され、互いに分離される２個以上の合剤層
を備え、
前記固体電解質層は、前記２個以上の合剤層に重ねて前記主面の上に形成され、前記配列方向に連続する
請求項１の片面複合シート。
【請求項３】
前記合剤層は、四辺を有する矩形状の平面形状を有し、
前記端面は、前記四辺にそれぞれ沿う四面を有し、
前記固体電解質層は、前記四面の全部を覆う
請求項１または２の片面複合シート。
【請求項４】
前記合剤層は、前記集電体に覆われる第１の主面および前記集電体に覆われない第２の主面をさらに有し、
前記固体電解質層は、前記第２の主面の全体をさらに覆う
請求項１から３までのいずれかの片面複合シート。
【請求項５】
前記活物質は、負極活物質であり、
前記貼り合わせ面は、負極側の貼り合わせ面である
請求項１から４までのいずれかの片面複合シート。
【請求項６】
前記活物質は、正極活物質であり、
前記貼り合わせ面は、正極側の貼り合わせ面である
請求項１から４までのいずれかの片面複合シート。
【請求項７】
一方の主面および他方の主面を有する集電体と、
前記一方の主面の上に形成され、前記一方の主面の上において島状になっており、リチウムイオンを挿入することができリチウムイオンを脱離させることができる第１の活物質を含み、前記集電体に覆われない第１の端面を有する第１の合剤層と、
前記他方の主面の上に形成され、前記他方の主面の上において島状になっており、リチウムイオンを挿入することができリチウムイオンを脱離させることができる第２の活物質を含み、前記集電体に覆われない第２の端面を有する第２の合剤層と、
前記第１の合剤層に重ねて前記一方の主面の上に形成され、リチウムイオン伝導性を有するが電子伝導性を有さず、前記第１の合剤層の全周にわたって前記第１の端面を覆い、第１の貼り合わせ面を有する第１の固体電解質層と、
前記第２の合剤層に重ねて前記他方の主面の上に形成され、リチウムイオン伝導性を有するが電子伝導性を有さず、前記第２の合剤層の全周にわたって前記第２の端面を覆い、第２の貼り合わせ面を有する第２の固体電解質層と、
を備える両面複合シート。
【請求項８】
各々が前記第１の合剤層であり、配列方向に配列され、互いに分離される２個以上の第１の合剤層と、
各々が前記第２の合剤層であり、前記配列方向に配列され、互いに分離される２個以上の第２の合剤層と、
を備え、
前記第１の固体電解質層は、前記２個以上の第１の合剤層に重ねて前記一方の主面の上に形成され、前記配列方向に連続し、
前記第２の固体電解質層は、前記２個以上の第２の合剤層に重ねて前記他方の主面の上に形成され、前記配列方向に連続する
請求項７の両面複合シート。
【請求項９】
前記第１の合剤層は、第１の四辺を有する矩形状の平面形状を有し、
前記第１の端面は、前記第１の四辺にそれぞれ沿う第１の四面からなり、
前記第１の固体電解質層は、前記第１の四面の全部を覆い、
前記第２の合剤層は、第２の四辺を有する矩形状の平面形状を有し、
前記第２の端面は、前記第２の四辺にそれぞれ沿う第２の四面からなり、
前記第２の固体電解質層は、前記第２の四面の全部を覆う
請求項７または８の両面複合シート。
【請求項１０】
前記第１の合剤層は、前記集電体に覆われる第１の主面および前記集電体に覆われない第２の主面を有し、
前記第１の固体電解質層は、前記第２の主面の全体をさらに覆い、
前記第２の合剤層は、前記集電体に覆われる第３の主面および前記集電体に覆われない第４の主面を有し、
前記第２の固体電解質層は、前記第４の主面の全体をさらに覆う
請求項７から９までのいずれかの両面複合シート。
【請求項１１】
前記第１の活物質は、正極活物質であり、
前記第１の貼り合わせ面は、正極側の貼り合わせ面であり、
前記第２の活物質は、正極活物質であり、
前記第２の貼り合わせ面は、正極側の貼り合わせ面である
請求項７から１０までのいずれかの両面複合シート。
【請求項１２】
前記第１の活物質は、負極活物質であり、
前記第１の貼り合わせ面は、負極側の貼り合わせ面であり、
前記第２の活物質は、負極活物質であり、
前記第２の貼り合わせ面は、負極側の貼り合わせ面である
請求項７から１０までのいずれかの両面複合シート。
【請求項１３】
前記第１の活物質は、正極活物質であり、
前記第１の貼り合わせ面は、正極側の貼り合わせ面であり、
前記第２の活物質は、負極活物質であり、
前記第２の貼り合わせ面は、負極側の貼り合わせ面であり、
請求項７から１０までのいずれかの両面複合シート。
【請求項１４】
請求項５の片面複合シートと、
請求項６の片面複合シートと、
を備え、
前記正極側の貼り合わせ面が前記負極側の貼り合わせ面に貼り合わされる
単電池シート。
【請求項１５】
請求項５または６の片面複合シートである第１のシートと、
各々が請求項１１から１３までのいずれかの両面複合シートである少なくとも１個の第２のシートと、
請求項５または６の片面複合シートである第３のシートと、
を備え、
前記第１のシート、前記少なくとも１個の第２のシートおよび前記第３のシートが有する全部の正極側の貼り合わせ面の各々が、前記第１のシート、前記少なくとも１個の第２のシートおよび前記第３のシートが有する全部の負極側の貼り合わせ面のいずれかに貼り合わされる
積層電池シート。
【請求項１６】
前記第１のシートは、請求項５の片面複合シートであり、
前記少なくとも１個の第２のシートの各々は、各々が請求項１１または１２の両面複合シートである偶数個の第２のシートであり、
前記第３のシートは、請求項６の片面複合シートである
請求項１５の積層電池シート。
【請求項１７】
前記第１のシートは、請求項５の片面複合シートであり、
前記少なくとも１個の第２のシートの各々は、各々が請求項１１または１２の両面複合シートである奇数個の第２のシートであり、
前記第３のシートは、請求項５の片面複合シートである
請求項１５の積層電池シート。
【請求項１８】
前記第１のシートは、請求項６の片面複合シートであり、
前記少なくとも１個の第２のシートの各々は、各々が請求項１１または１２の両面複合シートである奇数個の第２のシートであり、
前記第３のシートは、請求項６の片面複合シートである
請求項１５の積層電池シート。
【請求項１９】
前記第１のシートは、請求項５の片面複合シートであり、
前記少なくとも１個の第２のシートの各々は、請求項１３の両面複合シートであり、
前記第３のシートは、請求項６の片面複合シートである
請求項１５の積層電池シート。
【請求項２０】
a) 主面を有する集電体を準備する工程と、
b) リチウムイオンを挿入することができリチウムイオンを脱離させることができる活物質を含む合剤層または前記合剤層の前駆体であり、前記主面の上において島状になっており、前記集電体に覆われない端面を有する第１の層を、前記主面の上に塗工により形成する工程と、
c) リチウムイオン伝導性を有するが電子伝導性を有さない固体電解質層または前記固体電解質層の前駆体であり、前記第１の層の全周にわたって前記端面を覆い、貼り合わせ面となる面を有する第２の層を、前記第１の層に重ねて前記主面の上に塗工により形成する工程と、
を備える片面複合シートを生産する方法。
【請求項２１】
工程b)は、前記第１の層を繰り返し形成することにより、配列方向に配列され互いに分離される２個以上の第１の層を形成し、
工程c)は、前記第２の層を、前記第２の層が前記配列方向に連続するように前記２個以上の第１の層に重ねて前記主面の上に形成する
請求項２０の片面複合シートを生産する方法。
【請求項２２】
a) 一方の主面および他方の主面を有する集電体を準備する工程と、
b) リチウムイオンを挿入することができリチウムイオンを脱離させることができる第１の活物質を含む第１の合剤層または前記第１の合剤層の前駆体であり、前記一方の主面の上において島状になっており、前記集電体に覆われない第１の端面を有する第１の層を、前記一方の主面の上に塗工により形成する工程と
c) 工程b)の前、工程b)と同時または工程b)の後に、リチウムイオンを挿入することができリチウムイオンを脱離させることができる第２の活物質を含む第２の合剤層または前記第２の合剤層の前駆体であり、前記他方の主面の上において島状になっており、前記集電体に覆われない第２の端面を有する第２の層を、前記他方の主面の上に塗工により形成する工程と、
d) リチウムイオン伝導性を有するが電子伝導性を有さない第１の固体電解質層または前記第１の固体電解質層の前駆体であり、前記第１の層の全周にわたって前記第１の端面を覆い、第１の貼り合わせ面となる第１の面を有する第３の層を、前記第１の層に重ねて前記一方の主面の上に塗工により形成する工程とし、
e) 工程d)の前、工程d)と同時または工程d)の後に、リチウムイオン伝導性を有するが電子伝導性を有さない第２の固体電解質層または前記第２の固体電解質層の前駆体であり、前記第２の層の全周にわたって前記第２の端面を覆い、第２の貼り合わせ面となる第２の面を有する第４の層を、前記第２の層に重ねて前記他方の主面の上に塗工により形成する工程と、
を備える両面複合シートを生産する方法。
【請求項２３】
工程b)は、前記第１の層を繰り返し形成することにより、配列方向に配列され互いに分離される２個以上の第１の層を形成し、
工程c)は、前記第２の層を繰り返し形成することにより、前記配列方向に配列され互いに分離される２個以上の第２の層を形成し、
工程d)は、前記第３の層を、前記第３の層が前記配列方向に連続するように前記２個以上の第１の層に重ねて前記一方の主面の上に形成し、
工程e)は、前記第４の層を、前記第４の層が前記配列方向に連続するように前記２個以上の第２の層に重ねて前記他方の主面の上に形成する
請求項２２の両面複合シートを生産する方法。
【請求項２４】
a) 請求項５の片面複合シートおよび請求項６の片面複合シートを準備する工程と、
b) 前記正極側の貼り合わせ面を前記負極側の貼り合わせ面に貼り合わせる工程と、
を備える単電池シートを生産する方法。
【請求項２５】
a) 請求項５または６の片面複合シートである第１のシート、各々が請求項１１から１３までのいずれかの両面複合シートである少なくとも１個の第２のシートおよび請求項５または６の片面複合シートである第３のシートを準備する工程と、
b) 前記第１のシート、前記少なくとも１個の第２のシートおよび前記第３のシートが有する全部の正極側の貼り合わせ面の各々を、前記第１のシート、前記少なくとも１個の第２のシートおよび前記第３のシートが有する全部の負極側の貼り合わせ面のいずれかに貼り合わせる工程と、
を備える積層電池シートを生産する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体リチウム二次電池の一部になる片面複合シートおよび固体リチウム二次電池の一部になる両面複合シートに関する。また、本発明は、固体リチウム二次電池である単電池シートおよび固体リチウム二次電池である積層電池シートに関する。さらに、本発明は、片面複合シートを生産する方法、両面複合シートを生産する方法、単電池シートを生産する方法および積層電池シートを生産する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
リチウム二次電池においては、安全性の向上、信頼性の向上、エネルギー密度の向上、生産性の向上、形状の自由度の向上等が求められる。電解質が固体電解質である固体リチウム二次電池は、本質的にはこれらの課題を克服できる。
【０００３】
固体リチウム二次電池においては、負極が負極集電体および負極合剤層を備え、正極が正極集電体および正極合剤層を備え、負極が固体電解質層を挟んで正極と対向する。
【０００４】
しかし、固体リチウム二次電池においては、負極と正極とが短絡する場合がある。負極と正極との短絡は、打ち抜きにより形成されたバリ、合剤層からの脱落物等を介して負極が正極と導通することにより起こる場合もあるし、電界が集中する活物質層の端面の近くに金属リチウムが析出し析出した金属リチウムからなるデンドライトを介して負極が正極と導通することにより起こる場合もある。
【０００５】
このため、固体リチウム二次電池においては、負極と正極との短絡を抑制するためにさまざまな技術が採用される。特許文献１および２の各々に記載された技術は、その例である。
【０００６】
特許文献１に記載された技術においては、負極が負極合剤層（負極層）および負極集電体を備え、正極が正極合剤層（正極層）および正極集電体を備え、負極が固体電解質層（ポリマー電解質層）を挟んで正極と対向する。特許文献１に記載された技術においては、固体電解質層が、負極合剤層が有する表面積および正極合剤層が有する表面積より大きな表面積を有する。これにより、負極集電体が正極集電体と接触することが抑制される（要約、図１およびコラム９の１１行目−コラム１０の６０行目）。
【０００７】
特許文献２に記載された技術においては、正極（陽極）が正極合剤層（電極材料層）および正極集電体（集電体部材）を備え、負極（陰極）が固体電解質層（高分子電解質包装体）を挟んで正極と対向する。特許文献２に記載された技術においては、固体電解質層が正極集電体の一端とともに正極合剤層を完全に包む。これにより、負極と正極との短絡が抑制される（段落００１１および００２２−００２３ならびに図２）。特許文献２に「高分子電解質の両方の層５２、５６は、電極材料層１４より幅が広いので、それらは電極材料層１４を完全に囲む。」（段落００３０）と記載されていることに鑑みれば、特許文献２に記載された技術においては、図２に示される、長さ方向と垂直をなす断面においては正極集電体の一端とともに正極合剤層が固体電解質層に完全に包まれるが、幅方向と垂直をなす断面においては正極合剤層の端面が固体電解質層に覆われていないと考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許第５６７０２７３号明細書
【特許文献２】特開２０１３−１２７９８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１に記載された技術においては、合剤層の端面が露出し、合剤層に接触する集電体以外の構成物と合剤層との間に電子伝導の経路が形成されやすい。このため、特許文献１に記載された技術においては、正極と負極との短絡が十分に抑制されない。
【００１０】
特許文献１に記載された技術においては、集電体、合剤層、固体電解質層および短絡防止部が集積されず、固体リチウム二次電池の生産が複雑になる。このため、特許文献１に記載された技術においては、固体リチウム二次電池の生産性を向上させにくい。
【００１１】
特許文献１に記載された技術においては、２個以上の極板が集積されず、２個以上の個体リチウム二次電池が集積されず、２個以上の固体リチウム二次電池がばらばらに生産される。このため、特許文献１に記載された技術においては、固体リチウム二次電池の生産性を向上させにくい。
【００１２】
特許文献１に記載された技術においては、２個以上の固体リチウム二次電池の生産に必要な合剤層、固体電解質層および短絡防止部が個別的に形成される。このため、このため、特許文献１に記載された技術においては、固体リチウム二次電池の生産性を向上させにくい。
【００１３】
特許文献１に記載された技術においては、もともと固体リチウム二次電池の生産性を向上させにくいし、固体リチウム二次電池が積層電池である場合は固体リチウム二次電池の生産がさらに複雑になる。このため、特許文献１に記載された技術においては、固体リチウム二次電池の生産性の向上および固体リチウム二次電池のエネルギー密度の向上を両立させにくい。
【００１４】
特許文献２に記載された技術においては、合剤層の端面が露出し、合剤層に接触する集電体以外の構成物と合剤層との間に電子伝導の経路が形成されやすい。このため、特許文献２に記載された技術においては、正極と負極との短絡が十分に抑制されない。
【００１５】
特許文献２に記載された技術においては、２個以上の固体リチウム二次電池の生産に必要な合剤層、固体電解質層および短絡防止部が切断等の作業を経て形成される。このため、特許文献２に記載された技術においては、固体リチウム二次電池の生産性を向上させにくい。
【００１６】
特許文献２に記載された技術においては、もともと固体リチウム二次電池の生産性を向上させにくいし、固体リチウム二次電池が積層電池である場合が想定されていない。このため、特許文献２に記載された技術においては、固体リチウム二次電池の生産性の向上および固体リチウム二次電池のエネルギー密度の向上を両立できない。
【００１７】
本発明は、これらの問題を解決するためになされる。
【００１８】
本発明が解決しようとする課題は、固体リチウム二次電池において正極と負極との短絡を十分に抑制し、固体リチウム二次電池の生産性を向上することである。
【００１９】
また、本発明が望ましくは解決しようとする課題は、固体リチウム二次電池の生産性の向上および固体リチウム二次電池のエネルギー密度の向上を両立することである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
単電池シートは、負極片面複合シートおよび正極片面複合シートを備える。単電池シートにおいては、正極片面複合シートが有する正極側貼り合わせ面が、負極片面複合シートが有する負極側貼り合わせ面に貼り合わされる。
【００２１】
積層電池シートは、負極片面複合シートまたは正極片面複合シートである第１のシート、各々が正極両面複合シート、負極両面複合シートまたは双極両面複合シートである少なくとも１個の第２のシートおよび負極片面複合シートまたは正極片面複合シートである第３のシートを備える。積層電池シートにおいては、第１のシート、少なくとも１個の第２のシートおよび第３のシートが有する全部の正極側の貼り合わせ面の各々が、第１のシート、少なくとも１個の第２のシートおよび第３のシートが有する全部の負極側の貼り合わせ面のいずれかに貼り合わされる。
【００２２】
負極片面複合シートまたは正極片面複合シートである片面複合シートは、集電体、合剤層および固体電解質層を備える。合剤層は、集電体が有する主面の上に形成され、主面の上において島状になっている。固体電解質層は、合剤層に重ねて主面の上に形成され、合剤層の全周にわたって合剤層が有する端面を覆う。
【００２３】
正極両面複合シート、負極両面複合シートまたは双極両面複合シートである両面複合シートは、集電体、第１の合剤層、第２の合剤層、第１の固体電解質層および第２の固体電解質層を備える。第１の合剤層は、集電体が有する一方の主面の上に形成され、一方の主面の上において島状になっている。第２の合剤層は、集電体が有する他方の主面の上に形成され、他方の主面の上において島状になっている。第１の固体電解質層は、第１の合剤層に重ねて一方の主面の上に形成され、第１の合剤層の全周にわたって第１の合剤層が有する端面を覆う。第２の固体電解質層は、第２の合剤層に重ねて他方の主面の上に形成され、第２の合剤層の全周にわたって第２の合剤層が有する第２の端面を覆う。
【００２４】
合剤層、第１の合剤層および第２の合剤層の各々は、リチウムイオンを挿入することができリチウムイオンを脱離させることができる活物質を含む。固体電解質層、第１の固体電解質層および第２の固体電解質層の各々は、リチウムイオン伝導性を有するが電子伝導性を有しない。
【００２５】
望ましくは、合剤層、第１の合剤層、第２の合剤層、第１の固体電解質層および第２の固体電解質層の各々の層の形成において、層が繰り返し塗工により形成され、配列方向に配列され互いに分離された２個以上の層が形成される。
【発明の効果】
【００２６】
本発明においては、合剤層が有する端面が合剤層の全周にわたって電子伝導性を有しない固体電解質層に覆われ、合剤層に接触する集電体以外の構成物と合剤層との間に電子伝導の経路が形成されにくい。このため、本発明においては、正極と負極との短絡が十分に抑制される。
【００２７】
本発明においては、集電体、合剤層、固体電解質層および短絡防止部が集積され、固体リチウム二次電池の生産が単純になる。このため、本発明によれば、固体リチウム二次電池の生産性が向上する。
【００２８】
本発明の一部の態様においては、２個以上の極板が集積され、２個以上の固体リチウム二次電池が集積され、２個以上の固体リチウム二次電池がまとめて生産される。このため、本発明においては、固体リチウム二次電池の生産性が向上する。
【００２９】
本発明の一部の態様においては、２個以上の固体リチウム二次電池の生産に必要な合剤層、固体電解質層および短絡防止部が連続的に形成される。このため、本発明の一部の態様においては、固体リチウム二次電池の生産性が向上する。
【００３０】
本発明の一部の態様においては、固体リチウム二次電池が積層電池である場合も固体リチウム二次電池の生産性が向上するという効果が維持される。このため、本発明の一部の態様においては、固体リチウム二次電池の生産性の向上および固体リチウム二次電池のエネルギー密度の向上を両立できる。
【００３１】
これらの及びこれら以外の発明の目的、特徴、局面及び利点は、下記の発明の詳細な説明を図面とともに考慮することより、より明白になる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】第１実施形態の片面複合シートを示す上面図である。
【図２】第１実施形態の片面複合シートを示す断面図である。
【図３】第１実施形態の片面複合シートを示す断面図である。
【図４】第１実施形態の端子部の変形例を示す上面図である。
【図５】第１実施形態の端子部の変形例を示す上面図である。
【図６】第１実施形態および第２実施形態の複合シートを生産する方法を示すフローチャートである。
【図７】第１実施形態の単極両面複合シートを示す上面図である。
【図８】第１実施形態の単極両面複合シートを示す断面図である。
【図９】第１実施形態の単極両面複合シートを示す断面図である。
【図１０】第１実施形態の双極両面複合シートを示す上面図である。
【図１１】第１実施形態の双極両面複合シートを示す断面図である。
【図１２】第１実施形態の双極両面複合シートを示す断面図である。
【図１３】第１実施形態の単電池シートを示す上面図である。
【図１４】第１実施形態の単電池シートを示す下面図である。
【図１５】第１実施形態の単電池シートを示す断面図である。
【図１６】第１実施形態の単電池シートを示す断面図である。
【図１７】第１実施形態の単電池シートの変形例を示す上面図である。
【図１８】第１実施形態の単電池シートの変形例を示す断面図である。
【図１９】第１実施形態および第２実施形態の電池シートを生産する方法を示すフローチャートである。
【図２０】第１実施形態の積層電池シートを示す断面図である。
【図２１】第１実施形態の並列積層電池シートを示す断面図である。
【図２２】第１実施形態の直列積層電池シートを示す断面図である。
【図２３】第２実施形態の片面複合シートを示す上面図である。
【図２４】第２実施形態の片面複合シートを示す断面図である。
【図２５】第２実施形態の片面複合シートを示す断面図である。
【図２６】第２実施形態の固体電解質層の変形例を示す上面図である。
【図２７】第２実施形態の片面複合シートの仕掛品を示す上面図である。
【図２８】第２実施形態の片面複合シートの仕掛品を示す断面図である。
【図２９】第２実施形態の片面複合シートの仕掛品を示す上面図である。
【図３０】第２実施形態の片面複合シートの仕掛品を示す断面図である。
【図３１】第２実施形態の片面複合シートの仕掛品を示す上面図である。
【図３２】第２実施形態の片面複合シートの仕掛品を示す断面図である。
【図３３】第２実施形態の単極両面複合シートを示す上面図である。
【図３４】第２実施形態の単極両面複合シートを示す断面図である。
【図３５】第２実施形態の単極両面複合シートを示す断面図である。
【図３６】第２実施形態の単極両面複合シートの仕掛品を示す断面図である。
【図３７】第２実施形態の単極両面複合シートの仕掛品を示す断面図である。
【図３８】第２実施形態の単極両面複合シートの仕掛品を示す断面図である。
【図３９】第２実施形態の双極両面複合シートを示す上面図である。
【図４０】第２実施形態の双極両面複合シートを示す断面図である。
【図４１】第２実施形態の双極両面複合シートを示す断面図である。
【図４２】第２実施形態の単電池シートを示す上面図である。
【図４３】第２実施形態の単電池シートを示す下面図である。
【図４４】第２実施形態の単電池シートを示す断面図である。
【図４５】第２実施形態の単電池シートを示す断面図である。
【図４６】第２実施形態の並列積層電池シートを示す上面図である。
【図４７】第２実施形態の並列積層電池シートを示す断面図である。
【図４８】第２実施形態の並列積層電池シートを示す断面図である。
【図４９】第２実施形態の直列積層電池シートを示す上面図である。
【図５０】第２実施形態の直列積層電池シートを示す断面図である。
【図５１】第２実施形態の直列積層電池シートを示す断面図である。
【図５２】第２実施形態の複合層の変形例を示す上面図である。
【図５３】第２実施形態の複合層の変形例を示す断面図である。
【図５４】第２実施形態の複合層の変形例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
１  第１実施形態
１．１  片面複合シート
図１、２および３の各々は、第１実施形態の片面複合シートを示す模式図である。図１は、上面図である。図２は、切断線Ａ−Ａに示される位置における断面図である。図３は、切断線Ｂ−Ｂに示される位置における断面図である。
【００３４】
図１、２および３の各々に示される片面複合シート１０００は、固体リチウム二次電池の一部になる。
【００３５】
片面複合シート１０００は、集電体１００２、合剤層１００４および固体電解質層１００６を備える。片面複合シート１０００がこれらの構成物以外の構成物を備えてもよい。例えば、片面複合シート１０００が外装フィルムを備えてもよい。
【００３６】
集電体１００２および合剤層１００４は、極板を構成する。したがって、片面複合シート１０００は、極板および固体電解質の複合体である。
【００３７】
集電体１００２は、電子伝導性を有する箔状の構造物であり、合剤層１００４に接触する。集電体１００２が箔状でない構造物に置き換えられてもよい。例えば、集電体１００２が板状の構造物に置き換えられてもよい。集電体１００２が、絶縁性を有するシート状の構造物および電子伝導性を有する層状の構造物からなる複合構造物であってもよい。当該複合構造物においては、シート状の構造物が有する主面の上に層状の構造物が形成される。絶縁性を有するシート状の構造物は、プラスチックフィルム等である。電子伝導性を有する層状の構造物は、集電体１００２が有する一方の主面１００８に露出し、合剤層１００４に接触する。
【００３８】
合剤層１００４は、層状の構造物である。
【００３９】
固体電解質層１００６は、層状の構造物であり、リチウムイオン伝導性を有するが電子伝導性を有しない。
【００４０】
合剤層１００４は、集電体１００２が有する一方の主面１００８の上に形成される。固体電解質層１００６は、合剤層１００４に重ねて主面１００８の上に形成される。
【００４１】
合剤層１００４が有する一方の主面１０１０は、集電体１００２に覆われる。合剤層１００４が有する他方の主面１０１２は、集電体１００２に覆われず固体電解質層１００６に覆われる。合剤層１００４が有する端面１０１４は、集電体１００２に覆われず固体電解質層１００６に覆われる。固体電解質層１００６が有する一方の主面１０１６は、合剤層１００４に覆われる。固体電解質層１００６が有する他方の主面１０１８は、他の複合シートに貼り合わされる貼り合わせ面になる。
【００４２】
合剤層１００４は、集電体１００２が有する一方の主面１００８の上において島状になっており、主面１００８と垂直をなす方向から見た場合に主面１００８に囲まれ、主面１００８が有する縁から離れている。これにより、合剤層１００４が有する他方の１０１２の全体が固体電解質層１００６に覆われるだけでなく、合剤層１００４が有する端面１０１４が合剤層１００４の全周にわたって固体電解質層１００６に覆われる。この被覆構造によれば、固体電解質層１００６の一部である短絡防止部１０２０が端面１０１４の全体を覆い、集電体１００２以外の構成物と合剤層１００４との間に電子伝導の経路が形成されにくい。このため、片面複合シート１０００を含む固体リチウム二次電池においては、正極と負極との短絡が十分に抑制される。
【００４３】
合剤層１００４は、矩形状の平面形状を有する。端面１０１４は、合剤層１００４が有する矩形状の平面形状が有する四辺にそれぞれ沿う四面からなる。片面複合シート１０００においては、端面１０１４が合剤層１００４の全周にわたって固体電解質層１００６に覆われるため、端面１０１４を構成する四面の全部が固体電解質層１００６に覆われる。合剤層１００４が矩形状の平面形状を有する場合は合剤層１００４を繰り返し形成することが容易になるが、合剤層１００４が矩形状の平面形状以外の平面形状を有してもよい。例えば、合剤層１００４が矩形状でない四角形状の平面形状、四角形状でない多角形状の平面形状または円形状の平面形状を有してもよい。合剤層１００４が矩形状の平面形状を有しない場合においても、端面１０１４は合剤層１００４の全周にわたって固体電解質層１００６に覆われる。
【００４４】
集電体１００２は、集電部１０２２および端子部１０２４を備える。
【００４５】
集電部１０２２は、合剤層１００４および固体電解質層１００６に覆われる。端子部１０２４は、合剤層１００４および固体電解質層１００６に覆われない。片面複合シート１０００を含む固体リチウム二次電池が充電される場合または放電させられる場合は、固体リチウム二次電池の内部から外部へまたは外部から内部へ端子部１０２４を経由して充電電流または放電電流が流れる。
【００４６】
端子部１０２４は、集電部１０２２の一辺に接続され、接続された一辺と垂直をなす方向に引き出される。端子部１０２４は、集電部１０２２が有する幅と同じ幅を有する。端子部１０２４が、図４および５にそれぞれ示される、集電部が有する幅より狭い幅を有する端子部１０２６または１０２８に置き換えられてもよい。
【００４７】
合剤層１００４が負極合剤層である場合は、片面複合シート１０００は負極片面複合シートであり、貼り合わせ面１０１８は負極側の貼り合わせ面であり、端子部１０２４は負極端子である。合剤層１００４が正極合剤層である場合は、片面複合シート１０００は正極片面複合シートであり、貼り合わせ面１０１８は正極側の貼り合わせ面であり、端子部１０２４は正極端子である。
【００４８】
負極側の貼り合わせ面は、他の片面複合シート、後述する単極両面複合シートまたは後述する双極両面複合シートが有する正極側の貼り合わせ面に貼り合わされる。正極側の貼り合わせ面は、他の片面複合シート、後述する単極両面複合シートまたは後述する双極両面複合シートが有する負極側の貼り合わせ面に貼り合わされる。
【００４９】
集電体１００２においては、電子伝導性を有する構造物が、電子伝導性を有する物質からなり、望ましくは金属または合金からなる。金属は、アルミニウム、銅、チタン、ニッケル、鉄等である。合金は、アルミニウム、銅、チタン、ニッケル、鉄等を主成分とする合金である。
【００５０】
電子伝導性を有する構造物が炭素系の負極活物質を含む負極合剤層に接触する場合は、電子伝導性を有する構造物は望ましくは銅からなる。電子伝導性を有する構造物が正極合剤層またはチタン酸リチウム系の負極活物質を含む負極合剤層に接触する場合は、電子伝導性を有する構造物は望ましくはアルミニウムからなる。
【００５１】
合剤層１００４は、活物質、導電材、固体電解質、粘度調整用樹脂およびバインダ樹脂の混合物からなる。合剤層１００４がこれらの成分以外の成分を含んでもよい。合剤層１００４が活物質以外の成分の一部を含まない場合もある。活物質が負極活物質である場合は、合剤層１００４は負極合剤層になる。活物質が正極活物質である場合は、合剤層１００４は正極合剤層になる。
【００５２】
負極活物質は、正極活物質より低い電位でリチウムイオンを挿入することができリチウムイオンを脱離させることができる活物質であり、リチウム金属、リチウム合金、ハードカーボン、天然黒鉛、人造黒鉛、スピネル化合物、ケイ素、ケイ素合金、スズ、スズ合金等である。スピネル化合物は、Ｌｉ４ＴｉＯ１２等である。
【００５３】
正極活物質は、リチウムイオンを挿入することができリチウムイオンを脱離させることができる活物質であり、層状岩塩化合物、スピネル化合物、ポリアニオン４化合物等である。層状岩塩化合物は、ＬｉＣｏＯ２、ＬｉＮｉＯ２等である。スピネル化合物は、ＬｉＭｎＯ４等である。ポリアニオン４化合物は、ＬｉＦｅＰＯ４、ＬｉＭｎｘＦｅ１−ｘＰＯ４等である。
【００５４】
負極合剤層に含まれる導電材は、電子伝導性を有する粒子または繊維であり、カーボンブラック、カーボンナノファイバー、カーボンナノチューブ等である。
【００５５】
正極合剤層に含まれる導電材は、電子伝導性を有する粒子、鱗片または繊維であり、カーボンブラック、鱗片状黒鉛、カーボンナノファイバー、カーボンナノチューブ等である。
【００５６】
固体電解質は、後述する固体電解質層を構成する固体電解質と同様のものである。
【００５７】
粘度調整用樹脂は、固体電解質を構成するポリマーと同系のポリマーであり、エチレンオキシド鎖を有するポリマー等である。
【００５８】
負極合剤層に含まれるバインダ樹脂は、スチレンブタジエンゴム等である。
【００５９】
正極活物質に含まれるバインダ樹脂は、ポリフッ化ビニリデン等である。
【００６０】
固体電解質層１００６は、リチウムイオン伝導性を有する固体電解質からなり、望ましくはポリマー電解質または無機固体電解質からなる。
【００６１】
ポリマー電解質は、架橋系ポリマー電解質または非架橋系ポリマー電解質であり、望ましくは架橋系ポリマー電解質である。ポリマー電解質が架橋系ポリマー電解質である場合は、高い機械的強度および高いリチウムイオン伝導性を両立させやすい。
【００６２】
架橋系ポリマー電解質は、架橋系ポリマー電解質の前駆体に架橋処理を行うことにより得られる。架橋処理は、電子線照射による架橋、紫外線照射による架橋、ラジカル発生剤からのラジカルの発生による架橋等である。
【００６３】
架橋系ポリマー電解質の前駆体は、マトリックス成分、リチウム塩、可塑剤、界面活性剤およびフィラーの混合物である。架橋系ポリマー電解質の前駆体がこれらの成分以外の成分を含んでもよい。例えば、架橋系ポリマー電解質の前駆体が酸化防止剤、負極活物質の表面に固体電解質界面（ＳＥＩ）を形成する添加剤等を含んでもよい。酸化防止剤は、例えば、正極活物質の表面における酸化分解を抑制する。負極活物質の表面にＳＥＩを形成する添加剤は、負極活物質の表面における還元分解を抑制し、エチレンサルファイト（ＥＳ）、フルオロエチレンカーボネート（ＦＥＣ）、ビニレンカーボネート（ＶＣ）、スルフォネート系化合物等である。架橋系ポリマー電解質の前駆体がマトリックス成分およびリチウム塩以外の成分の全部または一部を含まない場合もある。
【００６４】
マトリックス成分の第１の例は、ポリアルキレンオキシド、ポリアルキレンカーボネート等である。ポリアルキレンオキシドは、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド、エチレンオキシドとプロピレンオキシドとの共重合体等である。ポリアルキレンカーボネートは、ポリエチレンカーボネート、ポリプロピレンカーボネート、エチレンカーボネートとプロピレンカーボネートとの共重合体等である。
【００６５】
望ましくは、ポリアルキレンオキシド、ポリアルキレンカーボネート等のベースポリマーにポリアルキレンオキシド鎖を有する枝分かれ分子鎖を有する高分岐ポリマーが混合される。これにより、低温におけるベースポリマーの結晶化が抑制され、低温におけるリチウムイオン伝導性が向上する。
【００６６】
ポリアルキレンオキシド鎖は、アルキレン基とエーテル酸素とが交互に配列された分子鎖である。ポリアルキレンオキシド鎖が置換基を有してもよい。ポリアルキレンオキシド鎖は、典型的にはポリエチレンオキシド鎖である。高分岐ポリマーの末端基は、アセチル基等の非架橋基であってもよいし、アクリロイル基、メタクリロイル基、ビニル基、アリル基等の架橋基であってもよい。
【００６７】
リチウム塩は、ＬｉＮ（ＣＦ３ＣＦ２ＳＯ２）２、ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ２）２、ＬｉＮ（ＦＳＯ２）２、ＬｉＯ３ＳＣＦ２ＣＦ２ＣＦ２ＳＯ３Ｌｉ等である。
【００６８】
フィラーは、無機系のフィラーまたは有機系のフィラーである。無機系のフィラーは、ＳｉＯ２またはＡｌ２Ｏ３等からなる球状または繊維状のものである。有機系のフィラーは、セルロースナノファイバー等の繊維状のものである。
【００６９】
マトリックス成分の第２の例は、末端基の全部または一部が架橋基である高分岐ポリマーと架橋性ポリエチレンオキシドとの混合物である。
【００７０】
非架橋系ポリマー電解質は、マトリックス成分、リチウム塩、可塑剤、界面活性剤およびフィラーの混合物である。非架橋系ポリマー電解質がこれらの成分以外の成分を含んでもよい。例えば、非架橋系ポリマー電解質が酸化防止剤、負極活物質の表面に固体電解質界面（ＳＥＩ）を形成する添加剤等を含んでもよい。酸化防止剤は、例えば、正極活物質の表面における酸化分解を抑制する。負極活物質の表面にＳＥＩを形成する添加剤は、負極活物質の表面における還元分解を抑制し、エチレンサルファイト（ＥＳ）、フルオロエチレンカーボネート（ＦＥＣ）、ビニレンカーボネート（ＶＣ）、スルフォネート系化合物等である。非架橋系ポリマー電解質がマトリックス成分およびリチウム塩以外の成分の全部または一部を含まない場合もある。
【００７１】
マトリックス成分は、望ましくはポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド、エチレン・プロピレン共重合体等である。
【００７２】
非架橋系ポリマー電解質に含まれるリチウム塩、可塑剤、フィラー、酸化防止剤および機能性添加剤は、それぞれ架橋系ポリマー電解質の前駆体に含まれるリチウム塩、可塑剤、フィラー、酸化防止剤および機能性添加と同様のものである。
【００７３】
無機固体電解質は、酸化物系または硫化物系の無機固体電解質である。酸化物系の無機固体電解質は、ペロブスカイト型結晶、ＮＡＳＩＣＯＮ型結晶、ガーネット型結晶、ガラス、アモルファス薄膜、ガラスセラミックス等である。ペロブスカイト型結晶は、Ｌａ０．５１Ｌｉ０．３４ＴｉＯ２．９４等である。ＮＡＳＩＣＯＮ型結晶は、Ｌｉ１．３Ａｌ０．３Ｔｉ１．７（ＰＯ４）３等である。ガーネット型結晶は、Ｌｉ７Ｌａ３Ｚｒ２Ｏ１２等である。ガラスは、５０Ｌｉ４ＳｉＯ４・５０Ｌｉ３ＢＯ３等である。アモルファス薄膜は、Ｌｉ２．９ＰＯ３．３Ｎ０．４６（ＬｉＰＯＮ）、Ｌｉ３．６Ｓｉ０．６Ｐ０．４Ｏ４等である。ガラスセラミックスは、Ｌｉ１．０７Ａｌ０．６９Ｔｉ１．４６（ＰＯ４）３、Ｌｉ１．５Ａｌ０．５Ｇｅ１．５（ＰＯ４）３等である。硫化物系の無機固体電解質は、結晶、ガラス、ガラスセラミックス等である。結晶は、Ｌｉ１０ＧｅＰ２Ｓ１２、Ｌｉ３．２５Ｇｅ０．２５Ｐ０．７５Ｓ４等である。ガラスは、３０Ｌｉ２Ｓ・２６Ｂ２Ｓ３・４４ＬｉＩ、６３Ｌｉ２Ｓ・３６ＳｉＳ２・１Ｌｉ３ＰＯ４、５７Ｌｉ２Ｓ・３８ＳｉＳ２・５Ｌｉ４ＳｉＯ４、７０Ｌｉ２Ｓ・３０Ｐ２Ｓ５、５０Ｌｉ２Ｓ・５０ＧｅＳ２等である。ガラスセラミックスは、Ｌｉ７Ｐ３Ｓ１１、Ｌｉ３．２５Ｐ０．９５Ｓ４等である。
【００７４】
１．２  片面複合シートを生産する方法
図６は、第１実施形態の片面複合シートを生産する方法を示すフローチャートである。
【００７５】
図６に示される工程１１００においては、集電体１００２が準備される。
【００７６】
図６に示される工程１１０２においては、集電体１００２が有する一方の主面１００８の上に合剤層１００４が塗工により形成される。合剤層１００４に代えて合剤層１００４の前駆体が形成されてもよい。
【００７７】
図６に示される工程１１０４においては、合剤層１００４に重ねて集電体１００２が有する一方の主面１００８の上に固体電解質層１００６が塗工により形成される。固体電解質層１００６に代えて後に貼り合わせ面となる面を有する固体電解質層１００６の前駆体が形成されてもよい。
【００７８】
集電体１００２が有する主面の上に合剤層１００４、合剤層１００４の前駆体、固体電解質層１００６または固体電解質層１００６の前駆体である層が塗工により形成される場合は、主面の上に塗液が塗布され、塗布膜が形成される。形成された塗布膜が乾燥させられ、乾燥膜が得られる。乾燥膜がプレスされ、層が得られる。塗液は、固形分および分散媒の混合物である。分散媒は、塗布膜が乾燥させられるときに蒸発させられる。
【００７９】
層の形成は、望ましくは、フレキソグラフ法、ソフトリソグラフ法、グラビア法、オフセットリソグラフ法、スクリーン法、ロータリースクリーン法、インクジェット法、コンマリバース法、コンマダイレクト法、ダイコート法、リップコート法等により行われる。
【００８０】
塗工による層の形成は、連続生産に向き、片面複合シート１０００の生産性の向上に寄与する。ただし、層が塗工以外により形成されてもよい。
【００８１】
工程１１０２において合剤層１００４の前駆体が形成され工程１１０４において固体電解質層１００６の前駆体が形成された場合は、図６に示される工程１１０６において、架橋処理等の処理が行われる。これにより、合剤層１００４の前駆体が合剤層１００４に変化し、固体電解質層１００６の前駆体が固体電解質層１００６に変化し、図１、２および３の各々に示される片面複合シート１０００が得られる。後述する貼り合わせの後に工程１１０６が行われてもよい。工程１１０２において合剤層１００４が形成され工程１１０４において固体電解質層１００６が形成された場合は、工程１１０６は省略される。
【００８２】
１．３  単極両面複合シート
図７、８および９の各々は、第１実施形態の単極両面複合シートを示す模式図である。図７は、上面図である。図８は、切断線Ｃ−Ｃに示される位置における断面図である。図９は、切断線Ｄ−Ｄに示される位置における断面図である。
【００８３】
図７、８および９の各々に示される単極両面複合シート１２００は、固体リチウム二次電池の一部になる。
【００８４】
単極両面複合シート１２００は、集電体１２０２、合剤層１２０４、合剤層１２０８、固体電解質層１２０６および固体電解質層１２１０を備える。単極両面複合シート１２００がこれらの構成物以外の構成物を備えてもよい。
【００８５】
集電体１２０２ならびに合剤層１２０４および１２０８は、極板を構成する。したがって、単極両面複合シート１２００は、極板および固体電解質の複合体である。
【００８６】
集電体１２０２は、片面複合シート１０００に備えられる集電体１００２と同様のものである。
【００８７】
合剤層１２０４および固体電解質層１２０６は、集電体１２０２が有する一方の主面１２１２の上に形成され、それぞれ片面複合シート１０００に備えられる合剤層１００４および固体電解質層１００６と同様のものである。
【００８８】
合剤層１２０８および固体電解質層１２１０は、集電体１２０２が有する他方の主面１２１４の上に形成され、主面１２１４の上に形成されることを除いて、それぞれ片面複合シート１０００に備えられる合剤層１００４および固体電解質層１００６と同様のものである。
【００８９】
集電体１２０２が、絶縁性を有するシート状の構造物、電子伝導性を有する第１の層状の構造物および電子伝導性を有する第２の層状の構造物からなる複合構造物であってもよい。当該複合構造物においては、シート状の構造物が有する一方の主面および他方の主面の上に第１の層状の構造物および第２の層状の構造物がそれぞれ形成される。シート状の構造物は、プラスチックフィルム等である。絶縁性を有するシート状の構造物には多数の微細孔が形成され、第２の層状の構造物は当該微細孔の内部において第１の層状の構造物と接触し第１の層状の構造物と導通する。微細孔は、レーザー加工等により形成される。集電体１２０２が当該複合構造物である場合は、第１の層状の構造物は、集電体１２０２が有する一方の主面１２１２に露出し、合剤層１２０４に接触し、第２の層状の構造物は、集電体１２０２が有する他方の主面１２１４に露出し、合剤層１２０８に接触する。第１の層状の構造物および第２の層状の構造物の各々は、蒸着、スパッタリング、塗布、箔の貼り付け等により形成される。
【００９０】
集電体１２０２が、電子伝導性を有する第１の箔状の構造物および電子伝導性を有する第２の箔状の構造物からなる複合構造物であってもよい。当該複合構造物においては、第２の箔状の構造物が第１の箔状の構造物に貼り合わされる。集電体１２０２が当該複合構造物である場合は、第１の層状の構造物は、集電体１２０２が有する一方の主面１２１２に露出し、合剤層１２０４に接触し、第２の層状の構造物は、集電体１２０２が有する他方の主面１２１４に露出し、合剤層１２０８に接触する。
【００９１】
固体電解質層１２１０は、固体電解質層１２０６から分離される。固体電解質層１２１０が固体電解質層１２０６に接触してもよい。
【００９２】
合剤層１２０４が負極合剤層であり合剤層１２０８が負極合剤層である場合は、単極両面複合シート１２００は負極両面複合シートであり、固体電解質層１２０６が有する貼り合わせ面１２１６は負極側の貼り合わせ面であり、固体電解質層１２１０が有する貼り合わせ面１２１８は負極側の貼り合わせ面であり、集電体１２０２に備えられる端子部１２２０は負極端子である。合剤層１２０４が正極合剤層であり合剤層１２０８が正極合剤層である場合は、単極両面複合シート１２００は正極両面複合シートであり、貼り合わせ面１２１６は正極側の貼り合わせ面であり、貼り合わせ面１２１８は正極側の貼り合わせ面であり、端子部１２２０は正極端子である。
【００９３】
負極側の貼り合わせ面は、先述の片面複合シート、他の単極両面複合シートまたは後述する双極両面複合シートが有する正極側の貼り合わせ面に貼り合わされる。正極側の貼り合わせ面は、先述の片面複合シート、他の単極両面複合シートまたは後述する双極両面複合シートが有する負極側の貼り合わせ面に貼り合わされる。
【００９４】
１．４  単極両面複合シートを生産する方法
図６は、第１実施形態の単極両面複合シートを生産する方法を示すフローチャートでもある。
【００９５】
図６に示される工程１１００においては、集電体１２０２が準備される。
【００９６】
図６に示される工程１１０２においては、集電体１２０２が有する一方の主面１２１２の上に合剤層１２０４が塗工により形成され、集電体１２０２が有する他方の主面１２１４の上に合剤層１２０８が塗工により形成される。合剤層１２０４に代えて合剤層１２０４の前駆体が形成されてもよい。合剤層１２０８に代えて合剤層１２０８の前駆体が形成されてもよい。合剤層１２０８は、合剤層１２０４が形成される前に形成されてもよいし、合剤層１００４が形成されるのと同時に形成されてもよいし、合剤層１００４が形成された後に形成されてもよい。
【００９７】
図６に示される工程１１０４においては、合剤層１２０４に重ねて集電体１２０２が有する一方の主面１２１２の上に固体電解質層１２０６が塗工により形成され、合剤層１２０８に重ねて集電体１２０２が有する他方の主面１２１４の上に固体電解質層１２１０が塗工により形成される。固体電解質層１２０６に代えて貼り合わせ面となる面を有する固体電解質層１２０６の前駆体が形成されてもよい。固体電解質層１２１０に代えて貼り合わせ面となる面を有する固体電解質層１２１０の前駆体が形成されてもよい。
【００９８】
塗工による層の形成は、片面複合シート１０００の場合と同様に行われる。塗工による層の形成は、連続生産に向き、単極両面複合シート１２００の生産性の向上に寄与する。ただし、層が塗工以外により形成されてもよい。
【００９９】
工程１１０２において合剤層１２０４および１２０８の前駆体が形成され工程１１０４において固体電解質層１２０６および１２１０の前駆体が形成された場合は、図６に示される工程１１０６において、架橋処理等の処理が行われる。これにより、合剤層１２０４および１２０８の前駆体がそれぞれ合剤層１２０４および１２０８に変化し、固体電解質層１２０６および１２１０の前駆体がそれぞれ固体電解質層１２０６および１２１０に変化し、図７、８および９の各々に示される単極両面複合シート１２００が得られる。後述する貼り合わせの後に工程１１０６が行われてもよい。工程１１０２において合剤層１２０４および１２０８が形成され工程１１０４において固体電解質層１２０６および１２１０の前駆体が形成された場合は、工程１１０６は省略される。
【０１００】
１．５  双極両面複合シート
図１０、１１および１２の各々は、第１実施形態の双極両面複合シートを示す模式図である。図１０は、上面図である。図１１は、切断線Ｅ−Ｅに示される位置における断面図である。図１２は、切断線Ｆ−Ｆに示される位置における断面図である。
【０１０１】
図１０、１１および１２の各々に示される双極両面複合シート１４００は、固体リチウム二次電池の一部になる。
【０１０２】
双極両面複合シート１４００は、集電体１４０２、合剤層１４０４、合剤層１４０８、固体電解質層１４０６および固体電解質層１４１０を備える。双極両面複合シート１４００がこれらの構成物以外の構成物を備えてもよい。
【０１０３】
双極両面複合シート１４００は、合剤層１４０４が正極合剤層であり合剤層１４０８が負極合剤層であること、固体電解質層１４０６が有する貼り合わせ面１４１２が正極側の貼り合わせ面であり固体電解質層１４１０が有する貼り合わせ面１４１４が負極側の貼り合わせ面であること、集電体１４０２が端子部を備えないことおよび固体電解質層１４１０が固体電解質層１４０６から分離されなければならないことを除いて、単極両面複合シート１２００と同様のものであり、単極両面複合シート１２００と同様に生産される。
【０１０４】
正極側の貼り合わせ面は、先述した片面複合シート、先述した単極両面複合シートまたは他の双極両面複合シートが有する負極側の貼り合わせ面に貼り合わされる。負極側の貼り合わせ面は、先述した片面複合シート、先述した単極両面複合シートまたは他の双極両面複合シートが有する正極側の貼り合わせ面に貼り合わされる。
【０１０５】
１．６  単電池シート
図１３、１４、１５および１６の各々は、第１実施形態の単電池シートを示す模式図である。図１３は、上面図である。図１４は、下面図である。図１５は、切断線Ｇ−Ｇに示される位置における断面図である。図１６は、切断線Ｈ−Ｈに示される位置における断面図である。
【０１０６】
図１３、１４、１５および１６の各々に示される単電池シート１５００は、固体リチウム二次電池のシート状の単電池である。
【０１０７】
単電池シート１５００は、負極片面複合シート１５０２および正極片面複合シート１５０４を備える。正極片面複合シート１５０４が有する正極側の貼り合わせ面１５０８は、負極片面複合シート１５０２が有する負極側の貼り合わせ面１５０６に貼り合わされる。
【０１０８】
正極片面複合シート１５０４に備えられる正極端子１５１２は、負極片面複合シート１５０２に備えられる負極端子１５１０が引き出される方向とは反対の方向に引き出される。これにより、正極端子１５１２が負極端子１５１０に接触しにくくなる。
【０１０９】
図１７および１８の各々に示されるように、単電池シートにおいて、正極片面複合シート１５１６に備えられる正極端子１５２６が、負極片面複合シート１５１４に備えられる負極端子１５２２が引き出される方向と同じ方向に引き出されてもよい。この場合は、負極端子１５２２は負極片面複合シート１５１４に備えられる集電部１５２０の幅よりも狭い幅を有し、正極端子１５２６は正極片面複合シート１５１６に備えられる集電部１５２４の幅よりも狭い幅を有し、正極端子１５２６は負極端子１５２２と重ならない。
【０１１０】
単電池シート１５００は、望ましくは外装フィルム等により密閉される。単電池シート１５００が外装フィルム等により密閉される場合は、望ましくは金属からなるタブが超音波溶接等により負極端子１５１０および正極端子１５１２の各々に接合され、タブが外装フィルムの外部に露出させられる。外装フィルムは、アルミニウムラミネートフィルム等である。負極端子１５１０に接合されるタブは、ニッケル等からなる。正極端子１５１２に接合されるタブは、アルミニウム等からなる。
【０１１１】
１．７  単電池シートを生産する方法
図１９は、第１実施形態の単電池シートを生産する方法を示すフローチャートである。
【０１１２】
図１９に示される工程１６００においては、負極片面複合シート１５０２および正極片面複合シート１５０４が準備される。
【０１１３】
図１９に示される工程１６０２においては、正極側の貼り合わせ面１５０８が負極側の貼り合わせ面１５０６に貼り合わされる。これにより、図１３、１４、１５および１６の各々に示される単電池シート１５００が得られる。
【０１１４】
負極片面複合シート１５０２および正極片面複合シート１５０４の各々には、集電体、合剤層、固体電解質層および短絡防止部が集積される。このため、負極片面複合シート１５０２および正極片面複合シート１５０４から単電池シート１５００が生産される場合は、負極片面複合シート１５０２および正極片面複合シート１５０４を互いに貼り合わせるという簡単な工程により単電池シート１５００が生産される。このように、集電体、合剤層、固体電解質層および短絡防止部が集積されることは、固体リチウム二次電池の生産を単純にし、固体リチウム二次電池の生産性を向上することに寄与する。先述したように負極片面複合シート１５０２および正極片面複合シート１５０４の各々の生産性が向上していることも、固体リチウム二次電池の生産性を向上することに寄与する。
【０１１５】
貼り合わせは、面プレス又はロールプレス（線プレス）により行われる。プレスは、常温で行われてもよいし、加熱されながら行われてもよい。
【０１１６】
１．８  積層電池シート
図２０は、第１実施形態の積層電池シートを示す模式図である。図２０は、断面図である。
【０１１７】
図２０に示される積層電池シート１７００は、固体リチウム二次電池のシート状の積層電池であり、２個以上の単電池が並列接続される並列積層電池シート、２個以上の単電池が直列接続される直列積層電池シート等である。
【０１１８】
積層電池シート１７００は、片面複合シート１７０２、少なくとも１個の両面複合シート１７０４および片面複合シート１７０６を備える。
【０１１９】
片面複合シート１７０２は、負極片面複合シートまたは正極片面複合シートである。少なくとも１個の両面複合シート１７０４の各々である両面複合シート１７０８は、正極両面複合シート、負極両面複合シートまたは双極両面複合シートである。片面複合シート１７０６は、負極片面複合シートまたは正極片面複合シートである。
【０１２０】
片面複合シート１７０２、少なくとも１個の両面複合シート１７０４および片面複合シート１７０６に備えられる全部の正極側の貼り合わせ面の各々は、片面複合シート１７０２、少なくとも１個の両面複合シート１７０４および片面複合シート１７０６に備えられる全部の負極側の貼り合わせ面のいずれかに貼り合わされる。
【０１２１】
片面複合シート１７０２、少なくとも１個の両面複合シート１７０４および片面複合シート１７０６に備えられる全部の負極端子は、互いに電気的に接続される。片面複合シート１７０２、少なくとも１個の両面複合シート１７０４および片面複合シート１７０６に備えられる全部の正極端子は、互いに電気的に接続される。
【０１２２】
積層電池シート１７００が並列積層電池シートである場合には、３通りの複合シートの組み合わせがある。
【０１２３】
第１の組み合わせにおいては、片面複合シート１７０２は負極片面複合シートであり、少なくとも１個の両面複合シート１７０４は偶数個の両面複合シートであり、両面複合シート１７０８は正極両面複合シートまたは負極両面複合シートであり、片面複合シート１７０６は正極片面複合シートである。偶数個の両面複合シートにおいては、正極両面複合シートと負極両面複合シートとが交互に重ね合わされる。
【０１２４】
第２の組み合わせにおいては、片面複合シート１７０２は負極片面複合シートであり、少なくとも１個の両面複合シート１７０４は奇数個の両面複合シートであり、両面複合シート１７０８は正極両面複合シートまたは負極両面複合シートであり、片面複合シート１７０６は負極片面複合シートである。奇数個の両面複合シートが３個以上の奇数個の両面複合シートである場合は、３個以上の奇数個の両面複合シートにおいて正極両面複合シートと負極両面複合シートとが交互に重ね合わされる。奇数個の両面複合シートが１個の両面複合シートである場合は、１個の両面複合シートは正極両面複合シートである。
【０１２５】
第３の組み合わせにおいては、片面複合シート１７０２は正極片面複合シートであり、少なくとも１個の両面複合シート１７０４は奇数個の両面複合シートであり、両面複合シート１７０８は正極両面複合シートまたは負極両面複合シートであり、片面複合シート１７０６は正極片面複合シートである。奇数個の両面複合シートが３個以上の奇数個の両面複合シートである場合は、３個以上の奇数個の両面複合シートにおいて正極両面複合シートと負極両面複合シートとが交互に重ね合わされる。奇数個の両面複合シートが１個の両面複合シートである場合は、１個の両面複合シートは負極両面複合シートである。
【０１２６】
積層電池シート１７００が直列積層電池シートある場合には、片面複合シート１７０２は負極片面複合シートであり、両面複合シート１７０８は双極両面複合シートであり、片面複合シート１７０６は正極片面複合シートである。
【０１２７】
以下では、第１実施形態の積層電池シートの具体例を説明する。
【０１２８】
１．９  並列積層電池シート
図２１は、並列積層電池シートを示す模式図である。図２１は、断面図である。
【０１２９】
図２１に示される並列積層電池シート１８００は、負極片面複合シート１８０２、正極両面複合シート１８０４、負極両面複合シート１８０６および正極片面複合シート１８０８を備える。
【０１３０】
正極両面複合シート１８０４が有する正極側の貼り合わせ面１８１２は、負極片面複合シート１８０２が有する負極側の貼り合わせ面１８１０に貼り合わされる。負極両面複合シート１８０６が有する負極側の貼り合わせ面１８１６は、正極両面複合シート１８０４が有する正極側の貼り合わせ面１８１４に貼り合わされる。正極片面複合シート１８０８が有する正極側の貼り合わせ面１８２０は、負極両面複合シート１８０６が有する負極側の貼り合わせ面１８１８に貼り合わされる。
【０１３１】
正極両面複合シート１８０４に備えられる正極端子１８２４および正極片面複合シート１８０８に備えられる正極端子１８２８は、互いに電気的に接続される。負極片面複合シート１８０２に備えられる負極端子１８２２および負極両面複合シート１８０６に備えられる負極端子１８２６は、互いに電気的に接続される。
【０１３２】
正極端子１８２４および１８２８の各々は、負極端子１８２２および１８２６の各々が引き出される方向と反対の方向に引き出される。正極端子１８２４および１８２８の各々が、負極端子１８２２および１８２６の各々が引き出される方向と同じ方向に引き出されてもよい。
【０１３３】
１．１０  直列積層電池シート
図２２は、直列積層電池シートを示す模式図である。図２２は、断面図である。
【０１３４】
図２２に示される直列積層電池シート１９００は、負極片面複合シート１９０２、双極両面複合シート１９０４、１９０６および１９０８ならびに正極片面複合シート１９１０を備える。
【０１３５】
双極両面複合シート１９０４が有する正極側の貼り合わせ面１９１４は、負極片面複合シート１９０２が有する負極側の貼り合わせ面１９１２に貼り合わされる。双極両面複合シート１９０６が有する正極側の貼り合わせ面１９１８は、双極両面複合シート１９０４が有する負極側の貼り合わせ面１９１６に貼り合わされる。双極両面複合シート１９０８が有する正極側の貼り合わせ面１９２２は、双極両面複合シート１９０６が有する負極側の貼り合わせ面１９２０に貼り合わされる。正極片面複合シート１９１０が有する正極側の貼り合わせ面１９２６は、双極両面複合シート１９０８が有する負極側の貼り合わせ面１９２４に貼り合わされる。
【０１３６】
正極片面複合シート１９１０に備えられる正極端子１９３０は、負極片面複合シート１９０２に備えられる負極端子１９２８が引き出される方向と反対の方向に引き出される。正極端子１９３０が、負極端子１９２８と同じ方向に引き出されてもよい。
【０１３７】
１．１１  積層電池シートを生産する方法
図１９は、第１実施形態の積層電池シートを生産する方法を示すフローチャートでもある。
【０１３８】
図１９に示される工程１６００においては、片面複合シート１７０２、少なくとも１個の両面複合シート１７０４および片面複合シート１７０６が準備される。
【０１３９】
図１９に示される工程１６０２においては、片面複合シート１７０２、少なくとも１個の両面複合シート１７０４および片面複合シート１７０６に備えられる全部の正極側の貼り合わせ面の各々が、片面複合シート１７０２、少なくとも１個の両面複合シート１７０４および片面複合シート１７０６に備えられる全部の負極側の貼り合わせ面のいずれかに貼り合わされ、図２０に示される積層電池シート１７００が得られる。
【０１４０】
貼りあわせは、面プレス又はロールプレス（線プレス）により行われる。プレスは、常温で行われてもよいし、加熱されながら行われてもよい。
【０１４１】
積層電池シート１７００によれば、固体リチウム二次電池のエネルギー密度が向上する。また、積層電池シート１７００においては、先述した固体リチウム二次電池の生産性が向上するという効果が維持される。このため、積層電池シート１７００においては、固体リチウム二次電池の生産性の向上および固体リチウム二次電池のエネルギー密度の向上を両立できる。
【０１４２】
２  第２実施形態
２．１  序
第２実施形態は、主に、１個の合剤層が５個の合剤層に置き換えられる点で第１実施形態と相違する。第１実施形態において採用される技術は、５個の合剤層への置き換えを阻害しない限りにおいて、第２実施形態においても採用される。
【０１４３】
２．２  片面複合シート
図２３、２４および２５の各々は、第２実施形態の片面複合シートを示す模式図である。図２３は、上面図である。図２４は、切断線Ｊ−Ｊに示される位置における断面図である。図２５は、切断線Ｋ−Ｋに示される位置における断面図である。
【０１４４】
図２３、２４および２５の各々に示される片面複合シート３０００は、集電体３００２、合剤層３００４、３００６、３００８、３０１０および３０１２ならびに固体電解質層３０１４を備える。
【０１４５】
合剤層３００４、３００６、３００８、３０１０および３０１２の各々は、第１実施形態の片面複合シート１０００に備えられる合剤層１００４と同様のものである。合剤層３００４、３００６、３００８、３０１０および３０１２は、配列方向３０１６に直線的に配列され、互いに分離される。固体電解質層３０１４は、配列方向３０１６に連続し、途切れない。固体電解質層３０１４は、合剤層３００４、３００６、３００８、３０１０および３０１２に重ねて集電体３００２の一方の主面３０１８の上に形成され、合剤層３００４、３００６、３００８、３０１０および３０１２の各層が有する主面３０２０の全体を覆い、各層の全周にわたって各層が有する端面３０２２を覆う。これにより、片面複合シート３０００を含む固体リチウム二次電池において正極と負極との短絡が十分に抑制される。
【０１４６】
５個の合剤層３００４、３００６、３００８、３０１０および３０１２が４個以下または６個以上の合剤層に置き換えられてもよい。生産性が低下し切断ロスが増えるが、１個の固体電解質層３０１４が２個以上の固体電解質層に置き換えられてもよい。例えば、１個の固体電解質層３０１４が、図２６に示される５個の固体電解質層３０２４、３０２６、３０２８、３０３０および３０３２に置き換えられてもよい。固体電解質層３０２４、３０２６、３０２８、３０３０および３０３２は、配列方向３０１６に直線的に配列され、互いに分離され、それぞれ合剤層３００４、３００６、３００８、３０１０および３０１２に重ねて集電体３００２の一方の主面３０１８の上に形成され、それぞれ合剤層３００４、３００６、３００８、３０１０および３０１２の各層が有する主面３０２０の全体を覆い、各層の全周にわたって各層が有する端面３０２２を覆う。
【０１４７】
合剤層３００４、３００６、３００８、３０１０および３０１２の各々が負極合剤層である場合は、片面複合シート３０００は負極片面複合シートであり、固体電解質層３０１４が有する貼り合わせ面３０３４は負極側の貼り合わせ面である。合剤層３００４、３００６、３００８、３０１０および３０１２の各々が正極合剤層である場合は、片面複合シート３０００は正極片面複合シートであり、貼り合わせ面３０３４は正極側の貼り合わせ面である。
【０１４８】
２．３  片面複合シートを生産する方法
図６は、第２実施形態の片面複合シートを生産する方法を示すフローチャートでもある。図２７、２８、２９、３０、３１および３２の各々は、第２実施形態の片面複合シートの仕掛品を示す。図２７、２９および３１の各々は、上面図である。図２８、３０および３２の各々は、断面図である。
【０１４９】
図６に示される工程１１００においては、図２７および２８の各々に示される集電体３００２が準備される。
【０１５０】
図６に示される工程１１０２においては、図２９および３０の各々に示されるように、集電体３００２が有する一方の主面３０１８の上に合剤層３００４、３００６、３００８、３０１０および３０１２が塗工により形成される。合剤層３００４、３００６、３００８、３０１０および３０１２に代えて合剤層３００４、３００６、３００８、３０１０および３０１２の前駆体が形成されてもよい。合剤層３００４、３００６、３００８、３０１０および３０１２は、合剤層３０３６を繰り返し形成することにより形成され、例えば走行する集電体３００２に対して合剤層３０３６を間歇的に形成することにより形成される。
【０１５１】
図６に示される工程１１０４においては、図３１および３２の各々に示されるように、合剤層３００４、３００６、３００８、３０１０および３０１２に重ねて集電体３００２が有する一方の主面３０１８の上に固体電解質層３０１４が塗工により形成される。固体電解質層３０１４に代えて固体電解質層３０１４の前駆体が形成されてもよい。
【０１５２】
５個の固体リチウム二次電池の生産に必要な合剤層３００４、３００６、３００８、３０１０および３０１２ならびに固体電解質層３０１４が塗工により形成される場合は、合剤層３００４、３００６、３００８、３０１０および３０１２および固体電解質層３０１４が連続的に形成される。このため、固体リチウム二次電池の生産性が向上する。
【０１５３】
工程１１０２において合剤層３００４、３００６、３００８、３０１０および３０１２の前駆体が形成され工程１１０４において固体電解質層３０１４の前駆体が形成された場合は、図６に示される工程１１０６において、架橋処理等の処理が行われる。これにより、合剤層３００４、３００６、３００８、３０１０および３０１２の前駆体がそれぞれ合剤層３００４、３００６、３００８、３０１０および３０１２に変化し、固体電解質層３０１４の前駆体が固体電解質層３０１４に変化する。工程１１０２において合剤層３００４、３００６、３００８、３０１０および３０１２が形成され工程１１０４において固体電解質層３０１４が形成された場合は、工程１１０６は省略される。
【０１５４】
２．４  単極両面複合シート
図３３、３４および３５の各々は、第２実施形態の単極両面複合シートを示す模式図である。図３３は、上面図である。図３４は、切断線Ｌ−Ｌに示される位置における断面図である。図３５は、切断線Ｍ−Ｍに示される位置における断面図である。
【０１５５】
図３３、３４および３５の各々に示される単極両面複合シート３２００は、集電体３２０２、合剤層３２０４、３２０６、３２０８、３２１０および３２１２、合剤層３２１６、３２１８、３２２０、３２２２および３２２４、固体電解質層３２１４ならびに固体電解質層３２２６を備える。
【０１５６】
合剤層３２０４、３２０６、３２０８、３２１０および３２１２の各々は、第１実施形態の単極両面複合シート１２００に備えられる合剤層１２０４と同様のものである。合剤層３２０４、３２０６、３２０８、３２１０および３２１２は、配列方向３２２８に直線的に配列され、互いに分離される。固体電解質層３２１４は、配列方向３２２８に連続し、途切れない。固体電解質層３２１４は、合剤層３２０４、３２０６、３２０８、３２１０および３２１２に重ねて集電体３２０２が有する一方の主面３２３０の上に形成され、合剤層３２０４、３２０６、３２０８、３２１０および３２１２の各層が有する一方の主面３２３４の全体を覆い、各層の全周にわたって各層が有する端面３２３６を覆う。
【０１５７】
合剤層３２１６、３２１８、３２２０、３２２２および３２２４の各々は、第１実施形態の単極両面複合シート１２００に備えられる合剤層１２０８と同様のものである。合剤層３２１６、３２１８、３２２０、３２２２および３２２４の各々は、配列方向３２２８に直線的に配列され、互いに分離される。固体電解質層３２２６は、配列方向３２２８に連続し、途切れない。固体電解質層３２２６は、合剤層３２１６、３２１８、３２２０、３２２２および３２２４に重ねて集電体３２０２が有する他方の主面３２３２の上に形成され、合剤層３２１６、３２１８、３２２０、３２２２および３２２４の各層が有する一方の主面３２３８の全体を覆い、各層にわたって各層が有する端面３２４０を覆う。
【０１５８】
固体電解質層３２２６は、固体電解質層３２１４から分離される。固体電解質層３２２６が固体電解質層３２１４に接触してもよい。
【０１５９】
５個の合剤層３２０４、３２０６、３２０８、３２１０および３２１２が４個以下または６個以上の合剤層に置き換えられてもよい。５個の合剤層３２１６、３２１８、３２２０、３２２２および３２２４が４個以下または６個以上の合剤層に置き換えられてもよい。１個の固体電解質層３２１４が、２個以上の固体電解質層に置き換えられてもよい。１個の固体電解質層３２２６が、２個以上の固体電解質層に置き換えられてもよい。
【０１６０】
合剤層３２０４、３２０６、３２０８、３２１０および３２１２の各々が負極合剤層であり合剤層３２１６、３２１８、３２２０、３２２２および３２２４の各々が負極合剤層である場合は、単極両面複合シート３２００は負極両面複合シートであり、固体電解質層３２１４が有する貼り合わせ面３２４２は負極側の貼り合わせ面であり、固体電解質層３２２６が有する貼り合わせ面３２４４は負極側の貼り合わせ面である。合剤層３２０４、３２０６、３２０８、３２１０および３２１２の各々が正極合剤層であり合剤層３２１６、３２１８、３２２０、３２２２および３２２４の各々が正極合剤層である場合は、単極両面複合シート３２００は正極両面複合シートであり、貼り合わせ面３２４２は正極側の貼り合わせ面であり、貼り合わせ面３２４４は正極側の貼り合わせ面である。
【０１６１】
負極側の貼り合わせ面は、先述した片面複合シート、他の単極両面複合シートまたは後述する双極両面複合シートが有する正極側の貼り合わせ面に貼り合わされる。正極側の貼り合わせ面は、先述した片面複合シート、他の単極両面複合シートまたは後述する双極両面複合シートが有する負極側の貼り合わせ面に貼り合わされる。
【０１６２】
２．５  単極両面複合シートを生産する方法
図６は、第２実施形態の単極両面複合シートを生産する方法を示すフローチャートでもある。図３６、３７および３８の各々は、単極両面複合シートの仕掛品を示す。図３６、３７および３８の各々は、断面図である。
【０１６３】
図６に示される工程１１００においては、図３６に示される集電体３２０２が準備される。
【０１６４】
図６に示される工程１１０２においては、図３７に示されるように、集電体３２０２が有する一方の主面３２３０の上に合剤層３２０４、３２０６、３２０８、３２１０および３２１２が塗工により形成され、集電体３２０２が有する他方の主面３２３２の上に合剤層３２１６、３２１８、３２２０、３２２２および３２２４が塗工により形成される。合剤層３２０４、３２０６、３２０８、３２１０および３２１２に代えて合剤層３２０４、３２０６、３２０８、３２１０および３２１２の前駆体が形成されてもよく、合剤層３２１６、３２１８、３２２０、３２２２および３２２４に代えて合剤層３２１６、３２１８、３２２０、３２２２および３２２４の前駆体が形成されてもよい。
【０１６５】
合剤層３２０４、３２０６、３２０８、３２１０および３２１２は、合剤層３２４６を繰り返し形成することにより形成され、例えば走行する集電体３２０２に対して合剤層３２４６を間歇的に形成することにより形成される。合剤層３２１６、３２１８、３２２０、３２２２および３２２４は、合剤層３２５８を繰り返し形成することにより形成され、例えば走行する集電体３２０２に対して合剤層３２５８を間歇的に形成することにより形成される。
【０１６６】
図６に示される工程１１０４においては、図３８に示されるように、合剤層３２０４、３２０６、３２０８、３２１０および３２１２に重ねて集電体３２０２が有する一方の主面３２３０の上に固体電解質層３２１４が塗工により形成され、合剤層３２１６、３２１８、３２２０、３２２２および３２２４に重ねて集電体３２０２が有する他方の主面３２３２の上に固体電解質層３２２６が塗工により形成される。固体電解質層３２１４に代えて固体電解質層３２１４の前駆体が形成されてもよい。また、固体電解質層３２２６に代えて固体電解質層３２２６の前駆体が形成されてもよい。
【０１６７】
５個の固体リチウム二次電池の生産に必要な合剤層３２０４、３２０６、３２０８、３２１０および３２１２、合剤層３２１６、３２１８、３２２０、３２２２および３２２４、固体電解質層３２１４ならびに固体電解質層３２２６が塗工により形成される場合は、合剤層３２０４、３２０６、３２０８、３２１０および３２１２、合剤層３２１６、３２１８、３２２０、３２２２および３２２４、固体電解質層３２１４ならびに固体電解質層３２２６が連続的に形成される。このため、固体リチウム二次電池の生産性が向上する。
【０１６８】
工程１１０２において合剤層３２０４、３２０６、３２０８、３２１０および３２１２の前駆体ならびに合剤層３２１６、３２１８、３２２０、３２２２および３２２４の前駆体が形成され工程１１０４において固体電解質層３２１４の前駆体および固体電解質層３２２６の前駆体が形成された場合は、図６に示される工程１１０６において、架橋処理等の処理が行われる。これにより、合剤層３２０４、３２０６、３２０８、３２１０および３２１２の前駆体がそれぞれ合剤層３２０４、３２０６、３２０８、３２１０および３２１２に変化し、合剤層３２１６、３２１８、３２２０、３２２２および３２２４の前駆体がそれぞれ合剤層３２１６、３２１８、３２２０、３２２２および３２２４に変化し、固体電解質層３２１４の前駆体が固体電解質層３２１４に変化し、固体電解質層３２２６の前駆体が固体電解質層３２２６に変化し、図３３、３４および３５の各々に示される単極両面複合シート３２００が得られる。工程１１０２において合剤層３２０４、３２０６、３２０８、３２１０および３２１２ならびに合剤層３２１６、３２１８、３２２０、３２２２および３２２４が形成され工程１１０４において固体電解質層３２１４および固体電解質層３２２６が形成された場合は、工程１１０６は省略される。
【０１６９】
２．６  双極両面複合シート
図３９、４０および４１の各々は、第２実施形態の双極両面複合シートを示す模式図である。図３９は、上面図である。図４０は、切断線Ｎ−Ｎに示される位置における断面図である。図４１は、切断線Ｏ−Ｏに示される位置における断面図である。
【０１７０】
図３９、４０および４１の各々に示される双極両面複合シート３４００は、集電体３４０２、合剤層３４０４、３４０６、３４０８、３４１０および３４１２、合剤層３４１６、３４１８、３４２０、３４２２および３４２４、固体電解質層３４１４ならびに固体電解質層３４２６を備える。
【０１７１】
双極両面複合シート３４００は、合剤層３４０４、３４０６、３４０８、３４１０および３４１２の各々が正極合剤層であり合剤層３４１６、３４１８、３４２０、３４２２および３４２４の各々が負極合剤層であること、固体電解質層３４１４が有する貼り合わせ面３４２８が正極側の貼り合わせ面になり固体電解質層３４２６が有する貼り合わせ面３４３０が負極側の貼り合わせ面になること、集電体３４０２が端子部を備えないことおよび固体電解質層３４２６が固体電解質層３４１４から分離されなければならないことを除いて、単極両面複合シート３２００と同様のものであり、単極両面複合シート３２００と同様に生産される。
【０１７２】
正極側の貼り合わせ面は、先述した片面複合シート、先述した単極両面複合シートまたは他の双極両面複合シートが有する負極側の貼り合わせ面に貼り合わされる。負極側の貼り合わせ面は、先述した片面複合シート、先述した単極両面複合シートまたは他の双極両面複合シートが有する正極側の貼り合わせ面に貼り合わされる。
【０１７３】
２．７  単電池シート
図４２、４３、４４および４５の各々は、第２実施形態の単電池シートを示す模式図である。図４２は、上面図である。図４３は、下面図である。図４４は、切断線Ｐ−Ｐに示される位置における断面図である。図４５は、切断線Ｑ−Ｑに示される位置における断面図である。
【０１７４】
図４２、４３、４４および４５の各々に示される単電池シート３５００は、負極片面複合シート３５０２および正極片面複合シート３５０４を備える。
【０１７５】
正極片面複合シート３５０４が有する正極側の貼り合わせ面３５０８は、負極片面複合シート３５０２が有する負極側の貼り合わせ面３５０６に貼り合わされる。
【０１７６】
単電池シート３５００は、５個の単電池シート３５１０、３５１２、３５１４、３５１６および３５１８の集合体であり、切断位置３５２０、３５２２、３５２４および３５２６において切断される。これにより、互いに分離された５個の単電池シート３５１０、３５１２、３５１４、３５１６および３５１８が得られる。互いに分離された５個の単電池シート３５１０、３５１２、３５１４、３５１６および３５１８の各々は、望ましくは外装フィルム等により密閉される。単電池シート３５００がそのまま外装フィルム等により密閉されてもよい。
【０１７７】
２．８  単電池シートを生産する方法
図１９は、第２実施形態の単電池シートを生産する方法を示すフローチャートでもある。
【０１７８】
図１９に示される工程１６００においては、負極片面複合シート３５０２および正極片面複合シート３５０４が準備される。
【０１７９】
図１９に示される工程１６０２においては、貼り合わせ面３５０８が貼り合わせ面３５０６に貼り合わされる。これにより、図４２、４３、４４および４５の各々に示される単電池シート３５００が得られる。
【０１８０】
負極片面複合シート３５０２および正極片面複合シート３５０４の各々には、集電体、合剤層、固体電解質層および短絡防止部が集積される。このため、負極片面複合シート３５０２および正極片面複合シート３５０４から単電池シート３５００が生産される場合は、負極片面複合シート３５０２および正極片面複合シート３５０４を互いに貼り合わせるという簡単な工程により単電池シート３５００が生産される。このように、集電体、合剤層、固体電解質層および短絡防止部が集積されることは、固体リチウム二次電池の生産を単純にし、固体リチウム二次電池の生産性を向上することに寄与する。先述したように負極片面複合シート３５０２および正極片面複合シート３５０４の各々の生産性が向上していることも、固体リチウム二次電池の生産性を向上することに寄与する。
【０１８１】
加えて、単電池シート３５００の生産においては、５個の極板が集積され、５個の固体リチウム二次電池が集積され、５個の固体リチウム二次電池がまとめて生産される。このことも、固体リチウム二次電池の生産性を向上することに寄与する。
【０１８２】
２．９  積層電池シート
第２実施形態は、第１実施形態の積層電池シートに備えられる合剤層が５個の合剤層に置き換えられた積層電池シートにも向けられる。以下では、第２実施形態の積層電池シートの具体例を説明する。
【０１８３】
２．１０  並列積層電池シート
図４６、４７および４８の各々は、並列積層電池シートを示す模式図である。図４６は、上面図である。図４７は、切断線Ｒ−Ｒに示される位置における断面図である。図４８は、切断線Ｓ−Ｓに示される位置における断面図である。
【０１８４】
図４６、４７および４８の各々に示される並列積層電池シート３７００は、負極片面複合シート３７０２、正極両面複合シート３７０４、負極両面複合シート３７０６および正極片面複合シート３７０８を備える。
【０１８５】
正極両面複合シート３７０４が有する正極側の貼り合わせ面３７１２は、負極片面複合シート３７０２が有する負極側の貼り合わせ面３７１０に貼り合わされる。負極両面複合シート３７０６が有する負極側の貼り合わせ面３７１６は、正極両面複合シート３７０４が有する正極側の貼り合わせ面３７１４に貼り合わされる。正極片面複合シート３７０８が有する正極側の貼り合わせ面３７２０は、負極両面複合シート３７０６が有する負極側の貼り合わせ面３７１８に貼り合わされる。
【０１８６】
２．１１  直列積層電池シート
図４９、５０および５１の各々は、直列積層電池シートを示す模式図である。図４９は、上面図である。図５０は、切断線Ｔ−Ｔに示される位置における断面図である。図５１は、切断線Ｕ−Ｕに示される位置における断面図である。
【０１８７】
図４９、５０および５１の各々に示される直列積層電池シート３８００は、負極片面複合シート３８０２、双極両面複合シート３８０４、３８０６および３８０８ならびに正極片面複合シート３８１０を備える。
【０１８８】
双極両面複合シート３８０４が有する正極側の貼り合わせ面３８１４は、負極片面複合シート３８０２が有する負極側の貼り合わせ面３８１２に貼り合わされる。双極両面複合シート３８０６が有する正極側の貼り合わせ面３８１８は、双極両面複合シート３８０４が有する負極側の貼り合わせ面３８１６に貼り合わされる。双極両面複合シート３８０８が有する正極側の貼り合わせ面３８２２は、双極両面複合シート３８０６が有する負極側の貼り合わせ面３８２０に貼り合わされる。正極片面複合シート３８１０が有する正極側の貼り合わせ面３８２６は、双極両面複合シート３８０８が有する負極側の貼り合わせ面３８２４に貼り合わされる。
【０１８９】
２．１２  固体リチウム二次電池の生産性の向上および固体リチウム二次電池のエネルギー密度の向上の両立
第２実施形態の積層電池シートにおいては、固体リチウム二次電池のエネルギー密度が向上する。また、第２実施形態の積層電池シートにおいては、先述した固体リチウム二次電池の生産性が向上する効果が維持される。このため、第２実施形態の積層電池シートにおいては、固体リチウム二次電池の生産性の向上および固体リチウム二次電池のエネルギー密度の向上を両立できる。
【０１９０】
２．１３  複合層の増加
片面複合シート、単極両面複合シートおよび双極両面複合シートの各々において、合剤層および固体電解質層からなる複合層が２個以上の複合層に置き換えられてもよい。２個以上の複合層は、ストライプ状になる。２個以上の複合層の各々は、合剤層および固体電解質層からなる。この点を、片面複合シートを例として説明する。
【０１９１】
図５２、５３および５４の各々は、４個の複合層を備える片面複合シートを示す模式図である。図５２は、上面図である。図５３は、切断線Ｖ−Ｖに示される位置における断面図である。図５４は、切断線Ｗ−Ｗに示される位置における断面図である。
【０１９２】
図５２、５３および５４の各々に示される片面複合シート３９００は、集電体３９０２、複合層３９０４、３９０６、３９０８および３９１０を備える。複合層３９０４、３９０６、３９０８および３９１０の各々は、合剤層３９１２、３９１４、３９１６、３９１８および３９２０ならびに固体電解質層３９２２を備える。
【０１９３】
合剤層３９１２、３９１４、３９１６、３９１８および３９２０は、それぞれ片面複合シート３０００に備えられる合剤層３００４、３００６、３００８、３０１０および３０１２と同様のものである。固体電解質層３９２４は、片面複合シート３０００に備えられる固体電解質層３０１４と同様のものである。
【０１９４】
複合層３９０４、３９０６、３９０８および３９１０は、合剤層３９１２、３９１４、３９１６、３９１８および３９２０が配列される配列方向３９２６と垂直をなす方向に配列され、互いに分離される。
【０１９５】
４個の複合層３９０４、３９０６、３９０８および３９１０が３個以下または５個以上の複合層に置き換えられてもよい。
【０１９６】
上記の発明の詳細な説明は、全ての局面において例示であって限定的ではない。したがって、本発明の範囲からはずれることなく無数の修正及び変形が案出されうる。
【符号の説明】
【０１９７】
１０００  片面複合シート
１２００  単極両面複合シート
１４００  双極両面複合シート
１５００  単電池シート
１７００  積層電池シート
１８００  並列積層電池シート
１９００  直列積層電池シート
３０００  片面複合シート
３２００  単極両面複合シート
３４００  双極両面複合シート
３５００  単電池シート
３７００  並列積層電池シート
３８００  直列積層電池シート
【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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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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