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公開番号2024132360
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-01
出願番号2023043094
出願日2023-03-17
発明の名称電池
出願人マクセル株式会社
代理人個人,個人
主分類H01M 10/0585 20100101AFI20240920BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】複数個の発電素子を有し、前記発電素子を分離して電池として使用可能であり、前記発電素子の分離時に短絡の発生を良好に抑制でき、かつ分離した発電素子に適用機器と接続するための接続端子を容易に形成し得る電池を提供する。本発明の電池は、SDGsの目標3、7、11、および12に関係する。
【解決手段】本発明の電池は、正極、負極、および前記正極と前記負極との間に配置された固体電解質層を有する複数個の発電素子が、基材上に配列されており、平面視で、各発電素子の正極同士を接続する集電体と、各発電素子の負極同士を接続する集電体とは、少なくとも発電素子が存在しない箇所では重なっておらず、前記正極の集電体および前記負極の集電体は、平面視で、隣接する発電素子同士を接続する方向に垂直な方向の長さが0.5mm以上であり、前記基材の、発電素子が配置されていない領域の、絶縁体の配置された箇所において切断可能である。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
外装体内に複数個の発電素子が封入されてなる電池であって、
前記発電素子は、正極、負極、および前記正極と前記負極との間に配置された固体電解質層を有し、
前記正極は、正極活物質を含有する正極合剤層と、シート状の導電性基材とを有し、
前記負極は、負極活物質を含有する負極合剤層と、シート状の導電性基材とを有し、
前記複数個の発電素子は、基材上に配列されており、かつ、それぞれの正極が集電体と直接接続することで、前記正極同士が前記集電体によって接続され、それぞれの負極が集電体と直接接続することで、前記負極同士が前記集電体によって接続されており、
平面視で、前記正極の集電体と前記負極の集電体とは、少なくとも前記発電素子が存在しない箇所では重なっておらず、
前記正極の集電体および前記負極の集電体は、平面視で、隣接する前記発電素子同士を接続する方向に垂直な方向の長さが０．５ｍｍ以上であり、
前記基材の、前記発電素子が配置されていない領域の少なくとも一部には絶縁体が配置されており、かつ前記絶縁体の配置された箇所において切断可能であることを特徴とする電池。
続きを表示（約 370 文字）【請求項２】
前記絶縁体の配置された箇所で切断した後に、前記正極の集電体および前記負極の集電体に、外部への接続端子を取り付け可能である請求項１に記載の電池。
【請求項３】
前記正極の導電性基材は多孔質金属基材であり、前記正極合剤層側の端部を含む少なくとも一部が前記正極合剤層に埋設されて前記正極合剤層と一体化しており、前記正極の多孔質金属基材の他方の端部は、前記正極の表面に露出しており、
前記負極の導電性基材は多孔質金属基材であり、前記負極合剤層側の端部を含む少なくとも一部が前記負極合剤層に埋設されて前記負極合剤層と一体化しており、前記負極の多孔質金属基材の他方の端部は、前記負極の表面に露出している請求項１に記載の電池。
【請求項４】
前記基材が可撓性を有している請求項１に記載の電池。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数個の発電素子を有し、前記発電素子を分離して電池として使用可能であり、前記発電素子の分離時に短絡の発生を良好に抑制でき、かつ分離した発電素子に適用機器と接続するための接続端子を容易に形成し得る電池に関するものである。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話、ノート型パーソナルコンピュータなどのポータブル電子機器の発達や、電気自動車の実用化などに伴い、小型・軽量で、かつ高容量・高エネルギー密度の電池が必要とされるようになってきている。
【０００３】
現在、この要求に応え得るリチウム電池、特にリチウムイオン電池では、正極活物質にコバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ
２
）、ニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ
２
）などのリチウム含有複合酸化物が用いられ、負極活物質に黒鉛などが用いられ、非水電解質として有機溶媒とリチウム塩とを含む有機電解液が用いられている。
【０００４】
そして、リチウムイオン電池の適用機器のさらなる発達に伴って、リチウムイオン電池のさらなる長寿命化・高容量化・高エネルギー密度化が求められていると共に、長寿命化・高容量化・高エネルギー密度化したリチウムイオン電池の信頼性も高く求められている。
【０００５】
しかし、リチウムイオン電池に用いられている有機電解液は、可燃性物質である有機溶媒を含んでいるため、電池に短絡などの異常事態が発生した際に、有機電解液が異常発熱する可能性がある。また、近年のリチウムイオン電池の高エネルギー密度化および有機電解液中の有機溶媒量の増加傾向に伴い、より一層リチウムイオン電池の信頼性が求められている。
【０００６】
以上のような状況において、有機溶媒を用いない全固体型のリチウム電池も検討されている。全固体型のリチウム電池は、従来の有機溶媒系電解質に代えて、有機溶媒を用いない固体電解質の成形体を用いるものであり、固体電解質の異常発熱の虞がなく、高い信頼性を備えている。そのため、特に高容量の二次電池を必要とする製品分野での期待は大きい。
【０００７】
また、全固体電池は、高い安全性だけではなく、高い信頼性および高い耐環境性を有し、かつ長寿命であるため、社会の発展に寄与すると同時に安心、安全にも貢献し続けることができるメンテナンスフリーの電池として期待されている。全固体電池の社会への提供により、国際連合が制定する持続可能な開発目標（ＳＤＧｓ）の１７の目標のうち、目標３（あらゆる年齢のすべての人々の健康的な生活を確保し、福祉を促進する）、目標７（すべての人々の、安価かつ信頼できる持続可能な近代的エネルギーへのアクセスを確保する）、目標１１〔包摂的で安全かつ強靭（レジリエント）で持続可能な都市および人間居住を実現する〕、および目標１２（持続可能な生産消費形態を確保する）の達成に貢献することができる。
【０００８】
なお、全固体電池においては、小さな面積の正極や負極を有する電池要素（単電池）を複数配列した構成とすることで、例えば高容量化を図ることが検討されている。
【０００９】
例えば、特許文献１では、正極、固体電解質および負極を順次積層して設けた、比較的面積の小さな薄型シート状の電池要素を、集電体上に特定範囲の間隔をもって複数配設して、電極の膨張収縮や衝撃による脆性破壊によって生じる特性劣化などの抑制を図った全固体二次電池を提案している。
【００１０】
なお、小さなサイズの発電要素（単電池）を複数配列して電池を構成する技術は、全固体電池以外の電池においても種々検討されている。例えば、特許文献２には、可撓性を有する基材に、小さなサイズの電池を複数個配列してなるフレキシブル電池が提案されている。
（【００１１】以降は省略されています）

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