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公開番号2025009438
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-20
出願番号2023112444
出願日2023-07-07
発明の名称固体電池ユニット、および、固体電池スタック
出願人カナデビア株式会社
代理人弁理士法人いくみ特許事務所
主分類H01M 10/0583 20100101AFI20250110BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】電気容量を向上しつつ、外部との電気的接続が比較的容易であり、集電抵抗を低減させることができる固体電池ユニット、及び固体電池スタックを提供する。
【解決手段】固体電池ユニット1は、電極シート10と、正極集電板11と、負極集電板12とを備える。また、正極集電板は、正極第1板110、正極第2板111、並びに正極第1板の一端及び正極第2板の一端を連結する正極連結部112を備え、負極集電板は、負極第1板120、負極第2板121、並びに負極第1板の一端及び負極第2板の一端を連結する負極連結部122を備える。正極第1板の他端と正極第2板の他端との間から、負極第1板が挿入され、負極第1板の他端と負極第2板の他端との間から、正極第2板が挿入されるように、配置されている。電極シートは、正極第1板と負極第1板との間と、負極第1板と正極第2板との間と、正極第2板と負極第2板との間とにそれぞれ配置される。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
電解質層と、前記電解質層の一方面に配置される正極層と、前記電解質層の他方面に配置される負極層とを備える電極シートと、
前記電極シートの正極層と接触する正極集電板と、
前記電極シートの負極層と接触する負極集電板と
を備え、
前記正極集電板は、互いに間隔を隔てて対向配置される正極第１板および正極第２板と、前記正極第１板の一端および前記正極第２板の一端を連結する正極連結部とを備え、前記正極第１板の他端および前記正極第２板の他端の間が開放されており、
前記負極集電板は、互いに間隔を隔てて対向配置される負極第１板および負極第２板と、前記負極第１板の一端および前記負極第２板の一端を連結する負極連結部とを備え、前記負極第１板の他端および前記負極第２板の他端の間が開放されており、
前記正極集電板と前記負極集電板とは、前記正極第１板の他端と前記正極第２板の他端との間から、前記負極第１板が挿入され、前記負極第１板の他端と前記負極第２板の他端との間から、前記正極第２板が挿入されるように、配置されており、
前記電極シートは、前記正極第１板と前記負極第１板との間と、前記負極第１板と前記正極第２板との間と、前記正極第２板と前記負極第２板との間とにそれぞれ配置されている、固体電池ユニット。
続きを表示（約 1,400 文字）【請求項２】
前記電極シートは、前記正極第１板と前記負極第１板との間と、前記負極第１板と前記正極第２板との間と、前記正極第２板と前記負極第２板との間とにそれぞれ１枚配置される、請求項１に記載の固体電池ユニット。
【請求項３】
前記電極シートは、前記正極第１板と前記負極第１板との間と、前記負極第１板と前記正極第２板との間と、前記正極第２板と前記負極第２板との間とにそれぞれ２枚以上、かつ、同じ枚数配置され、
互いに隣り合う、それぞれの前記電極シートは、電気的に直列に積層されている、請求項１に記載の固体電池ユニット。
【請求項４】
請求項２に記載の固体電池ユニットが複数積層される固体電池スタックであって、
前記複数の固体電池ユニットは、互いに隣り合う固体電池ユニットにおいて、一方の固体電池ユニットの正極第１板と他方の固体電池ユニットの負極第２板とが、前記電極シートを介して、向かい合うように、積層されており、
介在される前記電極シートは、それぞれ１枚配置され、
介在される前記電極シートの正極層は、前記正極第１板と接触し、
介在される前記電極シートの負極層は、前記負極第２板と接触する、固体電池スタック。
【請求項５】
請求項３に記載の固体電池ユニットが複数積層される固体電池スタックであって、
前記複数の固体電池ユニットは、互いに隣り合う固体電池ユニットにおいて、一方の固体電池ユニットの正極第１板と他方の固体電池ユニットの負極第２板とが、前記電極シートを介して、向かい合うように、積層されており、
前記複数の固体電池ユニットにおける、前記正極第１板と前記負極第１板との間と、前記負極第１板と前記正極第２板との間と、前記正極第２板と前記負極第２板との間とに配置される前記電極シートは、同じ枚数であり、
介在される前記電極シートは、それぞれ２枚以上配置され、
介在される前記電極シートは、前記固体電池ユニットの前記正極第１板と前記負極第１板との間と、前記負極第１板と前記正極第２板との間と、前記正極第２板と前記負極第２板との間とに配置される前記電極シートと同じ枚数配置され、
互いに隣り合い、介在されるそれぞれの前記電極シートは、電気的に直列に積層されており、
介在される前記電極シートの積層体の一方面の正極層は、前記正極第１板と接触し、
介在される前記電極シートの積層体の他方面の負極層は、前記負極第２板と接触する、固体電池スタック。
【請求項６】
前記正極集電板は、縁から突出する正極集電タブを、さらに備え、
前記負極集電板は、縁から突出する負極集電タブを、さらに備える、請求項４または５に記載の固体電池スタック。
【請求項７】
積層方向と直交する方向において、複数の前記固体電池ユニットにおける、それぞれの前記正極連結部が一方側、それぞれの前記負極連結部が他方側に配置されており、
前記複数の固体電池ユニットにおける、それぞれの前記正極連結部と直接接続され、積層方向に延びる正極リードと、
前記複数の固体電池ユニットにおける、それぞれの前記負極連結部と直接接続され、積層方向に延びる負極リードと
をさらに備える、請求項４または５に記載の固体電池スタック。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体電池ユニット、および、固体電池スタックに関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、リチウムイオン伝導性の固体電解質を用いる固体電池が知られている。この固体電池は、正極層と負極層との間に固体電解質層が配置される単位電池部と、正極層に対して固体電解質層の反対側に配置された正極集電体と、負極層に対して固体電解質層の反対側に配置された負極集電体とを備える。
【０００３】
このような固体電池は、電池容量を向上させるために、上記した単位電池部を挟んで、正極集電体と負極集電体とを繰り返し積層させることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
特許文献１のような固体電池は、通常、外部との電気的な接続のために、それぞれの正極集電体および負極集電体が集電タブを有し、これらの集電タブと端子部材（リード線）とを溶着させている。しかしながら、電池容量を向上させるために、固体電池の積層数を増加させると、集電タブの数も増加し、集電タブと端子部材とを溶着するためのエネルギーが増大するという不具合がある。
【０００５】
そこで、正極集電体および負極集電体をつづら折りに折り畳み、その正極集電体および負極集電体の間に電極層体を配置することが提案されている（例えば、特許文献２参照）。特許文献２の固体電池は、固体電池（単位電池部）の積層数を増加させたとしても、集電タブの数は１つになるため、電池容量を向上させつつ、外部との電気的接続が容易である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開２００５－２５１４１７号公報
特開２０２０－１１３４３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献２の固体電池は、正極集電体および負極集電体をつづら折り状に折り畳んでいるため、正極集電体および負極集電体の長さが長くなる。このため積層数が増加すると集電抵抗が増加する。
【０００８】
本発明は、電気容量を向上しつつ、外部との電気的接続が比較的容易であり、さらに、集電抵抗を低減させることができる固体電池ユニット、および、固体電池スタックを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明［１］は、電解質層と、前記電解質層の一方面に配置される正極層と、前記電解質層の他方面に配置される負極層とを備える電極シートと、前記電極シートの正極層と接触する正極集電板と、前記電極シートの負極層と接触する負極集電板とを備え、前記正極集電板は、互いに間隔を隔てて対向配置される正極第１板および正極第２板と、前記正極第１板の一端および前記正極第２板の一端とを連結する正極連結部とを備え、前記正極第１板の他端および前記正極第２板の他端の間が開放されており、前記負極集電板は、互いに間隔を隔てて対向配置される負極第１板および負極第２板と、前記負極第１板の一端および前記負極第２板の一端とを連結する負極連結部とを備え、前記負極第１板の他端および前記負極第２板の他端の間が開放されており、前記正極集電板と前記負極集電板とは、前記正極第１板の他端と前記正極第２板の他端との間から、前記負極第１板が挿入され、前記負極第１板の他端と前記負極第２板の他端との間から、前記正極第２板が挿入されるように、配置されており、前記電極シートは、前記正極第１板と前記負極第１板との間と、前記負極第１板と前記正極第２板との間と、前記正極第２板と前記負極第２板との間とにそれぞれ配置されている、固体電池ユニットを含む。
【００１０】
この固体電池ユニットによれば、正極集電板と負極集電板とは、正極第１板の他端と正極第２板の他端との間から、負極第１板が挿入され、負極第１板の他端と負極第２板の他端との間から、正極第２板が挿入されるように、配置されている。そして、電極シートは、正極第１板と負極第１板との間と、負極第１板と正極第２板との間と、正極第２板と負極第２板との間とにそれぞれ配置されている。そのため、電極シートの数に対するそれぞれの集電板の数を減らすことができ、電気容量を向上させつつ、外部との電気的接続を比較的容易にすることができる。また、正極集電板および負極集電板の長さが短く、集電抵抗を低減させることができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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