二次电池的制作方法

二次电池的制作方法
【专利摘要】提供一种小型且能提升每单位容积的电流容量的二次电池。本发明为一种二次电池，其特征为：具备两个电池部，所述电池部在第一电极层与第二电极层之间具有充电层，使其中一个电池部及另一个电池部彼此的第一电极层相邻连接，或使其中一个电池部及另一个电池部彼此的第二电极层相邻连接，使其中一个电池部及另一个电池部彼此的第二电极层配线连接，或使其中一个电池部及另一个电池部彼此的第一电极层配线连接，使两个电池部并联连接。
【专利说明】二次电池

【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种二次电池，例如可应用于固体型二次电池。
[0002] 背景内容
[0003] 近年来，需求小型且大容量的电池，为了实现大容量的电池，将电池做成叠层结 构。图2示出现有的电池的叠层结构的一例。
[0004] 图2的（A)为现有的圆筒型电池结构，是将电极板做成卷状结构的电池结构。图2 的（A)的电池被设置为其正极板与负极板相向，使分隔板介于正极板与负极板之间并卷绕 收进电池罐内而密闭。
[0005] 图2的⑶及图2的（C)为现有的方型电池结构的一例。图2的（B)的电池使分 隔板介于相向的正极板与负极板之间，并弯折成方型或卷绕后挤压成扁平，收容密闭于电 池罐内。此外，图2的（C)的电池是在被弯折成锯齿状的分隔板连续体的谷沟内，交替插入 正极板及负极板，并在锯齿方向上挤压成扁平的二次电池（参照专利文献1)。
[0006] 此外，图2的（D)虽然不是电池的结构，但为层状陶瓷电容的结构。图2的（D)所 示的层状陶瓷电容器为使电介质陶瓷与内部电极交替叠层为梳齿状的结构。
[0007] 图2的（A)?图2的（C)的电池结构不仅被应用于镍氢二次电池等碱性蓄电池， 也被应用于锂离子二次电池。
[0008] 此外，近年还有固体薄膜化而构成的固体型二次电池。图3的（A)为表示固体型 二次电池的结构的立体图，图3的（B)为表示固体型二次电池的截面的截面图。图3的（A) 及图3的（B)的二次电池1为在第一电极层3与第二电极层4之间具有固体的充电层2的 二次电池，该二次电池1作为实现小型化的二次电池而受到期待。
[0009] 现有技术文献
[0010] 专利文献
[0011] 专利文献1 :日本专利特开2009-140707号公报
[0012] 非专利文献
[0013] 非专利文献1 :电气化学会电池技术委员会，"电池手册6编6章镍-金属氢化物 电池""電池，、V卜'' 7々6編6章二7 ^ >-金属水素化物電池"），株式会社0ΗΜ社， 平成22年2月10日发行，P. 319-P. 320


【发明内容】

[0014] 发明所要解决的技术问题
[0015] 为了增大电流容量，需要以一个二次电池作为1单位，做成以并联连接的方式使 多个二次电池叠层的结构。但是，以并联连接来叠层时，为了让某个二次电池的正极端子和 与其相邻的二次电池的负极端子绝缘，需要设置绝缘层，对小型化而言可能会产生较大的 问题。
[0016] 利用附图来说明上述课题。图4为将图3的（B)的固体型二次电池串联连接而成 的叠层结构，图6为将图5所示的单层结构的固体型二次电池并联连接而成的叠层结构。图 4及图6均为6层的叠层结构。
[0017] 图4中，单层结构的二次电池中，假设其电压为％ (V)、单层的电流容量为L (= I X t (Ah))。在该情况下，图4所示的串联连接的叠层结构的二次电池的叠层数（N)为6层， 因此电压Vi为Vi = NXV。= 6V。，电流容量L为L = I。。
[0018] 另一方面，图6中，同样假设二次电池的电压为％、电流容量为L，则图6所示的并 联连接的叠层结构的二次电池的叠层数（N)为6层，因此电压％为％ = %，电流容量L为 L = ΝΧ Ι(ι = 6Ι(ι。也就是说，与串联连接的叠层结构的二次电池相比，并联连接的叠层结 构的二次电池的电流容量会变得更大。
[0019] 但是，如图5及图6所示，并联连接的叠层结构的二次电池中，为了防止短路，需要 在负极端子7与正极端子6之间设置绝缘层9。因此，仅绝缘层9的部分的容积增大，因此， 与串联连接的叠层结构相比，并联连接的叠层结构的二次电池的容积会变得更大。
[0020] 一般来说，设电池的有效容积为电池的全容积为va，则通过"电池的容积效率 vth =电池的有效容积vy电池的全容积va"来求得电池的容积效率vth。因此，为了提升电 池的电流容量的效率，需要将单层的电池并联连接，并将电池的全容积缩小。
[0021] 此外，为了进一步大容量化，可考虑增大叠层数。随着叠层数增大，绝缘层的数量 也增加。因此，为了小型且提升每单位容积的电流容量，需要全容积小的二次电池。
[0022] 因此，鉴于上述技术问题，十分需要一种能提升每单位容积的电流容量的二次电 池。
[0023] 用于解决技术问题的手段
[0024] 为解决这样的技术问题，第一本发明为一种二次电池，其特征在于，具备两个电池 部，所述电池部在第一电极层与第二电极层之间具有充电层，使其中一个电池部及另一个 电池部彼此的第一电极层相邻连接，或使其中一个电池部及另一个电池部彼此的第二电极 层相邻连接，使其中一个电池部及另一个电池部彼此的第二电极层配线连接，或使其中一 个电池部及另一个电池部彼此的第一电极层配线连接，使两个电池部并联连接。
[0025] 第二本发明为一种二次电池，其特征在于，具备：一个或多个第一电池组，所述一 个或多个第一电池组使以第一电极层、充电层、第二电极层的顺序构成的多个电池部串联 连接而成；以及一个或多个第二电池组，所述一个或多个第二电池组使以第二电极层、充电 层、第一电极层的顺序构成的多个电池部串联连接而成，使第一电池组的最下层的第一电 极层与第二电池组的最上层的第一电极层彼此相邻连接，或使第一电池组的最上层的第二 电极层与第二电池组的最下层的第二电极层彼此相邻连接，使第一电池组的最上层的第二 电极层与第二电池组的最下层的第二电极层彼此配线连接，或使第一电池组的最下层的第 一电极层与第二电池组的最上层的第一电极层彼此配线连接，使第一电池组与第二电池组 并联连接。
[0026] 第三本发明为一种二次电池，其特征在于，使以第一电极层、充电层、第二电极层 的顺序构成并做成环状的多个电池部配置成同心圆状，位于内侧的电池部的第一电极层或 第二电极层与位于外侧的电池部的第一电极层或第二电极层相邻连接，使多个电池部并联 连接。
[0027] 发明效果
[0028] 根据本发明，不必如现有那样地设置绝缘层就可形成叠层结构的二次电池，因此 可提升每单位容积的电流容量。

【专利附图】

【附图说明】
[0029] 图1是示出实施方式所涉及的二次电池结构的说明图。
[0030] 图2是示出现有电池的叠层结构一例的说明图。
[0031] 图3是说明固体型二次电池的结构的说明图。
[0032] 图4是使用图3的固体型二次电池来串联连接而成的叠层结构的截面图。
[0033] 图5是形成并联连接固体型二次电池的叠层结构时的单层结构的截面图。
[0034] 图6是使用图5的单层来并联连接的叠层结构截面图。
[0035] 图7是示出形成使第二电极层彼此相向的并联连接的交替叠层结构的单层结构 的截面图。
[0036] 图8是示出使用图7的单层来并联连接的叠层结构的截面图。
[0037] 图9是示出形成使第二电极层彼此相向，且负极端子兼做第一电极层的并联连接 的交替叠层结构的单层结构的截面图。
[0038] 图10是示出使用多个图9的单层来并联连接的叠层结构的截面图。
[0039] 图11是示出形成使第一电极层彼此相向的并联连接的交替叠层结构的单层结构 的截面图。
[0040] 图12是示出使用多个图11的单层的并联连接的叠层结构的截面图。
[0041] 图13是示出形成使第一电极层彼此相向、且正极端子兼做第二电极层的并联连 接的交替叠层结构的单层结构的截面图。
[0042] 图14是示出使用多个图13的单层的并联连接的叠层结构的截面图。
[0043] 图15是示出形成直接交替叠层结构的单层结构的截面图。
[0044] 图16是示出将图15的单层交替叠层了的直接交替叠层结构的截面图（其1)。
[0045] 图17是示出将图15的单层交替叠层了的直接交替叠层结构的截面图（其2)。
[0046] 图18是示出二次电池安装于基材时的并联连接的交替叠层的单层结构的截面图 (其 1)。
[0047] 图19是示出使用两个安装于图18的基材的二次电池，使其并联连接的叠层结构 的截面图。
[0048] 图20是示出使用多个图19的单层的并联连接的叠层结构的截面图。
[0049] 图21是示出二次电池安装于基材时的并联连接的交替叠层的单层结构的截面图 (其 2)。
[0050] 图22是示出使用两个安装于图21的基材的二次电池，使其并联连接的叠层结构 的截面图。
[0051] 图23是示出使用多个图22的单层的并联连接的叠层结构的截面图。
[0052] 图24是示出将串联连接的叠层结构与并联连接的叠层结构加以组合的叠层结构 的截面图。
[0053] 图25是示出将图15所示的单层50A及50B交替卷成同心圆状而形成的叠层结构 的图。
[0054] 图26是示出第五实施方式所涉及的二次电池的说明图。
[0055] 图27是对使图26的二次电池串联连接时的结构进行说明的说明图。
[0056] 图28是第五实施方式的串联连接的二次电池的叠层结构的截面图。
[0057] 图29是对使图26的二次电池并联连接时的结构进行说明的说明图。
[0058] 图30是第五实施方式的并联连接的二次电池的叠层结构的截面图。

【具体实施方式】
[0059] (A)第一实施方式及变形实施方式
[0060] 以下，参照附图对本发明的二次电池的第一实施方式及变形实施方式进行详细说 明。
[0061] 以下所说明的各实施方式为使用多个薄膜化的固体型二次电池（也称为电池 部），如以下说明那样地以并联连接来进行了叠层的叠层结构的二次电池。
[0062] 作为电池部的二次电池可广泛应用在第一电极层与第二电极层之间至少具有将 电子蓄电的充电层的二次电池。例如，作为电池部的二次电池可使用在正极与负极之间具 有无机固体质的电解质的全固体锂二次电池，或如图3所例示的固体型二次电池等。本实 施方式中，例示出使用后者的固体型二次电池的情况。
[0063] 此外，以下，单层是指用于构成叠层结构的二次电池的构成单位。
[0064] (A-1)二次电池的说明
[0065] 图1为示出作为电池部的二次电池的结构的说明图。如图1所示，二次电池1为 具有被夹在第一电极层3与第二电极层4之间的充电层2,并将各层薄膜化的固体型的二次 电池。因为各层被薄膜化，所以二次电池1由片状组成。图1中，将第一电极层3作为负电 极的层、将第二电极层4作为正电极的层。
[0066] 图1的例子中，示出了二次电池1被安装在基材5上，负极端子6及正极端子7被 分别安装于第一电极层3及第二电极层4的状态。
[0067] 又，图1中，虽示出二次电池1被安装在基材5上的状态，但基材5与二次电池1 的动作原理无关。也就是说，二次电池1只要是其充电层2被第一电极层3及第二电极层 4所夹，而负极端子6及正极端子7被安装在第一电极层3及第二电极层4即可。
[0068] 图1所例示的二次电池1为利用光激发结构变化而可反复进行充电及放电的量子 电池。量子电池是指基于以下动作原理的电池：利用金属氧化物的光激发结构变化，在能隙 中形成新的能级而捕获电子。
[0069] 充电层2为通过充电动作来蓄积电子，通过放电动作来放出蓄电电子，并在未进 行充放电的状态下则保持电子（蓄电）的层，应用光激发结构变化技术而形成。
[0070] 在这里，光激发结构变化例如被记载于国际公开W0/2008/053561，为该申请的发 明者的中泽明（也为本申请的
【发明者】）所发现的现象（技术）。也就是说，中泽明发现：作 为具有规定值以上的能隙的半导体的且具有透光性的金属氧化物，若在被绝缘覆盖的状态 下被赋予有效的激发能量，则能隙内会大量产生不存在电子的能级。量子电池就是在这些 能级中通过捕获电子来充电，并通过放出已捕获的电子来放电的电池。
[0071] 量子电池的情形下，第二电极层4具有：电极本体层4A、以与充电层2相接的方式 形成的P型金属氧化物半导体层4B。设置p型金属氧化物半导体层4B是用于防止电子从 电极本体层4A注入充电层2。
[0072] 第一电极层3与第二电极层4的电极本体层4A只要作为导电层而形成即可。
[0073] 以绝缘涂膜覆盖的η型金属氧化物半导体的微粒子呈薄膜状附着于第一电极层 3, η型金属氧化物半导体通过紫外线照射而引发光激发结构变化，从而充电层2变化成可 蓄积电子。
[0074] 以下所说明的二次电池为利用多个如图1所示作为单独的量子电池而发挥功能 的量子电池。二次电池的形状虽例示为矩形的情况，但并不被限定为矩形，也可为圆形、椭 圆形、六角形等其他形状。图1所示的量子电池的第一电极层3及第二电极层4的膜厚可 为10nm?1 μ m左右，充电层2的膜厚可为50nm?10 μ m左右。
[0075] 在以下例示的二次电池为应用量子电池的二次电池的情况下，如上所述，量子电 池的充电层为以完全的固体所构成。因此，不同于充电层是以液体电解质构成的二次电池 的情况，量子电池不需要用来密封液体电解质的密闭结构。此外，也无需如最近研究成果所 报告的全固体锂二次电池那样地使用粒状电解质。因此，在应用量子电池来作为二次电池 的情况下，膜构造的制作较为容易，且能够仅以层结构来构成电池。其结果，能够加工成比 较自由的形状，这点相对于现有的二次电池来说较为有利。
[0076] (A-2)并联连接的叠层结构
[0077] 接下来，一边参照附图，一边对利用多个图1的作为电池部的二次电池1且使其并 联连接的叠层结构进行说明。
[0078] (A-2-1)使第二电极层4彼此相向地并联连接的交替叠层结构
[0079] 图7是示出使两个二次电池1的第二电极层4彼此相向地相邻连接来并联连接的 叠层结构的截面图。
[0080] 图8是示出以图7所示的结构作为单层，并使用多个该单层来并联连接的交替叠 层结构的截面图。
[0081] 图7所示的单层10A为使两个二次电池1并联连接的叠层结构。如图7所示，其结 构为两个二次电池1之中的其中一个二次电池1被夹在负极端子7-1与正极端子6之间， 另一个二次电池1则被夹在正极端子6与负极端子7-2之间。
[0082] 在这里，其中一个二次电池1与另一个二次电池1使其各自的第二电极层4彼此 相向地连接到正极端子6。即，图7中，其中一个二次电池1从负极端子7-1朝向正极端子 6,依序为第一电极层3、充电层2、第二电极层4 ;此外，另一个二次电池1从正极端子6朝 向负极端子7-2,依序为第二电极层4、充电层2、第一电极层3。
[0083] 此外，其中一个二次电池1及另一个二次电池1的各自的第一电极层3与负极端 子7-1及7-2进行配线连接。
[0084] 图8所示的并联连接的叠层10B为使三个图7所示的单层10A叠层的结构。
[0085] 在使某一单层10A叠层于另一单层10A的情况下，在某一单层10A的负极端子7-2 上叠层有另一单层10A的负极端子7-1。虽然这样的结构也是可行的，但在本实施方式中， 为了进一步缩小容积，如图8所示，将被叠层的单层10A间的两个负极端子7-1及7-2做成 一个负极端子7。
[0086] 另外，图8中，虽然例示出负极端子7横越第一电极层3的整个面而连接的情况， 但因为只要能授受电子即可，所以也可做成负极端子7连接到第一电极层3的至少一部分。 此外，正极端子6也基于相同理由，连接到第二电极层4的至少一部分即可。
[0087] 设二次电池1的电压为V。、电流容量为L时，图8的叠层10B的电压V1(IB为V 1(IB = V。，叠层数N为6层，所以图8的叠层10B的电流容量I1QB为I1QB = NX I。= 6X I。，通过并 联连接，电流容量变大。
[0088] 通过做成如图7及图8所示的结构，不需要像过去那样在做成并联连接时在负极 端子与正极端子之间设置绝缘体，因此，相应地，电池的容积变小，每单位容积的电流容量 提升。
[0089] 另外，图8中，虽然例示出使三个单层10A叠层的情况，但也可使两个或四个以上 的单层10A叠层。
[0090] (A-2-2)使第二电极层4彼此相向，第一电极层3兼做负极端子的并联连接的交替 叠层结构
[0091] 图9是示出使两个二次电池1的第二电极层4彼此相向地相邻连接来并联连接的 叠层结构的截面图。
[0092] 图10是示出以图9所示的结构作为单层，并使用多个该单层来并联连接的交替叠 层结构的截面图。
[0093] 图9所示的单层20A为第一电极层3兼做图7所示的用于引出的负极端子7-1及 7-3的情况的构成。即，图9中，其结构为：两个二次电池1的第二电极层4彼此相向，两个 二次电池1夹有正极端子6。其中一个二次电池1的第一电极层3-1相当于图7的用于引 出的负极端子7-1，另一个二次电池1的第一电极层3-2相当于图7的负极端子7-2。
[0094] 因而，与图7的单层10A相比，图9的单层20A的仅用于引出的负极端子7-1及 7-2部分的容积变小了。
[0095] 图10所示的并联连接的叠层20B为使三个单层20A叠层的结构。
[0096] 在使某一单层20A叠层于另一单层20A的情况下，在某一单层20A的第一电极层 3-2上叠层有另一单层20A的第一电极层3-1。虽然这样的结构也是可行的，但在本实施方 式中，为了进一步缩小容积，如图10所示，将被叠层的单层20A间的两个第一电极层3-1及 3-2做成一个第一电极层3。
[0097] 图10中，第一电极层3相当于用于引出的负极端子7。因此，图10的叠层20B的 第一电极层3在一个方向上延伸设置，以使第一电极层3与负极端子7配线连接。
[0098] 设二次电池1的电压为V。、电流容量为L时，图10的叠层20B的电压V2(IB为V 2QB =V。，叠层数N为6层，所以图10的叠层20B的电流容量I2QB为I2QB = NX I。= 6 X I。，通过 并联连接，电流容量变大。
[0099] 通过做成如图9及图10所示的结构，与图7以及图8的结构同样地，不需要在负 极端子与正极端子之间设置绝缘体，除此之外，还能使仅叠层的负极端子7-1及7-2的部分 进一步减小，从而每单位容积的电流容量也提升。
[0100] (A-2-3)使第一电极层3彼此相向的并联连接的交替叠层结构
[0101] 图11是示出使两个二次电池1的第一电极层3彼此相向地相邻连接来并联连接 的叠层结构的截面图。
[0102] 图12是示出以图11所示的结构作为单层，并使用多个该单层来并联连接的交替 叠层结构的截面图。
[0103] 图11所示的单层30A的结构为：在正极端子6-1与负极端子7之间夹有其中一个 二次电池1，在负极端子7与正极端子6-2之间夹有另一个二次电池1。
[0104] 在这里，单层30A的结构为：其中一个二次电池1与另一个二次电池1的各自的第 一电极层3彼此相向，并夹有负极端子7。其中一个二次电池1的第一电极层3与另一个二 次电池1的第一电极层3分别相邻连接，其中一个二次电池1的第二电极层4和另一个二 次电池1的第二电极层4与正极端子6-1及6-2进行配线连接。
[0105] 如图11所示，单层30A中，被夹在正极端子6-1与负极端子7之间的其中一个二次 电池1从正极端子6-1朝向负极端子7,依序为第二电极层4、充电层2、第一电极层3。此 夕卜，被夹在负极端子7与正极端子6-2之间的另一个二次电池1从负极端子7朝向正极端 子6-2,依序为第一电极层3、充电层2、第二电极层4。
[0106] 图12所示的并联连接的叠层30B为使三个单层30A叠层的结构。
[0107] 在使某一单层30A叠层于另一单层30A的情况下，在某一单层30A的正极端子6-2 上叠层有另一单层30A的正极端子6-1。虽然这样的结构也是可行的，但在本实施方式中， 为了进一步缩小容积，如图10所示，将被叠层的单层30A间的两个正极端子6-1及6-2做 成一个正极端子6。
[0108] 设二次电池1的电压为V。、电流容量为I。时，图12的叠层30B的电压V3QB为V 3QB =V。，叠层数N为6层，所以图12的叠层30B的电流容量I3QB为I3QB = NX I。= 6X I。，通过 并联连接，电流容量变大。
[0109] 通过做成如图11及图12所示的结构，与图7以及图8的结构同样地，在做成并联 连接时不需要在负极端子与正极端子之间设置绝缘体，因此，相应地，电池的容积变小，每 单位容积的电流容量提升。
[0110] (A-2-4)使第一电极层3彼此相向，第二电极层4兼做正极端子的并联连接的交替 叠层结构
[0111] 图13是示出使两个二次电池1的第一电极层3彼此相向地相邻连接来并联连接 的叠层结构的截面图。
[0112] 图14是示出以图13所示的结构作为单层，并使用多个该单层来并联连接的交替 叠层结构的截面图。
[0113] 图13所示的单层40A的构成为：第二电极层4兼做图11所示的用于引出的正极 端子6-1及6-2。即，图13中，其结构为：两个二次电池1的第一电极层3彼此相向，两个 二次电池1夹有负极端子7。其中一个二次电池1的第二电极层4-1相当于图11的用于引 出的正极端子6-1，另一个二次电池1的第二电极层4-2相当于图11的正极端子6-2。
[0114] 因而，与图11的单层30A相比，图13的单层40A的仅用于引出的正极端子6-1及 6-2部分的容积变小了。
[0115] 图14所示的并联连接的叠层40B为使三个单层40A叠层的结构。
[0116] 在使某一单层40A叠层于另一单层40A的情况下，在某一单层40A的第二电极层 4-2上叠层有另一单层40A的第二电极层4-1。虽然这样的结构也是可行的，但在本实施方 式中，为了进一步缩小容积，如图14所示，将被叠层的单层40A间的两个第二电极层4-1及 4-2做成一个第二电极层4。
[0117] 图14中，第二电极层4相当于用于引出的正极端子6。因此，图14的叠层40B的 第二电极层4在一个方向上延伸设置，以使第二电极层4与正极端子6配线连接。
[0118] 设二次电池1的电压为V。、电流容量为I。时，图14的叠层40B的电压V4QB为V 4QB =V〇,叠层数N为6层，因此图14的叠层40B的电流容量I4(IB为I4(IB = NX L = 6 X L，通过 并联连接，电流容量变大。
[0119] 通过做成如图13及图14所示的结构，除了不需要在负极端子与正极端子之间设 置绝缘体之外，还能使仅叠层的负极端子7-1及7-2的部分进一步减小，从而每单位容积的 电流容量也提升。
[0120] 此外，通过做成图14所示的并联叠层结构，也会减轻形成并联连接的叠层40B时 的制造负担。即，图14的叠层40B只要使第二电极层4在一个方向上延伸设置来制造二次 电池1即可，在使单层40A叠层时，只要使延伸设置的第二电极层4连接到正极端子6即可 完成。
[0121] (A-2-5)直接交替叠层结构
[0122] 图15是示出形成直接交替叠层结构的单层结构的截面图。图15中，示出两种单 层结构。图15的（A)所示的单层50A是在延伸设置的第一电极层3上形成充电层2及第 二电极层4的结构。图15的（B)所示的单层50B是在延伸设置的第二电极层4上形成充 电层2及第一电极层3的结构。
[0123] 在这里，将图15的（A)及图15的（B)所示的两种单层50A与单层50B交替地进 行直接叠层，形成并联连接的叠层结构。
[0124] 图16及图17是示出将图15所示的两种单层50A及50B交替地进行了叠层的直 接交替叠层结构的截面图。图16与图17所示的叠层中，单层50A及单层50B的叠层顺序 不同。
[0125] 图16的叠层50C是从下方开始，以单层50A、单层50B、单层A、单层B、......的顺 序叠层为合计6层的结构。
[0126] 图16中，单层50A的第一电极层3在一个方向上延伸设置，因此能与负极端子7 连接。即，不需要用于引出的负极端子。同样地，单层50B的第二电极层4也在一个方向上 延伸设置，因此能与正极端子6连接，不需要用于引出的正极端子。
[0127] 图17的叠层50D是从下方开始，以单层50B、单层50A、单层50B、单层50A、…… 的顺序叠层为合计6层的结构。在该情况下，单层50A的第一电极层3与单层50B的第二 电极层4也在一个方向上延伸设置，而与负极端子7及正极端子6连接，因此不需要引出用 端子，相应地，叠层结构的电池的全容量变小。
[0128] (A-3)第一实施方式及变形实施方式的效果
[0129] 如上所述，根据上述的各实施方式，使用多个在第一电极层3及第二电极层4之间 具有充电层2的二次电池1，各二次电池1的第一电极层3或第二电极层4彼此相向地相邻 连接，并将第二电极层4或第一电极层3进行配线连接，而做成并联连接，由此不需要过去 必要的绝缘层，因此,相应地，电池的全容量缩小，每单位容积的电流容量提升。
[0130] 此外，叠层结构的二次电池的制造工序中，可考虑将片状的二次电池1切割成规 定尺寸，并加以叠层而形成叠层结构。因而，能形成面积相同的叠层结构。又，即使在片状 的二次电池1产生缺陷部分的情况下，也能避开该缺陷部分，形成相同面积的叠层结构。
[0131] (B)第二实施方式
[0132] 接下来，一边参照附图，一边对本发明的二次电池的第二实施方式进行说明。
[0133] 第一实施方式中，已说明以负极端子7或正极端子6、第一电极层3或第二电极层 4作为基材来形成二次电池1，并以它们作为单层的叠层结构。
[0134] 与此相对，第二实施方式对使用了如图1所示地将二次电池1安装在基材5上的 电池的并联叠层结构进行说明。
[0135] (B-1)二次电池1被安装于基材5时的并联连接的交替叠层结构
[0136] 图18是示出二次电池1被安装于基材5时的并联连接的交替叠层的单层结构的 截面图。
[0137] 图18所示的单层60A是例如在由聚酰亚胺等绝缘体构成的基材（支承体）5上， 安装以第一电极层3、充电层2及第二电极层4的顺序而成的二次电池1，而使正极端子6 连接到第二电极层4的结构。
[0138] 此外，第一电极层3被安装在基材5上，因此为了将负极端子7连接到第一电极层 3, 会将第一电极层3与被安装的基材5 -起在一个方向上延伸设置，使负极端子7从内侧 与该延伸设置的部分进行配线连接。即，图18中，使负极端子7连接到被延伸设置的第一 电极层3的上表面部。
[0139] 另外，图18中，虽然例示出正极端子6横越第二电极层4的整个面而连接的情形， 但也可使正极端子6连接到第二电极层4的一部分。
[0140] 图19是示出使用两个被安装于基材5的二次电池1，并使其并联连接的叠层结构 的截面图。
[0141] 图19的叠层60B是使被安装于基材5的二次电池1的各自的第二电极层4彼此 相向，并夹有正极端子6的结构。正极端子6与各自的第二电极层4连接，而能授受电子。 此外，如上所述，负极端子7连接到被延伸设置的第一电极层3,而能授受电子。
[0142] 图20是示出使用了多个图19所示的单层60B的并联连接的叠层结构的截面图。 图20所示的并联连接的叠层60C是使三个单层60B叠层的结构。
[0143] (B-2)二次电池被安装于基材时的并联连接的交替叠层结构
[0144] 图21是示出二次电池被安装于基材时的并联连接的交替叠层的单层结构的截面 图。图21所示的单层70A是例如在由聚酰亚胺等绝缘体所构成的基材（支承体）5上，安 装以第二电极层4、充电层2及第一电极层3的顺序而成的二次电池1，而使负极端子7连 接到第二电极层4的结构。
[0145] 此外，第二电极层4被安装在基材5上，因此为了将正极端子6连接到第二电极层 4, 会将第二电极层4与被安装的基材一起在一个方向上延伸设置，使正极端子6从内侧与 该延伸设置的部分进行配线连接。即，图21中，使正极端子6连接到被延伸设置的第二电 极层4的上表面部。
[0146] 另外，图21中，虽然例示出负极端子7横越第一电极层3的整个面而连接的情形， 但也可使负极端子7连接到第一电极层3的一部分。
[0147] 图22是示出使用两个被安装于基材5的二次电池1，并使其并联连接的叠层结构 的截面图。
[0148] 图22的叠层70B是使两个二次电池1的各自的第一电极层3彼此相向，并夹有负 极端子7的结构。负极端子7与各自的第二电极层4连接，而能授受电子。此外，如上所述， 正极端子6连接到延伸设置的第二电极层4,而能授受电子。
[0149] 图23是示出使用了多个图22所示的单层70B的并联叠层结构的截面图。图23 所示的并联连接的叠层70C是使三个单层70B叠层的结构。
[0150] (C)第三实施方式
[0151] 接下来，一边参照附图，一边对本发明的二次电池的第三实施方式进行说明。
[0152] 第三实施方式为将串联连接而得的叠层结构与并联连接而得的叠层结构加以组 合而成的叠层结构。
[0153] (C-1)串联连接与并联连接的组合结构
[0154] 图24是示出使用图15所例示的两种单层50A及50B，将串联连接的叠层结构与并 联连接的叠层结构加以组合而成的叠层结构的截面图。
[0155] 图24中，例示出对三个串联连接与两个并联连接进行组合而成的叠层结构。艮P， 图24中，在使用了图15的（A)所例示的单层50A的三层串联连接的叠层上，令使用了图15 的（B)所例示的单层50B的三层串联连接的叠层进行并联连接。形成两个该并联连接。
[0156] 另外，使图15的（A)的单层50A串联连接的叠层结构也称为第一电池组、使图15 的（B)的单层50B串联连接的叠层结构也称为第二电池组。
[0157] 在图24的叠层80A的情况下，假设二次电池1的电压为V。、单层的电流容量为I。， 贝幔层80A的电压V 8QA为V8QA = 3 X V。、叠层80A的电流容量I8QA为I8QA = 2 X I。。即，通过 串联连接的叠层，可增大电压值，进而通过并联连接的叠层，也可增大电流容量。
[0158] 此外，图24的叠层80A中，向第一电极层3及第二电极层4的引出电极是使第一 电极层3及第二电极层4延伸设置，以连接到负极端子7及正极端子6。由此，做成负极端 子7及正极端子6连接到第一电极层3及第二电极层4而能授受电子的结构。
[0159] 另外，图24所例示的叠层80A是串联连接与并联连接的组合结构的一例。图24 中，虽然令单层50A及单层50B的串联连接的叠层数为三层，但并不限定于此。此外，虽然 令并联连接的叠层数为两个，但并不限定于此。
[0160] 此外，所叠层的单层50A及50B的叠层顺序也可颠倒。举例来说，图24中虽例示 出在单层50A的串联连接的叠层上，装载单层50B的串联连接的叠层的情况，但也可反过来 在单层50B的串联连接的叠层上，装载单层50A的串联连接。
[0161] (D)第四实施方式
[0162] 图25是示出将图15所示的单层50A及50B做成环状，使单层50A与单层50B交 替配置成同心圆状而形成的叠层结构的图。
[0163] 在图25所示的叠层90的最内侧，单层50A卷绕成环状，在其外侧，单层50B卷绕 成环状，进而在单层50B外侧，单层50A卷绕成环状，像这样单层50A与单层50B交替卷绕。
[0164] 最内侧的单层50A以第二电极层4为内侧而卷绕。最内侧的单层50A可卷绕在棒 状正极端子上，或是只要单层50A的第二电极层4能与正极端子进行配线连接，则没有棒状 正极端子的状态也可。
[0165] 另外，也可最内侧的单层为单层50B，以第一电极层3为内侧而卷绕。在该情况下， 可使单层50B卷绕在棒状负极端子上以使内侧的第一电极层3能进行配线连接，或是做成 不需棒状负极端子也能进行配线连接即可。
[0166] 卷绕在最内侧的单层50A的外侧的单层50B以自身的第一电极层3与内侧的单层 50A的第一电极层3彼此相向的方式，卷绕在内侧的单层50A的外侧。此外，单层50B与内 侧的单层50A的第一电极层3通过引出线与负极端子连接。
[0167] 同样地，卷绕在单层50B的外侧的单层50A以自身的第二电极层4与内侧的单层 50B的第二电极层4彼此相向的方式来卷绕。此外，单层50A与内侧的单层50B的第二电极 层通过引出线而与正极端子连接。
[0168] 另外，进一步在外侧卷绕环状的单层50A或单层50B时也与上述同样，形成为内侧 的单层50A或单层50B的第一电极层3或第二电极层4,与外侧的单层50B或单层50A的第 一电极层3或第二电极层4彼此相向而并联连接。
[0169] 此外，图25所示的叠层90A虽然例示了其叠层结构的截面被叠层为同心圆状的情 况，但叠层结构的截面也可为椭圆或扁平。
[0170] (E)第五实施方式
[0171] 接下来，一边参照附图，一边对本发明的二次电池的第五实施方式进行详细说明。
[0172] 上述第一?第四实施方式中，对使作为电池部的二次电池以并列连接来叠层的叠 层结构的例子进行说明。与此相对，第五实施方式中，与第一?第四实施方式同样地，使每 单位容积的电流容量提升，而且叠层的电池部形状具有特征。通过使形状具有特征的电池 部如第一?第四实施方式那样进行叠层，会使每单位容积的电流容量提升，且能够实现确 保了引出部的叠层结构，该引出部将电子从电极层取出。
[0173] 图26是示出第五实施方式所涉及的二次电池1的说明图。图26是从上方观察具 有图1所例示的结构的二次电池1的图，第五实施方式的二次电池1呈L字形状。
[0174] 图27是对使图26的二次电池串联连接时的结构进行说明的说明图。图28是串 联连接的二次电池的叠层结构的截面图。
[0175] 图27中，为便于说明，虽然例示出使两个二次电池1-1及二次电池1-2串联连接 的情况，但叠层数并未特别限定。在图27的例子的情况下，如图28所示，二次电池1-1及 1-2两者从下方开始均呈第一电极层3、充电层2、第二电极层4的顺序。
[0176] 如图27所示，例如使片状的二次电池1-2在同一平面上逆时针旋转90度，而叠层 于二次电池1-1之上。如此一来，位于叠层之下的二次电池1-1与位于叠层之上的二次电 池1-2的关系就变为非重复部分会露出。该非重复部分就能够作为将电子从第一电极层3 或第二电极层4取出的引出部100。
[0177] 图29是对使图26的二次电池并联连接时的结构进行说明的说明图。图29的情 况下，虽然也例示出使两个二次电池1-1及1-2并联连接的情形，但叠层数并未特别限定。 图30是并联连接的二次电池的叠层结构的截面图。
[0178] 如图29所示，在使两个二次电池1-1及1-2并列连接的情况下，如图30所示，二 次电池1-1从下方开始呈第一电极层3、充电层2、第二电极层4的顺序，二次电池1-2从下 方开始呈第二电极层4、充电层2、第一电极层3的顺序。
[0179] 像这样，在将二次电池1-1及1-2并列连接的情况下，也如图29所示，例如若使二 次电池1-2在同一平面上逆时计旋转90度而叠层于二次电池1-1之上，则位于叠层之下的 二次电池1-1与位于叠层之上的二次电池1-2之间的关系就成为非重复部分会露出。该非 重复部分就能够作为将电子从第一电极层3或第二电极层4取出的引出部100。
[0180] 无论是在图27的串联连接的情况还是在图29的并列连接的情况下，作为非重复 部分的引出部100会存在于做成叠层结构的二次电池全体外形的内侧。也就是说，通过使 图26所示的L字形状的二次电池1在片材平面上每次旋转90度就叠层，则将电子从第一电 极层3或第二电极层4取出的引出部100就会被形成于叠层结构外形的内侧。二次电池的 叠层结构能够应用于第一?第四实施方式所说明的结构。如此一来，与第一?第四实施方 式同样地，使叠层结构的二次电池全体的电流容量提升，并能够确保将电子从第一电极层3 或第二电极层4取出的引出部100。此外，也能做成如图24所例示那样的、将串联连接的叠 层结构与并联连接的叠层结构加以组合的叠层结构。
[0181] 此外，在将多个二次电池1以串联连接的方式做成叠层结构的情况下、及/或将 多个二次电池1以并列连接的方式做成叠层结构的情况下，均能任意地调整电压与电流容 量。在使图26的形状的二次电池1叠层的情况下，由于可将电子从所叠层的各二次电池1 的引出部100取出，因此能够调整电压或电流容量。
[0182] 第五实施方式中，例示出二次电池1为如图26所示的L字形状的情况。但是，二 次电池1的形状并非限定于L字形状。也就是说，在使多个二次电池1叠层时，在位于叠层 之上的二次电池1与位于叠层之下的二次电池之间，为在叠层结构外形的内侧能产生非重 复部分的形状即可。例如，二次电池也可为直角三角形等三角形、或可为T字形状、或可为 U字形状等。
[0183] (F)其他实施方式
[0184] (F-1)第一?第五实施方式所说明的叠层结构二次电池的叠层数并未特别限定。 如上所述，叠层数增多的话，则叠层结构的二次电池的电流容量ΜΙ = Nxg会增大，但 相应地，叠层结构的二次电池的容量也会变大。因而，可根据二次电池的使用用途或利用方 式等来适当决定叠层数。
[0185] (F-2)第一?第五实施方式中，虽然为了便于说明，使用单层结构及叠层结构的截 面图来进行了说明，但第一?第五实施方式所例示的单层结构及叠层结构仅为一例，并不 限定于各附图所示的结构。
[0186] 例如，第一?第五实施方式中，虽然例示出负极端子及正极端子存在于叠层结构 的两端的情况，但负极端子及正极端子不必一定存在于叠层结构的两端。也就是说，负极端 子及正极端子只要存在于能使电子在各二次电池的第一电极层、第二电极层进行授受的位 置即可。例如，图8中，虽然示出负极端子及正极端子设置于左右，但也可将负极端子及正 极端子设置于纸面法线方向的跟前及里侧，或是将负极端子设置在纸面左侧、正极端子设 置在纸面法线方向的跟前等也可。此外，负极端子及正极端子也可呈板状，或呈棒状，此外， 并不限定于一个构件，也可为多个构件沿纸面法线方向排列。上述各实施方式中，虽然示出 了多个单层电池上下并排设置（叠层）的情况，但也可将多个单层电池左右并排设置。
[0187] (F-3)第一?第五实施方式中，虽然例不出用于在第一电极层及/或第二电极层 授受电子的用于引出的电极与第一电极层及/或第二电极层的整个面进行连接的情况，但 也可仅连接到第一电极层及/或第二电极层的一部分。
[0188] (F-4)单层的形成过程并未特别限定，可应用各种方法。
[0189] (F-5)第一?第五实施方式中，设想二次电池为固体型二次电池来进行说明。第一 电极层与第二电极层之间的充电层可为有机系的固体物，也可为无机系的固体物。
[0190] (F-6)第一?第三实施方式中，虽然例示出了二次电池为平面的情况而进行说明， 但二次电池并不限定于平面的情况。例如使用截面具有如圆弧般的曲率的二次电池，来形 成上述第一?第三实施方式所说明的叠层结构也可。
【权利要求】
1. 一种二次电池，其特征在于， 具备两个电池部，所述电池部在第一电极层与第二电极层之间具有充电层， 使其中一个所述电池部及另一个所述电池部彼此的所述第一电极层相邻连接，或使其 中一个所述电池部及另一个所述电池部彼此的所述第二电极层相邻连接， 使其中一个所述电池部及另一个所述电池部彼此的所述第二电极层配线连接，或使其 中一个所述电池部及另一个所述电池部彼此的所述第一电极层配线连接， 使所述两个电池部并联连接。
2. 如权利要求1所述的二次电池，其特征在于， 其中一个所述电池部被配置于第一电极端子与第二电极端子之间， 另一个所述电池部被配置于与其中一个所述电池部连接的所述第二电极端子和另一 第一电极端子之间。
3. -种二次电池，其特征在于， 所述二次电池是以如权利要求2所述的二次电池作为一个构成单位即构成单位电池， 使多个构成单位电池并联连接的二次电池， 将某一构成单位电池的第一电极端子和与该构成单位电池相邻的另一构成单位电池 的第一电极端子置换成一个第一电极端子。
4. 如权利要求1所述的二次电池，其特征在于， 其中一个所述电池部被配置于第二电极端子与第一电极端子之间， 另一个所述电池部被配置于与其中一个所述电池部连接的所述第一电极端子和另一 第二电极端子之间。
5. -种二次电池，其特征在于， 所述二次电池是以如权利要求4所述的二次电池作为一个构成单位即构成单位电池， 使多个构成单位电池并联连接的二次电池， 将某一构成单位电池的第二电极端子和与该构成单位电池相邻的另一构成单位电池 的第二电极端子置换成一个第二电极端子。
6. -种二次电池，其特征为在于， 所述二次电池以如权利要求1所述的二次电池作为一个构成单位即构成单位电池，使 多个构成单位电池并联连接。
7. -种二次电池，其特征在于，具备： 一个或多个第一电池组，所述一个或多个第一电池组使以第一电极层、充电层、第二电 极层的顺序构成的多个电池部串联连接而成；以及 一个或多个第二电池组，所述一个或多个第二电池组使以第二电极层、充电层、第一电 极层的顺序构成的多个电池部串联连接而成， 使所述第一电池组的最下层的第一电极层与所述第二电池组的最上层的第一电极层 彼此相邻连接，或使所述第一电池组的最上层的第二电极层与所述第二电池组的最下层的 第二电极层彼此相邻连接， 使所述第一电池组的最上层的第二电极层与所述第二电池组的最下层的第二电极层 彼此配线连接，或使所述第一电池组的最下层的第一电极层与所述第二电池组的最上层的 第一电极层彼此配线连接， 使所述第一电池组与所述第二电池组并联连接。
8. 如权利要求1、6、7中的任一项所述的二次电池，其特征在于， 所述第一电极层及/或所述第二电极层被延伸设置，被延伸设置的所述第一电极层及 /或所述第二电极层连接到第一电极端子及/或第二电极端子。
9. 一种二次电池，其特征在于， 使以第一电极层、充电层、第二电极层的顺序构成并做成环状的多个电池部配置成同 心圆状， 位于内侧的电池部的第一电极层或第二电极层与位于外侧的电池部的第一电极层或 第二电极层相邻连接，使多个电池部并联连接。
10. 如权利要求1?8中的任一项所述的二次电池，其特征在于， 所述电池部的形状为与相邻的其他电池部之间具有不重复部分的形状，该不重复部分 为被配线连接的部分。
【文档编号】H01M10/04GK104221200SQ201380019149
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2013年4月5日 优先权日:2012年4月9日
【发明者】工藤拓夫, 桧皮清康, 井上龙雄, 中泽明, 寺门信明 申请人:日本麦可罗尼克斯股份有限公司, 刮拉技术有限公司