层叠电池的制作方法

本申请公开层叠电池。

背景技术：

如专利文献1所公开那样，当电池的温度变高时，电池性能有时会劣化。即，优选尽量抑制电池的发热，并且即使假设在电池的内部产生了发热的情况下也能够容易地掌握该发热。

另一方面，作为评价电池的安全性的试验，已知有刺入导电性的刺针并使其贯通电池、观察在发电要素内产生内部短路时的温度上升等的针刺试验。作为电池的针刺对策，在专利文献2中公开了一种将隔着绝缘体配置2张金属板而成的短路形成兼放热促进单元设置于发电要素的最外层的电池。另外，在专利文献3中公开了一种在电池壳体与发电要素之间设置有先行短路层的电池。在专利文献2、3中，在电池的针刺时，使短路形成兼放热促进单元、先行短路层比发电要素先短路，在发电要素短路之前进行发电要素的放电，由此来抑制电池的内部的发热。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2018-041572号公报

专利文献2：日本特开2001-068156号公报

专利文献3：日本特开2015-018710号公报

技术实现要素：

发明所要解决的课题

在层叠电池中，层叠有多个具有正极集电体层、正极材料层、电解质层、负极材料层及负极集电体层的发电要素。在这样的具备多个发电要素的层叠电池中，可认为，通过监视该层叠电池的电压而能够掌握电池内部的发热。然而，在一般的电压监视中，难以及早掌握由发热引起的电池的劣化。这是因为，可认为，只要电池没有因发热而大幅劣化，就难以反映于监视电压。虽然也可考虑针对构成层叠电池的每个发电要素设置温度监视机构而直接检测电池内部的发热，但难以在所有发电要素设置温度监视机构，即使假设在所有发电要素成功设置了温度监视机构，也难以高精度地测定发电要素整体的温度，可能会无法掌握电池内部的局部性的发热。

从专利文献2、3所公开的技术来看，可认为，在层叠电池中，通过将具有导电层和绝缘层的短路电流分散体与发电要素相独立地设置，在针刺等应力施加时使该短路电流分散体先行短路，能够使来自发电要素的电流(潜行电流)向短路电流分散体流动，能够进行发电要素的放电而抑制电池内部的发热(图9(a))。另外，在层叠有多个发电要素的层叠电池中，若通过针刺等应力施加使发电要素短路，则电流会从一部分发电要素向其他发电要素流入，容易产生一部分发电要素的温度会局部性地上升这一课题。相对于此，可认为，通过与发电要素相独立地设置短路电流分散体，在针刺等应力施加时也使短路电流分散体与一部分发电要素一起短路，使来自短路电阻大的发电要素的潜行电流不仅向短路电阻小的发电要素分散也向短路电阻小的短路电流分散体分散，能够防止仅一部分发电要素的温度局部性地上升(图9(b))。然而，也存在不伴随应力施加而产生电池的内部短路的情况。在这样的情况下，短路电流分散体依然未短路，难以使潜行电流向短路电流分散体流动，电流可能会向内部短路后的发电要素集中而导致发热。

用于解决课题的方案

作为用于解决上述课题的方案之一，本申请公开一种层叠电池，具备：至少一个短路电流分散体与多个发电要素层叠而成的层叠体和向所述层叠体施加束缚压的束缚部件，在所述短路电流分散体中，层叠有第一集电体层、第二集电体层及设置于所述第一集电体层与所述第二集电体层之间的绝缘层，在所述发电要素中，层叠有正极集电体层、正极材料层、电解质层、负极材料层及负极集电体层，所述第一集电体层与所述正极集电体层电连接，所述第二集电体层与所述负极集电体层电连接，所述束缚部件至少对所述短路电流分散体沿所述短路电流分散体中的各层的层叠方向施加所述束缚压，构成所述短路电流分散体的所述绝缘层的材料的熔点或玻璃化转变温度比电池的通常可使用温度高且比电池的劣化温度低。

本公开的层叠电池优选是硫化物固态电池。即，优选的是，构成发电要素的电解质层是固体电解质层，该固体电解质层包括硫化物固体电解质。

在本公开的层叠电池是硫化物固态电池的情况下，所述电解质层优选包括li2s-p2s5-lii-libr作为硫化物固体电解质。

在本公开的层叠电池中，由所述束缚部件施加的束缚压优选为7.5mpa以上。

在本公开的层叠电池中，构成所述绝缘层的材料优选是聚乙烯。

在本公开的层叠电池中，多个所述发电要素彼此优选并联地电连接。

在本公开的层叠电池中，所述短路电流分散体中的所述第一集电体层、所述绝缘层及所述第二集电体层的层叠方向、所述发电要素中的所述正极集电体层、所述正极材料层、所述电解质层、所述负极材料层及所述负极集电体层的层叠方向、所述层叠体中的所述短路电流分散体及所述发电要素的层叠方向、以及由所述束缚部件向所述层叠体施加所述束缚压的方向优选是相同的方向。

发明效果

在本公开的层叠电池中，构成短路电流分散体的绝缘层由具有预定的熔点或玻璃化转变温度的材料构成。在电池因内部短路等而发热并达到了绝缘层的熔点的情况下，绝缘层熔融并且通过束缚压而变形，第一集电体与第二集电体接触而短路电流分散体短路，电流从发电要素向短路电流分散体流入。通过测定向短路电流分散体流入的电流，能够容易地掌握电池内部的发热，能够抑制由发热引起的电池的劣化。另外，通过使电流向短路电流分散体流动而使发电要素合适地放电，也能够期待抑制发电要素的发热。而且，容易避免电池材料以高soc状态暴露于高温的事态，抑制电池的内部温度上升的加速也是能够期待的。

附图说明

图1是用于说明层叠电池100的层结构的概略图。

图2是用于说明短路电流分散体10的层结构的概略图。(a)是外观立体图，(b)是iib-iib剖视图。

图3是用于对短路电流分散体10的功能进行说明的概略图。(a)是电池的通常使用状态，(b)是因内部短路等而导致电池发热从而绝缘层13发生了熔融的状态。

图4是用于说明发电要素20的层结构的概略图。(a)是外观立体图，(b)是ivb-ivb剖视图。

图5是用于说明在实施例中使用的评价装置的结构的概略图。

图6是示出实施例1的结果的图。

图7是示出比较例1的结果的图。

图8是用于对构成绝缘层的材料的熔点(或玻璃化转变温度)与短路电流分散体的短路后电阻之间的关系进行说明的图。

图9是用于对在层叠电池中在针刺时产生的潜行电流等进行说明的概略图。

具体实施方式

1.层叠电池100

图1概略性地示出层叠电池100的层结构。在图1中，为了便于说明，省略集电体层彼此(集电突片彼此)的连接部分、电池壳体等而示出。图2概略性地示出构成层叠电池100的短路电流分散体10的层结构。图2(a)是外观立体图，图2(b)是iib-iib剖视图。图3示出短路电流分散体10的功能。图3(a)是电池的通常使用时的短路电流分散体10的状态，图3(b)是由内部短路等引起的电池的发热时的短路电流分散体10的状态。图4概略性地示出构成层叠电池100的发电要素20的层结构。图4(a)是外观立体图，图4(b)是ivb-ivb剖视图。

如图1～4所示，层叠电池100具备至少一个短路电流分散体10与多个发电要素20(发电要素20a及20b)层叠而成的层叠体30和向该层叠体30施加束缚压的束缚单元40。在短路电流分散体10中，层叠有第一集电体层11、第二集电体层12及设置于第一集电体层11与第二集电体层12之间的绝缘层13。在发电要素20中，层叠有正极集电体层21、正极材料层22、电解质层23、负极材料层24及负极集电体层25。在层叠电池100中，第一集电体层11与正极集电体层21电连接，第二集电体层12与负极集电体层25电连接。在此，在层叠电池100中，在如下方面具有特征：束缚部件40至少对短路电流分散体10沿短路电流分散体10中的各层11～13的层叠方向施加束缚压，构成短路电流分散体10的绝缘层13的材料的熔点或玻璃化转变温度比电池的通常可使用温度高且比电池的劣化温度低。

1.1.短路电流分散体10

如图2所示，短路电流分散体10具备第一集电体层11、第二集电体层12及设置于第一集电体层11与第二集电体层12之间的绝缘层13。具备这样的结构的短路电流分散体10如图3(a)所示，在电池的通常使用时第一集电体层11和第二集电体层12由绝缘层13合适地绝缘，另一方面，如图3(b)所示，在电池因发电要素20的内部短路等而发热的情况下，绝缘层13熔融及变形，第一集电体层11与第二集电体层12接触而电阻变小。需要说明的是，短路电流分散体10在针刺等应力施加时也能够刺破绝缘层13等而使得第一集电体层11与第二集电体层12接触而短路，使来自发电要素20的潜行电流向短路电流分散体10分散(参照图9)。

1.1.1.第一集电体层11及第二集电体层12

第一集电体层11及第二集电体层12由金属箔、金属网等构成即可。尤其优选是金属箔。作为构成第一集电体层11、第二集电体层12的金属，可举出cu、ni、al、fe、ti、zn、co、cr、au、pt、不锈钢等。第一集电体层11及第二集电体层12也可以在其表面具有用于调整接触电阻的某种层。需要说明的是，第一集电体层11和第二集电体层12可以互相由相同的金属构成，也可以由不同的金属构成。

第一集电体层11及第二集电体层12各自的厚度没有特别的限定。例如优选为0.1μm以上且1mm以下，更优选为1μm以上且100μm以下。在使集电体层11、12的厚度处于这样的范围的情况下，尤其在针刺等应力施加时，能够使集电体层11、12互相更合适地接触，能够使短路电流分散体10更合适地短路。

如图2所示，第一集电体层11优选具备集电突片11a且经由该集电突片11a而电连接于发电要素20的正极集电体层21。另一方面，第二集电体层12优选具备集电突片12a且经由该集电突片12a而电连接于发电要素20的负极集电体层25。集电突片11a可以是与第一集电体层11相同的材质，也可以是不同的材质。集电突片12a可以是与第二集电体层12相同的材质，也可以是不同的材质。

1.1.2.绝缘层13

绝缘层13只要在电池的通常使用时将第一集电体层11与第二集电体层12绝缘而在电池因发电要素的内部短路等而发热的情况下熔融即可。在此，构成绝缘层13的材料的熔点或玻璃化转变温度比电池的通常可使用温度高且比电池的劣化温度低。由此，在超过了电池的通常可使用温度的阶段中，绝缘层13熔融，通过束缚部件40施加的束缚压而变形，能够使短路电流分散体10短路(图3(b))。此时，通过测定从发电要素20向短路电流分散体10流入的潜行电流，能够容易地掌握层叠电池100的内部的发热，能够抑制由发热引起的发电要素20的劣化。另外，通过及早使电流流向短路电流分散体10，也能够期待抑制发电要素20的发热。而且，容易避免电池材料以高soc状态暴露于高温的事态，抑制电池的内部温度上升的加速也是能够期待的。

“电池的通常可使用温度”是指通常使用电池的情况(通常使用模式)下的电池的温度。即使在未产生内部短路等的通常使用模式下，电池有时也会伴随于充放电而稍微发热，但绝缘层13相对于这样的通常使用模式下的发热不会熔融。电池的通常可使用温度根据电池的种类而稍微不同，但在电解液系电池的情况下大概为60℃以下，在固态电池的情况下大概为100℃以下。为了避免电池的通常使用时的绝缘层13的熔融，构成绝缘层13的材料的熔点或玻璃化转变温度优选为105℃以上。更优选为110℃以上，进一步优选为115℃以上。

“电池的劣化温度”是指电池的性能下降为初始性能的6成的温度。“电池的性能”是指构成电池的材料的电化学的性能，关于活性物质层是指充放电容量，关于电解质层是指离子传导度。在层叠电池是固态电池的情况下，电池的性能是指固体电解质的离子传导度。在层叠电池是电解液系电池的情况下，电池的性能是指电池的输出(或电阻)。“电池的劣化温度”具体而言如以下这样测定。

(1)层叠电池是固态电池的情况

(1-1)测定构成层叠电池的固体电解质的初始的离子传导度。

(1-2)对该固体电解质使用加热单元(恒温槽)进行升温·降温处理。具体而言，在大气压、非活性氛围下，从室温(20℃)到预定温度以升温速度3℃/min使其升温，在达到该预定温度之后，将该预定温度保持30分钟，之后，以降温速度2℃/min降温。升温·降温速度例如根据恒温槽温度的变化来确认。

(1-3)测定温度降低至室温的固体电解质的离子传导度。

(1-4)准备多个同种的固体电解质，使升温·降温处理中的最高到达温度变化，确定离子传导度下降至初始的6成的最高到达温度，将该最高到达温度作为“电池的劣化温度”。

(2)层叠电池是电解液系电池的情况

(2-1)对刚制造后的层叠电池(其中，假设不具备短路电流分散)进行充放电试验，测定初始的电池的输出(或电阻)。

(2-2)对该层叠电池使用加热单元(恒温槽)进行升温·降温处理。具体而言，在大气压、非活性氛围下，从室温(20℃)到预定温度以升温速度3℃/min使其升温之后，将该预定温度保持30分钟，之后，以降温速度2℃/min降温。升温·降温速度例如根据恒温槽温度的变化来确认。

(2-3)在使温度降低至室温之后，重新进行层叠电池的充放电试验，测定升温·降温处理后的电池的输出(或电阻)。

(2-4)准备多个同种的层叠电池，使升温·降温处理中的最高到达温度变化，确定电池的输出下降至初始的6成的最高到达温度(或电池的电阻比初始的电阻增加6成的最高到达温度)，将该最高到达温度作为“电池的劣化温度”。

电池的劣化温度根据电池的种类而不同。在液系电池的情况下，电池的劣化温度大概为150℃以上。由此，在层叠电池100是液系电池的情况下，构成绝缘层13的材料的熔点或玻璃化转变温度优选为145℃以下。更优选为140℃以下，进一步优选为135℃以下。另外，在层叠电池100是硫化物固态电池的情况下，电池的劣化温度大概为250℃以上。由此，在层叠电池100是硫化物固态电池的情况下，构成绝缘层13的材料的熔点或玻璃化转变温度优选为245℃以下。更优选为220℃以下，进一步优选为200℃以下。

绝缘层13优选在电池超过了通常可使用温度的情况下迅速熔融。即，构成绝缘层13的材料的熔点或玻璃化转变温度优选尽量低。由此，不管是液系电池还是固态电池，构成绝缘层13的材料的熔点或玻璃化转变温度优选为145℃以下，更优选为140℃以下，进一步优选为135℃以下。

构成绝缘层13的材料只要满足上述的熔点或玻璃化转变温度的条件，则无论是由有机材料构成的绝缘层还是有机材料和无机材料混合存在的绝缘层都行。尤其优选是由有机材料构成的绝缘层。这是因为，由有机材料构成的绝缘层从在通常使用时由破裂引起的短路发生概率低这一观点来看是有利的。作为能够构成绝缘层13的有机材料，可举出各种树脂。例如是聚乙烯、聚丙烯等熔点或玻璃化转变温度低的各种热塑性树脂。就本申请的发明人的见解来看，在热塑性树脂中，聚乙烯是最优选的。由于聚乙烯一般能够在115℃～135℃下熔融，所以在电池的通常使用时不会熔融，而在超过了电池的通常可使用温度的情况下能够及早熔融。需要说明的是，聚乙烯不限于乙烯的单聚体，只要满足熔点或玻璃化转变温度的条件，则也可以是乙烯与其他单体的共聚体。

绝缘层13的厚度没有特别的限定。例如优选为0.1μm以上且1mm以下，更优选为1μm以上且100μm以下。在使绝缘层13的厚度处于这样的范围的情况下，在电池的通常使用时能够将第一集电体层11与第二集电体层12更合适地绝缘，并且在绝缘层13熔融时能够使第一集电体层11与第二集电体层12更容易地接触。另外，在使绝缘层13的厚度处于这样的范围的情况下，在针刺等应力施加时能够使绝缘层13更容易地断裂，能够使第一集电体层11与第二集电体层12更容易地接触。

1.2.发电要素20(20a、20b)

如图4所示，发电要素20通过将正极集电体层21、正极材料层22、电解质层23、负极材料层24及负极集电体层25层叠而成。在图4中，发电要素20a及20b分别能够作为单电池发挥功能。

1.2.1.正极集电体层21

正极集电体层21由金属箔、金属网等构成即可。尤其优选是金属箔。作为构成正极集电体层21的金属，可举出ni、cr、au、pt、al、fe、ti、zn、不锈钢等。从输出性能的观点来看，正极集电体层21尤其优选由电气传导性高的al构成。正极集电体层21也可以在其表面具有用于调整电阻的某种涂层。例如是包括导电材料和树脂的涂层等。正极集电体层21的厚度没有特别的限定。例如优选为0.1μm以上且1mm以下，更优选为1μm以上且100μm以下。

如图4所示，正极集电体层21优选在外缘的一部分具有正极集电突片21a。通过突片21a，能够将第一集电体层11与正极集电体层21容易地电连接，并且能够将正极集电体层21彼此容易地电连接。

1.2.2.正极材料层22

正极材料层22是至少包括活性物质的层。在将层叠电池100设为固态电池的情况下，可以除了活性物质之外还任意地包括固体电解质、粘合剂及导电助剂等。另外，在将层叠电池100设为电解液系的电池的情况下，可以除了活性物质之外还任意地包括粘合剂及导电助剂等。活性物质使用公知的活性物质即可。可以选择公知的活性物质中的吸藏放出预定离子的电位(充放电电位)不同的两个物质，将呈现出高电位的物质用作正极活性物质，将呈现出低电位的物质用作后述的负极活性物质。例如，在构成锂离子电池的情况下，作为正极活性物质可以使用钴酸锂、镍酸锂、lini1/3co1/3mn1/3o2、锰酸锂、尖晶石系锂化合物等各种含锂复合氧化物。在将层叠电池100设为固态电池的情况下，正极活性物质的表面也可以由铌酸锂层、钛酸锂层、磷酸锂层等氧化物层包覆。另外，在将层叠电池100设为固态电池的情况下，固体电解质优选是无机固体电解质。这是因为，与有机聚合物电解质相比，离子传导度高。另外因为，与有机聚合物电解质相比，耐热性优异。另外因为，与有机聚合物电解质相比，在针刺等应力施加时向发电要素20施加的压力成为高压，本公开的层叠电池100所带来的效果会变得显著。还因为，与有机聚合物电解质相比是硬质的，由束缚部件40施加的束缚压具有增大的倾向，本公开的层叠电池100所带来的效果会变得显著。作为优选的无机固体电解质，例如可以例示锆酸镧锂、lipon、li1+xalxge2-x(po4)3、li-sio系玻璃、li-al-s-o系玻璃等氧化物固体电解质；li2s-p2s5、li2s-sis2、lii-li2s-sis2、lii-si2s-p2s5、li2s-p2s5-lii-libr、lii-li2s-p2s5、lii-li2s-p2o5、lii-li3po4-p2s5、li2s-p2s5-ges2等硫化物固体电解质。尤其是，优选为硫化物固体电解质，更优选为包括li2s-p2s5的硫化物固体电解质，进一步优选为包括li2s-p2s5-lii-libr的硫化物固体电解质。作为能够包含于正极材料层22的粘合剂，例如可举出丁二烯橡胶(br)、丁烯橡胶(iir)、丙烯酸丁二烯橡胶(abr)、聚偏氟乙烯(pvdf)等。作为能够包含于正极材料层22的导电助剂，可举出乙炔黑、科琴黑等碳材料、镍、铝、不锈钢等金属材料。正极材料层22中的各成分的含有量设为与以往同样即可。正极材料层22的形状也设为与以往同样即可。尤其是，从能够容易构成层叠电池100的观点来看，优选是片状的正极材料层22。在该情况下，正极材料层22的厚度例如优选为0.1μm以上且1mm以下，更优选为1μm以上且150μm以下。

1.2.3.电解质层23

电解质层23是至少包括电解质的层。在将层叠电池100设为固态电池的情况下，电解质层23可以设为包括固体电解质和任意的粘合剂的固体电解质层。固体电解质优选是上述的无机固体电解质。尤其是，在将层叠电池100设为硫化物固态电池的情况下，电解质层23优选包括硫化物固体电解质。在该情况下，包含于电解质层23的硫化物固体电解质优选是包括li2s-p2s5的硫化物固体电解质，更优选是包括li2s-p2s5-lii-libr的硫化物固体电解质。粘合剂可以适当选择与正极材料层22中使用的粘合剂同样的材料来使用。固体电解质层23中的各成分的含有量设为与以往同样即可。固体电解质层23的形状也设为与以往同样即可。尤其是，从能够容易构成层叠电池100的观点来看，优选是片状的固体电解质层23。在该情况下，固体电解质层23的厚度例如优选为0.1μm以上且1mm以下，更优选为1μm以上且100μm以下。另一方面，在将层叠电池100设为电解液系电池的情况下，电解质层23包括电解液和隔板。该电解液、隔板对于本领域技术人员来说是不言自明的，因此在此省略详细的说明。电解质层23优选是固体电解质层。即，层叠电池100优选是固态电池，尤其优选是硫化物固态电池。在硫化物固态电池中，为了减少活性物质与固体电解质的界面电阻，由束缚部件40施加的束缚压具有变高的倾向，作为结果，向短路电流分散体10施加的束缚压也变大。即，在高温时更容易使绝缘层13变形，更容易使短路电流分散体10容易地短路。

1.2.4.负极材料层24

负极材料层24是至少包括活性物质的层。在将层叠电池100设为固态电池的情况下，可以除了活性物质还任意地包括固体电解质、粘合剂及导电助剂等。另外，在将层叠电池100设为电解液系的电池的情况下，可以除了活性物质之外还任意地包括粘合剂及导电助剂等。活性物质使用公知的活性物质即可。可以选择公知的活性物质中的吸藏放出预定离子的电位(充放电电位)不同的两个物质，将呈现出高电位的物质用作上述的正极活性物质，将呈现出低电位的物质用作负极活性物质。例如，在构成锂离子电池的情况下，作为负极活性物质可以使用si、si合金、氧化硅等硅系活性物质；石墨、硬碳黑等碳系活性物质；钛酸锂等各种氧化物系活性物质；金属锂、锂合金等。固体电解质、粘合剂及导电助剂可以从作为正极材料层22中使用的材料而例示出的材料中适当选择而使用。负极材料层24中的各成分的含有量设为与以往同样即可。负极材料层24的形状也设为与以往同样即可。尤其是，从能够容易构成层叠电池100的观点来看，优选是片状的负极材料层24。在该情况下，负极材料层24的厚度例如优选为0.1μm以上且1mm以下，更优选为1μm以上且100μm以下。但是，优选以使负极的容量比正极的容量大的方式决定负极材料层24的厚度。

1.2.5.负极集电体层25

负极集电体层25由金属箔、金属网等构成即可。尤其优选是金属箔。作为构成负极集电体层25的金属，可举出cu、ni、fe、ti、co、zn、不锈钢等。负极集电体层25尤其优选由cu构成。负极集电体层25也可以在其表面具有用于调整电阻的某种涂层。例如是包括导电材料和树脂的涂层等。负极集电体层25的厚度没有特别的限定。例如优选为0.1μm以上且1mm以下，更优选为1μm以上且100μm以下。

如图4所示，负极集电体层25优选在外缘的一部分具备负极集电突片25a。通过突片25a，能够将第二集电体层12与负极集电体层25容易地电连接，并且能够将负极集电体层25彼此容易地电连接。

1.3.层叠体30

层叠电池100具备至少一个短路电流分散体10与多个发电要素20层叠而成的层叠体30。

1.3.1.发电要素的配置

在层叠体30中，发电要素20a及20b的层叠数没有特别的限定，根据作为目标的电池的输出而适当决定即可。在该情况下，多个发电要素20可以以互相直接接触的方式层叠，多个发电要素20也可以隔着某种层(例如绝缘层)、间隔(空气层)而层叠。从提高电池的输出密度的观点来看，如图1所示，多个发电要素20优选以互相直接接触的方式层叠。另外，如图1、4所示，优选两个发电要素20a、20b共用负极集电体25。这样一来，电池的输出密度进一步提高。而且，如图1所示，在层叠电池100中设置多个发电要素的情况下，优选使多个发电要素20的层叠方向与发电要素20中的各层21～25的层叠方向一致。这样一来，层叠电池100的束缚等变得容易，电池的输出密度进一步提高。

1.3.2.发电要素彼此的电连接

如图1所示，层叠电池100具备多个发电要素20。多个发电要素20可以串联地电连接，也可以并联地电连接，尤其优选的是，多个发电要素20彼此并联地电连接。在这样并联连接的发电要素中，在一个发电要素发生了短路的情况下，电子从其他发电要素向该一个发电要素集中并流入。即，在电池短路时焦耳发热容易变大。换言之，在具备并联连接的多个发电要素20的层叠电池100中，设置短路电流分散体10所带来的效果更加显著。作为用于将发电要素彼此电连接的部件，使用以往公知的部件即可。例如，如上所述，可以在正极集电体层21设置正极集电突片21a，在负极集电体层25设置负极集电突片25a，经由该突片21a、25a而将发电要素20彼此并联地电连接。

1.3.3.短路电流分散体与发电要素的电连接

在层叠电池100中，短路电流分散体10的第一集电体层11与发电要素20的正极集电体层21电连接，短路电流分散体10的第二集电体层12与发电要素20的负极集电体层25电连接。通过这样将短路电流分散体10与发电要素20电连接，在短路电流分散体10短路时，能够使来自发电要素的潜行电流向短路电流分散体10流入。作为用于将短路电流分散体10与发电要素20电连接的部件，使用以往公知的部件即可。例如，如上所述，可以在第一集电体层11设置第一集电突片11a，在第二集电体层12设置第二集电突片12a，经由该突片11a、12a而将短路电流分散体10与发电要素20电连接。

1.3.4.短路电流分散体与发电要素的位置关系

短路电流分散体10与多个发电要素20只要互相层叠即可。在该情况下，可以将短路电流分散体10与多个发电要素20直接层叠，也可以在能够解决上述的课题的范围内隔着其他层(绝缘层、断热层等)而间接地层叠。另外，短路电流分散体10可以层叠于多个发电要素20的外侧，也可以层叠于多个发电要素20之间，还可以层叠于多个发电要素20的外侧和多个发电要素20之间双方。在设想了针刺试验的情况下，如图1所示，在层叠了短路电流分散体10与多个发电要素20的情况下，短路电流分散体10优选设置于多个发电要素20的外侧，更优选的是，短路电流分散体10至少设置于多个发电要素20的层叠方向(多个发电要素20中的各层的层叠方向)外侧。换言之，在层叠电池100中，在具备收容短路电流分散体10和发电要素20的外装壳体(未图示)的情况下，优选至少一个短路电流分散体10设置于发电要素20与外装壳体之间。在设想了针刺试验的情况下，通过将短路电流分散体10配置于发电要素20的外侧，短路电流分散体10容易比发电要素20a等先短路，能够从发电要素20a等向短路电流分散体10产生潜行电流，而且能够抑制发电要素20a等的内部的发热。另一方面，从相对于电池内部的发热使短路电流分散体10更迅速地短路的观点来看，优选将至少一个短路电流分散体10配置于多个发电要素20之间。

如上所述，从在绝缘层13发生了熔融的情况下使短路电流分散体10更容易地短路的观点及使发电要素20的内部电阻降低的观点等来看，优选使层叠体30中的各层11～13、21～25的层叠方向与由束缚部件40施加的束缚压的方向一致。这在设想了针刺试验的情况下也是同样的。即，容易发生由针刺引起的电池的短路的是刺针从发电要素20a的正极集电体层21朝向负极集电体层25(或者从负极集电体层25朝向正极集电体层21)刺入的情况。关于这一点，在层叠电池100中，针刺方向与各层的层叠方向优选一致。鉴于以上情况，在层叠电池100中，如图1所示，优选短路电流分散体10中的第一集电体层11、绝缘层13及第二集电体层12的层叠方向、发电要素20中的正极集电体层21、正极材料层22、固体电解质层23、负极材料层24及负极集电体层25的层叠方向、短路电流分散体10与发电要素20的层叠方向、以及由束缚部件40向层叠体30施加束缚压的方向是相同的方向。

1.3.5.短路电流分散体与发电要素的大小关系

在层叠电池100中，通过短路电流分散体10覆盖发电要素20的尽量多的部分，能够相对于电池内部中的温度上升更早使绝缘层13的至少一部分熔融，能够使短路电流分散体10更早短路。另外，通过短路电流分散体10覆盖发电要素20的尽量多的部分，在针刺时，容易使短路电流分散体10比发电要素20先短路。从该观点来看，例如，在层叠电池100中，在从短路电流分散体10与发电要素20的层叠方向观察时，短路电流分散体10的外缘优选存在于发电要素20的外缘的外侧。或者，在短路电流分散体10及发电要素20的层叠方向与发电要素20中的各层21～25的层叠方向相同的情况下，在从短路电流分散体10与发电要素20的层叠方向观察时，短路电流分散体10的外缘优选存在于正极材料层22、电解质层23及负极材料层24的外缘的外侧。但是，在该情况下，优选使得短路电流分散体10的第一集电体层11与发电要素20的负极集电体层25不短路。即，优选在短路电流分散体10与发电要素20之间设置绝缘体等，使得即使增大短路电流分散体10也能够防止短路电流分散体10与发电要素20的短路。

另一方面，从进一步提高电池的能量密度的观点及能够容易地防止由上述的短路电流分散体10与发电要素20的接触引起的短路的观点来看，也可以使短路电流分散体10尽量小。即，从该观点来看，在层叠电池100中，在从短路电流分散体10与发电要素20的层叠方向观察时，短路电流分散体10的外缘优先存在于发电要素20的外缘的内侧。或者，在短路电流分散体10及发电要素20的层叠方向与发电要素20中的各层21～25的层叠方向相同的情况下，在从短路电流分散体10与发电要素20的层叠方向观察时，短路电流分散体10的外缘优选存在于正极材料层22、固体电解质层23及负极材料层24的外缘的内侧。

1.4.束缚部件

束缚部件40向层叠体30施加束缚压。在层叠电池100中，束缚部件40需要至少对短路电流分散体10沿短路电流分散体10中的各层11～13的层叠方向施加束缚压。由此，在绝缘层13发生了熔融时，能够将第一集电体层11和第二集电体层12互相压紧而使绝缘层13容易地变形，能够使第一集电体层11与第二集电体层12更合适地接触。层叠体30中的各层的层叠方向与由束缚部件40施加的束缚压的方向的优选的关系如上所述。

束缚部件40的构造没有特别的限定。例如，如图1所示，能够使用具备夹着层叠电池100的层叠方向两端侧的板状部40a、连结该板状部40a的棒状部(未图示)及利用连结于棒状部的螺纹构造等来调整板状部的间隔的调整部(未图示)的螺纹紧固式的束缚部件40。需要说明的是，在图1所示的层叠电池100中，例示了束缚部件40与短路电流分散体10直接接触的结构，但束缚部件40的设置方式不限于此。束缚部件40也可以隔着电池壳体而束缚短路电流分散体10及发电要素20。或者，束缚部件40也可以隔着电池壳体以外的某种部件而束缚短路电流分散体10及发电要素20。

或者，束缚部件也可以在电池壳体的内部(短路电流分散体10及发电要素20与壳体内壁之间)填充高压的流体，利用来自该高压的流体的压力来束缚短路电流分散体10及发电要素20。在该情况下，作为流体，优选是相对于电池材料不会产生不必要的反应的流体。例如，可举出氮等非活性气体、干燥空气等。

或者，也可以在电池壳体的内部配置压缩后的弹性部件，利用该弹性部件的膨胀力来向短路电流分散体10及发电要素20施加束缚压力。在该情况下，作为弹性部件，可举出片状的橡胶等。

由束缚部件40施加的束缚压的大小没有特别的限定。从在绝缘层30发生了熔融的情况下能够使第一集电体层11与第二集电体层12更早接触的观点来看，由束缚部件40施加的束缚压优选为0.5mpa以上，更优选为1.5mpa以上，进一步优选为7.5mpa以上。束缚压的上限没有特别的限定，但例如优选为50mpa以下，更优选为30mpa以下。

1.5.作用·效果

在层叠电池100中，短路电流分散体10除了能够通过针刺等应力施加而短路(参照图9)之外，也能够通过电池的内部发热而短路。即，在层叠电池100中，由于构成短路电流分散体10的绝缘层13由具有预定的熔点或玻璃化转变温度的材料构成，所以在电池因内部短路等而发热并达到了绝缘层13的熔点的情况下，绝缘层13熔融并且通过来自束缚部件40的束缚压而变形，第一集电体11与第二集电体12接触而短路电流分散体10短路(参照图3(b))，电流从发电要素20向短路电流分散体10流入。在该情况下，通过测定向短路电流分散体10流入的电流，能够容易地掌握电池内部的发热，能够抑制由发热引起的电池的劣化。另外，通过使电流向短路电流分散体10流动而进行发电要素20的放电，也能够期待抑制发电要素20的发热。而且，容易避免电池材料以高soc状态暴露于高温的事态，抑制电池的内部温度上升的加速也是能够期待的。

2.层叠电池的制造方法

短路电流分散体10可以通过在第一集电体层11(例如，预定的金属箔)与第二集电体层12(例如，预定的金属箔)之间配置绝缘层13(例如，具有预定的熔点或玻璃化转变温度的热塑性树脂片)而容易地制作。例如，如图2所示，可以在第二集电体层12的至少单面配置绝缘层13，而且在绝缘层13的与第二集电体层12相反一侧的面配置第一集电体层11。在此，短路电流分散体10也可以为了保持其形状而使用粘接剂、树脂等使各层互相贴合。在该情况下，粘接剂等无需涂布于各层的整面，涂布于各层的表面的一部分即可。

发电要素20可以通过公知的方法来制作。例如，在制造固态电池的情况下，能够在正极集电体层21的表面以湿式涂布正极材料并进行干燥从而形成正极材料层22，在负极集电体层25的表面以湿式涂布负极材料并进行干燥从而形成负极材料层24，在正极材料层21与负极材料层24之间转印包括固体电解质等的电解质层23，进行加压成形而一体化，由此制作发电要素20。此时的加压压力没有特别的限定，但例如优选设为2ton/cm²以上。需要说明的是，这些制作步骤只是一例，也可以通过除此以外的步骤来制作发电要素20。例如，也可以取代湿式法而利用干式法来形成正极材料层等。

通过将这样制作出的短路电流分散体10相对于发电要素20进行层叠，并且将设置于第一集电体层11的突片11a与正极集电体层21连接，将设置于第二集电体层12的突片12a与负极集电体层25连接，能够将短路电流分散体10与发电要素20电连接。另外，在设置多个发电要素20的情况下，通过将该多个发电要素20的正极集电体层21的突片21a彼此连接并将负极集电体层25的突片25a彼此连接，能够将多个发电要素20彼此并联地电连接。通过利用束缚部件40束缚这样电连接后的短路电流分散体10与发电要素20的层叠体30并向层压膜、不锈钢罐等外装壳体(电池壳体)内封入等，能够制作固态电池作为层叠电池。需要说明的是，这些制作步骤只是一例，也可以通过除此以外的步骤来制作固态电池。

或者，也可以取代上述的固体电解质层而配置隔板，与上述同样地制作出电连接的层叠体30之后，通过利用束缚部件40束缚该层叠体30并向填充有电解液的外装壳体(电池壳体)内封入等，来制造电解液系电池作为层叠电池。在电解液系电池的制造时，也可以省略各层的加压成形。

如以上这样，通过应用以往的电池的制造方法，能够容易地制造本公开的层叠电池100。

3.补充事项

在上述说明中，示出了由一个第一集电体层、一个绝缘层、一个第二集电体层构成短路电流分散体的方式，但本公开的层叠电池不限于该方式。短路电流分散体只要在第一集电体层与第二集电体层之间具有绝缘层即可，各层的数量没有特别的限定。

在上述说明中，示出了在层叠电池中短路电流分散体在多个发电要素的层叠方向的外侧仅具备一个的方式，但短路电流分散体的数量不限于此。也可以在层叠电池中在外侧具备多个短路电流分散体。另外，短路电流分散体的位置不限于发电要素的外侧。短路电流分散体也可以设置于多个发电要素之间。

在上述说明中，示出了两个发电要素共用一个负极集电体层的方式，但本公开的层叠电池不限于该方式。只要发电要素作为单电池发挥功能即可，只要层叠有正极集电体层、正极材料层、固体电解质层、负极材料层及负极集电体层即可。例如，也可以是两个发电要素共用一个正极集电体层的方式，还可以是多个发电要素不共用集电体层而各自独立存在的方式。

在上述说明中，示出了层叠有多个发电要素的方式，但可认为，即使在层叠电池中未层叠发电要素的方式(仅由一个单电池构成的方式)下，也能起到一定的效果。但是，由短路引起的焦耳发热与由一个发电要素构成的方式相比在层叠有多个发电要素的方式下容易变大。即，可以说，在层叠有多个发电要素的方式下，设置短路电流分散体所带来的效果更加显著。由此，本公开的层叠电池具备多个发电要素。

在上述说明中，设为集电突片从短路电流分散体、发电要素突出而进行了说明。然而，在本公开的层叠电池中也可以没有集电突片。例如，通过使用面积大的集电体层，在短路电流分散体与发电要素的层叠体中，使多个集电体层的外缘突出，在该突出的集电层之间夹住导电材料，即使不设置突片也能够实现集电体层彼此的电连接。或者，也可以不是利用突片而是利用导线等来将集电体层彼此电连接。

在上述说明中，示出了包括电解液系电池及固态电池的全部的层叠电池。但是，可认为本公开的技术在应用于电解质层23是固体电解质层的固态电池(尤其是固体电解质层包括硫化物固体电解质的硫化物固态电池)的情况下发挥更显著的效果。这在设想了针刺试验等的情况下也是同样的。即，固态电池与电解液系电池相比发电要素内的间隙少，在针刺时刺针贯通发电要素时，向发电要素施加的压力高。由此，可认为短路电流分散体的短路电阻(及发电要素的短路电阻)变小，会向短路电流分散体(及一部分发电要素)流入更多的电流。而且，如上所述，在固态电池中，为了减小发电要素内的内部电阻，相对于层叠体的束缚压具有变高的倾向。在该情况下，成为在发电要素的层叠方向(正极集电体层朝向负极集电体层的方向)上施加束缚压力，在针刺时，刺针的压力与束缚压力叠加而向发电要素施加，因此可认为，各集电体层容易接触而短路，发电要素的短路电阻容易变小(即，在发电要素发生了短路的情况下，发热量容易变大)。因而，可认为设置短路电流分散体而使潜行电流分散所带来的效果会变得显著。另一方面，电解液系电池通常电池壳体内被电解液充满，各层浸渍于电解液，向各层的间隙供给电解液，在针刺时由刺针施加的压力与固态电池的情况相比具有变小的倾向。因而，可认为设置短路电流分散体的效果与固态电池的情况相比相对变小。需要说明的是，在电解液系电池的情况下，根据电池的构造，有时短路电流分散体与电解液接触。在该情况下，在电极的充放电电位下，构成短路电流分散体的金属可能会作为离子而向电解液中溶出。即，在电解液系电池中，有时会因短路电流分散体与电解液接触而导致短路电流分散体的功能下降。在这一点上，本公开的技术也优选应用于固态电池。

需要说明的是，在使用双极电极等将发电要素彼此串联地电连接的情况下，若将刺针刺入到一部分发电要素，则可认为电流会从其他的发电要素经由刺针而向该一部分发电要素流动。即，电流会经由接触电阻高的刺针而流入，该电流量小。关于这一点，与将发电要素并联地电连接的情况相比，可认为内部短路时的电池的发热变小，短路电流分散体所带来的效果变小。由此，从发挥更显著的效果的观点来看，在本公开的层叠电池中，优选将发电要素彼此并联地电连接。

在上述说明中，对层叠电池的构造特征进行了说明，但本公开的技术也具有作为在层叠电池中检测电池内部的发热的方法的侧面。即，本公开的方法是在具备至少一个短路电流分散体10与多个发电要素20层叠而成的层叠体30和向层叠体30施加束缚压的束缚部件40的层叠电池100中检测电池的内部发热的方法，其特征在于，将短路电流分散体10电连接于发电要素20，并且利用具有预定的熔点或玻璃化转变温度的材料来构成短路电流分散体10的绝缘层13，在电池内部因发电要素20的内部短路等而发热且达到了绝缘层13的熔点或玻璃化转变温度的情况下，使绝缘层13熔融并且利用束缚部件40施加的束缚压来使绝缘层13变形，并使第一集电体层11与第二集电体层12接触而使短路电流分散体10短路，使电流从发电要素20向短路电流分散体10流入。通过测定向短路电流分散体10流入的电流，能够容易地检测电池内部的发热。需要说明的是，本公开的“检测电池内部的发热的方法”也可以改说成“在电池的内部短路时使发电要素放电的方法”、“在电池因内部短路而发热的情况下抑制电池内部的温度上升的方法”等。

实施例

1.短路电流分散体的制作

使用铝箔(uacj公司制，1n30，厚度15μm)作为第一集电体层，使用铜箔(古河电工公司制，厚度14μm)作为第二集电体层，在该第一集电体层与第二集电体层之间作为绝缘层而夹住一片下述表1所示的膜，得到了短路电流分散体。在下述表1中，on意味着延伸尼龙(尼龙-6)，pe意味着聚乙烯，pi意味着热固性聚酰亚胺，peek意味着聚醚醚酮，pet意味着聚对苯二甲酸乙二酯。需要说明的是，关于实施例5～8，使用了具备on层和pe层的2层膜。

2.短路电流分散体的评价

针对制作出的短路电流分散体，使用如图5所示的试验装置确认了短路电流分散体的电阻、短路电流分散体的温度及向短路电流分散体施加的束缚压之间的关系。具体而言，利用束缚夹具夹入短路电流分散体，拧紧螺栓，沿短路电流分散体的各层的层叠方向施加了预定的束缚压。在束缚着短路电流分散体的状态下放入到恒温槽(爱斯佩克公司制)，以3℃/min的升温速度实施升温至250℃。同时，使用恒电位仪/恒电流仪(输力强公司制)使0.1ma(δa)的电流流动10秒钟，测定了δv(30秒间隔)。根据δv和δa求出了短路电流分散体的电阻r(r＝δv/δa)。将电阻r变得低于1mω时的温度作为“短路开始温度”。将评价结果示于下述表1。

[表1]

另外，图6示出实施例1的评价结果，图7示出比较例1的评价结果。而且，图8概念性地示出构成绝缘层的材料的熔点与短路电流分散体的短路后电阻之间的关系。

从表1所示的结果显然可知，在使用了聚乙烯膜作为绝缘层的实施例1～4中，通过一边施加束缚压一边使温度上升而使绝缘层熔融·变形，能够使短路电流分散体合适地短路。另外，如图6所示，也可知，实施例1的短路电流分散体在短路后能够稳定地维持短路状态。另外，可知，通过如实施例5～8这样设为由多个种类的层构成的绝缘层，能够调整短路开始温度、短路电阻。而且，从表1所示的结果显然可知，在实施例1～8中成为了如下结果：束缚压越增大，则短路开始温度越接近绝缘层的熔点。尤其是，在硫化物固态电池中，有时为了发电要素的内部电阻的减少等而需要大的束缚压，因此在组合了实施例1～8的短路电流分散体的情况下，可认为在电池内部短路等电池发热时能够使短路电流分散体在低温且低电阻下短路，能够使发电要素有效地放电。

另一方面，在如比较例1这样使用了不具有熔点、玻璃化转变温度的热固性树脂作为绝缘层的情况、如比较例2、3这样使用了熔点、玻璃化转变温度高的物质作为绝缘层的情况下，即使一边施加束缚压一边使温度上升，也无法使绝缘层熔融·变形，短路电流分散体的电阻仍然高。从图7所示的结果也可知，比较例1的短路电流分散体即使使温度上升也不短路，维持着高的电阻。

根据本申请的发明人所发现的倾向，如图8所示，在绝缘层的熔点或玻璃化转变温度高的情况下，即使达到了绝缘层的熔点或玻璃化转变温度以上的温度，短路电流分散体的短路电阻也难以下降。即，可知，作为短路电流分散体的绝缘层，优选采用熔点或玻璃化转变温度尽量低的材料。

如以上这样，可知，在短路电流分散体中使用了具有预定的熔点或玻璃化转变温度的绝缘层的情况下，若电池因内部短路等而发热并达到绝缘层的熔点或玻璃化转变温度，则绝缘层熔融并且通过束缚压而变形，第一集电体与第二集电体接触而短路电流分散体短路，电流从发电要素向短路电流分散体流入，发电要素合适地放电。在该情况下，可认为，例如通过测定向短路电流分散体流入的电流，能够容易地掌握电池内部的发热，能够抑制由发热引起的电池的劣化。另外，通过使发电要素合适地放电，也能够期待抑制发电要素的过度的发热。而且，容易避免电池材料以高soc状态暴露于高温的事态，抑制电池的内部温度上升的加速也是能够期待的。

工业实用性

本发明的层叠电池能够从便携设备用等的小型电源到车搭载用等的大型电源广泛地良好利用。

附图标记说明

10短路电流分散体

11第一集电体层

11a第一集电突片

12第二集电体层

12a第二集电突片

13绝缘层

20a、20b发电要素

21正极集电体层

21a正极集电突片

22正极材料层

23电解质层

24负极材料层

25负极集电体层

25a负极集电突片

30层叠体

40束缚部件

100层叠电池。