[发明专利]蓄电元件及蓄电元件的制造方法以及蓄电装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种蓄电元件及蓄电元件的制造方法以及一种蓄电装置。

此外，本说明书中的蓄电元件是指所有具有蓄电功能的元件，并且蓄电装置是指所有具有蓄电功能的装置。此外，在本说明书中，将在平面上配置多个蓄电元件的装置看作蓄电装置。

背景技术

近年来，对锂二次电池、锂离子电容器以及空气电池等各种蓄电装置进行了开发。尤其是，作为高输出且高能量密度的二次电池，使锂离子在正极与负极之间迁移而进行充放电的锂二次电池引人注目。

注意，锂二次电池是指作为载流子离子使用锂离子的二次电池。另外，作为能够代替锂离子的载流子离子，可以举出钠、钾等碱金属离子、钙、锶、钡等碱土金属离子、铍离子或镁离子等。

此外，在很多情况下，现有的锂二次电池的电解质为在室温下呈现高离子传导性的液体，市场上出售的锂二次电池大部分使用有机类电解液。但是这种使用有机类电解液的锂二次电池有泄漏及起火的危险，由此对安全性更高的使用固体电解质的全固体电池积极地进行研究（参照专利文献1）。

此外，有如下技术：通过层叠而形成多个固体电池，以串联状态将该多个固体电池分别连接而进行放电，来可以得到高工作电压，并且通过以并联状态连接而进行充电，对固体电池进行个别充电（参照专利文献2）。

[专利文献1]日本专利申请公开2007-123081号公报

[专利文献2]日本专利申请公开2010-55811号公报

如上所述，通过设置多个全固体电池，以串联状态将多个固体电池的每一个连接而进行放电，来可以得到高工作电压，并且通过以并联状态将多个固体电池的每一个连接而进行充电，可以对固体电池进行个别充电。但是，当将全部的固体电池层叠而设置时有随着叠层个数增加电池的厚度变得非常大的缺点。因此，不适合用于薄片状电池。并且，当固体电解质劣化时，容易发生正极及负极的短路，因此在安全面上有问题。

发明内容

于是，本发明的一个方式的课题之一是提供一种厚度小且抑制正极及负极的短路的蓄电元件以及其制造方法。

此外，本发明的一个方式的课题之一是提供一种不增加厚度而配置多个上述蓄电元件的蓄电装置。

本发明的一个方式的课题之一是连接多个蓄电元件并且能够切换该多个蓄电元件的串联连接和并联连接。

本发明的一个方式是一种蓄电元件，包括形成在同一平面内的正极集电体层及负极集电体层、正极集电体层上的正极活性物质层、负极集电体层上的负极活性物质层以及至少接触于正极活性物质层及负极活性物质层的电解质层。所述电解质层也可以是固体电解质层。

此外，在本发明的一个方式的蓄电元件中，上述正极集电体层及上述负极集电体层由同一材料构成。

此外，在本发明的一个方式的蓄电元件中，上述正极集电体层及负极集电体层由不同材料构成。

此外，在上述蓄电元件中，也可以具有与正极活性物质层和负极活性物质层中的至少一方重叠的锂层。

本发明的一个方式是一种蓄电装置，其中在同一平面内配置有多个蓄电元件，多个蓄电元件通过布线电连接，并且蓄电元件被串联连接或并联连接。

本发明的一个方式也可以具备切换上述串联连接或并联连接的切换单元，作为切换单元，例如使用晶体管即可。

本发明的一个方式是一种蓄电元件的制造方法，其中在同一平面内形成正极集电体层及负极集电体层，在正极集电体层上形成正极活性物质层，在负极集电体层上形成负极活性物质层，并且形成至少与正极活性物质层及负极活性物质层接触的电解质层。电解质层也可以是固体电解质层。

此外，本发明的一个方式是一种蓄电元件的制造方法，其中通过纳米压印法形成上述正极集电体层、上述负极集电体层、上述正极活性物质层和上述负极活性物质层中的任何一个以上。

此外，本发明的一个方式是一种蓄电元件的制造方法，其中通过溅射法形成上述正极集电体层、上述负极集电体层、上述正极活性物质层和上述负极活性物质层中的任何一个以上。此时，也可以使用掩模。

此外，上述固体电解质层可以使用包括含有锂及硫的化合物、含有锂及氧的化合物或氧化锂的层。

本发明的一个方式是具有上述蓄电元件或上述蓄电装置的电器设备。

正极集电体层及正极活性物质层用作正极，而负极集电体层及负极活性物质层用作负极。根据本发明的一个方式，通过在同一平面内设置正极及负极，可以提供厚度小且抑制正极及负极的短路的蓄电元件及蓄电装置的制造方法。