JP2015220110A - 蓄電装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】
安全性に優れた全固体二次電池を可撓性基板に実装させた蓄電装置において、可撓性基板に高密度で実装された固体電池の脱落を防止し、断線不良が抑制された、信頼性の高い可撓性を有する蓄電装置を提供することにある。
【解決手段】
断面が台形の角錐台固体電池を実装した際に、可撓性基板に形成されたランドと、角錐台固体電池の端子電極との間に形成される接合部の傾斜が、緩やかに形成され、可撓性基板を屈曲させた際に接合部にかかる局所的な応力集中が回避できるため、接合部におけるクラックが低減され、それによる角錐台固体電池の脱落や断線不良が抑制された蓄電装置を得ることが出来る。
【選択図】 図１
安全性に優れた全固体二次電池を可撓性基板に実装させた蓄電装置において、可撓性基板に高密度で実装された固体電池の脱落を防止し、断線不良が抑制された、信頼性の高い可撓性を有する蓄電装置を提供することにある。
【解決手段】
断面が台形の角錐台固体電池を実装した際に、可撓性基板に形成されたランドと、角錐台固体電池の端子電極との間に形成される接合部の傾斜が、緩やかに形成され、可撓性基板を屈曲させた際に接合部にかかる局所的な応力集中が回避できるため、接合部におけるクラックが低減され、それによる角錐台固体電池の脱落や断線不良が抑制された蓄電装置を得ることが出来る。
【選択図】 図１
Description
本発明は、蓄電装置に関するものである。
近年、携帯電話やスマートフォンなどの移動通信機器やゲーム機、携帯音楽プレーヤーなどの携帯電子機器の電源としてリチウム二次電池の利用が広がっている。
また、電子機器の軽量化や小型化、ファッション性など電子機器のウェアラブル化が進んでおり、外形設計の自由度を得るために可撓性を有するニーズが高まっている。
また、電子機器の軽量化や小型化、ファッション性など電子機器のウェアラブル化が進んでおり、外形設計の自由度を得るために可撓性を有するニーズが高まっている。
これらの電子機器を長時間駆動させるために、リチウムイオン二次電池の長寿命、高容量化の研究、開発が盛んにおこなわれている。
従来、非水系リチウムイオン二次電池は、アルミニウムや銅などのシート状の集電体の両面に、リチウムイオンを吸蔵、放出する正極活物質または負極活物質を塗布した正極と負極を有し、これらの正極と負極の間にセパレーターを挟み複数回捲いて捲回体を形成し、これを円筒型や角型、コイン型などの形状の外装体に電解液と共に封入されて成っている。
しかしながら、正極、負極、セパレーターそれぞれの部材は可撓性を有するが、捲回時にテンションをかけて形成されかつ、各種外装体に封入されるため形状が固定されてしまうため、可撓性が失われてしまう。このため、外形設計の自由度を得ることが出来ず、電子機器の屈曲する部分などにリチウムイオン二次電池を設けることは困難であった。
また、この様なリチウムイオン二次電池には、電解液に可燃性の有機溶媒を含む液体が用いられており、予期せぬ衝撃などにより液漏が生じる可能性があり、好ましくない。そのため、信頼性の向上が望まれていた。
また、この様なリチウムイオン二次電池には、電解液に可燃性の有機溶媒を含む液体が用いられており、予期せぬ衝撃などにより液漏が生じる可能性があり、好ましくない。そのため、信頼性の向上が望まれていた。
そこで、従来の非水系電解液を用いない、全固体二次電池の研究、開発が盛んに行われている。
全固体二次電池は、集電体、正極活物質、固体電解質、負極活物質、集電体を有し、電池全体の薄層化や、チップ状にしてフレキシブル基板へ実装させることで可撓性を実現することが可能である（特許文献１）。
また、特許文献２に記載されているように、従来の非水系電解液を有機固体電解質や無機固体電解質に置き換えることにより、液漏れが生じる恐れがなくなり、信頼性の高いリチウムイオン二次電池を実現することが出来る。
全固体二次電池は、集電体、正極活物質、固体電解質、負極活物質、集電体を有し、電池全体の薄層化や、チップ状にしてフレキシブル基板へ実装させることで可撓性を実現することが可能である（特許文献１）。
また、特許文献２に記載されているように、従来の非水系電解液を有機固体電解質や無機固体電解質に置き換えることにより、液漏れが生じる恐れがなくなり、信頼性の高いリチウムイオン二次電池を実現することが出来る。
しかしながら、特許文献１に開示されている複数の蓄電素子を可撓性を有する基板へ実装した蓄電装置は、ブレスレットや時計型の各種ウェアラブル製品に実装、装着して使用される場合、前記蓄電装置は湾曲させ使用される。このような蓄電装置は屈曲させた際に、蓄電素子の破損や、蓄電素子の脱落を生じることがあった。また、蓄電装置の高容量化、高電圧化を図るために、高密度に蓄電素子を可撓性基板に実装させた際に、可撓性基板から蓄電素子の脱落や断線不良を生じることがあった。断線不良が起こった場合、蓄電装置の容量や電圧が急激に低下して動作不能となる恐れもあった。
そこで本発明の目的は、信頼性に優れた固体電池を可撓性基板に実装させた蓄電装置において、高密度に実装された固体電池の脱落を防止し、断線不良が抑制された信頼性の高い可撓性を有する蓄電装置を提供することにある。
本発明にかかる蓄電装置は、樹脂基板に配線が施された可撓性基板の主面上に複数の第１固体電池が電気的につながって構成される第１固体電池群が実装され、前記可撓性基板の主面とは反対側の裏面上には複数の第２固体電池が電気的につながって構成される第２固体電池群が実装され、前記第１固体電池及び前記第２固体電池は、前記主面に垂直な方向で切断した場合の断面が台形であり、台形の辺の長い底辺側が前記基板側であることを特徴とする。
かかる構成によれば、樹脂基板に配線が施された可撓性基板に、断面が台形の第１固体電池又は第２固体電池を実装した際に、可撓性基板に形成されたランドと第１固体電池又は第２固体電池の端子電極との間に形成される接合部の傾斜が、緩やかになるため、可撓性基板を屈曲させた際に接合部にかかる局所的な応力集中が回避できるため、接合部におけるクラックが低減され、それによる固体電池の脱落や断線不良が抑制された蓄電装置を得ることが出来る。
本発明にかかる蓄電装置は、前記裏面側から投影したとき、前記第１固体電池と前記第２固体電池の重なる面積は、前記第１固体電池群の実装面積の半分以下であることを特徴とする。
かかる構成によれば、前記可撓性基板の主面と、主面とは反対側の裏面のそれぞれの面で生じる接合剤による引っ張り応力が、前記第１固体電池と前記第２固体電池の重なる領域で相殺され、より接合部におけるクラックが低減され、それによる固体電池の脱落や断線不良をより抑制することが出来る。
本発明にかかる蓄電装置は、前記蓄電装置の前記樹脂基板の主面には、前記樹脂基板の一辺に平行する複数の第１配線を有し、前記第１配線のうちの互いに極性の異なる配線が隣接するように配置され、且つ、同じ極性の前記第１配線は、前記第１配線と直交する第１バス配線により連結されており、前記第１固体電池は隣接する極性の異なる前記第１配線にまたがって配置されており、また、前記樹脂基板の主面とは反対の裏面上には、前記樹脂基板の一辺に平行する複数の第２配線を有し、前記第２配線のうちの互いに極性の異なる配線が隣接するように配置され、且つ、同じ極性の前記第２配線は、前記第２配線と直交する第２バス配線により連結されており、前記第２固体電池は隣接する極性の異なる前記第２配線にまたがって配置されていることを特徴とする。
かかる構成によれば、前記可撓性基板を屈曲させた際に、均一な実装形態を持つので局所的に応力がかかることがなく好ましい。
本発明にかかる蓄電装置は、前記主面上又は前記裏面上の最外部以外に配置される複数の前記第１配線又は前記第２配線は、その一部の隣接する前記第１配線または前記第２配線が同じ極性であることを特徴とする。
かかる構成によれば、可撓性基板を屈曲させた際に、隣り合う固体電池間での短絡を防止し、均一な実装形態を持つので、局所的に応力がかかることがなく、より固体電池の脱落が防止できるため、好ましい。
本発明にかかる蓄電装置は、可撓性基板に実装される第１固体電池及び第２固体電池が、集電体層、活物質層、固体電解質層を有する角錐台固体電池であることを特徴とする。
かかる構成によれば、角錐台とすることで、可撓性基板に実装する際にかかる熱が均一になるため、各接合部における接合剤の溶解、拡散、冷却が均一に進み、良好な接合部を形成することができる。このため、接合部におけるクラックが低減され、それによる脱落や断線不良を低減できるだけでなく、固体電池の端部がランドから浮き上がるマンハッタン現象を抑制できるため、好ましい。
本発明によれば、可撓性基板に高密度に実装された固体電池の脱落を防止し、断線不良が抑制された、信頼性の高い可撓性を有する蓄電装置を提供することができる。
以下、図面を参照にしつつ本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面中、同一または相当部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。また、図面の寸法比率は図示の比率に限られるものではない。
＜構造に関して＞
（蓄電装置）
図１は、本実施形態とする蓄電装置１００を示す平面図であり、蓄電装置１００を構成する可撓性基板９９の主面とは反対の面の裏面側から投影したときの投影図である。図１に示すように、蓄電装置１００は、主として、可撓性基板９９、可撓性基板９９の主面上に配置された複数の第１固体電池９６が電気的につながった第１固体電池群９８、主面とは反対の面の裏面上に配置された複数の第２固体電池９５が電気的につながった第２固体電池群９７で構成されている。
（配線とランドに関して１）
図２は、本実施形態とする蓄電装置１００に用いられる可撓性基板９９の主面側から見たときの図である。可撓性基板９９には樹脂基板に平行する複数の第１配線９４を有し、同じ極性の複数の前記第１配線９４が外部との接続を取るために、前記第１配線９４に直交する第１バス配線９３によって連結されている。前記第１固体電池９６は、隣接する極性の異なる前記第１配線９４に設けられた第１ランド９２にまたがって配置されている。
（配線とランドに関して２）
図３は、本実施形態とする蓄電装置１００に用いられる可撓性基板９９の主面とは反対の裏側から見たときの図である。可撓性基板９９には樹脂基板に平行する複数の第２配線９１を有し、同じ極性の複数の前記第２配線９１が外部との接続を取るために、前記第２配線９１に直交する第２バス配線９０によって連結されている。前記第２固体電池９５は、隣接する極性の異なる前記第２配線９１に設けられた第２ランド８９にまたがって配置されている。
（固体電池の配置に関して）
図４は、前記第１ランド９２に前記第１固体電池９６、前記第２ランド８９に前記第２固体電池９５をハンダ実装したときの断面図である。この時の断面は、前記可撓性基板９９の主面に直交する面であって、第１固体電池全てを切断する面で、切断した時の断面図である。図４に示すように、前記可撓性基板９９の主面上には複数の前記第１固体電池９６から構成される前記第１固体電池群９８が前記第１ランド９２にハンダ実装され、前記可撓性基板９９の主面とは反対側の裏面上には、複数の前記第２固体電池９５から構成される前記第２固体電池群９７が前記第２ランド８９にはんだ実装され、それぞれ接合部８８によって外部と接続されている。
（蓄電装置）
図１は、本実施形態とする蓄電装置１００を示す平面図であり、蓄電装置１００を構成する可撓性基板９９の主面とは反対の面の裏面側から投影したときの投影図である。図１に示すように、蓄電装置１００は、主として、可撓性基板９９、可撓性基板９９の主面上に配置された複数の第１固体電池９６が電気的につながった第１固体電池群９８、主面とは反対の面の裏面上に配置された複数の第２固体電池９５が電気的につながった第２固体電池群９７で構成されている。
（配線とランドに関して１）
図２は、本実施形態とする蓄電装置１００に用いられる可撓性基板９９の主面側から見たときの図である。可撓性基板９９には樹脂基板に平行する複数の第１配線９４を有し、同じ極性の複数の前記第１配線９４が外部との接続を取るために、前記第１配線９４に直交する第１バス配線９３によって連結されている。前記第１固体電池９６は、隣接する極性の異なる前記第１配線９４に設けられた第１ランド９２にまたがって配置されている。
（配線とランドに関して２）
図３は、本実施形態とする蓄電装置１００に用いられる可撓性基板９９の主面とは反対の裏側から見たときの図である。可撓性基板９９には樹脂基板に平行する複数の第２配線９１を有し、同じ極性の複数の前記第２配線９１が外部との接続を取るために、前記第２配線９１に直交する第２バス配線９０によって連結されている。前記第２固体電池９５は、隣接する極性の異なる前記第２配線９１に設けられた第２ランド８９にまたがって配置されている。
（固体電池の配置に関して）
図４は、前記第１ランド９２に前記第１固体電池９６、前記第２ランド８９に前記第２固体電池９５をハンダ実装したときの断面図である。この時の断面は、前記可撓性基板９９の主面に直交する面であって、第１固体電池全てを切断する面で、切断した時の断面図である。図４に示すように、前記可撓性基板９９の主面上には複数の前記第１固体電池９６から構成される前記第１固体電池群９８が前記第１ランド９２にハンダ実装され、前記可撓性基板９９の主面とは反対側の裏面上には、複数の前記第２固体電池９５から構成される前記第２固体電池群９７が前記第２ランド８９にはんだ実装され、それぞれ接合部８８によって外部と接続されている。
本実施形態において蓄電装置１００は、前記第１固体電池９６及び前記第２固体電池９５は、前記可撓性基板９９の主面に垂直な方向で切断した場合の断面が台形であり、底辺側が前記可撓性基板側である。なお、底辺とは、前記断面において、互いに平行な２本の対辺のうちの辺の長い方、つまり、一方の辺で除した場合に１よりも大きくなる方の辺の事である。
かかる構成によれば、前記可撓性基板９９に第１固体電池９６及び第２固体電池９５を実装した際に、前記可撓性基板９９に形成された前記第１ランド９２と前記第１固体電池９６の端子電極５５及び、前記第２ランド８９と前記第２固体電池９５の端子電極５５との間に形成される接合部８８の傾斜が、緩やかに形成されるため、可撓性基板９９を屈曲させた際に接合部８８にかかる局所的な応力が回避でき、接合部８８におけるクラックが低減されるので、前記第１固体電池及び前記第２固体電池の脱落や断線不良が抑制できる。なお、効果を損なわない限り前記断面の一部に凹凸を有していても良い。
本実施形態において前記可撓性基板９９は、前記裏面側から投影したとき前記第１固体電池９６と前記第２固体電池９５の重なる面積は、前記第１固体電池群９８の実装面積の半分以下であることが好ましい。
かかる構成によれば、前記可撓性基板９９の主面と、主面とは反対側の裏面のそれぞれの面で生じる接合剤による引っ張り応力が、前記第１固体電池９６と前記第２固体電池９５の重なる領域で相殺され、より接合部８８におけるクラックが低減されるので、第１固体電池９６及び第２固体電池９５の脱落や断線不良をより抑制することが出来る。
本実施形態において前記可撓性基板９９は、前記可撓性基板９９の一辺に平行する複数の第１配線９４を有し、前記第１配線９４のうちの互いに極性の異なる配線が隣接するように配置され、且つ、同じ極性の前記第１配線９４は、前記第１配線９４と直交する第１バス配線９３により連結されており、前記第１固体電池９６は隣接する極性の異なる前記第１配線９４にまたがって配置されており、また、前記可撓性基板９９の主面とは反対の裏面上には、前記可撓性基板９９の一辺に平行する複数の前記第２配線９１を有し、前記第２配線９１のうちの互いに極性の異なる配線が隣接するように配置され、且つ、同じ極性の前記第２配線９１は、前記第２配線９１と直交する第２バス配線９０により連結されており、前記第２固体電池９５は隣接する極性の異なる前記第２配線９１にまたがって配置されていることが好ましい。
かかる構成によれば、前記可撓性基板９９を屈曲させた際に、均一な実装形態を持つので、局所的に応力がかかることなく、固体電池の脱落が防止できる。
本実施形態において蓄電装置１００は、前記主面上又は前記裏面上の最外部以外に配置される複数の前記第１配線９４又は前記第２配線９１は、その一部の隣接する前記第１配線９４又は前記第２配線９１が同じ極性であることが好ましい。つまり、図２では仮に第一配線９４を正極用配線としたとき、正極、負極、負極、正極、正極、負極、負極、正極という規則的な配列となっている。もちろん隣接する同じ極性の配線は、２本に分離していても１本に共通化させてもよい。
かかる構成によれば、前記可撓性基板９９を屈曲させた際に、隣り合う固体電池間での短絡を防止し、均一な実装形態を持つので、局所的に応力がかかることがなく、固体電池の脱落や断線不良をより抑制することが出来る。
本実施形態において図２に示した前記配線は、４直列４並列の配線構造である。もちろん直列だけでも並列だけでも配線の引き回し次第で、所望の電圧、所望の容量を自由に設計できる。４直列４並列の場合には図２に示すように極性の異なる第１配線９４を所定間隔で隣接して形成すればよい。その隣接する第１配線９４の間に前記第１固体電池９６を接続することで直列や並列の回路が構成可能である。
また、極性の異なる第１配線９４を図２に示す通り互いに逆側に引き出すことにより並列回路が構成できる。
さらに互いに逆側に引き出された複数の第１配線９４を結合させ櫛形状に形成することにより直列回路が構成できる。それら並列回路、直列回路を組み合わせることにより４直列４並列回路を構成可能である。
さらに互いに逆側に引き出された複数の第１配線９４を結合させ櫛形状に形成することにより直列回路が構成できる。それら並列回路、直列回路を組み合わせることにより４直列４並列回路を構成可能である。
さらに図２では、前記第１配線９４の一部の配線において、同一極性の配線を隣接させることにより、固体電池間における短絡を防止し、より信頼性の高い蓄電装置とすることができる。
本実施形態において図３に示した前記配線は、３直列４並列の配線構造である。もちろん直列だけでも並列だけでも配線の引き回し次第で、所望の電圧、所望の容量を自由に設計できる。３直列４並列の場合には図３に示すように極性の異なる第２配線９１を所定間隔で隣接して形成すればよい。その隣接する第２配線９１の間に前記第２固体電池９５を接続することで直列や並列の回路が構成可能である。
また、極性の異なる第２配線９１を図３に示す通り互いに逆側に引き出すことにより並列回路が構成できる。
さらに互いに逆側に引き出された複数の第２配線９１を結合させ櫛形状に形成することにより直列回路が構成できる。それら並列回路、直列回路を組み合わせることにより３直列４並列回路を構成可能である。
さらに互いに逆側に引き出された複数の第２配線９１を結合させ櫛形状に形成することにより直列回路が構成できる。それら並列回路、直列回路を組み合わせることにより３直列４並列回路を構成可能である。
さらに図３では、前記第２配線９１の一部の配線において、同一極性の配線を隣接させることにより、固体電池間における短絡を防止し、より信頼性の高い蓄電装置とすることができる。
本実施形態において蓄電装置１００は、前記可撓性基板９９の主面及び、主面と反対の裏面に実装される前記第１固体電池９６及び前記第２固体電池９５が集電体層（正極集電体層及び負極集電体層の総称を示す。）、活物質層（正極活物質層及び負極活物質層の総称を示す。）、固体電解質層を有する角錐台固体電池であることが好ましい。
かかる構成によれば、角錐台とすることで、前記可撓性基板９９に実装する際にかかる熱が均一になるため、接合剤の溶解、拡散、冷却が均一に進み、良好な接合部８８を形成でき、接合部８８におけるクラックが低減されるので、固体電池の脱落や断線不良を低減できる。また、固体電池の端部がランドから浮き上がるマンハッタン現象を抑制できる。
（樹脂基板）
上述した樹脂基板に用いることができる材料としては、ポリエーテルスルフォン、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリイミド、ポリプロピレン、ポリエステル等の樹脂材料を用いることが出来る。可撓性基板９９には、フレキシブルプリント基板などの樹脂材料からなる基板を用いることができ、これによりガラスや金属材料を用いた場合に比べて、薄層、軽量で高強度を維持しつつ可撓性を具備させることが出来る。ひいては、蓄電装置の薄層化、軽量化が実現可能となり、ウェアラブルな携帯電子機器への適用に好ましい。
上述した樹脂基板に用いることができる材料としては、ポリエーテルスルフォン、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリイミド、ポリプロピレン、ポリエステル等の樹脂材料を用いることが出来る。可撓性基板９９には、フレキシブルプリント基板などの樹脂材料からなる基板を用いることができ、これによりガラスや金属材料を用いた場合に比べて、薄層、軽量で高強度を維持しつつ可撓性を具備させることが出来る。ひいては、蓄電装置の薄層化、軽量化が実現可能となり、ウェアラブルな携帯電子機器への適用に好ましい。
（配線及びランド）
配線及びランドに用いることができる材料としては、導電性材料であれば特に限定されるものではないが、可撓性基板９９を湾曲、屈曲させた際に追従を要するため、展性や延性に優れた材料であることが好ましい。例えば、金、白金、銅、アルミニウム、チタン、ステンレス、鉄、亜鉛などの金属、及びこれらの合金を用いることが好ましい。
配線及びランドに用いることができる材料としては、導電性材料であれば特に限定されるものではないが、可撓性基板９９を湾曲、屈曲させた際に追従を要するため、展性や延性に優れた材料であることが好ましい。例えば、金、白金、銅、アルミニウム、チタン、ステンレス、鉄、亜鉛などの金属、及びこれらの合金を用いることが好ましい。
（ランドと固体電池の接続）
第１固体電池９６及び第２固体電池９５をそれぞれ第１ランド９２及び第２ランド８９と電気的に接続させるには、公知の実装技術を用いることが出来る。具体的には、半田、半田ペースト、鉛フリー半田、鉛フリー半田ペースト、導電性ペースト、熱硬化性導電性ペースト、異方導電性ペースト、金属含有樹脂などの接合剤を用い熱処理により接合すればよい。
第１固体電池９６及び第２固体電池９５をそれぞれ第１ランド９２及び第２ランド８９と電気的に接続させるには、公知の実装技術を用いることが出来る。具体的には、半田、半田ペースト、鉛フリー半田、鉛フリー半田ペースト、導電性ペースト、熱硬化性導電性ペースト、異方導電性ペースト、金属含有樹脂などの接合剤を用い熱処理により接合すればよい。
（固体電池の構造）
次に本実施形態の蓄電装置に用いられる固体電池について説明する。図５は、本実施形態とする蓄電装置に実装された、第１固体電池９６及び第２固体電池９５の断面図を示したものである。図５に示すように、第１固体電池９６及び第２固体電池９５は断面が台形であり、固体電解質層５０、正極集電体層５１、正極活物質層５２、負極集電体層５３、負極活物質層５４、端子電極５５から構成され、それぞれが積層された構造を有している。正極活物質層５２と固体電解質層５０、負極活物質層５４と固体電解質層５０の間に熱膨張係数を緩和するための中間層が設けられていても良い。
次に本実施形態の蓄電装置に用いられる固体電池について説明する。図５は、本実施形態とする蓄電装置に実装された、第１固体電池９６及び第２固体電池９５の断面図を示したものである。図５に示すように、第１固体電池９６及び第２固体電池９５は断面が台形であり、固体電解質層５０、正極集電体層５１、正極活物質層５２、負極集電体層５３、負極活物質層５４、端子電極５５から構成され、それぞれが積層された構造を有している。正極活物質層５２と固体電解質層５０、負極活物質層５４と固体電解質層５０の間に熱膨張係数を緩和するための中間層が設けられていても良い。
正極集電体層５１、負極集電体層５３の組成は特に限定されないが、例えば導電性材料以外に、活物質や固体電解質、焼結助剤が含まれていても良い。
正極活物質層５２、負極活物質層５４の組成は特に限定されないが、例えば活物質以外に、固体電解質や焼結助剤、導電性材料が含まれていても良い。
固体電解質層５０の組成は特に限定されないが、例えば固体電解質以外に、焼結助剤が含まれていても良い。
正極活物質層５２及び負極活物質層５４を構成する活物質には明確な区別がなく、２種類の化合物の電位を比較して、より貴な電位を示す化合物を正極活物質層５２として用い、より卑な電位を示す化合物を負極活物質層５４として用いることができる。また、１種類の化合物で構成されていてもよい。
＜材料に関して＞
（固体電解質）
第１固体電池９６及び第２固体電池９５の固体電解質層５０を構成する固体電解質としては、電子の伝導性が小さく、リチウムイオンの伝導性が高い材料を用いるのが好ましい。例えば、Ｌａ０．５Ｌｉ０．５ＴｉＯ３などのペロブスカイト型化合物や、Ｌｉ１４Ｚｎ（ＧｅＯ４）４などのリシコン型化合物、Ｌｉ７Ｌａ３Ｚｒ２Ｏ１２などのガーネット型化合物、Ｌｉ１．３Ａｌ０．３Ｔｉ１．７（ＰＯ４）３やＬｉ１．５Ａｌ０．５Ｇｅ１．５（ＰＯ４）３などのナシコン型化合物、Ｌｉ３．２５Ｇｅ０．２５Ｐ０．７５Ｓ４やＬｉ３ＰＳ４などのチオリシコン型化合物、Ｌｉ２Ｓ−Ｐ２Ｓ５やＬｉ２Ｏ−Ｖ２Ｏ５−ＳｉＯ２などのガラス化合物、Ｌｉ３ＰＯ４やＬｉ３．５Ｓｉ０．５Ｐ０．５Ｏ４やＬｉ２．９ＰＯ３．３Ｎ０．４６などのリン酸化合物、よりなる群から選択される少なくとも１種であることが望ましい。
（固体電解質）
第１固体電池９６及び第２固体電池９５の固体電解質層５０を構成する固体電解質としては、電子の伝導性が小さく、リチウムイオンの伝導性が高い材料を用いるのが好ましい。例えば、Ｌａ０．５Ｌｉ０．５ＴｉＯ３などのペロブスカイト型化合物や、Ｌｉ１４Ｚｎ（ＧｅＯ４）４などのリシコン型化合物、Ｌｉ７Ｌａ３Ｚｒ２Ｏ１２などのガーネット型化合物、Ｌｉ１．３Ａｌ０．３Ｔｉ１．７（ＰＯ４）３やＬｉ１．５Ａｌ０．５Ｇｅ１．５（ＰＯ４）３などのナシコン型化合物、Ｌｉ３．２５Ｇｅ０．２５Ｐ０．７５Ｓ４やＬｉ３ＰＳ４などのチオリシコン型化合物、Ｌｉ２Ｓ−Ｐ２Ｓ５やＬｉ２Ｏ−Ｖ２Ｏ５−ＳｉＯ２などのガラス化合物、Ｌｉ３ＰＯ４やＬｉ３．５Ｓｉ０．５Ｐ０．５Ｏ４やＬｉ２．９ＰＯ３．３Ｎ０．４６などのリン酸化合物、よりなる群から選択される少なくとも１種であることが望ましい。
（集電体材料）
正極集電体層５１及び負極集電体層５３を構成する導電性材料の具体例としては、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、白金（Ｐｔ）−パラジウム（Ｐｄ）、銀（Ａｇ）、銀（Ａｇ）−パラジウム（Ｐｄ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、インジウム−錫酸化膜（ＩＴＯ）などを挙げることが出来る。
正極集電体層５１及び負極集電体層５３を構成する導電性材料の具体例としては、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、白金（Ｐｔ）−パラジウム（Ｐｄ）、銀（Ａｇ）、銀（Ａｇ）−パラジウム（Ｐｄ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、インジウム−錫酸化膜（ＩＴＯ）などを挙げることが出来る。
（正極活物質及び負極活物質）
第１固体電池９６及び第２固体電池９５の正極活物質層５２及び負極活物質層５４を構成する正極活物質及び負極活物質としては、リチウムイオンを効率よく放出、吸着する材料を用いるのが好ましい。例えば、遷移金属酸化物、遷移金属複合酸化物を用いるのが好ましい。具体的には、リチウムマンガン複合酸化物Ｌｉ２Ｍｎｘ３Ｍａ１−ｘ３Ｏ３（０．８≦ｘ３≦１、Ｍａ＝Ｃｏ、Ｎｉ）、コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ２）、ニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ２）、リチウムマンガンスピネル（ＬｉＭｎ２Ｏ４）、及び、一般式：ＬｉＮｉｘ４Ｃｏｙ４Ｍｎｚ４Ｏ２（ｘ４＋ｙ４＋ｚ４＝１、０≦ｘ４≦１、０≦ｙ４≦１、０≦ｚ４≦１）で表される複合金属酸化物、リチウムバナジウム化合物（ＬｉＶ２Ｏ５）、オリビン型ＬｉＭｂＰＯ４（ただし、Ｍｂは、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｚｒより選ばれる１種類以上の元素）、リン酸バナジウムリチウム（Ｌｉ３Ｖ２（ＰＯ４）３又はＬｉＶＯＰＯ４）、Ｌｉ過剰系固溶体正極Ｌｉ２ＭｎＯ３−ＬｉＭｃＯ２（Ｍｃ＝Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｉ）、チタン酸リチウム（Ｌｉ４Ｔｉ５Ｏ１２）、ＬｉａＮｉｘ５Ｃｏｙ５Ａｌｚ５Ｏ２（０．９＜ａ＜１．３、０．９＜ｘ５＋ｙ５＋ｚ５＜１．１）で表される複合金属酸化物のいずれかであることが好ましい。
第１固体電池９６及び第２固体電池９５の正極活物質層５２及び負極活物質層５４を構成する正極活物質及び負極活物質としては、リチウムイオンを効率よく放出、吸着する材料を用いるのが好ましい。例えば、遷移金属酸化物、遷移金属複合酸化物を用いるのが好ましい。具体的には、リチウムマンガン複合酸化物Ｌｉ２Ｍｎｘ３Ｍａ１−ｘ３Ｏ３（０．８≦ｘ３≦１、Ｍａ＝Ｃｏ、Ｎｉ）、コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ２）、ニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ２）、リチウムマンガンスピネル（ＬｉＭｎ２Ｏ４）、及び、一般式：ＬｉＮｉｘ４Ｃｏｙ４Ｍｎｚ４Ｏ２（ｘ４＋ｙ４＋ｚ４＝１、０≦ｘ４≦１、０≦ｙ４≦１、０≦ｚ４≦１）で表される複合金属酸化物、リチウムバナジウム化合物（ＬｉＶ２Ｏ５）、オリビン型ＬｉＭｂＰＯ４（ただし、Ｍｂは、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｚｒより選ばれる１種類以上の元素）、リン酸バナジウムリチウム（Ｌｉ３Ｖ２（ＰＯ４）３又はＬｉＶＯＰＯ４）、Ｌｉ過剰系固溶体正極Ｌｉ２ＭｎＯ３−ＬｉＭｃＯ２（Ｍｃ＝Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｉ）、チタン酸リチウム（Ｌｉ４Ｔｉ５Ｏ１２）、ＬｉａＮｉｘ５Ｃｏｙ５Ａｌｚ５Ｏ２（０．９＜ａ＜１．３、０．９＜ｘ５＋ｙ５＋ｚ５＜１．１）で表される複合金属酸化物のいずれかであることが好ましい。
（焼結助剤）
第１固体電池９６及び第２固体電池９５を構成する固体電解質層５０、正極集電体層５１、正極活物質層５２、負極集電体層５３及び負極活物質層５４に添加する焼結助剤の種類は、焼結を低温化させることが可能であれば特に限定されないが、Ｌｉ２ＣＯ３やＬｉＯＨなどのリチウム化合物や、Ｈ３ＢＯ３などのホウ素化合物、リチウムとホウ素からなる化合物を用いると良い。これらの材料は水や二酸化炭素により化合物形態が変化し難いため空気中で秤量することができ、簡便かつ正確にリチウム及びホウ素を添加することが出来るため好ましい。
第１固体電池９６及び第２固体電池９５を構成する固体電解質層５０、正極集電体層５１、正極活物質層５２、負極集電体層５３及び負極活物質層５４に添加する焼結助剤の種類は、焼結を低温化させることが可能であれば特に限定されないが、Ｌｉ２ＣＯ３やＬｉＯＨなどのリチウム化合物や、Ｈ３ＢＯ３などのホウ素化合物、リチウムとホウ素からなる化合物を用いると良い。これらの材料は水や二酸化炭素により化合物形態が変化し難いため空気中で秤量することができ、簡便かつ正確にリチウム及びホウ素を添加することが出来るため好ましい。
焼結助剤の添加量は特性を損なわない限りは限定されないが、特に、リチウム化合物の場合、正極活物質、負極活物質、及び固体電解質に対してリチウムが４．３８ｍｏｌ％から１３．３４ｍｏｌ％の範囲であり、またホウ素からなる化合物の場合、０．３７ｍｏｌ％から１．１１ｍｏｌ％の範囲であれば、より好ましい。
添加された焼結助剤の添加量は、走査透過型電子顕微鏡と電子エネルギー損失分光法を組み合わせたＳＴＥＭ−ＥＥＬＳ分析により分析可能である。
＜プロセスに関して＞
（蓄電装置）
可撓性基板の主面上の第１配線に形成された、第１ランドに合わせて設計されたメタルマスクを用いて、スクリーン印刷により鉛フリー半田ペーストを第１ランド上に形成するこができる。
主面上の第１ランドに形成された鉛フリー半田ペースト上に極性の異なる第１配線をまたがるように第１固体電池をマウントし、リフロー炉を通してはんだ実装を行う。リフロー炉内はおおむね３段階の温度プロファイルを有しており、第１のプレヒートゾーン、第２のメインヒートゾーン、第３の冷却ゾーンからなる。
第１固体電池が実装された主面を裏返し、可撓性基板の裏面上の第２配線に形成された、第２ランドに合わせて設計されたメタルマスクを用いて、スクリーン印刷により、鉛フリー半田ペーストを第２ランド上に形成することが出来る。
裏面上の第２ランドに形成された鉛フリー半田ペースト上に極性の異なる第２配線をまたがるように第２固体電池をマウントし、リフロー炉を通してはんだ実装を行う。リフロー炉内はおおむね３段階の温度プロファイルを有しており、第１のプレヒートゾーン、第２のメインヒートゾーン、第３の冷却ゾーンからなる。このようにして、蓄電装置を作製することが出来る。
（固体電池の製造方法）
本実施形態の第１固体電池９６及び第２固体電池９５は、正極集電体層５１、正極活物質層５２、固体電解質層５０、及び、負極集電体層５３、負極活物質層５４の各材料をペースト化し、塗布乾燥してグリーンシートを作製し、係るグリーンシートを積層し、作製した積層体を同時焼成することにより製造する。
（蓄電装置）
可撓性基板の主面上の第１配線に形成された、第１ランドに合わせて設計されたメタルマスクを用いて、スクリーン印刷により鉛フリー半田ペーストを第１ランド上に形成するこができる。
主面上の第１ランドに形成された鉛フリー半田ペースト上に極性の異なる第１配線をまたがるように第１固体電池をマウントし、リフロー炉を通してはんだ実装を行う。リフロー炉内はおおむね３段階の温度プロファイルを有しており、第１のプレヒートゾーン、第２のメインヒートゾーン、第３の冷却ゾーンからなる。
第１固体電池が実装された主面を裏返し、可撓性基板の裏面上の第２配線に形成された、第２ランドに合わせて設計されたメタルマスクを用いて、スクリーン印刷により、鉛フリー半田ペーストを第２ランド上に形成することが出来る。
裏面上の第２ランドに形成された鉛フリー半田ペースト上に極性の異なる第２配線をまたがるように第２固体電池をマウントし、リフロー炉を通してはんだ実装を行う。リフロー炉内はおおむね３段階の温度プロファイルを有しており、第１のプレヒートゾーン、第２のメインヒートゾーン、第３の冷却ゾーンからなる。このようにして、蓄電装置を作製することが出来る。
（固体電池の製造方法）
本実施形態の第１固体電池９６及び第２固体電池９５は、正極集電体層５１、正極活物質層５２、固体電解質層５０、及び、負極集電体層５３、負極活物質層５４の各材料をペースト化し、塗布乾燥してグリーンシートを作製し、係るグリーンシートを積層し、作製した積層体を同時焼成することにより製造する。
ペースト化の方法は、特に限定されないが、例えば、ビヒクルに上記各材料の粉末を混合してペーストを得ることができる。ここで、ビヒクルとは、液相における媒質の総称である。ビヒクルには、溶媒、バインダーが含まれる。係る方法により、正極集電体層５１用のペースト、正極活物質層５２用のペースト、固体電解質層５０用のペースト、負極集電体層５３用のペースト、負極活物質層用５４のペーストを作製する。
正極集電体層５１用のペースト、負極集電体５３用のペーストの組成は特に限定されないが、例えば導電性材料以外に、活物質や固体電解質、焼結助剤が含まれていても良い。
正極活物質層５２用のペースト、負極活物質層５４用のペーストの組成は特に限定されないが、例えば活物質以外に、固体電解質や焼結助剤、導電性材料が含まれていても良い。
固体電解質層５０用のペーストの組成は特に限定されないが、例えば固体電解質以外に、焼結助剤が含まれていても良い。
作製したペーストをＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）などの基材上に所望の順序で塗布し、必要に応じ乾燥させた後、基材を剥離し、グリーンシートを作製する。ペーストの塗布方法は、特に限定されず、スクリーン印刷、塗布、転写、ドクターブレード等の公知の方法を採用することができる。
作製したグリーンシートを所望の順序で、積層し積層基板を得る。
並列型又は直並列型の電池を作製する場合は、正極活物質層５２の端面と負極活物質層５４の端面が一致しないように精度よく積層するために、積層はアライメントを行い積み重ねることが好ましい。また、積層構造はこれに限定されるものではない。
並列型又は直並列型の電池を作製する場合は、正極活物質層５２の端面と負極活物質層５４の端面が一致しないように精度よく積層するために、積層はアライメントを行い積み重ねることが好ましい。また、積層構造はこれに限定されるものではない。
作製した積層基板を一括して圧着する。圧着は加熱しながら行うが、加熱温度は、例えば、４０〜９０℃とする。
得られた積層基板を必要に応じてアライメントを行い、テーパーのついたブレードを用いて切断し、所望の寸法に個片化された積層体を作製する。切断の方法は限定されないが、ダイシングやナイフ切断などによって行うと良い。
個片化された積層体を焼成する前に、乾式グリーンバレルもしくは湿式グリーンバレルによって角取りを行っても良い。
乾式グリーンバレルの際は、アルミナやジルコニア、樹脂ビーズなどの研磨剤と共に行うとよい。
湿式グリーンバレルの際は、アルミナやジルコニア、樹脂ビーズなどの研磨剤以外に、溶媒を用いる。その際の溶媒には例えば、イオン交換水、純水、フッ素系溶媒などを用いることが出来る。また、塩化リチウムなどのリチウム塩が溶解されていても良い。
個片化された積層体を焼成する前に、端子電極５５を形成してから焼成を行ってもよい。
個片化された積層体を、例えば、大気雰囲気下で加熱し焼成を行い、焼結体を得る。本実施形態の第１固体電池９６および第２固体電池９５の製造では、焼成温度は、６００〜１２００℃の範囲とするのが好ましい。６００℃未満では、焼成が十分進まず、１２００℃を超えると、固体電解質が融解する、正極活物質、負極活物質の構造が変化するなどの問題が発生するためである。更に７００〜１１００℃の範囲とするのがより好ましい。７００〜１１００℃の範囲とするほうが、焼成の促進、製造コストの低減により好適である。焼成時間は、例えば、１〜３時間とする。また、焼成の昇温過程の一部にバインダーを焼き飛ばす脱バイ過程を設けても良い。
得られた焼結体が、焼成前にグリーンバレルが施されていない場合は、乾式焼成後バレルもしくは湿式焼成後バレルによって角取りを行っても良い。
乾式焼成後バレルの際は、アルミナやジルコニア、樹脂ビーズなどの研磨剤と共に行うとよい。
湿式焼成後バレルの際は、アルミナやジルコニア、樹脂ビーズなどの研磨剤以外に、溶媒を用いる。その際の溶媒には例えば、イオン交換水、純水、フッ素系溶媒などを用いても良い。また、塩化リチウムなどのリチウム塩が溶解されていても良い。
焼成前に端子電極５５を形成していない場合は、得られた焼結体に端子電極５５を形成し、再度熱処理を行い、端子電極５５を具備させても良い。
端子電極５５の形成方法は限定されないが、公知の成膜技術を用いることが出来る。その端子電極５５に用いることが出来る材料の具体例としては、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、白金（Ｐｔ）−パラジウム（Ｐｄ）、銀（Ａｇ）、銀（Ａｇ）−パラジウム（Ｐｄ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、インジウム、インジウム−錫酸化膜（ＩＴＯ）、などが挙げられる。
また、その形成方法は上記導電性材料の粒子を熱硬化性樹脂と混合しペースト化させた熱硬化性導電性ペーストにより端子電極５５を形成しても良い。
端子電極５５にはめっき被膜が施されても良い。めっきの方法と被膜の種類は特に限定されないが、例えば、無電解Ｎｉめっきまたは電解ＮｉめっきによりＮｉ被膜を形成した後に、電気錫メッキによりＳｎ被膜を形成した、Ｎｉ−Ｓｎ被膜が形成されていると良い。
また、スパッタにより、少なくとも１種のＰｔやＡｕ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｓｎ等の金属、これらの合金による被膜を端子電極５５に形成しても良い。
本実施形態の第１固体電池９６および第２固体電池９５の表面にはっ水処理を施してもよい。はっ水処理の方法は特に限定されないが、例えば、フッ素樹脂やシラン樹脂等からなる溶液に浸漬することにより形成できる。
本実施形態の第１固体電池９６および第２固体電池９５の表面にガラス層を形成しても良い。形成方法は特に限定されないが、低融点ガラスを塗布し、所望の温度で熱処理を行うことで形成することが出来る。
本実施形態の蓄電装置１００は密閉性の高いケースに収容されても良い。収容するケースの形状は、角型、円柱型、コイン型、カード型など限定されない。
本実施形態の蓄電装置１００は樹脂で被覆されていても良い。
本実施形態の蓄電装置１００は、他のリチウムイオン二次電池や太陽光発電ユニットや風力発電ユニット、地熱発電ユニット、圧電素子、熱電素子などと組み合わせて用いられても良い。
（実施例１）
以下に、実施例を用いて本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されない。なお、部表示は、断りのない限り、重量部である。
以下に、実施例を用いて本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されない。なお、部表示は、断りのない限り、重量部である。
（活物質の作製）
活物質として、以下の方法で作製したＬｉ２ＭｎＯ３を用いた。Ｌｉ２ＣＯ３とＭｎＣＯ３とを出発材料とし、これらをモル比２：１となるように秤量し、水を溶媒としてボールミルで１６時間湿式混合を行った後、脱水乾燥した。得られた粉体を８００℃で２時間、空気中で仮焼した。仮焼品を粗粉砕し、水を溶媒としてボールミルで１６時間湿式粉砕を行った後、脱水乾燥して活物質粉末を得た。この粉体の平均粒径は０．４０μｍであった。作製した粉体の組成がＬｉ２ＭｎＯ３であることは、Ｘ線回折装置を使用して確認した。
活物質として、以下の方法で作製したＬｉ２ＭｎＯ３を用いた。Ｌｉ２ＣＯ３とＭｎＣＯ３とを出発材料とし、これらをモル比２：１となるように秤量し、水を溶媒としてボールミルで１６時間湿式混合を行った後、脱水乾燥した。得られた粉体を８００℃で２時間、空気中で仮焼した。仮焼品を粗粉砕し、水を溶媒としてボールミルで１６時間湿式粉砕を行った後、脱水乾燥して活物質粉末を得た。この粉体の平均粒径は０．４０μｍであった。作製した粉体の組成がＬｉ２ＭｎＯ３であることは、Ｘ線回折装置を使用して確認した。
（活物質ペーストの作製）
活物質ペーストは、この活物質粉末１００部に、バインダーとしてエチルセルロース１５部と、溶媒としてジヒドロターピネオール６５部とを加えて、三本ロールで混練・分散して活物質ペーストを作製した。
活物質ペーストは、この活物質粉末１００部に、バインダーとしてエチルセルロース１５部と、溶媒としてジヒドロターピネオール６５部とを加えて、三本ロールで混練・分散して活物質ペーストを作製した。
（固体電解質シートの作製）
固体電解質として、以下の方法で作製したＬｉ３．５Ｓｉ０．５Ｐ０．５Ｏ４を用いた。Ｌｉ２ＣＯ３とＳｉＯ２とＬｉ３ＰＯ４を出発材料として、これらをモル比２：１：１となるように秤量し、水を溶媒としてボールミルで１６時間湿式混合を行った後、脱水乾燥した。得られた粉体を９５０℃で２時間、空気中で仮焼した。仮焼品を粗粉砕し、水を溶媒としてボールミルで１６時間湿式粉砕を行った後、脱水乾燥して固体電解質の粉末を得た。この粉体の平均粒径は０．４９μｍであった。作製した粉体の組成がＬｉ３．５Ｓｉ０．５Ｐ０．５Ｏ４であることは、Ｘ線回折装置を使用して確認した。
固体電解質として、以下の方法で作製したＬｉ３．５Ｓｉ０．５Ｐ０．５Ｏ４を用いた。Ｌｉ２ＣＯ３とＳｉＯ２とＬｉ３ＰＯ４を出発材料として、これらをモル比２：１：１となるように秤量し、水を溶媒としてボールミルで１６時間湿式混合を行った後、脱水乾燥した。得られた粉体を９５０℃で２時間、空気中で仮焼した。仮焼品を粗粉砕し、水を溶媒としてボールミルで１６時間湿式粉砕を行った後、脱水乾燥して固体電解質の粉末を得た。この粉体の平均粒径は０．４９μｍであった。作製した粉体の組成がＬｉ３．５Ｓｉ０．５Ｐ０．５Ｏ４であることは、Ｘ線回折装置を使用して確認した。
次いで、この粉末１００部に、溶媒としてエタノール１００部、トルエン２００部をボールミルで加えて湿式混合した。その後ポリビニールブチラール系バインダー１６部とフタル酸ベンジルブチル４．８部をさらに投入し、混合して固体電解質ペーストを調製した。この固体電解質ペーストをドクターブレード法でＰＥＴフィルムを基材としてシート成形し、厚さ９μｍの固体電解質シートを得た。
（集電体ペーストの作製）
集電体として重量比７０／３０のＡｇ／ＰｄとＬｉ２ＭｎＯ３とを体積比率で６０：４０となるように混合した後、バインダーとしてエチルセルロース１０部と、溶媒としてジヒドロターピネオール５０部を加えて三本ロールで混練・分散して集電体ペーストを作製した。ここで重量比７０／３０のＡｇ／Ｐｄは、Ａｇ粉末（平均粒径０．３μｍ）及びＰｄ粉末（平均粒径１．０μｍ）を混合したものを使用した。
集電体として重量比７０／３０のＡｇ／ＰｄとＬｉ２ＭｎＯ３とを体積比率で６０：４０となるように混合した後、バインダーとしてエチルセルロース１０部と、溶媒としてジヒドロターピネオール５０部を加えて三本ロールで混練・分散して集電体ペーストを作製した。ここで重量比７０／３０のＡｇ／Ｐｄは、Ａｇ粉末（平均粒径０．３μｍ）及びＰｄ粉末（平均粒径１．０μｍ）を混合したものを使用した。
（端子電極ペーストの作成）
銀粉末とエポキシ樹脂、溶剤とを三本ロールで混錬・分散し、熱硬化型の導電ペーストを作製した。
銀粉末とエポキシ樹脂、溶剤とを三本ロールで混錬・分散し、熱硬化型の導電ペーストを作製した。
これらのペーストを用いて、以下のようにしてリチウムイオン二次電池を作製した。
（正極活物質ユニットの作製）
上記の固体電解質シート上に、スクリーン印刷により厚さ５μｍで正極活物質ペーストを印刷した。次に、印刷した正極活物質ペーストを８０℃で１０分間乾燥し、その上に、スクリーン印刷により厚さ５μｍで正極集電体ペーストを印刷した。次に、印刷した正極集電体ペーストを８０℃で１０分間乾燥し、更にその上に、スクリーン印刷により厚さ５μｍで正極活物質ペーストを再度印刷した。印刷した正極活物質ペーストを８０℃で１０分間乾燥し、次いでＰＥＴフィルムを剥離した。このようにして、固体電解質シート上に、正極活物質ペースト、正極集電体ペースト、正極活物質ペーストがこの順に印刷・乾燥された正極活物質ユニットのシートを得た。
上記の固体電解質シート上に、スクリーン印刷により厚さ５μｍで正極活物質ペーストを印刷した。次に、印刷した正極活物質ペーストを８０℃で１０分間乾燥し、その上に、スクリーン印刷により厚さ５μｍで正極集電体ペーストを印刷した。次に、印刷した正極集電体ペーストを８０℃で１０分間乾燥し、更にその上に、スクリーン印刷により厚さ５μｍで正極活物質ペーストを再度印刷した。印刷した正極活物質ペーストを８０℃で１０分間乾燥し、次いでＰＥＴフィルムを剥離した。このようにして、固体電解質シート上に、正極活物質ペースト、正極集電体ペースト、正極活物質ペーストがこの順に印刷・乾燥された正極活物質ユニットのシートを得た。
（負極活物質ユニットの作製）
上記の固体電解質シート上に、スクリーン印刷により厚さ５μｍで負極活物質ペーストを印刷した。次に、印刷した負極活物質ペーストを８０℃で１０分間乾燥し、その上に、スクリーン印刷により厚さ５μｍで負極集電体ペーストを印刷した。次に、印刷した負極集電体ペーストを８０℃で１０分間乾燥し、更にその上に、スクリーン印刷により厚さ５μｍで負極活物質ペーストを再度印刷した。印刷した負極活物質ペーストを８０℃で１０分間乾燥し、次いでＰＥＴフィルムを剥離した。このようにして、固体電解質シート上に、負極活物質ペースト、負極集電体ペースト、負極活物質ペーストがこの順に印刷・乾燥された負極活物質ユニットのシートを得た。
上記の固体電解質シート上に、スクリーン印刷により厚さ５μｍで負極活物質ペーストを印刷した。次に、印刷した負極活物質ペーストを８０℃で１０分間乾燥し、その上に、スクリーン印刷により厚さ５μｍで負極集電体ペーストを印刷した。次に、印刷した負極集電体ペーストを８０℃で１０分間乾燥し、更にその上に、スクリーン印刷により厚さ５μｍで負極活物質ペーストを再度印刷した。印刷した負極活物質ペーストを８０℃で１０分間乾燥し、次いでＰＥＴフィルムを剥離した。このようにして、固体電解質シート上に、負極活物質ペースト、負極集電体ペースト、負極活物質ペーストがこの順に印刷・乾燥された負極活物質ユニットのシートを得た。
（積層体の作製）
正極活物質ユニット一枚と負極活物質ユニット一枚を、固体電解質を介するようにして積み重ねた。このとき、一枚目の正極活物質ユニットの正極集電体ペースト層が一方の端面にのみ延出し、二枚目の負極活物質ユニットの負極集電体ペースト層が他方の端面にのみ延出するように、各ユニットをずらして積み重ねた。この積み重ねられたユニットの両面に厚さ５００μｍとなるように固体電解質シートを重ね、その後、これを温度８０℃で圧力１０００ｋｇｆ／ｃｍ２〔９８ＭＰａ〕で成形して積層体を作製した。
（積層体の分割と焼成）
次いで刃先の角度が３０度のテーパーのついた両刃形状のブレードを用いて、ダイシングソーで切断することで、積層体を個別の積層ブロックに分割した。その後、積層ブロックを同時焼成して焼結体を得た。同時焼成は、空気中で昇温速度２００℃／時間で８００℃まで昇温して、その温度に２時間保持し、焼成後は自然冷却した。同時焼成後の焼結体の外観サイズは、３．７ｍｍ×３．２ｍｍ×０．４ｍｍであった。また、得られた焼結体の、互いに平行な面に垂直な方向で切断した場合の断面において、互いに平行な２本の対辺のうち、辺の長い方を下底、他方を上底とした場合、下底の両端にある２つの底角はそれぞれ、約７５度であった。作製した焼結体の底角は投影機を用いて測定した。
正極活物質ユニット一枚と負極活物質ユニット一枚を、固体電解質を介するようにして積み重ねた。このとき、一枚目の正極活物質ユニットの正極集電体ペースト層が一方の端面にのみ延出し、二枚目の負極活物質ユニットの負極集電体ペースト層が他方の端面にのみ延出するように、各ユニットをずらして積み重ねた。この積み重ねられたユニットの両面に厚さ５００μｍとなるように固体電解質シートを重ね、その後、これを温度８０℃で圧力１０００ｋｇｆ／ｃｍ２〔９８ＭＰａ〕で成形して積層体を作製した。
（積層体の分割と焼成）
次いで刃先の角度が３０度のテーパーのついた両刃形状のブレードを用いて、ダイシングソーで切断することで、積層体を個別の積層ブロックに分割した。その後、積層ブロックを同時焼成して焼結体を得た。同時焼成は、空気中で昇温速度２００℃／時間で８００℃まで昇温して、その温度に２時間保持し、焼成後は自然冷却した。同時焼成後の焼結体の外観サイズは、３．７ｍｍ×３．２ｍｍ×０．４ｍｍであった。また、得られた焼結体の、互いに平行な面に垂直な方向で切断した場合の断面において、互いに平行な２本の対辺のうち、辺の長い方を下底、他方を上底とした場合、下底の両端にある２つの底角はそれぞれ、約７５度であった。作製した焼結体の底角は投影機を用いて測定した。
（端子電極形成工程）
焼結体の端面に熱硬化性導電性端子電極ペーストを塗布し、１５０℃、３０分の熱硬化を行い、一対の端子電極を形成した。
焼結体の端面に熱硬化性導電性端子電極ペーストを塗布し、１５０℃、３０分の熱硬化を行い、一対の端子電極を形成した。
端子電極以外の面にマスクを施し、スパッタにより端子電極上に、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｓｎの順に被膜を形成し、角錐台固体電池を得た。
可撓性基板の主面上に実装する第１固体電池と、主面とは反対の裏面上に実装する第２固体電池の重なり合う面積が、主面に実装された第１固体電池の実装面積の１／２になるように設計した、幅３０ｍｍ×長さ８０ｍｍの可撓性基板を用意した。
ここで、実装面積とは実装する角錐台固体電池の下底の縦の長さ×横の長さにより求めた、底面積のことを指し、完全に重ならない場合をゼロ、重なる場合をプラスとし、各実施例を表１に示した。
はじめに、可撓性基板の主面上に形成されたランドに合わせて設計されたメタルマスクを用いて、スクリーン印刷により鉛フリー半田ペーストをそれぞれのランドに形成した。
ランドに形成された鉛フリー半田ペースト上に角錐台固体電池の辺の長い底辺側をマウントし、リフロー炉を通してはんだ実装を行った。リフロー炉はおおむね３段階の温度プロファイルを有しており、第１の１７０℃のプレヒートゾーンを３００秒かけて通過させ、第２の２７０℃のメインヒートゾーンを６０秒で通過し、第３の冷却ゾーンを６００秒かけて冷却することで、主面上に角錐台固体電池を２８個実装させた。
角錐台固体電池が実装された主面側を裏返し、裏面上に形成されたランドに合わせて設計されたメタルマスクを用いて、スクリーン印刷により鉛フリー半田ペーストをそれぞれのランドに形成し、形成された鉛フリー半田ペースト上に同じ大きさの角錐台固体電池の辺の長い底辺側をマウントし、はんだ実装を行った以外は、主面側と同様の方法で裏面上に角錐台固体電池を２４個実装し、蓄電装置を得た。
ここで、実装面積とは実装する角錐台固体電池の下底の縦の長さ×横の長さにより求めた、底面積のことを指し、完全に重ならない場合をゼロ、重なる場合をプラスとし、各実施例を表１に示した。
はじめに、可撓性基板の主面上に形成されたランドに合わせて設計されたメタルマスクを用いて、スクリーン印刷により鉛フリー半田ペーストをそれぞれのランドに形成した。
ランドに形成された鉛フリー半田ペースト上に角錐台固体電池の辺の長い底辺側をマウントし、リフロー炉を通してはんだ実装を行った。リフロー炉はおおむね３段階の温度プロファイルを有しており、第１の１７０℃のプレヒートゾーンを３００秒かけて通過させ、第２の２７０℃のメインヒートゾーンを６０秒で通過し、第３の冷却ゾーンを６００秒かけて冷却することで、主面上に角錐台固体電池を２８個実装させた。
角錐台固体電池が実装された主面側を裏返し、裏面上に形成されたランドに合わせて設計されたメタルマスクを用いて、スクリーン印刷により鉛フリー半田ペーストをそれぞれのランドに形成し、形成された鉛フリー半田ペースト上に同じ大きさの角錐台固体電池の辺の長い底辺側をマウントし、はんだ実装を行った以外は、主面側と同様の方法で裏面上に角錐台固体電池を２４個実装し、蓄電装置を得た。
（実施例２）
可撓性基板の主面上に実装する第１固体電池と、主面とは反対の裏面上に実装する第２固体電池の重なり合う面積が、主面に実装された第１固体電池の実装面積の１／３となるように設計した可撓性基板を用いた以外は、実施例１と同様の方法で蓄電装置を作製した。
可撓性基板の主面上に実装する第１固体電池と、主面とは反対の裏面上に実装する第２固体電池の重なり合う面積が、主面に実装された第１固体電池の実装面積の１／３となるように設計した可撓性基板を用いた以外は、実施例１と同様の方法で蓄電装置を作製した。
（実施例３）
可撓性基板の主面上に実装する第１固体電池と、主面とは反対の裏面上に実装する第２固体電池の重なり合う面積が、主面に実装された第１固体電池の実装面積の１／４となるように設計した可撓性基板を用いた以外は、実施例１と同様の方法で蓄電装置を作製した。
可撓性基板の主面上に実装する第１固体電池と、主面とは反対の裏面上に実装する第２固体電池の重なり合う面積が、主面に実装された第１固体電池の実装面積の１／４となるように設計した可撓性基板を用いた以外は、実施例１と同様の方法で蓄電装置を作製した。
（実施例４）
可撓性基板の主面上に実装する第１固体電池と、主面とは反対の裏面上に実装する第２固体電池の重なり合う面積が、主面に実装された第１固体電池の実装面積の１／５．５となるように設計した可撓性基板を用いた以外は、実施例１と同様の方法で蓄電装置を作製した。
可撓性基板の主面上に実装する第１固体電池と、主面とは反対の裏面上に実装する第２固体電池の重なり合う面積が、主面に実装された第１固体電池の実装面積の１／５．５となるように設計した可撓性基板を用いた以外は、実施例１と同様の方法で蓄電装置を作製した。
（実施例５）
可撓性基板の主面上に実装する第１固体電池と、主面とは反対の裏面上に実装する第２固体電池の重なり合う面積が、主面に実装された第１固体電池の実装面積の１／１０となるように設計した可撓性基板を用いた以外は、実施例１と同様の方法で蓄電装置を作製した。
可撓性基板の主面上に実装する第１固体電池と、主面とは反対の裏面上に実装する第２固体電池の重なり合う面積が、主面に実装された第１固体電池の実装面積の１／１０となるように設計した可撓性基板を用いた以外は、実施例１と同様の方法で蓄電装置を作製した。
（実施例６）
可撓性基板の主面上に実装する第１固体電池と、主面とは反対の裏面上に実装する第２固体電池の重なり合う面積が、主面に実装された第１固体電池の実装面積の１／１２となるように設計した可撓性基板を用いた以外は、実施例１と同様の方法で蓄電装置を作製した。
可撓性基板の主面上に実装する第１固体電池と、主面とは反対の裏面上に実装する第２固体電池の重なり合う面積が、主面に実装された第１固体電池の実装面積の１／１２となるように設計した可撓性基板を用いた以外は、実施例１と同様の方法で蓄電装置を作製した。
（実施例７）
可撓性基板の主面上に実装する第１固体電池と、主面とは反対の裏面上に実装する第２固体電池の重なり合う面積が、主面に実装された第１固体電池の実装面積の１／２０となるように設計した可撓性基板を用いた以外は、実施例１と同様の方法で蓄電装置を作製した。
可撓性基板の主面上に実装する第１固体電池と、主面とは反対の裏面上に実装する第２固体電池の重なり合う面積が、主面に実装された第１固体電池の実装面積の１／２０となるように設計した可撓性基板を用いた以外は、実施例１と同様の方法で蓄電装置を作製した。
（実施例８）
可撓性基板の主面上に実装する第１固体電池と、主面とは反対の裏面上に実装する第２固体電池の重なり合う面積が、主面に実装された第１固体電池の実装面積の１／４０となるように設計した可撓性基板を用いた以外は、実施例１と同様の方法で蓄電装置を作製した。
可撓性基板の主面上に実装する第１固体電池と、主面とは反対の裏面上に実装する第２固体電池の重なり合う面積が、主面に実装された第１固体電池の実装面積の１／４０となるように設計した可撓性基板を用いた以外は、実施例１と同様の方法で蓄電装置を作製した。
（実施例９）
可撓性基板の主面上に実装する第１固体電池と、主面とは反対の裏面上に実装する第２固体電池の重なり合う面積が、主面に実装された第１固体電池の実装面積の１／１．５となるように設計した可撓性基板を用いた以外は、実施例１と同様の方法で蓄電装置を作製した。
可撓性基板の主面上に実装する第１固体電池と、主面とは反対の裏面上に実装する第２固体電池の重なり合う面積が、主面に実装された第１固体電池の実装面積の１／１．５となるように設計した可撓性基板を用いた以外は、実施例１と同様の方法で蓄電装置を作製した。
（実施例１０）
可撓性基板の主面上に実装する第１固体電池と、主面とは反対の裏面上に実装する第２固体電池の重なり合う面積が、主面に実装された第１固体電池の実装面積の１／１．３となるように設計した可撓性基板を用いた以外は、実施例１と同様の方法で蓄電装置を作製した。
可撓性基板の主面上に実装する第１固体電池と、主面とは反対の裏面上に実装する第２固体電池の重なり合う面積が、主面に実装された第１固体電池の実装面積の１／１．３となるように設計した可撓性基板を用いた以外は、実施例１と同様の方法で蓄電装置を作製した。
（実施例１１）
可撓性基板の主面上に実装する第１固体電池と、主面とは反対の裏面上に実装する第２固体電池が完全に重なり合うように設計した可撓性基板を用いた以外は、実施例１と同様の方法で蓄電装置を作製した。
可撓性基板の主面上に実装する第１固体電池と、主面とは反対の裏面上に実装する第２固体電池が完全に重なり合うように設計した可撓性基板を用いた以外は、実施例１と同様の方法で蓄電装置を作製した。
（実施例１２）
刃先の角度が６０度のテーパーのついた両刃形状のブレードを用いて積層体を切断して角錐台固体電池を作製した以外は、実施例１１と同様の方法で蓄電装置を作製した。
刃先の角度が６０度のテーパーのついた両刃形状のブレードを用いて積層体を切断して角錐台固体電池を作製した以外は、実施例１１と同様の方法で蓄電装置を作製した。
（実施例１３）
刃先の角度が６０度のテーパーのついた両刃形状のブレードを用いて積層体を切断して角錐台固体電池を作製した以外は、実施例１と同様の方法で蓄電装置を作製した。
刃先の角度が６０度のテーパーのついた両刃形状のブレードを用いて積層体を切断して角錐台固体電池を作製した以外は、実施例１と同様の方法で蓄電装置を作製した。
（実施例１４）
刃先の角度が６０度のテーパーのついた両刃形状のブレードを用いて積層体を切断して角錐台固体電池を作製した以外は、実施例５と同様の方法で蓄電装置を作製した。
刃先の角度が６０度のテーパーのついた両刃形状のブレードを用いて積層体を切断して角錐台固体電池を作製した以外は、実施例５と同様の方法で蓄電装置を作製した。
（実施例１５）
刃先の角度が９０度のテーパーのついた両刃形状のブレードを用いて積層体を切断して角錐台固体電池を作製した以外は、実施例１１と同様の方法で蓄電装置を作製した。
刃先の角度が９０度のテーパーのついた両刃形状のブレードを用いて積層体を切断して角錐台固体電池を作製した以外は、実施例１１と同様の方法で蓄電装置を作製した。
（実施例１６）
刃先の角度が９０度のテーパーのついた両刃形状のブレードを用いて積層体を切断して角錐台固体電池を作製した以外は、実施例１と同様の方法で蓄電装置を作製した。
刃先の角度が９０度のテーパーのついた両刃形状のブレードを用いて積層体を切断して角錐台固体電池を作製した以外は、実施例１と同様の方法で蓄電装置を作製した。
（実施例１７）
刃先の角度が９０度のテーパーのついた両刃形状のブレードを用いて積層体を切断して角錐台固体電池を作製した以外は、実施例５と同様の方法で蓄電装置を作製した。
刃先の角度が９０度のテーパーのついた両刃形状のブレードを用いて積層体を切断して角錐台固体電池を作製した以外は、実施例５と同様の方法で蓄電装置を作製した。
（比較例１）
テーパーを有しないダイシングブレードを用いて積層体を切断して作製した長方形固体電池を実装した以外は、実施例１１と同様の方法で蓄電装置を作製した。
テーパーを有しないダイシングブレードを用いて積層体を切断して作製した長方形固体電池を実装した以外は、実施例１１と同様の方法で蓄電装置を作製した。
（試験方法）
可撓性基板に固体電池を実装させた蓄電装置の一端を固定し、それと反対側の端部を左右に６０度、毎分６０回の回数で６時間捻じり、その間に脱落した固体電池の数と、主面及び裏面に実装した固体電池の数から不良率を評価した。その結果を表１に示す。
可撓性基板に固体電池を実装させた蓄電装置の一端を固定し、それと反対側の端部を左右に６０度、毎分６０回の回数で６時間捻じり、その間に脱落した固体電池の数と、主面及び裏面に実装した固体電池の数から不良率を評価した。その結果を表１に示す。
実施例１から１７及び比較例１の試験後の蓄電装置において、可撓性基板から固体電池が脱落していることが確認された。
実施例１から実施例８、実施例１３、実施例１４、実施例１６、実施例１７の蓄電装置では脱落の少ない、捻じり耐性を示した。特に、主面に垂直な方向で切断した場合の固体電池の断面の形状が台形である角錐台固体電池を実装した場合は脱落が少なく、高い捻じり耐性を示した。
本発明の配置を用いることで、可撓性基板に高密度で実装された固体電池の脱落を防止し、断線不良が抑制された、信頼性の高い可撓性を有する蓄電装置を提供することが出来る。
１００…蓄電装置
９９…可撓性基板
９８…第１固体電池群
９７…第２固体電池群
９６…第１固体電池
９５…第２固体電池
９４…第１配線
９３…第１バス配線
９２…第１ランド
９１…第２配線
９０…第２バス配線
８９…第２ランド
８８…接合部
５０…固体電解質層
５１…正極集電体層
５２…正極活物質層
５３…負極集電体層
５４…負極活物質層
５５…端子電極
９９…可撓性基板
９８…第１固体電池群
９７…第２固体電池群
９６…第１固体電池
９５…第２固体電池
９４…第１配線
９３…第１バス配線
９２…第１ランド
９１…第２配線
９０…第２バス配線
８９…第２ランド
８８…接合部
５０…固体電解質層
５１…正極集電体層
５２…正極活物質層
５３…負極集電体層
５４…負極活物質層
５５…端子電極
Claims (5)
- 樹脂基板に配線が施された可撓性基板の主面上に複数の第１固体電池が電気的につながって構成される第１固体電池群が実装され、前記可撓性基板の主面とは反対側の裏面上には複数の第２固体電池が電気的につながって構成される第２固体電池群が実装され、
前記第１固体電池及び前記第２固体電池は、前記主面に垂直な方向で切断した場合の断面が台形であり、台形の辺の長い底辺側が前記可撓性基板側であることを特徴とする蓄電装置。 - 前記裏面側から投影したとき前記第１固体電池と前記第２固体電池の重なる面積は、前記第１固体電池群の実装面積の半分以下であることを特徴とする請求項１に記載の蓄電装置。
- 前記蓄電装置の前記樹脂基板の主面には、前記樹脂基板の一辺に平行する複数の第１配線を有し、前記第１配線のうちの互いに極性の異なる配線が隣接するように配置され、
且つ、同じ極性の前記第１配線は、前記第１配線と直交する第１バス配線により連結されており、前記第１固体電池は隣接する極性の異なる前記第１配線にまたがって配置されており、また、前記樹脂基板の主面とは反対の裏面上には、前記樹脂基板の一辺に平行する複数の第２配線を有し、前記第２配線のうちの互いに極性の異なる配線が隣接するように配置され、且つ、同じ極性の前記第２配線は、前記第２配線と直交する第２バス配線により連結されており、前記第２固体電池は隣接する極性の異なる前記第２配線にまたがって配置されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の蓄電装置。 - 前記主面上又は前記裏面上の最外部以外に配置される複数の前記第１配線又は前記第２配線は、その一部の隣接する前記第１配線または前記第２配線が同じ極性であることを特徴とする請求項３に記載の蓄電装置。
- 請求項１乃至４のいずれか一項に記載の第１固体電池及び第２固体電池が、集電体層、活物質層、固体電解質層を有する角錐台固体電池であることを特徴とする蓄電装置。
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