CN101461086B - 蓄电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及具有多个电解质层且这些电解质介有电极体而层叠的蓄电装置。在蓄电装置中，由于中心层侧与外层侧相比散热性低，所以因充放电等而使层叠方向的温度分布发生不均。由于该不均而使所述蓄电装置的各层的电阻值变化，结果存在各层之间发生输出偏差，不能使各层均等地充放电的问题。本发明通过在蓄电装置(102)中，使层叠方向的大致中心等的散热性低的位置的电解质层的电阻值大于层叠方向的外侧等的散热性高的位置的电解质层的电阻值来谋求解决上述问题。

Description

蓄电装置
技术领域
本发明涉及层叠多个单电池而构成的电池组等蓄电装置。
背景技术
以往，二次电池等蓄电装置作为电动汽车(EV)、混合动力汽车(HEV)、燃料电池车(FCV)的驱动源使用，为了适应高输出的要求，使用了将多个单电池电串联的电池组(例如，参照专利文献1)。
专利文献1：日本特开2004-164897(图1等)
发明内容
层叠了单电池的构成的电池组，由于充放电等，而在层叠方向上产生温度分布不均。具体地讲，位于中心层侧的单电池，与位于外层侧的单电池相比，散热性低，热容易积存，所以在中心层侧温度会变高。
在此，以往的电池组中，所有的单电池都是相同的构成，所以由于上述的在层叠方向上的温度分布不均，而使单电池的电阻值变化。具体地讲，位于中心层的单电池的电阻值变小。由此，层叠方向上的多个单电池中，电压值会产生偏差。
另一方面，对电池组而言，一般地控制充放电，以避免各单电池偏离规定的充放电电压值造成过充电或过放电。
在此，如上所述，如果多个单电池的电压值发生偏差，则必须以显示出最低电压值的单电池为基准，进行充放电的控制。而且，在这种情况下，已经不能均等地使用构成电池组的所有的单电池(即不能使其均等地充放电)。
于是，本发明的目的是提供一种蓄电装置，能够抑制层叠方向上的多个单电池的输出偏差。
本发明是具有多个电解质层且这些电解质层介有电极体而层叠的蓄电装置，其特征在于，多个电解质层包括设置于层叠方向上的第一位置的电解质层和设置于与第一位置不同的散热性低于第一位置的散热性的第二位置的电解质层，第二位置的电解质层的电阻值大于第一位置的电解质层的电阻值。
具体地讲，在电解质层为含有粒子群的固体电解质层的情况下，可以使第二位置的电解质层中的粒子群的密度低于第一位置的电解质层中的粒子群的密度。
在此，通过使电解质层中的粒子群的平均粒径不同，可使电解质层中的粒子群的密度不同。另外，在电解质层中含有用于使粒子群粘结的粘结剂的情况下，通过使该粘结剂的量不同，可使电解质层中的粒子群的密度不同。
另一方面，可以使第二位置的电解质层的厚度大于第一位置的电解质层的厚度。进而，还可以使第一位置和第二位置的电解质层的种类相互不同。例如，可以相应于层叠方向上的电解质层的位置，采用离子传导率不同的材料，或使离子传导率不同的多种材料的混合比不同。
另外，在与层叠方向垂直的面内，可以使第二位置的电解质层以及与第二位置的电解质层接触的电极体比第一位置的电解质层以及与第一位置的电解质层接触的电极体小。
在此，可以使第二位置为与层叠方向的大致中心相当的位置。在这种情况下，可以使多个电解质层的电阻值，从层叠方向的外层向中心层变大。
发明效果
本发明中，在第一位置和第二位置中，预先使设置于散热性低的第二位置的电解质层的电阻值大于设置于第一位置的电解质层的电阻值。由此，即使由于蓄电装置的充放电等而发生层叠方向上的温度分布不均，也能够抑制位于层叠方向上的不同位置的单电池的输出偏差。
附图说明
图1是表示本发明的双极型电池的一部分构成的剖视图。
图2是表示本发明的实施例1中，层叠方向的位置与温度、电压值、输入输出值以及固体电解质层的粒子群密度的关系的图(A～E)。
图3是表示本发明的实施例2中，层叠方向的位置与温度、电压值、输入输出值以及固体电解质层的厚度的关系的图(A～E)。
图4是表示作为实施例2的变形例的双极型电池的一部分构成的剖视图。
图5是表示本发明的实施例3中，层叠方向的位置与温度、电压值、输入输出值以及固体电解质层的电阻(粒子群的种类)的关系的图(A～E)。
图6是表示本发明的实施例4中，层叠方向的位置与温度、电压值、输入输出值以及电极面积的关系的图(A～E)。
具体实施方式
以下，对本发明的实施例进行说明。
实施例1
用图1和图2对本发明的实施例1的双极型电池(二次电池)进行说明。在此，图1是表示本发明的双极型电池的一部分构成的剖视图。此外，图2是表示双极型电池的层叠方向上的温度分布、电压分布、输入输出分布以及固体电解质层中的粒子群的密度分布的图。
本实施例的双极型电池100，是层叠多个单电池而构成的电池组。具体地讲，如图1所示，具有将多个双极电极10隔着固体电解质层14进行层叠的构成。
在此，所谓单电池是由固体电解质层14和配置于该固体电解质层14的两侧的正极层12以及负极层13构成的发电要素。
各双极电极10，具有集电体11、和形成于集电体11的两面的正极层12以及负极层13。正极层12和负极层13，可通过采用喷墨方式在集电体11上形成。另外，正极层12和负极层13具有大致均匀的厚度(包括制造误差)。
另外，在本实施例中对双极型的二次电池进行了说明，但本发明还可以适用于非双极型的二次电池。在此，非双极型的二次电池，采用在集电体的两面形成有相同的电极层(正极层或负极层)的电极，或采用仅在集电体的单面形成有电极层的电极。
另外，在下述实施例中对二次电池进行说明，但本发明还可以适用于作为蓄电装置的叠层型电容器(双电层电容器)。
集电体11，例如，可以由铝箔形成，或由多种金属(合金)形成。另外，还可以将在金属表面覆盖了铝而成的物体作为集电体11使用。
另外，作为集电体11，还可以采用贴合了多种金属箔的所谓复合集电体。在采用该复合集电体的情况下，作为正极用集电体的材料可以采用铝，作为负极用集电体的材料可以采用镍、铜等。另外，作为复合集电体，可以采用使正极用集电体和负极用集电体直接接触而成的集电体，或者采用在正极用集电体与负极用集电体之间设置了具有导电性的层的集电体。
在集电体11的相对的面中，形成于其中一个面的正极层12中含有正极活性物质。另外，正极层12中可根据需要含有导电剂、粘合剂、用于提高离子传导性的高分子凝胶电解质、高分子电解质、添加剂等。
另外，形成于集电体11的另一个面的负极层13中含有负极活性物质。而且，负极层13中可根据需要含有导电剂、粘合剂、用于提高离子传导性的高分子凝胶电解质、高分子电解质、添加剂等。
在此，构成各电极层12、13的材料，可以采用公知的材料。
例如，在镍-氢电池中，作为正极层12的活性物质可以采用镍氧化物，作为负极层13的活性物质可以采用MmNi(5-x-y-z)AlxMnyCoz(Mm：铈镧合金)等储氢合金。另外，在锂二次电池中，作为正极层12的活性物质可以采用锂-过渡金属复合氧化物，作为负极层13的活性物质可以采用碳。另外，作为导电剂可以采用乙炔黑、炭黑、石墨、碳纤维、碳纳米管。
固体电解质层14，配置在两个双极电极10之间。具体地讲，固体电解质层14，由一个双极电极10的正极层12和另一个双极电极10的负极层13夹持。另外，固体电解质层14具有大致均匀的厚度(包括制造误差)。
固体电解质层14中含有包含多个粒子的粒子群、和用于使该粒子群粘结的粘结剂。在此，作为固体电解质层14，可以采用无机固体电解质、高分子固体电解质。
作为无机固体电解质，例如，可以采用Li的氮化物、卤化物、含氧酸盐、硫化磷化合物。更具体地讲，可以采用Li3N、LiI、Li3N-LiI-LiOH、LiSiO4、LiSiO4-LiI-LiOH、Li3PO4-Li4SiO4、Li2SiS3、Li2O-B2O3、Li2O2-SiO2、Li2S-GeS4、Li2S-P2S5、LiI-Li2S-P2S5。
另外，作为高分子固体电解质，例如可以采用由上述电解质和进行电解质的离解的高分子构成的物质、在高分子中具有离子离解基的物质。作为进行电解质的离解的高分子，例如可以采用聚环氧乙烷衍生物以及含该衍生物的聚合物、聚环氧丙烷衍生物以及含该衍生物的聚合物、磷酸酯聚合物。另外，还可以并用无机固体电解质和高分子固体电解质。
在此，在作为双极型电池100使用锂二次电池的情况下，若作为构成固体电解质14的材料采用硫化物，则可以提高锂离子的传导性。作为硫化物，例如可以采用硫化锂、硫化硅。
本实施例的双极型电池100，其图1所示的构成在Z方向(层叠方向)连续。而且，层叠方向的两端，如图2(A)所示，分别设有用于双极型电池100充放电的正极端子21和负极端子22。正极端子21和负极端子22与用于控制双极型电池100的充放电的电路连接。
在本实施例的双极型电池100中，多个固体电解质层14的构成相应于层叠方向(Z方向)上的位置而不同。具体地讲，如图2(E)所示，位于中心层的固体电解质层14中的粒子群的密度最低，位于外层(最外层)的固体电解质层14中的粒子群的密度最高。
另外，对于位于中心层与外层之间的固体电解质层14，被设定为使得从中心层向外层粒子群的密度变大。
在此，各固体电解质层14中的粒子群的密度大致恒定(包括制造误差)。
作为使固体电解质层14中的粒子群的密度不同的方法，可以使粒子群的平均粒径不同。具体地讲，在使固体电解质层14中的粒子群的平均粒径不同的情况下，使位于中心层的固体电解质层14中的粒子群的平均粒径最大，使位于外层的固体电解质层14中的粒子群的平均粒径最小。换言之，使位于中心层的固体电解质层14中的粒子的粒径最大，使位于外层的固体电解质层14中的粒子的粒径最小。
另外，对于位于中心层与外层之间的固体电解质层14，使粒子群的平均粒径从中心层向外层增加。换言之，使粒子的粒径从中心层向外层变大。
另一方面，采用具有大致恒定的粒径(特定的平均粒径)的粒子群，并使固体电解质层14中的粘结剂的量不同，也可以使固体电解质层14中的粒子群的密度不同。具体地讲，使位于中心层的固体电解质层14中的粘结剂的量最多，使位于外层的固体电解质层14中的粘结剂的量最少。而且，对于位于中心层与外层之间的固体电解质层14，使粘结剂的量从中心层向外层增加。
另外，还可以相应于层叠方向上的固体电解质层14的位置，使粒子群的粒径不同，并使粘结剂的量不同。在这种情况下，只要使位于中心层侧的固体电解质层14中的粒子群的密度低于位于外层侧的固体电解质层14中的粒子群的密度即可。
在此，层叠了多个单电池的构成的双极型电池100中，如图2(B)所示，层叠方向上的温度分布不恒定，在中心层温度最高，在外层温度最低。这起因于与双极型电池100的充放电等相伴的发热，位于中心层侧的单电池，与位于外层侧的单电池相比，散热性低，热容易积存。
在这种情况下，如果如以往那样，对于层叠方向上的所有固体电解质层14，使粒子群的密度大致恒定(参照图2(E)的虚线)，则位于中心层的固体电解质层14，由于温度上升而电阻值变小。由此，如图2(C)、(D)的虚线所示，层叠方向上的多个单电池，其电压值和输入输出值会发生偏差。
在此，对于所有的固体电解质层14，在使粒子群的密度大致恒定的情况下，在层叠方向上的温度分布发生不均之前(换言之，使用双极型电池100之前)，所有的固体电解质层14的电阻值大致恒定。但是，伴随双极型电池100的使用(充放电等)，层叠方向上的温度分布发生不均，所以层叠方向上的固体电解质层14的电阻值变化。
在本实施例中，如上所述，相应于层叠方向上的固体电解质层14的位置，使固体电解质层14中的粒子群的密度不同。在此，如果使固体电解质层14中的粒子群的密度变低，则可以使该固体电解质层14的电阻值增大。另外，如果使固体电解质层14中的粒子群的密度增高，则可以使该固体电解质层14的电阻值变小。
如果这样地预先相应于层叠方向上的位置，使固体电解质层14的电阻值不同，则即使由于双极型电池100的充放电等而产生了如图2(B)所示的温度分布，也能够抑制层叠方向上的固体电解质层14的电阻值的偏差。如果这样地抑制电阻值的偏差，就能够抑制双极型电池100的电压值和输入输出值的偏差。例如，如图2(C)(D)的实线所示，能够使电压值和输入输出值大致恒定。
在此，图2(E)所示的密度分布，可以基于层叠方向上的温度分布(图2(B))而设定。即，若预先求出与双极型电池100的充放电等相伴的层叠方向上的温度分布，就可以得到与该温度变化相伴的各单电池的电压变化量。
而且，可以基于各单电池的电压变化量，设定各单电池中所含的固体电解质层14的电阻值。即，可以设定各固体电解质层14的电阻值，使得变化后的电压值在层叠方向上没有偏差。
如果如本实施例那样构成固体电解质层14，则能够抑制层叠方向上的多个单电池的电压值和输入输出值的偏差，所以对于双极型电池100内的所有单电池，可基于同一基准进行充放电的控制。
在此，人们知道，对于二次电池而言，一般当输入输出电压偏离规定的电压范围(上限制和下限值)时，会对电池寿命造成不良影响，所以为了谋求电池长寿命，不进行偏离规定的电压范围的充放电(失效保护；failsafe)。在本实施例中，可以对所有的单电池在同一条件下进行这样的充放电控制。
而且，通过以位于中心层的固体电解质层14为基准，设定层叠方向上的所有的固体电解质层14的电阻值，如图2(D)所示，可以得到与以往的双极型电池(用虚线表示)的最大的输入输出值对应的输入输出值。
另外，在本实施例中，基于图2(E)所示的密度分布曲线设定了固体电解质层14中的粒子群的密度，但并不限于此。即，使固体电解质层14中的粒子群的密度不同，以使得可以抑制与层叠方向上的温度分布不均相伴的多个单电池的电压值偏差即可。
例如，也可以只使位于中心层的固体电解质层14中的粒子群的密度低于位于外层的固体电解质层14中的粒子群的密度。在该情况下，能够抑制位于中心层的单电池和位于外层的单电池的电压值偏差。而且，在双极型电池100内，可以含有固体电解质层14中的粒子群的密度大致相等的至少两个固体电解质层14。
实施例2
下面，用图3对本发明的实施例2的双极型电池(二次电池)进行说明。在此，图3是与实施例1的图2对应的图。另外，在图3(E)中，表示出层叠方向上的位置与固体电解质层的厚度的关系。
本实施例的双极型电池101的构成，也和在实施例1中说明的双极型电池100的构成大致相同。以下的说明中，对具有与在实施例1中说明的构件相同的功能的构件，采用相同的标号。另外，以下的说明中，对与实施例1不同的点进行说明。
在本实施例中，相应于层叠方向(Z方向)的位置，使固体电解质层14的厚度(Z方向的长度)不同。具体地讲，使位于中心层的固体电解质层14的厚度最厚，使位于外层的固体电解质层14的厚度最薄。
另外，对于位于中心层与外层之间的固体电解质层14，如图3(E)所示，使固体电解质层14的厚度从中心层向外层变薄。另外，各固体电解质层14的厚度大致均匀(包括制造误差)。
如在实施例1中所说明的那样，位于中心层的单电池，温度最高，该单电池中的固体电解质层14的电阻值变小。在此，对于双极型电池101内的所有固体电解质层14，如果使其厚度大致恒定，则如图3(C)、(D)的虚线所示，对于层叠方向上的多个单电池而言，电压值和输入输出值发生偏差。这是因为，由于与双极型电池101的充放电等相伴的层叠方向上的温度分布的变化，层叠方向上的多个单电池的电阻值出现偏差的缘故。
在本实施例中，如上所述，相应于层叠方向上的固体电解质层14的位置，使固体电解质层14的厚度不同。在此，如果使固体电解质层14变厚，则能够使该固体电解质层14的电阻值增大。另外，如果使固体电解质层14的厚度变薄，则能够使该固体电解质层14的电阻值减小。
这样，如果预先相应于层叠方向上的位置，使固体电解质层14的电阻值不同，则即使由于双极型电池101的充放电等而产生图3(B)所示的温度分布，也能够抑制层叠方向上的固体电解质层14的电阻值的偏差。如果这样地抑制电阻值的偏差，就能够抑制双极型电池101的电压值和输入输出值的偏差。例如，如图3(C)、(D)的实线所示，能够使电压值和输入输出值大致恒定。
在此，图3(E)所示的厚度分布，可以基于层叠方向上的温度分布(图3(B))而设定。即，如果预先求出与双极型电池101的充放电等相伴的层叠方向上的温度分布，就可以得到与该温度变化相伴的各单电池的电压变化量。
而且，可以基于各单电池的电压变化量，设定各单电池中所含的固体电解质层14的厚度。即，可以设定各固体电解质层14的厚度，以使得变化后的电压值在层叠方向没有偏差。
在本实施例中，也能够获得与实施例1同样的效果。另外，在本实施例中，通过使固体电解质层14的厚度不同，可以使双极型电池101与以往的双极型电池(多个固体电解质层的厚度大致相等的电池)相比更薄型化。
另外，在本实施例中，对使用固体电解质层14的情况进行了说明，但并不限于此。即，还可以使用液体状或凝胶状的电解质。
在该情况下，需要使用密封材料来防止电解质泄漏到双极型电池外。具体地讲，如图4所示，在层叠方向上相邻的两个集电体11之间配置密封材料30，通过集电体11和密封材料30形成密闭空间。另外，在图4中，对于具有与在实施例1(图1)中说明的构件相同的功能的构件，使用相同标号。
另一方面，在本实施例中，基于图3(E)所示的厚度分布曲线设定了固体电解质层14的厚度，但不限于此。即，使固体电解质层14的厚度不同，以使得可以抑制与层叠方向上的温度分布不均相伴的多个单电池的电压值的偏差即可。
例如，也可以使位于中心层的固体电解质层14的厚度大于位于外层的固体电解质层14的厚度。在该情况下，能够抑制位于中心层的单电池和位于外层的单电池的电压值的偏差。而且，在双极型电池101内，也可以含有固体电解质层14的厚度大致相等的至少两个固体电解质层14。
实施例3
接着用图5对本发明的实施例3的双极型电池(二次电池)进行说明。在此，图5是与实施例1的图2对应的图。另外，在图5(E)中，表示出层叠方向上的位置与固体电解质层的电阻值的关系。
本实施例的双极型电池102的构成，也和在实施例1中所说明的双极型电池100的构成大致相同。以下的说明中，对具有与在实施例1中说明的构件相同的功能的构件，采用相同标号。另外，在以下的说明中，对与实施例1不同的点进行说明。
在本实施例的双极型电池102中，使固体电解质层14中所含的粒子群的材料，相应于层叠方向上的固体电解质层的位置而不同。
具体地讲，如图5(E)所示，使各固体电解质层14中的粒子群的材料不同，以使得位于中心层的固体电解质层14的电阻值最大，位于外层的固体电解质层14的电阻值最小。另外，对于位于中心层与外层之间的固体电解质层14，使各固体电解质层14中的粒子群的材料不同，以使得从中心层向外层电阻值变小。
如在实施例1、2中说明的那样，通过使固体电解质层14中的粒子群的密度不同，或使固体电解质层14的厚度不同，可以使固体电解质层14的电阻值不同。在此，使构成固体电解质层14的粒子群的材料不同，也可以使固体电解质层14的电阻值不同。
作为使粒子群的材料不同的方法，可以采用具有相互不同的离子传导率的粒子，或使用实施了涂布的粒子。
在此，若举出构成固体电解质层14的粒子的材料和离子传导率的具体例子的话，有Li2O-B2O3；10-7(S/cm)、Li2O2-SiO2；10-6(S/cm)、Li2S-GeS4；10-5(S/cm)、Li2S-P2S5；10-4(S/cm)、LiI-Li2S-P2S5；10-3(S/cm)。
在采用相互不同的材料的粒子的情况下，可以相应于固体电解质层14的位置而使材料不同或使多种材料的混合比不同。即，可以相应于层叠方向上的固体电解质层14的位置，分开使用上述材料的粒子。另外，还可以混合上述材料的粒子(至少两种不同的材料)，并使它们的混合比不同。
另一方面，在粒子的表面实施涂布的情况下，可以通过涂布的材料使离子传导率变高或变低。而且，在采用相互不同的种类的粒子(涂布的材料不同的粒子)的情况下，可以相应于固体电解质层14的位置而使粒子的种类不同或使多种粒子(至少两种)的混合比不同。
另外，也可以混合未被涂布的粒子和被涂布了的粒子来使用。
如在实施例1中说明的那样，位于中心层的单电池，其温度最高，该单电池中的固体电解质层14的电阻值变小。在此，对于双极型电池102内的所有固体电解质层14，如果使用相同种类的粒子群，则如图5(C)、(D)的虚线所示，在层叠方向上的多个单电池中，电压值和输入输出值发生偏差。这是因为，由于与双极型电池102的充放电等相伴的层叠方向上的温度分布的变化，层叠方向上的多个单电池的电阻值出现偏差的缘故。
在本实施例中，如上所述，相应于层叠方向上的固体电解质层14的位置，使构成固体电解质层14的粒子群的种类(材料、或多种材料的混合比)不同。在此，为了使固体电解质层14的电阻值变大或变小，可以适当选择固体电解质层14中的粒子群的种类。
这样，如果预先相应于层叠方向上的位置使固体电解质层14的电阻值不同，则即使由于双极型电池102的充放电等而产生图5(B)所示的温度分布，也能够抑制层叠方向上的固体电解质层14的电阻值的偏差。如果这样地抑制电阻值的偏差，就能够抑制双极型电池102的电压值和输入输出值的偏差。例如，如图5(C)、(D)的实线所示，能够使电压值和输入输出值大致恒定。
在此，图5(E)所示的电阻分布(粒子群的种类)可以基于层叠方向上的温度分布(图5(B))而设定。即，如果预先求出与双极型电池102的充放电等相伴的层叠方向上的温度分布，就可以得到与该温度变化相伴的单电池的电压变化量。
而且，可以基于各单电池中的电压变化量设定各单电池中所含的固体电解质层14的电阻值。即，可以设定各固体电解质层14的电阻值(粒子群的种类)，以使得变化后的电压值在层叠方向上没有偏差。
在本实施例中，也能够获得与实施例1同样的效果。
另外，在本实施例中，对使用固体电解质层14的情况进行了说明，但并不限于此。即，还可以与实施例2同样地使用液体状或凝胶状的电解质。在该情况下，使液体状或凝胶状的电解质的电阻值不同。具体地讲，可以使这些电解质的种类(材料、或多种材料的混合比)不同。
另一方面，在本实施例中，基于图5(E)所示的电阻分布曲线设定了各固体电解质层14中的粒子群的种类，但并不限于此。即，使固体电解质层14中的粒子群的种类不同，以使得可以抑制与层叠方向上的温度分布不均相伴的多个单电池的电压值的偏差即可。
例如，可以仅使固体电解质层14中的粒子群的种类不同，以使得位于中心层的固体电解质层14的电阻值大于位于外层的固体电解质层14的电阻值。在该情况下，能够抑制位于中心层的单电池和位于外层的单电池的电压值的偏差。另外，在双极型电池102内可以含有固体电解质层14的粒子群的种类相同的至少两个固体电解质层14。
实施例4
接着，用图6对本发明的实施例4的双极型电池(二次电池)进行说明。在此，图6是与实施例1的图2对应的图。另外，在图6(E)中，表示出层叠方向上的位置与双极电极(电极体)的面积的关系。
本实施例的双极型电池103的构成，也和在实施例1中说明的双极型电池100的构成大致相同。在以下的说明中，对具有与在实施例1中说明的构件相同的功能的构件，采用相同标号。另外，以下的说明中，对与实施例1不同的点进行说明。
在本实施例的双极型电池103中，使双极电极10(电极层12、13)以及固体电解质层14的面积相应于层叠方向的位置而不同。这里所说的“面积”，是与层叠方向垂直的面内的面积(大小)。
具体地讲，使位于中心层的双极电极10(电极层12、13)以及固体电解质层14的面积最小，使位于外层的双极电极10(电极层12、13)以及固体电解质层14的面积最大。而且，对于位于中心层与外层之间的双极电极10以及固体电解质层14，从中心层向外层双极电极10(电极层12、13)以及固体电解质层14的面积变大。
如本实施例所述，通过使双极电极10(电极层12、13)以及与之接触的固体电解质层14的面积不同，可以使单电池的电阻值相应于层叠方向的位置而不同。即，如果使双极电极10(电极层12、13)以及与之接触的固体电解质层14的面积变小，则可以使电阻值变大。另外，如果使双极电极10(电极层12、13)以及与之接触的固体电解质层14的面积变大，则可以使电阻值变小。
如在实施例1中说明的那样，位于中心层的单电池，其温度最高，该单电池的电阻值变小。在此，如果将双极型电池103内的所有双极电极10以及固体电解质层14设成相同的面积，则如图6(C)、(D)的虚线所示，在层叠方向上的多个单电池中，电压值和输入输出值会出现偏差。这是因为，由于与双极型电池103的充放电等相伴的层叠方向上的温度分布的变化，层叠方向上的多个单电池的电阻值出现偏差。
在本实施例中，如上所述，通过使双极电极10以及固体电解质层14的面积相应于层叠方向上的位置而不同，来使层叠方向上单电池的电阻值不同。
这样，如果预先使单电池的电阻值相应于层叠方向上的位置而不同，则即使由于双极型电池103的充放电等，产生如图6(B)所示的温度分布，也能够抑制层叠方向上单电池的电阻值的不均。如果这样抑制电阻值的不均，则能够抑制双极型电池103中的电压值和输入输出值的不均。例如，如图6(C)、(D)的实线所示，能够使电压值和输入输出值大致恒定。
在此，图6(E)所示的面积分布，可以基于层叠方向上的温度分布(图6(B))而设定。即，如果预先求出与双极型电池103的充放电等相伴的层叠方向上的温度分布，就可以得到与该温度变化相伴的单电池的电压变化量。
而且，可以基于各单电池的电压变化量设定各单电池中所含的双极电极10以及固体电解质层14的面积。即，可以设定双极电极10以及固体电解质层14的面积，以使得变化后的电压值在层叠方向上没有偏差。
在本实施例中，也能够获得与实施例1同样的效果。另外，在本实施例中，由于从外层侧向中心层侧双极电极10以及固体电解质层14的面积变小，所以能够使双极型电池(电池组)103重量减轻。
另外，在本实施例中，对使用固体电解质层14的情况进行了说明，但并不限于此。即，还可以和实施例2同样地使用液体状或凝胶状的电解质。
另一方面，在本实施例中，基于图6(E)所示的面积分布曲线设定了双极电极10以及固体电解质层14的面积，但并不限于此。即，使双极电极10以及固体电解质层14的面积不同，以使得可以抑制与层叠方向上温度分布不均相伴的多个单电池的电压值的偏差即可。
例如，可以只使位于中心层的双极电极10以及固体电解质层14的面积小于位于外层的双极电极10以及固体电解质层14的面积。在该情况下，能够抑制位于中心层的单电池和位于外层的单电池的电压值的偏差。而且，在双极型电池103内，可以含有双极电极10以及固体电解质层14的面积相等的至少两个单电池。
另外，在本实施例中，如图6(A)所示，是在双极型电池(电池组)103的两个侧面(X方向的侧面)具有曲率的构成，但并不限于此。
即，只要使双极电极10以及固体电解质层14的面积相应于层叠方向的位置而不同即可，例如，可以使双极型电池(电池组)的一个侧面具有曲率，使另一个侧面大致平坦。换言之，可以使所层叠的双极电极10以及固体电解质层14的一侧边在层叠方向上一致。
另外，双极电极10以及固体电解质层14的形状(从层叠方向观察时的形状)可以是任何形状。例如，可以将双极电极10以及固体电解质层14的形状形成为矩形或圆形。关于其他的实施例也同样。
在上述的实施例1～4中，考虑层叠了多个单电池的电池组内的温度分布，而使各固体电解质层14的构成不同。但在电池组受到来自外部的热影响而使层叠方向上的温度分布变化的情况下，可以基于该温度分布，使各固体电解质层14的构成不同。以下具体进行说明。
例如，在电池组附近配置有热源(发动机和马达等)的情况下，由于受到来自该热源的热影响，热源侧的单电池，与其他单电池相比，往往温度会变得较高(换言之，散热性恶化)。
于是，通过使多个单电池(固体电解质层)中位于热源侧的单电池(固体电解质层)的电阻值高于位于其他位置的单电池(固体电解质层)的电阻值，就能够抑制层叠方向上的多个单电池的电压值的偏差。
具体地讲，可以使位于热源侧(层叠方向上的一个外层侧)的单电池(一个或多个)的电阻值大于其它的单电池(例如，位于层叠方向上的另一个最外层侧的单电池)的电阻值。
在此，作为使单电池的电阻值不同的方法，可以采用在实施例1～4中说明的方法。即，可以使固体电解质层14中的粒子群的密度不同，或使固体电解质层14的厚度不同。另外，可以使构成固体电解质层14的粒子群的种类(材料、或多种材料的混合比)不同，或使双极电极10以及固体电解质层14的面积不同。
另一方面，上述实施例1～4是使固体电解质层14中的粒子群的密度、固体电解质层14的厚度、固体电解质层14中的粒子群的种类、双极电极10以及固体电解质层14的面积分别相应于层叠方向的位置而不同的例子，但还可以使这四个参数中至少两个参数不同。在该情况下，只要使散热性低的位置(例如中心层)的单电池的电阻值大于散热性高的位置(例如外层)的单电池的电阻值即可。
在上述实施例1～4中说明的二次电池，例如，可以作为电动汽车(EV)、混合动力汽车(HEV)、燃料电池车(FCV)中的马达驱动用的蓄电装置使用。

Claims (6)

1.一种蓄电装置，是具有多个电解质层且这些电解质层介有电极体而层叠的蓄电装置，其特征在于，
所述多个电解质层包括：
设置于层叠方向上的第一位置的电解质层；以及，
设置于第二位置的电解质层，所述第二位置是与所述第一位置不同的位置，其散热性比所述第一位置的散热性低，
所述第二位置的电解质层的电阻值大于所述第一位置的电解质层的电阻值。
2.如权利要求1所述的蓄电装置，其特征在于，所述电解质层为含有粒子群的固体电解质层，
所述第二位置的电解质层中的粒子群的密度低于所述第一位置的电解质层中的粒子群的密度。
3.如权利要求1所述的蓄电装置，其特征在于，所述第二位置的电解质层的厚度大于所述第一位置的电解质层的厚度。
4.如权利要求1所述的蓄电装置，其特征在于，所述第一位置和所述第二位置的电解质层的种类相互不同。
5.如权利要求1所述的蓄电装置，其特征在于，在与层叠方向垂直的面内，所述第二位置的电解质层以及与所述第二位置的电解质层接触的电极体比所述第一位置的电解质层以及与所述第一位置的电解质层接触的电极体小。
6.如权利要求1～5的任一项所述的蓄电装置，其特征在于，所述第二位置是与层叠方向的大致中心相当的位置。
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