CN101490894A - 二次电池 - Google Patents

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Abstract

二次电池包括：单位电池(25)，具有形成为板状的电解质层(27)、在电解质层(27)的第一主表面上形成的包含正极活性物质的正极(28)、在电解质层(27)的第二主表面上形成的包含负极活性物质的负极(26)；以及导电层(29)，设置在单位电池(25)之间；二次电池(4)层积了多个单位电池(25)和多个导电膜(29)，根据二次电池(4)内的温度分布来设定正极活性物质和负极活性物质的浓度。

Description

二次电池
技术领域
本发明涉及层叠多个单位电池而构成的二次电池。
背景技术
以往，公知有如在日本专利文献特开2004—031255号公报、特开2004—095400号公报、特开2005—174691号公报、特开2005—050756号公报、以及特开2005—011660号公报等中提出的间隔着集电板层叠多个电池单元而构成的二次电池，所述电池单元在电解质层的表面形成了正极和负极。
这种二次电池被用作蓄电池，通过在正极与负极之间产生的电极反应来进行放电。
在如上所述的二次电池中，二次电池的内侧和端部侧的散热效率不同，存在着越靠近二次电池的内部温度越高的倾向。因此，存在以下问题：位于二次电池的内部的电池单元的电极反应活跃，因而位于二次电池的内部的电池单元会提前劣化，从而导致二次电池的整体的寿命变短。
并且，即使在各单元电池正常驱动的情况下，根据二次电池内的温度分布，各电池单元的输出电压相互之间也会产生偏差。因此，即使能够通过读出(sensing)各电池单元的输出电压来检测出偏离了预定电压的电池单元，也难以判断出偏离的原因是由于该电池单元的故障而造成的还是由于温度而造成的。这样，在以往的二次电池中，难以确定出发生了不良情况的电池单元。
发明内容
本发明是鉴于以上问题而完成的，其第一目的在于提供一种即使散热效果根据位置而不同、各电池单元的温度相互之间存在偏差，也能够抑制各电池单元的电压或电流量等输出的偏差并实现了长寿命化的二次电池。另外，第二目的在于提供一种提高了确定发生了不良情况的电池单元的准确性的二次电池。
本发明的第一方式的二次电池包括：单位电池，具有形成为板状的电解质层、在电解质层的第一主表面上形成的包含正极活性物质的正极、在电解质层的第二主表面上形成的包含负极活性物质的负极；以及导电层，设置在单位电池之间；二次电池层积了多个单位电池和多个导电膜，根据二次电池内的温度分布来设定正极活性物质和负极活性物质的浓度。优选的是：所述单位电池包括第一单位电池、以及温度比第一单位电池的温度高的第二单位电池，使第二单位电池的正极活性物质和负极活性物质的浓度低于第一单位电池的正极活性物质和负极活性物质的浓度。优选的是：所述正极还包含第一添加物，负极还包含第二添加物，根据二次电池内的温度分布来设定第一添加物和第二添加物的添加量。
本发明的第二方式的二次电池包括：单位电池，具有形成为板状的电解质层、在电解质层的第一主表面上形成的包含正极活性物质的正极、在电解质层的第二主表面上形成的包含负极活性物质的负极；以及配置在单位电池之间的导电层；二次电池层积了多个单位电池和多个导电膜，随着从单位电池的层积方向上的二次电池的端面侧接近内侧，单位电池的温度变高，并且正极所包含的正极活性物质和负极所包含的负极活性物质的浓度变低。优选的是：将位于所述单位电池的层积方向上的内侧的单位电池的输出作为基准输出，设定了各单位电池的正极和负极所包含的正极活性物质和负极活性物质的浓度，以使各单位电池的输出成为基准输出。优选的是：将位于所述端面处的单位电池的输出作为基准输出，设定了各单位电池的正极和负极所包含的正极活性物质和负极活性物质的浓度，以使各单位电池的输出成为基准输出。
在本发明的二次电池中，根据二次电池内的温度分布来设定负极活性物质和正极活性物质的浓度，对于温度越高的单位电池越降低正极活性物质和负极活性物质的浓度，由此能够使各单位电池的输出变得均匀，从而能够抑制仅特定的单位电池发生劣化。并且，由于能够使二次电池内的各单位电池的输出相近似，因此能够通过读出各单位电池的输出而确定出发生了不良情况的单位电池。
附图说明
图1是表示本实施方式的双极二次电池的截面图；
图2是表示正极活性物质和负极活性物质的浓度分布的图；
图3是表示如图2所示那样设定了正极活性物质和负极活性物质的浓度分布时的双极二次电池的输入输出值(电流量)的分布的图；
图4是表示关于各电极板的输出的电压分布的图；
图5是表示如图2所示那样设定了正极活性物质和负极活性物质的浓度分布时的双极二次电池的温度分布的图；
图6是表示将位于双极二次电池的端面处的电极板25的输出作为基准输出并设定了各电极板25的正极和负极所包含的正极活性物质和负极活性物质的浓度以使各电极板25的输出成为基准输出时的浓度分布的图；
图7是表示如图6所示那样设定了正极活性物质和负极活性物质的浓度时的各电极板的输出电流的图；
图8是表示如图6所示那样设定了正极活性物质和负极活性物质的浓度时的各电极板的输出电压的图；
图9是表示如图6所示那样设定了正极活性物质和负极活性物质的浓度时的双极二次电池内的温度分布的图；
图10是将位于双极二次电池的中央部与端面之间的电极板的输出作为基准输出而表示了其他电极板的正极活性物质和负极活性物质的浓度分布的图；
图11是表示如图10所示那样设定了正极活性物质和负极活性物质的浓度时的各电极板的输出电流的图；
图12是表示如图10所示那样设定了正极活性物质和负极活性物质的浓度时的各电极板的输出电压的图；
图13是表示如图10那样设定了正极活性物质和负极活性物质的浓度的双极二次电池的在层叠方向上的温度分布的图。
具体实施方式
使用图1至图3来说明本实施方式的双极二次电池4。图1是本实施方式的双极二次电池的截面图。如该图1所示，双极二次电池4通过间隔着集电箔(导电膜)29层叠多个电极板(单位电池)25而形成。双极二次电池4形成为近似长方体形状。
双极二次电池4容纳在未图示的壳体中，例如装载在混合动力车辆、电动汽车等上。该双极二次电池4包括设置在电极板25的层叠方向上的一个端面处的正极集电板23和设置在另一个端面处的负极集电板21。
在该正极集电板23和负极集电板21上形成有端子部，在该端子部连接有与PCU(Power Control Unit，电力控制单元)等外部部件连接的布线，该端子部从壳体突出到外部。
因此，从该端子部向壳体的外部散发热量，或者经由壳体从正极集电板23和负极集电板21的表面向外部散发热量。这样，双极二次电池4的端面侧的散热效果高于双极二次电池4的中央部的散热效果。
于是，热量蓄积在双极二次电池的内部，位于双极二次电池4的内部侧的电极板25的温度高于位于双极二次电池4的端面侧的电极板25的温度。
电极板25包括：形成为板状的电解质层27、在电解质层27的一个主表面上形成的正极28、以及在另一个主表面上形成的负极26。并且，各电极板25经由集电箔(导电膜)29而串联连接。具体地说，设置有与负极集电板21的下表面接触的电极板25n1，间隔着导电箔29而设置有与电极板25n1邻接的电极板25n2，此外还层叠了多个电极板。并且，在正极集电板23的上表面设置有电极板25nm(m为正的数)，在本实施方式中层叠了m个电极板25。
负极26通过利用溅射在集电箔29的一个表面上涂布负极活性物质和添加物而形成，正极28通过利用溅射在集电箔29的另一个表面上涂布正极活性物质和添加物而形成。
根据双极二次电池4驱动时的双极二次电池4内的温度分布来设定正极28所包含的正极活性物质的浓度和负极26所包含的负极活性物质的浓度。
即，在双极二次电池4驱动时，温度高于一个电极板(第一单位电池)25的其他的电极板(第二单位电池)25的正极活性物质和负极活性物质的浓度被设定为低于一个电极板25的正极活性物质和负极活性物质的浓度。
因此，即使双极二次电池4驱动、双极二次电池4内的温度分布产生了偏差、温度根据电极板25的位置而不同，也能够抑制温度高的电极板25的电极反应的活跃化。由此，能够抑制各电极板25的放电电流量或电压产生偏差，从而能够使各电极板25的输出均匀化。
这样，通过使各电极板25的输出均匀化，能够抑制特定的电极板25的劣化，从而能够实现双极二次电池4的长寿命化。
在本实施方式的双极二次电池4中，位于电极板25的层叠方向上的内侧的部分的温度高于位于层叠方向上的端面侧的部分的温度。
因此，优选的是：随着从电极板25的层叠方向上的双极二次电池4的端面侧接近内侧，电极板25的正极28的正极活性物质和负极26的负极活性物质的浓度变低。由此，即使温度在电极板25的层叠方向上产生了偏差，也能够使各电极板25的输出均匀化。
这里，考虑有以下调整各电极板25的正极28内的正极活性物质和负极26内的负极活性物质的浓度的方法：使各正极28内的正极活性物质的含量和各负极26内的负极活性物质的含量固定，但是调整各正极28内所包含的添加物(第一添加物)和负极26内所包含的添加物(第二添加物)的含量。
于是，在图1所示的双极二次电池4中，随着从电极板25的层叠方向上的内侧接近双极二次电池4的端面侧，降低各正极28内所包含的添加物和各负极26内所包含的添加物的含量，随着接近双极二次电池4的内侧，增大各正极28内所包含的正极活性物质和各负极26内所包含的负极活性物质的含有率。
由此，能够随着接近双极二次电池4的端面侧而提高正极28和负极26所包含的正极活性物质和负极活性物质的浓度，并且随着接近双极二次电池4的端面侧各正极28和各负极26的厚度变薄，因此能够紧凑地构成双极二次电池4。
也可以采用以下调整各正极28内所包含的正极活性物质和各负极26内所包含的负极活性物质的浓度的方法：使构成各正极28的正极活性物质和添加物的总质量、构成各负极26的负极活性物质和添加物的总质量固定，但是使正极活性物质和负极活性物质的含有率变动。这样，通过设定各正极28的正极活性物质和负极26的负极活性物质的浓度，与以往的双极二次电池相比容积不会改变，能够沿用以往所使用的双极二次电池的壳体。
图2是表示正极活性物质和负极活性物质的浓度分布的图。图3表示了如图2所示那样设定了正极活性物质和负极活性物质的浓度分布时的双极二次电池4的输入输出值(电流量)的分布。图4表示了关于各电极板的输出的电压分布。并且，图5是表示如图2所示那样设定了正极活性物质和负极活性物质的浓度分布时的双极二次电池4的温度分布的图。在图2至图13中，纵轴表示图1所示的各电极板25n1～25nm，电极板25n1是位于电极板25n1～25nm的层叠方向上的中央的电极板。
并且，图2所示的双极二次电池4的层叠方向上的正极活性物质和负极活性物质的浓度分布被设定为与图5所示的双极二次电池4的层叠方向上的温度分布相对应。
因此，如图3和图4所示，各电极板25n1～25nm的输出电压和输出电流量近似一致，成为了预定电压和预定电流。
这样，由于在双极二次电池4驱动时各电极板25n1～25nm的输出电压等会成为预定电压，因此能够通过读出各电极板25n1～25nm的输出电压等而容易地确定出发生了不良情况、输出电压等偏离了预定电压的电极板25。
即，以往由于正常驱动的双极二次电池的各电极板25n1～25nm的输出电压之间存在偏差，因此确定出发生了不良情况的电极板25n1～25nm是非常困难的，另一方面在本实施方式的双极二次电池4中，能够容易地确定出发生了不良情况的电极板25n1～25nm。
另外，在图2所示的例子中，将位于电极板25n1～25nm的层叠方向上的内部的电极板25n1的输出作为基准输出，进行设定以使各电极板25n1～25nm的输出成为基准输出。由于位于双极二次电池4的中央部的电极板25n1在驱动时温度容易变高，因此基准输出也会变高，从而能够提高双极二次电池4的总输出电压和电流。
作为具体的浓度分布，使位于电极板25n1～25nm的层叠方向上的中央部的电极板25n1的正极28和负极26所包含的正极活性物质和负极活性物质的浓度为85％左右，将位于双极二次电池4的端面处的电极板25n1、25nm的正极28和负极26所包含的正极活性物质和负极活性物质的浓度设定为95％左右。
图6是表示将位于双极二次电池4的端面处的电极板25n1、25nm的输出作为基准输出并设定了各电极板25n1～25nm的正极和负极所包含的正极活性物质和负极活性物质的浓度以使各电极板25n1～25nm的输出成为基准输出时的浓度分布的图。
具体地说，使位于端面侧的电极板25n1、25nm的正极活性物质和负极活性物质的浓度为85％左右，使位于层叠方向上的中央部的电极板25n1的正极活性物质和负极活性物质的浓度为75％左右。
通过这样来设定正极活性物质和负极活性物质的浓度，能够降低所需要的正极活性物质的质量和负极活性物质的质量，从而能够以低成本来形成双极二次电池4。
图7是表示如图6所示那样设定了正极活性物质和负极活性物质的浓度时的各电极板25n1～25nm的输出电流的图。图8是表示各电极板25n1～25nm的输出电压的图。并且，图9是表示双极二次电池4内的温度分布的图。
在该图7至图9所示的双极二次电池4中，根据双极二次电池4内的温度分布来设定正极活性物质和负极活性物质的浓度，因此如图7和图8所示，各电极板25n1～25nm的输出电压和输出电流变得均匀。
因此，即使在该双极二次电池4中，也能够通过读出各电极板25n1～25nm的输出电压等而容易地确定出发生了不良情况的电极板25n1～25nm。
也可以如图10所示那样将位于双极二次电池4的中央部与端面之间的电极板25k(k为正的数，1<k<l<m)的输出作为基准输出来设定其他的电极板25的正极活性物质和负极活性物质的浓度。
具体地说，使位于端面处的电极板25n1、25nm的正极活性物质和负极活性物质的浓度为90％，使位于中央部的电极板25n1的正极活性物质和负极活性物质的浓度为80％左右。
图13是表示如图10那样设定了正极活性物质和负极活性物质的浓度的双极二次电池4的在层叠方向上的温度分布的图，根据该双极二次电池4内的温度分布来设定各电极板25n1～25nm的正极活性物质和负极活性物质的浓度分布。
图11是表示如图10所示那样设定了正极活性物质和负极活性物质的浓度时的各电极板25n1～25nm的输出电流的图。图12是表示各电极板25n1～25nm的输出电压的图。如该图11和图12所示，各电极板25n1～25nm的输出电压和输出电流变得均匀。
如上所述着眼于电极板25的层叠方向上的温度分布的偏差，着眼于各电极板25的输出的均匀化，但是不限于此。
例如，对于各正极28和负极26来说，在主表面方向上也存在温度偏差，即使在各正极28和负极26的内部，根据位置的不同也存在电极反应活跃的部分和不活跃的部分。
例如，在端子部中与布线连接的连接部分的温度容易变高。因此，与正极集电板23或负极集电板21邻接的电极板25中的、位于连接部分附近的部分的温度容易变得高于其他部分的温度。
因此，即使在一个电极板25中也降低温度高的部分的浓度并提高温度低的部分的浓度，从而也能够在一个电极板25内抑制发生局部劣化。
在图1中，电解质层27是由表现出离子传导性的材料形成的层。电解质层27既可以是固体电解质，也可以是胶状电解质。通过使电解质层27介于正极28与负极26之间，能够使正极28与负极26之间的离子传导变得顺畅，从而能够提高双极二次电池的输出。
双极电极30在电解质层27之间形成，包括集电箔29、在集电箔29的一个主表面上形成的正极28、以及在另一个主表面上形成的负极26。
在位于电极板25的层叠方向上的端部的双极二次电池4的端面处设置有板状的负极集电板21和板状的正极集电板23。
并且，负极集电板21的一个主表面与在电极板25的层叠方向上与该负极集电板21邻接的电极板25的负极26接触。另外，正极集电板23的一个主表面与在电极板25的层叠方向上与该正极集电板23邻接的电极板25的正极28接触。
对如上构成的双极二次电池4的结构进行详细的说明。集电箔29例如由铝形成。在该情况下，即使设置于集电箔29的表面的活性物质层包含固体高分子电解质，也能够充分地确保集电箔29的机械强度。可以通过在除了铝以外的铜、钛、镍、不锈钢(SUS)、或者它们的合金等金属的表面上镀以铝膜来形成集电箔29。
正极28包含正极活性物质和固体高分子电解质等添加物。并且，正极28作为添加物还可以包含用于提高离子传导性的支持电解质(锂盐)、用于提高电子传导性的导电助剂、作为浆粘度的调整溶剂的NMP(N—甲基—2—吡咯烷酮)、作为聚合引发剂的AIBN(偶氮二异丁腈)等。
作为正极活性物质，可以使用在锂离子二次电池中通常使用的锂和过渡性金属的复合氧化物。作为正极活性物质，例如可以列举出LiCoO2等Li-Co基复合氧化物、LiNiO2等Li-Ni基复合氧化物、尖晶石LiMn2O4等Li-Mn基复合氧化物、LiFeO2等Li-Fe基复合氧化物等。此外，可以列举出LiFePO4等过渡性金属和锂的磷酸化合物或硫酸化合物；V2O5、MnO2、TiS2、MoS2、MoO3等过渡性金属氧化物或硫化物；PbO2、AgO、NiOOH等。
固体高分子电解质只要是表现出离子传导性的高分子即可，对其没有特殊的限定，例如可以列举出聚环氧乙烷(PEO)、聚环氧丙烷(PPO)、以及它们的共聚合体等。上述聚烯烃基氧化物系高分子容易溶解于LiBF4、LiPF6、LiN(SO2CF3)2、LiN(SO2C2F5)2等锂盐。正极28和负极26中的至少一者包含固体高分子电解质。更加优选的是正极28和负极26均包含固体高分子电解质。
作为支持电解质，可以使用Li(C2F5SO2)2N、LiBF4、LiPF6、LiN(SO2C2F5)2、或者它们的混合物等。作为导电助剂，可以使用乙炔黑、碳黑、石墨等。
负极26包含负极活性物质和固体高分子电解质等添加物。负极活性物质作为添加物还可以包含用于提高离子传导性的支持电解质(锂盐)、用于提高电子传导性的导电助剂、作为浆粘度的调整溶剂的NMP(N—甲基—2—吡咯烷酮)、作为聚合引发剂的AIBN(偶氮二异丁腈)等。
作为负极活性物质，可以使用锂离子二次电池通常使用的材料。但是，在使用固体电解质的情况下，作为负极活性物质，优选使用碳或锂与金属氧化物或金属的复合氧化物。更加优选的是负极活性物质为碳或锂与过渡性金属的复合氧化物。进一步优选的是过渡性金属为钛。即，进一步优选的是负极活性物质为钛氧化物或钛与锂的复合氧化物。
作为形成电解质层27的固体电解质，例如可以使用聚环氧乙烷(PEO)、聚环氧丙烷(PPO)、以及它们的共聚体等固体高分子电解质。固体电解质包括用于确保离子传导性的支持电解质(锂盐)。作为支持电解质，可以使用LiBF4、LiPF6、LiN(SO2CF3)2、LiN(SO2C2F5)2、或者它们的混合物等。
此外，表1至表3表示出了形成正极28、负极26、以及电解质层27的材料的具体例子。表1表示出了电解质层27为有机固体电解质时的具体例子，表2表示出了电解质层27为无机固体电解质时的具体例子，表3表示出了电解质层27为胶状电解质时的具体例子。
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在多数情况下，二次电池所使用的电解质为液体。例如，在铅蓄电池的情况下使用稀硫酸来作为电解液。正极集电板23和负极集电板21具有某种程度的强度。在本实施方式中，多个双极二次电池4的每一个均被正极集电板23和负极集电板21夹持。当使正极集电板23和负极集电板21夹持在双极二次电池4中时，能够消除正极集电板23与双极二次电池4之间的间隙或负极集电板21与双极二次电池4之间的间隙。
以上说明了本发明的实施方式。应认为此次公开的实施方式在所有方面均仅为例示而不具有限制作用。本发明的范围由权利要求书来表示并包括与权利要求书等同的含义和范围内的所有变更。并且，上述数值等仅为例示，不限于上述数值和范围。
产业上的可利用性
本发明适用于层叠多个单位电池而构成的双极二次电池。

Claims (6)

1.一种二次电池，包括：
单位电池(25)，具有形成为板状的电解质层(27)、在所述电解质层(27)的第一主表面上形成的包含正极活性物质的正极(28)、在所述电解质层(27)的第二主表面上形成的包含负极活性物质的负极(26)；以及
导电层，设置在所述单位电池(25)之间；
所述二次电池层积了多个所述单位电池(25)和多个所述导电层，
根据所述二次电池内的温度分布来设定所述正极活性物质和所述负极活性物质的浓度。
2.如权利要求1所述的二次电池，其中，
所述单位电池(25)包括第一单位电池(25)、以及温度比所述第一单位电池(25)的温度高的第二单位电池(25)，
使所述第二单位电池(25)的所述正极活性物质和所述负极活性物质的浓度低于所述第一单位电池(25)的所述正极活性物质和所述负极活性物质的浓度。
3.如权利要求1所述的二次电池，其中，
所述正极(28)还包含第一添加物，
所述负极(26)还包含第二添加物，
根据所述二次电池内的温度分布来设定所述第一添加物和所述第二添加物的添加量。
4.一种二次电池，层积了多个电池、多个所述单位电池(25)、多个导电膜，所述电池具有形成为板状的电解质层(27)、在所述电解质层(27)的第一主表面上形成的包含正极活性物质的正极(28)、在所述电解质层(27)的第二主表面上形成的包含负极活性物质的负极(26)，
所述二次电池包括配置在所述单位电池(25)之间的导电层，并层积了多个所述单位电池(25)和多个所述导电层，
随着从所述单位电池(25)的层积方向上的所述二次电池的端面侧接近内侧，所述单位电池(25)的温度变高，并且所述正极(28)所包含的正极活性物质和所述负极(26)所包含的负极活性物质的浓度变低。
5.如权利要求4所述的二次电池，其中，
将位于所述单位电池(25)的层积方向上的内侧的所述单位电池(25)的输出作为基准输出，设定了所述各单位电池(25)的正极(28)和负极(26)所包含的所述正极活性物质和所述负极活性物质的浓度，以使所述各单位电池(25)的输出成为所述基准输出。
6.如权利要求4所述的二次电池，其中，
将位于所述端面处的所述单位电池(25)的输出作为基准输出，设定了所述各单位电池(25)的正极(28)和负极(26)所包含的所述正极活性物质和所述负极活性物质的浓度，以使所述各单位电池(25)的输出成为所述基准输出。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104145364A (zh) * 2012-03-08 2014-11-12 日产自动车株式会社 层叠结构电池

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4274256B2 (ja) 2006-08-25 2009-06-03 トヨタ自動車株式会社 蓄電装置用電極及び蓄電装置
JP4311442B2 (ja) 2006-12-21 2009-08-12 トヨタ自動車株式会社 蓄電装置
JP5239375B2 (ja) * 2008-02-14 2013-07-17 トヨタ自動車株式会社 全固体電池およびその製造方法
CN102013512A (zh) * 2010-04-22 2011-04-13 孙润光 一种具有高电位的电能存储装置及制作方法
JPWO2015105022A1 (ja) * 2014-01-07 2017-03-23 コニカミノルタ株式会社 有機エレクトロルミネセンスデバイス
KR101690497B1 (ko) * 2014-07-24 2016-12-28 에스케이이노베이션 주식회사 이차전지 및 이차전지의 설계 방법
KR101964277B1 (ko) 2015-10-30 2019-04-01 주식회사 엘지화학 전고체 전지용 전극의 제조방법
KR102063604B1 (ko) * 2016-09-21 2020-01-08 에스케이이노베이션 주식회사 이차전지 및 이차전지의 설계 방법
US11362338B2 (en) 2017-02-14 2022-06-14 Volkswagen Ag Electric vehicle battery cell with solid state electrolyte
US11362371B2 (en) 2017-02-14 2022-06-14 Volkswagen Ag Method for manufacturing electric vehicle battery cells with polymer frame support
US11870028B2 (en) 2017-02-14 2024-01-09 Volkswagen Ag Electric vehicle battery cell with internal series connection stacking
CN111937190B (zh) 2018-05-03 2023-06-20 株式会社Lg新能源 用于制造包含聚合物固体电解质的电极的方法和由该方法获得的电极

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3474919B2 (ja) * 1994-03-25 2003-12-08 三洋電機株式会社 積層密閉型ニッケル−水素化物組み電池
JP3110692B2 (ja) * 1996-11-18 2000-11-20 古河電池株式会社 アルカリ蓄電池
JP4411690B2 (ja) 1999-06-30 2010-02-10 パナソニック株式会社 リチウムイオン二次電池
US6503658B1 (en) * 2001-07-11 2003-01-07 Electro Energy, Inc. Bipolar electrochemical battery of stacked wafer cells
JP2003346892A (ja) * 2002-05-24 2003-12-05 Matsushita Electric Ind Co Ltd バイポーラ型蓄電池
JP2004031255A (ja) 2002-06-28 2004-01-29 Nissan Motor Co Ltd 組電池
JP2004095400A (ja) 2002-08-30 2004-03-25 Nissan Motor Co Ltd バイポーラ電池とその制御方法
JP4238645B2 (ja) * 2003-06-12 2009-03-18 日産自動車株式会社 バイポーラ電池
JP2005011660A (ja) * 2003-06-18 2005-01-13 Nissan Motor Co Ltd 二次電池用電極及びその製造方法並びにこれを用いた二次電池
JP4857515B2 (ja) 2003-07-31 2012-01-18 日産自動車株式会社 ゲル電解質電池
WO2005013400A2 (en) * 2003-07-31 2005-02-10 Nissan Motor Co., Ltd. Secondary cell electrode and fabrication method, and secondary cell, complex cell, and vehicle
JP2005174691A (ja) * 2003-12-10 2005-06-30 Nissan Motor Co Ltd バイポーラ電池
JP4449447B2 (ja) * 2003-12-22 2010-04-14 日産自動車株式会社 固体電解質電池の製造方法
KR100736520B1 (ko) * 2004-05-25 2007-07-06 마쯔시다덴기산교 가부시키가이샤 리튬이온 2차전지 및 그 제조방법
JP4225334B2 (ja) * 2006-08-25 2009-02-18 トヨタ自動車株式会社 蓄電装置用電極および蓄電装置
JP4274256B2 (ja) * 2006-08-25 2009-06-03 トヨタ自動車株式会社 蓄電装置用電極及び蓄電装置
JP4784485B2 (ja) * 2006-11-02 2011-10-05 トヨタ自動車株式会社 リチウム二次電池

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104145364A (zh) * 2012-03-08 2014-11-12 日产自动车株式会社 层叠结构电池
CN104145364B (zh) * 2012-03-08 2016-08-17 日产自动车株式会社 层叠结构电池

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