CN101523655A - 双极性电池及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

公开了能够抑制气泡的引入从而产生优异的电池性能的双极性电池的制造设备和制造方法。公开了一种双极性电池，主要涉及电解质层的制备，该双极性电池包括：渗透性隔离体，使得电解质能够浸透到该隔离体中；以及双极性电极，在该双极性电极中，在集电体的一侧形成负极并且在集电体的另一侧形成正极。然后，彼此堆叠电解质层。当电解质层被设置到双极性电极时，经由隔离体将电解质层中的气泡从隔离体的一侧向另一侧排出。

Description

双极性电池及其制造方法
相关申请的交叉引用
本申请要求2006年12月8日提交的日本专利申请No.2006-332344和2007年8月1日提交的日本专利申请No.2007-201171的优先权，该两份日本专利申请的全部内容通过引用包含于此。
技术领域
本发明涉及一种双极性电池及其制造方法。
背景技术
一般地，双极性电池具有以下结构：电解质层被设置在双极性电极中，其中，负极形成在集电体的一侧，正极形成在集电体的另一侧。此外，在该结构中，电解质层彼此层叠。
发明内容
这里示教了归因于通过从电池中去除气泡来提高电力密度而具有优异的电池性能的双极性电池。此外，示教了所述双极性电池的制造方法和制造设备。
双极性电池的一个实施方式包括：电解质层；以及双极性电极，该双极性电极具有形成在集电体的一侧的负极和形成在集电体的另一侧的正极，负极的和正极的与集电体相反的一侧上形成有电解质。当双极性电极的电解质面与渗透性隔离体接触，电解质的一部分浸透隔离体时，形成电解质层。从双极性电池排出电解质层与隔离体接触的过程中产生的气泡。
这里示教的双极性电池的制造方法包括通过设置在电解质层中的渗透性隔离体排出形成在所述电解质层中的气泡的步骤。形成电解质层包括：利用隔离体吸引部吸引并保持隔离体的一个侧面；在输送装置上保持双极性电极，并且双极性电极被构造成具有朝上的电解质面；以及使隔离体的与隔离体吸引部相反的侧面与电解质面重叠。排出气泡包括在重叠的同时利用吸引装置对隔离体施加负压，该吸引装置为隔离体吸引部提供吸引。
双极性电池的制造设备的实施方式包括在形成电解质层时用于通过隔离体排出气泡的气泡排出机构。气泡排出机构包括用于保持隔离体的隔离体保持板，该隔离体保持板能够透气，使得通过隔离体排出的气泡被排出到外部。
附图说明
这里，参照附图进行说明，在附图中，用相似的附图标记表示相似的部件，其中：
图1是示出使用根据本发明的实施方式的双极性电池的制造方法排出隔离体和电解质层之间的气泡N的剖视图；
图2是示出利用根据本发明的实施方式的双极性电池的制造方法制造的双极性电池的立体图；
图3是示出双极性电池的剖视图；
图4是示出使用图2所示的双极性电池的电池组的立体图；
图5是安装了图4所示的电池组的车辆的示意图；
图6是示出双极性电池的制造方法的流程图；
图7是根据图6的用于形成集成单元的处理的流程图；
图8是由根据图7的处理形成的电极的俯视图；
图9是由根据图7的处理形成的电极的剖视图；
图10是由根据图7的处理配置的电解质的剖视图；
图11是由根据图7的处理形成的第一密封材料的俯视图；
图12是由根据图7的处理形成的第一密封材料的剖视图；
图13是由根据图7的处理形成的隔离体材料的配置的剖视图；
图14是由根据图7的处理形成的第二密封材料的配置的剖视图；
图15是根据图6的用于形成接合体的处理的流程图；
图16是由图15所示的处理形成的集成单元的剖视图；
图17是根据图15的处理的堆叠和加压的图；
图18是由根据图15的处理形成的密封层的图；
图19是由根据图15的处理形成的界面的图；
图20是根据图15的首次充电的图；
图21是集成单元的变形例的剖视图；
图22是集成单元的另一变形例的剖视图；
图23是示出层叠的图22的集成单元的剖视图；
图24是用于载置双极性电极的托板的立体图；
图25是托板的分解立体图；
图26是沿着图24所示的线A-A截取的剖视图；
图27A至图27C是第一实施方式的翻转装置的立体图；
图28是第一实施方式的隔离体进给装置的俯视图；
图29是隔离体进给装置的侧视图；
图30是第一实施方式的隔离体配置装置的立体图；
图31是隔离体配置装置的主视图；
图32是隔离体配置装置的侧视图；
图33是沿着图32示出的线B-B截取的吸引主体部的主视图；
图34是沿着图32示出的线C-C截取的隔离体吸引部的主视图；
图35是示意性示出隔离体吸引部的概念图；
图36是图30的隔离体配置装置的隔离体吸引部的周围的放大的侧视图；
图37A是当柱塞阀打开时柱塞阀的剖视图；
图37B是当柱塞阀向外部开放时柱塞阀的剖视图；
图38是当所有的柱塞阀打开时隔离体吸引部的局部侧视图；
图39是当柱塞阀中的一些柱塞阀打开时隔离体吸引部的局部侧视图；
图40是当所有的柱塞阀向外部开放时隔离体吸引部的局部侧视图；
图41是当安装隔离体时的隔离体吸引部的侧视图；
图42是隔离体进给装置的另一实施例的主视图；
图43是隔离体进给装置的另一实施例的侧视图；
图44是根据本发明的第二实施方式的双极性电池的制造设备的隔离体配置装置的主视图；
图45是隔离体配置装置的侧视图；
图46是沿着图45示出的线D-D截取的吸引辊的剖视图；
图47是根据本发明的第三实施方式的双极性电池的制造设备的隔离体配置装置的侧视图；
图48是沿着图47示出的线E-E截取的剖视图；
图49是沿着图47示出的线F-F截取的剖视图；
图50是沿着图47示出的线G-G截取的剖视图；
图51是根据本发明的第四实施方式的双极性电池的制造设备的隔离体配置装置的侧视图；
图52是沿着图51示出的线H-H截取的剖视图；
图53是沿着图51示出的线I-I截取的剖视图；
图54是根据第四实施方式构造的隔离体保持板的侧视图。
具体实施方式
在日本特开平11-204136号公报中，双极性电池的集电体具有负极、正极和电解质层。电解质层是浸透了电解质并且还将负极和正极隔开的层，或者是负极或正极与隔离体(separator)之间的电解质的层。然而，当设置电解质时，气泡被引入并保持在负极或正极与隔离体之间的电解质中。
具体地，当使隔离体与和负极或正极接触的电解质层重叠时产生气泡。在隔离体上形成褶皱，从而在电解质层中形成微小间隙。当在如上所述地堆叠层时残留气泡时，产生离子不能透过且电子不能移动的死区(dead space)。死区是使电力劣化的一个因素。当试图提高电力密度时，这是个重要的问题。
参照附图说明的根据本发明的实施方式使这种气泡最小化或者消除这种气泡。
图1是示出在根据本发明的一个实施方式的双极性电池的制造方法中排出电解质层内的气泡的剖视图。图2是示出利用根据本发明的一个实施方式的双极性电池的制造方法制造的双极性电池的立体图。图3是示出图2所示的双极性电池的剖视图。图4是示出使用图2所示的双极性电池的电池组(batteryassembly)的立体图。图5是安装了图4所示的电池组的车辆的图。
使用这里公开的制造方法制造的双极性电池10是例如锂二次电池。如图3所示，双极性电池10包括具有负极113、正极112和集电体111的双极性电极110。双极性电池10还包括电解质层120、第一密封层(充填部)115和第二密封层(充填部)117。负极113形成在集电体111的一个侧面处。正极112形成在集电体111的另一个侧面处。也就是说，集电体111被置于负极113和正极112之间。
第一密封层115被配置在集电体111的与负极所处的侧面相同的侧面上并且被延伸成包围负极113。电解质层120被配置成覆盖负极113和第一密封层115。第二密封层117与第一密封层115位置对准，由此使第二密封层115配置在集电体111的与正极112所处的侧面相同的侧面上并且被延伸成包围正极112。
如图1所示，电解质层120具有凝胶聚合物电解质浸渗到具有的渗透性(permeability)的多孔质隔离体121中的用于隔开负极和正极的层。电解质层120还具有用于在隔离体121与负极113或正极112之间传导离子的电解质的层124。
集电体111是例如不锈钢箔。然而，由于集电体111可包括铝箔、镍和铝的覆层材料、铜和铝的覆层材料或者上述金属的组合的镀层材料，因此，集电体111当然不限于不锈钢箔。
正极112的正极活性材料是例如硬碳(非石墨化碳材料)。然而，由于正极活性材料可包括石墨系碳材料或锂-过渡金属复合氧化物，因此，正极活性材料当然不限于硬碳。由碳和锂-过渡复合氧化物组成的正极活性材料提供最佳的容量和电力。
负极113的负极活性材料是例如LiMn2O4，但是，负极活性材料当然不限于此。锂-过渡金属复合氧化物提供最佳的容量和电力。
负极113和正极112的厚度当然不受限制。也就是说，这些厚度可以取决于如强调电力或能量还是强调离子传导率等使用目的而设定。
构成图3所示的第一密封层115和第二密封层117的密封材料是例如单液性未固化环氧树脂。然而，由于密封材料可包括如聚丙烯、聚乙烯等其它热固性树脂或热塑性树脂，因此，密封材料当然不限于单液性未固化环氧树脂。可基于用途的类型选择密封材料。
作为电解质层120的一部分的隔离体121的材料是具有多孔性或渗透性的PE(聚乙烯)。然而，由于隔离体121的材料可包括例如如PP(聚丙烯)等其它聚烯烃、PP/PE/PP的三层结构的层叠体、聚酰胺、聚酰亚胺、芳香族聚酰胺或无纺布，因此，该隔离体121的材料当然不限于PE。无纺布可包括例如棉、人造纤维、醋酸纤维、尼龙以及聚酯。隔离体121是用于隔开负极和正极的绝缘体。然而，由于电解质浸透到隔离体121的许多孔中，因此，离子和电流可以流动。
电解质的电解溶液包括例如由PC(碳酸丙二酯)和EC(碳酸乙二酯)构成的有机溶剂并且包括作为支持盐(supportsalt)的锂盐(LiPF6)。由于有机溶剂可包括其它环状碳酸酯类、如碳酸二甲酯(dimethylcarbonate)等链状碳酸酯类以及如四氢呋喃等醚类，因此，有机溶剂不限于由PC和EC构成的有机溶剂。由于锂盐可包括其它无机阴离子盐以及如LiCF3SO3等有机阴离子盐，因此，锂盐不限于LiPF6。
电解质的主聚合物是例如含有10％的HFP(六氟丙烯)的PVDF-HFP共聚物(聚偏氟乙烯和六氟丙烯的共聚物)。然而，由于主聚合物可包括其它不具有锂离子传导性的聚合物或者具有离子传导性的聚合物(固体聚合物电解质)，因此，主聚合物不限于PVDF-HFP共聚物。其它不具有锂离子传导性的聚合物例如包括PAN(聚丙烯腈)和PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)。具有离子传导性的聚合物例如是PEO(聚环氧乙烷)或PPO(聚环氧丙烷)。
如图3所示，图2所示的双极性电池10以单电池的层叠体100的形式容纳在外壳104中。外壳104用于防止来自外部的冲击或环境劣化。端子板101和102分别被配置在层叠体100的最外(最上和最下)层。此外，可以将增强板配置在端子板101和102的外侧。
端子板101和102由高导电性构件构成并且被构造成覆盖层叠体100的最外层的至少整个电极投影面。因此，最外层的电流引出部获得低电阻，从而减小了沿面方向的电流引出部的电阻。因此，可以获得具有较高电力的电池。高导电性构件包括例如铝、铜、钛、镍、不锈钢或者它们的合金。
端子板101和102被延伸到外壳104的外部并且用作用于从层叠体100引出电流的电极引板(electrode tab)。通过配置各独立构件的电极引板并且通过将该电极引板直接地或者利用导线连接到端子板101和端子板102，可以从层叠体100引出电流。还可以用位于层叠体100的最外层的集电体111来构成端子板101和102。
为了减小重量和导热性，外壳104由如聚合物-金属复合层压膜等片材构成，其中，由如聚丙烯膜等绝缘体包覆如铝、不锈钢、镍和铜等金属(包括它们的合金)。此外，通过经由热熔接接合壳体的一部分或者整个外周来形成外壳104。
可以单独使用外壳104。可选择地，例如，可以以如图4所示的电池组136形式使用外壳104。电池组136通过串联和/或并联外壳104地连接多个外壳104而构成。电池组106具有导电棒132和134。导电棒132和134被连接到从外壳104的内部延伸的端子板101和102。
当连接外壳104时，经由适当串联或并联能够自由地调整容量和电压。连接方法包括例如超声波焊接操作、热熔接操作、激光焊接操作、铆接操作、卷边(caulking)操作或电子束。
通过串联和/或并联地连接多个如图4所示的电池组136，可以提供电池组模块130形式的大型电池组。
由于电池组模块130能够提供较大的电力，因此，例如可以将电池组模块130安装为用于驱动车辆138的电动机的电源(参见图5)。车辆包括例如电动车辆、混合电动车辆或电气列车。
电池组模块130例如可以被精细地控制，如控制各外壳104或各电池组136中的充电等。因此，可以实现如每次充电后驱动距离的延长或者安装在车辆上的电池的寿命的延长等性能的提高。
图6是双极性电池的制造方法的流程图。第一实施方式的双极性电池的制造方法包括以下步骤：形成电解质被涂布到双极性电极110的两个表面的作为子集成单元的集成单元；使透气隔离体与双极性电极110的任一个中的电解质重叠；通过形成集成单元(子集成单元)的层叠体来形成接合体以及将该层叠体组装在外壳中。
图7是根据图6的用于形成集成单元的过程的流程图。如图7所示，形成集成单元的过程包括以下步骤：形成电极，配置电解质，配置第一密封材料，配置隔离体材料以及配置第二密封材料。图8是根据图7形成的电极的俯视图，图9是根据图7形成的电极的剖面图。图10是根据图7配置的电解质的剖视图。图11是根据图7配置的第一密封材料的俯视图，图12是根据图7配置的第一密封材料的剖面图。图13是根据图7配置的隔离体材料的剖面图。图14是根据图7配置的第二密封材料的剖面图。
在形成电极的过程中，首先制备负极浆料。负极浆料被制备成具有85重量％的负极活性材料、5重量％的导电助剂以及10重量％的粘合剂。通过在负极浆料中添加粘度调节溶剂来来使负极浆料获得所需的粘度。作为示例，负极活性材料是LiMn2O4，导电助剂是乙炔黑，粘合剂是PVDF(聚偏氟乙烯)，粘度调节溶剂是NMP(N-甲基-2-吡咯烷酮)。负极浆料被涂布到由例如不锈钢箔构成的集电体111的一侧表面。这是一个非限制性的示例。导电助剂例如可包括炭黑或石墨。粘合剂和粘度调节溶剂不限于PVDF和NMP。
接着，制备正极浆料。正极浆料例如被制备成具有90重量％的正极活性材料和10重量％的粘合剂。通过在正极浆料中添加粘度调节溶剂来使正极浆料获得所需的粘度。正极浆料被涂布到集电体111的另一侧表面。作为非限制性的示例，正极活性材料是硬碳，粘合剂和粘度调节溶剂是PVDF和NMP。
例如通过使用真空炉使负极浆料的涂膜和正极浆料的涂膜干燥以形成负极113和正极112(参见图9)。此时，通过挥发去除NMP。负极113和正极112的厚度当然不受限制并且可依据使用目的(例如，强调电力或能量)或离子传导性而设定。
电解质124和125分别被涂布到负极113和正极112的电极部(参见图10)。电解质124和125被制备成具有90重量％的电解溶液和10重量％的主体聚合物。这些电解质124和125通过向其中添加粘度调节溶剂来获得适于涂布的粘度。电解溶液包括由PC(碳酸丙二酯)和EC(碳酸乙二酯)组成的有机溶剂并且包括作为支持盐的锂盐(LiPF6)。锂盐的浓度是例如1M。主体聚合物是含有10％的HFP(六氟丙烯)的PVDF-HFP(聚偏氟乙烯和六氟丙烯的共聚物)共聚物。粘度调节溶剂是DMC(碳酸二甲酯)。粘度调节溶剂不限于DMC。
为了涂布电解质124和125，形成有负极113和正极112的集电体111被安装在载置台，使得正极112侧是上表面。然后，向正极112涂布电解质125。其后，在使双极性电极110翻转之前将保护膜贴附在已涂布的电解质125上。可以通过使用将稍后说明的翻转装置容易地进行该翻转。通过设置保护膜，即使使双极性电极110翻转，当该电解质变成底面时也能保护该电解质。保护膜由如聚乙烯等树脂形成。然后，将电解质涂布到在翻转之后变成上表面的负极113。
在配置第一密封材料114的过程中，在集电体111的仍露出的部分上，在负极113的外周上涂布单液性未固化环氧树脂(参见图11和图12)。对于第一密封材料114的配置，可由例如分配器进行涂布。
在配置隔离体材料的过程中，隔离体121被配置成覆盖集电体111的整个负极侧面(参见图13)。至此，隔离体121与电解质和第一密封材料114重叠。对于隔离体121的配置，使用将稍后说明的隔离体配置装置240和340(参见图30和图44)。
在配置第二密封材料116的过程中，作为充填材料的单液性未固化环氧树脂被配置在隔离体121的与第一密封材料114相反的一侧(参见图14)。对于第二密封材料116的配置，例如可由分配器进行涂布。
至此，电解质125被设置在双极性电极110的一侧。集成单元(子集成单元)108形成在双极性电极110的另一侧。在集成单元中，顺次安装电解质124、第一和第二密封材料114和116以及隔离体121。
在配置第一和第二密封材料114和116的过程中，根据一个实施例，第一密封材料114的厚度被预定成小于负极113和电解质124的总厚度。在一些实施例中，第二密封材料116的厚度被预定成小于正极112和电解质125的总厚度。具体地，由于隔离体121在接触配置在外周的第一和第二密封材料114和116之前接触配置了电解质124和125的中央部，因此，可以抑制由第一和第二密封材料114和116包围的内部的残留气体。
图15是根据图7的用于形成接合体的过程的流程图。接合体的形成过程包括以下步骤：设置集成单元，堆叠，加压，形成密封层，形成界面，首次充电以及排出气体。图16是根据图15设置的集成单元的剖视图。图17是根据图15的堆叠用处理和加压用处理的图。图18是根据图15形成的密封层的图。图19是根据图15的用于形成界面的处理的图。图20是根据图15的用于首次充电处理的图。
在设置集成单元的处理中，在图16所示的存储装置(magazine)150中顺次设置多个集成单元108。此时，从集成单元108去除保护膜。此外，集成单元108具有不对称的上下结构。从而，第一密封材料114仅安装在最上部的集成单元108A中的双极性电极110。在最下部的集成单元108B中，除了集成单元108的构成之外，密封材料也被安装到正极112侧。此外，端子板102被配置在集成单元108A上方。此外，端子板101被配置在集成单元108B的下方。
为了避免设置集成单元108时的任何干涉，存储装置150具有呈框形状(frame shape)并且能够把持集成单元108的外周部的夹持机构152。沿堆叠方向具有间隔地配置夹持机构152，使得集成单元108彼此不接触。堆叠方向与集成单元108的表面方向垂直。夹持机构152例如被构造成具有由弹簧构成的弹性构件并且在基于弹性力向集成单元108施加张力时能保持且能支撑从而不会产生褶皱。
如图17所示，在堆叠集成单元的处理中，存储装置150被配置在真空处理装置160内，在真空下形成集成单元108的层叠体100。在0.2×105Pa～0.5×105Pa的范围内进行真空操作。
由于处于真空中，因此，能够消除引入到电极和电解质的堆叠界面中的气体。由于没有引入气泡，因此，离子运动不受限制并且不增加电池电阻，从而产生较大的电力密度。
层叠体100的形成方法当然不限于该说明。例如，可以通过在使存储装置150朝向支架(cradle)移动的同时控制用于保持集成单元108的夹持机构152以及通过当接触支架时顺次释放集成单元108来形成层叠体100。
真空处理装置160具有真空装置162、加压装置170和控制器178。控制器178可以是例如除了各种输入输出连接之外还包括随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)和中央处理器(CPU)的微型电子计算机。一般地，通过由CPU执行存储在ROM中的一个或多个的程序来进行控制功能。
真空装置162具有真空室163、真空泵164和管道系统165。真空室163具有可拆卸的盖部和配置有存储装置150和加压装置170的固定基部。真空泵164是例如离心式的并且用于向真空室163提供真空。管道系统165连接真空泵164和真空室163，在该管道系统165中配置漏泄阀(未示出)。
加压装置170具有底板171和压板173，该压板173被配置成靠近底板171并且与底板171间隔开。控制器178用于控制压板173的移动或加压压力。任选地，片状弹性体可被配置在底板171和压板173上。在加压过程中，在保持真空状态的状态下由压板173和底板171对层叠体100加压(参见图17)。这样，第一和第二密封材料114和116被压到期望的厚度。加压压强是例如1×106Pa～2×106Pa。
在形成密封层的过程中，图18所示的层叠体100被配置在加热炉190中，然后被加热，由此使包括在层叠体100中的第一和第二密封材料114和116固化，从而形成第一和第二密封层115和117。加热温度是例如80℃。加热层叠体100的方法当然不限于使用加热炉。
虽然锂二次电池厌水，但是，归因于密封层组成引入湿气是不可避免的。为了最少地暴露到湿气，第一和第二密封材料114和116的厚度小，从而使外部大气与第一和第二密封层115和117之间的接触最小化。
任选地，可以向第一和第二密封材料114和116涂布热塑性树脂。在该情况下，通过加热使第一和第二密封材料114和116增塑，从而形成第一和第二密封层115和117。
在形成界面的过程中，由于对层叠体100进行加压和加热，因此，电解质124和125渗入到包括在层叠体100中的隔离体121和122中，并且在其上形成凝胶界面(参见图19)。加热温度和加压压力是例如80℃和1×106Pa～2×106Pa。通过该方法，堆叠集成单元108，从而获得一体的层叠体(接合体)100。
如图19所示，加压装置180具有底板181、被配置成靠近底板181且与底板181间隔开的压板183、下部加热部件185、上部加热部件187以及控制器188。下部加热部件185和上部加热部件187具有例如电阻加热元件，下部加热部件185和上部加热部件187分别被配置在底板181和压板183内并且用于增加底板181和压板183的温度。控制器188用于控制压板183的移动和加压压力并且用于控制下部加热部件185和上部加热部件187的温度。与控制器178相似，控制器188可以是除了各种输入输出连接之外还包括RAM、ROM和CPU的微型电子计算机。
任选地，可以省略下部加热部件185和上部加热部件187中的一方。作为可选方案，下部加热部件185和上部加热部件187可被配置在底板181和压板183的外部。此外，片状弹性体可被配置在底板181和压板183中。
在对层叠体100进行首次充电的过程中，由电连接到层叠体100的充电/放电装置192进行第一次充电操作，这产生气泡(参见图20)。首次充电条件是例如由负极的涂布重量大致算出的容量基数(capacity base)，即在21V、0.5℃的条件下为4小时。
为了去除或排出气泡，例如，使层叠体100的中央部的气泡移动到外周，然后通过使辊压靠层叠体100的表面来去除该气体。这提高了电池的电力密度。
在封装过程中，一体的层叠体100被容纳在外壳104(参见图3)中，从而制造双极性电池10(参见图2和图3)。通过在两个板状外部材料之间配置层叠体100并且接合外部材料的外周来形成外壳104。外部材料是由如聚丙烯膜等绝缘体包覆的聚合物-金属复合层压膜并且通过施加热而熔接被接合。
可以通过进一步彼此堆叠一体的层叠体100然后将它们容纳在外壳104内而在双极性电池中实现更大的容量和/或能量。任选地，可以在大气压下进行堆叠和加压处理或者在真空下进行形成密封层和界面的处理。
通过适当地选择电解质124和125以及第一和第二密封材料114和116，密封层的形成过程和界面的形成过程成为一体。同时进行第一和第二密封材料114和116的固化以及电解质层的完成。这样，可以减少制造步骤的数量。任选地，可以在密封层的形成过程和界面的形成过程之间添加用于监测层叠体100的各层(双极性单电池)的电位的接头(导线)的安装过程。
第一和第二密封材料114和116被配置在集电体111和隔离体121之间并且延伸以包围负极113和正极112。然而，密封结构当然不限于上述情况。例如，可以将如图21所示的密封材料118配置成延伸以包围负极113、集电体111和正极112。
由于凝胶聚合物系电解质是将电解质保持在聚合物骨架内的热塑型，因此，防止了液体泄漏，从而提高了双极性电池的可靠性。由于凝胶聚合物系电解质例如可以是热固型，因此凝胶聚合物系电解质不限于热塑型。在该情况下，通过在加热条件下加压使电解质层固化来防止液体泄漏，从而防止液体泄漏。
由于可以通过考虑如构成层叠体100的材料的强度等其它材料性质来适当地设定其它压力，因此，加压处理中使用的表面压力不限于1×106Pa～2×106Pa。密封层的形成处理中的加热温度不限于80℃。在通过考虑如电解溶液的热阻或密封材料114和116的固化温度等材料性质确定的操作温度的情况下，该加热温度可以在60℃～150℃的范围内。
此外，由于电解质124和125可包括电解溶液系，因此，电解质124和125不限于凝胶系。在该情况下，在配置电解质的过程中，例如，通过使用微量吸管将电解溶液涂布到负极113和正极112的各电极部并且使该电解溶液浸透到各电极部中(参见图10)。此外，电解溶液包括由PC(碳酸丙二酯)和EC(碳酸乙二酯)组成的有机溶剂并且包括作为支持盐的锂盐(LiPF6)和少量的表面活性剂。锂盐的浓度是例如1M。由于有机溶剂可包括其它环状碳酸酯类、如碳酸二甲酯等链状碳酸酯类以及如四氢呋喃等醚类，因此，有机溶剂不限于PC和EC。由于锂盐可包括其它无机阴离子盐以及如LiCF3SO3等有机阴离子盐，因此，锂盐不限于LiPF6。
图22是集成单元360的另一变形例的剖视图。图23是示出由图22的集成单元形成的层叠体的剖视图。应该注意，在图中，为了容易说明特征，在一些情况下尺寸可能稍微夸大。例如，示出的隔离体121和双极性电极110比实际的隔离体121和双极性电极110厚。然而，隔离体121的一端实际上由于其自重而垂下。
如图22所示，电解质124可选地仅设置在负极113侧，而不同时设置在负极113侧和正极112侧。当在堆叠过程中使用该集成单元360以获得图23所示的装置时，电解质124渗透过渗透性隔离体121到达隔离体121的相反侧，从而浸透没有设置电解质的正极112。当堆叠集成单元360时，如果双极性电极110的正极112侧接触相邻的另一集成单元360的隔离体121时，由于在正极112处没有设置电解质，因此，在隔离体121和正极112之间不产生气泡N。因此，制造出的双极性电池10具有优异的电池性能。在堆叠过程中，在某些实施方式中，优选真空容器内的压强是1kPa以下。
接着，说明根据第一实施方式的双极性电池的制造设备。
图24是用于装载双极性电极的托板的立体图。图25是托板的分解立体图。图26是沿图24所示的线A-A截取的剖视图。
双极性电池用制造设备包括：图27A至图27C中示出的用于配置电极的翻转装置210；图28和图29中示出的用于配置隔离体材料的隔离体进给装置230；以及图30中示出的隔离体配置装置240。
在集成单元的形成过程中，在托板270上进行双极性电极110中的电解质124和125、密封材料114和116以及隔离体121的配置处理，在各双极性电极110的处理中均准备托板270(参见图24至图26)。如图30所示，托板270被保持在安装在输送装置280上的定位机构281中并且在各处理中移动。由于在输送装置280上进行操作，因此，可以高效地顺次制造多个集成单元108。
参照图24至图26，托板270具有托板主体部272和多孔质板279。如图25所示，变成抽吸空气用的路径的排气槽271形成在托板主体部272中。由螺钉273将多孔质板279固定在形成有托板主体部272的排气槽271的表面中。在托板主体部272的侧面上形成与排气槽271连通的真空导入孔274。形成在图30中示出的空气软管275的前端的抽吸接头276可以被装配到真空导入孔274中。空气软管275被连接到真空泵(未示出)。多孔质板可以是具有多个孔的冲压金属、发泡多孔质树脂或发泡多孔质金属。
当由输送装置280使图30中示出的托板270移动时，在空气软管275的前端上形成抽吸接头276，从而可以在托板270被连接到抽吸接头276的状态下移动托板270。选择性地，可以将抽吸接头276连接到如致动器等驱动源(未示出)。此外，抽吸接头276可以在必须向托板270施加负压的过程中前后移动以与托板270的真空导入孔274连接。
双极性电极110被配置在托板270上，使得抽吸接头276被连接到真空导入孔274且真空导入孔274与真空泵(未示出)连通。这样，双极性电极110被吸引并被定位在托板270的多孔质板279中。然后，向双极性电极110的一个表面涂布凝胶电解质，并且使保护膜贴附到该表面。其后，使双极性电极110翻转。对于该翻转，期望使用翻转装置210。
图27中示出的翻转装置210具有用于通过吸引托板270上的双极性电极110而从托板270接收双极性电极110的第一吸引部211。翻转装置210还具有用于接收被保持在第一吸引部211的双极性电极110的第二吸引部212。
第一吸引部211具有弯曲的第一吸引面213。第一吸引面213被构造成在第一吸引部211和托板270之间以具有期望宽度的线性范围夹着被保持在托板270上的双极性电极110的状态下可转动地移动。在第一吸引面213上形成多个第一吸引孔(未示出)。第一吸引孔可以与真空泵(未示出)连通从而吸引配置在托板270上的双极性电极110。通过调节阀将第一吸引部211的吸引力设定成比托板270的吸引力大。从而在向托板270吸引双极性电极110的状态下使双极性电极110向第一吸引部211移动(参见图27A)。这样，由从第一吸引部211和托板270二者均吸引双极性电极110时的吸引力差使双极性电极110移动。从而，能够防止双极性电极110中的褶皱的产生。
与第一吸引部211类似，第二吸引部212具有形成有多个第二吸引孔的弯曲的第二吸引面215。第二吸引孔可以与真空泵(未示出)连通。第二吸引部212被构造成在第一吸引面213和第二吸引部212之间以具有期望宽度的线性范围夹着双极性电极110的状态下可转动(参见图27B)。
可以通过调节阀将第二吸引部212的吸引力设定成比第一吸引部211的吸引力大，使得在第二吸引部212与保持在第一吸引部211中的双极性电极110接触的状态下使第一吸引部211和第二吸引部212沿相反方向转动。这样，可以使保持在第一吸引部211的双极性电极110向第二吸引部212移动。
此外，在保持双极性电极110的状态下使第二吸引部212向托板270转动移动，从而使双极性电极110向托板270移动(参见图27C)。此时，托板270的吸引力被设定成大于第二吸引部212的吸引力。
在利用被设定成比将被吸引的一侧的吸引力大的吸引力吸引双极性电极110的状态下使双极性电极110移动。从而，可以在非常薄的双极性电极110中不产生褶皱的情况下翻转双极性电极110。
如图28和图29所示，隔离体进给装置230包括：隔离体卷筒231，在该隔离体卷筒231中，隔离体被卷成卷筒形状；引导辊232，其用于引导从隔离体卷筒231引出的隔离体121；隔离体载置板233，其上载置被引出的隔离体121；切断刀片234，其用于通过相对于被引出的隔离体121前后移动来将隔离体121切成期望的长度；以及隔离体引出部(未示出)，其用于通过保持隔离体121而引出隔离体121。
隔离体卷筒231被可转动地安装在被固定安装的卷筒支撑件235上。此外，伺服电动机236经由减速器237被连接到隔离体卷筒231，并且由另一控制器(与控制器178和188相类似的控制器)控制伺服电动机236的转动。
隔离体121被隔离体引出部(未示出)保持并且被引出到隔离体载置板233上。隔离体引出部能够通过保持或吸引来保持隔离体。然后，使切断刀片234沿着隔离体121前/后移动以将隔离体121切成期望的长度。由稍后说明的隔离体配置装置240吸引和保持被切断的隔离体121。
图30是根据第一实施方式的隔离体配置装置的立体图，图31是主视图，图32是侧视图。图33是沿图32示出的线B-B截取的吸引主体部的主视图。图34是沿图32示出的线C-C截取的隔离体吸引部的主视图。图35是示意性示出隔离体吸引部的概念图。图36是隔离体配置装置的隔离体吸引部的周围的放大的侧视图。图37A是当打开柱塞阀时柱塞阀的剖视图，图37B是当柱塞阀向外部开放时柱塞阀的剖视图。图38是当打开所有的柱塞阀时隔离体吸引部的局部侧视图，图39是当打开柱塞阀中的一些柱塞阀时隔离体吸引部的局部侧视图。图40是当所有的柱塞阀向外部开放时隔离体吸引部的局部侧视图。图41是当安装隔离体时的隔离体吸引部的侧视图。
图30中的隔离体配置装置240被构造成将隔离体121配置在涂布了电解质的双极性电极110中。如图30至图32所示，隔离体配置装置240包括用于吸引隔离体121的隔离体吸引部242，该隔离体吸引部242具有被弯曲成朝向输送装置280上的托板270突出的隔离体吸引面241。隔离体配置装置240还包括用于使隔离体吸引部242沿三维方向移动的移动机构243。最后，隔离体配置装置240包括用于使隔离体吸引部242转动的转动机构244。隔离体配置装置240用作气泡排出机构。
图30和图31中示出的移动机构243包括：架主体245，其被固定地安装在输送装置280上方；水平移动构件247，其可移动地安装在导轨246中，该导轨246沿着与输送装置280交叉的水平方向在架主体245上安装和延伸；升降构件249，其可由安装有引导件的气缸248升降，该引导件被安装在水平移动构件247中；以及吸引部保持构件251，其可通过安装在升降构件249中的伺服线性致动器250沿着输送装置280的移动方向移动。吸引部保持构件251设置有隔离体吸引部242，该隔离体吸引部242可通过沿着与输送装置280交叉的水平方向延伸的转轴转动。通过由控制器控制移动机构243，可以使隔离体吸引部242在三维方向上自由移动。
转动机构244被安装在吸引部保持构件251中并且具有经由减速器252而被连接到隔离体吸引部242的伺服电动机253。通过由控制器控制转动机构244，可以使隔离体吸引部242绕转轴自由运动。
隔离体吸引部242包括具有图33中具体示出的流路形成面255的吸引主体256并且具有弯曲部257，在流路形成面255中形成有作为用于吸引空气的路径的空气流路槽254。隔离体吸引部242的弯曲部257形成与流路形成面255相反的隔离体吸引面241的面(参见图32和图34)。如图35所示，形成在吸引主体256的流路形成面255中的空气流路槽254被划分成沿一个方向配置的多个吸引区域R1至R4。如图36所示，在各吸引区域R1至R4中的空气流路槽254经由连接管268A、268B、268C和268D被连接到各柱塞阀258A、258B、258C和258D。因此，各吸引区域R1至R4的空气吸引槽254能够单独地进行吸引。此外，在本实施方式中，虽然存在四个吸引区域R1至R4，但是，各实施方式不限于四个吸引区域。此外，随着吸引区域数量的增加，能够更精细地设定稍后说明的真空破坏区域。
弯曲部257具有在吸引区域R1至R4的配置方向的两端侧弯曲的弯曲形状。在弯曲部257中形成从流路形成面255(参照图33)贯通到隔离体吸引面241(参照图32)的多个隔离体吸引孔259(参见图34)。隔离体吸引孔259形成在隔离体吸引面241的大致整个表面上并且具有3mm的直径和20mm的间距。各隔离体吸引孔259与吸引主体256的空气流路槽254(参照图33)连通。此外，任选地，可以在不在弯曲部257中形成隔离体吸引孔259的情况下，用如发泡多孔质树脂或发泡多孔质金属等具有渗透性的材料制造弯曲部257。此外，流路形成面255可被弯曲地形成，使得具有均一板厚的弯曲冲压金属可用作安装在流路形成面255中的弯曲部257。
在沿着隔离体吸引部242的吸引区域R1至R4的配置方向的一侧，如图36所示地固定形成有阀的圆柱状阀形成部260。隔离体吸引部242和阀形成部260被可转动地连接到吸引部保持构件251。
如图37A和图37B所示，在阀形成部260处安装有滑移部262。滑移部262可以沿着径向前后移动并且被弹簧261施压。当滑移部262突出时，通过打开阀使与真空泵269连通的流路265连接到与隔离体吸引孔259连通的流路264(参见图37A)。当滑移部262被推动时，向大气开口的流路263被连接到流路264(参见图37B)。柱塞阀258A至258D被安装在各吸引区域R1至R4。以与吸引区域R1至R4相同顺序沿着圆周方向并排配置各柱塞阀258A至258D。
在图36中示出的吸引部保持构件251处安装推动部266。如图38和图39所示，推动部266覆盖阀形成部260的外周中的期望的角度范围。随着隔离体吸引部242转动，推动部266被构造成由形成在端部的锥状部267推被安装在阀形成部260中的滑移部262并且在接触状态下保持滑移部262。
当安装隔离体121时，利用隔离体吸引部242中产生的负压吸引和保持由隔离体进给装置230进给的隔离体121。此时，打开所有的柱塞阀258，并且由所有的吸引区域R1至R4吸引隔离体121。
如图41所示，使弯曲部257在配置在托板270上的双极性电极110上沿着由图41中的未标记的箭头示出的吸引区域R1至R4的配置方向转动和移动。此时，在与托板270间隔开期望距离L的间隔面S与隔离体吸引面241线接触的状态下，使弯曲部257沿着吸引区域R1至R4的配置方向移动。在该情况下，接触移动距离X1是使间隔面S中的线接触位置P沿着吸引区域R1至R4的配置方向移动的距离。接触移动距离X1等于隔离体吸引面241的沿着吸引区域R1至R4的配置方向的线接触区域的隔离体接触长度X2。虽然装配到托板270上的构件受到来自隔离体吸引面241的垂置于托板270的夹持力，但是该构件不会受到与托板270水平的方向的力。因此，隔离体121不从托板270和输送装置280偏移。
托板270和隔离体吸引面241之间的期望距离L被设定成使得由隔离体吸引面241保持的隔离体121接触涂布到安装在托板270上的双极性电极110的电解质。因此，由隔离体吸引部242保持的隔离体121在隔离体吸引面241的最下部(最接近托板270的部分)以具有期望宽度的线形状接触电解质。
此外，如图38至图40所示，当安装隔离体121时，在使隔离体吸引部242转动的同时一个接一个地推动柱塞阀258A至258D的滑移部262。从用于吸引与隔离体的电解质124接触的部位的吸引区域顺次停止吸引，由此解除真空状态。然后，使隔离体121的电解质124向双极性电极110侧移动。这样，隔离体121在隔离体吸引部242的最下部以期望的宽度与电解质线性接触，并且可以排出隔离体121和电解质之间的气泡N。
即使气泡N被引入到隔离体121和电解质124之间，由于由隔离体吸引部242吸引渗透性隔离体121，因此，也从隔离体121的一侧M1向另一侧M2施加吸引力，从而经由隔离体121排出气泡N(参见图1)。此时，接触隔离体121的电解质124由该吸引力致密地浸透到隔离体121中。这样，使引入到隔离体121和电解质124之间的气泡N最小化，从而制造出具有提高的电池性能的双极性电池10。应该注意，当排出气泡N时，不必人工地紧紧地拉隔离体121，从而避免隔离体121的损坏。电解质能够致密地浸透到隔离体121中，当使电池工作时，离子和电流能够有效地流动，从而增加电力密度。此外，在本实施方式中，在安装隔离体121的过程中由托板270吸引和保持双极性电极110。然而，取决于条件，可以不必进行吸引。
图42是隔离体进给装置的另一实施例的主视图，图43是其侧视图。此外，用相同的附图标记表示与上述隔离体吸引装置具有相同功能的构件，并且省略对这些构件的说明。
在隔离体进给装置230的另一实施例中，可以不设置图28和图29中示出的隔离体载置板233。作为可选方案，隔离体进给装置230被构造成将隔离体121直接载置在隔离体吸引部242上，通过使隔离体吸引面241成为顶面而保持隔离体121。
在隔离体吸引部固定构件290中保持和固定隔离体吸引部242。然后，吸引隔离体吸引部242的吸引区域(例如图35所示的R1至R4)以将隔离体121保持在隔离体吸引面241上。其后，使隔离体吸引部242翻转，并且将隔离体吸引部242固定到移动机构243。然后，重新安装隔离体。
接着，说明根据第二实施方式构造的双极性电池300的制造设备。
图44是第二实施方式的双极性电池的制造设备的隔离体配置装置的主视图，图45是该装置侧视图。图46是沿图45中示出的线D-D截取的吸引辊的剖视图。
第二实施方式的双极性电池300的制造设备与第一实施方式的双极性电池的制造设备的不同之处在于用于配置隔离体材料的隔离体配置装置340。用相同的附图标记表示与第一实施方式具有相同功能的构件，并且省略对这些构件的说明。
如图44和图45所示，第二实施方式的隔离体配置装置340包括：具有与托板270平行的转动轴线的筒状吸引辊342(隔离体吸引部)；用于向吸引辊342进给隔离体121的隔离体卷筒331；以及用于使吸引辊342向二维方向移动的移动机构343。隔离体配置装置340用作气泡排出机构。
移动机构343包括：架主体345，其沿着输送装置280的行进方向在输送装置280上方延伸；水平移动构件347，其可移动地安装在导轨346中，该导轨346沿着输送装置280的行进方向在架主体345中延伸；以及升降构件349，其可由安装在水平移动构件347处的表面压力控制缸348升降。吸引部保持构件351被固定到升降构件349。隔离体卷筒331和吸引辊342被连接到吸引部保持构件351。因此，通过由控制器控制移动机构343，可以使隔离体卷筒331和吸引辊342沿上下方向和输送装置的行进方向两个方向自由地移动。
由沿着与输送装置280交叉的水平方向延伸的转轴将隔离体卷筒331可转动地安装在吸引部保持构件351中。伺服电动机336经由减速器337被连接到隔离体卷筒331。可以通过由控制器控制伺服电动机336使隔离体卷筒331转动。
此外，在吸引部保持构件351中安装隔离体加压部333。隔离体加压部333被构造成在由固定在吸引部保持构件351上的隔离体体加压驱动缸332使隔离体加压部333靠近吸引辊342和远离吸引辊342的状态下将隔离体121装配在隔离体加压部333和吸引辊342之间。当从隔离体卷筒331进给隔离体121时，隔离体加压部333远离以允许隔离体121被移动。在不进给隔离体121的状态下，隔离体121被装配和保持在吸引辊342和隔离体加压部333之间。
由图46中示出的沿着与输送装置280交叉的水平方向延伸的转轴344A和344B将吸引辊342可转动地安装在吸引部保持构件351处。伺服电动机353经由减速器352被连接到吸引辊342。可以通过由控制器控制伺服电动机353而使吸引辊342转动。
如图46所示，吸引辊342经由轴承354被连接到固定在吸引部保持构件351上的转轴344A和344B。一个转轴344A是中空的并且被连接到空气吸引管355。空气吸引管355在一端与吸引辊342的内部连通并且在另一端经由阀与真空泵连通。
在吸引辊342中形成多个隔离体吸引孔359。多个隔离体吸引孔359从吸引辊342的内表面贯通到外表面并且可以将吸引辊的外部的空气吸引到吸引辊的内部。
可以在保持吸引辊342的外表面和托板270之间的期望距离L2的状态下使吸引辊342平行地移动(参见图45)。
当安装隔离体121时，首先将隔离体121的前端放置在双极性电极110的一端并且使用夹具固定该前端。然后，在该前端上配置吸引辊342。其后，在由吸引辊342吸引的同时使吸引辊342转动移动。此时，吸引辊342的移动距离等于转动的吸引辊342的整个周长。
这里，托板270和吸引辊342的外周面之间的期望距离L2被设定成使得保持在吸引辊342中的隔离体121与涂布到安装在托板270中的双极性电极110的电解质接触。保持在吸引辊342中的隔离体121在吸引辊342的最下部、即最接近托板270的部分以期望的宽度与电解质线接触。这样，隔离体121在隔离体吸引面241的最下部以期望的宽度与电解质124线接触，从而增加接触面积，这限制了在隔离体121和电解质124之间引入气泡N。
即使气泡N被引入到隔离体121和电解质124之间，隔离体121的渗透性也允许吸引力从隔离体121的一侧M1施加到另一侧M2，从而排出气泡N(参见图1)。此时，归因于该吸引力使接触隔离体121的电解质124致密地浸透到隔离体中，进一步限制了隔离体121和电解质124之间的气泡N的形成并且提高了双极性电池10的性能。此外，不必人工地紧紧地拉隔离体121来去除气泡N，因此，不会损坏隔离体121，并且可以使电解质致密地浸透到隔离体121中。此外，当电池工作时，离子和电流能够有效地流动，提高了电力密度。
由于在第二实施方式中在隔离体配置装置340中安装隔离体卷筒331，因此，第一实施方式的隔离体进给装置230不是必需的。
接着，下面说明根据第三实施方式构造的双极性电池400的制造设备。
图47是第三实施方式的双极性电池的制造设备的隔离体配置装置的侧视图。图48是沿着图47示出的线E-E截取的剖视图。图49是沿着图47示出的线F-F截取的剖视图。图50是沿着图47所示的线G-G截取的剖视图。
如图47所示，隔离体121被配置在隔离体保持板402上，双极性电极110被安装在隔离体121上。在第一和第二实施方式中，对于各双极性电极110，在托板270上进行电解质、第一密封材料、隔离体材料和第二密封材料的配置处理。然而，在第三实施方式中，在另一隔离体保持板402上进行隔离体材料的配置处理。用相同的附图标记表示与第一和第二实施方式具有相同功能的构件，并且省略对这些构件的说明。
如图47至图50所示，第三实施方式的隔离体配置装置401包括：用于保持隔离体121的隔离体保持板402；用于载置和输送隔离体保持板402的输送装置；以及加压部404，该加压部404安装在输送装置403上所需的位置处并且能够对载置在输送装置403上的隔离体保持板402加压以及移动离开该隔离体保持板402。隔离体配置装置401用作气泡排出机构。
隔离体保持板402是具有渗透性的平板并且由冲压金属、发泡多孔质树脂或发泡多孔质金属形成。输送辊405被安装在输送装置403处，其中，输送辊被连接到电动机以使其转动。可以通过使输送辊405转动来输送隔离体保持板402。加压部404可以对载置在输送装置403上的隔离体保持板402加压以及移动离开该隔离体保持板402。
接着，下面说明根据第三实施方式构造的隔离体配置装置401的使用方法。首先，如图47所示，隔离体121被安装在配置在输送装置403上的隔离体保持板402处。然后，使双极性电极110与隔离体121重叠，使得安装了第一密封材料114的一侧与隔离体121接触，其中，电解质124和125被涂布到双极性电极110的两个电极，并且第一密封材料114被涂布到双极性电极110的一侧表面。由机器人或人工进行隔离体121和双极性电极110的配置。
在驱动输送辊405以将隔离体保持板402移动到安装了加压部404的位置之后，使输送辊405停止。其后，如图50所示，驱动加压部404以朝着隔离体121对载置在隔离体保持板402上的双极性电极110施压。至此，由于从隔离体121的一侧M1朝向另一侧M2压出气泡N，并且由于隔离体保持板402和隔离体121具有渗透性，因此，经由隔离体121将电解质124和隔离体121内的气泡N排出到隔离体保持板402的相反侧的微小孔(参见图1)。此外，此时，由加压压力使接触隔离体121的电解质124浸透到隔离体121中。
当由加压部404施压时，由于电解质125也被涂布到双极性电极110的接触加压部404的一侧，因此，在一些实施方式中优选将例如PET膜贴附到双极性电极110的电解质125。选择性地，在加压时，电解质125可以不被涂布到双极性电极110的接触加压部404的一侧。如果这样，PET膜不是必需的。
由气缸、电动机或人工驱动加压部404。加压压强是大约400Pa，但是不具体限于此。通过使加压部404后退来解除对双极性电极110的加压力。然后，驱动输送辊405以将双极性电极110送到下一处理，即第二密封材料的配置处理。
在第三实施方式的隔离体配置装置401中，不是由吸引操作而是由加压操作从隔离体121的一侧M1向另一侧M2压出气泡N，从而使气泡N通过隔离体121排出(参见图1)。因此，由于能够防止在隔离体121和电解质124之间引入气泡N，因此，制造出具有优异的电池性能的双极性电池10。此外，在去除气泡N时，不必人工地紧紧地拉隔离体121以去除气泡N。因而，不会损坏隔离体121，并且电解质可以致密地浸透到隔离体121中。此外，当电池工作时，离子和电流可以有效地流动，从而提高了电力密度。此外，由于具有差操作特性的隔离体121被预先配置在隔离体保持板402上，然后配置具有良好操作特性的双极性电极110，因此，可定位性良好。另外，与第一和第二实施方式不同，由于吸引装置不是必需的，因此，可以使用小型化的设备，从而减少了设备成本。在隔离体保持板处也不需要如吸引软管等拆卸连接器，从而减少了设备的故障并且提高了设备的可靠性。
接着，下面说明根据本发明的第四实施方式构造的双极性电池500的制造设备。
图51是双极性电池的制造设备的隔离体配置装置的侧视图。图52是沿着图51示出的线H-H截取的剖视图。图53是沿着图51示出的线I-I截取的剖视图。图54是第四实施方式的隔离体保持板的侧视图。
在第一和第二实施方式的隔离体材料的配置过程中，隔离体121被安装在配置在托板270中的双极性电极110处。然而，在第四实施方式的隔离体材料的配置过程中，与第三实施方式类似，隔离体121被配置在隔离体保持板502上，双极性电极110被安装在隔离体121处。用相同的附图标记标注与第一至第三实施方式具有相同功能的构件，并且将省略对这些构件的说明。
如图51至图54所示，第四实施方式的隔离体配置装置501包括：用于保持隔离体121的隔离体保持板502；用于载置和输送隔离体保持板502的输送装置403；以及用于向隔离体保持板502供给负压的第一和第二负压供给部503A和503B。隔离体配置装置501用作气泡排出机构。
在隔离体保持板502的平板的中央部中形成渗透性通风部504。在隔离体保持板502的一侧面上形成外部506。外部506在通风部504的外周处被连接到隔离体保持板502以在外部506与通风部504之间形成吸引空间505。在外部506的与通风部504相对的位置中形成通孔部507。通风部504由冲压金属、发泡多孔质树脂或发泡多孔质金属形成。
第一和第二负压供给部503A和503B经由三通阀(未示出)被连接到真空泵(未示出)。第一和第二负压供给部503A和503B能够从负压供给孔508供给负压，该负压供给孔508与安装在输送装置403处的隔离体保持板502的底面邻近地形成。采用用于第一和第二实施方式的托板270作为隔离体保持板502是优选的，但不是必需的。还可以使用渗透性输送带作为隔离体保持板502。
接着，说明根据第四实施方式构造的隔离体配置装置501的使用方法。首先，如图51所示，将隔离体121安装在配置在输送装置403处的隔离体保持板502处。此时，隔离体保持板502的通孔部507与第一负压供给部503A的负压供给孔508对应。然后，经由第一负压供给部503A向吸引空间505供给负压。这使得在通风部504的外侧(隔离体121侧)产生负压，并且隔离体121被吸引到通风部504。至此，可以拉伸隔离体121的褶皱。
接着，使双极性电极110与隔离体121接触。这使得设置有第一密封材料114的一侧与隔离体121接触。电解质124和125被涂布到双极性电极110的两个电极，第一密封材料114被涂布到双极性电极110的一侧表面。由机器人或人工进行隔离体121和双极性电极110的配置。
其后，由第二负压供给部503B经由通孔部507向吸引空间505供给负压。此时，由于隔离体保持板502和隔离体121是透气的，因此，由隔离体121和通风部504吸引并排出电解质124和隔离体121内的气泡N(参见图1)。此时，接触隔离体121的电解质124致密地浸透到隔离体121中。为了确保排出气泡N，从双极性电极侧进行滚压操作(roller operation)或者如第三实施方式那样朝着隔离体121对双极性电极110施压是有效的。然后，驱动输送辊405以进入下一处理，即第二密封材料的配置处理。
在根据第四实施方式构造的隔离体配置装置501中，不是通过如第三实施方式那样施压，而是通过吸引隔离体121从隔离体的一侧M1向另一侧M2施加吸引力。这使气泡N通过隔离体121排出。因此，由于能够防止在隔离体121和电解质124的内侧引入气泡N，因此，提供了具有优异电池性能的双极性电池10。此外，在排出气泡N时，不需要人工紧紧地拉隔离体121来去除气泡N。因而，将不会损坏隔离体121。可以将电解质致密地浸透到隔离体121中，当电池工作时，离子和电流能够有效地流动。从而，可以增加电力密度。此外，可以使用在内周侧形成吸引空间的渗透性带输送装置。这使得使用带作为隔离体保持板。
虽然上面说明了本发明的实施方式，但是，应该注意，本发明不限于上述实施方式，并且可以在所附权利要求书的范围内对本发明进行修改或变型。例如，在实施方式中，确定第一和第二密封材料114和116或者隔离体121的堆叠顺序以制备图14中示出的集成单元108。然而，堆叠操作的顺序或构成当然不限于此。可以优选应用在涂布有电解质124和125的负极113或正极112中配置隔离体121的处理。
为了使得容易理解本发明，已经说明了上述实施方式，并且上述实施方式不限制本发明。相反地，本发明旨在覆盖包括在所附权利要求书范围内的各种变型和等同配置，所附权利要求书的范围将符合最宽的解释，从而包含法律允许的所有变型和等同结构。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种双极性电池的制造方法，该双极性电池包括双极性电极，在该双极性电极上涂布有电解质，所述双极性电池的制造方法包括以下步骤：
排出形成在所述双极性电极和与所述双极性电极重叠的渗透性隔离体之间的气泡。
2.根据权利要求1所述的双极性电池的制造方法，其特征在于，还包括：
在排出所述气泡的过程中使所述电解质浸透到所述隔离体中。
3.根据权利要求1或2所述的双极性电池的制造方法，其特征在于，还包括：
通过使多个与所述隔离体重叠的所述双极性电极彼此堆叠来形成层叠体。
4.根据权利要求1或2所述的双极性电池的制造方法，其特征在于，还包括：
在被构造成渗透性的隔离体保持板中保持所述隔离体；以及
使所述双极性电极与所述隔离体重叠；其中，排出所述气泡包括朝着被保持在所述隔离体保持板中的所述隔离体对所述双极性电极施压。
5.根据权利要求4所述的双极性电池的制造方法，其特征在于，朝着所述隔离体对所述双极性电极施压时，从保持所述隔离体的所述隔离体保持板的背面侧作用负压。
6.根据权利要求1或2所述的双极性电池的制造方法，其特征在于，还包括：
利用隔离体吸引部吸引并保持所述隔离体的一侧面；
在输送装置上保持所述双极性电极，所述双极性电极构造成具有朝上的电解质面；以及
使所述隔离体的与所述隔离体吸引部相反的侧面与所述电解质面重叠，其中，排出所述气泡包括在重叠的同时利用吸引装置对所述隔离体施加负压，所述吸引装置对所述隔离体吸引部提供吸引。
7.根据权利要求6所述的双极性电池的制造方法，其特征在于，所述隔离体吸引部被构造位于所述输送装置上方的移动机构上并且被构造成在所述输送装置上方线性移动，其中，所述移动机构使带有所述隔离体的所述隔离体吸引部在所述双极性电极的上方定位，准备使所述隔离体与所述电解质面重叠同时排出所述气泡。
8.根据权利要求6或7所述的双极性电池的制造方法，其特征在于，所述隔离体吸引部具有隔离体吸引面，所述隔离体吸引面具有与所述吸引装置连通的多个吸引孔，所述隔离体吸引面在所述输送装置的移动方向上弯曲，其中，排出所述气泡还包括：
在利用所述吸引装置施加负压的同时，利用被构造在所述隔离体吸引部上的转动机构使所述隔离体吸引面沿着所述弯曲方向转动。
9.根据权利要求8所述的双极性电池的制造方法，其特征在于，所述多个吸引孔沿着所述输送装置的移动方向形成在多个吸引区域中，其中，排出所述气泡还包括：
根据所述隔离体吸引面的转动角度经由所述吸引区域进行吸引。
10.根据权利要求1或2所述的双极性电池的制造方法，其特征在于，还包括：
利用隔离体吸引部吸引所述隔离体的一侧面；其中，所述隔离体吸引部是具有与吸引装置连通的内部空间的吸引辊，所述吸引辊具有多个吸引孔，所述吸引装置通过该多个吸引孔吸引所述隔离体；
在输送装置上保持所述双极性电极，所述双极性电极构造成具有朝上的电解质面；以及
使所述隔离体的与所述隔离体吸引部相反的侧面与所述电解质面重叠；以及
其中，排出所述气泡包括在重叠的同时利用所述吸引辊对所述隔离体施加负压。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的双极性电池的制造方法，其特征在于，所述双极性电极包括形成在集电体的一侧的负极和形成在所述集电体的另一侧的正极，其中，所述电解质是聚合物凝胶电解质或者电解溶液；所述双极性电池还包括：
充填部，在该充填部中，在所述集电体和所述隔离体之间的空间中配置充填材料以包围所述负极和所述正极。
12.一种双极性电池，其包括：
渗透性隔离体；以及
双极性电极，该双极性电极包括形成在集电体的一侧的负极和形成在所述集电体的另一侧的正极，所述负极的和所述正极的与所述集电体相反的一侧上形成有电解质；
其中，所述双极性电极的电解质面与所述渗透性隔离体接触，所述电解质浸透所述隔离体，并且从所述双极性电池排出所述电解质面与所述隔离体接触过程中产生的气泡。
13.根据权利要求12所述的双极性电池，其特征在于，所述电解质是聚合物凝胶电解质或电解溶液；其中，所述双极性电池还包括：
充填部，在该充填部中，在所述集电体和所述隔离体之间的空间中配置充填材料以包围所述负极和所述正极。
14.一种权利要求12所述的双极性电池的制造设备，其包括：
用于通过所述隔离体排出所述气泡的气泡排出机构。
15.根据权利要求14所述的制造设备，其特征在于，所述气泡排出机构包括：
用于保持所述隔离体的隔离体保持板，所述隔离体保持板能够透气，使得通过所述隔离体排出的气泡被排出到外部。
16.根据权利要求15所述的制造设备，其特征在于，所述气泡排出机构还包括：
用于朝着所述双极性电极对被保持在所述隔离体保持板上的所述隔离体施压的加压部。
17.根据权利要求16所述的制造设备，其特征在于，所述气泡排出机构还包括：
用于通过所述隔离体保持板向所述隔离体施加负压的负压供给部。
18.根据权利要求15至17中任一项所述的制造设备，其特征在于，所述隔离体保持板由冲压金属、发泡多孔质树脂或发泡多孔质金属形成。
19.根据权利要求14所述的制造设备，其特征在于，所述气泡排出机构包括：
被构造成吸引并保持所述隔离体的一侧面的隔离体吸引部，其中，使被吸引并保持的所述隔离体与预先设置到所述负极或所述正极的所述电解质面重叠，并且通过所述隔离体吸引并排出气泡。
20.根据权利要求19所述的制造设备，其特征在于，所述制造设备还包括：
移动机构，该移动机构与所述隔离体吸引部联接，且被布置在输送装置的上方并且被构造成在所述输送装置上方线性移动；其中，所述移动机构将带有所述隔离体的所述隔离体吸引部定位到所述双极性电极的上方，以准备将所述隔离体重叠到所述电解质面上。
21.根据权利要求20所述的制造设备，其特征在于，所述隔离体吸引部具有隔离体吸引面，所述隔离体吸引面具有与所述隔离体吸引部连通的多个吸引孔，所述隔离体吸引面在所述输送装置的移动方向上弯曲；其中，所述气泡排出机构还包括转动机构，该转动机构被连接到所述隔离体吸引部，用于转动地移动所述隔离体吸引部。
22.根据权利要求21所述的制造设备，其特征在于，所述多个吸引孔被沿着所述输送装置的移动方向划分成多个吸引区域；其中，所述气泡排出机构还包括被连接到所述隔离体吸引部的阀形成部，该阀形成部具有多个阀，所述多个阀被构造成根据所述隔离体吸引面的转动角度控制经由所述吸引区域的吸引。
23.根据权利要求22所述的制造设备，其特征在于，所述阀是被安装成与所述吸引区域对应并且沿着所述阀形成部的圆周方向并排配置的柱塞阀，各柱塞阀具有可沿着径向滑动的滑移部；其中，所述气泡排出机构还包括被构造成与所述隔离体吸引部一起转动的推动部，所述推动部的转动根据所述隔离体吸引面相对于所述阀形成部的转动角度使所述滑移部滑动以切换所述阀。
24.根据权利要求19所述的制造设备，其特征在于，所述气泡排出机构还包括吸引装置；其中，所述隔离体吸引部是吸引辊，该吸引辊的内部空间与所述吸引装置连通，并且所述吸引辊的表面中的多个吸引孔与所述内部空间连通。

Claims (28)

1.一种双极性电池的制造方法，该双极性电池包括双极性电极，在该双极性电极上形成有至少一个电解质层，所述双极性电池的制造方法包括以下步骤：
通过设置在所述电解质层中的渗透性隔离体排出形成在所述电解质层中的气泡。
2.根据权利要求1所述的双极性电池的制造方法，其特征在于，所述双极性电极包括形成在集电体的一侧的负极和形成在所述集电体的另一侧的正极，所述负极的和所述正极的与所述集电体相反的一侧的表面上形成有电解质，所述双极性电池的制造方法还包括：
通过使所述双极性电极的形成有所述电解质的两侧中的一侧与所述渗透性隔离体接触来形成所述电解质层，其中，进行充分的接触以使所述电解质的一部分浸透到所述隔离体中，在形成所述电解质层的过程中进行排出所述气泡的步骤。
3.根据权利要求1或2所述的双极性电池的制造方法，其特征在于，还包括：
通过使多个具有所述电解质层的所述双极性电极彼此堆叠来形成层叠体。
4.根据权利要求1或2所述的双极性电池的制造方法，其特征在于，形成所述电解质层还包括：
在被构造成渗透性的隔离体保持板中保持所述隔离体；以及
使所述双极性电极与所述隔离体重叠；其中，排出所述气泡包括朝着被保持在所述隔离体保持板中的所述隔离体对所述双极性电极施压。
5.根据权利要求4所述的双极性电池的制造方法，其特征在于，朝着所述隔离体对所述双极性电极施压时，从保持所述隔离体的所述隔离体保持板的背面侧作用负压。
6.根据权利要求1或2所述的双极性电池的制造方法，其特征在于，形成所述电解质层还包括：
利用隔离体吸引部吸引并保持所述隔离体的一侧面；
在输送装置上保持所述双极性电极，所述双极性电极构造成具有朝上的电解质面；以及
使所述隔离体的与所述隔离体吸引部相反的侧面与所述电解质面重叠，其中，排出所述气泡包括在重叠的同时利用吸引装置对所述隔离体施加负压，所述吸引装置对所述隔离体吸引部提供吸引。
7.根据权利要求6所述的双极性电池的制造方法，其特征在于，所述隔离体吸引部被构造位于所述输送装置上方的移动机构上并且被构造成在所述输送装置上方线性移动，其中，所述移动机构使带有所述隔离体的所述隔离体吸引部在所述双极性电极的上方定位，准备使所述隔离体与所述电解质面重叠同时排出所述电解质层中的气泡。
8.根据权利要求6或7所述的双极性电池的制造方法，其特征在于，所述隔离体吸引部具有隔离体吸引面，所述隔离体吸引面具有与所述吸引装置连通的多个吸引孔，所述隔离体吸引面在所述输送装置的移动方向上弯曲，排出所述气泡还包括：
在利用所述吸引装置施加负压的同时，利用被构造在所述隔离体吸引部上的转动机构使所述隔离体吸引面沿着所述弯曲方向转动。
9.根据权利要求8所述的双极性电池的制造方法，其特征在于，所述多个吸引孔沿着所述输送装置的移动方向形成在多个吸引区域中，其中，排出所述气泡还包括：
根据所述隔离体吸引面的转动角度经由所述吸引区域进行吸引。
10.根据权利要求1或2所述的双极性电池的制造方法，其特征在于，形成所述电解质层还包括：
利用隔离体吸引部吸引所述隔离体的一侧面；
所述电解质层还包括：
利用隔离体吸引部吸引并保持所述隔离体的一侧面；
在输送装置上保持所述双极性电极，所述双极性电极构造成具有朝上的电解质面；以及
使所述隔离体的与所述隔离体吸引部相反的侧面与所述电解质面重叠，其中，排出所述气泡包括在重叠的同时利用吸引装置对所述隔离体施加负压，所述吸引装置对所述隔离体吸引部提供吸引。
7.根据权利要求6所述的双极性电池的制造方法，其特征在于，所述隔离体吸引部被构造位于所述输送装置上方的移动机构上并且被构造成在所述输送装置上方线性移动，其中，所述移动机构使带有所述隔离体的所述隔离体吸引部在所述双极性电极的上方定位，准备使所述隔离体与所述电解质面重叠同时排出所述电解质层中的气泡。
8.根据权利要求6或7所述的双极性电池的制造方法，其特征在于，所述隔离体吸引部具有隔离体吸引面，所述隔离体吸引面具有与所述吸引装置连通的多个吸引孔，所述隔离体吸引面在所述输送装置的移动方向上弯曲，排出所述气泡还包括：
在利用所述吸引装置施加负压的同时，利用被构造在所述隔离体吸引部上的转动机构使所述隔离体吸引面沿着所述弯曲方向转动。
9.根据权利要求8所述的双极性电池的制造方法，其特征在于，所述多个吸引孔沿着所述输送装置的移动方向形成在多个吸引区域中，其中，排出所述气泡还包括：
根据所述隔离体吸引面的转动角度经由所述吸引区域进行吸引。
10.根据权利要求1或2所述的双极性电池的制造方法，其特征在于，形成所述电解质层还包括：
利用隔离体吸引部吸引所述隔离体的一侧面；
其中，所述隔离体吸引部是具有与吸引装置连通的内部空间的吸引辊，所述吸引辊具有多个吸引孔，所述吸引装置通过该多个吸引孔吸引所述隔离体；
在输送装置上保持所述双极性电极，所述双极性电极构造成具有朝上的电解质面；以及
使所述隔离体的与所述隔离体吸引部相反的侧面与所述电解质面重叠；其中，排出所述气泡包括在重叠的同时利用所述吸引辊对所述隔离体施加负压。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的双极性电池的制造方法，其特征在于，所述电解质是聚合物凝胶电解质或者电解溶液；其中，所述双极性电池还包括充填部，在该充填部中，在所述集电体和所述隔离体之间的空间中配置充填材料以包围所述负极和所述正极。
12.一种双极性电池，其包括：
电解质层；以及
双极性电极，该双极性电极包括形成在集电体的一侧的负极和形成在所述集电体的另一侧的正极，所述负极的和所述正极的与所述集电体相反的一侧上形成有电解质；
其中，当所述双极性电极的电解质面与渗透性隔离体接触，所述电解质的一部分浸透所述隔离体时，形成所述电解质层，并且从所述双极性电池排出所述电解质层与所述隔离体接触的过程中产生的气泡。
13.根据权利要求12所述的双极性电池，其特征在于，所述电解质是聚合物凝胶电解质或电解溶液；其中，所述双极性电池还包括：
充填部，在该充填部中，在所述集电体和所述隔离体之间的空间中配置充填材料以包围所述负极和所述正极。
14.一种权利要求12所述的双极性电池的制造设备，其包括：
在形成所述电解质层时用于通过所述隔离体排出所述气泡的气泡排出机构。
15.根据权利要求14所述的制造设备，其特征在于，所述气泡排出机构包括：
用于保持所述隔离体的隔离体保持板，所述隔离体保持板能够透气，使得通过所述隔离体排出的气泡被排出到外部。
16.根据权利要求15所述的制造设备，其特征在于，所述气泡排出机构还包括：
用于朝着所述双极性电极对被保持在所述隔离体保持板上的所述隔离体施压的加压部。
17.根据权利要求16所述的制造设备，其特征在于，所述气泡排出机构还包括：
用于通过所述隔离体保持板向所述隔离体施加负压的负压供给部。
18.根据权利要求15至17中任一项所述的制造设备，其特征在于，所述隔离体保持板由冲压金属、发泡多孔质树脂或发泡多孔质金属形成。
19.根据权利要求14所述的制造设备，其特征在于，所述气泡排出机构包括：
被构造成吸引并保持所述隔离体的一侧面的隔离体吸引部，其中，使被吸引并保持的所述隔离体与预先设置到所述负极或所述正极的所述电解质面重叠，并且通过所述隔离体吸引并排出气泡。
20.根据权利要求19所述的制造设备，其特征在于，所述制造设备还包括：
移动机构，该移动机构与所述隔离体吸引部联接，且被布置在输送装置的上方并且被构造成在所述输送装置上方线性移动；其中，所述移动机构将带有所述隔离体的所述隔离体吸引部定位到所述双极性电极的上方，以准备将所述隔离体重叠到所述电解质面上。
21.根据权利要求20所述的制造设备，其特征在于，所述隔离体吸引部具有隔离体吸引面，所述隔离体吸引面具有与所述隔离体吸引部连通的多个吸引孔，所述隔离体吸引面在所述输送装置的移动方向上弯曲；其中，所述气泡排出机构还包括转动机构，该转动机构被连接到所述隔离体吸引部，用于转动地移动所述隔离体吸引部。
22.根据权利要求21所述的制造设备，其特征在于，所述多个吸引孔被沿着所述输送装置的移动方向划分成多个吸引区域；其中，所述气泡排出机构还包括被连接到所述隔离体吸引部的阀形成部，该阀形成部具有多个阀，所述多个阀被构造成根据所述隔离体吸引面的转动角度控制经由所述吸引区域的吸引。
23.根据权利要求22所述的制造设备，其特征在于，所述阀是被安装成与所述吸引区域对应并且沿着所述阀形成部的圆周方向并排配置的柱塞阀，各柱塞阀具有可沿着径向滑动的滑移部；其中，所述气泡排出机构还包括被构造成与所述隔离体吸引部一起转动的推动部，所述推动部的转动根据所述隔离体吸引面相对于所述阀形成部的转动角度使所述滑移部滑动以切换所述阀。
24.根据权利要求19所述的制造设备，其特征在于，所述气泡排出机构还包括吸引装置；其中，所述隔离体吸引部是吸引辊，该吸引辊的内部空间与所述吸引装置连通，并且所述吸引辊的表面中的多个吸引孔与所述内部空间连通。
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