CN102187504A - 双极蓄电池、电池组和装配其的车辆 - Google Patents

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Abstract

设置一种双极蓄电池，基本上包括发电单元(40)和一对接线板(101、102)。所述发电单元(40)包括多个双极电极(21)，所述双极电极沿堆叠方向彼此堆叠，电解质层(25)设置在双极电极(21)之间并且使所述双极电极(21)分离开。每个所述双极电极(21)包括集电器(22)、形成在所述集电器(22)的第一侧表面上的正电极活性材料层(23)和形成所述集电器(22)的第二侧表面上的负电极活性材料层(24)。第一接线板(101)连接至所述发电单元(40)的第一堆叠方向面对端。第二接线板(102)连接至所述发电单元(40)的第二堆叠方向面对端。所述接线板(101、102)其中的至少一个包括电流抑制装置(52A、52B)，所述电流抑制装置抑制当内部短路产生在所述发电单元(40)中时产生的电流。

Description

双极蓄电池、电池组和装配其的车辆
相关申请的交叉引用
本申请要求2008年10月20日提交的日本专利申请No.2008-270088和2009年7月6日提交的日本专利申请No.2009-160098的优先权。日本专利申请No.2008-270088和No.2009-160098的整个公开内容通过引用的方式结合于此。
技术领域
本发明总体地涉及一种双极蓄电池。更具体地说，本发明所涉及的双极蓄电池抑制并且中断双极蓄电池中由内部短路造成的双极蓄电池的接线板/终端板中的电路的局部集中。
背景技术
近年来，迫切需要减少排放至大气的二氧化碳的量从而保护环境。由于汽车行业逐渐地将电动汽车和混合电动车作为一种减少二氧化碳排放的方式，所以双极蓄电池作为推进这种车辆的电动机的电源正在吸引注意力。电源是使得电动车辆和混合电动车切实可行的关键。
当双极蓄电池过度充电或者从外部引发机械振动(冲击)时，一般会在双极蓄电池内部产生短路。由于当前使用的双极蓄电池具有大的能量强度，所以产生在双极蓄电池中的内部短路在产生内部短路的部分处造成局部加热。由于双极包括紧密地层叠到一起的正电极活性材料层、集电器、负电极活性材料层和绝缘层，所以局部的加热不会容易地冷却，热量趋向于在产生内部短路的部分中持续存在。
为了消除由锂离子蓄电池中的短路导致的温度增加的问题，出现一种技术，在正电极集电器上使用极端薄的铝膜。采用这一技术，当短路电流流动在正电极集电器中时，薄的铝膜由于电流而加热，并且消散热量，由此恢复产生短路的部分的绝缘，防止电池的温度增加(参见日本待审公开专利出版物No.2003-243038)。
鉴于上述内容，本领域技术人员从本公开内容清楚可知，存在改善双极蓄电池的需求。本发明解决本领域的这一需求以及其他需求，本领域技术人员从本公开内容清楚可知。
发明内容
已经发现，日本待审公开专利出版物No.2003-243038中示出的技术不适于双极蓄电池。双极蓄电池包括彼此堆叠(层叠)的多个双极电极，电解质层位于其间，双极电极的每个包括单一集电器，具有形成在一侧上的正电极活性材料层以及形成在另一侧上的负电极活性材料层。因此，单一的单元电池通过正电极活性材料层和负电极活性材料层与其间的电解质层的每一组合形成，多个串联堆叠到一起的这种单一单元形成发电单元。用于将电力从多个单一单元(即，发电单元)运送到外部的用作引线的接线板布置在多个单一单元的相反堆叠方向面对终端上。
如果到达发电单元的终端的接线板(即，集电器板)的短路产生在这种类型的双极蓄电池中，那么集中的电流将不停止地持续流动通过接线板，即使电池中的集电器使短路电流消散。因此，存在整个电池的温度将持续上升的可能性。因此，当与日本待审公开专利出版物No.2003-243038中示出的单一层电池相关的现有技术应用至双极蓄电池时，整个电池的温度不能被防止在产生由内部短路造成的短路电流时上升。
鉴于现有技术的状态，本发明的一个目的是提供一种双极蓄电池，该蓄电池能够防止在双极蓄电池中产生由内部短路造成的接线板中的电流集中。本发明能够用作改善双极蓄电池的可靠性的技术。
根据一个方面，设置一种双极蓄电池，基本上包括发电单元和一对接线板。所述发电单元包括多个双极电极，所述双极电极彼此堆叠，电解质层设置在双极电极之间并且使所述双极电极分离开。每个所述双极电极包括集电器、形成在所述集电器的第一侧表面上的正电极活性材料层和形成所述集电器的第二侧表面上的负电极活性材料层。第一接线板连接至所述发电单元的第一堆叠方向面对端。第二接线板连接至所述发电单元的第二堆叠方向面对端。所述接线板其中的至少一个包括电流抑制装置，所述电流抑制装置抑制当内部短路产生在所述发电单元中时产生的电流。
本发明的这些和其他目的、特征、方面和优势将通过随后的详细说明而变得对本领域技术人员清楚明了，该详细说明与附图结合公开优选实施例。
附图说明
现在参照形成本初始公开的一部分的附图。
图1是双极蓄电池的透视图，尤其用于车辆电池组中，包含多个双极蓄电池；
图2是根据第一至第三实施例的图1所示的双极蓄电池沿着剖面线2-2所见的横截面剖视图；
图3A是根据第一实施例的沿着堆叠方向所示的设置在图2所示的正和负电极接线板上的校正元件或熔丝的结构的示意性图示；
图3B是根据第一实施例的沿着堆叠方向所示的设置在图2所示的发电单元中的绝缘部件的结构的示意性图示；
图4是示出根据第一实施例的用于制造装配有用于双极蓄电池的绝缘部件的集电器的步骤的一项实例的流程图；
图5A是根据第一实施例的变形方案的沿着堆叠方向所示的设置在图2所示的正和负电极接线板上的校正元件或熔丝的另一结构的示意性图示；
图5B是根据第一实施例的变形方案的沿着堆叠方向所示的设置在图2所示的发电单元中的绝缘部件的另一结构的示意性图示；
图6A是根据第一实施例的变形方案的沿着堆叠方向所示的设置在图2所示的正和负电极接线板上的校正元件或熔丝的另一结构的示意性图示；
图6B是根据第一实施例的变形方案的沿着堆叠方向所示的设置在图2所示的发电单元中的绝缘部件的另一结构的示意性图示；
图7A是沿着堆叠方向所示的设置在图2所示的正和负电极接线板上的校正元件或熔丝的另一个的示意性图示，所述校正元件或熔丝设置在每个接线板已经分隔所成的三个区域的部分中；
图7B是另一结构的示意性图示，其中，校正元件或熔丝设置在每个接线板分隔所成的三个矩形区域的部分中；
图7C是另一结构的示意性图示，其中，校正元件或熔丝设置在每个接线板分隔所成的九个单元状区域的部分中；
图8A是沿着堆叠方向所示的设置在图2所示的正和负电极接线板上的校正元件或熔丝的另一结构的示意性图示，校正元件或熔丝设置在每个接线板已经分隔所成的三个区域的部分中；
图8B是另一结构的示意性图示，其中，校正元件或熔丝设置在每个接线板已经分隔所成的三个矩形区域的部分中；
图8C是另一结构的示意性图示，其中，校正元件或熔丝设置在每个接线板分隔所成的九个单元状区域的部分中；
图9是根据第三实施例的用于发电单元的控制系统的方框图；
图10是根据第三实施例的图9所示的控制系统的操作的流程图；
图11A是包括连接到一起的多个双极蓄电池的电池组的俯视平面图；
图11B是图11A所示的电池组的前部正面图；
图11C是图11A和11B所示的电池组的右侧正面图；
图12是装配有形成图11A至11C所示的电池组的多个双极蓄电池的车辆；
图13是根据第四和第五实施例的沿着图1所示的双极蓄电池的剖面线13-13所示的双极蓄电池的横截面剖视图；
图14是根据第四和第五实施例的双极电极的横截面剖视图；
图15是示出根据第四实施例的具有网状结构的接线板的放大局部俯视平面图；
图16A是根据第四实施例的具有另一网状结构的接线板的放大局部俯视平面图；
图16B是根据第四实施例的具有另一网状结构的接线板的横向横截面；
图17A是根据第四实施例的具有网状结构的接线板的第一变形方案的放大局部俯视平面图；
图17B是根据第四实施例的具有网状结构的接线板的第一变形方案的横向横截面；
图17C是根据第四实施例的网结构的带状材料的横截面剖视图；
图18A是根据第四实施例的具有网状结构的接线板的第二变形方案的放大局部俯视平面图；
图18B是根据第四实施例的具有网状结构的接线板的第二变形方案的横向横截面剖视图；
图19是根据第四实施例的具有网状结构的接线板的第三变形方案的横向横截面剖视图；
图20A是根据第四实施例的具有非编织网状结构的接线板的第四变形方案的放大局部俯视平面图；
图20B是根据第四实施例的具有编织网状结构的接线板的第四变形方案的横向横截面剖视图；
图21是示出根据第五实施例的由传导性树脂制成的接线板的横截面剖视图；
图22是示出根据第五实施例的由传导性树脂制成的接线板如何用于防止内部短路的示意图；
图23是示出根据第五实施例的变形方案的接线板的表面的放大局部俯视平面图。
具体实施方式
现在将参照附图说明选定实施例。具有相同功能的元件示出在附图中，相同的附图标记和重复的解释已略去。本领域技术人员从本公开内容清楚可知，实施例的详细说明仅仅是示例性的并不是为了将本发明限制为由所附的权利要求及其等同内容限定的那样。部件的尺寸和比例尺寸仅仅用于强调或简化。实际的尺寸和比例尺寸可能会与这里示出的不同。本发明能够应用于具有双极蓄电池结构的任何电池，例如，锂离子电池、锂离子蓄电池、氯化镍电池、固态聚合物燃料电池或者固态氧化物燃料电池。在下述实施例中，双极蓄电池为双极锂离子蓄电池(下文简单地称之为“双极蓄电池”)。如下所述，所示实施例的双极蓄电池结构具有接线板，配置成抑制或者中断产生于接线板中的电流集中。因此，如果产生到达接线板的内部短路，那么产生在接线板中的集中局部电流能够被抑制或防止。因此，能够防止由于内部短路而产生在电池中的温度上升。
第一实施例
图1示出根据第一实施例的双极蓄电池的外观。图2是沿着图1中的剖面线2-2所示的双极蓄电池的横截面剖视图。如图1所示，双极蓄电池100具有大体平整的形状。双极蓄电池100具有正电极接线板101、负电极接线板102和外罩103。正电极接线板101延伸离开外罩103的第一侧。负电极接线板102延伸离开外罩103的第二侧，该第二侧与外罩103的第一侧相反。双极蓄电池100也具有发电单元40，如图2所示构造。外罩103用以封盖发电单元40。外罩103围绕其外周热熔融从而将发电单元40气密密封为基本上真空的状态并且防止外部空气进入。
图3A示出沿着堆叠方向所示的设置在图2所示的正电极接线板和负电极接线板上的校正元件或熔丝的结构。图3B示出沿着堆叠方向所示的设置在图2所示的发电单元40上的绝缘部件的结构。
如图2所示，发电单元40包括层叠到一起的多个双极电极21，电解质层25交替地布置在双极电极21之间。双极电极21的每个包括集电器22、形成在集电器22的一个侧表面上的正电极活性材料层23和形成在集电器22的另一侧表面上的负电极活性材料层24。单独一个单元电池26通过正电极活性材料层23、电解质层25和夹置于两个集电器22之间的负电极活性材料层24的每个组合形成。单独一个单元电池26的外周部分每个设置有环形密封部分30，防止外部空气接触单独一个单元电池26的正电极活性材料层23、电解质层25和负电极活性材料层24。虽然图2所示的发电单元40具有六个单一单元电池26，但是单一单元电池26的数量可以按照需要根据所需的电压和所需的电容进行选择。
如图2所示，位于发电单元40的一个堆叠方向面对端处的最外层由集电器22的其中一个(即，集电器22a)形成。集电器22a的内部侧上具有正电极活性材料层23。位于发电单元40的另一堆叠方向面对端处的最外层由集电器22的其中一个(即，集电器22b)形成。集电器22b的内部侧上具有负电极活性材料层24。在这一实施例中，布置在发电单元40的两个堆叠方向面对端处的集电器22a和22b在其仅一侧上具有正电极活性材料层23或者负电极活性材料层24。但是，也可接受使用一侧上具有正电极活性材料层23以及另一侧上具有负电极活性材料层24的双极电极21(与发电单元40中使用的双极电极21的其他相同)作为发电单元40的两个堆叠方向面对端的最外层。
正电极接线板101电连接至集电器22a，负电极接线板102电连接至集电器22b从而将电流吸引离开发电单元40。集电器22a通过使用焊接或另一连接方法而在规定位置处连接至正电极接线板101，从而获得电气和机械特性稳固的连接。类似地，集电器22b通过使用焊接或另一连接方法而在规定位置处连接至负电极接线板102，从而获得电气和机械特性稳固的连接。对于所述规定位置，可接受的是集电器22a与正电极接线板101之间的连接的中心位置。类似地，对于所述规定位置，可接受的是集电器22b与负电极接线板102之间的连接的中心位置。对于所述规定位置，同样可接受的是偏移离开所述中心位置朝向正电极接线板101或负电极接线板102向外延伸的方向。集电器22a连接至正电极接线板101的位置和集电器22b连接至负电极接线板102的位置在本说明书中被称为“电流导引连接位置”。
如图3A所示，沿着堆叠方向所示的，正电极接线板101和集电器22a重叠的正电极接线板101的一部分，以及沿着堆叠方向所示的，负电极接线板102和集电器22b重叠的负电极接线板102的一部分，每个都设置有两个校正元件或熔丝52A和52B，其将接线板101和102分隔为三个区域A、B和C。通过校正元件或熔丝52A和52B，这三个区域A、B和C彼此电气连接(线性连接)于其间的边界处。
当发电单元40中产生内部短路时，校正元件或熔丝52A和52B用于限制分别在不同的区域A、B和C之间沿着集电器22a和22b在接线板101和102的平面方向流动的电流的大小，和/或中断(停止)分别在不同的区域A、B和C之间沿着集电器22a在接线板101和102的平面方向流动的电流。例如，当区域A中产生内部短路并且在集电器的平面上电流流动从区域B朝向区域A时，校正元件或熔丝52A用于限制电流的大小或中断该电流。
在这一实施例中，校正元件或熔丝52A和52B设置在正电极接线板101和负电极接线板102上。但是同样可接受的是，将校正元件或熔丝52A和52B仅设置在正电极接线板101或负电极接线板102上。
如图3B所示，每个双极电极21的集电器22设置有两个绝缘部件62A和62B(绝缘器件)，沿着集电器22的平面方向将集电器22分隔为三个区域A、B和C。绝缘部件62A和62B设置成中断流动于分隔区域A、B和C之间的集电器22中的电流。因此，由于绝缘部分62A和62B的作用，单独一个电池单元26等同于每个包括三个区域A、B和C并且平行地连接到一起的六个单独一个电池单元26。
设置在正电极接线板101和负电极接线板102上的校正元件或熔丝52A和52B的位置和设置在双极电极21的集电器22上的绝缘部件62A和62B的位置在发电单元40沿着堆叠方向观看时基本上相同(对齐)。通过将校正元件或熔丝52A和绝缘部件62A布置(对齐)在相同位置并且将校正元件或熔丝52B和绝缘部件62B布置(对齐)在相同位置，产生内部短路的区域能够与正常工作的其他区域隔离开。因此，局部电流持续流动的情况能够被避免，并且能够抑制局部加热。
当将要产生内部短路的可能性与双极蓄电池100的形状或结构无关时，对于三个区域A、B和C的表面区域优选地相等。同时，如果，例如，将产生内部短路的可能性在双极蓄电池的边缘部分处更大，那么区域B的表面区域被设定成大于区域A和C的表面区域。通过减小内部短路可能性高的区域的表面面积，当内部短路产生时流动的电流的大小能够被减小，由电流产生的热量能够被降低。
虽然在这一实施例中，将绝缘部分62A和62B设置在组成双极电极21的所有集电器22上，但是如果绝缘部件62A和62B没有设置在所有集电器22上也是可接受的。例如，绝缘部件62A和62B可沿着堆叠方向设置在每个其他集电器22上。
现在将说明根据这一实施例的发电单元40的部件元件。正电极活性材料层23是包括正电极活性材料的正电极。正电极也可包括传导性提升器、粘合剂等，使其完全地渗透正电极。例如，使用化学桥接或物理桥接的凝胶电解质可用于完全地渗透正电极。
正电极活性材料可以是在溶液类型锂离子电池中使用的过渡金属和锂等的复合氧化物。更具体地说，可使用LiCoO2或者锂和钴的另一复合氧化物、LiNiO2或者锂和镍的另一复合氧化物、LiMn2O4或者锂和锰的另一复合氧化物、或者LiFeO2或者锂和铁的另一复合氧化物。另外，可使用诸如下述的材料，硫酸盐化合物、锂和磷的复合氧化物(例如，LiFePO4)、过渡金属的氧化物或硫化物(例如，V2O5、MnO2、TiS2、MoS2和MoO3)，或者诸如PbO2、AgO和NiOOH的化合物。
从制造的观点来看，正电极活性材料的颗粒直径(颗粒尺寸)应当使得正电极活性材料能够形成为软膏并且采用喷洒涂覆的方式形成薄膜。另外，为了减小正电极的电阻，颗粒尺寸应当小于典型地使用在其中的电解液不是固态的溶液类型锂离子电池中的颗粒尺寸。更具体地说，正电极活性材料的平均颗粒直径应当为从0.1至10μm。
聚合物凝胶电解质通常采用具有离子传导属性的固态聚合物电解质，包含典型地使用在锂离子电池中的电解质溶液，但是聚合物凝胶电解质也可通过将电解质溶液嵌入不具有离子传导属性的聚合物的分子构架中而获得。
包含在聚合物凝胶电解质中的电解质溶液(电解质盐和增塑剂)应当是典型地使用在锂离子电池中的电解质溶液。例如，电解质溶液能够容纳从下述选出的至少一个锂盐(电解质盐)，诸如LiPF6、LiBF4、LiClO4、LiAsF6、LiTaF6、LiAlCl4和Li2B10Cl10的无机酸阴离子盐以及诸如LiCF3SO3、Li(CF3SO2)2N和Li(C2F5SO2)2N的有机酸阴离子盐。电解质溶液也可使用质子惰性的溶剂或者其他有机溶剂(增塑剂)，包括从下述选出的两个或多个有机溶剂其中的至少一个或混合物，诸如丙烯碳酸脂和乙烯碳酸脂的环状碳酸脂；诸如乙烷碳酸脂、甲基乙基碳酸脂和二乙基碳酸脂的链状碳酸脂；诸如四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、1，4-二恶烷、1，2-乙二醇二甲醚以及1，2-dibutoxyethane的醚类；诸如γ-丁内酯的内酯；诸如乙腈的氰基衍生物；诸如甲基丙酸盐的酯类；诸如二甲基甲酰胺的酰胺(类)；乙酸甲酯；以及甲酸甲酯。但是，电解质溶液不局限于这些电解质盐和有机溶剂。
具有离子传导属性的聚合物的实例包括聚环氧乙烷/聚乙烯氧化物(PEO)，聚环氧丙烷/聚丙烯氧化物(PPO)和PEO与PPO的共聚物。可用作聚合物凝胶电解质的不具有锂离子传导属性的聚合物的实例包括聚偏二氟乙烯(PVDF)，聚氯乙烯(PVC)，聚丙烯腈(PAN)，和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。但是，将使用的聚合物并不局限于这些聚合物。PAN和PMMA可更精确地分类为具有非常小的离子传导性(相对于无)的聚合物，因此，也能够分类为不具有离子传导属性的聚合物。但是，在这一实施例中，PAN和PMMA示出为不具有锂离子传导性并且可使用在聚合物凝胶电解质中的聚合物的实例。前述锂盐的实例包括诸如LiPF6、LiBF4、LiClO4、LiAsF6、LiTaF6、LiAlCl4和Li2B10Cl10的无机酸阴离子盐以及诸如Li(CF3SO2)2N和Li(C2F5SO2)2N的有机酸阴离子盐，以及任何这些的混合物。但是，将被使用的锂盐并不局限于这些锂盐。传导性增强器的实例包括乙炔黑、碳黑和石墨。但是，将被使用的传导性增强器不限制于这些物质。
在这一实施例中，电解质溶液、锂盐和聚合物混合到一起从而形成预凝胶溶液，预凝胶溶液被注入正电极。对于正电极，正电极活性材料、传导性增强器和粘合剂的混合比例应当鉴于电池将被使用(例如，输出相对于能量)的应用和离子传导性进行确定。例如，尤其在固态聚合物电解质的情况下，如果电解质在正电极中的比例过小，那么离子传导阻力和离子扩散阻力将在活性材料层内部增加并且电池性能将下降。同时，尤其在固态聚合物电解质的情况下，如果电解质在正电极中的比例过大，那么电池的能量密度将下降。鉴于这些因素，固态聚合物电解质的量应当根据电池的目的确定。
虽然对于正电极的厚度没有特定的限制，但是类似于混合比例，厚度应当鉴于电池将被使用(例如，输出相对于能量)和离子传导性的应用进行确定。正电极活性材料层的典型厚度为从10至500μm。
负电极包括负电极活性材料。该负电极也可包括传导性增强器、粘合剂等。除了用作负电极活性材料的材料的类型，负电极基本上与正电极相同，相同方面的说明将省略。
用于溶液类型锂离子电池的负电极活性材料可用作负电极活性材料。优选实例包括金属氧化物、锂金属复合氧化物和碳。更多的优选实例包括碳、过渡金属氧化物和锂过渡金属复合氧化物。更优选的实例包括钛氧化物、锂和钛的复合氧化物以及碳。可接受使用这些物质其中的一个或者两个或多个的组合。
在这一实施例中，具有优良容量和输出特性的电池能够通过使用过渡金属和锂的复合氧化物作为正电极活性材料层的正活性材料以及使用碳或过渡金属和锂氧化物作为负电极活性材料层的负电极活性材料而获得。
电解质层25是由具有离子传导属性的聚合物制成的层。对于材料没有特定的限制，只要其具有离子传导属性。在这一实施例中，电解质层25的电解质是通过将用作基部材料的分离器注入预凝胶溶液并且允许聚合物凝胶电解质通过化学桥接或物理桥接形成而制成的聚合物凝胶电解质。因此，聚合物凝胶电解质是具有离子传导属性(例如，聚乙烯氧化物(PEO))、包含通常使用在锂离子电池中的电解质溶液的全固态聚合物电解质。对于聚合物来说也可以接受的是采用聚偏二氟乙烯(PVDF)或者不具有锂离子传导属性的另一聚合物，聚合物凝胶电解质也可通过将一般使用在锂离子电池中的电解质溶液嵌入聚合物的分子构架而获得。示出为包含在正电极中的电解质的实例的该相同的聚合物凝胶电解质也可使用在负电极中，其解释在这里省略。宽范围的比例的聚合物和电解质可使用在聚合物凝胶电解质中。假定100％的聚合物是全固态聚合物电解质，并且100％的电解质溶液是液体电解质，那么采用其间的比例获得的任何材料为聚合物凝胶电解质。术语“聚合物电解质”包括聚合物凝胶电解质和全固态聚合物电解质。具有离子传导属性的陶瓷和其他无机固态电解质也是全固态电解质。
如上所解释的，除了用作形成电池的聚合物电解质，聚合物凝胶电解质可使用在正电极和负电极中。用于制造电池的聚合物电解质可以不同于或者相同于使用在正电极和负电极中的聚合物电解质。同样可接受将不同的聚合物电解质使用在双极蓄电池100的不同层中。聚合物凝胶电解质、固态聚合物电解质和无机固态电解质总体地称为“固态电解质”。对于构成电池的电解质的厚度没有特定的限制。但是，为了获得紧凑的双极蓄电池，优选地电解质尽可能地薄，同时仍然能够作为电解质执行其功能。固态聚合物电解质层的典型厚度为从10至100μm。但是，电解质的形状可使用该制造方法的特性进行变化，例如，电解质能够容易地沉积为膜到电极(正电极或负电极)的上表面和侧表面的外周部分上，并且不必要在任何地方都使得厚度基本上相同，从而确保电解质的功能和性能。
通过使用固态电解质用作双极蓄电池100的电解质层，能够防止液体泄漏，能够防止液体汇流(对于双极蓄电池专有的问题)并且能够获得高度可靠的双极蓄电池。另外，密封部件30的结构可以简化，因为不存在任何液体泄漏。因此，双极蓄电池能够更容易地被制造并且双极蓄电池的可靠性能够增强。
固态电解质的实例包括这种公知的固态聚合物电解质，例如，聚环氧乙烷/聚乙烯氧化物(PEO)，聚环氧丙烷/聚丙烯氧化物(PPO)和其共聚物。支承盐(锂盐)容纳在固态聚合物电解质层从而使离子传导属性稳固。诸如LiBF4、LiPF6、LiN(SO2CF3)2和LiN(SO2C2F5)2的化合物或这些的混合物能够用作支承盐。但是，将被使用的支承盐并不局限于这些物质。化合物LiBF4、LiPF6、LiN(SO2CF3)2和LiN(SO2C2F5)2容易溶解在这种聚亚烷基氧化物聚合物中，诸如PEO和PPO。另外，形成桥接结构可提供优良的机械强度。
密封部件30设置在单独一个电池单元26的外周上。密封部件30用于保护发电单元40不与外部空气接触，由此防止电解质的离子传导性下降。所使用的电解质不仅仅是液体电解质或者半固态凝胶电解质，也是固态电解质。密封部件30防止活性材料与空气或者包含空气的湿气反应。密封部件30也防止液体泄漏和液体汇合，当使用液体或半固态凝胶电解质时产生该液体泄漏和汇合。作为密封预制件，有利地使用通过压缩地变形而紧密地附着至集电器22的橡胶树脂或者通过加热和压缩而紧密地附着至集电器22的热可熔树脂(例如，烯烃)。虽然对于能够使用的橡胶树脂不具有特定限制，但是优选地使用从包括硅橡胶、氟橡胶、烯烃橡胶和腈橡胶的组中选出的橡胶树脂。这些橡胶树脂具有极佳的密封性能、耐碱性、耐化学品性、耐久性、耐空气变化和耐热性，并且能够长时间使用而不会降低这些极佳的属性或树脂质量。
对于能够使用的热可熔性树脂不具有特定的限制，只要树脂能够在发电单元40中用作密封部件30，以及只要树脂在将使用发电单元40的所有状况下展示极佳的密封效果。热可熔下树脂优选地选自于包括硅、环氧树脂、尿烷、聚丁二烯、烯烃树脂(例如，聚丙烯和聚乙烯)和固体石蜡的组。这些热可熔树脂具有极佳的密封性能、耐碱性、耐化学品性、耐久性、耐空气变化和耐热性，并且能够长时间使用而不会降低这些极佳的属性或树脂质量。
如图3A所示，用于形成正电极接线板101的区域A、B和C的材料与用于形成集电器22a的材料相同。同样，用于形成负电极接线板102的区域A、B和C的材料与用于形成集电器22b的材料形同。在这一实施例中，能够用于接线板和集电器的材料没有特定的限制，能够使用公知的现有材料。例如，能够有利地使用铝和不锈钢(SUS)。如图3A所示，校正元件或熔丝52A和52B必须在集电器22a或集电器22b的中间位置处以直线形式形成在正接线板101或负接线板102上。因此，如果校正元件形成，那么能够用于形成N型或P型半导体的基于硅的材料用作用于校正元件的材料。如果形成熔丝，那么将具有低熔点即适当熔化温度的金属用作熔丝的材料。
正电极接线板101和负电极接线板102能够通过使用喷墨方法将前述材料沉积在基板上而制成。例如，在区域A、B和C中形成集电器的材料和形成校正元件52A和52B的N型或P型半导体的每个分离地以线性形式沉积。当形成线形形状的熔丝52A和52B时，形成熔丝52A和52B的材料以线形形状沉积。因此，用作接线板的区域A、用作校正元件或熔丝的线性区域、用作接线板的区域B、用作校正元件或熔丝的其他线性区域以及用作接线板的区域C的每个可如上所述形成。
当正电极接线板101或负电极接线板102形成为简单的接线板(即，不具有线形形状的校正元件或熔丝)时，接线板能够使用这种优选材料制成，诸如铝箔、不锈钢(SUS)箔、镍和铝包层、铜和铝包层或采用这些金属的组合制成的镀板。同样可接受的是通过将铝膜沉积在金属表面上而形成该接线板。同样，在一些情况下，能够使用通过将两个或多个金属箔层叠到一起制成的接线板。虽然对于正电极接线板101和负电极接线板102的厚度没有特定限制，但是厚度通常从1至100μm。
集电器22可通过使用氧化铝作为基板的绝缘体并且使用由乙炔黑和聚乙烯制成的复合树脂作为导体而制成。现在将参照图4说明制成集电器22的方法的实例。但是，集电器22并不局限于所述材料以及这里所述的制造方法。
在这一实施例中，多孔绝缘材料通过使用阳极氧化方法形成铝材料的金属氧化物而制成。如图4所示，铝片材料将用作基板。该基板的铝片材料采用JISA 1050制成(步骤S101)。
铝片材料然后被浸入包含4wt％的醋浆草酸的电解质溶液。连接电源使得用作阳极的铝片材料和一件不锈钢(SUS304)也浸入电解质液体，其用作阴极。恒流器用作电流调节装置，使得阳极氧化能够被传导有具有50A/m2的电流密度的恒定直流，由此将铝片材料氧化形成氧化铝(步骤S102)。
包含在步骤S102中的氧化铝然后在80℃浸入水中并且进行水合作用从而获得氧化铝水合物。多孔材料的密度通过使用装配有加热器的水箱并且调节氧化铝与水箱中的80℃水接触的时间量而进行控制。与水接触的时间被延长从而增加绝缘材料的密度并且缩短从而减小绝缘材料的密度(步骤S103)。
在步骤S103中获得的氧化铝水合物然后被放入电烤炉并且在空气中在500℃下烘烤一个小时。该烘烤处理用于使氧化铝水合物脱水并且将其转换为结晶氧化铝(步骤S104)。
然后在步骤S105，由乙炔黑和聚乙烯制成的复合树脂的挤压片与步骤S104中获得的水晶氧化铝(多孔绝缘体)匹配。水晶氧化铝和复合树脂(即，导电复合树脂材料)的挤压片在170℃下被热压。因此，水晶氧化铝注入导电复合树脂材料以形成电力控制装置(步骤S105)。因此，获得具有绝缘部件62A和62B的集电器。
采用使用在这一实施例中的阳极氧化方法，具有任何所需密度的绝缘金属氧化物能够通过控制金属氧化物与电解质溶液接触的时间量以及控制电流密度而形成。同样，采用这一实施例中用作导电复合树脂材料的乙炔黑和聚乙烯复合物，该材料的导电性能够通过控制乙炔黑和聚乙烯的混合比例而进行控制。
虽然在这一实施例中铝用作绝缘金属氧化物的金属材料，但是可接受使用能够使用阳极氧化方法进行氧化的另一金属。虽然醋浆草酸用作电解质溶液，但是也可接受使用磷酸、硫酸或者一般用于阳极氧化的另一电解质溶液。
同样可使用树脂、陶瓷或已经通过挤压、压制形成或切割而形成在格网上的其他绝缘材料，以及将绝缘材料如上所述浸入传导材料。
现在将说明发电单元40的操作。当根据上述这一实施例制造的发电单元40中产生内部短路时，局部电流被防止继续存在，局部加热被防止。现在将说明防止持续出现局部电流的机制。在这一实施例中，假定正电极接线板101或负电极接线板102连接在电流导引连接位置51，并且集电器22a或集电器22b在电流导引连接位置61连接至区域B。
例如，如果内部短路产生在定位于图3A和3B所示的区域A中的单独一个电池单元，那么区域A中的电势将不同于区域B和C中的电势，区域A和区域B之间存在电势差。电势差将使得区域B的电势更高并且区域A的电势更低。与电势差的出现同时地，局部电流将在产生内部短路并且将产生加热的部分中流动，导致温度的局部增加。
在正电极接线板101或负电极接线板102接触集电器22a或集电器22b的位置，如果校正元件52A设置在正电极接线板101或负电极接线板102的区域A与区域B之间，那么校正元件52A将用于阻止电流从区域B流向区域A。因此，避免局部电流持续流动并且局部加热被抑制的情况。
同时，如果熔丝52A设置在区域A与区域B之间，那么局部温度上升将导致熔丝52A熔化和断裂，因此阻断区域A与区域B之间的电连接。简短地说，熔丝52A将用于完全地中断(停止)从区域B流向区域A的电流。因此，局部电流持续流动的情况被避免并且局部加热被抑制。
当校正元件(或整流元件)用作电流限制装置时，校正元件的极性通常设定为使得在正电极接线板101中，电流从区域B流动至区域A，电流从区域C流动至区域B，因为电流导引连接位置51(61)设置在区域B。采用这种方式，该校正元件能够被设定为使得电流仅沿电流输出方向流动。因此，当电流开始沿异常方向(即，相对于输出方向的方向)流动时，如在内部短路期间产生的，那一电流被防止。
虽然二极管或其他校正元件在这一实施例中用作电流限制装置，但是也可接受使用PTC元件，该元件设计成使得当温度增加时其电阻急剧地增加。
第一实施例的发电单元40设置有校正元件或熔丝52A和52B，布置成将正电极接线板101或负电极接线板102沿着平面方向分割成多个区域。因此，当发电单元40中产生内部短路时，沿着平面方向在集电器22的区域之间流动的电流能够被限制或中断。同样地，绝缘部件62A和62B设置在集电器22中，从而将集电器22沿着平面方向分割为多个区域。因此，发电单元40能够等同于包括分隔为三个区域A、B和C并且并行地连接的双极蓄电池的电池。因此，在单独一个单元电池26的集电器22中，在多个区域之间沿着集电器22的平面方向流动的电流能够被干扰或中断。另外，校正元件或熔丝52A或52B和绝缘部分62A和62B布置在当发电单元40沿着堆叠方向观看时相同的位置(对齐)。因此，当在发电单元40中产生内部短路时，能够以非常有效的方式防止局部电流的产生。
简短地说，采用第一实施例，当内部短路产生在发电单元40被分隔所成的三个区域其中的一个中时，局部电流能够被阻止，加热能够被保持至最低，因为产生内部短路的区域被从正常操作的区域隔离开。因此，电池能够通过使用仅仅那些正常操作的区域而被持续使用。
同样地，第一实施例示出校正元件或熔丝52A和52B设置在正电极接线板101和负电极接线板102中的实例，绝缘部件62A和62B设置在形成单独一个单元电池26的集电器22中从而防止由内部短路导致的加热。但是，采用这种结构，可通过将校正元件或熔丝52A和52B仅设置在正电极接线板101或负电极接线板102中而在某些程度上防止由内部短路造成的加热。
现在，将讨论第一实施例的第一变形方案。图5A示出沿着堆叠方向所见的图2所示的设置在正电极接线板101和负电极接线板102上的校正元件或熔丝52A和52B的不同结构。该结构不同于第一实施例。图5B示出沿着堆叠方向所见的图2所示的设置在单独一个单元电池26的集电器22上的绝缘部件62A和62B的不同结构。该结构不同于第一实施例。发电单元40的基本结构和发电单元40的部件元件的构成特征与第一实施例相同，其说明在此省略。相对于第一实施例的唯一区别在于，设置在正电极接线板101和负电极接线板102中的校正元件或熔丝52A和52B的结构以及设置在发电单元40中的绝缘部件62A和62B的结构在第一变形方案中是不同的。
在第一变形方案中，如图5A所示，正电极接线板101和负电极接线板102的校正元件或熔丝52A和52B配置成具有不同尺寸矩形的形状，其布置成同心地并且比例地类似于正电极接线板101和负电极接线板102。校正元件或熔丝52A和52B布置成将矩形接线板的每个分隔为三个区域A、B和C。
三个区域A、B和C通过校正元件或熔丝52A和52B在其间的边界处彼此电连接(线性连接)。由于校正元件或熔丝52A和52B采用与第一实施例中相同的方式操作，所以其说明在此省略。在这一实施例中，校正元件或熔丝52A和52B设置在正电极接线板101和负电极接线板102二者上。但是也可接受将校正元件或熔丝52A和52B设置在仅正电极接线板101上或仅负电极接线板102上。
如图5B所示，构成发电单元40的单独一个单元电池26的每个具有绝缘部件62A和62B，其布置在沿着堆叠方向的对应于(对齐于)正电极接线板101和负电极接线板102的校正元件或熔丝52A和52B的位置。因此，绝缘部件62A和62B的形状是矩形状的校正元件或熔丝52A和52B。
绝缘部件62A和62B设计成中断流动在分隔区域之间的集电器22中的电流。因此，由于绝缘部件62A和62B的动作，布置在正电极接线板101和负电极接线板102之间的单独一个单元电池26等同于每个包括三个区域A、B和C并且并行地连接到一起的六个单独电池单元26。
校正元件或熔丝52A和52B以及绝缘部件62A和62B布置成发电单元40沿着堆叠方向观看时的相同的位置，使得产生内部短路的区域与正确工作的其他区域隔离开。因此，局部电流持续流动的情况能够避免，局部加热能够被抑制。
在第一变形方案中，类似于第一实施例，当内部短路将产生的可能性无关于双极蓄电池100的形状或结构时，三个区域A、B和C的表面面积优选地相等。例如，如果随着电流从双极蓄电池100的外周朝向其中心移动而内部短路将产生的可能性变高，那么随着电流从区域A移动至区域，所述区域的表面面积优选地降低C(A＞B＞C)。相反地，如果随着电流从双极蓄电池100的中心朝向其外周移动而内部短路将产生的可能性变高，那么随着电流从区域A移动至区域C，所述区域的表面面积优选地增加(A＜B＜C)。
虽然，类似于第一实施例，该第一变形方案示出绝缘部件62A和62B设置在构成发电单元40的所有集电器22中的情况，但是可接受不将绝缘部件62A和62B设置在所有的集电器22中。例如，可接受将绝缘部件62A和62B沿着堆叠方向设置在集电器22的每另一个。
现在将讨论第一实施例的第二变形方案。图6A示出沿着堆叠方向所见的设置在图2所示的正电极接线板101和负电极接线板102上的校正元件或熔丝52A和52B的不同结构。该结构不同于第一实施例。图6B示出沿着堆叠方向所见的图2所示的设置在发电单元40中的绝缘部件62A和62B的结构。该结构不同于第一实施例。发电单元40的基本结构和发电单元40的部件元件的构成特征与第一实施例相同，其说明在此省略。相对于第一实施例和第一变形方案的唯一区别在于，设置在正电极接线板101和负电极接线板102中的校正元件或熔丝52A和52B的结构以及设置在发电单元40中的绝缘部件62A和62B的结构在第二变形方案中是不同的。
在第二变形方案中，如图6A所示，校正元件或熔丝52A、52B、52C和52D设置在十字形结构中的正电极接线板101和负电极接线板102上，使得正电极接线板101和负电极接线板10的每个分隔成九个区域A、B1、B2、B3、B4、B5、B6、B7和B8。九个区域A和B1至B8在其间的边界处通过校正元件或熔丝52A、52B、52C和52D彼此电连接(线性连接)。由于校正元件或熔丝52A、52B、52C和52D采用与第一实施例中相同的方式操作，所以其说明在此省略。在第二实施例中，校正元件或熔丝52A、52B、52C和52D也设置在正电极接线板101和负电极接线板102二者上。但是，也可接受将校正元件或熔丝52A、52B、52C和52D设置在仅正电极接线板101上或仅负电极接线板102上。
如图6B所示，发电单元40的双极电极21的每个具有绝缘部件62A、62B、62C和62D，其布置在沿着堆叠方向的对应于正电极接线板101和负电极接线板102的校正元件或熔丝52A、52B、52C和52D的位置。
绝缘部件62A、62B、62C和62D设计成中断流动在分隔区域之间的集电器22中的电流。因此，由于绝缘部件62A、62B、62C和62D的动作，布置在正电极接线板101和负电极接线板102之间的单独一个单元电池26等同于每个包括九个区域A和B1至B8并且并行地连接到一起的九个单独电池单元26。
校正元件或熔丝52A、52B、52C和52D以及绝缘部件62A、62B、62C和62D布置成当发电单元40沿着堆叠方向观看时的相同的位置，使得产生内部短路的区域能够与正确工作的其他区域隔离开。因此，局部电流持续流动的情况能够避免，局部加热能够被抑制。
在第二变形方案中，类似于第一实施例，当内部短路将产生的可能性无关于双极蓄电池100的形状或结构时，区域A和B1至B8的表面区域优选地相等。例如，如果随着电流从双极蓄电池100的外周朝向其中心移动而内部短路将产生的可能性变高，那么随着电流从区域A移动至外部区域B1至B8，所述区域的表面面积优选地降低(A＞B1至B8)。例如，如果随着电流从双极蓄电池100的中心朝向其外周移动而内部短路将产生的可能性变高，那么随着电流从区域A移动至外部区域B1至B8，所述区域的表面面积优选地增加(A＜B1至B8)。
虽然，类似于第一实施例，该第二变形方案示出绝缘部件62A、62B、62C和62D设置在构成发电单元40的所有集电器22中的情况，但是可接受不将绝缘部件62A、62B、62C和62D设置在所有的集电器22中。例如，可接受将绝缘部件62A、62B、62C和62D沿着堆叠方向设置在集电器22的每另一个。
采用第一实施例的第一和第二变形方案获得的效果与采用第一实施例获得的效果相同。
具有高容量和高输出的电池组能够通过多个双极蓄电池100获得，所述双极蓄电池通过将双极蓄电池100串联地和/或并联地连接到一起而根据该实施例或上述变形方案构成。
图11A至11C示出电池组的实例。为了组成这一电池组，第一电池组模块250(参见图11)通过将多个双极蓄电池100串联和/或并联地连接而制成。若干这种电池组模块250然后串联和/或并联连接从而形成电池组300。虽然电池组模块250的每个构成一个电池组，但是术语“电池组模块”使用在这一解释中从而区别于电池组300。
电池组模块250的每个包括彼此堆叠并且封装在模块壳内部的多个双极蓄电池100。该双极蓄电池100并联连接。正侧汇流排和负侧汇流排采用连接孔中的导电杆而连接至双极蓄电池100的每个。图11A示出电池组300的俯视平面图。图11B示出电池组300的前部正视图。图11C示出电池组300的侧部正视图。电池组模块250采用汇流排等电连接到一起并且使用连接夹具310彼此堆叠。连接到一起从而构成电池组模块250的每个的双极蓄电池100的数量以及彼此堆叠从而构成电池组300的电池组模块250的数量根据安装该电池组的车辆(电动车)所需的电池容量和输出进行确定。
由于电池组300通过将双极蓄电池100串联、并联或串联和并联组合地连接到一起而构成，所以电池组300的容量和输出能够自由地调节。同样，使用在双极蓄电池100中的发电单元40设计成使得电流在发电单元40中沿着堆叠方向流动，每个双极蓄电池100的结构形成为利用发电单元40的这一特征。由于构成每个电池组模块250的双极蓄电池100设计成限制或中断当内部短路产生在双极蓄电池100中时沿集电器的平面方向流动的电流，所以双极蓄电池具有长使用寿命并且高度可靠。因此，电池组300也具有长使用寿命并且高度可靠。此外，即使一部分电池组模块250出现故障，电池组300也可通过仅代替出现故障的电池组模块250而被修复。
参照图12，类似于上述那些的双极蓄电池100、电池组模块250或者电池组300能够安装在车辆400中并且用作电源。
图12示出安装有上述电池组300的车辆400。电池组300是用于驱动车辆400的车轮的至少一个的车辆动力源。换句话说，电池组300构成车轮驱动源。如图12所示，电池组300安装在车辆400中从而布置在车辆400的车身的中间部分中的座位下方。电池组300布置在座位下方使得车辆设置有较大的舱室空间和较大的车厢。但是，该安装并不局限于将电池组300安装在座位下方。也可接受将电池组300安装在车辆后部的车厢舱下方或者车辆前部的发动机室。
车辆400装配有双极蓄电池100，其限制或中断当内部短路产生在双极蓄电池中时沿着集电器的平面方向流动的电流，或者车辆400装配有包括多个这种双极蓄电池的电池组。因此，车辆400的安全性和可靠性能够增加。
该装置不局限于将电池组300安装在车辆400中。根据该应用，可接受安装图11所示的电池组模块250或者仅图1所示的双极蓄电池100。也可接受安装电池组300、(各)电池组模块250和(各)双极蓄电池100的组合。虽然混合动力车、电动车和燃料电池车是能够使用电池组300或电池组模块250的优选车辆，但是电池组300和电池组模块250不局限于这种车辆。根据这一实施例的双极蓄电池100和/或电池组300也能够用作不可被中断的电源单元或其他车载动力源。
第二实施例
在第一实施例中，线性地分隔正电极接线板101和负电极接线板102的校正元件或熔丝52A和52B的每个构造成横跨分隔区域之间的整个边界。在第二实施例中，校正元件或熔丝52A和52B设置在每个接线板被分隔所形成的区域的部分中，剩余的边界部分采用绝缘部件绝缘。
图7A示出沿着堆叠方向所见的图2所示的设置在正电极接线板101和负电极接线板102上的校正元件或熔丝52A和52B的结构，校正元件或熔丝52A和52B设置在每个接线板101和102分隔所成的三个区域的部分中。图7B示出校正元件或熔丝52A和52B设置在每个接线板101和102分隔所成的三个矩形区域的部分中的结构。图7C示出校正元件或熔丝52A和52B设置在每个接线板101和102分隔所成的九个单元状区域的部分中的结构。该发电单元40的基本结构和发电单元40的部件元件的构成特征与第一实施例相同并且其说明在此省略。
对于这一第二实施例和其变形方案，设置在双极点击21上的绝缘部件62A和62B不做解释，因为它们完全相同于第一实施例，第一实施例的第一变形方案，和第一实施例的第二变形方案，其中，绝缘部件62A和62B与校正元件或熔丝52A和52B具有相同的形状和位置。因此，设置在双极电极21上的绝缘部件62A和62B的形状和位置被调节从而匹配设置在正电极接线板101和负电极接线板102上的校正元件或熔丝52A和52B的形状和位置。
在这一实施例中，电流导引连接位置，即，正电极接线板101连接至集电器22a以及负电极接线板102连接至集电器22b的位置，设置在发电单元40的中间部分。
在图7A所示的实例中，校正元件或熔丝52A和52B沿着每个接线板分隔所成的三个区域A、B和C之间的边界的部分布置在正电极接线板101和负电极接线板102上。绝缘部件沿着没有设置校正元件或熔丝52A和52B的边界的部分(在图中以虚线示出)设置。因此，三个区域A、B和C通过校正元件或熔丝52A和52B在其间的边界处彼此电连接(点连接)。从区域A流动到区域B的电流通过校正元件或熔丝52A，其设置在沿着区域A和区域B之间的边界线的单一点处。从区域C流动至区域B的电流通过校正元件或熔丝52B，其设置在沿着区域C与区域B之间的边界线的单一点处。
当内部短路产生在发电单元40中时，校正元件或熔丝52A和52B用于限制流动在不同区域之间的集电器22中的电流的大小或者中断(停止)流动在不同区域之间的集电器22中的电流。例如，当内部短路产生在区域A中并且电流在集电器中从区域B流向区域A时，校正元件或熔丝52A用于限制电流的大小或中断该电流。
在图7B所示的实例中，四个校正元件或熔丝52A和四个校正元件或熔丝52B布置在每个接线板被分隔所形成的三个区域A、B和C的部分中的正电极接线板101和负电极接线板102上。绝缘部件沿着不设置校正元件或熔丝52A和52B的边界的部分(在图中示出为虚线)设置。因此，三个区域A、B和C通过四个校正元件或熔丝52A和四个校正元件或熔丝52B在其间的边界处彼此电连接(点连接)。从区域B流动至区域A的电流通过设置在沿着区域A与区域B之间的边界线的四个点处的校正元件或熔丝52A。同时，从区域C流动至区域B的电流通过校正元件或熔丝52B，其设置在沿着区域C与区域B之间的边界线的单独点处。
当内部短路产生在发电单元40中时，校正元件或熔丝52A和52B用于限制流动于不同区域之间的集电器中的电流的大小或者中断不同区域之间的集电器22中流动的电流。例如，当内部短路产生在区域B中并且电流在集电器22中从区域A和C朝向区域B流动时，四个校正元件或熔丝52A用于限制电流的大小或中断该电流。
在图7C所示的实例中，总共十二个校正元件或熔丝52A和52B布置在每个接线板被分隔所形成的九个区域之间的边界的部分处的正电极接线板101与负电极接线板102上。一个校正元件或熔丝52A、52B布置在每个边界上。绝缘部件沿着没有设置校正元件或熔丝52A和52B的边界的部分(在图中如虚线所示)设置。因此，九个区域A和B1至B8通过校正元件或熔丝52A和52B在其间的边界彼此电连接(点连接)，其中的一个设置在每个边界上。从区域B1至B8的任何一个流动至区域A的电流通过沿着区域A与区域B1至B2的每个之间的边界线设置在十二个点。
当内部短路产生在发电单元40中时，校正元件或熔丝52A和52B用于限制不同区域之间的集电器中流动的电流的大小或者中断不同区域之间的集电器22中流动的电流。例如，当内部短路产生在区域B1中并且电流在集电器22中从区域B1之外的区域朝向区域B1流动时，校正元件或熔丝52B其中的两个用于限制电流的大小或中断电流。
在这一实施例中，校正元件或熔丝52A和52B设置在正电极接线板101和负电极接线板102二者上。但是，也可接受将校正元件或熔丝仅设置在正电极接线板101上或仅在负电极接线板102上。
第二实施例的变形方案
虽然第二实施例示出电流导引连接位置51和61设置在发电单元40的中间部分的实例，但是在这一变形方案中，电流导引连接位置51和61设置在发电单元40的边缘部分上。
图8A示出沿着堆叠方向所见的设置在图2所示的发电单元40中的电流导引连接位置和校正元件或熔丝52A和52B的结构，校正元件或熔丝52A和52B设置在每个接线板101和102已经被分隔形成的三个区域的部分中。图8B示出校正元件或熔丝52A和52B设置在每个接线板101和102分隔所形成的三个矩形区域的部分中的结构。图8C示出校正元件或熔丝52A和52B设置在每个接线板101和102分隔形成的九个单元状区域的部分中的结构。该发电单元40的基本结构和发电单元40的部件元件的构成特征与第一实施例中的相同，其解释在此省略。
对于第二实施例的这一变形方案，设置在双极电极21上的绝缘部件62A和62B不进行解释，因为它们完全相同于第一实施例、第一实施例的第一变形方案以及第一实施例的第二变形方案，因为绝缘部件62A和62B的形状和位置与校正元件或熔丝52A和52B完全相同。因此，设置在双极电极21上的绝缘部件62A和62B的形状和位置被调节从而匹配设置在正电极接线板101和负电极接线板102上的校正元件或熔丝的形状和位置。
在这一实施例中，电流导引连接位置设置在发电单元40的边缘部分上。在图8A所示的实例中，校正元件或熔丝52A和52B设置在每个接线板被分隔形成的三个区域A、B和C的部分中的正电极接线板101和负电极接线板102上。两个校正元件或熔丝52A设置在区域A和区域B(其更远离电流导引连接位置51)之间的边界处，一个校正元件或熔丝52B设置在区域B和区域C(其更接近电流导引连接位置51)之间的边界处。绝缘部件沿着边界(在图中以虚线示出)的没有设置校正元件或熔丝52A和52B的部分设置。因此，三个区域A、B和C通过校正元件或熔丝52A和52B在其间的边界处彼此电连接(点连接)。从区域A流动至区域B的电流通过设置在沿着区域A与区域B之间的边界线的两个点处的校正元件或熔丝52A。从区域B流动至区域C的电流通过校正元件或熔丝52B，其设置在沿着区域B与区域C之间的边界线的单一点处。
设置在远离电流导引连接位置51定位的边界上的校正元件或熔丝的数量大于设置在更接近电流导引连接位置51定位的边界上的校正元件或熔丝的数量，因为沿着集电器的平面方向的电阻在远离电流导引连接位置51的位置处更大。因此，更多的校正元件或熔丝设置在远离电流导引连接位置51定位的边界上，从而使得电流能够更容易地流动。
当在发电单元40中产生内部短路时，校正元件或熔丝52A和52B用于限制不同区域之间的沿着集电器的平面方向流动的电流的大小或者中断不同区域之间的沿着集电器的平面方向流动的电流。例如，当内部短路产生在区域A中并且集电器中的电流从区域B朝向区域A流动时，校正元件或熔丝52A用于限制电流的大小或者中断电流。
在图8B所示的实例中，校正元件或熔丝52A和52B布置在形成这些电极的接线板101和102的每个被分隔形成的三个区域A、B和C的部分中的正电极接线板101和负电极接线板102上。更多数量的校正元件或熔丝设置在更远离电流导引连接位置51定位的边界上。即使沿着区域A与区域B之间的相同边界，三个校正元件或熔丝52A设置在远离电流导引连接位置51的位置，一个校正元件或熔丝52A设置在接近电流导引连接位置51的位置。类似地，沿着区域B与区域C之间的边界，三个校正元件或熔丝52B设置在远离电流导引连接位置51的位置，一个校正元件或熔丝52B设置在接近电流导引连接位置51的位置。绝缘部件沿着边界的没有设置校正元件或熔丝52A和52B的部分(在图中以虚线设置)设置。因此，三个区域A、B和C通过校正元件或熔丝52A和52B在其间的边界处彼此电连接(点连接)。从区域A流动至区域B的电流通过设置在沿着区域A与区域B之间的边界线的四个点处的校正元件或熔丝52A。类似地，从区域B流动至区域C的电流通过设置在沿着区域B与区域C之间的边界线的四个点处的校正元件或熔丝52B。
设置在更远离电流导引连接位置51定位的边界上的校正元件或熔丝的数量大于设置在更接近电流导引连接位置51定位在边界上的校正元件或熔丝的数量，因为沿着集电器的平面方向的电阻在更远离电流导引连接位置51的位置更大。因此，更多的校正元件或熔丝设置在更远离电流导引连接位置51定位的边界上从而使得电流能够更容易地流动。
当内部短路产生在发电单元40中时，校正元件或熔丝52A和52B用于限制流动于不同区域之间的集电器22中的电流的大小或者中断流动在不同区域之间的集电器中的电流。例如，当内部短路产生在区域C中并且电流在集电器22中从区域B朝向区域C流动时，校正元件或熔丝52A用于或者限制电流的大小或中断电流。
在图8C所示的实例中，校正元件或熔丝52A和52B布置在正电极接线板101和负电极接线板102上的每个接线板分隔形成的九个区域之间的边界的部分处。更多数量的校正元件或熔丝设置在更远离电流导引连接位置51定位的边界上。在图8C所示的实例中，总共十七个校正元件或熔丝52A和52B设置在每个接线板上。绝缘部件沿着边界的没有设置校正元件或熔丝52A和52B的边界的部分(在图中以虚线示出)设置。因此，九个区域A和B1至B8通过校正元件或熔丝52A和52B在其间的边界处彼此电连接(点连接)。流动至定位有电流导引连接位置51的区域B7的电流通过沿着区域A与区域B1至B5、B6和B8之间的边界线的十七个点处的校正元件或熔丝52A和52B其中的一个。
设置在更远离电流导引连接位置51定位的边界上的校正元件或熔丝的数量大于设置在更接近电流导引连接位置51定位的边界上的校正元件或熔丝52A和52B的数量，因为沿着集电器22的平面方向的电阻在更远离电流导引连接位置51的位置处更大。因此，更多的校正元件或熔丝设置在更远离电流导引连接位置51定位的边界上从而使得电流能够更容易地流动。
当内部短路产生在发电单元40中时，校正元件或熔丝52A和52B用于限制流动在不同区域之间的集电器中的电流的大小或者中断流动于不同区域之间的集电器22中的电流。例如，当内部短路产生在区域B1中并且电流在集电器22中从另一区域朝向区域B1流动时，校正元件或熔丝52A用于限制电流的大小或中断该电流。
在这一变形方案中，校正元件或熔丝52A和52B设置在正电极接线板101和负电极接线板102二者上。但是，也可接受将校正元件或熔丝设置在仅正电极接线板101或仅负电极接线板102上。
类似于第一实施例，根据第二实施例或第二实施例的变形方案的双极蓄电池能够用于构成电池组。另外地，双极蓄电池或电池组能够安装在车辆中。此外，由于这种电池组或车辆使用根据第二实施例的双极蓄电池，所以由内部短路导致的加热能够被抑制或防止，因此，电池能够被防止产生热损伤。
第三实施例
在第一和第二实施例中，校正元件或熔丝52A和52B设置在正电极接线板101和负电极接线板102已经被分隔形成的区域之间的边界部分上。区域之间的电势差或边界部分处的热量被独立地检测到，正电极接线板101或负电极接线板102中的电流被限制或干扰或中断。
图9是用于发电单元40的控制系统的方框图。图10是示出ECU或图9所示的其他控制系统的操作的流程图。发电单元控制系统包括发电单元40、包括设置在发电单元40中的开启/关闭电路或可变电阻的一个或多个电流控制装置70、电流检测装置80、电压检测装置85，以及外部控制装置90(例如，ECU)。电流检测装置80检测电流控制装置80中的电流。电压检测装置85检测电流控制装置70两端的电流。电压检测装置85检测电流控制装置70两端的电压。在这一实施例中，假定安装在车辆中的电子控制单元(ECU)用作外部控制装置90，但是也可接受将专用控制装置设置为外部控制装置90，用于控制发电单元40。
在第三实施例中，电流控制装置70安装在发电单元40中。电流控制装置70设置在分隔正电极接线板101和负电极接线板102的边界部分中，如第一实施例和第二实施例中所解释的。换句话说，电流控制装置70设置在正电极接线板101和负电极接线板102分隔形成的区域之间的边界部分上。电流检测装置80用作检测流动在边界部分中的电流的电流计。电压检测装置85用作检测相同边界部分两端存在的电压的电压计。外部控制装置90(ECU)设计成根据从电流检测装置80和电压检测装置85获得的检测结果操作电流控制装置70。产生在发电单元40内部的短路根据由电流检测装置80检测的电流与由电压检测装置85检测的电压之间的关系进行检测。当采用这种方式检测短路时，正电极接线板101或负电极接线板102中的电流被限制或中断。正电极接线板101和负电极接线板102中的电流被从外部ECU或其他外部控制装置90发送至电流控制装置70的命令限制或中断。
在这一实施例中，当电流控制装置70为可变电阻(电流限制装置)时，可变电阻(电流限制装置)的电阻值由外部控制装置90控制。可选择地，在这一实施例中，当电流控制装置70为开启/关闭电路(电流中断装置)时，开启/关闭电路的开启/关闭状态由外部控制装置90控制。
使用在这一实施例中的可变电阻每个都可以是电阻值差不多由外部控制装置90或半导体开关元件、晶体管或能够类似地操作可变电阻的其他半导体装置的电阻器。在这一实施例中示出的开启/关闭电路每个都可以是具有机械接触的非常小的继电器或者半导体开关元件、晶体管或能够类似地操作开关的其他半导体装置。本领域技术人员应当清楚可知，这一实施例的可变电阻或开启/关闭电路能够以与第一和第二实施例中所述的校正元件或熔丝相同的方式(位置和布置)而应用到接线板101和102中。
现在将根据图9所示的流程图说明上述发电单元控制系统操作的方式。
电流检测装置80用于监视电流控制装置70(例如，可变电阻器或开启/关闭电路)中的电流的幅值。电压检测装置85用于监视电流控制装置70两端存在的电压的幅值。例如，如果这一实施例应用至图3(A)所示的第一实施例，那么电流检测装置80检测从区域A通过对应于校正元件或熔丝52A的电流控制装置70(例如，第一可变电阻或第一开启/关闭电路)流动至区域B的电流的幅值以及从区域C通过对应于校正元件或熔丝52B的电流控制装置70(例如，第二可变电阻或第二开启/关闭电路)流动至区域B的电流的幅值。电压检测装置85检测区域A与区域B之间的势差(电压)以及区域C与区域B之间的势差(电压)(S10)。控制装置90(例如，ECU)确定电流控制装置70中检测到的电流的幅值是否大于设定值以及电流控制装置70两端检测到的电压的幅值是否大于设定值(S20)。
如果流动通过电流控制装置70的电流的大小和电流控制装置70两端的电压的大小不大于设定值(如果S20的结果为“否”)，那么控制装置90(例如，ECU)确定内部短路没有产生在发电单元40中并且返回至步骤S10从而监视流动通过电流控制装置70的电流的大小以及电流控制装置70两端的电压的大小。
同时，如果流动通过电流控制装置70的电流的大小以及电流控制装置70两端的电压的大小大于设定值(如果S20的结果为“是”)，那么控制装置90(例如，ECU)确定内部短路正产生在发电单元40中并且电流控制装置70用于通过增加可变电阻的电阻值从而降低边界部分两端流动的电流的大小或者通过将开启/关闭电流设定为关闭从而中断流动跨过边界部分的电流而隔离正在产生内部短路的区域(S30)。
采用这种方式，控制装置90(例如，ECU)，即，外部控制装置，能够当内部短路产生在双极蓄电池中时控制在正电极接线板101与负电极接线板102的分隔部分之间沿着平面方向流动的电流。该外部控制装置也能够当内部短路产生在双极蓄电池中时中断在正电极接线板101与负电极接线板102的分隔部分之间沿着平面方向流动的电流。
类似于第一实施例和第二实施例，根据第三实施例的双极蓄电池能够用于组成电池组。另外，双极蓄电池或电池组能够安装在车辆中。此外，由于这种电池组或车辆使用设计成抑制或防止由内部短路导致的加热的双极蓄电池，所以电池能够被防止造成热损害。
第四实施例
图13是示出根据第四实施例的双极蓄电池的内部结构的示意图(横截面剖视图)。类似于第一至第三实施例，根据第四实施例的双极蓄电池基本上由双极电极构成。更具体地说，如图13所示，根据第四实施例的双极蓄电池10具有使用双极电极21的发电单元40，其每个包括一侧上具有正电极活性材料层23以及另一侧上具有负电极活性材料层24的集电器22。相邻的双极电极21的正电极活性材料层23和负电极活性材料层24布置成彼此面对，电解质层25位于其间。
在发电单元40的一个堆叠方向面对端处的最外层是在其一侧上仅具有正电极活性材料层23的集电器22a。在发电单元40的另一堆叠方向面对端处的最外层是在其一侧上仅具有负电极活性材料层24的集电器22b。该正电极接线板101连接至发电单元40的一个堆叠方向面对端，负电极接线板102连接至另一堆叠方向面对端，用于将电流抽离发电单元40。换句话说，正电极接线板101连接至集电器22a，负电极接线板102连接至集电器22b。正电极接线板101和负电极接线板102的端部部分延伸自外部壳体103从而用作双极蓄电池的凸片(电池端子)101a和102b。
由于双极蓄电池10的外观类似于图1所示的双极电池100，所以没有设置分离的抽取。
第四实施例不同于第一至第三实施例的地方在于集电器22、22a和22b、正电极接线板101和负电极接线板102的构成特征。但是，相同的附图标记用于这些部件，因为双极蓄电池中其功能基本上与第一至第三实施例相同。与第一至第三实施例相同的其他部件和特征不进行说明。
现在将说明第四实施例的集电器22、22a和22b(虽然下述说明指代集电器22，用作最外层的集电器22a和22b是相同的)。根据第四实施例的集电器22是采用传导树脂的集电器。采用传导树脂的集电器的实例是包括具有传导属性的树脂层的集电器22。树脂层能够具有传导属性的方式的特定实例包括使得该树脂层包含树脂和传导材料(传导填充物)并且采用本身具有传导性的聚合物材料(传导聚合物分子)制成树脂层。包含树脂和传导材料的树脂层是优选的，因为能够选择树脂和传导性材料。
现在将说明树脂层由其分子结构本身具有传导性的传导聚合物材料制成的情况。在这种情况下，整个集电器22由传导聚合物树脂材料制成。该传导聚合物是导电的并且从用作电荷传递介质并且相对于离子不具有传导性的材料中选出来。这种传导聚合物分子被认为是由于由共轭聚稀形成的能量带而示出传导性。代表性实例是传导聚稀聚合物，其大量地使用在电解质电容器中。更具体地说，优选实例包括聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩、多炔、聚对苯撑、聚苯撑1，2-亚乙烯基(polyphenylenevinylenes)、聚丙烯腈、聚噁二唑，以及这些的混合物。在这些中，聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩、多炔从电子传导以及稳定地使用在电池中的能力的角度来看是尤其优选的。
现在将详细说明树脂层由包含传导材料的非传导树脂制成的优选结构。在这一结构中，树脂层设置在集电器22的所有或一部分上，树脂层由包含传导材料的树脂制成，使得整个树脂层是传导性的。传导材料(传导填充物)从具有导电属性的材料选出。从实现导电同时抑制离子在树脂层中传递的观点来看，优选地使用可用作电荷传递介质但是相对于离子不具有传导性的材料。
传导材料的特定实例包含铝材料、不锈钢(SUS)材料，诸如石墨和碳黑的碳材料、银材料、金材料、铜材料和钛材料，但是能够使用的传导材料并不局限于这些。可接受独立地使用前述传导材料其中的任何一个或者共同地使用两个或多个。同样可接受的是使用这些材料的合金。银、金、铝、不锈钢和碳材料是优选的；在这些中，碳材料是尤其优选的。同样可接受的是传导材料作为颗粒陶瓷材料或者涂覆或镀有传导材料(即，前述传导材料其中的一个)的树脂材料。该传导材料可以采用颗粒形状(形式)，但是并不局限于颗粒形式。例如，可接受地，传导材料为填充物类型的传导树脂组分，诸如碳纳米管。
除了碳黑和石墨的碳材料的实例包括碳纤维和c/c复合物(石墨和碳纤维的混合物)。除了作为优良的导体，碳黑、石墨和其他碳颗粒具有非常宽的电势窗口(window)并且相对于正电极电势和负电极电视的宽范围是稳定的。碳颗粒也是极端地轻并且能够使得电池质量保持在最小值。由于碳颗粒通常用作电极的传导性增强器，所以当用作传导填充物的碳颗粒接触电极中用作传导性增强器的碳颗粒时接触阻力小。另外，当碳颗粒用作传导颗粒时，相对于电解质的亲和力能够被降低并且能够通过对碳的表面施加疏水性处理而获得电解质无法容易地渗入集线器的空腔(气孔群)的状态。
虽然在传导材料的平均颗粒尺寸上没有特定的限制，但是颗粒尺寸优选为从0.01至10μm。在该专利说明书中，“颗粒尺寸”指代沿着传导材料颗粒的轮廓的两点之间的最大距离L。用作“平均颗粒尺寸”的值通过使用扫描电子显微镜(SEM)或发射电子显微镜(TEM)发现观察于几十个场中的若干场中的颗粒的颗粒大小的平均值而计算得到。随后说明的活性材料颗粒和其他颗粒的颗粒尺寸和平均颗粒尺寸可采用类似的方式定义。
当树脂层采用包含传导材料的树脂制成时，可接受使树脂包含非传导并且用于粘合传导材料的聚合物材料。通过使用聚合物材料作为树脂层的组成材料，传导材料的粘合能够改善并且双极蓄电池的可靠性能够增强。聚合物材料从能够经受将产生的正电极电势和负电极电势的材料中选出。
能够使用的非传导性聚合物树脂材料的优选实例包括聚乙烯(PE)，聚丙烯(PP)，聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，聚醚腈(PEN)，聚酰亚胺(PI)，聚酰胺(PA)，聚四氟乙烯(PTFE)，丁苯橡胶(SBR)，聚丙烯腈(PAN)，聚丙烯酸甲酯(PMA)，聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，聚氯乙烯(PVC)，聚氟乙烯(PVF)，环氧树脂或者这些的混合物。这些材料具有非常宽的势能窗口并且相对于正电极电势和负电极电势都是稳定的。由于这些材料重量也很轻，所以它们能够获得具有高输出密度的双极蓄电池。
对于包含在树脂层中的传导材料的比例没有特定的限制，但是传导材料的质量优选为聚合物材料(非传导树脂)和传导性材料的总质量的1至30％。该树脂层通过使用足够量的传导材料能够具有足够程度的导电性。
虽然可接受使树脂层除了传导材料和树脂以外包含其他添加剂，但是优选地使树脂层采用传导材料和树脂制成。树脂层能够使用公知的方法制成。例如，喷雾方法或涂覆方法能够用于制作树脂层。更具体地说，一种方式是制造包含聚合物材料的泥浆、应用该泥浆并且允许泥浆硬化。用于制造泥浆的聚合物材料的特定类型是根据前述说明的聚合物材料，进一步的说明在此省略。另一中可包括在泥浆中的成分是传导性材料。传导性颗粒材料的特定实例如上所述，相同内容的说明在此省略。另一方法是使用公知的方法混合聚合物材料、传导颗粒以及其他添加剂并且将混合物形成为膜。还有另一方法是使用喷墨方法制造树脂层，如日本未审公开专利出版物No.2006-190649所述。
虽然对集电器22的厚度没有特定限制，但是从增加双极蓄电池的输出密度的观点来看，较薄的集电器厚度是优选的。双极蓄电池中的正电极和负电极之间存在的树脂集电器可以是薄的，因为对于平面方向电阻来说可接受的是沿堆叠方向更大。更具体地说，每个集电器的厚度例如为10至300μm，优选为20至60μm，更优选为20至50μm。对于这些范围中的集电器厚度，至少沿膜厚度方向能够确保足够的电子传导性，双极蓄电池的输出密度可以在减小重量的同时增加。
通过使用传导树脂形成的集电器22的独特特征是电阻沿膜厚度方向(单独一个单元电池的堆叠方向)小，电阻沿平面方向大。双极蓄电池中的集电器所需的特征是其在膜厚度方向(堆叠方向)具有足够的电子传导性。沿膜厚度和平面方向的电阻之间的差有助于抑制或防止内部短路产生时电流集中的产生。更具体地说，如果沿集电器22的平面方向的电阻值高，那么电流被抑制或防止沿平面方向流动过集电器22朝向已经产生内部短路的部分。因此，仅仅通过使用树脂集电器，由内部短路导致的电流流动被抑制或防止，由内部短路导致的温度增加也能够被抑制或防止。
如果沿膜厚度方向的体积电阻等于或小于102Ω-cm，那么大体地能够获得具有沿其厚度方向(膜厚度方向)的足够电子传导性的集电器。优选地，沿膜厚度方向的体积电阻为从102Ω-cm至10-5Ω-cm。
同时，对于表示沿平面方向的电阻的表面电阻来说可接受的是其值大到足以不允许电流流动，因为没有必要沿平面方向稳定大的电子传导性。在传导树脂的表面电阻方面，如果表面电阻为从例如1016至1010Ω/cm2，那么能够有效地避免内部短路期间电流的集中。同样对于表面阻力可接受高于或低于这一范围。
也可以在具有通过混合传导材料而已经具有导电性的树脂层的集电器中实现厚度方向电阻与平面方向电阻之间的差。例如，考虑使用树脂膜结构制成的树脂层，该结构具有许多中空腔，布置成沿膜厚度方向连通，以及填充入所述腔的传导材料。
更具地体说，如图14所示，这种树脂层具有有机结构体1和传导材料2，该有机结构体1具有许多中空腔，布置成沿膜厚度方向连通，该传导材料2填充入有机结构体1的腔中。填充入多孔有机结构体1的腔的部分中的传导材料2采用金属粉末或者其他传导材料2a和粘合聚合物(粘合剂)2b构成，其用于将传导材料2a的颗粒粘合到一起并且用于将传导材料2a粘合到有机结构体1。传导材料2以高密度充填，使得传导材料2a的颗粒沿着膜厚度方向彼此接触(参见图14的放大局部视图)。
如果传导材料2a的颗粒能够封装为足够高的密度使得它们不会从腔中溅出，那么粘合聚合物(粘合剂2b)并不是必须的。类似地，粘合聚合物(粘合剂)2b在传导材料2a本身具有使其能够在腔中附着的附着属性(例如，磁性)时不是必须的。
当集电器22使用多孔有机结构体1制成时，对于有机结构体1的多孔性(空隙含量)优选地(即，导入传导材料的部分的比例)为从10至90％，或者更优选地从30至90％。如果多孔性低，即，小于10％，那么传导材料(提供大部分传导性)的量小并且难于沿膜厚度方向稳定足够的传导性。同时，如果多孔性超过90％，那么沿着平面方向彼此连通的腔(空隙)的数量将为大并且填充入腔中的传导材料将使电流容易地沿平面方向流动。电流容易地沿平面方向流动的情况是不需要的，因为其与沿平面方向的电阻不同于膜厚度方向的电阻的理念冲突。
通过使用上述结构，集电器22可以形成为传导性沿膜厚度方向高并且沿平面方向几乎不存在(由于沿平面方向的腔之间的连通非常少)。因此，当内部短路产生时，电流能够防止在任何给定集电器中沿平面方向流动并且能够抑制或防止由内部短路导致的电流集中的产生。
在平面方向获得与膜厚度方向不同的电阻也可以采用其他方法。例如，混合入树脂的传导材料的颗粒可配置成沿膜厚度方向较大，沿平面方向较小，使得颗粒不太可能沿平面方向彼此接触，传导性也仅在膜厚度方向高。因此，对于用于获得不同于沿膜厚度方向的沿平面方向的电阻的方法来说没有限制。
现在将说明根据第四实施例的接线板。在第四实施例中，接线板具有网状结构。更具体地说，该网状结构可以是例如，通过交织多个如图15所示的线状材料的多个线束而获得针织结构。图16A和16B示出线状材料的线束编织到一起的编织结构。图17A至18C示出纤维的横截面形状为椭圆形的编织结构(网状结构)的变形方案。图18A和18B示出绝缘热树脂已经嵌入该结构的编织结构(网状结构)。图19示出嵌入绝缘树脂并且进一步设置有金属薄膜的编织结构(网状结构)。
在第四实施例中，接线板的网状结构用于抑制或中断电流的集中。现在将更详细地说明前述网状结构。
图15示出使用在接线板中的网状结构的实例。用于形成该网的线束材料是传导性纤维510(包括单独线束，下文应用相同)并且针织从而形成具有针织状结构的接线板501。图16示出另一实例，其中纤维510(线束材料)仅仅编织成平的编织图案，从而获得具有编织结构的接线板502。图16A是俯视平面图，图16B是横截面剖视图。
虽然术语“接线板501”和“接线板502”用于解释第四实施例，但是二者都指代图13所示的正电极接线板101和负电极接线板102。在随后的说明中提及的接线板503、504、505和506也对应于正电极接线板101和负电极接线板102二者。
在针织结构接线板501和编织结构接线板502中，电流主要地流动通过单独纤维510。虽然某些电流传递通过纤维彼此接触的部分，但是接触电阻的效果使得这种电流小于流过单独纤维的电流。
如果针织结构接线板501或编织结构接线板502接触电池中的集电器22(除了最外集电器22a和22b，其布置成接触接线板)，那么将产生短路。电流的集中将产生在出现内部短路的部分，相同的部分将经受由电流导致的加热。所述加热将熔化并且切断一部分纤维并且电流将不再流过被切断部分。因此，由内部短路导致的双极蓄电池的加热能够被防止。
用作线束材料的传导纤维可以是单独一个线束的铝或铜线或者传导树脂的单独一个线束或纤维。任何种类的线束材料都是可接受的，只要其在规定温度下熔化和切断。线束材料应当切断所处的规定温度(在下文称为“切断温度”)将在下文进行说明。
针织结构接线板501和编织结构接线板502用作弹性体并因此不同于金属箔。由于其针织结构，针织结构接线板501能够形成为具有尤其高的弹性力。因此，在充电和放电期间的电极的膨胀和收缩以及由于热循环的部件的膨胀和收缩能够被吸收并且接线板相对于这种变形和使用的耐久性得以改善。当使用针织结构时，单独纤维的横向方向是电流被引出离开电池的方向(输出方向)。换句话说，纤维沿着图13所示的正电极接线板101和负电极接线板102的凸片101a和102b的方向导向。通过沿这种方向导向所述纤维，接线板101可制成为使得电流容易地沿输出方向流动。
针织或编织结构能够通过使用正常的针织或编织制造过程采用传导纤维或金属线束材料而获得。
现在将讨论具有网状结构的接线板的第一变形方案。图17A至17B示出用于制成针织或编织结构的纤维520的横截面(线束材料)是椭圆形的针织或编织结构(类似网的结构)的变形方案。图17A是纤维520的单独一束的平面视图。图17B是纤维520的单独一束的横截面剖视图。图17C纤维520的单独一束的横截面剖视图。
如图17所示，当使用具有椭圆横截面形状的纤维520(线束材料)时，纤维520布置成编织方式，使得平整方向(即，椭圆形横截面的细长方向)沿接线板503的平面方向导向。采用这种方式，能够增加发电单元40的最外集电器22a和22b与接线板的接触表面面积。因此，相对于最外集电器22a和22b的接触电阻能够减小，并且能够更高效地从发电单元40收集电力并且馈送至凸片101a和102a。抑制或防止产生内部短路时的电流集中的效果与图15和16所示的结构相同。
现在将讨论具有网状结构的接线板的第二变形方案。图18示出第四实施例的另一变形方案，其中具有针织或编织结构(网结构)的接线板504嵌入绝缘树脂。图18A是俯视平面图，图18B是横截面剖视图。
这一结构是通过将绝缘树脂530嵌入图15至17所示的针织或编织结构的任何中。图18示出图16所示的结构，从而解释这一变形方案，但是图15至17所示的针织或编织结构的任何是可接受的。
通过将绝缘树脂530嵌入针织或编织结构，构成针织或编织结构的单独纤维能够彼此绝缘。因此，电流仅在单独纤维中流动并且不流过接触部分。因此，纤维由于在产生由内部短路造成的电流集中的部分的温度增加而变得被切断并且电流能够被防止从已经产生电流集中的部分流动至其他纤维。
现在将说明具有树脂嵌入结构的接线板504如何能够被制造的实例。
能够嵌入网状结构的绝缘树脂的实例包括聚乙烯(PE)，聚丙烯(PP)，聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，聚醚腈(PEN)，聚酰亚胺(PI)，聚酰胺(PA)，聚四氟乙烯(PTFE)，丁苯橡胶(SBR)，聚丙烯腈(PAN)，聚丙烯酸甲酯(PMA)，聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，聚氯乙烯(PVC)，聚氟乙烯(PVF)，环氧树脂或者这些的混合物。这些树脂材料具有非常宽的势能窗口并且相对于正电极电势和负电极电势是稳定的。由于这些材料重量也很轻，所以它们能够实现获得具有高输出密度的双极蓄电池。
当前述聚合物树脂的任何被嵌入网格结构中时，网格结构浸入已经溶解在溶剂中的聚合物材料，聚合物材料允许浸泡入网状结构。该网状结构然后干燥从而移除溶剂并且获得嵌入有树脂的网状结构。接下来，树脂嵌入网状结构的传导纤维(或金属)的表面通过研磨或磨亮树脂嵌入网格结构的表面而露出，从而切断该树脂部分并且暴露传导纤维(或金属)。使得传导纤维(或金属)暴露的表面处于将接触发电单元40的最外集电器22a或22b的接线板的侧部上。
现在将讨论具有网状结构的接线板的第三变形方案。第四实施例的另一变形方案如图19所示。在这一变形方案中，传导性薄膜540设置在具有编织结构的嵌入绝缘树脂(图18所示的结构)的接线板505的表面上。该表面处于将接触发电单元40的最外集电器22a或22b的接线板505的一侧上。图19是接线板505的横截面剖视图。相同的俯视平面图被省略，因为其与图18所示的树脂嵌入结构的相同。
传导性薄膜540是通过例如蒸汽沉积或溅射而施加至绝缘树脂嵌入网格结构的表面的金属膜。通过使用蒸汽沉积或溅射而将金属设置在编织结构的表面上，该金属能够形成为牢固地粘附至该编织结构的所有纤维的表面。同样，所沉积的金属增加发电单元40的最外集电器22a或22b与接线板505之间的接触表面面积。因此，编织接线板505与发电单元40之间的接触电阻能够被减小。
传导薄膜540优选地由具有高传导性的铝、铜或另一金属制成。膜厚度优选地等于或小于1μm并且大概200nm足够。该膜厚度不希望超过1μm，因为当膜较厚时存在纤维不会响应于温度的增加而切断的可能性。可接受的是，假设最小的许用膜厚度是能够通过蒸汽沉积或溅射而制成的最小厚度。传导薄膜540的功能是为了相对于最外集电器22a和22b增加表面接触面积，并且其能够足够良好地满足这一功能，即使其很薄。换句话说，传导薄膜540本身不需要用作传递电流的接线板。
同样可接受的是，传导性薄膜540可通过除了蒸汽沉积或溅射的方法而形成。
采用充分薄的膜，当由于内部短路而产生电流集中时，纤维在电流集中由于温度增加而产生的部分中切断。在正常状态下，电能能够高效地从发电单元40收集并且传递至凸片101a和102a。
现在将解释切断温度。该切断温度根据将使用双极蓄电池的温度而不同。例如，当用于车辆应用的锂离子电池使用于60℃时，优选地使纤维切断于65至150℃。如果切断温度设定为低于65℃，那么存在纤维将在正常使用温度下切断并且电池无法满足其所设定功能的可能性。相反地，如果切断温度高于150℃，那么如果局部温度增加没有保持处于监控状态，存在整个电池的温度将增加的可能性。因此，切断温度应当根据使用在双极蓄电池中的材料和双极蓄电池的应用而设定为适当值，在这一说明书中将不指出对于切断温度的限制。
用于制造具有针织结构或编织结构的接线板的纤维可以是例如传导树脂的纤维或者单独线束的金属。
由传导树脂制成的纤维能够采用传导聚合物或包含已经被处理成纤维状状态的传导材料的树脂(这些树脂集合地指代为“传导树脂”)制成。可接受的聚合物和传导材料与先前关于传导树脂集电器所述的材料相同。
当这种传导树脂用于这种纤维时，除了将纤维设计成切断于该切断温度，有必要保持足够程度的传导性，从而允许在正常状态下从发电单元40收集的电流朝向凸片流动。这里，“正常状态”指代由内部短路导致的电流集中没有产生的状态。因此，每个单独纤维的体积电阻被设定为102Ω-cm，或者更优选地，102至10-5Ω-cm。当体积电阻处于这一范围时，网格纤维能够以高效的方式传递从发电单元40收集的电流朝向凸片。
同样可以接受的是采用薄的金属束制成纤维。所使用的金属可以是例如铝、铜或不锈钢。在20℃下，铝的体积电阻是2.8×10-6Ω-cm，铜的体积电阻为1.7×10-6Ω-cm，不锈钢(SUS410)的体积电阻是62.2×10-6Ω-cm。其他金属材料也可以使用。金属束可制成为更厚从而允许更多的电流在正常状态下流动，可以使用合金，使得所述束在切断温度立刻切断。
传导纤维或金属束制成为适当的厚度从而获得前述切断温度。
现在将说明具有网状结构的接线板的第四变形方案。虽然到目前为止已根据通过制造针织结构或编织结构而获得类似网的结构的实例说明第四实施例，但是根据第四实施例的接线板并不局限于针织或编织结构。例如，如图20所示，可接受通过模具冲压单独一个金属片而制成冲压网506(金属网结构)。在这种情况下，构成网的网束所形成的宽度使得它们在切断温度切断。因此，当产生由内部短路导致的电流集中时，在产生电流集中的部分中的网束由于那一部分中的温度增加而变得被切断，并且双极蓄电池的温度增加能够被抑制或防止。
第四实施例的工作实例
根据第四实施例构造的双极蓄电池的实验样品已被制造并且其循环测试特性已被评测。
现在将说明双极蓄电池样品的结构。
正电极材料通过以规定比例混合下述材料而制成。
·LiMn2O4(85wt％)用作正电极活性材料。
·乙炔黑(5wt％)用作传导性增强器。
·PVDF(10wt％)用作粘合剂。
·NMP用作溶剂，将正电极材料的泥浆的粘度调节至适于涂覆的粘度。
·树脂集电器的一个表面涂覆有泥浆，然后干燥以获得正电极。
负电极材料通过以规定比例混合随后材料而制成
·硬碳(85wt％)用作负电极活性材料。
·乙炔黑(5wt％)用作传导性增强器。
·PVDF(10wt％)用作粘合剂。
·NMP用作溶剂，将正电极材料的泥浆的粘度调节至适于涂覆的粘度。
·树脂集电器的一个表面涂覆有泥浆，然后干燥以获得一侧上具有正电极、另一侧上具有负电极的集电器，即，完整的双极电极。
除了上述方法，正电极和负电极能够通过将包括预涂覆金属箔的电极传递至树脂集电器而制成。
该集电器使用聚乙烯、聚酰亚胺或者其他树脂材料作为基部材料、混合该基部材料与作为传导材料的乙炔黑(碳材料)并且挤压该混合物以将集电器形成为薄膜而制成。
电解质材料通过以规定比例混合下述材料而制成。
·PC和EC以1比1的比例混合，1M LiPF6(90wt％)作为锂盐添加从而获得电解质溶液。
如上所述制成的双极电极、密封材料和分离器彼此堆叠(层叠)并且从上方和下方压制(压力和热)在外周部分的三侧上从而熔化和密封所述层，由此获得发电单元。该压制条件为0.2VPa，200℃，5秒。
密封材料是基于聚乙烯的热塑性树脂；聚丙烯或环氧树脂也是可接受的。
液体电解质从未被压制的剩余侧注入，然后该剩余侧被压制和密封。
能够覆盖双极蓄电池元件的整个突出面的接线板根据下述工作实例制成。该接线板布置成夹置层叠发电单元，接线板和发电单元涂覆有铝叠层作为外部壳并且真空密封。该整个双极蓄电池单元以大气压从两侧而被压制从而增加接线板与发电单元之间的接触，由此完成凝胶电解质双极蓄电池样品的制造。
现在将说明评价方法
工作实例1
在这一工作实例中，具有如图16所示的编织结构的接线板502用作双极蓄电池样品的接线板。该编织结构由具有100μm的直径的铝束制成并且编织成以100μm间隔开从而将切断温度100℃定为目标。
装配有接线板502的双极蓄电池样品的初始充电被执行，初始电压被检测。接下来，从外罩的表面将局部电压施加至电池从而在内部集电器与接线板之间建立接触并且引发内部短路。
充电/放电循环测试然后在50℃下执行。即使在超过50个循环之后仍保持初始电压，即，示出良好的循环特性。外罩的表面温度也在充电/放电循环测试期间被监视并且被发现不超过50℃，其是测试期间的环境温度。
工作实例2
在这一工作实例中，具有如图17所示的编织结构的接线板503用作双极蓄电池样品的接线板。该编织结构由具有50μm的短直径和200μm的长直径的横截面形状的铝束制成。该铝束编织成以100μm间隔开，该编织结构设计成以切断温度100℃为目标。
装配有接线板503的双极蓄电池样品的初始充电被执行，初始电压被检测。接下来，从外罩的表面将局部电压施加至电池从而在内部集电器与接线板之间建立接触并且引发内部短路。
充电/放电循环测试然后在50℃下执行。即使在超过50个循环之后也保持初始电压，即，示出良好的循环特性。外部罩的表面温度也在充电/放电循环测试期间被监视并且被发现不超过50℃，其是测试期间的环境温度。
工作实例3
在这一工作实例中，如图18所示的具有嵌入绝缘树脂的编织结构的接线板504用作双极蓄电池样品的接线板。该网格结构由具有100μm直径的铝束制成并且编织成以100μm间隔开，从而以切断温度100℃为目标。基于聚乙烯的热塑性树脂用作嵌入树脂。在树脂嵌入网格结构之后，铝束暴露在将接触发电单元的表面。
装配有接线板504的双极蓄电池样品的初始充电被执行，初始电压被检测。接下来，从外罩的表面将局部电压施加至电池从而在内部集电器与接线板之间建立接触并且引发内部短路。
充电/放电循环测试然后在50℃下执行。即使在超过50个循环之后也保持初始电压，即，示出良好的循环特性。外罩的表面温度也在充电/放电循环测试期间被监视并且被发现不超过50℃，其是测试期间的环境温度。
工作实例4
在这一工作实例中，具有如图19所示的编织结构的接线板505用作双极蓄电池样品的接线板，其嵌入有绝缘树脂并且设置有由铜制成的薄膜。该编织结构由具有100μm直径的铝束制成并且编织成以100μm间隔开，从而以切断温度100℃为目标。基于聚乙烯的热塑性树脂用作嵌入树脂。在树脂嵌入网格结构之后，铝束暴露在将接触发电单元的表面。由铜制成的薄膜被蒸汽沉积至暴露铝的表面上200nm的厚度。
装配有接线板505的双极蓄电池样品的初始充电被执行，初始电压被检测。接下来，从外罩的表面将局部电压施加至电池从而在内部集电器与接线板之间建立接触并且引发内部短路。
充电/放电循环测试然后在50℃下执行。即使在超过50个循环之后保持初始电压，即，示出良好的循环特性。外罩的表面温度也在充电/放电测试循环期间被监视并且被发现不超过50℃，其是测试期间的环境温度。
比较性实例1
作为比较性实例，使用用于每个接线板的单独一片铝箔制造双极蓄电池样品。装配有铝箔接线板的双极蓄电池样品的初始充电被执行，初始电压被检测。接下来，从外罩的表面将局部电压施加至电池从而在内部集电器与接线板之间建立接触并且引发内部短路。
之后，当尝试在50℃下对电池样品充电时电池电压将不会上升。因此，不能执行重复的充电和放电。
通过所述工作实例获得的结果示出即使当产生内部短路时，根据第四实施例的双极蓄电池的温度不会上升，电池能够被重复地充电和放电。
现在将说明由第四实施例示出的效果。
在第四实施例中，接线板具有网状结构并且构成网的每种单独材料束设计成由于产生内部短路时的热量而被切断。因此，双极蓄电池整体的温度不会在产生内部短路时增加。由于任何不必要的电流集中被中断，所以能够保持更均一的电流分布和更均一的温度，能够改善电池的使用寿命。内部短路的原因包括例如作为在双极蓄电池整体上的力以及传导性外部物质通过外罩对电池的渗入(例如，钉子刺破电池)。
通过使用针织或编织结构来获得类似网状结构，能够获得具有优良柔韧性的接线板，并且接线板能够在充电和放电期间适应双极蓄电池整体的膨胀和收缩，而不使得压力在电池内部增加。
通过使用具有椭圆形横截面形状的束材料形成网状结构，能够在接线板与发电单元之间实现较大的接触表面面积，接线板能够从发电单元更高效地抽出电流。
通过将绝缘树脂嵌入该类似网状结构，能够防止电力在网材料束之间传递。因此，当产生内部短路时，电流能够被防止流动通过其他束。
当绝缘树脂嵌入接线板的网结构中时，接线板能够通过将传导性薄膜设置在接线板表面上(在将接触发电单元的侧部上)而实现从发电单元更高效地抽出电流。
具有网状结构由金属制成的接线板也能够通过模具冲压制成。模具冲压得到的金属网能够容易地制成。
根据第四实施例的双极蓄电池也能够用于制成电池组，类似于第一至第三实施例。另外，双极蓄电池或电池组能够安装在车辆中。此外，由于这种电池组或车辆使用设计成抑制或防止由内部短路导致的加热的双极蓄电池，所以电池能够被防止产生热损害。
第五买施例
根据第五实施例的双极蓄电池基本上与根据第四实施例的双极蓄电池相同，除了接线板的构成特征。除了接线板的部件的说明在随后的说明中省略，因为其他部件与第四实施例中相同。图21是根据第五实施例的接线板601的横截面示意性视图。接线板601设计成用作图13所示的正接线板101或负接线板102。
这一接线板601包括由树脂混合传导性材料(传导性填充物)610制成的传导性树脂层605。接线板601用于抑制或中断电流的集中。
通过调节混合入该树脂材料的传导性材料610的比例，电流能够容易地沿平面方向流动，并且所得到的接线板的拉伸强度低于集电器的拉伸强度。
图22是示出接线板601如何防止产生电流集中的示意图。如图22所示，由于接线板601的拉伸强度小，所以当接线板经受能够造成内部短路的力时接线板601断开。这一断开导致用作电流携带元件的传导性材料610随着一些树脂分散开。该图示出由树脂和传导性材料制成的分散件620。由于电流不能在断开部分中流动，所以能够防止由于内部短路产生的电流集中。同样，由于接线板601的拉伸强度低于集电器的拉伸强度，所以当由内部短路产生的力到达接线板601时，接线板601能够可靠地断开并且导致传导性树脂中用作电流携带元件的传导性材料610散开。
处于独立状态下的接线板601的拉伸强度优选地不大于例如10N/mm2。因此，如果超过10N/mm2的力作用于接线板601，那么接线板601将断开并且传导性材料610(电流传导元件)将散开。因此，当能够导致内部短路的力作用在接线板601上时，接线板601内部的传导性材料能够被可靠地分散开。从防止内部短路的观点来看，对于拉伸强度没有特定的下限。不管拉伸强度多小都没有关系，只要接线板601能够保持其形状。由于双极蓄电池作为整体被外罩覆盖，所以接线板能够具有相当低的拉伸强度并且仍然充分地用作双极蓄电池的接线板。换句话说，接线板的拉伸强度需要足够低，使得接线板在大小足够断开外罩的力作用在接线板上时立刻断开。
为了获得足够的拉伸强度，构成接线板601的使用在传导树脂中的传导性材料的比例优选为相对于接线板601的整个重量为3至90wt％，更优选地为10至90wt％。如果传导性材料的量小于3wt％，那么将不会获得足够的传导性。相反地，如果传导性材料的量超过90wt％，那么将不具有足够的树脂材料支承传导性材料，存在接线板将不能保持其形状的可能性。
根据双极蓄电池的形状，10至50wt％的一部分从确保电池结构被密封的观点来看是优选的。一种形式的双极蓄电池不使用集电器作为最外层，接线板60直接地连接至正电极活性材料层或负电极活性材料层。在这种情况下，如果传导性材料的比例超过50wt％，那么存在树脂将不会进入传导性材料件之间的间隙以及敞开间隙仍然保持的可能性。因此，接线板的密封性能低，电解质会从接线板直接连接的正电极活性材料层或负电极活性材料层泄漏出来。
同样，这种接线板的体积电阻优选为1Ω-cm或者更小，更优选地0.001Ω-cm或者更小。接线板的厚度为优选0.1mm或更大，或者更优选地1mm或更大。这种体积电阻是需要的从而使得接线板按照需要地工作，即，使得电流能够容易地沿平面方向流动。
用于制成接线板601的传导性树脂是具有直接插入其中的传导性材料的树脂或者具有与粘合剂共同插入其中的传导性材料的树脂。树脂的材料和形状和传导性材料基本上在第四实施例中如上所述。材料和形状的说明在此省略从而避免相同信息的重复出现(但是图14所示的传导性材料填充入空腔的结构并不包括在这一实施例中以作为对于传导性树脂的可能性)。
接线板601优选为通过例如挤压或滚压而形成。更具体地说，在树脂和传导性材料熔化并混合到一起以后，接线板601能够通过诸如膨胀挤压、T模具挤压或压延滚压的挤压或滚压方法形成。该接线板优选地不是使用包括拉引的方法形成。如果接线板未被拉引，那么所使用的树脂成分将不会在成型过程期间被加压，其结晶度能够保持低。因此，可提供高度易断的接线板601。
现在将讨论第五实施例的变形方案。图23是用于说明第五实施例的变形方案的接线板的表面的俯视平面图。许多擦痕620设置在这一接线板602的前表面和后表面。除了擦痕620，接线板602与第五实施例的接线板601相同。
擦痕620包括在形成接线板之后形成在接线板602的表面上的无数的头发状的擦痕。也可接受擦痕620形成在仅一侧的表面上而不是两侧上。设置擦痕620使得接线板602能够当强力作用在接线板602上时更容易地断开，由此增加电流集中防止作用。虽然擦痕620描述在附图中作为随机布置，但是对于擦痕620的布置或数量不具有特定的限制。擦痕620能够以随机的方式竖直地、水平地和沿对角线地布置，如该图所示，或者例如，擦痕620能够以规则的形式竖直地、水平地和/或沿对角线地布置，其间具有相等的间隔。同样可接受地使得擦痕620仅竖直地、仅水平地或仅沿对角线地布置。任何布置也是可接受的，只要接线板602当经受力时容易地断开。
第五实施例的工作实例
接线板的结构如下所述。否则，双极蓄电池样品采用与上述关于第四实施例的工作实例相同的方式制成。
工作实例5
现在将说明制造接线板的方式。
聚酯丸和碳黑混合到一起、熔化并且调和。调和的材料然后使用粒化机器形成为小丸。所制成的小丸通过使用平的热压制设备对其进行压制而形成为传导性膜。该膜形成入接线板(通过对其进行切割)，双极蓄电池样品使用接线板制成。
比例性实例2
所制成的双极蓄电池样品与工作实例5相同，除了接线板采用铝箔制成。
评价
在所制成的电池样品被充电之后，具有20mm直径的环形杆用于将力施加至电池的中心部分，使得产生内部短路。电池样品的电压然后被测量。采用工作实例5，基本上没有观察到电压降低。同时，在比较性实例2中观察到大的电压降低。同样，工作实例5未示出温度增加，而比较性实例2未示出温度增加。根据所获得的结果，采用根据第五实施例的结构，内部短路不会产生，双极蓄电池整体的温度不会增加，即使当大力施加至该电池。简短地说，电池持续示出与双极蓄电池相同的性能，即使在其经受这种力之后。
现在将说明由第五实施例示出的效果。在第五实施例中，由于接线板形成为具有比集电器小的拉伸强度，所以接线板中的传导性元件在接线板经受能够造成内部短路的力时分散。因此，电流不能在产生分散的部分中流动并且防止由于内部短路产生电流集中。内部短路的原因包括例如作用在双极蓄电池整体上的力以及传导性外部物体穿过外罩进入电池(例如，钉子刺破电池)。当力作用在双极蓄电池整体上时，传导性元件在接线板的产生力的部分处分散。当外部物体穿透电池时，产生在穿透时刻的力导致接线板的传导性元件分散。
通过使得接线板的拉伸强度为10N/mm2或更小，当能够造成内部短路的力从外部产生作用时，接线板能够以局部的方式被可靠地断开，能够防止由内部短路产生的电流集中。
由于接线板由树脂和传导性材料的混合物制成，所以能够获得所需的拉伸强度，同时也确保接线板具有足够的传导性从而充分地作为接线板发挥作用。
由于接线板在制造过程期间没有被拉引，所以高度脆的接线板能够获得。
传导材料相对于使用在接线板中的总重量的质量比优选为从3至90wt％。因此，接线板能够设计成使得其具有足够程度的传导性，也使得传导性在能够导致内部短路的力作用在电池上时容易地分散。
通过在接线板的至少一个表面中形成擦痕，其脆度能够增加使得当能够导致内部短路的力作用在电池上时传导性材料更容易分散。
根据第五实施例的双极蓄电池也能够用于制成电池组，类似于第一至第四实施例。另外，双极蓄电池或电池组能够安装在车辆中。此外，由于这种电池组或车辆使用的双极蓄电池设计成抑制或防止由内部短路导致的加热，所以电池能够被防止产生损害。
虽然已经选择仅仅选定的实施例示出本发明，但是本领域技术人员从本公开内容清楚可知可在不脱离如所附权利要求限定的发明的范围的情况下在这里作出各种改变和改进。例如，集电器能够采用如第一实施例中的设置在相邻区域之间的绝缘装置分隔为多个区域，接线板能够根据第四或第五实施例制成。相反地，集电器能够由树脂制成，设计成使得电流不能如第四实施例中那样容易地沿平面方向流动，接线板能够根据第一至第三实施例其中的任何制成。各种其他组合也能够用于抑制或中断由内部短路导致的电流的集中并且防止在双极蓄电池中产生温度增加。另外，在所有实施例中，双极蓄电池的形式能够被改进使得集电器不被用作最外层并且接线板直接地连接至正电极活性材料层或负电极活性材料层。
同样也不必要使得所有优势都同时存在于特定实施例中。不同于现有技术的每个特征，单独地或与其他特征组合地，也应当被理解为申请人对其它发明的分开的说明，包括由这种(各)特征实现的结构性和/或功能性概念。因此，根据本发明的实施例的前述说明仅仅用于示例，而不是为了限制如所附权利要求以及其等同内容限定的发明。

Claims (23)

1.一种双极蓄电池，包括：
包括多个双极电极的发电单元，所述双极电极沿堆叠方向彼此堆叠，电解质层设置在双极电极之间并且使所述双极电极分离开，每个所述双极电极包括集电器、形成在所述集电器的第一侧表面上的正电极活性材料层和形成所述集电器的第二侧表面上的负电极活性材料层；以及
一对接线板，第一接线板连接至所述发电单元的第一堆叠方向面对端，第二接线板连接至所述发电单元的第二堆叠方向面对端，
所述第一和第二接线板其中的至少一个包括电流抑制装置，所述电流抑制装置抑制当内部短路产生在所述发电单元中时产生的电流。
2.根据权利要求1所述的双极蓄电池，其中
所述电流抑制装置选择性地由电流中断装置和电流限制装置其中的一个形成，所述电流中断装置中断电流，所述电流限制装置通过沿所述至少一个接线板的平面方向分隔所述至少一个接线板而抑制电流，其中，所述至少一个接线板的平面方向相对于所述发电单元的堆叠方向垂直地导向。
3.根据权利要求2所述的双极蓄电池，其中
所述集电器其中的至少一个具有绝缘装置，所述绝缘装置沿所述至少一个集电器的平面方向分隔所述至少一个集电器，其中，所述至少一个集电器的平面方向相对于所述发电单元的堆叠方向垂直地导向。
4.根据权利要求3所述的双极蓄电池，其中
所述至少一个接线板的电流抑制装置设置的位置沿着所述发电单元的堆叠方向观看基本上对齐于所述至少一个集电器的绝缘装置的位置。
5.根据权利要求2或4所述的双极蓄电池，其中
所述电流抑制装置包括用作所述电流限制装置的可变电阻，所述可变电阻的电阻值由外部控制装置控制。
6.根据权利要求2或4所述的双极蓄电池，其中
所述电流抑制装置包括用作所述电流限制装置的校正元件。
7.根据权利要求2或4所述的双极蓄电池，其中
所述电流抑制装置包括用作所述电流中断装置的开启/关闭电路，所述开启/关闭电路的开启/关闭状态由外部控制装置控制。
8.根据权利要求2或4所述的双极蓄电池，其中
所述电流抑制装置包括用作电流中断装置的熔丝。
9.根据权利要求1所述的双极蓄电池，其中
所述至少一个接线板具有用作所述电流抑制装置的类似网状结构。
10.根据权利要求9所述的双极蓄电池，其中
所述类似网状结构包括多个线束，所述多个线束或者针织成针织结构或者编织成编织结构。
11.根据权利要求10所述的双极蓄电池，其中
所述线束具有椭圆形横截面。
12.根据权利要求10或11所述的双极蓄电池，其中
绝缘树脂嵌入所述针织结构或编织结构。
13.根据权利要求12所述的双极蓄电池，其中
所述至少一个接线板具有金属箔，所述金属箔布置在所述至少一个接线板的接触所述发电单元的一侧上。
14.根据权利要求9所述的双极蓄电池，其中
所述类似网状的结构是非编织的金属网结构。
15.根据权利要求1所述的双极蓄电池，其中
所述至少一个接线板具有小于所述至少一个集电器的拉伸强度从而形成所述电流抑制装置。
16.根据权利要求15所述的双极蓄电池，其中
所述至少一个接线板的拉伸强度等于或小于10N/mm2。
17.根据权利要求15或16所述的双极蓄电池，其中
所述至少一个接线板由树脂和传导性材料制成。
18.根据权利要求15至17任一项所述的双极蓄电池，其中
所述至少一个接线板使用挤压过程或滚压过程而不使用拉引过程形成。
19.根据权利要求17或18所述的双极蓄电池，其中
所述至少一个接线板包含相对于所述至少一个接线板的总重量为3至90Wt％的传导性材料。
20.根据权利要求15至19任一项所述的双极蓄电池，其中
所述至少一个接线板在至少一个表面上具有擦痕。
21.一种电池组，包括：
串联地和/或并行地连接到一起的根据权利要求1至20任一项所述的多个双极蓄电池。
22.一种车辆，包括：
包括根据权利要求1至20任一项所述的双极蓄电池的电源。
23.一种双极蓄电池，包括：
用于产生电力的发电装置；以及
端子装置，用于为所述发电装置提供连接，所述端子装置包括用于抑制当内部短路产生在所述发电装置中时产生的电流的电流抑制装置。
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