CN107204486B - 非水电解质电池、非水电解质电池组以及车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了设置有双极电极单元和包括非水电解质的绝缘层(6)的非水电解质电池(11)。所述绝缘层覆盖所述单元的双极电极(11)的集电器(3)的两个侧表面上的正极活性材料层和负极活性材料层(4、5)。所述单元每隔预定长度折叠，以具有设置成彼此面对的平坦部(8)和设置在平坦部之间以连接平坦部的弯曲部(12)。位于每个弯曲部的外侧表面上的电极的绝缘层的一部分的厚度(t)设定为大于绝缘层的另一部分的厚度(t0)，所述另一部分位于每个平坦部上。

Description

非水电解质电池、非水电解质电池组以及车辆
技术领域
本文所述的实施方案总体上涉及非水电解质电池、非水电解质电池组以及车辆。
技术背景
近年来，人们积极地研究和开发锂离子二次电池作为高能量密度电池。人们期望将锂离子二次电池用作诸如混合动力车辆和电动车辆的车辆的电源或者用作移动电话基站的不间断电源。然而，即使锂离子二次电池的电池尺寸变大，从锂离子二次电池的电池获得的电压也是约3.7V的低电压。因此，为了从使用锂离子二次电池的电池的电源获得高输出，需要使用其中锂离子二次电池的许多电池串联连接的电源。结果，电源的尺寸变大。
人们提出可以相对于其输出将双极电池制成尺寸较小的电池。该双极电池使用多个双极电极，其中每个双极电极包括集电器、形成在集电器的一个侧表面上的正极活性材料层以及形成在集电器的另一个侧表面上的负极活性材料层。设置这些双极电极以在它们之间插入电解质层并且串联电连接。由于在双极电池中多个双极电极串联电连接，因此可以获得高电压和恒定电流的高功率，并且电池中的电阻也小。
锂离子二次电池使用液体电解质。并且，在双极电池的一个电池中重复正极和负极。因此，如果将用于锂离子二次电池的液体电解质应用于双极电池，则可能由正极和负极之间的离子导电引起短路(液体接界)。因此，不能采用使用液体电解质的锂离子二次电池的电池结构作为双极电池的电池结构。
迄今为止，人们已经提出了使用不包括液体电解质的聚合物固体电解质的双极电池。由于具有这种结构的双极电池不使用液体电解质，所以不可能由于多个双极电解质之间的液体电解质的离子传导而导致短路(液体接界)。然而，通常，固体电解质的离子电导率为液体电解质的离子电导率的约1/10至1/100，并且与液体电解质的离子电导率相比非常低。因此，该结构的双极电池的输出密度低，并且该结构的双极电池尚未实际使用。
鉴于上述情况，提出了使用通过使液体电解质变成半固体而获得的凝胶电解质的双极电池。通过将电解质溶液浸入诸如聚环氧乙烷(PEO)、聚偏二氟乙烯(PVdF)等的聚合物中，制备凝胶电解质。由于凝胶电解质具有高的离子电导率，也可以预期使用凝胶电解质的双极电池的输出密度较高。
为了制备作为一种非水电解质电池的使用凝胶电解质的双极电池，如锂离子二次电池那样的高能量密度电池，考虑将双极电极的片以Z字形模式(zigzag pattern)折叠。然而，在这种情况下，双极电极的折叠部(弯曲部)的外表面侧上的绝缘层可能破裂。如果绝缘层破裂，则在折叠部(弯曲部)内发生内部短路。
考虑到上述情况，本发明的目的是提供非水电解质电池，其可以防止双极电池内的内部短路并且可以实现能量密度的提高；包含多个上述非水电解质电池的电池组；以及包含上述电池组的车辆。
发明内容
根据本发明的一个实施方案的非水电解质电池包含双极电极单元，该双极电极单元至少包括双极电极。双极电极包括具有一个侧表面和另一个侧表面的集电器、设置在集电器的一个侧表面上的正极活性材料层以及设置在集电器的另一个侧表面上的负极活性材料层。非水电解质电池还包含绝缘层，其覆盖双极电极的集电器的一个和另一个侧表面上的正极活性材料层和负极活性材料层，并且包括非水电解质。每隔预定长度折叠双极电极单元，使其具有彼此面对设置的多个平坦部和设置在平坦部之间的多个弯曲部。每个平坦部具有在预定长度方向上的一端和另一端，并且每个弯曲部将彼此面对的两个平坦部中的一个的一端和另一端中的一端与两个平坦部中另一个的一端和另一端中的另一端连接。此外，所述双极电极的绝缘层位于双极电极单元的每个弯曲部的至少外侧表面上的一部分的厚度设定为大于绝缘层的其他部分的厚度，所述其他部分位于每个平坦部上。
根据本发明的一个实施方案的非水电解质电池组包含结合在一起的多个非水电解质电池。非水电解质电池串联、并联或者串联和并联组合地电连接。非水电解质电池组还包含非水电解质电池共用的成对的正极侧引线和负极侧引线，以及保护电路，其连接到非水电解质电池，被配置为检测非水电解质电池的异常运行并且避免非水电解质电池的异常运行。每个非水电解质电池包括具有内部空间的壳体和设置在壳体的内部空间内的双极电极单元。双极电极单元至少包括双极电极。双极电极包括具有一个侧表面和另一个侧表面的集电器、设置在集电器的一个侧表面上的正极活性材料层，以及设置在集电器的另一个侧表面上的负极活性材料层。每个非水电解质电池还包括覆盖双极电极的集电器的一个和另一个侧表面上的正极活性材料层和负极活性材料层并包括非水电解质的绝缘层。每隔预定长度折叠双极电极单元，使其具有彼此面对设置的多个平坦部和设置在平坦部之间的多个弯曲部。每个平坦部具有在预定长度方向上的一端和另一端，并且每个弯曲部将彼此面对的两个平坦部中的一个的一端和另一端中的一端与两个平坦部中另一个的一端和另一端中的另一端连接。此外，所述双极电极的绝缘层位于双极电极单元的每个弯曲部的至少外侧表面上的一部分的厚度设定为大于绝缘层的其他部分的厚度，所述其他部分位于每个平坦部上。
根据本发明的一个实施方案的车辆包括一个实施方案的电池组。
附图说明
通过以下结合附图进行的详细描述，可以更充分地理解本发明。
图1是第一实施方案的非水电解质电池的整体的示意性截面图。
图2是在图1的非水电解质电池中使用的以Z字形模式折叠的双极电极的整体的示意性透视图；
图3是图2中的双极电极的基本结构的示意性截面图；
图4是在图1中的非水电解质电池中使用的以Z字形模式折叠的双极电极的弯曲部的放大截面图；
图5是示意性地显示图3中的基本结构的双极电极在折叠之前的板状状态下的截面图；
图6是示意性地显示第二实施方案的双极电极在其折叠前的板状状态下的截面图。
图7是示意性地显示第三实施方案的双极电极在其折叠前的板状状态下的截面图。
图8是示意性地显示第四实施方案的双极电极在其折叠前的板状状态下的截面图。
图9是示意性地显示在第五实施方案的双极电极的多个弯曲部的外表面上形成包括非水电解质的电绝缘材料的厚膜部的过程的截面图。
图10是示意性地显示其中捆扎多个非水电解质电池的电池组的结构的分解透视图，每个非水电解质电池使用双极电极并且根据图1中的第一实施方案；
图11是示意性地显示图10中的电池组的电路的框图；并且
图12是示意性地显示作为一种车辆的汽车的一个实例的示意性侧视图，该汽车包含图10所示的第一实施方案的非水电解液电池的电池组。
发明详述
在下文中，将参照附图描述涉及多种实施方案并且各自使用双极电极的非水电解质电池、涉及一个实施方案的非水电解质电池组，以及涉及一个实施方案的汽车。在多种实施方案中，共同的部件具有相同的附图标记，并且省略其重复描述。每幅图是用于描述实施方案并且促进对其理解的示意图。每幅图中所示的实施方案的形状、尺寸或尺度比例与实际设备的形状、尺寸或尺度比例不同。考虑到以下描述和公知技术，可以适当地改变实际设备的形状、尺寸或尺度比例。
[第一实施方案]
在下文中，将参照图1至图5描述根据第一实施方案并使用双极电极的非水电解质电池。图1是示意性地显示根据第一实施方案并使用双极电极的非水电解质电池60的结构的截面图。根据本实施方案的非水电解质电池60包括大致矩形形状的容器构件(壳体)61、容纳在容器构件61内的双极电极11以及设置在双极电极11的两个侧表面上的绝缘层(图1中未显示)。绝缘层包括非水电解质。容器构件61由例如其中金属层插入在两张树脂膜之间的层合膜形成。
图2是折叠成Z字形的第一实施方案的双极电极11的整体的示意性透视图。双极电极11设置有绝缘层。图3示意性地显示Z字形折叠双极电极11之前的状态下的作为双极电极11的基本结构的电极体2。如图3所示，双极电极11的电极体2包括矩形板状的集电器3、形成在集电器3的一个侧表面上的正极活性材料层4以及形成在集电器3的另一个侧表面上的负极活性材料层5。即，正极活性材料层4和负极活性材料层5设置在集电器3的两侧上。
双极电极11不仅能够仅以基本结构(单一结构)的电极体2的形式使用，其中，如图3所示，正极活性材料层4和负极活性材料层5堆叠在集电器3的两侧上，还能够以层合结构的形式使用，其中如图3所示的基本结构的多个电极体2堆叠，作为非水电解质层的绝缘层插入在其间。图4显示了一个实例，其中两个基本结构的电极体2堆叠成两层，其间插入作为非水电解质层的绝缘层6。
在本实施方案中，如图5所示，制备具有分别覆盖双极电极11的正极活性材料层4和负极活性材料层5的绝缘层6的板状构件7。在此，绝缘层6堆叠在电极体2的正极活性材料层4的上表面上和其负极活性材料层5的下表面上。通过在电极体2的正极活性材料层4的上表面上和其负极活性材料层5的下表面上以均匀的厚度涂布绝缘材料，形成绝缘层6。图5是显示将第一实施方案的非水电解质电池60的双极电极11的板状构件7折叠前的状态下的截面图。
在一个方向上，每隔预定长度将板状构件7分隔成多个平坦部8，并且多个分隔成的平坦部8之间的部分被依次地弯曲以堆叠交替地分隔的平坦部8，以形成Z字形模式折叠构件9，如图2所示。在图5中，单点链线显示用于分隔板状构件7的基准线(reference line)10。在板状构件7的彼此相邻的平坦部8之间的部分依次弯曲，以在基准线10处沿相反方向交替地取向。
例如，其一条边具有的长度是45cm的一片正方形的板状构件7沿着该边例如每隔5cm分隔。因此，这片板状构件7分隔成9个平坦部8，每个平坦部8具有5cm的预定长度。然后，通过如上所述地分隔板状构件7而获得的九个平坦部8之间的部分依次弯曲，以在相反方向上交替地取向，并且形成Z字形模式折叠构件9。此外，彼此相邻的平坦部8之间的弯曲部称为弯曲部12。通过使用基准线10作为对称轴，弯曲弯曲部12。通过使用对称轴弯曲的弯曲部10是对映体，从而基准线10的两侧中的弯曲部10的两侧部分是对称的。在这种情况下，在与双极电极11的板状构件7的对称轴的交点处彼此相邻的两个平坦部8之间的弯曲角度“θ”优选是0°至90°。
本实施方案中的双极电极11具有厚度增加部13，其中，弯曲部12上的绝缘层6的厚度t比平坦部8上的绝缘层6的厚度“t0”厚。如图4中所示，可以制备厚度增加部13，使得其在基准线10处的厚度最大，并且其在基准线10的每侧中的厚度逐渐减小以接近平坦部8上的绝缘层6的厚度“t0”。此外，可以制备厚度增加部13，使得其仅在围绕基准线10的部分中的厚度局部地大于在平坦部8上的绝缘层6的厚度“t0”。可替代地，可以制备厚度增加部13，使得其在整个弯曲部12上的厚度通常大于平坦部8上的绝缘层6的厚度“t0”。图4显示了其中在绝缘层6的位于弯曲部12的最外侧的部分中设置厚度增加部13的结构。然而，在各自具有基本结构的多个电极体2堆叠成多个层并且堆叠的电极体2用作双极电极的情况下，厚度增加部13可以设置在多个层的电极体2之间的绝缘层6中。
在本实施方案中，双极电极11的绝缘层6具有通过用均匀厚度的绝缘材料涂布正极活性材料层4和负极活性材料层5的表面而形成的绝缘层6的第一级(first stage)。然后，通过图案涂布绝缘材料，在对应于弯曲部12的绝缘层6的第一级(first step)的一部分上形成厚度增加部13。
下文将描述具有上述结构的根据第一实施方案的非水电解质电池60的操作和效果。根据本实施方案的非水电解质电池60设置有厚度增加部13，在Z字形模式折叠构件9的每个弯曲部12上的厚度增加部13的厚度“t”比在Z字形模式折叠构件9的每个平坦部8上的绝缘层6的厚度“t0”厚。因此，如果在弯曲部12处的电极体2或绝缘层6在形成双极电极11的Z字形模式折叠构件9时破裂，通过厚度增加部13，可以防止正极活性材料层4和负极活性材料层5彼此接触。因此，即使是具有Z字形模式折叠部9的非水电解质电池60也可以防止在Z字形模式折叠部9的弯曲部12的位置中发生内部短路，从而可以实现能量密度的提高。
下文将更详细地描述第一实施方案的非水电解质电池60的绝缘层6、正极活性材料层4、负极活性材料层5、非水电解质和容器构件61。
1)绝缘层6
绝缘层6基本上可以由根据第一实施方案的固体电解质形成，但是也可以通过包括非水电解质、聚合物(聚合物材料)电解质或常温熔融盐材料形成。
非水电解质包括通过将电解质溶解在有机溶剂中而制备的液体非水电解质，和其中使液体电解质和聚合物材料复合的凝胶非水电解质。
例如，通过将电解质以0.5mol/L-2.5mol/L的浓度溶解在有机溶剂中来制备液体非水电解质。作为电解质，例如可以列举高氯酸锂(LiClO4)、六氟磷酸锂(LiPF6)、四氟硼酸锂(LiBF4)、六氟砷酸锂(LiAsF6)、三氟甲磺酸锂(LiCF3SO3)和双三氟甲基磺酰亚胺锂(LiN(CF3SO2)2)等锂盐，并且还可以列举这些盐的混合物。
电解质优选即使在高电位下也难以氧化的电解质，特别优选LiPF6。作为有机溶剂，例如可以列举环状碳酸酯，例如碳酸亚丙酯(PC)、碳酸亚乙酯(EC)和碳酸亚乙烯酯；链状碳酸酯如碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二甲酯(DMC)和碳酸甲乙酯(MEC)；环状醚，例如四氢呋喃(THF)、2-甲基四氢呋喃(2MeTHF)和二氧戊环(DOX)；链状醚，例如二甲氧基乙烷(DME)和二乙氧基乙烷(DEE)；γ-丁内酯(GBL)；乙腈(AN)；和环丁砜(SL)的单一溶剂或其混合溶剂。
作为聚合物材料，例如可以列举聚偏二氟乙烯(PVdF)、聚丙烯腈(PAN)和聚环氧乙烷(PEO)。
常温熔融盐(离子熔体)是指在通过组合有机阳离子和阴离子形成的有机盐中的在常温(15℃至25℃)下可以作为液体存在的化合物。
作为常温熔融盐，可以列举单独作为液体存在的常温熔融盐、通过与电解质混合而变为液体的常温熔融盐以及通过溶解在有机溶剂中而变为液体的常温熔融盐。顺便提及，用于非水电解质电池的常温熔融盐的熔点通常是25℃或更低。并且，有机阳离子通常具有季铵骨架。
通过将电解质溶解在聚合物材料中并固化电解质来制备聚合物固体电解质。
2)负极活性材料层5
负极活性材料层5包括负极集电器和负极材料层(负极活性材料含有层)，负载在负极集电器的一个侧表面或两个侧表面中每一个上的负极材料层(含有负极活性材料层)，并且包括负极活性材料、导电剂，以及根据需要的粘合剂等。将导电剂复配(compounded)是可取的，以提高集电性能并限制与集电器的接触电阻。负极集电器优选使用从纯铝(纯度：100％)到纯度为98％或更大的铝合金的铝箔。作为铝合金，优选除了铝之外还包括至少一种选自铁、镁、锌、锰和硅的元素的合金。例如，Al-Fe合金、Al-Mn基合金和Al-Mg基合金可以获得比纯铝更高的强度。另一方面，铝合金中的过渡金属，例如镍、铬等的含量优选设定为100ppm或更小(包括0ppm)。如果集电器由例如Al-Cu基合金形成，则Al-Cu基合金增加集电器的强度，但是劣化其耐腐蚀性。因此，Al-Cu基合金对集电器不好。
更可取的铝纯度的范围是99.95至98.0％。在本实施方案中，通过在上述铝纯度范围的铝箔中使用平均粒径是2μm或更大的含钛氧化物颗粒作为二次颗粒，可以降低负极压制压力，并且降低铝箔的伸长率。其结果是：可以有利地提高集电器的铝箔的电子传导性，此外，通过抑制含钛氧化物的二次颗粒的粉碎，可以制备低电阻的负极。
负极活性材料的二次颗粒的平均粒径(直径)优选大于5μm。更优选平均粒径是7-20μm。在该范围内，可以在保持负极压制的压力低的同时制备高密度的负极，因此可以抑制铝箔集电器的伸长率。
平均粒径大于5μm的负极活性材料的二次颗粒可以如下所述地获得。活性材料的原料首先反应以合成活性材料前体，作为平均粒径是1μm或更小的一次颗粒。然后，煅烧活性材料前体。经煅烧的活性材料前体通过使用研磨机如球磨机或喷磨机破碎，并进一步煅烧以使破碎的活性材料前体彼此团聚并生长为大粒径的二次颗粒。一次颗粒的平均粒径优选是1μm或更小。其结果是提高了高输入性能(快速充电)。这是因为，例如，活性材料中的锂离子的扩散长度变短，并且其比表面积增加。顺便提及，更优选平均粒径是0.1-0.8μm。还优选用碳材料涂布二次颗粒的表面，以降低负极的电阻。这可以通过在二次颗粒生产过程中将碳材料的前体作为一次颗粒添加到经煅烧的活性材料前体中，并且通过在惰性气氛中在500℃或更高温度下煅烧来实现。
此外，在制备后的负极材料层中，可以混合二次颗粒和含钛氧化物的一次颗粒。为了实现负极材料层的高密度，优选在负极材料层中包括5-50体积％的一次颗粒。
作为吸留(occlude)和释放负极活性材料的锂离子的负极活性材料颗粒，可以列举碳材料、石墨材料、锂合金材料、金属氧化物和金属硫化物的颗粒。并且，其中，优选地选择选自锂钛氧化物、钛氧化物、铌钛氧化物和锂钠铌钛氧化物中的至少一种含钛氧化物的负极活性材料颗粒，并且在Li电位基准中用于吸留/释放锂离子的电位在1-3V的范围内。
作为锂钛氧化物，可以列举：具有尖晶石结构的锂钛氧化物，其可由通式Li4+ xTi5O12(x：-1≤x≤3)表示；含钠斜方晶氧化钛，其可以由通式Li2+aM(I)2-bTi6-cM(II)dO14+σ表示(0≤a≤6，0<b<2，0<c<6，0<d<6，-0.5≤δ≤0.5)(M(I)＝Sr、Ba、Ca、Mg、Na、Cs、K，M(II)＝Zr、Sn、V、Nb、Ta、Mo、W、Fe、Co、Mn、Al、Y)；具有斜方锰矿结构的锂钛氧化物，例如Li2+xTi3O7、Li1+xTi2O4、Li1.1+xTi1.8O4、Li1.07+xTi1.86O4和LixTiO2(x：0≤x)；具有由通式LixTiO2(0≤x)表示的单斜结构的钛氧化物(TiO2(B)作为充电前的结构)；以及具有金红石结构或锐钛矿结构的钛氧化物(TiO2作为充电前的结构)。铌钛氧化物由LiaTiMbNb2±βO7±σ表示(0<a<5，0<b<0.3，0<β<0.3，0<σ<0.3，M选自Fe、V、Mo和Ta的至少一种元素)。
此外，这些氧化物可以单独使用或以混合状态使用。更可取的是具有尖晶石结构的锂钛氧化物，其体积变化非常小，并且可以由通式Li4+xTi5O12(x：-1≤x≤3)表示。通过使用这些含钛氧化物，可以使用与正极集电器相同的铝箔代替以往的铜箔用于负极集电器，从而能够实现负极集电器的轻量化和低成本化，从而实现双极结构的电极结构的优点。
将负极活性材料的平均粒径设定至上述范围的理由如下。如果通过使用平均粒径超过1μm的一次颗粒将负极的比表面积提高至3-50m2/g，则负极的孔隙率的降低变得不可避免。然而，如果平均粒径变小，则颗粒更容易团聚，并且非水电解质的分布可能集中在负极中，从而可能导致正极中的电解质的损耗。因此，希望将一次颗粒的平均粒径的下限设定至0.001μm。
负极活性材料优选平均粒径在1μm或更小，并且通过使用N2吸附的BET法测得的比表面积在3-200m2/g的范围内。这可以进一步增加负极与非水电解质的亲和性。
下面将描述负极的比表面积指定在上述范围内的原因。如果比表面积小于3m2/g，则颗粒的团聚变得明显，负极与非水电解质的亲和性降低，并且负极的界面电阻增加。因此，负极的输出特性和充放电循环特性劣化。另一方面，如果比表面积超过50m2/g，则非水电解质的分布集中在负极中，并且引起正极中的负极的不足，因此导致正极中的输出特性和电荷与电解质损耗。因此，不能提高负极的输出特性和充放电循环特性。比表面积的更优选范围是5-50m2/g。在此，负极的比表面积是指每1克负极层(集电器重量除外)的表面积。顺便提及，负极层是包括负极活性材料、导电剂和粘合剂的多孔层，其中每一个负载在集电器上。
负极(除集电器之外)的孔隙率优选设定在20-50％的范围内。因此，可以获得与非水电解质的亲和性优异的高密度负极。更优选的孔隙率范围是25-40％。
负极集电器优选由铝箔或铝合金箔制成。
铝箔或铝合金箔的厚度优选是20μm或更小，更优选15μm或更小。铝箔的纯度优选是99.99％或更大。铝合金优选含有至少一种元素，例如镁、锌、硅等。另一方面，铁、铜、镍、铬等过渡金属的含量优选设定在100ppm或更小。
作为导电剂，例如可以使用碳材料。作为碳材料，例如可以列举乙炔黑、炭黑、焦炭、碳纤维、石墨、铝粉、TiO等。使用平均粒径为10μm或更小的用800℃-2,000℃的热处理温度处理的焦炭、石墨、TiO粉末或者平均纤维直径是1μm或更小的碳纤维，对于碳材料是更可取的。使用N2吸附的碳材料的比表面积优选是10m2/g或更大。
作为粘合剂，例如可以列举聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏二氟乙烯(PVdF)、氟橡胶、丁苯橡胶、核壳粘合剂等。
负极中的活性材料、导电剂和粘合剂的复配比优选是：负极在80-95重量％的范围内，导电剂在3-18重量％的范围内，并且粘合剂在2-7重量％的范围内。
通过将上述负极材料、导电剂和粘合剂悬浮在合适的溶剂中，用悬浮液涂布集电器，干燥悬浮液并且进行加热加压，形成负极。并且，在这种情况下，负极活性材料的颗粒均匀地分散，同时粘合剂的负载量小。如果粘合剂的负载量大，则颗粒的分散性倾向于增加。然而，每个颗粒的表面更可能被粘合剂覆盖，并且负极的比表面积变小。如果粘合剂的负载量小，则颗粒更可能彼此团聚。然而，通过调整搅拌条件(球磨机的转数、搅拌时间和搅拌温度)以抑制颗粒的团聚，可以均匀地分散细颗粒，从而可以获得本发明的负极。此外，如果导电剂的负载量大，且粘合剂的负载量和搅拌条件在适当范围内，则负极活性材料的表面容易被导电剂涂布，并且在负极的表面中的孔隙趋于减少。因此，负极的比表面积趋向于变小。如果导电剂的负载量小，粘合剂的负载量和搅拌条件在适当范围内，则负极活性材料可能被研磨，使得负极的比表面积趋于增加，或者负极活性材料的分散性降低，从而负极的比表面积趋于降低。此外，除了导电剂的负载量之外，导电剂的平均粒径和比表面积可以影响负极的比表面积。此外，优选地，导电剂的平均粒径小于负极活性材料的平均粒径，并且导电剂的比表面积大于负极活性材料的比表面积。
3)正极活性材料层4
正极活性材料层4包括集电器和负载于集电器的一个侧表面或两个侧表面中每一个上的正极材料层(含有正极活性材料的层)，其包含正极活性材料和粘合剂。
正极活性材料包括氧化物、硫化物等。作为正极活性材料，例如可以列举：二氧化锰(MnO2)、氧化铁、氧化铜和氧化镍，其各自在其中吸留锂；锂锰复合氧化物(例如，LixMn2O4或LixMnO2)；锂镍复合氧化物(例如，LixNiO2)；锂钴复合氧化物(例如LixCoO2)；锂镍钴复合氧化物(例如LiNi1-yCoyO2)；锂锰钴复合氧化物(例如，LixMnyCo1-yO2)；尖晶石型锂锰镍复合氧化物(例如LixMn2-yNiyO4)；具有橄榄石结构的锂磷复合氧化物(例如LixFePO4、LixFe1- yMnyPO4、LixCoPO4等)；硫酸铁(例如Fe2(SO4)3)；氧化钒(例如，V2O5)等。在此，x和y各自在0至1的范围内。
作为能够得到高的正极电压的正极活性材料，可以列举：锂锰复合氧化物(LixMn2O4)、锂镍复合氧化物(LixNiO2)、锂钴复合氧化物(LixCoO2)、锂镍钴复合氧化物氧化物(LiNi1-yCoyO2)、尖晶石型锂锰镍复合氧化物(LixMn2-yNiyO4)、锂锰钴复合氧化物(LixMnyCo1-yO2)、磷酸铁锂(LixFePO4)、锂镍钴锰复合氧化物等。在此，x和y各自在0至1的范围内。
当使用常温熔融盐时，从循环寿命的观点来看，优选使用磷酸锂铁、LixVPO4F、锂锰复合氧化物、锂镍复合氧化物或锂镍钴复合氧化物。如果使用上述的常温熔融盐，则正极活性材料与常温熔融盐之间的反应性降低。正极活性材料的一次颗粒的粒径优选是100nm或更大且1μm或更小。一次颗粒的粒径是100nm或更大的正极活性材料在工业生产中容易处理。一次颗粒的粒径是1μm或更小的正极活性材料可以顺利地促进锂离子在固体中的扩散。
正极活性材料的比表面积优选是0.1m2/g或更大且10m2/g或更小。比表面积是0.1m2/g或更大的正极活性材料可以充分确保锂离子的吸留/释放位点。比表面积为10m2/g或更小的正极活性材料在工业生产中容易处理，并且还可以确保良好的充放电循环性能。
作为用于使正极活性材料与集电器粘合的粘合剂，例如可以列举聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏二氟乙烯(PVdF)、氟橡胶等。
如果需要，可以复配导电剂，以提高集电性能并抑制与集电器的接触电阻。作为导电剂，例如可以列举诸如乙炔黑、炭黑、石墨等的碳材料。
作为正极活性材料与粘合剂的复配比例，优选正极活性材料在80重量％或更大至98重量％或更小的范围内，粘合剂在2重量％或更大至20重量％或更小的范围内。当粘合剂的量在2重量％或更大时，可以获得足够的电极强度。当粘合剂的量在20重量％或更小时，可以减少电极中的绝缘体的复配量，并且可以降低电极中的内部电阻。
当添加导电剂时，通过将其负载量设定在3重量％或更大，可以获得导电剂的负载效应。此外，通过将其负载量设定在15重量％或更小，可以降低在高温条件下正极导电剂的表面上的非水电解质的分解。
正极可以包括与第一实施方案中使用的固体电解质不同的固体电解质。例如，通过将正极活性材料、固体电解质的粉末和粘合剂以及根据需要复配的导电剂悬浮在适当的溶剂中以制备其浆料，用浆料涂布正极集电器，干燥浆料以形成正极材料层，并且最后压制干燥的正极材料层，形成正极。
可替代地，通过混合正极活性材料、固体电解质的粉末和粘合剂以及根据需要复配的导电剂，用所述混合物形成粒料，并获得基于粒料的粉末压块，可以制备正极材料层。
正极集电器优选由铝箔或铝合金箔制成。铝箔或铝合金箔的厚度优选0.1μm或更大且20μm或更小，更优选15μm或更小。铝箔的纯度优选是99重量％或更大。铝合金优选含有至少一种元素，例如镁、锌、硅等。铝箔或铝合金箔中所含的过渡金属，例如铁、铜、镍、铬等的含量优选设定在1重量％或更小。在使用固体电解质的全固体电池中，优选通过金属的沉积或溅射来形成集电器。
正极可以包括非水电解质、聚合物(聚合物材料)电解质或常温熔融盐材料，以减少接触面积。
4)容器构件61
当与固体电解质一起使用非水电解质时，使用厚度在0.5mm或更小的层合膜或厚度在1.0mm或更小的金属容器作为容器构件61。0.5mm或更小的金属容器的厚度是可取的。此外，对于由固体电解质构成的全固体电池，优选使用模制产品作为容器构件。
作为容器构件61的形状，可以列举扁平形状(薄形)、正方形形状、圆筒形状、硬币形状、钮扣形状等。作为容器构件61，例如可以列举用于安装在移动电子装置等中的小型电池的容器构件以及用于安装在两轮或四轮车辆中的大型电池的容器构件。
作为层合膜，使用其中金属层插入树脂膜之间的多层膜。金属层优选是铝箔或铝合金箔，以减轻其重量。作为树脂膜，例如可以使用聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、尼龙、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等聚合物材料。层合膜可以通过进行热封而形成容器构件的形状。
金属容器由铝、铝合金等形成。优选含有例如镁、锌、硅等的至少一种元素的铝合金。铝箔或铝合金箔中含有的诸如铁、铜、镍、铬等过渡金属的含量优选设定在100ppm或更小。
模制产品包括由甲酚酚醛环氧树脂(ECN)、联苯环氧树脂和熔融二氧化硅填料形成的树脂模制产品。此外，可以使用其中在高交联密度下实现高玻璃化转变温度的多功能模塑树脂，和基于联苯或高官能聚合物的无铅和/或无卤模塑树脂。另一方面，对于大规模和大容量的固体电池，考虑到发热等的影响，可以使用陶瓷玻璃的模制产品。可以使用具有优良的电绝缘和绝热性能并且主要用于半导体领域的任何模制产品。
图6是示意性地显示用于根据第二实施方案的非水电解质电池的双极电极在其折叠之前处于板状状态的截面图。在图6中，相同的附图标记表示与图1至5中相同的部件，省略其重复描述。
在本实施方案的双极电极11中，在位于弯曲部12上的绝缘层6的一部分上形成的厚度增加部13的形成方法如下所述地改变。在本实施方案中，通过在绝缘层6的位于弯曲部12上的部分的外表面粘贴绝缘带21来形成厚度增加部13。
同样是在本实施方案中，与第一实施方案类似地，在形成双极电极11的Z字形模式折叠构件9时，如果电极体2和/或绝缘层6在弯曲部12处破裂，通过厚度增加部13能够防止正极活性材料层4和负极活性材料层5彼此接触。因此，即使具有Z字形模式折叠部9的非水电解质电池60也可以防止在Z字形模式折叠部9的弯曲部12中发生内部短路，从而可以实现能量密度的提高。
图7显示了第三实施方案。在图7中，相同的附图标记表示与图1至图5中相同的部件，省略其重复描述。
在本实施方案的双极电极11中，在绝缘层6的一部分上设置厚度增加部13。在双极电极11的板状构件7被折叠以变形为Z字形模式折叠部9之后，该部分位于Z字形模式折叠部9的弯曲部12的最外侧部分。因此，在本实施方案中，在绝缘层6的其他部分上不设置厚度增加部13。在双极电极11的板状构件7被折叠以变形为Z字形模式折叠部9之后，其他部分位于Z字形模式折叠部9的弯曲部12的最内部。因此，本实施方案中，如图7所示，在电极体2的绝缘层6中的一个上以及在与板状构件7的基准线10交替对应的位置处的绝缘层6中的另一个上设置厚度增加部13。
同样在本实施方案中，与第一实施方案类似地，在形成双极电极11的Z字形模式折叠构件9时，如果电极体2和/或绝缘层6在弯曲部12处破裂，通过厚度增加部13能够防止正极活性材料层4与负极活性材料层5彼此接触。
图8显示第四实施方案。在图8中，相同的附图标记表示与图1至图5中相同的部件，省略其重复描述。
在本实施方案的双极电极11中，在位于弯曲部12上的绝缘层6的一部分上形成厚度增加部13的方法如下所述地改变。在本实施方案中，在双极电极11的板状构件7被折叠以变形为Z字形模式折叠部9之后，绝缘层6的绝缘材料的涂布速度在板状电极体2的正极活性材料层4和负极活性材料层5各自的一部分和其他部分改变，其中一部分对应于平坦部8，其他部分对应于弯曲部12。特别地，当绝缘材料涂布在对应于平坦部8的一部分的每一个上时，绝缘材料的涂布速度保持在恒定速度，并且当绝缘材料涂布到对应于弯曲部8的每个其他部分上时，绝缘材料的涂布速度降低到恒定速度。因此，厚度增加部13可以与绝缘层6的位于弯曲部12上的一部分一体形成。
同样在本实施方案中，与第一实施方案类似地，在形成双极电极11的Z字形模式折叠构件9时，如果电极体2和/或绝缘层6在弯曲部12处破裂，通过厚度增加部13能够防止正极活性材料层4与负极活性材料层5彼此接触。
此外，在本实施方案中，在电极体2的正极活性材料层4和负极活性材料层5中的每一个上涂布绝缘材料时，通过改变液体绝缘材料的挤出速度或涂布速度，可以在位于弯曲部12上的绝缘层6的部分处使厚度增加部13与绝缘层6一体形成。因此，可以简化在绝缘层6上形成厚度增加部13的工作。
图9显示了第五实施方案。在图9中，相同的附图标记表示与图1至图5中的部件相同的部件，省略其重复描述。
在本实施方案的双极电极11中，在位于弯曲部12上的绝缘层6的一部分上形成厚度增加部13的方法如下所述地改变。在本实施方案中，将Z字形模式折叠构件9的弯曲部12浸入保持在容器31内的熔融的绝缘材料中，以将熔融的绝缘材料附着在Z字形模式折叠构件9的弯曲部12上。在那之后，干燥弯曲部12上的熔融的绝缘材料，使得在弯曲部12上形成绝缘层6的厚度增加部13。
同样在本实施方案中，与第一实施方案类似地，在形成双极电极11的Z字形模式折叠构件9时，如果电极体2和/或绝缘层6在弯曲部12处破裂，通过厚度增加部13能够防止正极活性材料层4与负极活性材料层5彼此接触。
然后，为了检验如上所述构成的一个实施方案的双极电极11的效果，使用下述结构的实施例1-9和比较例1-3进行自放电试验。
[实施例1]
双极电极11的电极体2包括集电器3、形成在集电器3的一个侧表面上的正极活性材料层4和形成在集电器3的另一个侧表面上的负极活性材料层5。使用铝作为集电器3的原材料，并且集电器3形成在一边的长度例如是45cm的正方形。正极活性材料层4使用磷酸锂锰(下文称为LMP)，并且负极活性材料层5使用钛酸锂(下文称为LTO)。正极活性材料层4可以吸留与释放锂。在负极活性材料层5中，反应电位位于1.5V附近。混合LMP或LTO和相对于电极体2的总重量的5重量％的作为导电助剂的碳和相对于电极体2的总重量10重量％的作为粘合剂的聚偏二氟乙烯。并且，通过在集电器3的一个侧表面或另一个侧表面上模制混合物来制备用于双极电极11的矩形板状构件7。然后，用于双极电极11的板状构件7以Z字形模式折叠，以获得根据实施例1的Z字形模式双极电极11。在该过程中，板状构件7在一个方向上被分隔成预定长度的多个部分，并且分隔的平坦部8之间的部分被依次地弯曲，沿彼此相反方向交替地定向，从而形成具有如图2所示的Z字形模式的折叠成形部分9。双极电极11的每个平坦部8具有的长度例如是5cm。通过将Li7La3Zr2O12(下文中称为LLZ)分散在PVdF粘合剂溶液中，其中PVdF粘合剂溶解在N-甲基吡咯烷酮(NMP)中，用凹版涂布机用分散的PVdF粘合剂溶液涂布正极活性材料层4和负极活性材料层5，并且干燥分散和涂布的PVdF粘合剂溶液，在双极电极11上形成绝缘层6。通过上述过程，形成厚度是3μm的绝缘层6。此外，通过每隔5cm图案涂布(pattern coating)分散的PVdF粘合剂溶液，在双极电极11上形成厚度增加部13，使每个厚度增加部13的厚度是4μm，其约是平坦部8上的绝缘层6的厚度的1.3倍，如图4所示。
[实施例2]
在双极电极11的正极活性材料层4和负极活性材料层5上分别形成绝缘层6，并且进一步在正极活性材料层4和负极活性材料层5上每隔5cm明显且间歇地设置厚度增加部13，以使每个厚度增加部13中的绝缘层6比平坦部8上的绝缘层6的厚度厚1.3倍，如图5所示。或者，通过与实施例1中所述的双极电极11相同的形成方法形成实施例2的双极电极。
[实施例3]
在双极电极11的正极活性材料层4和负极活性材料层5上分别形成绝缘层6，并且在正极活性材料层4和负极活性材料层5上每10cm分别设置厚度增加部13，以使每个厚度增加部13中的绝缘层6比平坦部8上的绝缘层6的厚度厚1.3倍。在该实施例中，正极活性材料层4上的每个厚度增加部13的位置从正极活性材料层4上的每个厚度增加部13的位置在双极电极11的延伸方向上偏移负极活性材料层5上的厚度增加部13的每个位置间隔的一半，如图7所示。或者，通过与实施例1中所述的双极电极11相同的形成方法形成实施例3的双极电极。
[实施例4]
通过在双极电极11的正极活性材料层4和负极活性材料层5上分别通过模头涂布机涂布其中分散LLZ的分散液，在双极电极11的正极活性材料层4和负极活性材料层5上分别形成绝缘层6。并且，在该成形过程中，改变分散液的挤出速度和/或涂布速度，从而每隔5cm在正极活性材料层4和负极活性材料层5上分别设置厚度增加部13，并且使每个厚度增加部13中的绝缘层6的厚度比平坦部8上的绝缘层6的厚度厚1.3倍。或者，通过与实施例1中所述的双极电极11相同的形成方法形成实施例4的双极电极。
[实施例5]
如实施例1所述，通过将双极电极11的弯曲部12浸渍在其中分散LLZ的分散液中，每隔5cm在双极电极11的弯曲部12上形成绝缘层6的厚度增加部13，使每个厚度增加部13中的绝缘层6的厚度比平坦部8上的绝缘层6的厚度厚1.2倍。或者，通过与实施例1中所述的双极电极11相同的形成方法形成实施例5的双极电极。
[实施例6]
实施例1中所述的双极电极11的每个绝缘层6每隔5cm附着一条具有电绝缘性能的胶带，如图6所示。或者，通过与实施例1中所述的双极电极11相同的形成方法形成实施例6的双极电极。
[实施例7]
通过使用Al2O3，形成在实施例1中所述的双极电极11的每个绝缘层6。或者，通过与实施例1中所述的双极电极11相同的形成方法形成实施例7的双极电极。
[实施例8]
使用铌钛氧化物(NbTO)形成负极活性材料层5。或者，通过与实施例1中所述的双极电极11相同的形成方法形成实施例8的双极电极。
[实施例9]
使用含钠斜方晶氧化钛(NaTO)形成负极活性材料层5。或者，通过与实施例1中所述的双极电极11相同的形成方法形成实施例9的双极电极。
[比较例1]
通过使用凹版涂布机将其中分散有LLZ的分散液涂布在正极活性材料层4上，并且通过干燥涂布的分散液而形成厚度是3μm的绝缘层6，从而形成双极电极。
[比较例2]
除了将NbTO用于负极活性材料层5之外，通过与比较例1中所述相同的形成方法形成比较例2的双极电极。
[比较例3]
除了将NaTO用于负极活性材料层5之外，通过与比较例1中所述相同的形成方法形成比较例3的双极电极。
在自放电试验中，由包括正极和负极的层合电池形成容量为1Ah的电池。将电池完全充电，然后在设置到60℃的恒温烘箱内储存1至6个月。并且，以预定周期检查电池中剩余的放电容量。当检查完成时，在等到电池内部的温度降至25℃的室温之后进行放电试验。经过预定时间之后的剩余容量以百分比表示，而初始放电容量设为100％。
自放电试验的结果列于表1中。在下文的实施方案中，通过使用FIB装置(聚焦离子束装置)切割绝缘层并通过用扫描电子显微镜(SEM)放大2,000倍观察复合电解质的截面，进行绝缘层的厚度测量。
[表1]
Figure BDA0001231929580000191
根据这些实施方案，可以防止双极电池的内部短路，并且可以提供能够实现能量密度提高的非水电解质电池、其制备方法以及包括多个非水电解质电池的电池组。
图10是示意性地显示第一实施方案的非水电解液电池60的电池组90的结构的分解透视图。图11是显示图10中的电池组90的电路的框图。图10和11所示的电池组90包括多个单元电池91。每个单元电池91是参照图1描述的非水电解质电池60。
根据该实施方案的电池组还可以设置有保护电路。保护电路用于控制非水电解质电池的充电和放电。可替代地，包含在使用电池组作为电源的装置(例如，电子装置、汽车等)中的电路也可以用作电池组的保护电路。
此外，根据该实施方案的电池组还可以设置有用于通电的外部端子。用于通电的外部端子用于从非水电解质电池向其外部输出电流，并且还用于将电流从其外部输入到非水电解质电池中。换言之，当电池组用作电源时，来自非水电解质电池的电流通过用于通电的外部端子提供到外部。当给电池组充电时，通过用于通电的外部端子将用于充电的电流(包括来自汽车的动力的再生能量)提供给电池组。
堆叠多个单元电池91，使得延伸到外部的负极端子63和正极端子64沿相同方向排列，并且通过胶带65彼此紧固，以构成电池模块66。如图11所示，这些单元电池91彼此串联电连接。
印刷线路板67设置成与单元电池91的侧表面相对，单元电池91的负极端子63和正极端子64从其延伸。如图11所示，在印刷线路板67上安装热敏电阻68、保护电路69和用于给外部装置通电的端子70。用于避免与电池模块66的导线的不必要连接的电绝缘板(未显示)安装在与电池模块66相对的印刷线路板67表面上。
正极引线71连接到位于电池模块66的两个外侧单元电池91中的一个中的正极端子64，并且其尖端(tip end)插入印刷线路板67的正极连接器72内并与其电连接。
负极引线73连接到位于电池模块66的两个外侧单元电池91中另一个中的负极端子63，并且其尖端插入印刷线路板67的负极连接器74内并与其电连接。这些连接器72和74通过形成在印刷线路板67上的导线75和76连接到保护电路69。
热敏电阻68检测每个单元电池91的温度，并且将对应于温度的检测信号发送给保护电路69。保护电路69用于控制单元电池91的充电和放电。保护电路69可以在预定条件下切断保护电路69和用于对外部装置通电的端子70之间的正侧导线77a和负侧导线77b。预定条件之一是：例如当由热敏电阻68检测到的温度等于或高于预定温度时。另一个预定条件是当检测到单元电池91的过充电、过放电、过电流等时。对每个单元电池91或电池模块66的整体进行过充电等的检测。
为了检测每个单元电池91，可以检测电池电压、正极电位或负极电位。当检测正极电位或负极电位时，用作参比电极的锂电极插入每个单元电池91中。在图10和图11中所示的电池组90中，用于电压检测的导线78连接到每个单元电池91。通过这些导线78，将检测信号发送到保护电路69。
由橡胶或树脂制成的保护片79设置在电池模块66的三个侧表面的每一个上，除了负极端子63和正极端子64从其伸出的一个侧表面。
电池模块66与保护片79和印刷线路板67一起容纳在容器80内。即，保护片79设置在容器80的沿长边方向延伸的两个内侧表面的每一个上，以及在容器80的短边方向上延伸的两个内侧表面中的一个上，并且印刷线路板67设置在两个内侧表面中的另一个上。即，由保护片79和印刷线路板67围绕的电池模块66位于容器80的内部空间中。盖子81覆盖容器80的开口。
代替胶带65，可以使用热收缩带来固定电池模块66的单元电池91。在这种情况下，在保护片79设置在电池模块66的两个纵向侧表面上之后，将热收缩带卷绕在电池模块66周围，然后热收缩管热收缩，以将电池模块66的单元电池91与保护片79绑在一起。
在图10和图11中，单元电池91串联连接，但是单元电池91可以并联连接，以增加电池模块66的电池容量。多个电池组90可以串联和/或并联。
此外，根据其用途，适当地改变电池组90的形式。电池组90优选用于在大电流下需要良好的循环特性的用途。作为具体的用途，可以列举数码照相机的电源和用于诸如二轮至四轮混合动力电动车辆、两轮至四轮电动车辆和电动辅助自行车的车辆的车载电源。电池组90特别适用于车载用途。当电池组90安装在车辆上并用作其电源时，电池组90可以从车辆的动力回收再生的再生能量。
图12显示汽车100的实例，其是一种车辆并且包含根据第一实施方案的非水电解质电池60A的电池组90(见图10)。
将电池组90安装在汽车100的发动机室中。电池组90的安装位置不限于发动机室。例如，电池组90也可以位于汽车100的后部或汽车100的座椅下方。在该实例中，配置电池组90以回收车辆的动力的再生能量。电动机/发电机M/G耦合到汽车100的车轮，并且电池组90与连接到电动机/发电机M/G的控制单元102组合。配置控制单元102，以选择性地将电池组90的电力提供给电动机/发电机M/G，或者将车辆的动力的再生能量回收到电池组90。
根据这些实施方案，可以提供非水电解质电池，其可以防止双极电池内的内部短路并且可以实现能量密度的提高；电池组，其包含多个上述非水电解质电池；以及包含上述电池组的车辆。
虽然已经描述了某些实施方案，但是这些实施方案仅以示例的方式给出，因此并不旨在限制本发明的范围。实际上，本文中描述的新颖实施方案能够以多种其他形式实施；此外，在不偏离本发明的精神的情况下，可以对本文描述的实施方案的形式进行多种省略、替换和改变。所附权利要求书及其等同物旨在覆盖落入本发明的范围和精神内的这些形式或修改。

Claims (17)

1.非水电解质电池(60)，其特征在于，其包含：
双极电极单元，其至少包括双极电极(11)，该双极电极(11)包括具有一个侧表面和另一个侧表面的集电器(3)、设置在所述集电器的一个侧表面上的正极活性材料层(4)，以及设置在所述集电器的另一个侧表面上的负极活性材料层(5)；和
绝缘层(6)，其覆盖所述双极电极(11)的集电器(3)的一个侧表面和另一个侧表面上的正极活性材料层和负极活性材料层(4和5)，并包括非水电解质，
其中每隔预定长度折叠所述双极电极单元，使其具有彼此面对设置的多个平坦部(8)和设置在平坦部(8)之间的多个弯曲部(12)，每个平坦部(8)具有在预定长度方向上的一端和另一端，并且每个弯曲部(12)将彼此面对的两个平坦部(8)中的一个的一端和另一端中的一端与两个平坦部(8)中另一个的一端和另一端中的另一端连接，并且
其中所述双极电极(11)具有绝缘层(6)的厚度增加部(13)，其中弯曲部(12)上的绝缘层(6)的厚度(t)比平坦部(8)上的绝缘层(6)的厚度(t0)厚，厚度增加部(13)设置在绝缘层(6)的位于弯曲部(12)的最外侧的部分中。
2.根据权利要求1所述的非水电解质电池(60)，其特征在于，通过涂布绝缘材料、附着绝缘材料的带(21)以及将弯曲部(12)浸入熔融的绝缘材料中之一，形成所述厚度增加部(13)。
3.根据权利要求1所述的非水电解质电池(60)，其特征在于，在所述双极电极(11)的负极活性材料层(5)中，反应电位在1.5V附近。
4.根据权利要求1所述的非水电解质电池(60)，其特征在于，所述双极电极(11)的正极活性材料层(4)包括正极集电器(3)和负载在所述正极集电器(3)的至少一个侧表面上的正极材料层，
所述双极电极(11)的负极活性材料层(5)包括负极集电器(3)和负载在负极集电器(3)的至少一个侧表面上的负极材料层，并且
所述正极集电器(3)和负极集电器(3)各自包括铝。
5.根据权利要求4所述的非水电解质电池，其特征在于，所述正极活性材料层(4)的正极材料层和所述负极活性材料层(5)的负极材料层分别含有能够吸留和释放锂离子的材料。
6.根据权利要求1所述的非水电解质电池(60)，其特征在于，所述双极电极单元包括彼此相邻堆叠的多个双极电极(11)，并且
彼此相邻的两个双极电极(11)中的一个双极电极(11)的一个绝缘层(6)与紧邻所述一个双极电极(11)的一个绝缘层(6)的两个双极电极(11)中另一个双极电极(11)的一个绝缘层(6)是共用的。
7.根据权利要求1至6任一项所述的非水电解质电池(60)，其特征在于，制备厚度增加部(13)，使得其在弯曲部(12)的基准线(10)处的厚度最大，并且其在基准线(10)的每侧中的厚度逐渐减小以接近平坦部(8)上的绝缘层(6)的厚度(t0)。
8.非水电解质电池组(90)，其特征在于，其包含：
多个非水电解质电池(91、60)，其结合在一起并且串联、并联或串联和并联组合地电连接；
非水电解质电池(91、60)共用的成对的正极侧引线(71)和负极侧引线(73)；以及
保护电路(69)，其连接到所述非水电解质电池(91、60)并且配置用于检测所述非水电解质电池(91、60)的异常运行，并且避免所述非水电解质电池(91、60)的异常运行，
其中每个所述非水电解质电池(91、60)包括具有内部空间的壳体(61)，
双极电极单元，其设置在所述壳体(61)的内部空间内并且至少包括双极电极(11)，所述双极电极(11)包括具有一个侧表面和另一个侧表面的集电器(3)、设置在所述集电器的一个侧表面上的正极活性材料层(4)，以及设置在所述集电器的另一个侧表面上的负极活性材料层(5)，以及
绝缘层(6)，其覆盖所述双极电极(11)的集电器(3)的一个侧表面和另一个侧表面上的正极活性材料层和负极活性材料层(4和5)，并包括非水电解质，
其中所述双极电极单元每隔预定长度折叠，以具有设置成彼此相对的多个平坦部(8)和设置在所述平坦部(8)之间的多个弯曲部(12)，每个平坦部(8)具有在所述预定长度的方向上的一端和另一端，并且每个弯曲部(12)将彼此面对的两个平坦部(8)中的一个的一端和另一端中的一端与两个平坦部(8)中另一个的一端和另一端中的另一端连接，并且
其中，所述双极电极(11)具有绝缘层(6)的厚度增加部(13)，其中弯曲部(12)上的绝缘层(6)的厚度(t)比平坦部(8)上的绝缘层(6)的厚度(t0)厚，厚度增加部(13)设置在绝缘层(6)的位于弯曲部(12)的最外侧的部分中。
9.根据权利要求8所述的非水电解质电池组(90)，其特征在于，通过涂布绝缘材料、附着绝缘材料的带(21)以及将弯曲部(12)浸入熔融的绝缘材料中之一，形成所述厚度增加部(13)。
10.根据权利要求8所述的非水电解质电池组(90)，其特征在于，在每个非水电解质电池(91、60)的双极电极单元的双极电极(11)的负极活性材料层(5)中，反应电位在1.5V附近。
11.根据权利要求8所述的非水电解质电池组(90)，其特征在于，每个所述非水电解质电池(91、60)的双极电极单元的双极电极(11)的正极活性材料层(4)包括正极集电器(3)和负载在所述正极集电器(3)的至少一个侧表面上的正极材料层，
每个非水电解质电池(91、60)的双极电极单元的双极电极(11)的负极活性材料层(5)包括负极集电器(3)和负载在所述负极集电器(3)的至少一个侧表面上的负极材料层，并且
所述正极集电器(3)和负极集电器(3)各自包括铝。
12.根据权利要求11所述的非水电解质电池组(90)，其特征在于，所述正极活性材料层(4)的正极材料层和所述负极活性材料层(5)的负极材料层分别含有能够吸留和释放锂离子的材料。
13.根据权利要求8所述的非水电解质电池组(90)，其特征在于，每个所述非水电解质电池(91、60)的所述双极电极单元包括多个彼此相邻堆叠的双极电极(11)，并且
彼此相邻的两个双极电极(11)中的一个双极电极(11)的一个绝缘层(6)与紧邻所述一个双极电极(11)的一个绝缘层(6)的两个双极电极(11)中另一个双极电极(11)的一个绝缘层(6)是共用的。
14.根据权利要求8至13任一项所述的非水电解质电池组(90)，其特征在于，制备厚度增加部(13)，使得其在弯曲部(12)的基准线(10)处的厚度最大，并且其在基准线(10)的每侧中的厚度逐渐减小以接近平坦部(8)上的绝缘层(6)的厚度(t0)。
15.车辆(100)，其特征在于，其包含根据权利要求8至13中的任一项所述的非水电解质电池组(90)。
16.根据权利要求15所述的车辆(100)，其特征在于，配置所述非水电解质电池组(90)以回收所述车辆的动力的再生能量。
17.根据权利要求15所述的车辆(100)，其特征在于，制备厚度增加部(13)，使得其在弯曲部(12)的基准线(10)处的厚度最大，并且其在基准线(10)的每侧中的厚度逐渐减小以接近平坦部(8)上的绝缘层(6)的厚度(t0)。
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