JP2000195495A

JP2000195495A - シ―ト電池

Info

Publication number: JP2000195495A
Application number: JP10371571A
Authority: JP
Inventors: Yoshinori Takada; 善典高田
Original assignee: Mitsubishi Cable Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Cable Industries Ltd
Priority date: 1998-12-25
Filing date: 1998-12-25
Publication date: 2000-07-14

Abstract

(57)【要約】【課題】充放電容量にバラツキのあるバイポーラ電極
ユニットを用いても放電容量並びに充放電サイクル特性
が良好なシート電池を提供することを課題とする。【解決手段】バイポーラ電極ユニットの一または直列
接続された二以上を有する第１組と第１組と同数のバイ
ポーラ電極ユニットを有する第２組とが端子電極に接続
される電極板を中央として互いに鏡像関係となるように
並列接続されており、且つ第１組に含まれる少なくとも
一のバイポーラ電極ユニットとそれと鏡像関係にある第
２組中のバイポーラ電極ユニットの各複合集電体同士が
リード線により直接電気的に接続されてなることを特徴
とするシート電池。【効果】工業的大量生産されたバイポーラ電極ユニッ
トを使用して放電容量並びに充放電サイクル特性が改善
されたシート電池を製造し得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、リチウム二次シー
ト電池などのシート電池に関する。

【０００２】

【従来の技術】携帯用の電話やパソコンなどの電子機器
用の電池として放電容量の大きいリチウム二次電池が脚
光を浴びている。このリチウム二次電池として、従来は
主として円柱状や箱型などの立体型電池が主流をなして
きたが、近時、スペースファクター並びに軽量の点から
リチウム二次シート電池に関心が高まっている。

【０００３】従来のリチウム二次シート電池は、負極集
電体と負極活物質層とからなる負極ユニットと正極集電
体と正極活物質層とからなる正極ユニットとをセパレー
タを介して積層した構造のシート状の発電要素を適当な
防水性シートからなる袋体に収容し、ついで液体の電解
質を充填して封止した構造を有する。液体電解質は、立
体型電池の場合と同様に、セパレータに含浸した状態で
機能する。

【０００４】リチウム二次シート電池の長所は、立体型
電池と異なって薄型であるので、放熱性が良好なために
電池内に熱が籠もる程度が低く、このためにたとえ何ら
かの理由で過電流が流れ、あるいは釘などによる貫通傷
が生じても、電池内部のリチウムの燃焼による爆発事故
が起こり難く頗る安全なることである。

【０００５】リチウム二次シート電池に限らずシート電
池の電圧や容量を大きくするには、一対の負極ユニット
と正極ユニットとの組み合わせ（以下、単位セル）の複
数を直列接続し、直列接続したものを並列接続して有効
反応面積を大きくする。その際、単位セル間の接続抵抗
が増大する問題があることに鑑みて、特開平８−７９２
６号公報には、単位セルとしてバイポーラ電極ユニット
を採用する提案がなされている。

【０００６】バイポーラ電極ユニットとは、図６にその
断面図を示す（符号１で示す）ように、一方の面側に正
極集電体層２１を有し、他方の面側に負極集電体層２２
を有する複合集電体２の正極集電体層２１の上に正極活
物質層２１１を有し、負極集電体層２２の上に負極活物
質層２２１を有する構造のものである。バイポーラ電極
ユニット１は、その複数個を直列接続して、あるいは直
列接続した二以上の組を並列接続して使用される。

【０００７】図７は、バイポーラ電極ユニットを用いた
従来の接続例の電気回路図の一例であって、バイポーラ
電極ユニット１として１０１、１０２、１１１、１１２
の番号を付した４つが用いられており、それら４つとも
図６に示す構造のものであって、複合集電体２、正極活
物質層２１１、および負極活物質層２２１を有する。図
７では、２つのバイポーラ電極ユニット１０１、１０２
と一つの負極ユニット７とが直列に接続された第１組１
ａと２つのバイポーラ電極ユニット１１１、１１２と一
つの負極ユニット７とが直列に接続された第２組１ｂの
２組（バイポーラ電極ユニット数：合計４つ）が、正極
ユニット８を両側から挟むように接続された状態を示
す。正極ユニット８および負極ユニット７はいずれも従
来から周知の通常のものであって、正極ユニット８は正
極集電体８１の両面に正極活物質層２１１を有し、一
方、負極ユニット７は負極集電体７１の片面のみに負極
活物質層２２１を有する。図７は、第１組１ａと第２組
１ｂの２組が正極ユニット８の正極集電体８１を中央と
して互いに鏡像関係となるように並列接続された例であ
る。図７において、梨地断面の短い長方形は負極活物質
層２２１を、斜線入り断面の長い長方形は正極活物質層
２１１を、二層構造の無地の長方形は複合集電体２をそ
れぞれ示す。よって一つのバイポーラ電極ユニット１
は、梨地断面の長方形と二層構造長方形と斜線入り断面
の長方形との集合からなる。３は電池の正極端子であ
り、４は電池の負極端子であって、正極ユニット８の正
極集電体８１は正極端子３に、一方上記二組の各負極ユ
ニット７の負極集電体７１は負極端子４にそれぞれ接続
されている。正極集電体８１の厚みの中央（Ｘ−Ｘ線
上）を紙面に垂直方向に切断した切断面は鏡像関係の基
準面となり、バイポーラ電極ユニット１０１と１１１、
および１０２と１１２とが互いに該基準面に対して鏡像
関係にある。図７では図の簡略化のために固体電解質５
（後記の図８参照）の記載を省略している。

【０００８】図８は、図７に対応するシート電池の詳細
な断面図であって、同図における各部の符号は図７での
対応部分のそれらと一致させている。但し図８では、負
極活物質層２２１と正極活物質層２１１とが対向する各
間、即ち正極ユニット８とバイポーラ電極ユニット１０
１との間、バイポーラ電極ユニット１０１と１０２との
間、バイポーラ電極ユニット１０２と負極ユニット７と
の間、正極ユニット８とバイポーラ電極ユニット１１１
との間、バイポーラ電極ユニット１１１と１１２との
間、バイポーラ電極ユニット１１２と負極ユニット７と
の間、には固体電解質のシート５が介在している。同図
においても、正極集電体８１の厚みの中央（Ｘ−Ｘ線
上）を紙面に垂直方向に切断した切断面は鏡像関係の基
準面となり、バイポーラ電極ユニット１０１と１１１、
および１０２と１１２とが互いに該基準面に対して鏡像
関係にある。

【０００９】ところでバイポーラ電極ユニットを使用し
て高起電圧で放電容量の大きい二次シート電池を得るに
は図７〜図８に示すような鏡像関係となる並列接続が有
効であるが、かかる並列接続をした二次シート電池は、
しばしば放電容量や充放電サイクル特性が不良となる問
題のあることが本発明者の研究から判明した。

【００１０】上記の問題が生じる詳細な理由は目下のと
ころ定かでないが、本発明者はその理由についてつぎの
ように考えている。即ち、工場で生産されるバイポーラ
電極ユニットは、通常、その正極活物質層や負極活物質
層の組成、それらの層の厚みや面積、含有活物質量、活
物質の密度などにバラツキが生じる。かかる種々の要因
のバラツキは、バイポーラ電極ユニットの充放電容量の
バラツキとなる。充放電容量にバラツキがあるバイポー
ラ電極ユニットを用いて図７〜図８に示すように並列接
続して電池を充電すると、複数のバイポーラ電極ユニッ
トのうちで充放電容量の小さいバイポーラ電極ユニット
は少量の電力にて充電が進んで電池の充電中にそれの起
電圧が他よりも早く且つ閾値を越えて上昇し、この結
果、そのバイポーラ電極ユニットの正負極での電解液の
分解、正極でのリチウムの抜き過ぎによる正極活物質の
崩壊、負極上への金属リチウムの析出による正負極間で
局部的な短絡などが集中的に生じ、かかる集中現象によ
り電池全体としての放電容量や充放電サイクル特性が低
下すると考えられる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】上記に鑑み本発明は、
充放電容量にバラツキのあるバイポーラ電極ユニットを
用いても放電容量並びに充放電サイクル特性が良好なシ
ート電池を提供することを課題とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記の課題は、つぎのシ
ート電池により解決することができる。 (1) 一方の面側に正極集電体層を有し、他方の面側に負
極集電体層を有する複合集電体の正極集電体層の上に正
極活物質層を有し、負極集電体層の上に負極活物質層を
有するバイポーラ電極ユニットの一または直列接続され
た二以上を有する第１組と第１組と同数のバイポーラ電
極ユニットを有する第２組とが一方の端子電極に接続さ
れる電極板を中央として互いに鏡像関係となるように並
列接続されており、且つ第１組に含まれる少なくとも一
のバイポーラ電極ユニットとそれと鏡像関係にある第２
組中のバイポーラ電極ユニットの各複合集電体同士がリ
ード線により直接電気的に接続されてなることを特徴と
するシート電池。 (2) 第１組のバイポーラ電極ユニットの全部が、鏡像関
係にある第２組中の各バイポーラ電極ユニットと互いの
複合集電体同士間で直接電気的に接続されてなる上記
(1) 記載のシート電池。 (3) 対向する正極活物質層と負極活物質層との間に固体
電解質のシートを有する上記(1) または(2) 記載のシー
ト電池。 (4) 電極板が、その両面に正極活物質層を有する正極ユ
ニットの正極集電体、またはその両面に負極活物質層を
有する負極ユニットの負極集電体である上記(1)〜(3)
のいずれかに記載のシート電池。 (5) リチウム二次電池である上記(1) 〜(4) のいずれか
に記載のシート電池。

【００１３】

【作用】第１組に含まれる少なくとも任意の一つのバイ
ポーラ電極ユニットとそれと鏡像関係にある第２組中の
バイポーラ電極ユニットとの各複合集電体同士をリード
線により直接電気的に接続して常に同電位とすることに
より、充電中における個々のバイポーラ電極ユニットの
起電圧の突出的な上昇が防止されて第１組と第２組との
充電特性がバランス化する方向に改善される。この充電
特性のバランス化により充電特性もバランス化し、この
結果、放電容量並びに充放電サイクル特性が良好なシー
ト電池を得ることができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明で用いられるバイポーラ電
極ユニットは、一般的には前記の図６に示す従来構造と
基本的に同じものであってよいので、以下においてはバ
イポーラ電極ユニットの説明は引き続き図６による。図
６に示すバイポーラ電極ユニット１の各部の構成材料
は、従来から周知の材料でよい。そこで以下には、リチ
ウム二次シート電池の場合を例にとって各層の周知材料
のうちの若干例を挙げておく。

【００１５】正極集電体層２１の材料としては、アルミ
ニウム、アルミニウム合金、チタンなどの導電性金属を
例示し得る。就中、アルミニウムが特に好ましい。一
方、負極集電体層２２の材料としては、銅、ニッケル、
銀、ＳＵＳなどの導電性金属を例示し得る。就中、銅が
特に好ましい。複合集電体２における正極集電体層２１
および負極集電体層２２の各厚みは、通常通りでよく両
層とも例えば１〜１００μｍ程度である。

【００１６】複合集電体２においては、正極集電体層２
１と負極集電体層２２とは、互いに直接あるいは第三の
材料からなる中間層（図６では図示せず）を介して電気
的に接続している。バイポーラ電極ユニット１を採用す
る趣旨は、前記した通り従来の単位セル間の接続抵抗の
増大を軽減することにあるが、それと共にシート電池全
体の厚みを薄くする狙いもある。後者の場合には、上記
した中間層を排して正極集電体層２１と負極集電体層２
２とを直接接合することが好ましい。また正極集電体層
２１と負極集電体層２２との電気的接続を一層良好とな
すために、両層は単に物理的に密着しているよりも金属
結合していることが好ましい。両層が金属結合した複合
集電体２は、例えば、一方の極の集電体層となる金属箔
の片面に他方の極の集電体層となる金属を電気メッキ、
どぶ漬けメッキなどにてメッキする方法、負極集電体層
となる金属と正極集電体層となる金属のクラッド材を圧
延する方法、などにより得ることができる。

【００１７】正極集電体層２１がアルミニウムであり、
負極集電体層２２が銅である複合集電体２をメッキ方法
により製造する際には、アルミニウム箔の片面に銅を通
常の方法で電気メッキすると、２μｍ前後の薄い銅層か
らなる負極集電体層を容易に形成することができる。

【００１８】正極活物質としては、対向する正負極活物
質層間の電位差を少なくとも１Ｖとなし得るもの、例え
ば、ＬｉＣｏＯ₂などのＬｉ・Ｃｏ系複合酸化物、Ｌｉ
ＮｉＯ₂などのＬｉ・Ｎｉ系複合酸化物、ＬｉＭｎ₂Ｏ
₄などのＬｉ・Ｍｎ系複合酸化物、Ｌｉ−Ｃｏ−Ｐ系複
合酸化物などのＬｉ−遷移金属系複合酸化物類、あるい
はＶ₂Ｏ₅、ＭｎＯ₂、ＴｉＳ₂、ＭｏＳ₂、ＭｏＯ₃
などの遷移金属の酸化物や硫化物類が例示される。就
中、Ｌｉ−遷移金属系複合酸化物類は、高放電容量の電
池を得る上で好ましい。正極活物質の結着剤としてはポ
リテトラフルオロエチレン、ポリビニリデンフルオリ
ド、ポリエチレン、エチレン−プロピレン−ジエン系ポ
リマーなどが例示され、導電剤としては各種導電性黒鉛
や導電性カーボンブラックなどが例示される。正極活物
質の使用量は、正極活物質、結着剤、および導電剤の合
計量１００重量部あたり８０〜９５重量部程度であり、
結着剤の使用量は正極活物質１００重量部あたり１〜１
０重量部程度であり、また導電剤の使用量は正極活物質
１００重量部あたり３〜１５重量部程度である。正極活
物質層２１１は、正極集電体層２１の上に正極活物質、
結着剤、および導電剤からなる混合組成物を塗布し、充
分に乾燥後、圧延して形成することができ、その厚さは
２０〜５００μｍ程度、特に５０〜２００μｍ程度であ
る。

【００１９】負極活物質としては、各種の天然黒鉛や人
造黒鉛、例えば繊維状黒鉛、鱗片状黒鉛、球状黒鉛など
の黒鉛類、および各種のリチウム合金類などである。そ
の結着剤としては、ポリテトラフルオロエチレン、ポリ
ビニリデンフルオリド、ポリエチレン、エチレン−プロ
ピレン−ジエン系ポリマーなどが例示され、負極活物質
の使用量は、負極活物質と結着剤との合計量１００重量
部あたり８０〜９６重量部程度である。負極活物質層２
２１は、負極集電体層２２の上に負極活物質と結着剤と
からなる混合組成物を塗布し、充分に乾燥後、圧延して
形成することができ、その厚さは２０〜５００μｍ程
度、特に５０〜２００μｍ程度である。

【００２０】工場で生産されたバイポーラ電極ユニット
は、前記の理由にてその充放電容量にバラツキがある。
本発明者の研究によれば、該バラツキは主として正極活
物質層における正極活物質並びに負極活物質層における
負極活物質の各含有量のバラツキに基づく。したがっ
て、実際的には該各含有量のバラツキの大きさにてバイ
ポーラ電極ユニットの充放電容量のバラツキの大きさを
監視することができる。各含有量のバラツキは、通常、
平均含有量（前記した各重量部）±２重量部程度以下で
あるが、本発明では該平均含有量±５重量部程度の大き
なバラツキのあるバイポーラ電極ユニットを用いてもシ
ート電池の放電容量並びに充放電サイクル特性上に改良
がみられる。

【００２１】本発明のシート電池は、一般的にシート状
の発電要素を有し、水分との接触を嫌うリチウム二次シ
ート電池である場合には、該シート状の発電要素は防水
性のフィルムからなる袋体内に収容される。シート状の
発電要素は、発電要素単位として上記したバイポーラ電
極ユニットのみからなっていてもよく、またバイポーラ
電極ユニットの直列接続中や並列接続中の適当な個所に
通常の正極ユニット、即ち正極集電体の片面または両面
に正極活物質層を設けたもの、および／または通常の負
極ユニット、即ち負極集電体の片面または両面に負極活
物質層を設けたもの、を組み入れてもよい。

【００２２】本発明において用いられる発電要素が、バ
イポーラ電極ユニットのみからなる場合でも、あるいは
バイポーラ電極ユニットの直列接続中や並列接続中の適
当な個所に通常の正極ユニットおよび／または負極ユニ
ットを含む場合でも、正極活物質層と負極活物質層とが
対向する個所には、両層間に固体電解質のシートやセパ
レータなどが介在せしめられる。しかしセパレータを使
用した場合には、シート電池の内部を液体電解質で満た
す必要があり、この液体電解質が一つのバイポーラ電極
ユニット内において正負極活物質層間での短絡路となっ
て短絡現象を生ぜしめることがある。よって本発明で
は、かかる短絡路を生ぜしめることのない固体電解質シ
ートの使用が特に好ましい。

【００２３】固体電解質としては、Ｌｉ₃Ｎ、Ｌｉ₂Ｏ
−Ｂ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂系、Ｂ₂Ｓ₃−Ｌｉ₂Ｓ−ＬｉＩ
系、２₂Ｓ₅−Ｌｉ₂Ｓ−ＬｉＩ系、ＧｅＳ₂−Ｌｉ₂
Ｓ−ＬｉＩ系、ＳｉＳ₂−Ｌｉ₂Ｓ−ＬｉＩ系などの無
機固体電解質が例示される。固体電解質の他の例では、
ＬｉＩ、ＬｉＣｌＯ₄、ＬｉＣＦ₃ＳＯ₃、ＬｉＢＦ ₄
などのリチウム化合物と有機高分子との混合物があり、
例えばエチレンカーボネートとプロピレンカーボネート
とポリアクリロニトリルとポリ−テトラエチレングリコ
ール−ジ−アクリレートとＬｉＣｌＯ₄との混合物、プ
ロピレンカーボネートとポリアクリロニトリルとＬｉＣ
ｌＯ₄との混合物、エチレンカーボネートとプロピレン
カーボネートとポリアクリロニトリルとポリ−テトラエ
チレングリコール−ジ−アクリレートとＬｉＢＦ₄との
混合物、プロピレンカーボネートとポリアクリロニトリ
ルとＬｉＣＦ₃ＳＯ₃との混合物などが例示される。

【００２４】本発明において、いま２ｎ個のバイポーラ
電極ユニットを用いるとして、ｎは１以上であり、好ま
しくは２〜１０程度、特に２〜５程度である。該２ｎ個
のバイポーラ電極ユニットを２分し、その半分に図７で
の符号付け方法を踏襲して１０１、１０２、１０３、・
・・１０ｎと番号を付して第１組１ａとする。一方、残
る半分についても１１１、１１２、１１３、・・・１１
ｎと番号を付して第２組１ｂとする。第１組内では１０
１〜１０ｎの順に直列接続し、第２組内では１１１〜１
１ｎの順に直列接続する。ついで該第１組と第２組とを
正極端子または負極端子と接続される電極板を中央とし
て互いに鏡像関係となるように並列接続する。かくする
と、１０１と１１１、１０２と１１２、１０３と１１
３、・・・１０ｎと１１ｎの各バイポーラ電極ユニット
同士が中央の電極板に対して鏡像関係となる。そして、
上記の各鏡像関係のバイポーラ電極ユニット同士の任意
の少なくとも一組、例えば１０２と１１２の各複合集電
体同士が、好ましくは上記の１０１と１１１、１０２と
１１２、１０３と１１３、・・・１０ｎと１１ｎの全組
の各複合集電体同士がリード線により直接電気的に接続
される。

【００２５】なお本発明において言う鏡像関係とは、厳
密な意味での鏡像関係（バイポーラ電極ユニットの各部
位の１対１鏡対称）である必要は必ずしもなく、基準面
の両側の第１組１ａと第２組１ｂが同数のバイポーラ電
極ユニットを有し、且つ両組の各バイポーラ電極ユニッ
ト同士が鏡像関係となる位置に設置してあればよい。そ
の各設置位置も、厳密な鏡像関係の位置から多少ずれて
いてもよい。さらに上記の２ｎ個のバイポーラ電極ユニ
ットは、互いに形状、サイズ、充放電容量などが異なっ
ていてもよい。しかし第１組１ａに含まれるｎ個のバイ
ポーラ電極ユニットが有する正極活物質の合計含有量並
びに負極活物質の合計含有量をいずれも１００としたと
き、第２組１ｂに含まれるｎ個のバイポーラ電極ユニッ
トが有する正極活物質の合計含有量並びに負極活物質の
合計含有量とも１００±２０の範囲内、特に１００±１
０の範囲内にあることが、放電容量並びに充放電サイク
ル特性が良好なシート電池を得る上から好ましい。

【００２６】上記の中央の電極板としては、前記した正
極集電体層２１や負極集電体層２２を構成する導電性金
属の少なくとも一種からなる板材が好ましい。中央の電
極板は、その両面に正負極活物質層を有しない状態、即
ち電極板単独で用いてもよいが、電極板が正極集電体層
２１と同種の材質である場合にはその両側に正極活物質
層を有する状態（後記の図１および図２参照）や、電極
板が負極集電体層２２と同種の材質である場合にはその
両側に負極活物質層を有する状態（後記の図３および図
４参照）で用いると、発電要素の内部抵抗や電池自体の
体積を低減させ得るので好ましい。

【００２７】図１〜図４は、いずれも本発明におけるバ
イポーラ電極ユニットの接続例を示す電気回路図であ
る。図５は、本発明のシート電池の実施例の断面図であ
る。図１〜図５において、図６〜図８に示された各部位
と同一の部位については図６〜図８の場合と同じ符号を
使用する。よって図１〜図４においては、前記の図７の
場合と同じく、梨地断面の短い長方形は負極活物質層２
２１を、斜線入り断面の長い長方形は正極活物質層２１
１を、二層構造の無地の長方形は複合集電体２をそれぞ
れ示し、梨地断面の長方形と二層構造の長方形と斜線入
り断面の長方形との集合は一つのバイポーラ電極ユニッ
ト１を示す。３は電池の正極端子、４は電池の負極端
子、６は二つのバイポーラ電極ユニットの複合集電体２
間を電気的に接続するリード線、７は通常の負極ユニッ
ト、８は通常の正極ユニットである。

【００２８】図１の接続例は、バイポーラ電極ユニット
１０１と１１１の各複合集電体がリード線６にて電気的
に接続されている点のみにおいて前出の図７と異なる。
一方、図２の接続例は、バイポーラ電極ユニット１０１
と１１１との各複合集電体のみならず、バイポーラ電極
ユニット１０２と１１２との各複合集電体もリード線６
にて電気的に接続されている点においてのみ図１の接続
例と異なる。

【００２９】図３の接続例では、バイポーラ電極ユニッ
ト１０１〜１０４および正極ユニット８が直列接続され
た第１組１ａとバイポーラ電極ユニット１１１〜１１４
および正極ユニット８が直列接続された第２組１ｂと
が、負極集電体７１の両面に負極活物質層２２１を有す
る負極ユニット７の該負極集電体７１を中心として、換
言すると同図のＸ−Ｘ線を基準面として互いに鏡像関係
に並列接続されており、しかしてバイポーラ電極ユニッ
ト１０１と１１１、１０２と１１２、１０３と１１３、
１０４と１１４とが鏡像関係となっている。これら４つ
の鏡像関係のうち、バイポーラ電極ユニット１０２と１
１２および１０４と１１４の各複合集電体間のみがリー
ド線６にて電気的に接続されている。第１組および第２
組の２組の各末端の正極ユニット８は、その正極集電体
８１の片面のみに正極活物質層２１１を有し、該２組の
両正極ユニット８の各正極集電体８１が正極端子３に接
続されている。

【００３０】図４の接続例は、バイポーラ電極ユニット
１０１と１１１、１０２と１１２、１０３と１１３、１
０４と１１４のすべてがリード線６にて電気的に接続さ
れている点において図３の接続例と異なる。

【００３１】図５は、従来例の図８とは、２つのバイポ
ーラ電極ユニット１０１と１１１、並びに２つのバイポ
ーラ電極ユニット１０２と１１２の各複合集電体間がリ
ード線６にて電気的に接続されている点のみにおいて異
なる。

【００３２】

【実験例】実験例１厚さ１５μｍのアルミニウム箔の片面に厚さ０．０５μ
ｍの亜鉛合金を置換メッキし、その上に電気メッキによ
り厚さ２μｍの銅層を施して厚さ約１７μｍのアルミニ
ウム−銅複合集電体を作成した。かくして得た複合集電
体のアルミニウム側の上にＬｉＣｏＯ₂９０重量部、導
電性黒鉛７重量部、およびポリビニリデンフルオリド３
重量部との組成物からなる正極活物質層をペースト法に
より形成し、一方、銅側の上には繊維状黒鉛９０重量部
とポリビニリデンフルオリド１０重量部との組成物から
なる負極活物質層をペースト法により形成し、最後に圧
延処理を施してバイポーラ電極ユニットを得た。該バイ
ポーラ電極ユニットにおける正極活物質層は、厚さ１５
０μｍ、幅１００ｍｍ、長さ１００ｍｍであり、負極活
物質層は、厚さ１６０μｍ、幅１０４ｍｍ、長さ１０４
ｍｍであった。厚さ１５μｍのアルミニウム箔の両面に
ＬｉＣｏＯ₂９０重量部、導電性黒鉛７重量部、および
ポリビニリデンフルオリド３重量部との組成物からなる
正極活物質層をペースト法により形成し、最後に圧延処
理を施して正極ユニットを得た。該正極ユニットの両面
の正極活物質層とも、厚さ１００μｍ、幅１００ｍｍ、
長さ１００ｍｍであった。厚さ１５μｍの銅箔の片面に
繊維状黒鉛９０重量部とポリビニリデンフルオリド１０
重量部との組成物からなる負極活物質層をペースト法に
より形成し、最後に圧延処理を施して負極ユニットを得
た。該負極ユニットの負極活物質層は、厚さ１００μ
ｍ、幅１０４ｍｍ、長さ１０４ｍｍであった。上記のバ
イポーラ電極ユニット、正極ユニットおよび負極ユニッ
トを用い、正極ユニットを鏡像中心とする図１の接続例
の通りに並列接続した。但し、第１組および第２組に含
まれるバイポーラ電極ユニットの数は１個とし、両バイ
ポーラ電極ユニットの複合集電体同士を外径０．４ｍｍ
の銅線にて電気的に接続した。また第１組および第２組
の直列接続に際しては、正極活物質層と負極活物質層と
が対向する各個所には、エチレンカーボネートとプロピ
レンカーボネートとポリアクリロニトリルとポリ−テト
ラエチレングリコール−ジ−アクリレートとＬｉＣｌＯ
₄との混合物からなる厚さ０．１ｍｍの固体電解質シー
トを介在させた。かくして得たシート状の発電要素をポ
リエチレンテレフタレート層とアルミニウム箔とエチレ
ン−アクリル酸共重合体（エチレンモノマー成分１モル
あたりアクリル酸モノマー成分の量：０．０８モル、Ｍ
Ｉ：５）との層とからなる三層構造の防水シートの２枚
を使用して水密状態でシールし、かくしてシート状リチ
ウム二次電池を製造した。なお、上記の全工程は、露点
温度がマイナス４０℃の除湿環境下で行なった。

【００３３】実験例２両バイポーラ電極ユニットの複合集電体同士を銅線にて
電気的に接続しない点のみ実験例１と異なるシート状リ
チウム二次電池を製造した。

【００３４】実験例１および実験例２の各シート状リチ
ウム二次電池に就いて、下記の試験方法にて充放電サイ
クル試験を行なった。その結果、１００サイクル目にお
ける放電容量維持率において、実験例１の電池は９１％
であったのに対して、実験例２の電池は４５％であっ
て、両バイポーラ電極ユニットの複合集電体同士を電気
的に接続することの効果が顕著であることが判る。

【００３５】〔充放電サイクル試験方法〕２０℃におい
て、５００ｍＡの定電流で１２．５Ｖまで充電し、つい
で１０００ｍＡの定電流のもとで端子電圧が８Ｖとなる
時点まで放電させ、この後１時間充放電を休止する。以
上の充放電並びに休止を１サイクルとして１００回繰り
返し、各サイクル毎の放電容量を測定し、初回のサイク
ルの放電容量に対する各サイクル毎の放電容量の比、即
ち放電容量維持率（％）を算出する。

【００３６】

【発明の効果】使用するバイポーラ電極ユニットの充放
電容量にバラツキがあっても、あるいは正極活物質層や
負極活物質層に含有されている各活物質の含有量にバラ
ツキがあっても、本発明により放電容量並びに充放電サ
イクル特性が改善されたシート電池を製造することがで
きる。よって本発明は、工業的大量生産された、しかし
てかかるバラツキがあり得るバイポーラ電極ユニットの
使用を可能にする顕著な効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明でのバイポーラ電極ユニットの接続例を
示す電気回路図である。

【図２】本発明でのバイポーラ電極ユニットの他の接続
例を示す電気回路図である。

【図３】本発明でのバイポーラ電極ユニットの他の接続
例を示す電気回路図である。

【図４】本発明でのバイポーラ電極ユニットの他の接続
例を示す電気回路図である。

【図５】本発明のシート電池の実施例の断面図である。

【図６】従来および本発明で用いるバイポーラ電極ユニ
ットの断面図である。

【図７】バイポーラ電極ユニットを用いた従来の接続例
の電気回路図である。

【図８】バイポーラ電極ユニットを用いた従来のシート
電池の断面図である。

【符号の説明】

１バイポーラ電極ユニット２複合集電体２１１正極活物質層２２１負極活物質層３電池の正極端子４電池の負極端子５固体電解質６リード線７負極ユニット８正極ユニット

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一方の面側に正極集電体層を有し、他方
の面側に負極集電体層を有する複合集電体の正極集電体
層の上に正極活物質層を有し、負極集電体層の上に負極
活物質層を有するバイポーラ電極ユニットの一または直
列接続された二以上を有する第１組と第１組と同数のバ
イポーラ電極ユニットを有する第２組とが一方の端子電
極に接続される電極板を中央として互いに鏡像関係とな
るように並列接続されており、且つ第１組に含まれる少
なくとも一のバイポーラ電極ユニットとそれと鏡像関係
にある第２組中のバイポーラ電極ユニットの各複合集電
体同士がリード線により直接電気的に接続されてなるこ
とを特徴とするシート電池。
【請求項２】第１組のバイポーラ電極ユニットの全部
が、鏡像関係にある第２組中の各バイポーラ電極ユニッ
トと互いの複合集電体同士間で直接電気的に接続されて
なる請求項１記載のシート電池。
【請求項３】対向する正極活物質層と負極活物質層と
の間に固体電解質のシートを有する請求項１または２記
載のシート電池。
【請求項４】電極板が、その両面に正極活物質層を有
する正極ユニットの正極集電体、またはその両面に負極
活物質層を有する負極ユニットの負極集電体である請求
項１〜３のいずれかに記載のシート電池。
【請求項５】リチウム二次電池である請求項１〜４の
いずれかに記載のシート電池。