JP2004158343A - バイポーラ電池 - Google Patents

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Abstract

【課題】高分子ゲル電解質を用いた単電池を複数積層して電池を構成した場合でも単電池同士の液絡を防止したバイポーラ電池を提供する。
【解決手段】一つの集電体２の一面に正極３を設け、他面に負極４を設けたバイポーラ電極と、正極３と負極４の間にはさまれたゲル電解質５と、正極、負極、およびゲル電解質５によって構成された単電池６の周囲を取り囲み集電体の間に設けられたシール層９と、を有することを特徴とするバイポーラ電池。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バイポーラ電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】
リチウム二次電池は、その中に封入する電解質として、固体電解質を用いたもの、液体電解質を用いたもの、そして高分子ゲル電解質を用いたものがある。
【０００３】
固体電解質を用いたものは、たとえばポリエチレンオキシドなどの全固体高分子電解質を用いたものである。一方、液体電解質は１００％電解液を用いたものである。そして、高分子ゲル電解質は、これらの中間とも言うべきもので、たとえばポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）などのそのもの自体はリチウムイオン伝導性を持たない高分子の骨格中に電解液を保持させたものである（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−２０４１３６号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
この高分子ゲル電解質を用いて単電池を構成し、この単電池を複数積層してバイポーラ電池を製作した場合、各単電池間において電解質が染み出し、他の単電池の電解質と接触して液絡と称する単電池同士の短絡が発生してしまうと言う問題があった。
【０００６】
そこで本発明の目的は、高分子ゲル電解質を用いた単電池を複数積層して電池を構成した場合でも単電池同士の液絡を防止したバイポーラ電池を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の上記目的は、一つの集電体の一面に正極を設け、他面に負極を設けたバイポーラ電極と、前記正極と前記負極の間にはさまれたゲル電解質と、前記正極、前記負極、およびゲル電解質によって構成された単電池の周囲を取り囲み前記集電体の間に設けられたシール層と、を有することを特徴とするバイポーラ電池により達成される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【０００９】
図１は、本発明を適用したバイポーラ電池の構造を説明するための断面図であり、図２は、このバイポーラ電池を構成する単電池の部分拡大断面図である。
【００１０】
バイポーラ電池１は、両端部以外の一つの集電体２の両面に正極３と負極４が形成されており、この集電体２の正極３と負極４との間に電解質５をはさんで単電池６を構成し、この単電池６が複数積層された構造を持つ。なお、両端部にある集電体（端部集電体７と称する）は、このバイポーラ電池全体の電極と接続される。
【００１１】
そして、集電体２をはさんで正極３と負極４を設けた構成をバイポーラ電極という。
【００１２】
ここで用いている電解質５は、たとえば、ポリマー骨格中に、数重量％〜９８重量％程度電解液を保持させたゲル電解質で、特に本実施の形態においては、７０重量％以上電解液を保持したゲル電解質を使用することができる。
【００１３】
このバイポーラ電池１では、単電池６からの液漏れを防止するために、一つひとつの単電池６の周囲を取り囲み、集電体２および７同士の間に配置されたシール層９を設けている。
【００１４】
シール層９は、融点が低く熱融着性のある第１の樹脂１０と、この第１の樹脂１０よりも融点が高く、非導電性の第２の樹脂１１よりなる。第１の樹脂１０は、集電体２側に配置され、この二つの第１の樹脂１０が第２の樹脂１１を間にはさみこんだ３層構造としている。
【００１５】
シール層９をこのような３層構造とすることで、第１の樹脂１０の融点より高く、第２の樹脂１１の融点より低い温度で熱加圧することにより集電体２と第２の樹脂１１とを第１の樹脂１０により熱融着させている。これにより第１の樹脂１０が熱融着の際に溶けても第２の樹脂１１により集電体同士が短絡するのを防止することができる。
【００１６】
このバイポーラ電池１の製造は、図３に示すように、集電体２に形成された正極３と負極４がゲル電解質５をはさんで対向するようにして単電池６を構成し、端部集電体７のみ正極３または負極４のみを形成したものを用いて、各単電池６の周辺部で集電体２および７の間にシール層９をはさみ、これらを複数層積層して電池構造体とし、シール部分をプレス１３によって加熱しながら加圧することによりシーリングする。
【００１７】
この熱加圧の温度をたとえば１８０℃とすると、第１の樹脂１０は１８０℃未満の融点を持つ樹脂部材が好ましく、具体的には、たとえば、ポリプロピレン（ＰＰ：融点１６０〜１７０）、ポリエチレン（ＰＥ：融点（直鎖状低密度のもので）１３０℃程度）、ポリウレタン（融点：１０５℃、または１３０℃）などの汎用プラスチックや熱可塑オレフィンゴムなどを使用することができる。一方、第２の樹脂１１としては、１８０度以上の融点を持つ導電性のない樹脂で、第１の樹脂１０と熱融着させることのできるものであればよく、たとえば、ポリアミド系樹脂（たとえばナイロン６（ナイロンは登録商標、以下同じ）（融点２２５℃）、ナイロン６６（融点２６７℃））、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ：融点３２０℃）、ポリフッ化ビニリデン（融点２１０℃）、ポリスチレン（融点２３０℃）など、また、シリコーンゴム（２５０℃で使用可能）などを使用することができる。
【００１８】
なお、これらのほかにも様々な樹脂材料を用いることができ、第１の樹脂１０の融点より高い融点を持つ第２の樹脂１１を選択して、それらの間の温度で熱加圧により融着するとよい。
【００１９】
このシール層９以外の電池を構成する部材は、一般的なリチウムイオン二次電池に用いられているものと同じでよい。
【００２０】
以下に、このバイポーラ電池１に使用することのできる集電体、正極、負極、ゲル電解質、および電池ケースなどについて説明する。
【００２１】
［集電体］
集電体は、製法上、スプレーコートなどの薄膜製造技術により、いかような形状を有するものにも製膜積層して形成し得る必要上、たとえば、アルミニウム、銅、チタン、ニッケル、ステンレス鋼（ＳＵＳ）、これらの合金などの金属粉末を主成分として、これにバインダー（樹脂）、溶剤を含む集電体金属ペーストを加熱して成形してなるものであり、上記金属粉末およびバインダーにより形成されてなるものである。また、これら金属粉末を１種単独で用いてもよいし、２種以上を混合して用いてもよいし、さらに、製法上の特徴を生かして金属粉末の種類の異なるものを多層に積層したものであってもよい。
【００２２】
上記バインダーとしては、特に制限されるべきものではなく、たとえば、エポキシ樹脂など、従来公知の樹脂バインダー材料を用いることができるほか、導電性高分子材料を用いても良い。
【００２３】
集電体の厚さは、特に限定されないが、通常は１〜１００μｍ程度である。
【００２４】
［正極（正極活物質層）］
正極は、正極活物質を含む。この他にも、イオン伝導性を高めるために電解質、リチウム塩、導電助剤などが含まれ得る。特に、正極または負極の少なくとも一方に電解質、好ましくは固体高分子電解質が含まれていることが望ましいが、バイポーラ電池の電池特性をより向上させるためには、双方に含まれることが好適である。
【００２５】
上記正極活物質としては、溶液系のリチウムイオン電池でも使用される、遷移金属とリチウムとの複合酸化物を使用できる。具体的には、ＬｉＣｏＯ２などのＬｉ・Ｃｏ系複合酸化物、ＬｉＮｉＯ２などのＬｉ・Ｎｉ系複合酸化物、スピネルＬｉＭｎ２Ｏ４などのＬｉ・Ｍｎ系複合酸化物、ＬｉＦｅＯ２などのＬｉ・Ｆｅ系複合酸化物などが挙げられる。この他、ＬｉＦｅＰＯ４などの遷移金属とリチウムのリン酸化合物や硫酸化合物；Ｖ２Ｏ５、ＭｎＯ２、ＴｉＳ２、ＭｏＳ２、ＭｏＯ３などの遷移金属酸化物や硫化物；ＰｂＯ２、ＡｇＯ、ＮｉＯＯＨなどが挙げられる。
【００２６】
正極活物質の粒径は、製法上、正極材料をペースト化してスプレーコートなどにより製膜し得るものであればよいが、さらにバイポーラ電池の電極抵抗を低減するために、電解質が固体でない溶液タイプのリチウムイオン電池で用いられる一般に用いられる粒径よりも小さいものを使用するとよい。具体的には、正極活物質の平均粒径が１０〜０．１μｍであるとよい。
【００２７】
上記正極に含まれる電解質としては、固体高分子電解質、高分子ゲル電解質、およびこれらを積層したものなどが利用できる。すなわち、正極を多層構造とすることもでき、集電体側と電解質側とで、正極を構成する電解質の種類や活物質の種類や粒径、さらにはこれらの配合比を変えた層を形成することもできる。好ましくは、高分子ゲル電解質を構成するポリマーと電解液との比率（質量比）が、２０：８０〜９８：２とする、比較的電解液の比率が小さい範囲である。
【００２８】
高分子ゲル電解質は、イオン導伝性を有する固体高分子電解質に、通常リチウムイオン電池で用いられる電解液を含んだものであるが、さらに、リチウムイオン導伝性を持たない高分子の骨格中に、同様の電解液を保持させたものも含まれる。
【００２９】
ここで、高分子ゲル電解質に含まれる電解液（電解質塩および可塑剤）としては、通常リチウムイオン電池で用いられるものであればよく、たとえば、ＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＣｌＯ４、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＴａＦ６、ＬｉＡｌＣｌ４、Ｌｉ２Ｂ１０Ｃｌ１０等の無機酸陰イオン塩、ＬｉＣＦ３ＳＯ３、Ｌｉ（ＣＦ３ＳＯ２）２Ｎ、Ｌｉ（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）２Ｎ等の有機酸陰イオン塩の中から選ばれる、少なくとも１種類のリチウム塩（電解質塩）を含み、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート等の環状カーボネート類；ジメチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、ジエチルカーボネート等の鎖状カーボネート類；テトラヒドロフラン、２−メチルテトラヒドロフラン、１，４−ジオキサン、１，２−ジメトキシエタン、１，２−ジブトキシエタン等のエーテル類；γ−ブチロラクトン等のラクトン類；アセトニトリル等のニトリル類；プロピオン酸メチル等のエステル類；ジメチルホルムアミド等のアミド類；酢酸メチル、蟻酸メチルの中から選ばれる少なくともから１種類または２種以上を混合した、非プロトン性溶媒等の有機溶媒（可塑剤）を用いたものなどが使用できる。ただし、これらに限られるわけではない。
【００３０】
高分子ゲル電解質に用いられるリチウムイオン導伝性を持たない高分子としては、たとえば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリビニルクロライド（ＰＶＣ）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）などが使用できる。ただし、これらに限られるわけではない。なお、ＰＡＮ、ＰＭＭＡなどは、どちらかと言うとイオン伝導性がほとんどない部類に入るものであるため、上記イオン伝導性を有する高分子とすることもできるが、ここでは高分子ゲル電解質に用いられるリチウムイオン導伝性を持たない高分子として例示したものである。
【００３１】
上記リチウム塩としては、たとえば、ＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＣｌＯ４、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＴａＦ６、ＬｉＡｌＣｌ４、Ｌｉ２Ｂ１０Ｃｌ１０等の無機酸陰イオン塩、Ｌｉ（ＣＦ３ＳＯ２）２Ｎ、Ｌｉ（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）２Ｎ等の有機酸陰イオン塩、またはこれらの混合物などが使用できる。ただし、これらに限られるわけではない。
【００３２】
導電助剤としては、アセチレンブラック、カーボンブラック、グラファイト等が挙げられる。ただし、これらに限られるわけではない。
【００３３】
正極における、正極活物質、電解質（好ましくは固体高分子電解質）、リチウム塩、導電助剤の配合量は、電池の使用目的（出力重視、エネルギー重視など）、イオン伝導性を考慮して決定すべきである。たとえば、正極内における電解質、特に固体高分子電解質の配合量が少なすぎると、活物質層内でのイオン伝導抵抗やイオン拡散抵抗が大きくなり、電池性能が低下してしまう。一方、正極内における電解質、特に固体高分子電解質の配合量が多すぎると、電池のエネルギー密度が低下してしまう。従って、これらの要因を考慮して、目的に合致した固体高分子電解質量を決定する。
【００３４】
正極の厚さは、特に限定するものではなく、配合量について述べたように、電池の使用目的（出力重視、エネルギー重視など）、イオン伝導性を考慮して決定すべきである。一般的な正極活物質層の厚さは１０〜５００μｍ程度である。
【００３５】
［負極（負極活物質層）］
負極は、負極活物質を含む。この他にも、イオン伝導性を高めるために電解質、リチウム塩や導電助剤などが含まれ得る。負極活物質の種類以外は、基本的に「正極」の項で記載した内容と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【００３６】
負極活物質としては、溶液系のリチウムイオン電池でも使用される負極活物質を用いることができる。たとえば、金属酸化物、リチウム−金属複合酸化物金属、カーボンなどが好ましい。より好ましくは、カーボン、遷移金属酸化物、リチウム−遷移金属複合酸化物である。さらに好ましくは、チタン酸化物、リチウム−チタン複合酸化物、カーボンである。これらは１種単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００３７】
［電解質］
電解質としては、高分子ゲル電解質である。この電解質は多層構造とすることもでき、正極側と負極側とで、電解質の種類や成分配合比を変えた層を形成することもできる。高分子ゲル電解質を用いる場合、該高分子ゲル電解質を構成するポリマーと電解液との比率（質量比）が、２０：８０〜９８：２と比較的電解液の比率が小さい範囲である。
【００３８】
このような高分子ゲル電解質としては、イオン導伝性を有する固体高分子電解質に、通常リチウムイオン電池で用いられる電解液を含んだものであるが、さらに、リチウムイオン導伝性を持たない高分子の骨格中に、同様の電解液を保持させたものも含まれるものである。これらについては、［正極］に含まれる電解質の１種として説明した高分子ゲル電解質と同様であるため、ここでの説明は省略する。
【００３９】
これら固体高分子電解質もしくは高分子ゲル電解質は、電池を構成する高分子電解質のほか、上記したように正極および／または負極にも含まれ得るが、電池を構成する高分子電解質、正極、負極によって異なる高分子電解質を用いてもよいし、同一の高分子電解質を使用してもよいし、層によって異なる高分子電解質を用いてもよい。
【００４０】
電池を構成する電解質の厚さは、特に限定するものではない。しかしながら、コンパクトなバイポーラ電池を得るためには、電解質としての機能が確保できる範囲で極力薄くすることが好ましい。一般的な固体高分子電解質層の厚さは１０〜１００μｍ程度である。ただし、電解質の形状は、製法上の特徴を生かして、電極（正極または負極）の上面ならびに側面外周部も被覆するように形成することも容易であり、機能、性能面からも部位によらず常に略一定の厚さにする必要はない。
【００４１】
［電池外装材（電池ケース）］
バイポーラ電池は、外部からの衝撃、環境劣化を防止するために、使用する際の外部からの衝撃、環境劣化を防止するために、バイポーラ電池本体である型板を含めた電池積層体全体を電池外装材ないし電池ケース（図示せず）に収容するとよい。
【００４２】
軽量化の観点からは、アルミニウム、ステンレス、ニッケル、銅などの金属（合金を含む）をポリプロピレンフィルム等の絶縁体で被覆した高分子−金属複合ラミネートフィルムやアルミラミネートパックなど、従来公知の電池外装材を用いて、その周辺部の一部または全部を熱融着にて接合することにより、電池積層体を収納し密封した構成とするのが好ましい。
【００４３】
この場合、上記正極および負極リードは、上記熱融着部に挟まれて上記電池外装材の外部に露出される構造とすればよい。また、熱伝導性に優れた高分子−金属複合ラミネートフィルムやアルミラミネートパックなどを用いることが、自動車の熱源から効率よく熱を伝え、電池内部を電池動作温度まですばやく加熱することができる点で好ましい。
【００４４】
［正極および負極端子板］
正極および負極端子板は、端子としての機能を有するほか、薄型化の観点からは極力薄い方がよいが、製膜により積層されてなる電極、電解質および集電体はいずれも機械的強度が弱いため、これらを両側から挟示し支持するだけの強度を持たせることが望ましい。さらに、端子部での内部抵抗を抑える観点から、正極および負極端子板の厚さは、通常０．１〜２ｍｍ程度が望ましいといえる。
【００４５】
正極および負極端子板の材質は、通常リチウムイオン電池で用いられる材質を用いることができる。たとえば、アルミニウム、銅、チタン、ニッケル、ステンレス鋼（ＳＵＳ）、これらの合金などを利用することができる。耐蝕性、作り易さ、経済性などの観点からは、アルミニウムを用いることが好ましい。
【００４６】
正極端子板と負極端子板との材質は、同一の材質を用いてもよいし、異なる材質のものを用いてもよい。さらに、これら正極および負極端子板は、材質の異なるものを多層に積層したものであってもよい。
【００４７】
正極および負極端子板の形状は、型板と兼用する場合には、自動車の熱源外面等をトレースした形状に、また、型板と対極する位置に設けられる端子板では、該端子板を設置する集電体外面をトレースした形状であればよく、プレス成形等によりトレースして形成すればよい。なお、型板と対極する位置に設けられる端子板では、集電体と同様にスプレーコートにより形成してもよい。
【００４８】
［正極および負極リード］
正極および負極リードに関しては、通常リチウムイオン電池で用いられる公知のリードを用いることができる。なお、電池外装材（電池ケース）から取り出された部分は、自動車の熱源との距離がないことから、これらに接触して漏電したりして自動車部品（特に電子機器）に影響を与えないように、耐熱絶縁性の熱収縮チューブなどにより被覆しておくのが好ましい。
【００４９】
図４は、図１および２に示したバイポーラ電池１をアルミラミネートパックにより電池２０として構成した場合の外観を示す図面である。この電池２０は、バイポーラ電池１の端部集電体７に上記の正極および負極端子板を設け、さらにリードを取り付けて、電極２３および２４としている。
【００５０】
実験例
＜液絡評価＞
上述した実施の形態と同様にしてバイポーラ電池１を製作し、単電池同士の液絡の評価を行った。
【００５１】
（サンプル作製）
実施例として実際に作製したバイポーラ電池１は、下記の通りである。
【００５２】
集電体２は、ステンレス（ＳＵＳ）箔を使用し、端部集電体７には正極３または負極４を形成し、集電体２には正極３および負極４を形成した。
【００５３】
正極３は、ＬｉＭｎ２Ｏ４に、導電助剤としてアセチレンブラック、バインダーとしてポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、粘度調整溶媒としてＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）を混合して正極スラリーを作製し、これを正極活物質として、集電休であるステンレス箔（厚さ２０μｍ）の片面に塗布し、乾燥させて正極３としている。
【００５４】
負極４は、Ｌｉ４Ｔｉ５Ｏ１２に、導電助剤としてアセチレンブラック、バインダーとしてＰＶＤＦ、粘度調整溶媒としてＮＭＰ、混合して負極スラリーを作製し、この負極スラリーを正極３を塗布したステンレス箔の反対面に塗布し、乾燥させて負極４としている。
【００５５】
高分子ゲル電解質５は、厚さ５０μｍのポリプロピレン（ＰＰ）不識布に、ポリマー（ポリエチレンオキシドとポリプロピレンオキシドの共重合体）５重量％、ＥＣ＋ＤＭＣ（１：３）９５重量％、ＥＣ＋ＤＭＣ電解液に対して１．０ＭのＬｉ（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）２Ｎ、からなるゲル電解質を保持させたものである。
【００５６】
第１の樹脂１０は、融点９４℃の変性ＰＰを用い、第２の樹脂１１は、融点２００℃のポリアミド系樹脂を用いた。なお、変性ＰＰは、重合度の異なるＰＰであり、融点の異なる樹脂を得るために用いた（以下同様）。
【００５７】
単電池６の積層数は５層とし、シーリングは、単電池６を積層した状態で、端部集電体７の上下から１８０℃の熱加圧により行った。
【００５８】
また、この評価の比較例として、シール層９を持たない、同様構造のパイポーラ電池を形成した。
【００５９】
液絡の評価は、実施例および比較例のバイポーラ電池１の充放電サイクル試験を行うことにより評価した。充放電のサイクルは、０．５Ｃの電流で充電し、０．５Ｃの電流で放電を行い、これを１サイクルとした。
【００６０】
（評価結果）
実施例のバイポーラ電池１では、５０回をこえる充放電でも電極間の液絡（短絡）は認められなかった。
【００６１】
一方、比較例のバイポーラ電池１では、初回の充電を行っている途中に、電解液が単電池層外に染み出し、他の単電池層の電解質５と接触して液絡が起こり、電池電圧が著しく低下した。
【００６２】
この評価結果から、単電池６ごとにシール層９を設けることで、単電池同士の液絡を確実に防止できることがわかる。
【００６３】
＜接着力試験＞
次に、集電体２および７となるステンレス箔を６枚重ねてそれぞれの間にシール層９をはさみこみ、剥離強度実験を行った。
【００６４】
（サンプル作製）
シール層９は、第１の樹脂１０として融点が、それぞれ１０２℃の変性ＰＰ、９４℃の変性ＰＰ、８８℃の変性ＰＰを用い、第２の樹脂１１として融点２００℃のポリアミド系樹脂を用いて、二つのサンプルＡおよびＢを製作した。
【００６５】
サンプルＡは、図５Ａに示すように、第１の樹脂１０として融点が１０２℃の変性ＰＰでポリアミド系樹脂（融点２００℃）をはさんだものを両端に配置して、順に９４℃の変性ＰＰを用いたもの、８８℃の変性ＰＰを用いたものと中心に行くほど融点の低い樹脂を用いるように作製した。
【００６６】
サンプルＢは、図５Ｂに示すように、第１の樹脂１０として融点が１０２℃の変性ＰＰのみを用いて作製した。
【００６７】
（接着力強度評価）
以上で作製したサンプルを上から引っ張るＴ剥離強度実験を行った。
【００６８】
試験方法は、常温（２５℃）で引張速度２００ｍｍ／ｍｉｎ（剥離強度実験の条件）によるＴ剥離強度測定である。
【００６９】
・サンプルＡでは、図６Ａに示すように、５４Ｎ／２５ｍｍまで接着が維持された。一方、サンプルＢでは、図６Ｂに示すように、３５Ｎ／２５ｍｍで中心部からはがれてしまった。
【００７０】
この試験を２０回行ったところサンプルＢは必ず中心部ではがれてしまう。一方、サンプルＡでは、５４Ｎ／２５ｍｍ以上の力を掛けた場合、はがれる個所はランダムであった。
【００７１】
これらのことから、各シール層９で、中心部から外側に向けて融点が高くなるように異なる融点の第１の樹脂１０を使用することで、積層した複数のステンレス箔を均等に接着できるものと考えられる。
【００７２】
以上のように本発明を適用した第１の実施の形態および実験例によれば、複数の単電池６を積層した電池において、単電池６ごとにシール層９を設けることで単電池同士の液絡を防止し、耐久性、信頼性の高い電池を提供することが可能となる。
【００７３】
（第２の実施の形態）
第２の実施の形態は、上述した第１の実施の形態による電池を複数個接続した組電池である。
【００７４】
図７は、第２の実施の形態による組電池の斜視図であり、図８は、内部構成を上方から見た図面である。
【００７５】
図示するようにこの組電池５０は、上述した第１の実施の形態によるバイポーラ電池１をラミネートパックによりパッケージした電池２０（図４参照）複数個直接に接続したものをさらに並列に接続したものである。電池２０同士は、導電バー５３により各電池の電極２３および２４が接続されている。この組電池５０には電極ターミナル５１および５２が、この組電池５０の電極として組電池５０の一側面に設けられている。
【００７６】
この組電池においては、電池２０を直接に接続しさらに並列に接続する際の接続方法として、超音波溶接、熱溶接、レーザー溶接、リベット、かしめ、電子ビームなどを用いることができる。このような接続方法をとることで、長期的信頼性のある組電池を製造することができる。
【００７７】
本第２の実施の形態による組電池によれば、前述した第１の実施の形態による電池を用いて組電池化することで、高容量、高出力と得ることができ、しかも一つひとつの電池の信頼性が高いため、組電池としての長期的信頼性を向上させることができる。
【００７８】
なお、組電池としての電池２０の接続は、電池２０を複数個全て並列に接続してもよいし、また、電池２０を複数個全て直列に接続してもよい。
【００７９】
（第３の実施の形態）
第３の実施の形態は、上述した第２の実施の形態による組電池を複数個接続した組電池モジュールである。
【００８０】
図９は、第２の実施の形態による組電池モジュールの斜視図である。
【００８１】
この組電池モジュール６０は、前述した第２の実施の形態による組電池５０を複数個積層し、各組電池５０の電極ターミナル５１、５２を導電バー６１および６２によって接続し、モジュール化したものである。
【００８２】
このように、組電池５０をモジュール化することによって、電池制御を容易にし、たとえば電気自動車やハイブリッド自動車などの車搭用として最適な組電池モジュールとなる。そして、この組電池モジュール６０は、上述した組電池を用いたものであるから長期的信頼性の高いものとなる。
【００８３】
なお、このような組電池モジュールも組電池の一種である。
【００８４】
（第４の実施の形態）
第４の実施の形態は、上述した第３の実施の形態による組電池モジュールを搭載し、モータの電源として使用してなる自動車である。組電池モジュールをモータ用電源として用いる自動車としては、たとえば電気自動車、ハイブリッド自動車など、車輪をモータによって駆動している自動車である。
【００８５】
参考までに、図１０に、組電池モジュール６０を搭載する自動車１００の概略図を示す。自動車に搭載される組電池モジュール６０は、上記説明した特性を有する。このため、組電池モジュール６０を搭載してなる自動車は高い耐久性を有し、長期間に渡って使用した後であっても充分な出力を提供しうる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した第１の実施の形態による高分子ゲル電解質電池（バイポーラ電池）の構造を説明するための断面図である。
【図２】バイポーラ電池を構成する単電池の部分拡大断面図である。
【図３】バイポーラ電池の製造方法を説明するための図面である。
【図４】上記バイポーラ電池をラミネートパックにした電池の外観を示す斜視図である。
【図５】接着力試験に使用したシール層の構造を説明するための図面である。
【図６】接着力試験の結果を説明するための図面である。
【図７】本発明を適用した第２の実施の形態による組電池の斜視図である。
【図８】上記組電池の内部構成を上方から見た図面である。
【図９】本発明を適用した第３の実施の形態による組電池モジュールの斜視図である。
【図１０】本発明を適用した第４の実施の形態における組電池モジュールを設けた自動車の図面である。
【符号の説明】
１ バイポーラ電池
２ 集電体
３ 正極
４ 負極
５ 電解質
６ 単電池
７ 端部集電体
９ シール層
１０ 第１の樹脂
１１ 第２の樹脂
５０ 組電池、
６０ 組電池モジュール
１００ 自動車

Claims (8)

  1. 一つの集電体の一面に正極を設け、他面に負極を設けたバイポーラ電極と、
    前記正極と前記負極の間にはさまれたゲル電解質と、
    前記正極、前記負極、およびゲル電解質によって構成された単電池の周囲を取り囲み前記集電体の間に設けられたシール層と、
    を有することを特徴とするバイポーラ電池。
  2. 前記シール層は、前記集電体側に位置するように設けられた第１の樹脂と、
    前記第１の樹脂にはさまれ、非導電性で前記第１の樹脂より融点の高い第２の樹脂と、からなり、
    前記第１の樹脂の融点と第２の樹脂の融点との間の温度で熱融着されていることを特徴とする請求項１記載のバイポーラ電池。
  3. 前記第１の樹脂は、前記単電池が複数積層されたときに積層中心から外側に向けて融点の高い樹脂を使用していることを特徴とする請求項２記載のバイポーラ電池。
  4. 前記第１の樹脂および第２の樹脂は、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリウレタン、熱可塑オレフィンゴム、ポリアミド系合成樹脂、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリスチレン、シリコーンゴムからなる群から選択された前記熱融着の温度をはさむ融点をもつ少なくとも２つの樹脂であることを特徴とする請求項２または３記載のバイポーラ電池。
  5. 前記正極はリチウムと遷移金属との複合酸化物を有し、前記負極はカーボンまたはリチウムと遷移金属複合酸物を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載のバイポーラ電池。
  6. 一つの集電体の一面に正極を設け、他面に負極を設けたバイポーラ電極を形成し、前記正極と前記負極の間にゲル電解質をはさみこむと共に、前記ゲル電解質の周囲で、かつ前記集電体の間にシール層をはさみこみ。これらを複数積層した状態で、端部の集電体側から熱加圧することを特徴とするバイポーラ電池の製造方法。
  7. 請求項１〜６のいずれか一つ記載のバイポーラ電池を複数個、並列および／または直列に接続したことを特徴とする組電池。
  8. 請求項７記載の組電池を車輪を駆動するためのモータの電源として用いたことを特徴とする自動車。
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