JP2004164898A - バイポーラ電池の製造方法、およびバイポーラ電池 - Google Patents

Abstract

【課題】集電体を薄膜化するバイポーラ電池の製造方法を提供する。
【解決手段】ポリエチレンフィルム１上に正極２を形成し、他のポリエチレンフィルム１上に負極３を形成し、正極２と負極３により電解質４を挟み込み単電池層５を形成し、単電池層５の基材をはがし正極２および負極３の少なくとも一方の面に集電体となる金属薄膜を成膜して、単電池層５を積層し電池要素１３を形成することを特徴とするバイポーラ電池の製造方法。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バイポーラ電池の製造方法、およびバイポーラ電池、ならびにこのバイポーラ電池よりなる組電池、この組電池を用いた自動車に関する。
【０００２】
【従来の技術】
バイポーラ電池は、一つの集電体の１面に正極を設け、他面に負極を設けた構造のバイポーラ電極を用い、正極と負極の間に電解質を挟むようにしてこのバイポーラ電極を積層した電池である（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−１００４７１号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来のバイポーラ電池は、集電体に正極を構成する正極活物質と、負極となる負極活物質を形成する際に、正極活物質や負極活物質を塗布することにより形成している。このため、集電体は、活物質塗布の際に破損したりしないための強度を出すために、ある程度の厚みが必要となっていた。
【０００５】
このような厚みは、バイポーラ電池を薄くするための限界の一つとなっており、集電体のさらなる薄膜化が望まれている。
【０００６】
したがって、本発明の目的は、集電体を薄膜化することのできるバイポーラ電池の製造方法を提供することであり、また、それにより得られた体積エネルギー密度および重量エネルギー密度の高い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】
上記目的を達成するための本発明は、基材上に正極を形成する段階と、基材上に負極を形成する段階と、前記正極と前記負極により電解質を挟み込み単電池層を形成する段階と、前記単電池層の前記基材をはがし、前記正極および前記負極のうち少なくとも一方の面に集電体となる金属薄膜を成膜する段階と、前記金属薄膜を形成した前記単電池層を積層して電池要素を形成する段階と、を有することを特徴とするバイポーラ電池の製造方法である。
【０００８】
また、本発明は、基材上に正極を形成する段階と、基材上に負極を形成する段階と、前記正極と前記負極により電解質を挟み込み単電池層を形成する段階と、前記単電池層の前記基材をはがし前記正極と前記負極の間に、集電体となる厚さ５μｍ以下の金属箔を挟み込んで前記単電池層を積層し、電池要素を形成する段階と、を有することを特徴とするバイポーラ電池の製造方法である。
【０００９】
また、本発明は、集電体の一方の面に正極が形成され、他方の面に負極が形成されたバイポーラ電極を、電解質を挟んで複数枚直列に積層した構造を有するバイポーラ電池において、前記集電体の厚さが５μｍ以下であることを特徴とするバイポーラ電池である。
【００１０】
また、本発明は、前記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である。
【００１１】
また、本発明は、前記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である。
【００１２】
【発明の効果】
本発明のバイポーラ電池の製造方法によれば、バイポーラ電池の集電体をごく薄くすることができるので、電池の体積エネルギー密度、体積出力密度、重量エネルギー密度、および重量出力密度を向上させることができる。
【００１３】
本発明のバイポーラ電池によれば、バイポーラ電池の集電体をごく薄くしたので、電池の体積エネルギー密度、体積出力密度、重量エネルギー密度、および重量出力密度を向上させることができる。
【００１４】
本発明の組電池によれば、集電体をごく薄くしたバイポーラ電池により組み電池としたので、同じエネルギーを取り出すために必要な組電池全体の重量や体積を少なくすることができ、高容量、高出力の電池モジュールを提供することができる。
【００１５】
本発明の自動車によれば、集電体をごく薄くしたバイポーラ電池を用いた組電池をモータ駆動用の電源として用いたので、より高出力の自動車を提供することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
以下、図面を参照して本発明の第１の実施の形態を説明する。
【００１７】
まず、本発明に係るバイポーラ電池の製造方法について説明する。
【００１８】
図１〜７は、本第１の実施の形態における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。
【００１９】
この製造方法は、まず、正極を形成するための正極スラリー、および負極を形成するための負極スラリーを調整した後、それぞれ別の基材となるポリエチレンフィルム１にこれらスラリーをそれぞれ塗布して乾燥させ、図１（ａ）に示すように、ポリエチレンフィルム１上に正極２を形成したものと、図１（ｂ）に示すように、ポリエチレンフィルム１上に負極３を形成したものを製作する。
【００２０】
なお、基材としては、正極２や負極３のスラリーを塗布し、これを乾燥させるために必要な強度を有し、かつ、正極２や負極３からはがれやすい物質が好ましい。このような物質としては、上記ポリエチレンフィルムのほか、たとえば、ポリエステルフィルムなど、その他剥離性能の高い市販フィルム材を使用することができ、さらにその他にポリプロピレンフィルムなどの基材や、必要に応じてこれらの基材の上に剥離剤をコートしたものなどが使用できる。
【００２１】
その後、図２（ａ）に示すように、正極２および負極３部分で、電解質４を挟むようにして、図２（ｂ）に示すように、１単位分の単電池層５を構成する。
【００２２】
その後、この１単位分の単電池層５のポリエチレンフィルム１をはがして、図３に示すように、正極２側および負極３側の両方の表面に集電体となる金属薄膜（以下この金属薄膜を集電体薄膜６と称する）を成膜する。
【００２３】
ここで成膜する集電体薄膜６の厚さの下限値は特に限定されない。なぜならばバイポーラ電池のメリットとして、集電体は一般の電池と違い非常に薄膜にすることが可能なためである。理論的にはバイポーラ電池における集電体は電子を通してイオンを通さなければ良く、集電体を構成する材料の原子一個分の厚さでも成立可能だからである。周知のとおり一般の電池では集電体中の電子の流れは電力を取り出すためには横方向（面方向）に流してタブなどを通して外部へ取り出さなければならず、あまり薄すぎると電気抵抗が大きくなってしまい出力低下を招いてしまうため集電体を薄くする限界値が存在する。しかしバイポーラ電池では電力を取り出すためには縦方向（厚さ方向）の電子の流れを考慮すれば十分で集電体は可能な限り薄くすることができるものであるから集電体を構成する材料の原子一個分の厚さでも成立可能である。以上の理由からバイポーラ電池の集電体の厚みはイオンを通さず電子を通せば良く、したがって、その下限値は上記のとおり原子１個分の厚さでも可能である。
【００２４】
一方、５μｍを越えると、集電体を薄膜化した意味がなくなるため好ましくないものである。
【００２５】
この集電体薄膜６の成膜方法は、たとえば、真空蒸着法、スパッタ法、溶射法などが利用できる。なお、これらの方法については後述する。
【００２６】
そして、図４に示すように、集電体薄膜６を形成した単電池層５を複数積層する。これにより、積層されることにより合わされた集電体薄膜６の両面に正極２と負極３が位置することになり、バイポーラ電極７が形成される。
【００２７】
また、図５に示すように、先に形成したポリエチレンフィルム１がついた状態の１単位分の単電池層５を用いて、図５（ａ）に示すように、正極２側のポリエチレンフィルムのみをはがし、その部分に電池の正極タブ８（図７参照）を接続するための集電体（端部集電体９と称する）としてステンレス箔を取り付けた正極タブ層１０と、同様に、図５（ｂ）に示すように、負極３側のポリエチレンフィルムのみをはがし、その部分に電池の負極タブ１１（図７参照）を接続するための端部集電体９としてステンレス箔を取り付けた負極タブ層１２を形成する。
【００２８】
その後、正極タブ層１０および負極タブ層１２は、図６（ａ）および（ｂ）に示すように、残っているポリエチレンフィルム１をはがし、その部分の正極２または負極３の表面に集電体薄膜６を成膜する。
【００２９】
その後、図７に示すように、図３に示した単電池層５を積層したものの両端に、それぞれ図６に示した正極タブ層１０と負極タブ層１２を積層し、端部集電体９に正極タブ８および負極タブ１１を接続する。
【００３０】
これにより、本実施の形態におけるバイポーラ電池の電池要素１３が完成する。
【００３１】
これより後は、この電池要素１３をパッケージングすることで、バイポーラ電池が完成する（図１０参照）。
【００３２】
ここで、集電体薄膜６の成膜に用いることができる真空蒸着法、スパッタ法、および溶射法について説明する。
【００３３】
まず、真空蒸着法について説明する。
【００３４】
図８は、真空蒸着装置の概略を示す図面である。
【００３５】
真空蒸着法は周知のとおり、チャンバ１０１内を高真空状態とし（たとえば０．００１〜０．１Ｐａ）、チャンバ１０１内に設置されたフィラメント１０２などの熱源により蒸着する金属１０３を過熱して蒸発させ、チャンバ１０１内に設置した被蒸着物１０４（ここでは、単電池層５）の表面に、蒸発させた金属１０６による薄膜を成膜する技術である。
【００３６】
このような真空蒸着法の特徴は、金属薄膜を、０．１μｍ程度の薄さから、数十μｍ程度の厚さまで自在に形成可能なことである。
【００３７】
このような真空蒸着法を用いれば、図９に示すように（図９（ａ）は単電池層５での蒸着を示し、図９（ｂ）端部集電体９取り付け後の蒸着を示す）、蒸着する金属が微粒子または原子レベルで、正極２および負極３の表面に付着して集電体薄膜６となる金属薄膜を形成することができるのである。
【００３８】
したがって、この真空蒸着法を用いることで、集電体薄膜６の形成に用いることで、上述した５μｍ以下の集電体薄膜６を容易に得ることができる。
【００３９】
次に、スパッタ法について説明する。
【００４０】
図１０は、スパッタ装置の概略を示す図面である。
【００４１】
法は周知のとおり、チャンバ２０１内を高空状態とし（たとえば１〜１００Ｐａ）、チャンバ２０１内にアルゴンガスなどを導入して、チャンバ２０１内に設置した成膜する金属のターゲット２０３と薄膜を成膜する被成膜物２０４（ここでは、単電池層５）の間に電源２０５から高電圧を印加することで、アルゴンイオン（Ａｒ^＋）２０７がターゲット２０３に衝突してターゲット２０３の金属原子２０８を叩き出し、叩き出された金属原子２０８が被成膜物２０４の表面に付着することで、ターゲット２０３の金属を被成膜物２０４表面に成膜する技術である。
【００４２】
このようなスパッタ法の特徴は、金属薄膜を、金属原子レベルの厚さ（たとえば０．０１μｍ）から数十μｍ程度の厚さまで自在に形成可能なことである。
【００４３】
したがって、このスパッタ法においても、集電体薄膜６の形成に用いることで、上述した５μｍ以下の集電体薄膜６を容易に得ることができる。
【００４４】
次に、溶射法は、メタルスプレーと称されることもあり、周知のとおり、燃料（たとえば灯油）を酸素で燃焼爆発させ、それにより発生した高速のガスの流れによって金属微粉末を飛ばすことにより被成膜物２０３（ここでは単電池層５）表面に吹き付けることで金属薄膜を形成する技術である。
【００４５】
この溶射法においても、０．１μｍ程度からさまざまな厚さの薄膜を成膜することが可能であり、特にこの技術では薄膜の密着性に優れる。また、合金の成膜には、その合金の粉末を用意すればよく簡単に合金を成膜することができる。
【００４６】
さらに望ましくは低温溶射法で製造すれば良く、なぜならば製造時に電極の温度が１４０℃以上になると使用している材料の性質から電極の劣化が進みやすくなるが、低温溶射法で製造すると基板を冷却しながら溶射するため溶射された材料の温度がすみやかに下がり基板の温度が上昇することを防げるため、１４０℃以上になることを防止できるからである。
【００４７】
図１１は、これら薄膜成膜方法を用いた本第１の実施の形態における集電体薄膜６の成膜と、従来のように金属箔を集電体として用いた場合の違いを模式的に表した図面である。
【００４８】
図１１（ａ）に示すように、本発明を用いたことで、集電体となる集電体薄膜６は、電極物質１４（正極２または負極３）上に微粒子または原子レベルの厚さの薄膜として形成できるため、非常に薄くすることができ、また、集電体薄膜６を形成する際にも、その基材となる電極物質１４に特別な強度を必要としない。
【００４９】
これに対して、図１１（ｂ）に示すように、従来法では、電極物質１４を集電体となる金属箔１５上に塗布するため、この金属箔１５自体に、電極物質１４の塗布に耐える強度を持たせるためにある程度の厚さが必要となる。このため、集電体を薄くするには限界があり、微粒子や原子レベルまで薄くすることはできないのである。
【００５０】
以上のような各薄膜成膜法を用いて成膜する集電体薄膜６として用いられる金属は、たとえば、アルミニウム、銅、チタン、ニッケル、鉄、クロム、金、または、これらの合金（たとえば、クロム−ニッケル−鉄を蒸着することにより形成されたステンレス合金、ニッケル−タングステン合金、ニッケル−銅合金など）などであり、５μｍ以下の膜厚として成膜することができる金属であればどのようなものであってもよい。
【００５１】
正極２側に蒸着する集電体薄膜６と負極３側に成膜する集電体薄膜６は、異なる金属であってもよい。たとえば、正極２側にアルミニウム、負極３側に銅、正極２側にアルミニウム、負極３側にステンレスなどさまざまな組み合わせが可能である。
【００５２】
また、端部集電体９には、アルミニウム、銅、チタン、ニッケル、ステンレスなどの金属による箔、また、これら金属（またはこれらの金属からなる合金）の粉末を主成分として、これにバインダ（たとえばエポキシ樹脂）、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などである。
【００５３】
この端部集電体９の厚さは、特に限定されないが、通常は２０〜１００μｍ程度である。
【００５４】
このように、端部集電体９として金属箔やバインダにより形成されたものを用いるのは、この端部集電体９の場合、電力を取り出すための電極タブを取り付ける必要性から、他の集電体よりも強度が必要となるためである。
【００５５】
なお、端部集電体９には、さらに強度を増すために厚みのある金属板（端子板と称する）を取り付けてもよい。端子板の素材として、上記端部集電体９の素材と同様である。
【００５６】
集電体以外の電池要素１３を構成する材料としては、一般的にリチウムイオン電池に使用されているものであれば使用することができる。以下に、上記した集電体以外の電池用を構成部材について個別に説明する。
【００５７】
［正極（正極活物質層）］
正極は、正極活物質を含む。このほかにも、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。
【００５８】
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、ＬｉＣｏＯ_２などのＬｉ・Ｃｏ系複合酸化物、ＬｉＮｉＯ_２などのＬｉ・Ｎｉ系複合酸化物、スピネルＬｉＭｎ_２Ｏ_４などのＬｉ・Ｍｎ系複合酸化物、ＬｉＦｅＯ_２などのＬｉ・Ｆｅ系複合酸化物などが挙げられる。このほか、ＬｉＦｅＰＯ_４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；Ｖ_２Ｏ_５、ＭｎＯ_２、ＴｉＳ_２、ＭｏＳ_２、ＭｏＯ_３などの遷移金属酸化物や硫化物；ＰｂＯ_２、ＡｇＯ、ＮｉＯＯＨなどが挙げられる。
【００５９】
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。
【００６０】
上記正極に含まれる電解質としては、固体高分子電解質に制限されるべきものではなく、高分子ゲル電解質であっても、絶縁層を形成するなどして、液絡を防止することができるものであれば利用することができるほか、これらを併用することもできる。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、２０：８０〜９５：５とする、比較的電解液の比率が小さい範囲であるが、より好ましくは固体高分子電解質である。これは、本発明により固体高分子電解質を用いた電池を折り曲げなどにより損傷させることなく自動車の熱源を利用できるため、高分子ゲル電解質や液体電解質に比して耐熱性に優れ、熱分解したり、高温でガス化したり、発火するおそれがなく、また、釘刺し耐性に優れ外部負荷等での破損による液漏れや短絡が生じにくく、さらにコンパクトで形状が自由にできるという固体高分子電解質の特性を有効に利用することができるためである。
【００６１】
なお、本発明では、固体高分子電解質と、高分子ゲル電解質との違いを以下のように規定する。
【００６２】
ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）などの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が高分子ゲル電解質である。
【００６３】
また、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）など、リチウムイオン導伝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も高分子ゲル電解質にあたる。
【００６４】
高分子ゲル電解質を構成するポリマーと電解液の比率は幅広く、ポリマー（高分子）１００％を固体高分子電解質、電解液１００％を液体電解質とすると、その中間体はすべて高分子ゲル電解質にあたる。
【００６５】
上記固体高分子電解質は、イオン伝導性を有する高分子であれば、特に限定されるものではない。イオン伝導性を有する高分子としては、ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）、ポリプロピレンオキシド（ＰＰＯ）などのポリアルキレンオキシド系高分子、これらの共重合体などが挙げられる。なお共重合体では、少なくともイオン伝導性を有する高分子鎖を有するものであればよく、たとえば、ポリフッ化ビニリデンのようなイオン電導性を持たないものとの共重合体であるポリ（フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレンなどであってもよい。上記ポリアルキレンオキシド系高分子は、ＬｉＢＦ_４、ＬｉＰＦ_６、ＬｉＮ（ＳＯ_２ＣＦ_３）_２、ＬｉＮ（ＳＯ_２Ｃ_２Ｆ_５）_２などのリチウム塩をよく溶解しうる。また、架橋構造を形成することによって、優れた機械的強度が発現する点で有利である。
【００６６】
上記高分子ゲル電解質は、上記に規定したように、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。
【００６７】
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、ＬｉＰＦ_６、ＬｉＢＦ_４、ＬｉＣｌＯ_４、ＬｉＡｓＦ_６、ＬｉＴａＦ_６、ＬｉＡｌＣｌ_４、Ｌｉ_２Ｂ_１０Ｃｌ_１０等の無機酸陰イオン塩、ＬｉＣＦ_３ＳＯ_３、Ｌｉ（ＣＦ_３ＳＯ_２）_２Ｎ、Ｌｉ（Ｃ_２Ｆ_５ＳＯ_２）_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。
【００６８】
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。
【００６９】
上記リチウム塩としては、たとえば、ＬｉＰＦ_６、ＬｉＢＦ_４、ＬｉＣｌＯ_４、ＬｉＡｓＦ_６、ＬｉＴａＦ_６、ＬｉＡｌＣｌ_４、Ｌｉ_２Ｂ_１０Ｃｌ_１０等の無機酸陰イオン塩、Ｌｉ（ＣＦ_３ＳＯ_２）_２Ｎ、Ｌｉ（Ｃ_２Ｆ_５ＳＯ_２）_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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。したがって、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。
【００７２】
ここで現状レベルの固体高分子電解質（イオン伝導度：１０^−５〜１０^−４Ｓ／ｃｍ）を用いて電池反応性を優先するバイポーラ電池を製造する場合について、具体的に考えてみる。かような特徴を有するバイポーラ電池を得るには、導電助剤を多めにしたり活物質のかさ密度を下げたりして、活物質粒子間の電子伝導抵抗を低めに保つ。同時に空隙部を増やし、該空隙部に固体高分子電解質を充填する。かような処理によって固体高分子電解質の割合を高めるとよい。
【００７３】
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。
【００７４】
［負極（負極活物質層）］
負極は、負極活物質を含む。このほかにも、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。
【００７５】
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。ただし、本発明のバイポーラ電池では、固体高分子電解質が好適に用いられるため、該固体高分子電解質での反応性を考慮すると、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。
【００７６】
［電解質］
電解質としては、固体高分子電解質、または高分子ゲル電解質であっても液絡を防止することができるものであれば利用することができるほか、これらを併用することもできる。また、電解質を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、２０：８０〜９５：５と比較的電解液の比率が小さい範囲であるが、より好ましくは固体高分子電解質である。これは、固体高分子電解質は、高分子ゲル電解質や液体電解質に比して耐熱性に優れ、熱分解したり、高温でガス化したり、発火したりするおそれがなく、また、釘刺し耐性に優れ外部負荷等での破損による液漏れや短絡が生じにくく、さらにコンパクトで形状が自由にできるという固体高分子電解質に固有の特性を有効に利用することができるためである。
【００７７】
上記固体高分子電解質は、イオン伝導性を有する高分子から構成される層であり、イオン伝導性を示すのであれば材料は限定されない。固体高分子電解質としては、ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）、ポリプロピレンオキシド（ＰＰＯ）、これらの共重合体のような公知の固体高分子電解質が挙げられる。固体高分子電解質中には、イオン伝導性を確保するためにリチウム塩が含まれる。リチウム塩としては、ＬｉＢＦ_４、ＬｉＰＦ_６、ＬｉＮ（ＳＯ_２ＣＦ_３）_２、ＬｉＮ（ＳＯ_２Ｃ_２Ｆ_５）_２、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。ＰＥＯ、ＰＰＯのようなポリアルキレンオキシド系高分子は、ＬｉＢＦ_４、ＬｉＰＦ_６、ＬｉＮ（ＳＯ_２ＣＦ_３）_２、ＬｉＮ（ＳＯ_２Ｃ_２Ｆ_５）_２などのリチウム塩をよく溶解しうる。また、架橋構造を形成することによって、優れた機械的強度が発現する。
【００７８】
また、高分子ゲル電解質は、上記に規定したように、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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。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。
【００８１】
ところで、本発明において、好ましく使用される固体高分子電解質用の高分子は、ＰＥＯ、ＰＰＯのようなポリエーテル系高分子である。このため、高温条件下における正極側での耐酸化性が弱い。したがって、溶液系のリチウムイオン電池で一般に使用される酸化還元電位の高い正極剤を使用する場合には、負極の容量が、固体高分子電解質を介して対向する正極の容量より少ないことが好ましい。負極の容量が対向する正極の容量より少ないと、充電末期に正極電位が上がり過ぎることを防止できる。なお、正極および負極の容量は、正極および負極を製造する際の理論容量として、製造条件から求めることができる。完成品の容量を測定装置で直接測定してもよい。
【００８２】
ただし、負極の容量が対向する正極の容量と比べて少ないと、負極電位が下がりすぎて電池の耐久性が損なわれる恐れがあるので充放電電圧に注意する必要がある。たとえば、一のセルの平均充電電圧を使用する正極活物質の酸化還元電位に対して適切な値に設定して、耐久性が低下しないように注意する。
【００８３】
［絶縁層］
絶縁層（不図示）は、集電体同士が接触したり、電解液が漏れ出したり、積層電極の端部の僅かな不ぞろいなどによる短絡が起こるのを防止する目的で、各電極の周囲に形成されてなるものである。
【００８４】
該絶縁層としては、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して形成し得るものであり、かつ絶縁性、電解質の漏出や外部からの水分の透湿に対するシール性（密封性）、電池動作温度下での耐熱性などを有するものであればよく、たとえば、エポキシ樹脂、ゴム、ポリエチレン、ポリプロピレンなどが使用できるが、耐蝕性、耐薬品性、作り易さ（製膜性）、経済性などの観点からは、エポキシ樹脂が好ましい。
【００８５】
［正極タブおよび負極タブ］
正極タブおよび負極タブに関しては、通常リチウムイオン電池で用いられる公知の電極タブを用いることができる。
【００８６】
［電池外装材（電池ケース）］
バイポーラ電池は、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、電池要素（図７参照）を電池外装材ないし電池ケース（図示せず）に収容している。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より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。この場合、上記正極および負極タブは、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。
【００８７】
図１２は、図７に示した電池要素１３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。
【００８８】
この電池２０は、端部集電体９に上記の正極タブ８および負極タブ１１を取り付けて、ラミネートパックから電極２３および２４として取り出している。
【００８９】
＜実験例＞
上述のように構成される本第１の実施の形態によるバイポーラ電池を実際に製作し、体積エネルギー密度および重量エネルギー密度の測定、ならびに充放電サイクル試験を行った。なお、比較のために従来法によりすべての集電体を厚さ２０μｍのステンレス箔を使用した、同様構造の比較例も製作した。
【００９０】
本第１の実施の形態により製作した評価サンプルは、真空蒸着法を用いて異なる厚さの集電体薄膜６を蒸着して、実験のサンプルとした。サンプル１は集電体薄膜６の厚さが蒸着時０．２μｍ（電池要素１３として積層したときの集電体の厚さは０．４μｍ、以下積層時と記す）、サンプル２は集電体薄膜６の厚さが蒸着時０．４μｍ（積層時０．８μｍ）、サンプル３は集電体薄膜６の厚さが蒸着時０．５μｍ（積層時１．０μｍ）、サンプル４は集電体薄膜６の厚さが蒸着時１μｍ（積層時２．０μｍ）、サンプル５は集電体薄膜６の厚さが蒸着時２．５μｍ（積層時５．０μｍ）である。
【００９１】
各サンプルにおける電池要素１３は、以下のとおり製作した。
【００９２】
（正極）
正極活物質としてＬｉＭｎ_２Ｏ_４を２２重量％、導電助剤としてアセチレンブラックを６重量％、ポリマーとしてポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）とポリプロピレンオキシド（ＰＰＯ）の共重合体を１８重量％、支持塩としてＬｉ（Ｃ_２Ｆ_５ＳＯ_２）_２Ｎを９重量％、スラリー粘度調整溶媒としてＮ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）を４５重量％、重合開始剤としてアゾビスイソブチロニトリル（ＡＩＢＮ）を微量、混合して正極スラリーを調整した。この正極スラリーを厚さ１００μｍのポリエチレンフィルム１の片面に塗布し、１１０℃、４時間の熱重合により硬化させて正極２を作製した。
【００９３】
（負極）
負極活物質としてＬｉ_４Ｔｉ_５Ｏ_１２を１４重量％、導電助剤としてアセチレンブラックを４重量％、ポリマーとしてポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）とポリプロピレンオキシド（ＰＰＯ）の共重合体を２０重量％、支持塩としてＬｉ（Ｃ_２Ｆ_５ＳＯ_２）_２Ｎを１１重量％、スラリー粘度調整溶媒としてＮ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）を５１重量％、重合開始剤としてアゾビスイソブチロニトリル（ＡＩＢＮ）を微量混合して、負極スラリーを調整した。この負極スラリーを厚さ１００μｍのポリエチレンフィルム１の片面に塗布し、１１０℃、４時間の熱重合により硬化させて負極３を作製した。
【００９４】
（単電池層）
以上により作成した正極２と負極が電解質４を挟んで対向するように積層して、単電池層５を形成した。
【００９５】
用いた電解質４は、
ポリマーとしてポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）とポリプロピレンオキシド（ＰＰＯ）の共重合体を５６重量％、支持塩としてＬｉ（Ｃ_２Ｆ_５ＳＯ_２）_２Ｎを４４重量％、重合開始剤としてベンジルジメチルケタール（ＢＤＫ）を微量混合し、光重合により厚さ１００μｍの電解質膜を作成した。
【００９６】
そして、これらの単電池層５を５つ作製し、また、末端極用（端部集電体形成用）としての正極２および負極３をそれぞれ一つずつ作製した。
【００９７】
なお、電極面積はすべて６０ｍｍ×８０ｍｍとした。
【００９８】
（集電体薄膜の形成）
正極２、負極３のそれぞれについているポリエチレンフィルム１をそれぞれきれいにはがし、これを真空蒸着装置内に載置して、正極２および負極３のそれぞれの面にアルミニウム薄膜を蒸着して集電体薄膜６を形成した。
【００９９】
また、末端用は、先にポリエチレンフィルム１の一方の面のみはがし、そこに２０μｍのステンレス箔を取り付けた後、他方の面のポリエチレンフィルム１をはがして、これを真空蒸着装置内に載置し、正極２または負極３の面にアルミニウム薄膜を蒸着して集電体薄膜６を形成した。
【０１００】
蒸着したアルミニウム薄膜（集電体薄膜６）の厚さを膜厚計により計測し、０．２μｍ（サンプル１用）、０．４μｍ（サンプル２用）、０．５μｍ（サンプル３用）、１μｍ（サンプル４用）、２．５μｍ（サンプル５用）とした。
【０１０１】
（電池の作製）
上記のようにして、形成した集電体薄膜６つきの単電池層５を交互に積み重ねて行き末端電極から正極タブ８および負極タブ１１を出してアルミラミネートパック内に封入し、単電池層５が７層となるバイポーラ電池を完成させた。
【０１０２】
（比較例の作製）
なお、比較例も集電体として２０μｍ厚のステンレス箔を用いて、この集電体上に正極２および負極スラリーを塗布する方法で同様のバイポーラ電池を作製した。
【０１０３】
（評価）
表１は、作製した第１の実施の形態による各サンプルと比較例の各層の厚さを示す表であり、表２は、同じく本第１の実施の形態による各サンプルと比較例の各層の密度または重量を示す表である。なお、表において集電体層は、単電池層を積層することにより集電体薄膜が２枚重ねられた層である。したがって、集電体薄膜６の厚さの２倍となっている。また、集電体層総厚は、単電池蚤７層の間の集電体層の合計であり、ここでは集電体層が６層分となる。
【０１０４】
【表１】

【０１０５】
【表２】

【０１０６】
上記のとおりに作製したサンプル１〜５、および比較例のバイポーラ電池で充放電サイクル試験を行った。実験は０．２Ｃの電流で充電し、０．１Ｃの電流で放電を行い、このサイクルを１サイクルとして充放電サイクル実験を行った。また、交流インピーダンス測定により集電体部の抵抗と接触抵抗分を測定した。
【０１０７】
それぞれの電池の充放電評価を行ったところ、本第１の実施の形態による各サンプルと比較例は、いずれも容量、サイクル特性などの性能に大きな差は見られなかった。この結果から本実施の形態による各サンプルにおいても短絡および液絡はなく層と層の間の集電体薄膜６は隙間なく埋めつくしていることがわかる。
【０１０８】
したがって、表１および２からわかるとおり、重量と体積は集電体を薄膜化したことで小さくなり、その結果、体積エネルギー密度、体積出力密度、重量エネルギー密度、および重量出力密度はそれぞれ本実施の形態による各サンプルの方が比較例よりも向上することがわかる。具体的には、体積エネルギー密度および体積出力密度は１４％程度向上し、重量エネルギー密度および重量出力密度は２５％程度向上した。
【０１０９】
また、交流インピーダンス測定により集電体部の抵抗と接触抵抗分を測るとサンプル１は０．３１１ｍΩ、サンプル２は０．３１２ｍΩ、サンプル３は０．４１３ｍΩ、サンプル４は０．５５３ｍΩ、サンプル５は０．６００ｍΩであり、比較例は２．３２１ｍΩであった。この結果から集電体部の抵抗と接触抵抗分は向上した。
【０１１０】
以上説明したように、本第１の実施の形態によれば、基材となるポリエチレンフィルム１上に、正極２または負極３を形成した後、この正極面または負極面に集電体となる金属薄膜を成膜することとしたので、従来のように集電体に正極２や負極３を塗布形成することと比較すると、集電体自体に正極２や負極３の塗布形成に耐えるための強度が必要ではなくなるので、集電体を非常に薄く、たとえば、原子レベルにまで薄くすることが可能となる。このため、電池の体積エネルギー密度、体積出力密度、重量エネルギー密度、および重量出力密度を向上させることができる。
【０１１１】
なお、本第１の実施の形態では、単電池層５の正極２側と負極３側の両面に集電体薄膜６を成膜したが、これは、正極２側または負極３側のいずれか一方のみに成膜して、その後積層することにより電池要素１３を形成してもよい。これにより、特に、スパッタ法や溶射法のように、一度に片面しか成膜することができない成膜法を用いる場合には、生産効率が構造する。
【０１１２】
また、本第１の実施の形態では、単電池層５の一面に端部集電体９を設けてから、この単電池層５の他面に集電体薄膜６を形成し、これを電池要素１３として端部に積層しているが、この端部集電体９は、正極２および負極３の両面に集電体薄膜６を設けたもののみですべての電池要素１３を形成し、その後その電池要素１３の端部に、端部集電体９となる金属箔を設けるようにしてもよい。
【０１１３】
（第２の実施の形態）
第２の実施の形態は、ごく薄い金属箔を集電体として使用したバイポーラ電池である。
【０１１４】
図１３は、本第２の実施の形態における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。
【０１１５】
本第１の実施の形態では、まず、前述した第１の実施の形態と同様にポリエチレンフィルム１上に正極２および負極３を形成した後、これらにより電解質４を挟み単電池層５を形成する（図１および２参照）。また、同様に、端部集電体９として、前述した第１の実施の形態１と同様に厚さ２０μｍ程度のステンレス箔を用いて、正極２を形成したものと、負極３を形成したものをそれぞれ用意する。
【０１１６】
その後、図１２に示すように、本第２の実施の形態では、ポリエチレンフィルム１をはがし、単電池層５の正極２と負極３が向かい合うようにして、その間に金属箔１６を挟んで積層する。ここで、使用する金属箔１６は集電体となるものである。このため本第２の実施の形態では、金属箔１６として５μｍ以下のものを使用する。金属箔１６の下限値は集電体として使用できるものであれば、薄ければ薄いほどよい。なお、この金属箔１６と使用することのできる金属は、第１の実施の形態と同様に、たとえば、アルミニウム、銅、チタン、ニッケル、鉄、クロム、金、およびこれらの合金、ならびにステンレスなどである。
【０１１７】
これにより、電池要素１８ができあがるので、これをパッケージすることでバイポーラ電池として完成する。
【０１１８】
＜実験例＞
上述のように構成される本第２の実施の形態によるバイポーラ電池を実際に製作し、体積エネルギー密度および重量エネルギー密度の算出、ならびに充放電サイクル試験を行った。なお、比較のために従来法によりすべての集電体を厚さ２０μｍのステンレス箔を使用した、同様構造の比較例も製作した。
【０１１９】
（電池の構成）
電池の構成は、集電体として５μｍ厚のステンレス箔を使用した以外は、前述した第１の実施の形態における実験例と同様である。この実験例における本題２の実施の形態における試験サンプルをサンプル６とする。また、比較例についても第１の実施の形態における実験例における比較例と同じである。
【０１２０】
（評価）
表３は、作製した本第２の実施の形態によるサンプルと比較例の各層の厚さを示す表であり、表４は、同じく本第２の実施の形態によるサンプルと比較例の各層の密度または重量を示す表である。
【０１２１】
【表３】

【０１２２】
【表４】

【０１２３】
上記のとおり作製したサンプル６、および比較例のバイポーラ電池で充放電サイクル試験を行った。実験は０．２Ｃの電流で充電し、０．１Ｃの電流で放電を行い、このサイクルを１サイクルとして充放電サイクル実験を行った。また、交流インピーダンス測定により集電体部の抵抗と接触抵抗分を測定した。
【０１２４】
それぞれの電池の充放電評価を行ったところ、本第２の実施の形態によるサンプル６と比較例は、いずれも容量、サイクル特性などの性能に大きな差は見られなかった。この結果から本実施の形態による各サンプルにおいても短絡および液絡はなく層と層の間の集電体薄膜６は隙間なく埋めつくされていることがわかる。
【０１２５】
したがって、表３および４からわかるとおり、重量と体積は集電体を薄膜化したことで小さくなり、その結果、体積エネルギー密度、体積出力密度、重量エネルギー密度、および重量出力密度はそれぞれ本実施の形態による各サンプルの方が比較例よりも向上することがわかる。具体的には、体積エネルギー密度および体積出力密度は１０％程度向上し、重量エネルギー密度および重量出力密度は４０％程度向上した。
【０１２６】
また、交流インピーダンス測定により集電体部の抵抗と接触抵抗分を測るとサンプル６は１．３４１ｍΩ、比較例は２．３２１ｍΩであった。この結果から集電体と接触抵抗分も向上した。
【０１２７】
以上説明したように、本発明を適用した第２の実施の形態によれば、バイポーラ電池の集電体にごく薄い金属箔１６を使用することができるので、体積エネルギー密度、体積出力密度、重量エネルギー密度、および重量出力密度を向上させることができる。
【０１２８】
（第３の実施の形態）
第３の実施の形態は、上述した第１の実施の形態によるバイポーラ電池を複数個接続した組電池である。
【０１２９】
図１４は、第３の実施の形態による組電池の斜視図であり、図１５は、内部構成を上方から見た図面である。
【０１３０】
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１０参照）を複数個直列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。
【０１３１】
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。
【０１３２】
本第３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、同じ大きさの組電池であれば従来より高容量、高出力と得ることができる。
【０１３３】
なお、組電池としての電池２０の接続は、電池２０を複数個すべて並列に接続してもよいし、また、電池２０を複数個すべて直列に接続してもよい。
【０１３４】
（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を複数個接続した組電池モジュールである。
【０１３５】
図１６は、第４の実施の形態による組電池モジュールの斜視図である。
【０１３６】
この組電池モジュール６０は、前述した第３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。
【０１３７】
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。
【０１３８】
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。
【０１３９】
（第５の実施の形態）
第５の実施の形態は、上述した第４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。
【０１４０】
参考までに、図１７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】第１の実施の形態における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２】図１に続いて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３】図２に続いて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】図３に続いて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５】図４に続いて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６】図５に続いて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７】図６に続いて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８】真空蒸着装置の概略を示す図面である。
【図９】真空蒸着法による金属薄膜の成膜の様子を示す図面である。
【図１０】スパッタ装置の概略を示す図面である。
【図１１】第１の実施の形態における集電体薄膜の成膜と、従来のように金属箔を集電体として用いた場合の違いを模式的に表した図面である。
【図１２】図７に示した電池要素をアルミラミネートパックにより電池として構成した場合の外観を示す図面である。
【図１３】本発明を適用した第２の実施の形態における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１４】本発明を適用した第３の実施の形態による組電池の斜視図である。
【図１５】上記組電池の内部構成を上方から見た図面である。
【図１６】本発明を適用した第４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１７】本発明を適用した第５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 ポリエチレンフィルム
２ 正極
３ 負極
４ 電解質
５ 単電池層
６ 集電体薄膜
７ バイポーラ電極
８ 正極タブ
９ 端部集電体
１０ 正極タブ層
１１ 負極タブ
１２ 負極タブ層
１３、１８ 電池要素
１４ 電極物質
１６ 金属箔
２０ バイポーラ電池
５０ 組電池
６０ 組電池モジュール
１００ 自動車

Claims (16)

1. 基材上に正極を形成する段階と、
   基材上に負極を形成する段階と、
   前記正極と前記負極により電解質を挟み込み単電池層を形成する段階と、
   前記単電池層の前記基材をはがし、前記正極および前記負極のうち少なくとも一方の面に集電体となる金属薄膜を成膜する段階と、
   前記金属薄膜を成膜した前記単電池層を積層して電池要素を形成する段階と、
   を有することを特徴とするバイポーラ電池の製造方法。
2. 基材上に正極を形成する段階と、
   基材上に負極を形成する段階と、
   前記正極と前記負極により前記電解質を挟み込み単電池層を形成する段階と、
   前記単電池層の前記基材をはがし、前記単電池層の前記正極側に正極タブを接続するための金属箔を取り付け、前記負極側に前記集電体となる金属薄膜を成膜して正極タブ層を製作する段階と、
   前記単電池層の前記基材をはがし、前記単電池層の前記負極側に負極タブを接続するための金属箔を形成し、前記正極側に前記集電体となる金属薄膜を成膜して負極タブ層を製作する段階と、
   前記正極タブ層および前記負極タブ層のそれぞれの前記金属薄膜側を前記電池要素に向けて前記電池要素の端部に積層する段階と、
   を有することを特徴とする請求項１記載のバイポーラ電池の製造方法。
3. 前記金属薄膜は、真空蒸着法、スパッタ法、および溶射法のうちいずれかを用いて成膜することを特徴とする請求項１または２記載のバイポーラ電池の製造方法。
4. 前記金属薄膜は、膜厚が５μｍ以下であることを特徴とする請求項１または２記載のバイポーラ電池の製造方法。
5. 前記金属薄膜は、アルミニウム、銅、チタン、ニッケル、鉄、クロム、金よりなる群から選択された少なくとも一つの金属であ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の製造方法。
6. 基材上に正極を形成する段階と、
   基材上に負極を形成する段階と、
   前記正極と前記負極により電解質を挟み込み単電池層を形成する段階と、
   前記単電池層の前記基材をはがし前記正極と前記負極の間に、集電体となる厚さ５μｍ以下の金属箔を挟み込んで前記単電池層を積層し、電池要素を形成する段階と、
   を有することを特徴とするバイポーラ電池の製造方法。
7. 前記金属箔は、アルミニウム、銅、チタン、ニッケル、鉄、クロム、および金よりなる群から選択された少なくとも一つの金属であることを特徴とする請求項６記載のバイポーラ電池の製造方法。
8. 前記正極は、リチウム−遷移金属複合酸化物からなる正極活物質を含み、
   前記負極は、カーボンまたはリチウム−遷移金属複合酸化物からなる負極活物質を含むことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載のバイポーラ電池の製造方法。
9. 前記電解質は、固体高分子電解質であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一つに記載のバイポーラ電池の製造方法。
10. 集電体の一方の面に正極が形成され、他方の面に負極が形成されたバイポーラ電極を、電解質を挟んで複数枚直列に積層した構造を有するバイポーラ電池において、
    前記集電体の厚さが５μｍ以下であることを特徴とするバイポーラ電池。
11. 前記集電体は、真空蒸着法、スパッタ法、および溶射法のうちいずれかを用いて成膜された金属薄膜であることを特徴とする請求項１０記載のバイポーラ電池。
12. 前記金属薄膜は、アルミニウム、銅、チタン、ニッケル、鉄、クロム、および金よりなる群から選択された少なくとも一つの金属であることを特徴とする請求項１１記載のバイポーラ電池。
13. 前記正極は、リチウム−遷移金属複合酸化物からなる正極活物質を含み、
    前記負極は、カーボンまたはリチウム−遷移金属複合酸化物からなる負極活物質を含むことを特徴とする請求項１１〜１２のいずれか一つに記載のバイポーラ電池。
14. 電解質は、固体高分子電解質であることを特徴とする請求項１０〜１３のいずれか一つに記載のバイポーラ電池。
15. 請求項１０〜１４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。
16. 請求項１５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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