JP2005197015A - Battery pack - Google Patents

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JP2005197015A JP2003435949A JP2003435949A JP2005197015A JP 2005197015 A JP2005197015 A JP 2005197015A JP 2003435949 A JP2003435949 A JP 2003435949A JP 2003435949 A JP2003435949 A JP 2003435949A JP 2005197015 A JP2005197015 A JP 2005197015A
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Kyoichi Watanabe
恭一 渡邉
Koichi Nemoto
好一 根本
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a battery pack increasing capacity of a bipolar battery, decreasing internal resistance of the battery, making requested high output and high energy compatible even when the battery pack constituted with bipolar batteries is used as a power source of a vehicle. <P>SOLUTION: The battery pack 1 is constituted by combining in parallel two kinds of batteries of bipolar batteries 3 and usual battery group 7 formed by connecting usual batteries 5 in series by the number of combinations of positive electrodes 13 and negative electrodes 15. The bipolar batteries have detecting tabs 9 connected to each unit cell layer to be constituted, and tab connecting parts 11 every series connection of the usual batteries at the same potential level as the detecting tab are electrically connected. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、バイポーラ電池と、一般電池を該バイポーラ電池の正極と負極の組み合わせの構成の数だけ直列接続した直列一般電池(一般電池群)の2種類の電池を並列構造にした組電池に関する。   The present invention relates to an assembled battery in which two types of batteries, a general battery (a general battery group) in which a bipolar battery and a general battery are connected in series by the number of combinations of positive and negative electrodes of the bipolar battery, are arranged in parallel.

バイポーラ電池は、通常、一般的に、電池内部の正極と負極の組み合わせの構成(単電池層=セル)が複数直列接続されている、いわば、正極と負極の組み合わせの構成が複数存在するバイポーラ構造の電池である(図14参照のこと)。またこのようなバイポーラ電池に対し、一般電池は、通常、一般的に、電池内部の正極と負極の組み合わせの構成が並列接続されている、いわば正極と負極の組み合わせの構成が1つであるバイポーラ構造でない電池をいう(図15参照のこと)。   In general, a bipolar battery generally has a plurality of combinations of positive electrode and negative electrode inside the battery (single cell layer = cell) connected in series, that is, a bipolar structure in which a plurality of combinations of positive electrode and negative electrode exist. (See FIG. 14). In contrast to such a bipolar battery, a general battery generally has a configuration in which a combination of a positive electrode and a negative electrode inside the battery is generally connected in parallel, that is, a bipolar configuration having a single combination of a positive electrode and a negative electrode. A battery having no structure (see FIG. 15).

近年、環境保護運動の高まりを背景として電気自動車(EV)、ハイブリット自動車(HEV)、燃料電池車(FCV)の導入を促進すべく、これらのモータ駆動用電池の開発が行われている。この用途には、繰り返し充電可能な二次電池が使用される。EV、HEV、FCVのモータ駆動のような高出力及び高エネルギー密度が要求される用途では、単一の大型電池は事実上作れず、複数個の電池を直列に接続して構成した組電池を使用することが一般的であった。また、このような組電池を構成する一個の電池として、複数のバイポーラ電極から構成されるバイポーラ二次電池が提案されている。   In recent years, in order to promote the introduction of electric vehicles (EV), hybrid vehicles (HEV), and fuel cell vehicles (FCV) against the backdrop of an increase in environmental protection movement, these motor drive batteries have been developed. For this purpose, a rechargeable secondary battery is used. In applications that require high output and high energy density, such as EV, HEV, and FCV motor drives, a single large battery cannot be made in practice, and an assembled battery composed of a plurality of batteries connected in series. It was common to use. Moreover, a bipolar secondary battery composed of a plurality of bipolar electrodes has been proposed as one battery constituting such an assembled battery.

該バイポーラ二次電池は、下記特許文献1、2にも記載されているように、複数のバイポーラ電極から構成される電池であり、従来の薄型ラミネート型電池よりも、薄型、軽量で放熱性が良好であるなど、種々の優れた特性を備えている。特に、バイポーラ電池では、そのバイポーラ電極構造により電池内のセル(単電池)を直列に接続した構成をとるため、出力特性に優れている。
特開2000−100471号公報 特開2000−195495号公報
As described in the following Patent Documents 1 and 2, the bipolar secondary battery is a battery composed of a plurality of bipolar electrodes, and is thinner, lighter and more radiant than a conventional thin laminated battery. It has various excellent properties such as being good. In particular, the bipolar battery is excellent in output characteristics because it has a configuration in which cells (unit cells) in the battery are connected in series by the bipolar electrode structure.
Japanese Patent Laid-Open No. 2000-1000047 JP 2000-195495 A

しかしながら、上記特許文献1、2に記載のバイポーラ二次電池を複数個直列に接続して構成した組電池を車両の動力源として使用する場合には、出力特性は十分である反面、エネルギー特性が十分得られない問題があった。すなわち、車両で使用する電池に求められる性能は、例えばパワーウインドーやデフォッガーやドアミラー等の補器の連続駆動(数百W)やピーク駆動(数KW)を作動できることや、低温時にエンジンを始動する(数KW)、低温でパワーアスストや回生をするなどがあり、高出力と高エネルギーが共に要求される。そのどちらかの性能を維持しつつ、他の性能を上げると電池、ひいては組電池が大きくなり、重量・容積的に経済的でなかった。上記特許文献1、2に記載のバイポーラ二次電池を用いて組電池を構成する場合、出力性能を維持しつつ、他のエネルギー性能を上げようとすると、電池の表面積を上げる必要があり、電池、ひいては組電池が大きくなり、重量・容積的に経済的でなかった。さらに上記特許文献1、2に記載のバイポーラ二次電池の表面積を上げて容量を増加すると内部抵抗が増加する問題があった。   However, when using an assembled battery comprising a plurality of bipolar secondary batteries described in Patent Documents 1 and 2 connected in series as a power source for a vehicle, the output characteristics are sufficient, but the energy characteristics are There was a problem that could not be obtained sufficiently. That is, the performance required for the battery used in the vehicle can be operated, for example, by continuously driving (several hundred W) or peak driving (several KW) of auxiliary devices such as a power window, defogger, and door mirror, or starting the engine at a low temperature ( Several KW), power assault and regeneration at low temperatures, and both high output and high energy are required. While maintaining the performance of either of these, increasing the performance of the other increases the size of the battery, and hence the assembled battery, which is not economical in terms of weight and volume. When the assembled battery is configured using the bipolar secondary battery described in Patent Documents 1 and 2, it is necessary to increase the surface area of the battery to increase the other energy performance while maintaining the output performance. As a result, the battery pack becomes large, and it is not economical in terms of weight and volume. Furthermore, when the surface area of the bipolar secondary battery described in Patent Documents 1 and 2 is increased to increase the capacity, there is a problem that the internal resistance increases.

そこで、本発明は、以上のような従来の技術の問題点を解消するために成されたものであり、バイポーラ電池を用いて構成した組電池を車両の動力源として使用する場合であっても、バイポーラ電池の容量を増加し、電池の内部抵抗を低減でき、要求される高出力と高エネルギーを両立することのできる組電池の提供を目的とする。   Therefore, the present invention has been made to solve the above-described problems of the conventional technology, and even when an assembled battery configured using a bipolar battery is used as a power source for a vehicle. An object of the present invention is to provide an assembled battery that can increase the capacity of a bipolar battery, reduce the internal resistance of the battery, and achieve both the required high output and high energy.

本発明は、バイポーラ電池と、一般電池を前記バイポーラ電池の正極と負極の組み合わせの構成の数だけ直列接続した一般電池群の2種類の電池を並列構造にした組電池であって、
前記バイポーラ電池には構成される各単電池層に連結した検知用のタブ(以下、単に検知タブともいう)を有し、
前記検知タブと同一電位レベルの一般電池の直列毎のタブ連結部(以下、単に一般直列連結タブともいう)が電気的に結合されていることを特徴とする組電池により達成することができる。
The present invention is an assembled battery in which two types of batteries of a general battery group in which a bipolar battery and a general battery are connected in series by the number of combinations of a positive electrode and a negative electrode of the bipolar battery in parallel structure,
The bipolar battery has a detection tab (hereinafter, also simply referred to as a detection tab) connected to each unit cell layer configured,
This can be achieved by an assembled battery characterized in that a tab connection portion (hereinafter also simply referred to as a general series connection tab) of a general battery having the same potential level as that of the detection tab is electrically coupled.

本発明の組電池では、2つの異なった特性の電池(バイポーラ電池+一般電池群)を並列接続することで効率よく、高出力とエネルギーの両性能を両立させることが可能となった。   In the assembled battery of the present invention, it is possible to efficiently achieve both high output and energy performance by connecting two batteries having different characteristics (bipolar battery + general battery group) in parallel.

また本発明の組電池では、バイポーラ電池の各単電池層(以下、単電池層を単にセルないし電池単位ともいう)に検知タブを設けることで、各単電池層の電圧を検知し、各単電池層のSOC異常を察知することができる(図2〜4参照のこと)。   In the assembled battery of the present invention, a detection tab is provided in each single battery layer of the bipolar battery (hereinafter, the single battery layer is also simply referred to as a cell or a battery unit), so that the voltage of each single battery layer is detected and each single battery layer is detected. It is possible to detect the SOC abnormality of the battery layer (see FIGS. 2 to 4).

さらに本発明の組電池では、バイポーラ電池の各単電池層の検知タブと電圧的に同レベルの一般電池群の一般直列連結タブを連結することで、この組電池を安定に作動させることが可能となる。   Furthermore, in the assembled battery of the present invention, the assembled battery can be stably operated by connecting the detection tab of each single cell layer of the bipolar battery to the general series connection tab of the general battery group having the same voltage level. It becomes.

以下に添付図面を参照して、本発明にかかる組電池の好適な実施の形態を、説明する。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Preferred embodiments of an assembled battery according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

図1は、本発明の組電池の代表的な実施形態を模式的に表した平面概略図である。   FIG. 1 is a schematic plan view schematically showing a typical embodiment of the assembled battery of the present invention.

図1に示すように、本発明の組電池1は、バイポーラ電池3と、一般電池5を前記バイポーラ電池1の正極と負極の組み合わせの構成の数だけ直列接続した一般電池群7の2種類の電池を並列構造にした組電池1であって、前記バイポーラ電池3には構成される各単電池層に連結した検知タブ9を有し、前記検知タブ9と同一電位レベルの一般電池の直列毎のタブ連結部(一般直列連結タブ)11が電気的に結合されていることを特徴とするものである。   As shown in FIG. 1, the assembled battery 1 of the present invention includes two types of a general battery group 7 in which a bipolar battery 3 and a general battery 5 are connected in series by the number of combinations of the positive and negative electrodes of the bipolar battery 1. An assembled battery 1 having a battery in parallel structure, the bipolar battery 3 having a detection tab 9 connected to each unit cell layer configured, and each series of general batteries having the same potential level as the detection tab 9 The tab connecting portion (general series connecting tab) 11 is electrically coupled.

上記構成を有する本発明の組電池1では、正極と負極の組合せが複数である複数電池単位のバイポーラ電池3と、その直列数が該バイポーラ電池3の電池単位数と同じ、一般電池5の直列電池(一般電池群)7を並列接続してなるものである。かかる構成とすることにより、バイポーラ電池3の両端(+端子13、−端子15)と、一般電池群7の両端(+端子(正極タブ)17、−端子(負極タブ)19)がほぼ同一電圧になり(SOCを統一した場合)、高出力のバイポーラ電池3と、高エネルギーの一般電池群7の両方の特性を併せ持つ組電池1を構成できる(図1等参照のこと)。なお、電池内部が直列接続された構造のバイポーラ電池3では電池単位数=バイポーラ電池内部のセル(図3参照のこと)の数となる。電池内部が並列接続された構造の一般電池5を直列接続した構造の一般電池群7では電池単位数=一般電池群を構成する一般電池7の数となる。   In the assembled battery 1 of the present invention having the above-described configuration, a series of general batteries 5 in which a plurality of battery-unit bipolar batteries 3 having a plurality of combinations of positive and negative electrodes and the number of series of the bipolar batteries 3 are the same as the number of battery units of the bipolar battery 3 A battery (general battery group) 7 is connected in parallel. With such a configuration, both ends (+ terminal 13 and −terminal 15) of the bipolar battery 3 and both ends (+ terminal (positive electrode tab) 17 and −terminal (negative electrode tab) 19) of the general battery group 7 have substantially the same voltage. (When the SOC is unified), the assembled battery 1 having both characteristics of the high-power bipolar battery 3 and the high-energy general battery group 7 can be configured (see FIG. 1 and the like). In the bipolar battery 3 having a structure in which the inside of the battery is connected in series, the number of battery units = the number of cells (see FIG. 3) inside the bipolar battery. In the general battery group 7 having a structure in which the general batteries 5 having a structure in which the insides of the batteries are connected in parallel are connected in series, the number of battery units is equal to the number of the general batteries 7 constituting the general battery group.

また、本発明の組電池1では、バイポーラ電池3の各電池単位(=各セル)の電圧を外部より検知するために、検知タブ9を取り出す構造にしている(図1、2、4参照のこと)。これによりバイポーラ電池3の全体電圧(外部端子13、15間電圧)と各電池単位(各検知タブ9B〜9L)のSOCを計測することが可能となり、電池、ひいては組電池を安定に使用できるようになる。   Moreover, in the assembled battery 1 of this invention, in order to detect the voltage of each battery unit (= each cell) of the bipolar battery 3 from the outside, it has the structure which takes out the detection tab 9 (refer FIG.1, 2,4). about). This makes it possible to measure the overall voltage of the bipolar battery 3 (voltage between the external terminals 13 and 15) and the SOC of each battery unit (each detection tab 9B to 9L), so that the battery, and hence the assembled battery, can be used stably. become.

さらに、本発明の組電池1では、バイポーラ電池3の外部端子(例えば、+端子13=検知タブ9M)に対する各検知タブ9(9A〜9L)の電位と等電位の一般電池群7の一般直列連結タブ11(11B〜11L、更に一般電池群7の両端の電極タブ17、19を含む。)とを電気的に連結することで、等電位にすることができる。即ち、容量が小さく、小さな容量ばらつきが大きなSOC変動を起こす可能性のあるバイポーラ電池3側の各電池単位に対し、容量が大きく、比較的電流の出入りによって容量ばらつきが起き難い一般電池群7の各電位を連結する、即ち検知タブ9(A〜M)と一般直列連結タブ11(B〜L、更に電極タブ17、19を含む)とを結線21(A〜M)で電気的に結合することで、バイポーラ電池3側の各セルごとの電圧バラツキを一般電池群7の一般電池5が抑制することが可能となり、安定して使用が可能な電池3、5、ひいては組電池1が構成できる。   Furthermore, in the assembled battery 1 of the present invention, the general series of the general battery group 7 having the same potential as the potential of each detection tab 9 (9A to 9L) with respect to the external terminal of the bipolar battery 3 (for example, + terminal 13 = detection tab 9M). By electrically connecting the connecting tabs 11 (11B to 11L and further including the electrode tabs 17 and 19 at both ends of the general battery group 7), the potential can be made equipotential. That is, for each battery unit on the side of the bipolar battery 3 where the capacity is small and a small capacity variation may cause a large SOC fluctuation, the capacity of the general battery group 7 is relatively large, and the capacity variation is less likely to occur due to current flow. Each potential is connected, that is, the detection tab 9 (A to M) and the general series connection tab 11 (B to L, further including the electrode tabs 17 and 19) are electrically connected by the connection line 21 (A to M). Thus, it becomes possible for the general battery 5 of the general battery group 7 to suppress the voltage variation of each cell on the bipolar battery 3 side, and the batteries 3 and 5 that can be used stably, and thus the assembled battery 1 can be configured. .

ここで、同一電位レベルとは、電池単位数が同じ位置の電位レベルをいう。例えば、単層4Vの電池(=単電池層;セル)を3層したバイポーラ電池3は、1電池(セル)単位目は4V、2電池(セル)単位目は8V、3電池(セル)単位は、12Vというようになる。一方、一般電池群7の一般電池5(電池電圧4V)が3直列された場合は、1直電池分(一般電池1つ)で4V、2直列(一般電池2つを直列)で8V、3直列(一般電池3つを直列)で12Vとなる。このとき電位の等しい位置を連結するということである(図1参照のこと)。実際、SOCにより電圧の変動がある電池では、例えば、Liイオン電池は、SOC0%2.5V、SOC100%4.2Vというように電位が変化する。この場合は、一般電池群7とバイポーラ電池3のSOCをそろえた場合の電位レベルで接続を行う。   Here, the same potential level means a potential level at a position where the number of battery units is the same. For example, a bipolar battery 3 having three layers of a single layer 4V battery (= single battery layer; cell) is 4V for the first battery (cell) unit, 8V for the second battery (cell) unit, and three battery (cell) units. Becomes 12V. On the other hand, when 3 general batteries 5 (battery voltage 4V) of the general battery group 7 are connected in series, 4V is obtained for one direct battery (one general battery), 2V (two general batteries are connected in series), 8V, 3 It becomes 12V in series (three general batteries in series). At this time, the positions having the same potential are connected (see FIG. 1). In fact, in a battery whose voltage varies depending on the SOC, for example, the potential of the Li ion battery changes as follows: SOC 0% 2.5V, SOC 100% 4.2V. In this case, connection is performed at the potential level when the SOCs of the general battery group 7 and the bipolar battery 3 are aligned.

発明の効果においても説明したように、EV、HEV、FCV等の車両で使用する電池に求められる性能は、例えば、パワーウインドーやデフォッガーやドアミラー等の補器の連続駆動(数百W)やピーク駆動(数KW)を作動できることや、低温時にエンジンを始動する(数KW)、低温でパワーアスストや回生をするなどがあり、高出力とエネルギーが共に要求される。そのどちらかの性能を維持しつつ、他の性能を上げると電池が大きくなり、重量・容積的に経済的でない可能性が高い。そこで、本発明では、上記したように2つの異なった特性の電池であるバイポーラ電池3と一般電池群7を並列接続することで効率よく、両性能を両立させることが可能となったものである。   As described in the effect of the invention, the performance required for batteries used in vehicles such as EV, HEV, and FCV is, for example, continuous driving (several hundred W) or peak driving of auxiliary devices such as power windows, defoggers, and door mirrors. (Several KW) can be operated, the engine is started at a low temperature (several KW), power assault and regeneration are performed at a low temperature, and both high output and energy are required. Increasing the other performance while maintaining the performance of either of them increases the size of the battery, which is likely not economical in terms of weight and volume. Therefore, in the present invention, as described above, the bipolar battery 3 which is a battery having two different characteristics and the general battery group 7 are connected in parallel, so that both performances can be efficiently achieved. .

このうちバイポーラ電池3は、全体の電圧(端子13、15間電圧)のみ計測していると内部の各層(=各単電池層24=各セル)の電圧(SOC)がばらつく可能性がある。例えば、図3に示すように、1電池単位(1単電池層)4Vの構成で該単電池層24が10層(セル数が10)のバイポーラ電池3を製造すると、バイポーラ電池3全体では40Vになるが、内部の各単電池層24が4V、3.5V、4.5V等とばらついても全体の電圧だけからは判明がつかない。しかし、内部の各単電池層24の1つでも過充電状態や、過放電状態になるとその単電池層が電池的に不安定になり、バイポーラ電池3を安定に作動させることが困難になる。そこで検知用のタブ9を設定し、各単電池層24の電圧を検知し、各単電池層24のSOC異常を察知することとしたものである(図2〜4参照のこと)。   Among these, in the bipolar battery 3, if only the entire voltage (voltage between terminals 13 and 15) is measured, the voltage (SOC) of each internal layer (= each cell layer 24 = each cell) may vary. For example, as shown in FIG. 3, when a bipolar battery 3 having a single battery unit (one single battery layer) of 4 V and a single battery layer 24 of 10 layers (10 cells) is manufactured, the entire bipolar battery 3 is 40 V. However, even if the individual cell layers 24 inside vary such as 4 V, 3.5 V, 4.5 V, etc., it cannot be determined from the entire voltage alone. However, even if one of the internal cell layers 24 is overcharged or overdischarged, the cell layer becomes unstable as a battery, making it difficult to operate the bipolar battery 3 stably. Therefore, the detection tab 9 is set, the voltage of each cell layer 24 is detected, and the SOC abnormality of each cell layer 24 is detected (see FIGS. 2 to 4).

さらに、本発明では、バイポーラ電池3の各単電池層24の検知タブ9と電圧的に同レベルの一般電池群7の一般直列連結タブ11を結線21で連結することで、この組電池1を安定に作動させることが可能となる。この点を図5及び図6を用いて詳しく説明する。図5(a)は、図1の組電池の構成を簡略化し、バイポーラ電池側の電池内部の各層が直列接続された構成と、一般電池群側の各一般電池が直列接続された構成を示すと共に、バイポーラ電池側の検知用タブと同一電位レベルの一般電池の直列毎の一般直列連結タブが結線で電気的に結合されている様子を模式的に表した概略図面である。図5(b)は、図5(a)の測定点にて大電流放電後の時間推移に伴うバイポーラ電池側と一般電池群側の電流値の変化を計測し、グラフに示したものである。図6(a)は、本発明の組電池と対比すべく、図5(a)の組電池の構成において、バイポーラ電池側の検知用タブと同一電位レベルの一般電池の直列毎の一般直列連結タブを電気的に結合することなく組電池としている様子を模式的に表した概略図面である。図6(b)は、図6(a)の測定点にて大電流放電後の時間推移に伴うバイポーラ電池側と一般電池群側の電流値の変化を計測し、グラフに示したものである。   Further, in the present invention, the assembled battery 1 is connected by connecting the general series connection tab 11 of the general battery group 7 having the same voltage level to the detection tab 9 of each unit cell layer 24 of the bipolar battery 3 by the connection 21. It becomes possible to operate stably. This point will be described in detail with reference to FIGS. FIG. 5A shows a configuration in which the configuration of the assembled battery in FIG. 1 is simplified, and each layer inside the battery on the bipolar battery side is connected in series, and each general battery on the general battery group side is connected in series. A schematic diagram schematically showing a state in which general series connection tabs for each series of general batteries having the same potential level as the detection tab on the bipolar battery side are electrically coupled together. FIG. 5B is a graph showing changes in the current values on the bipolar battery side and the general battery group side with time transition after large current discharge at the measurement point in FIG. . FIG. 6 (a) shows a general series connection for each series of general batteries at the same potential level as the detection tab on the bipolar battery side in the configuration of the assembled battery of FIG. 5 (a) for comparison with the assembled battery of the present invention. It is the schematic drawing which represented typically a mode that it was set as the assembled battery, without electrically coupling a tab. FIG. 6B is a graph showing changes in current values on the bipolar battery side and the general battery group side with time transition after large current discharge at the measurement point in FIG. 6A. .

図5(a)では、バイポーラ電池3側の電池内部の5つの単電池層(セル)24が直列に接続された構成と、一般電池群7側では5つの一般電池5が直列に接続された構成を示すと共に、バイポーラ電池3側の検知用タブ(図示せず)と同一電位レベルの一般電池5の直列毎の一般直列連結タブ(図示せず)が結線21で電気的に結合されている。図5に示すように、例えば、バイポーラ電池3内部の各単電池層24の容量が10mAhで、一般電池5の容量が1000mAhとした場合、仮に10mAで電流を流すと約1時間でバイポーラ電池3は容量が無くなり、SOCは100%→0%になってしまう。このとき各単電池層27に10%の容量ばらつきがあると、容量平均より10%低い単電池層27では、SOCが100%を超えたり、0%を割ったりと電池が不安定な領域に入ってしまう。一方、一般電池5では同様に電流を流しても約990mAhの容量が残り、SOCは殆どずれない。ここでバイポーラ電池3と一般電池5を並列接続すると、両電池の両端の電位が等しくなるため、大きな容量の一般電池5のSOCに向かって、バイポーラ電池3のSOCが移動していくため、安定なSOC範囲を維持できる(図5(b)参照のこと)。この点を、図5(b)を用いて説明すると、放電時間0では、組電池1が大電流放電を終えた直後であり、バイポーラ電池3側には容量が残っていない状態である。大電流放電後からAまで時間が経過した時点では、容量が豊富な一般電池5からバイポーラ電池3に電流が流れ込む状態となる。大電流放電後からBまで時間が経過した時点では、一時的に電流値が0になる点である。大電流放電後からCまで時間が経過した時点では、一部電流がバイポーラ電池3から一般電池5に逆流する状態である。大電流放電後からDまで時間が経過した時点以降は、バイポーラ電池3と一般電池5が電流的に安定する状態(電流値が0になる)となる。   In FIG. 5A, a configuration in which five single battery layers (cells) 24 inside the battery on the bipolar battery 3 side are connected in series, and five general batteries 5 are connected in series on the general battery group 7 side. A general series connection tab (not shown) for each series of the general battery 5 having the same potential level as that of the detection tab (not shown) on the bipolar battery 3 side is electrically connected by the connection line 21 while showing the configuration. . As shown in FIG. 5, for example, when the capacity of each single cell layer 24 in the bipolar battery 3 is 10 mAh and the capacity of the general battery 5 is 1000 mAh, the bipolar battery 3 can be obtained in about 1 hour if a current is passed at 10 mA. Has no capacity, and the SOC becomes 100% → 0%. At this time, if each cell layer 27 has a capacity variation of 10%, in the cell layer 27 that is 10% lower than the capacity average, the SOC is over 100% or 0%, and the battery is in an unstable region. I will enter. On the other hand, in the general battery 5, a capacity of about 990 mAh remains even when a current is passed in the same manner, and the SOC hardly shifts. Here, when the bipolar battery 3 and the general battery 5 are connected in parallel, the potentials at both ends of both batteries become equal, so the SOC of the bipolar battery 3 moves toward the SOC of the general battery 5 having a large capacity. A wide SOC range can be maintained (see FIG. 5B). This point will be described with reference to FIG. 5B. The discharge time 0 is immediately after the assembled battery 1 finishes the large current discharge, and there is no capacity remaining on the bipolar battery 3 side. When time elapses from A to A after the large current discharge, a current flows from the general battery 5 having a large capacity into the bipolar battery 3. The point is that the current value temporarily becomes zero when time elapses from B to B after the large current discharge. When time elapses from C to C after the large current discharge, a part of the current flows backward from the bipolar battery 3 to the general battery 5. After the point of time after the large current discharge until D, the bipolar battery 3 and the general battery 5 are in a state of stable current (current value becomes 0).

また、本発明の組電池1では、一般電池群7のSOC制御だけでは足りない場合には、本発明の構造に更に外部回路を用いて、回路的に電圧・SOCを制御することで更に安定な組電池を構成することが可能となるが、特に限定されるものではない。   Further, in the assembled battery 1 of the present invention, when the SOC control of the general battery group 7 is not sufficient, the structure of the present invention is further controlled by controlling the voltage / SOC in a circuit by using an external circuit. However, it is not particularly limited.

一方、図6(a)に示すように、バイポーラ電池3と一般電池群7の並列構造のみでは、バイポーラ電池3側の容量のばらつきにより、不安定なSOC領域に入る可能性があった。この点を図6(b)を用いて説明すると、放電時間0では、組電池1が大電流放電を終えた直後であり、バイポーラ電池3側には容量が残っていない状態である。大電流放電後からAまで時間が経過した時点では、容量が豊富な一般電池5からバイポーラ電池3に電流が流れ込む状態となる。大電流放電後からBまで時間が経過した時点では、一時的に電流値が0になる点である(ここまでは、図5(b)と同様である)。その後、大電流放電後からCまで時間が経過した時点では、バイポーラ電池3と一般電池5が電流的に安定する前に一時的に電流値が逆転する状態である。この後安定化してゆくが、その時間が図5(a)の連結仕様に対し、長時間かかる。即ち、バイポーラ電池3側で過充電状態が長く続くことになる。そのためバイポーラ電池3側の容量のばらつきにより、不安定なSOC領域に入る可能性がある。   On the other hand, as shown in FIG. 6A, only the parallel structure of the bipolar battery 3 and the general battery group 7 may enter an unstable SOC region due to variations in capacity on the bipolar battery 3 side. This point will be described with reference to FIG. 6B. The discharge time 0 is immediately after the assembled battery 1 finishes the large current discharge, and there is no capacity remaining on the bipolar battery 3 side. When time elapses from A to A after the large current discharge, a current flows from the general battery 5 having a large capacity into the bipolar battery 3. The point is that the current value temporarily becomes 0 when time elapses from B to B after the large current discharge (the process up to this point is the same as in FIG. 5B). Thereafter, when time elapses from C to C after the large current discharge, the current value is temporarily reversed before the bipolar battery 3 and the general battery 5 are stabilized in terms of current. After this, it will stabilize, but it takes a long time for the connection specification of FIG. That is, the overcharge state continues for a long time on the bipolar battery 3 side. Therefore, there is a possibility of entering an unstable SOC region due to the variation in capacity on the bipolar battery 3 side.

本発明の組電池では、バイポーラ電池3の正極タブ13及び負極タブ15の各断面積が、検知用のタブ9と前記一般電池の直列毎の連結タブ11との結線21の断面積の少なくとも倍以上有することが望ましい。これは、バイポーラ電池3の正極タブ13及び負極タブ15は、高出力のバイポーラ電池3が使用される場合の大電流を流しても発熱等が問題ない程度に大きくする必要があるが、検知タブ9と一般直列連結タブ11の結線21は、基本的に大電流を流さない(大電流を流す必要もない)ため、断面積を大きくする必要がないためである。また、結線21の断面積が大きくなると、連結の結線21が太くなり、電池重量・体積的にメリットが小さくなる。また、結線21の断面積が大きいと抵抗が小さく、電流が流れ易くなるが、あまり大きな電流が検知タブ9から流れると、バイポーラ電池3の各単電池層27(図3参照のこと)のばらつきが逆に大きくなる可能性がある。従って、正極タブ13及び負極タブ15の各断面積は、結線21(1本)の断面積の2倍以上が望ましい。更には、各結線21のトータルの断面積の2倍以上が更に望ましい。   In the assembled battery of the present invention, each of the cross-sectional areas of the positive electrode tab 13 and the negative electrode tab 15 of the bipolar battery 3 is at least twice the cross-sectional area of the connection 21 between the detection tab 9 and the connection tab 11 of each general battery in series. It is desirable to have the above. This is because the positive electrode tab 13 and the negative electrode tab 15 of the bipolar battery 3 need to be enlarged to such an extent that heat generation or the like does not pose a problem even when a large current flows when a high-power bipolar battery 3 is used. 9 and the connection 21 of the general series connection tab 11 basically do not allow a large current to flow (there is no need to flow a large current), and therefore it is not necessary to increase the cross-sectional area. Moreover, when the cross-sectional area of the connection line 21 is increased, the connection line connection 21 is increased, and the merit is reduced in terms of battery weight and volume. Moreover, if the cross-sectional area of the connection 21 is large, the resistance is small and the current easily flows. However, if a very large current flows from the detection tab 9, the variation of each cell layer 27 (see FIG. 3) of the bipolar battery 3. On the other hand, there is a possibility that becomes larger. Therefore, the cross-sectional areas of the positive electrode tab 13 and the negative electrode tab 15 are preferably at least twice the cross-sectional area of the connection line 21 (one). Furthermore, more than twice the total cross-sectional area of each connection 21 is more desirable.

また、本発明の組電池では、一般電池5の電極タブ同士の接合が、振動溶着によりなされていることが望ましい。すなわち、一般電池5の直列毎のタブ連結部(一般直列連結タブ)11の接合(一般電池5を直列接続する場合の接続方法)が、振動溶着によりなされていることが望ましい。これは、タブの接続抵抗が一般的に低くなるためである。またタブ面に対し、複数スポットで振動溶着を行うことにより、結合部位の剛性が上がり、一般電池群の剛性が高くなる利点もあるためである。さらに振動溶着では、通常のスポット溶着に比べ、接合時の温度上昇が小さく、電池要素材料(電極活物質、セパレータ、電解質等)や電池外装材のシール部への影響等を抑えることができる。また、リベット接合に比べ、接続抵抗のばらつきが小さくなる。ただし、本発明はこれらに制限されるものではなく、一般電池5の電極タブ同士を接合し、連結するためには、振動溶着(超音波溶接)のほか、熱溶接、レーザ溶接または電子ビーム溶接を用いることもできる。また、一般電池5の直列毎のタブの接合は、図1にあるようにタブ同士を直接接合してもよいし、配置によっては、リベットのようなバスバー12を用いて、またはカシメの手法を用いることができる。さらにバスバー12と一般電池5のタブを連結する場合にも、振動溶着(超音波溶接)のほか、熱溶接、レーザ溶接または電子ビーム溶接を用いてもよいなど、特に制限されるものではない。   Moreover, in the assembled battery of this invention, it is desirable for the electrode tabs of the general battery 5 to be joined by vibration welding. That is, it is desirable that the tab connection portions (general series connection tabs) 11 for each series of the general batteries 5 are joined by vibration welding (connection method when the general batteries 5 are connected in series). This is because the connection resistance of the tab is generally low. Further, the vibration welding is performed on the tab surface with a plurality of spots, so that there is an advantage that the rigidity of the joint portion is increased and the rigidity of the general battery group is increased. Furthermore, in vibration welding, the temperature rise at the time of joining is smaller than in normal spot welding, and the influence on the sealing portion of the battery element material (electrode active material, separator, electrolyte, etc.) and battery exterior material can be suppressed. In addition, variation in connection resistance is smaller than in rivet bonding. However, the present invention is not limited to these, and in order to join and connect the electrode tabs of the general battery 5, in addition to vibration welding (ultrasonic welding), thermal welding, laser welding, or electron beam welding. Can also be used. Further, the tabs of the general battery 5 may be joined in series, as shown in FIG. 1. Depending on the arrangement, a bus bar 12 such as a rivet may be used, or a caulking method may be used. Can be used. Further, when the bus bar 12 and the tab of the general battery 5 are connected, not only vibration welding (ultrasonic welding) but also heat welding, laser welding, or electron beam welding may be used.

同様に、バイポーラ電池3の検知タブ9(検知タブ9M、9Aを兼ねる電極タブ13、15を含む)と一般直列連結タブ11(11B〜11L、更に一般電池群7の両端の電極タブ17、19を含む。)とを結線21で電気的に連結するにも、振動溶着(超音波溶接)、熱溶接、レーザ溶接または電子ビーム溶接を用いることもできる。またカシメの手法を用いることもできるなど、特に制限されるものではない。   Similarly, the detection tab 9 of the bipolar battery 3 (including the electrode tabs 13 and 15 also serving as the detection tabs 9M and 9A) and the general series connection tab 11 (11B to 11L, and the electrode tabs 17 and 19 at both ends of the general battery group 7 are also included. In addition, vibration welding (ultrasonic welding), thermal welding, laser welding, or electron beam welding can also be used. Further, there is no particular limitation such that a caulking method can be used.

また、上記検知タブ9と一般直列連結タブ11の全結線21(A〜M)の抵抗が、それら全体の平均値に対し、+30%〜−30%の範囲にあることが望ましい。結線21の抵抗が異なるとバイポーラ電池3の各単電池層27の容量ばらつきが大きくなる可能性が高くなるためである。さらに、結線21の抵抗の平均値に対し、それぞれの結線抵抗が+30%〜−30%の範囲にあることが望ましい。この範囲内であれば、容量ばらつきがあっても問題が少ないからである。また、この幅は電池の安定動作の寿命によって決まるため、幅が小さい方が望ましい。好ましくは、+10%〜−10%にあると良い。   Moreover, it is desirable that the resistance of all the connections 21 (A to M) of the detection tab 9 and the general series connection tab 11 is in the range of + 30% to −30% with respect to the average value of the whole. This is because if the resistance of the connection line 21 is different, the capacity variation of each single cell layer 27 of the bipolar battery 3 is likely to increase. Furthermore, it is desirable that each connection resistance is in the range of + 30% to −30% with respect to the average value of the resistance of the connection 21. This is because, within this range, there are few problems even if there are variations in capacity. Further, since this width is determined by the life of the stable operation of the battery, it is desirable that the width is small. Preferably, it exists in + 10%--10%.

また、本発明の組電池では、検知タブ9と一般直列連結タブ11の全結線21(A〜M)の材質のヤング率が、検知タブ9及び一般直列連結タブ11の材質と同等以下であることが望ましい。バイポーラ電池3と一般電池群7を並列接続した組電池1は、結線21によって一体化される組電池であるため、振動の影響を受け易い可能性がある。そこでその接続部であるタブ9、11と結線21自体が振動的に耐性があるためには、タブ9、11と結線21のヤング率が近い値であるか、タブ9、11のヤング率が結線21のものよりも大きいことが相応しい。ヤング率の値が近い場合は全体が剛性的に一体化され、相応しく。結線21のヤング率が小さい場合は、バイポーラ電池3全体と、一般電池群7全体が一体となり、結線部を節として振動し、振動に弱いタブ部の接合部が揺れるのを防止できる。   Moreover, in the assembled battery of this invention, the Young's modulus of the material of all the connections 21 (A-M) of the detection tab 9 and the general series connection tab 11 is equal to or less than the material of the detection tab 9 and the general series connection tab 11. It is desirable. The assembled battery 1 in which the bipolar battery 3 and the general battery group 7 are connected in parallel is an assembled battery integrated by the connection 21, and therefore may be easily affected by vibration. Therefore, in order for the tabs 9 and 11 and the connection 21 themselves to be vibration resistant, the Young's modulus of the tabs 9 and 11 and the connection 21 are close to each other, or the Young's modulus of the tabs 9 and 11 is It is appropriate that it is larger than that of the connection 21. If the Young's modulus is close, the whole will be rigidly integrated and suitable. When the Young's modulus of the connection 21 is small, the entire bipolar battery 3 and the entire general battery group 7 are integrated, and the vibration of the connection portion as a node can be prevented and the joint portion of the tab portion that is vulnerable to vibration can be prevented from shaking.

上記ヤング率の要件を満足する材質としては、バイポーラ電池3の検知タブ9は、Liイオン電池で構成する場合は、SUS(200GPa)、Ti(110GPa)、銅とアルミのクラッド材になる。一般電池5の場合、正極タブ17がAl(70GPa)、負極タブ19がNi(200GPa)、Cu(130GPa)であるため、一般直列連結タブ11(正極タブ17+負極タブ19)はこれら2種の材質からなる。そのため結線21としては、Al線、Cu線、鉄(110Gpa)線を用いることが望ましい。ただし、本発明では、これらに制限されるものではない。なお、一般電池5の直列毎のタブ連結部にバスバー12を用いる場合、上記ヤング率の要件を満足するバスバー12の材質としては、銅、アルミニウム等になる。図1の一般直列連結タブ11(I)では結線21(I)をバスバー12に接合することもあるためである。   As a material satisfying the Young's modulus requirement, the detection tab 9 of the bipolar battery 3 is a clad material of SUS (200 GPa), Ti (110 GPa), copper and aluminum when it is composed of a Li ion battery. In the case of the general battery 5, since the positive electrode tab 17 is Al (70 GPa) and the negative electrode tab 19 is Ni (200 GPa), Cu (130 GPa), the general series connection tab 11 (positive electrode tab 17 + negative electrode tab 19) Made of material. Therefore, it is desirable to use Al wire, Cu wire, or iron (110 Gpa) wire as the connection 21. However, the present invention is not limited to these. In addition, when using the bus bar 12 for the tab connection part for every series of the general battery 5, as a material of the bus bar 12 which satisfies the requirements for the Young's modulus, copper, aluminum, or the like is used. This is because the connection 21 (I) may be joined to the bus bar 12 in the general serial connection tab 11 (I) of FIG.

検知タブ3と一般直列連結タブ11の間の結線の模式図を図1、図8に示す。図1は、上記した通りである。図8は、本発明の組電池の代表的な他の実施形態を模式的に表した平面概略図である。   The schematic diagram of the connection between the detection tab 3 and the general serial connection tab 11 is shown in FIGS. FIG. 1 is as described above. FIG. 8 is a schematic plan view schematically showing another exemplary embodiment of the assembled battery of the present invention.

図8に示す本発明の組電池1でも、バイポーラ電池3と、一般電池5を前記バイポーラ電池1の正極と負極の組み合わせの構成の数だけ直列接続した一般電池群7の2種類の電池を並列構造にした組電池1であって、前記バイポーラ電池3には構成される各単電池層に連結した検知タブ9を有し、前記検知タブ9と同一電位レベルの一般電池5の直列毎のタブ連結部(一般直列連結タブ)11が電気的に結合されている。図1の組電池の構成上の違いは、図8では、バイポーラ電池3の電極タブ13、15を共に電池の上辺から取り出すと共に、一般電池群7を構成する一般電池5を該バイポーラ電池3の左右両辺に同数(8個)づつ配置したものである。そのため、該バイポーラ電池3では、検知タブ9も、同様にバイポーラ電池3の左右両辺から取り出している。   Also in the assembled battery 1 of the present invention shown in FIG. 8, two types of batteries of the general battery group 7 in which the bipolar battery 3 and the general battery 5 are connected in series by the number of combinations of the positive electrode and the negative electrode of the bipolar battery 1 are connected in parallel. An assembled battery 1 having a structure, wherein the bipolar battery 3 has a detection tab 9 connected to each unit cell layer, and a tab for each series of general batteries 5 having the same potential level as the detection tab 9 The connection part (general series connection tab) 11 is electrically coupled. The difference in the configuration of the assembled battery of FIG. 1 is that in FIG. 8, the electrode tabs 13 and 15 of the bipolar battery 3 are both taken out from the upper side of the battery, and the general battery 5 constituting the general battery group 7 is removed. The same number (8) is arranged on both the left and right sides. Therefore, in the bipolar battery 3, the detection tab 9 is similarly taken out from both the left and right sides of the bipolar battery 3.

図8にあるように、結線21は、出来るだけ長さが等しく、且つバイポーラ電池3と一般電池群7の距離が離れないように配線することが望ましい。また、リード線ではなく、金属板でもよい。配線図は、この実施例には限定されず、前記の目的を満足すればこれらと異なる配線でも良い。同様に、一般電池5の直列毎のタブ連結部(一般直列連結タブ)11は電気的に結合されていればよく、図1で用いたように、一般電池5の電極タブ同士を直接接合してもよいし、金属板やリベットのようなバスバー12を用いてもよい。さらに図8にあるように、リード線のような結線(例えば、一般直列連結タブ11B参照のこと)で電気的に結合してもよい。本発明では、こうしたリード線のような結線による一般電池5の直列毎のタブ連結部も含めて一般直列連結タブと称している。   As shown in FIG. 8, it is desirable that the connections 21 have the same length as much as possible and are wired so that the distance between the bipolar battery 3 and the general battery group 7 is not separated. Moreover, not a lead wire but a metal plate may be used. The wiring diagram is not limited to this embodiment, and wiring different from these may be used as long as the above object is satisfied. Similarly, the tab connection part (general series connection tab) 11 for each series of the general battery 5 only needs to be electrically coupled, and the electrode tabs of the general battery 5 are directly joined to each other as used in FIG. Alternatively, a bus bar 12 such as a metal plate or a rivet may be used. Further, as shown in FIG. 8, the wires may be electrically coupled by a connection such as a lead wire (for example, refer to the general serial connection tab 11 </ b> B). In the present invention, the tab connection portion for each series of the general battery 5 by connection such as a lead wire is referred to as a general series connection tab.

次に、本発明の組電池では、バイポーラ電池表面上の重心と、前記一般電池群投影外形の重心間の距離が、バイポーラ電池若しくは一般電池群外形の短辺の長短辺長さと短短辺長さの範囲にあることが望ましい(但し、バイポーラ電池表面上に、一般電池群の少なくとも一部が重なる場合を除く)。   Next, in the battery pack of the present invention, the distance between the center of gravity on the surface of the bipolar battery and the center of gravity of the projected outline of the general battery group is the short side length and the short side length of the short side of the bipolar battery or the general battery group outline. It is desirable to be within this range (except that at least a part of the general battery group overlaps the surface of the bipolar battery).

図7は、図1の組電池を、バイポーラ電池表面上の重心と、前記一般電池群投影外形の重心間の距離が、バイポーラ電池若しくは一般電池群外形の短辺の長短辺長さと短短辺長さの範囲になるように配置してなる防振構造の実施形態を模式的に表した概略平面図である。したがって、図1の組電池と構成自体は同じであるため、上記重心間の距離の要件以外の説明は省略する。併せて、図中の符号も、図1と同様であり、上記重心間の距離の要件を説明するのに特に必要ないため、符号の一部は省略した。図8、9においても、基本的には、図1の組電池の構成は同じであり、タブや一般電池群の配置が異なるだけであるので、重心間の距離の要件以外の説明は省略する。併せて、図中の符号も、図1と同様であり、重心間の距離の要件を説明するのに特に必要ないため、符号の一部は省略した。   7 shows that the distance between the center of gravity on the surface of the bipolar battery and the center of gravity of the projected outline of the general battery group is the same as that of the assembled battery of FIG. It is the schematic plan view which represented typically the embodiment of the vibration proof structure arrange | positioned so that it might become the range of length. Therefore, since the configuration itself is the same as that of the assembled battery in FIG. 1, description other than the requirement for the distance between the centers of gravity is omitted. In addition, the reference numerals in the figure are also the same as those in FIG. 8 and 9, the configuration of the assembled battery in FIG. 1 is basically the same and only the arrangement of the tabs and the general battery group is different. Therefore, the description other than the requirement for the distance between the centers of gravity is omitted. . In addition, the reference numerals in the figure are the same as those in FIG. 1 and are not particularly necessary to explain the requirement for the distance between the centers of gravity, and therefore, part of the reference numerals are omitted.

図7では、図1の組電池1を、バイポーラ電池3表面上の重心Gと、一般電池群7の投影外形の重心G間の距離Lが、バイポーラ電池3若しくは一般電池群7外形の短辺の長短辺長さLと短短辺長さLの範囲になるように配置されている。即ち、図7では、バイポーラ電池3の重心Gと一般電池群7の重心G間の距離Lが、バイポーラ電池3の短辺(図7:長短辺)と一般電池群の短辺(図7:短短辺)の長さの範囲に含まれるようにしている。こうすることで、バイポーラ電池3と一般電池群7間の距離Lを出来るだけ小さくし、一体化することで組電池全体の剛性を上げ、振動に対する耐性を付与することができる。図10に、図7の結線がある組電池(発明構造)と、図7の組電池において検知タブと一般直列連結タブを電気的に結合しない(結線がない)組電池(従来構造)の振動の様子を示す。図10に示すように、結線が無い場合は組電池全体に剛性がないため、振動伝達率に大きなピークが見られるが、結線がある場合は、組電池に剛性が付与され、且つ重心位置が近いことから、防振効果を発揮し、ピークと残体の振動レベルが下がっていることがわかる。なお、図10の組電池の振動試験は、本発明にかかる組電池が車両に搭載された場合に、車両から受ける振動によって組電池がどのように振動するのかを測定し、周波数−振動伝達率の特性を表したものである。この測定方法については、後述する実施例にて説明する。 In Figure 7, the battery pack 1 of FIG. 1, the center of gravity G 1 on the bipolar battery 3 surface, the distance L between the center of gravity G 2 of the projection outline of the general cell group 7, the bipolar battery 3 or the general cell group 7 outline the long and short side length L 1 of the short sides are arranged such that the short short side of length L 2 range. That is, in FIG. 7, the distance L between the center of gravity G 2 of the center of gravity G 1 and the general group of batteries 7 of the bipolar battery 3, the short side of the bipolar battery 3: short side (FIG. (FIG. 7 long and short sides) and general cell group 7: short short side). By doing so, the distance L between the bipolar battery 3 and the general battery group 7 can be made as small as possible and integrated to increase the rigidity of the entire assembled battery and to impart resistance to vibration. FIG. 10 shows vibrations of the assembled battery (invention structure) having the connection of FIG. 7 and the assembled battery (conventional structure) in which the detection tab and the general series connection tab are not electrically coupled (no connection) in the assembled battery of FIG. The state of is shown. As shown in FIG. 10, when there is no connection, the entire assembled battery is not rigid, so a large peak is seen in the vibration transmissibility, but when there is a connection, the assembled battery is given rigidity and the center of gravity position is From the closeness, it can be seen that the anti-vibration effect is exhibited, and the vibration level of the peak and remnant is lowered. Note that the vibration test of the assembled battery in FIG. 10 measures how the assembled battery vibrates due to the vibration received from the vehicle when the assembled battery according to the present invention is mounted on the vehicle, and the frequency-vibration transmissibility. It represents the characteristics of This measuring method will be described in the examples described later.

一方、図8の組電池のように一般電池群7の配置をバイポーラ電池3の両側にし、組電池1全体を対象配置にすることも望ましい。詳しくは、バイポーラ電池3表面上の重心Gと、バイポーラ電池3の右側に分割配置された一般電池群7aの投影外形の重心G間の距離Laが、バイポーラ電池3若しくは一般電池群7a外形の短辺の長短辺長さLと短短辺長さLの範囲になるように配置されている。同様に、バイポーラ電池3表面上の重心Gと、バイポーラ電池3の左側に分割配置された一般電池群7bの投影外形の重心G間の距離Lbが、バイポーラ電池3若しくは一般電池群7b外形の短辺の長短辺長さLと短短辺長さLの範囲になるように配置されている。即ち、図8では、バイポーラ電池3の重心Gと一般電池群7の重心G、G間の距離La、Lbが、バイポーラ電池3の短辺(図8:長短辺L)と一般電池群の短辺(図8:短短辺L、L)の長さの範囲に含まれるようにしている。この場合は、2つの一般電池群7にそれぞれ重心G、Gが存在するため、それぞれの重心G・G間及び重心G・G間距離La、Lbで前記の要件、即ち、L<La<L及びL<Lb<Lを満たすことが望ましい。このように組電池1全体を対象配置にすることで組電池1全体のバランスが向上し、変振動を防止することが可能となるからである。 On the other hand, it is also desirable to arrange the general battery group 7 on both sides of the bipolar battery 3 as in the assembled battery of FIG. Specifically, the center of gravity G 1 on the bipolar battery 3 surface, the distance La between the center of gravity G 2 of the projection outline of the general cell group 7a which is separately arranged on the right side of the bipolar battery 3, the bipolar battery 3 or the general cell group 7a contour long and short side length L 1 short side of the are arranged such that the short short side of length L 2 range. Similarly, the center of gravity G 1 on the bipolar battery 3 surface, the distance Lb between the center of gravity G 3 of the projection outline of the general cell group 7b which are separately arranged on the left side of the bipolar battery 3, the bipolar battery 3 or the general cell group 7b contour The short side is arranged so as to fall within the range of the short short side length L 1 and the short short side length L 3 . That is, in FIG. 8, the distances La and Lb between the center of gravity G 1 of the bipolar battery 3 and the centers of gravity G 2 and G 3 of the general battery group 7 are the same as the short side of the bipolar battery 3 (FIG. 8: long and short side L 1 ). It is made to fall within the range of the length of the short side of the battery group (FIG. 8: short short side L 2 , L 3 ). In this case, since the centroids G 2 and G 3 exist in the two general battery groups 7, the above-described requirements are satisfied at the distances La and Lb between the centroids G 1 and G 2 and between the centroids G 1 and G 3. , L 2 <La <L 1 and L 3 <Lb <L 1 are preferably satisfied. This is because, by setting the entire assembled battery 1 as the target arrangement in this way, the balance of the entire assembled battery 1 is improved, and it is possible to prevent a vibration change.

更に、本発明の組電池では、バイポーラ電池表面上に、一般電池群の少なくとも一部が重なることが望ましい。この場合には、バイポーラ電池表面上の重心と、前記一般電池群投影外形の重心間の距離が、バイポーラ電池若しくは一般電池群外形の短辺の長短辺長さよりも短いことが望ましく、バイポーラ電池若しくは一般電池群外形の短辺の短短辺長さよりも短いことがより望ましい。   Furthermore, in the assembled battery of the present invention, it is desirable that at least a part of the general battery group overlaps on the surface of the bipolar battery. In this case, the distance between the center of gravity on the surface of the bipolar battery and the center of gravity of the projected outer shape of the general battery group is preferably shorter than the long and short side length of the short side of the outer shape of the bipolar battery or the general battery group. It is more desirable that the length is shorter than the short short side length of the general battery group outer shape.

図9は、図8の組電池を点線部分で折り曲げることにより、バイポーラ電池の上に重ねることで電池の投影面積を縮小させた組電池の一実施形態を表したものであり、バイポーラ電池表面上に一般電池群を重ねる前の様子を模式的に表した概略平面図である。この手法は、バイポーラ電池3と一般電池群7a、7bの重心G・G間及び重心G・G間距離La、Lbが特に小さくなるため、組電池1全体の剛性が向上し、防振に優れている。図9では、点線部分で折り曲げることで、バイポーラ電池3表面上の重心Gと、前記一般電池群7a、7bの投影外形の重心G、G間の距離La、Lbが、La<L<L及びLb<L<Lとなり、短短辺長さL、Lよりも短くすることができる。 FIG. 9 shows an embodiment of the assembled battery in which the projected area of the battery is reduced by folding the assembled battery of FIG. 8 at the dotted line portion so as to overlap the bipolar battery. It is the schematic plan view which represented the mode before superimposing a general battery group on. In this method, since the distances La and Lb between the centroids G 1 and G 2 and the centroids G 1 and G 3 between the bipolar battery 3 and the general battery groups 7a and 7b are particularly small, the rigidity of the assembled battery 1 is improved. Excellent vibration isolation. 9, by bending in dotted lines, the center of gravity G 1 on the bipolar battery 3 surface, the general cell groups 7a, 7b of the projection contour of the center of gravity G 2, the distance between G 3 La, Lb is, La <L 2 <L 1 and Lb <L 3 <L 1 and can be shorter than the short side lengths L 2 and L 3 .

図9では、図8の組電池を点線部分で折り曲げてもよいように配線21の材質を選択するのが望ましい。強度が高すぎると折り曲げた際やその後の振動により破損の恐れがあるためである。   In FIG. 9, it is desirable to select the material of the wiring 21 so that the assembled battery of FIG. 8 may be bent at the dotted line portion. This is because if the strength is too high, there is a risk of damage due to bending or subsequent vibration.

なお、上記重心G、G、Gは、図7〜9に示すように、電池の電極タブ及び検知タブを含めて形成される投影外形S、S、Sを基準とする。 The center of gravity G 1 , G 2 , G 3 is based on the projected outer shapes S 1 , S 2 , S 3 formed including the battery electrode tab and the detection tab, as shown in FIGS. .

電池の長辺方向の各重心G、G、Gの位置は、図7〜9に示すように、それぞれが水平線上(一直線上)にくるように配置するのが望ましい。 As shown in FIGS. 7 to 9, it is desirable to arrange the centers of gravity G 1 , G 2 , G 3 in the long side direction of the battery so that they are on the horizontal line (on a straight line).

また、バイポーラ電池3若しくは一般電池群7外形の短辺の長短辺長さとは、バイポーラ電池3の短辺と、一般電池群7外形の短辺のうち、長いほうの短辺の長さをいう。逆に、ここでいうバイポーラ電池3若しくは一般電池群7外形の短辺の短短辺長さとは、バイポーラ電池3の短辺と、一般電池群7外形の短辺のうち、短いほうの短辺の長さをいう。図7では、バイポーラ電池3の短辺の長さの方が一般電池群7外形の短辺の長さよりも長いため、バイポーラ電池3の短辺の長さが長短辺長さLとなる。そして、一般電池群7外形の短辺の長さが短短辺長さLとなる。ただし、一般電池群7が2以上に分割されて配置されている場合(図8、9参照のこと)には、それぞれ分割された一般電池群7につき、一般電池群7投影外形の重心(図8、9:G、G)及び一般電池群7外形の短辺の長さによる長短辺長さないし短短辺長さ(図8、9:L、L)が存在することになる。 The short side length of the outer shape of the bipolar battery 3 or the general battery group 7 is the length of the shorter side of the shorter side of the bipolar battery 3 and the outer side of the general battery group 7. . Conversely, the short short side length of the outer shape of the bipolar battery 3 or the general battery group 7 here is the shorter short side of the short side of the bipolar battery 3 and the short side of the general battery group 7 outer shape. The length of In Figure 7, towards the length of the short side of the bipolar battery 3 is longer than the length of the short side of the common cell group 7 outline, the length of the short side of the bipolar battery 3 becomes long and short side length L 1. The length of the short side of the common cell group 7 contour is shorter short side length L 2. However, when the general battery group 7 is divided into two or more (see FIGS. 8 and 9), the center of gravity of the projected outline of the general battery group 7 for each divided general battery group 7 (see FIG. 8, 9: G 2 , G 3 ) and the length of the short side of the outer shape of the general battery group 7 are not long or short side lengths (FIG. 8, 9: L 2 , L 3 ). Become.

上記実施形態で例示するバイポーラ二次電池3の平面形状は長方形であり、発電要素(電池本体)2に接続される正極タブ13と負極タブ15は、その長方形の対向する2辺のそれぞれから別々に引き出されている場合を示す。ただし、本発明では、正極タブと負極タブは、長方形の電池の1辺のみから並列的に引き出されていてもよいし、長方形の電池の隣接する2辺のそれぞれから別々に引き出されていてもよいなど、特に制限されるものではない。   The planar shape of the bipolar secondary battery 3 exemplified in the above embodiment is a rectangle, and the positive electrode tab 13 and the negative electrode tab 15 connected to the power generation element (battery body) 2 are separated from each of two opposite sides of the rectangle. The case where it is pulled out is shown. However, in the present invention, the positive electrode tab and the negative electrode tab may be drawn in parallel from only one side of the rectangular battery, or may be drawn separately from each of the two adjacent sides of the rectangular battery. There is no particular limitation such as good.

以下、本発明に用いることのできるバイポーラ電池の代表的な実施形態として、正極タブ13と負極タブ15とがそれぞれ異なる辺から引き出されているバイポーラ二次電池(実施形態1とする)及び、正極タブ13と負極タブ15とが同一の辺から引き出されているバイポーラ二次電池(実施形態2とする)の各実施形態をそれぞれ図面を用いてそれぞれ説明する。   Hereinafter, as a typical embodiment of a bipolar battery that can be used in the present invention, a bipolar secondary battery (referred to as Embodiment 1) in which a positive electrode tab 13 and a negative electrode tab 15 are drawn from different sides, and a positive electrode Embodiments of a bipolar secondary battery (referred to as Embodiment 2) in which the tab 13 and the negative electrode tab 15 are drawn from the same side will be described with reference to the drawings.

(1)実施形態1のバイポーラ二次電池
図2は本実施形態にかかるバイポーラ二次電池の外観図であり、(a)がその正面図を、(b)がその側面図を、(c)がそのA−A断面図を示している。また、図3は、図2のバイポーラ二次電池の電圧検知用タブの取り出し方を変えたものの内部構造及びタブ連結構造を模式的に表した電池内部の断面概略図である。図2では、バイポーラ電池の電圧検知用タブをその右側のみから引き出した例を表しており、図3では、バイポーラ電池の電圧検知用タブを左右両側から引き出した例を表している。
(1) Bipolar Secondary Battery of Embodiment 1 FIG. 2 is an external view of a bipolar secondary battery according to the present embodiment, (a) is a front view thereof, (b) is a side view thereof, (c). Shows a cross-sectional view along the line AA. FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the inside of the battery schematically illustrating the internal structure and the tab connection structure of the bipolar secondary battery of FIG. FIG. 2 shows an example in which the voltage detection tab of the bipolar battery is drawn out only from the right side, and FIG. 3 shows an example in which the voltage detection tab of the bipolar battery is drawn out from both the left and right sides.

図2に図示されているように、バイポーラ二次電池3は、その内部に発電要素(電池本体)2を備え、その発電要素2には正極タブ13、負極タブ15、電圧検知用タブ9(図9B〜9J)が接続されている。発電要素2は、正面から見ると長方形の形状を有する直方体の三次元立体である。発電要素2は、たとえばラミネートフィルムのような長方形の2枚の高分子金属複合フィルム22によって上下方向から挟まれ、その周囲が熱融着されて封止される。正極タブ13、負極タブ15、電圧検出用タブ9は、高分子金属複合フィルム22から外部に露出している。なお、負極タブ15が高分子金属複合フィルム22から引き出される部分の断面は図2(c)に示すようになっており、その封止部分23では高分子金属複合フィルム22が負極タブ15の周囲に密着し、外部からの水分の浸入を防止している。   As shown in FIG. 2, the bipolar secondary battery 3 includes a power generation element (battery body) 2 therein, and the power generation element 2 includes a positive electrode tab 13, a negative electrode tab 15, and a voltage detection tab 9 ( 9B to 9J) are connected. The power generation element 2 is a rectangular parallelepiped three-dimensional solid having a rectangular shape when viewed from the front. The power generation element 2 is sandwiched from above and below by two rectangular polymer metal composite films 22 such as a laminate film, and the periphery thereof is heat-sealed and sealed. The positive electrode tab 13, the negative electrode tab 15, and the voltage detection tab 9 are exposed to the outside from the polymer metal composite film 22. The cross section of the portion where the negative electrode tab 15 is pulled out from the polymer metal composite film 22 is as shown in FIG. 2C, and the polymer metal composite film 22 is surrounded by the periphery of the negative electrode tab 15 at the sealing portion 23. It is in close contact with the water and prevents moisture from entering.

正極タブ13と負極タブ15は、図示されているように、長方形形状を有するバイポーラ二次電池3の対向する2辺からそれぞれ引き出されている。すなわち、正極タブ13は長方形の1辺(上側)から引き出されとともに、負極タブ15は正極タブ13を引き出した辺に対向する1辺(下側)から引き出される。   As illustrated, the positive electrode tab 13 and the negative electrode tab 15 are drawn from two opposite sides of the bipolar secondary battery 3 having a rectangular shape. That is, the positive electrode tab 13 is pulled out from one side (upper side) of the rectangle, and the negative electrode tab 15 is pulled out from one side (lower side) opposite to the side from which the positive electrode tab 13 is pulled out.

また、電圧検知用タブ9は、図示されているように、正極タブ13および負極タブ15とは異なる方向から引き出している。すなわち、電圧検知用タブ9は、正極タブ13と負極タブ15が引き出されている辺以外の辺から引き出される。このように、電極タブである正極タブ13及び負極タブ15と、電圧検知用タブ9とは、電池の異なる辺から取り出すのが配線などの都合上便利であるほか、シール部の気密性確保の観点からも望ましいといえる。   Further, the voltage detection tab 9 is drawn from a different direction from the positive electrode tab 13 and the negative electrode tab 15 as shown in the figure. That is, the voltage detection tab 9 is drawn out from the side other than the side from which the positive electrode tab 13 and the negative electrode tab 15 are drawn. As described above, the positive electrode tab 13 and the negative electrode tab 15 which are electrode tabs and the voltage detection tab 9 are convenient to be taken out from different sides of the battery for convenience such as wiring, and the airtightness of the seal portion is ensured. This is also desirable from a viewpoint.

電圧検知用タブ9の合計断面積は、正極タブ13と負極タブ15の合計断面積以下になるように、各電圧検知用タブ9の厚みを決めている。電圧検知用タブ9の断面積を正極タブ13と負極タブ15との関係において決めているのは、これらのタブが車両側の電極に固定して取り付けられたときに、バイポーラ二次電池3を主に支えるのが正極タブ13と負極タブ15になるようにし、バイポーラ二次電池3を補助的に支えるのが電圧検知用タブ9となりようにするためである。このようにすることによって、正極タブ13と負極タブ15に比較して剛性の小さい電圧検知用タブ9に過度な負担がかからなくなって振動によるタブの断裂を生じることがなくなり、車両に搭載しても十分な信頼性を保つことができるからである。   The thickness of each voltage detection tab 9 is determined so that the total cross-sectional area of the voltage detection tab 9 is equal to or less than the total cross-sectional area of the positive electrode tab 13 and the negative electrode tab 15. The cross-sectional area of the voltage detection tab 9 is determined by the relationship between the positive electrode tab 13 and the negative electrode tab 15 when the bipolar secondary battery 3 is fixed when these tabs are fixedly attached to the vehicle-side electrode. This is mainly because the positive electrode tab 13 and the negative electrode tab 15 are supported, and the bipolar secondary battery 3 is supported in an auxiliary manner by the voltage detection tab 9. By doing so, an excessive load is not applied to the voltage detection tab 9 which is less rigid than the positive electrode tab 13 and the negative electrode tab 15, and the tab is not torn due to vibration. This is because sufficient reliability can be maintained.

高分子金属複合フィルム25の各辺から引き出す電圧検知用タブ9の数は、それを引き出す辺の数とその辺の長さに応じて配分する。図2に示したバイポーラ電池3の場合、電圧検知用タブ9がその右側のみから引き出されている。電圧検知用タブ9の配置間隔はその幅よりも狭くなっている。ただし、本発明では、各電圧検知用タブ9の幅と各電圧検知用タブ9の配置間隔とを等しくしてもよいなど、特に制限されるものではない。   The number of voltage detection tabs 9 drawn out from each side of the polymer metal composite film 25 is distributed according to the number of sides from which the voltage detection tabs 9 are drawn out and the lengths of the sides. In the case of the bipolar battery 3 shown in FIG. 2, the voltage detection tab 9 is pulled out only from the right side. The arrangement interval of the voltage detection tabs 9 is narrower than the width thereof. However, in the present invention, the width of each voltage detection tab 9 and the arrangement interval of each voltage detection tab 9 may be made equal.

電圧検知用タブ9は、すべての単電池層24−1〜−10の端子間電圧を検知することができる(図3参照のこと)。   The voltage detection tab 9 can detect the voltage between terminals of all the cell layers 24-1 to -10 (see FIG. 3).

実施態様1のバイポーラ二次電池3の場合、一般電池群7が全てバイポーラ電池3の右側に配置されているため、結線21の配線が容易なように、電圧検知用タブ9が片側(右側)のみから引き出している。   In the case of the bipolar secondary battery 3 of the first embodiment, since the general battery group 7 is all arranged on the right side of the bipolar battery 3, the voltage detection tab 9 is arranged on one side (right side) so that the wiring 21 can be easily wired. Only pulls from.

一方、後述する図8や9のように、一般電池群7をバイポーラ電池3の両側に分けて配置するような場合には、図3に示すように、電圧検知用タブ9を左右両側から引き出せばよいといえる。かかる配置は、後述するように組電池の振動抑制効果の点で優れている。   On the other hand, when the general battery group 7 is arranged separately on both sides of the bipolar battery 3 as shown in FIGS. 8 and 9, which will be described later, the voltage detection tab 9 can be pulled out from the left and right sides as shown in FIG. I can say that. Such an arrangement is excellent in terms of the vibration suppression effect of the assembled battery, as will be described later.

特に、電圧検知用タブ9をバイポーラ電池3の左右両側から均等な本数引き出すとともに、各電圧検知用タブ9の幅と各電圧検知用タブ9の配置間隔を等しくすると、バイポーラ二次電池3をバランス良く支えることができるようになり、また、電圧検知用タブ9に過度な負担がかからなくなって振動によるタブの断裂を生じることがなくなり、車両に搭載しても十分な信頼性を保つことができるようになる。また、電圧検知用タブ9の配置間隔が等しいと、タブ相互間の短絡を防止でき、タブを接続するためのソケットが取り付けやすくなる。   In particular, when the number of voltage detection tabs 9 is pulled out from both the left and right sides of the bipolar battery 3 and the width of each voltage detection tab 9 is equal to the arrangement interval of the voltage detection tabs 9, the bipolar secondary battery 3 is balanced. It will be able to support well, and the voltage detection tab 9 will not be overburdened and will not break the tab due to vibration, so that it can maintain sufficient reliability even when mounted on the vehicle become able to. Further, when the arrangement intervals of the voltage detection tabs 9 are equal, a short circuit between the tabs can be prevented, and a socket for connecting the tabs can be easily attached.

図3は、バイポーラ二次電池3内部の発電要素2の内部構成を示すと共に、発電要素2における正極タブ13、負極タブ15、電圧検知用タブ9の接続状態を示す図である。   FIG. 3 is a diagram showing an internal configuration of the power generation element 2 inside the bipolar secondary battery 3 and a connection state of the positive electrode tab 13, the negative electrode tab 15, and the voltage detection tab 9 in the power generation element 2.

発電要素2は、図示されているように、集電体25(25B〜25J)の一方の面に正極層26が形成されその他方の面に負極層27が形成されたバイポーラ電極28が9本設けられている。また、発電要素2の積層方向両端に位置する集電体25Aおよび25Kには、正極層26A、負極層27Kの一方の電極層のみが形成されている。これらのバイポーラ電極28は、隣り合うバイポーラ電極28の正極層26と負極層27とを向き合わせ、バイポーラ電極28間に電解質層29を介在させて積層されている。   As shown in the figure, the power generating element 2 has nine bipolar electrodes 28 in which the positive electrode layer 26 is formed on one surface of the current collector 25 (25B to 25J) and the negative electrode layer 27 is formed on the other surface. Is provided. In addition, only one electrode layer of the positive electrode layer 26A and the negative electrode layer 27K is formed on the current collectors 25A and 25K located at both ends of the power generation element 2 in the stacking direction. These bipolar electrodes 28 are laminated such that the positive electrode layer 26 and the negative electrode layer 27 of the adjacent bipolar electrodes 28 face each other, and an electrolyte layer 29 is interposed between the bipolar electrodes 28.

本実施形態では、9本のバイポーラ電極28、正極層26Aまたは負極層27Kのみを有する2つの集電体25Aおよび25K、10個の電解質層29を図に示すように積層して発電要素2を形成している。したがって、2つの集電体25間で単電池層24−1から−10が形成される。本実施形態では、単電池層の端子間電圧を4.2Vにしているので、発電要素2の端子間電圧は42Vになる。バイポーラ二次電池3は、1つあたりの単電池層の端子間電圧がバイポーラ電極を用いない、例えば、リチウムイオン二次電池などのような一般的な二次電池(即ち、一般電池5)の端子間電圧に比較して高いので、容易に高電圧の電池を構成することができる。   In the present embodiment, the two power collectors 25A and 25K having only nine bipolar electrodes 28, the positive electrode layer 26A or the negative electrode layer 27K are stacked as shown in the drawing to form the power generating element 2 as shown in the figure. Forming. Accordingly, the cell layers 24-1 to -10 are formed between the two current collectors 25. In this embodiment, since the voltage between the terminals of the single cell layer is 4.2V, the voltage between the terminals of the power generation element 2 is 42V. In the bipolar secondary battery 3, the voltage between terminals of a single cell layer per one does not use a bipolar electrode, for example, a general secondary battery such as a lithium ion secondary battery (that is, a general battery 5). Since it is higher than the inter-terminal voltage, a high-voltage battery can be easily constructed.

発電要素2の積層方向両端に位置する集電体25Aと25Kにはそれぞれ負極タブ15と正極タブ13が接続される。正極タブ13と負極タブ15には、図示されていない車両の負荷(モータ、電装品など)が接続され、これらのタブ13、15には、非常に大きな充放電電流が流れる。また、発電要素2が備えるすべての集電体(11本)には、単電池層の端子間電圧を検知するための電圧検知用タブ9(9A〜9K)が接続される。正極タブ13と負極タブ15の幅および厚み(換言すれば断面積)は、主にそれに流れるであろう充放電時の電流値により決定される。一方、電圧検知用タブ9の幅及び厚みは、主にバイポーラ二次電池3の振動を抑制する観点(換言すれば正極タブ13と負極タブ15により不足する剛性を補う観点)から決定される。   A negative electrode tab 15 and a positive electrode tab 13 are connected to current collectors 25A and 25K located at both ends of the power generation element 2 in the stacking direction, respectively. The positive electrode tab 13 and the negative electrode tab 15 are connected to a vehicle load (motor, electrical component, etc.) not shown, and a very large charge / discharge current flows through these tabs 13 and 15. Moreover, the voltage detection tab 9 (9A-9K) for detecting the voltage between the terminals of a cell layer is connected to all the current collectors (11 pieces) provided in the power generation element 2. The width and thickness (in other words, the cross-sectional area) of the positive electrode tab 13 and the negative electrode tab 15 are mainly determined by the current value at the time of charging / discharging that will flow through it. On the other hand, the width and thickness of the voltage detection tab 9 are determined mainly from the viewpoint of suppressing the vibration of the bipolar secondary battery 3 (in other words, from the viewpoint of compensating for insufficient rigidity by the positive electrode tab 13 and the negative electrode tab 15).

図3では、電圧検知用タブ9を発電要素2の2辺に振り分けており、また、すべての単電池層の端子間電圧の検知を可能にするため、電池要素2の真中に位置する集電体25Fには、対向する辺に引き出される2本の電圧検知用タブ9Fを接続してある。したがって、図3の24−1〜−10の単電池層の端子間電圧を検出することができる。   In FIG. 3, the voltage detection tab 9 is divided into two sides of the power generation element 2, and the current collector located in the middle of the battery element 2 is made possible to detect the voltage between terminals of all the single battery layers. The body 25F is connected with two voltage detection tabs 9F drawn out on opposite sides. Therefore, it is possible to detect the voltage between the terminals of the cell layers 24-1 to -10 in FIG.

また、電圧検知用タブ9は、図3に示すように、発電要素2の辺の長手方向にバイポーラ電極28の積層順に整列して引き出している。つまり、発電要素2の右側の辺に、発電要素2の一番下に位置する集電体25Aに接続される電圧検知用タブ9Aからその真中に位置する集電体25Fに接続される電圧検知用タブ9Fを順番に整列して引き出し、発電要素2の左側の辺に、発電要素2の真中に位置する集電体25Fに接続される電圧検知用タブ9Fからその一番上に位置する集電体25Kに接続される電圧検知用タブ9Kを順番に整列して引き出している。   Further, as shown in FIG. 3, the voltage detection tab 9 is drawn out in the longitudinal direction of the side of the power generation element 2 in the order in which the bipolar electrodes 28 are stacked. That is, the voltage detection connected to the current collector 25F located in the middle from the voltage detection tab 9A connected to the current collector 25A located at the bottom of the power generation element 2 on the right side of the power generation element 2 The tabs 9F are arranged in order and pulled out, and on the left side of the power generation element 2, the voltage detection tab 9F connected to the current collector 25F located in the middle of the power generation element 2 is the uppermost current collector. The voltage detection tabs 9K connected to the electric body 25K are arranged in order and pulled out.

このように、電圧検知用タブ9A〜9Kを整列して引き出すと、各電圧検知用タブ9の封止部分の密封性が良好になり、バイポーラ二次電池3の信頼性が向上する。また、バイポーラ二次電池3をバランス良く支えることができるようになり、電圧検知用タブ9に過度な負担がかからなくなって振動によるタブの断裂を生じることがなくなり、車両に搭載しても十分な信頼性を保つことができる。   Thus, when the voltage detection tabs 9A to 9K are aligned and pulled out, the sealing performance of the sealing portion of each voltage detection tab 9 is improved, and the reliability of the bipolar secondary battery 3 is improved. In addition, the bipolar secondary battery 3 can be supported in a well-balanced manner, so that an excessive load is not applied to the voltage detection tab 9 and the tab is not torn due to vibration. Reliable.

さらに、本実施形態にかかるバイポーラ二次電池では、図2と図3とは電圧検知用タブ9の数が異なっている。図2のバイポーラ二次電池3では、電池の右側から9本の電圧検知用タブ9(9B〜9J)が引き出されている。図3のバイポーラ二次電池3では、電池の左右両側からそれぞれ6本の電圧検知用タブ9(9A〜9F、9F〜9K)が引き出されている。図2では、電圧検知用タブ9は、発電要素2の積層方向両端に位置する集電体(図3の集電体25Aおよび25Kに相当する)以外の集電体(図3の集電体25B〜25Jに相当する)に接続されている。したがって、図2のバイポーラ二次電池3の場合、図3に示した単電池層24−2〜−9の端子間電圧を検出することができる。図3に関しては既に説明したように全ての単電池層24−1〜−10の端子間電圧を検出することができる。但し、図1に示すように、電圧検知用タブ9は、発電要素2の積層方向両端に位置する集電体以外の集電体に接続されていれば、対応する一般電池群7の一般直列連結タブ11と電気的に結合することができるため、本発明の作用効果を有効に発現することができる。   Furthermore, in the bipolar secondary battery according to the present embodiment, the number of voltage detection tabs 9 is different from that in FIGS. In the bipolar secondary battery 3 of FIG. 2, nine voltage detection tabs 9 (9B to 9J) are drawn from the right side of the battery. In the bipolar secondary battery 3 of FIG. 3, six voltage detection tabs 9 (9A to 9F, 9F to 9K) are drawn from the left and right sides of the battery, respectively. In FIG. 2, the voltage detection tabs 9 are current collectors (current collectors in FIG. 3) other than current collectors (corresponding to the current collectors 25 </ b> A and 25 </ b> K in FIG. 3) located at both ends of the power generation element 2 in the stacking direction. 25B to 25J). Therefore, in the case of the bipolar secondary battery 3 shown in FIG. 2, it is possible to detect the voltage between the terminals of the single battery layers 24-2 to -9 shown in FIG. As described above with reference to FIG. 3, the inter-terminal voltages of all the cell layers 24-1 to -10 can be detected. However, as shown in FIG. 1, if the voltage detection tab 9 is connected to a current collector other than the current collector located at both ends in the stacking direction of the power generating element 2, the corresponding general battery group 7 is connected in a general series. Since the connection tab 11 can be electrically coupled, the effects of the present invention can be effectively expressed.

(2)実施形態2のバイポーラ二次電池
図4は本実施形態にかかるタイプのバイポーラ二次電池の外観図であり、(a)がその正面図を、(b)がその側面図を、(c)がそのA−A断面図を示している。
(2) Bipolar Secondary Battery of Embodiment 2 FIG. 4 is an external view of a bipolar secondary battery of the type according to this embodiment, where (a) is a front view, (b) is a side view thereof, ( c) shows a cross-sectional view taken along the line AA.

図示されているように、バイポーラ二次電池3は、その内部に発電要素2(図3参照のこと)を備え、その発電要素2には正極タブ13、負極タブ15、電圧検出用タブ9(19A〜9K)が接続されている。発電要素2は、正面から見ると長方形の形状を有する直方体の三次元立体である。発電要素2は、たとえばラミネートフィルムのような長方形の2枚の高分子金属複合フィルム22によって上下方向から挟まれ、その周囲が熱融着されて封止される。正極タブ13、負極タブ15、電圧検出用タブ9は、高分子金属複合フィルム23から外部に露出している。なお、負極タブ15が高分子金属複合フィルム22から引き出される部分の断面は図4(c)に示すようになっており、その封止部分23では高分子金属複合フィルム22が正極タブ13と負極タブ15の周囲に密着し、外部からの水分の浸入を防止している。   As shown in the figure, the bipolar secondary battery 3 includes a power generation element 2 (see FIG. 3) therein. The power generation element 2 includes a positive electrode tab 13, a negative electrode tab 15, and a voltage detection tab 9 ( 19A to 9K) are connected. The power generation element 2 is a rectangular parallelepiped three-dimensional solid having a rectangular shape when viewed from the front. The power generation element 2 is sandwiched from above and below by two rectangular polymer metal composite films 22 such as a laminate film, and the periphery thereof is heat-sealed and sealed. The positive electrode tab 13, the negative electrode tab 15, and the voltage detection tab 9 are exposed to the outside from the polymer metal composite film 23. The cross section of the portion where the negative electrode tab 15 is pulled out from the polymer metal composite film 22 is as shown in FIG. 4C, and the polymer metal composite film 22 is connected to the positive electrode tab 13 and the negative electrode at the sealing portion 23. It adheres to the periphery of the tab 15 to prevent moisture from entering from the outside.

正極タブ13と負極タブ15は、図示されているように、長方形形状を有するバイポーラ二次電池3の同一の1辺からから引き出されている。すなわち、正極タブ13と負極タブ15は長方形の1辺(上側)から引き出されている。   As illustrated, the positive electrode tab 13 and the negative electrode tab 15 are drawn from the same side of the bipolar secondary battery 3 having a rectangular shape. That is, the positive electrode tab 13 and the negative electrode tab 15 are drawn from one side (upper side) of the rectangle.

また、電圧検知用タブ9は、図示されているように、正極タブ13および負極タブ15とは異なる方向から引き出している。すなわち、電圧検知用タブ9は、正極タブ13と負極タブ15が引き出されている辺以外の2辺から引き出される。   Further, the voltage detection tab 9 is drawn from a different direction from the positive electrode tab 13 and the negative electrode tab 15 as shown in the figure. That is, the voltage detection tab 9 is drawn out from two sides other than the side from which the positive electrode tab 13 and the negative electrode tab 15 are drawn.

電圧検知用タブ9の合計断面積は、実施形態1と同様、正極タブ13と負極タブ15の合計断面積以下になるように、各電圧検知用タブ9の厚みを決めている。   The thickness of each voltage detection tab 9 is determined so that the total cross-sectional area of the voltage detection tab 9 is equal to or less than the total cross-sectional area of the positive electrode tab 13 and the negative electrode tab 15 as in the first embodiment.

高分子金属複合フィルム22の各辺から引き出す電圧検知用タブ9の数は、それを引き出す辺の数とその辺の長さに応じて配分する。図4では、バイポーラ二次電池3の右側から6本の電圧検知用タブ9(9A〜9F)が、その左側からも6本の電圧検知用タブ9(9F〜9K)が引き出されている。また、左右の辺から引き出されている電圧検知用タブ9は、各電圧検知用タブ9の幅と各電圧検知用タブ9の配置間隔とが等しくしてある。   The number of voltage detection tabs 9 drawn out from each side of the polymer metal composite film 22 is distributed according to the number of sides from which the voltage detection tabs 9 are drawn out and the lengths of the sides. In FIG. 4, six voltage detection tabs 9 (9A to 9F) are drawn from the right side of the bipolar secondary battery 3, and six voltage detection tabs 9 (9F to 9K) are also drawn from the left side. Further, the voltage detection tabs 9 drawn from the left and right sides have the same width of the voltage detection tabs 9 and the arrangement interval of the voltage detection tabs 9.

電圧検知用タブ9を左右均等な本数引き出すとともに、各電圧検知用タブ18の幅と各電圧検知用タブ9の配置間隔を等しくすると、バイポーラ二次電池3をバランス良く支えることができるようになり、また、電圧検知用タブ9に過度な負担がかからなくなって振動によるタブの断裂を生じる可能性が低くなり、振動の多い車両に搭載しても十分な信頼性を確保することができるようになる。   When the number of voltage detection tabs 9 is pulled out equally, and the width of each voltage detection tab 18 is equal to the arrangement interval of each voltage detection tab 9, the bipolar secondary battery 3 can be supported in a balanced manner. In addition, an excessive burden is not applied to the voltage detection tab 9 and the possibility of the tab tearing due to vibration is reduced, so that sufficient reliability can be ensured even when mounted on a vehicle with much vibration. become.

なお、発電要素2の構造と発電要素2における正極タブ13、負極タブ15、電圧検知用タブ9の接続状態は実施形態1と同一であるので、これらの説明は省略する。   Since the structure of the power generation element 2 and the connection state of the positive electrode tab 13, the negative electrode tab 15, and the voltage detection tab 9 in the power generation element 2 are the same as those in the first embodiment, description thereof will be omitted.

ただし、本実施形態は、これらに何ら制限されるものではなく、例えば、電圧検知用タブが、電極タブ13、15の取り出し辺以外の他の1辺のみから引き出されていてもよいし、電池の3辺からなる点で異なっている。   However, the present embodiment is not limited to these. For example, the voltage detection tab may be pulled out from only one side other than the extraction side of the electrode tabs 13 and 15, or the battery It differs in that it consists of three sides.

このタイプのバイポーラ二次電池3の場合、図7に示した構成のバイポーラ二次電池3と比較すると、電圧検知用タブ9が片側のみから引き出されているため、振動に対する剛性の低下は否めない。しかし、その低下は各電圧検知用タブ9の幅や厚みを調整することによってある程度までは抑えることができる。   In the case of this type of bipolar secondary battery 3, compared with the bipolar secondary battery 3 having the configuration shown in FIG. 7, since the voltage detection tab 9 is pulled out from only one side, the rigidity against vibration cannot be denied. . However, the decrease can be suppressed to some extent by adjusting the width and thickness of each voltage detection tab 9.

以上、本発明にかかるバイポーラ二次電池を2つの実施形態に分けて説明したが、本発明のバイポーラ二次電池の各構成要素は次のような材料を用いて構成することができる。同様に、本発明の一般電池の各構成要素も次のような材料を用いて構成することができる。即ち、本発明のバイポーラ二次電池とび一般電池とは、基本的には電池内部の単電池層が直列接続されているか、並列接続されているか異なるだけであり、電池を構成する各構成要素に関しては特に異なるものではない。そのため、以下の説明では、本発明に用いることのできる一般電池とバイポーラ電池の構成を図面を用いて簡単に説明するが、決してこれらに制限されるべきものではない。図14は、代表的な一般電池の全体構造を模式的に表わした概略断面図を示す。図15は、代表的なバイポーラ電池の全体構造を模式的に表わした概略断面図を示す。   The bipolar secondary battery according to the present invention has been described above in two embodiments, but each component of the bipolar secondary battery of the present invention can be configured using the following materials. Similarly, each component of the general battery of the present invention can also be configured using the following materials. That is, the bipolar secondary battery and the general battery of the present invention basically differ only in whether the single cell layers inside the battery are connected in series or in parallel, and each component constituting the battery is different. Are not particularly different. Therefore, in the following description, configurations of a general battery and a bipolar battery that can be used in the present invention will be briefly described with reference to the drawings. However, the present invention should not be limited to these. FIG. 14 is a schematic cross-sectional view schematically showing the entire structure of a typical general battery. FIG. 15 is a schematic sectional view schematically showing the entire structure of a typical bipolar battery.

図14に、代表的な一般電池である、バイポーラ型でない扁平型(積層型)の非水電解質リチウムイオン二次電池の断面概略図を示す。図14に示すリチウムイオン二次電池31では、電池外装材32に高分子−金属を複合したラミネートフィルムを用いて、その周辺部の全部を熱融着にて接合することにより、正極集電体33の両面に正極活物質層34が形成された正極板、電解質層35、および負極集電体36の両面(発電要素の最下層および最上層用は片面)に負極活物質層37が形成された負極板を積層した発電要素38を収納し密封した構成を有している。また、上記の各正極板及び負極板と導通される正極(端子)リード39および負極(端子)リード40が、各電極板の正極集電体33及び負極集電体36に超音波溶接や抵抗溶接等により取り付けられ、上記熱融着部に挟まれて上記の電池外装材32の外部に露出される構造を有している。   FIG. 14 is a schematic cross-sectional view of a flat type (stacked type) non-aqueous electrolyte lithium ion secondary battery that is not a bipolar type, which is a typical general battery. In the lithium ion secondary battery 31 shown in FIG. 14, a positive electrode current collector is obtained by joining all of the peripheral part by thermal fusion using a laminate film in which a polymer-metal is combined with the battery exterior material 32. A negative electrode active material layer 37 is formed on both surfaces of the positive electrode plate having the positive electrode active material layer 34 formed on both surfaces of the electrode 33, the electrolyte layer 35, and the negative electrode current collector 36 (one side for the lowermost layer and the uppermost layer of the power generation element). In addition, the power generation element 38 in which the negative electrode plates are stacked is housed and sealed. Further, the positive electrode (terminal) lead 39 and the negative electrode (terminal) lead 40 that are electrically connected to the positive electrode plate and the negative electrode plate described above are connected to the positive electrode current collector 33 and the negative electrode current collector 36 of each electrode plate by ultrasonic welding or resistance. It has a structure that is attached by welding or the like and is exposed to the outside of the battery outer packaging material 32 by being sandwiched between the heat fusion portions.

図15に、代表的なバイポーラ電池である、バイポーラ型の非水電解質リチウムイオン二次電池(以下、単にバイポーラ電池とも称する)の全体構造を模式的に表わした概略断面図を示す。図15に示したように、バイポーラ電池41では、1枚または2枚以上で構成される集電体42の片面に正極活物質層43を設け、もう一方の面に本発明の負極活物質層44を設けたバイポーラ電極45を、電解質層46を挟み隣合うバイポーラ電極45の正極活物質43と負極活物質層44とが対向するようになっている。すなわち、バイポーラ電池41では、集電体42の片方の面上に正極活物質層43を有し、他方の面上に負極活物質層44を有するバイポーラ電極45を、電解質層46を介して複数枚積層した構造の電極積層体(バイポーラ電池本体)47からなるものである。また、こうしたバイポーラ電極45等を複数枚積層した電極積層体47の最上層と最下層の電極45a、45bは、バイポーラ電極構造でなくてもよく、集電体42(または端子板)に必要な片面のみの正極活物質層43または負極活物質層44を配置した構造としてもよい。また、バイポーラ電池41では、上下両端の集電体42にそれぞれ正極および負極リード48、49が接合されている。   FIG. 15 is a schematic cross-sectional view schematically showing the entire structure of a bipolar non-aqueous electrolyte lithium ion secondary battery (hereinafter also simply referred to as a bipolar battery), which is a typical bipolar battery. As shown in FIG. 15, in the bipolar battery 41, a positive electrode active material layer 43 is provided on one side of a current collector 42 composed of one or more sheets, and the negative electrode active material layer of the present invention is provided on the other side. The positive electrode active material 43 and the negative electrode active material layer 44 of the bipolar electrode 45 adjacent to each other with the electrolyte layer 46 sandwiched between the bipolar electrode 45 provided with 44 are opposed to each other. That is, in the bipolar battery 41, a plurality of bipolar electrodes 45 having the positive electrode active material layer 43 on one surface of the current collector 42 and the negative electrode active material layer 44 on the other surface are disposed via the electrolyte layer 46. The electrode laminate (bipolar battery main body) 47 has a laminated structure. Further, the uppermost layer and the lowermost layer electrodes 45a and 45b of the electrode laminate 47 in which a plurality of such bipolar electrodes 45 and the like are laminated may not have a bipolar electrode structure, and are necessary for the current collector 42 (or terminal plate). A structure in which the positive electrode active material layer 43 or the negative electrode active material layer 44 only on one side may be arranged. In the bipolar battery 41, positive and negative electrode leads 48 and 49 are joined to current collectors 42 at both upper and lower ends, respectively.

なお、バイポーラ電極45(電極45a、45bを含む)の積層回数は、所望する電圧に応じて調節する。また、バイポーラ電池41では、電池の厚みを極力薄くしても十分な出力が確保できれば、バイポーラ電極45の積層回数を少なくしてもよい。また、本発明のバイポーラ電池41では、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、電極積層体47部分を電池外装材(外装パッケージ)50に減圧封入し、電極リード48、49を電池外装材50の外部に取り出した構造とするのがよい。このバイポーラ電池41の基本構成は、複数積層した単電池層(単セル)が直列に接続された構成ともいえるものである。このバイポーラ電池は、その電極構造が異なることを除いては、基本的には上述した一般電池と同様であるため、以下では、本発明のバイポーラ二次電池及び一般電池に共通する各構成要素各構成要素につき、共にリチウムイオン二次電池を例にとり以下にまとめて説明する。ただし、本発明のバイポーラ二次電池及び一般電池は、電極材料ないし電極間を移動する金属イオンで見た場合には、リチウムイオン二次電池のほか、ナトリウムイオン二次電池、カリウムイオン二次電池、ニッケル水素二次電池、ニッケルカドミウム二次電池などにも適用できるなど、特に制限されるべきものではない。   Note that the number of stacked bipolar electrodes 45 (including the electrodes 45a and 45b) is adjusted according to a desired voltage. Further, in the bipolar battery 41, the number of lamination of the bipolar electrode 45 may be reduced if a sufficient output can be secured even if the battery is made as thin as possible. Further, in the bipolar battery 41 of the present invention, in order to prevent external impact and environmental degradation during use, the electrode laminate 47 portion is sealed under reduced pressure in a battery exterior material (exterior package) 50, and electrode leads 48, It is preferable that 49 be taken out of the battery exterior material 50. The basic configuration of the bipolar battery 41 can be said to be a configuration in which a plurality of stacked single battery layers (single cells) are connected in series. Since this bipolar battery is basically the same as the above-described general battery except that the electrode structure is different, each component common to the bipolar secondary battery and the general battery of the present invention will be described below. The components will be described together by taking a lithium ion secondary battery as an example. However, the bipolar secondary battery and the general battery of the present invention are not only lithium ion secondary batteries but also sodium ion secondary batteries and potassium ion secondary batteries when viewed with electrode materials or metal ions moving between the electrodes. The present invention is not particularly limited, for example, applicable to nickel hydride secondary batteries, nickel cadmium secondary batteries, and the like.

[集電体]
集電体としては、特に制限されるものではなく、従来公知のものを利用することができる。例えば、アルミニウム箔、ステンレス(SUS)箔、チタン箔、ニッケルとアルミニウムのクラッド材、銅とアルミニウムのクラッド材、SUSとアルミニウムのクラッド材あるいはこれらの金属の組み合わせのめっき材などが好ましく使える。また、金属表面に、アルミニウムを被覆させた集電体であってもよい。また、場合によっては、2つ以上の金属箔を張り合わせた集電体を用いてもよい。複合集電体を用いる場合、正極集電体の材料としては、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、SUS、チタンなどの導電性金属を用いることができるが、アルミニウムが特に好ましい。一方、負極集電体の材料としては、例えば、銅、ニッケル、銀、SUSなどの導電性金属を用いることができるが、SUS及びニッケル等が特に好ましい。また、複合集電体においては、正極集電体と負極集電体とは、互いに直接あるいは第三の材料からなる導電性を有する中間層を介して電気的に接続していれば良い。
[Current collector]
The current collector is not particularly limited, and a conventionally known one can be used. For example, aluminum foil, stainless steel (SUS) foil, titanium foil, nickel-aluminum clad material, copper-aluminum clad material, SUS-aluminum clad material, or a plating material of a combination of these metals can be preferably used. Further, a current collector in which a metal surface is coated with aluminum may be used. Moreover, you may use the electrical power collector which bonded 2 or more metal foil depending on the case. When the composite current collector is used, as a material for the positive electrode current collector, for example, a conductive metal such as aluminum, an aluminum alloy, SUS, or titanium can be used, and aluminum is particularly preferable. On the other hand, as the material of the negative electrode current collector, for example, conductive metals such as copper, nickel, silver, and SUS can be used, and SUS and nickel are particularly preferable. Further, in the composite current collector, the positive electrode current collector and the negative electrode current collector may be electrically connected to each other directly or via a conductive intermediate layer made of a third material.

複合集電体における正極集電体および負極集電体の各厚みは、通常通りでよく両集電体とも、例えば、1〜100μm程度である。好ましくは集電体(複合集電体を含む)の厚さが1〜100μm程度であるのが電池の薄型化の観点からは望ましい。   Each thickness of the positive electrode current collector and the negative electrode current collector in the composite current collector may be as usual, and both current collectors are, for example, about 1 to 100 μm. The thickness of the current collector (including the composite current collector) is preferably about 1 to 100 μm from the viewpoint of thinning the battery.

[正極層(正極活物質層)]
正極層の構成材料としては、正極活物質材料を含むものであれば良く、さらに必要に応じて、電子伝導性を高めるための導電助剤、バインダ、イオン伝導性を高めるための電解質支持塩(リチウム塩)、高分子電解質、添加剤などが含まれ得るが、電解質層に高分子ゲル電解質や液体電解質を用いる場合には、正極活物質粒子同士を結びつける従来公知のバインダ、電子伝導性を高めるための導電助剤などが含まれていればよく、高分子電解質の原料のホストポリマー、電解液やリチウム塩などは含まれていなくても良い。電解質層に液体電解質を用いる場合にも、正極層には高分子電解質の原料のホストポリマー、電解液やリチウム塩などは含まれていなくても良い。
[Positive electrode layer (positive electrode active material layer)]
As a constituent material of the positive electrode layer, any material containing a positive electrode active material may be used. If necessary, a conductive additive for increasing electronic conductivity, a binder, and an electrolyte supporting salt for increasing ionic conductivity ( Lithium salt), polymer electrolytes, additives, and the like, but when a polymer gel electrolyte or a liquid electrolyte is used for the electrolyte layer, a conventionally known binder that binds the positive electrode active material particles to each other, and increases electronic conductivity However, it does not have to include a host polymer, an electrolytic solution, or a lithium salt as a raw material of the polymer electrolyte. Even when a liquid electrolyte is used for the electrolyte layer, the positive electrode layer may not contain a host polymer, an electrolytic solution, a lithium salt, or the like as a raw material of the polymer electrolyte.

正極活物質材料としては、遷移金属とリチウムとの複合酸化物(リチウム−遷移金属複合酸化物)を好適に使用できる。具体的には、LiMnO、LiMnなどのLi−Mn系複合酸化物、LiCoOなどのLi−Co系複合酸化物、LiCr、LiCrOなどのLi−Cr系複合酸化物など、LiNiOなどのLi−Ni系複合酸化物、LiFeO、LiFeO、LiFeOなどのLi−Fe系複合酸化物、LiなどのLi−V系複合酸化物およびこれらの遷移金属の一部を他の元素により置換したもの(例えば、LiNiCo1−x(0<x<1)等)などが使用できるなど、Li金属酸化物から選択し使用するが、本発明はこれらの材料に限定されるものではない。これらリチウム−遷移金属複合酸化物は、反応性、サイクル耐久性に優れ、低コストな材料である。そのためこれらの材料を電極に用いることにより、出力特性に優れた電池を形成することができる点で有利である。この他、LiFePO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、MnO、TiS、MoS、MoOなどの遷移金属酸化物や硫化物;PbO、AgO、NiOOHなどが挙げられる。 As the positive electrode active material, a composite oxide of lithium and transition metal (lithium-transition metal composite oxide) can be suitably used. Specifically, Li—Mn composite oxides such as LiMnO 2 and LiMn 2 O 4 , Li—Co composite oxides such as LiCoO 2 , Li—Cr such as Li 2 Cr 2 O 7 and Li 2 CrO 4. Li-Ni composite oxides such as LiNiO 2 , Li-Fe composite oxides such as Li x FeO y , LiFeO 2 , Li X FeO Y, and Li— such as Li x V y O z Li metal oxides such as V-based composite oxides and those obtained by substituting some of these transition metals with other elements (for example, LiNi x Co 1-x O 2 (0 <x <1) etc.) can be used. However, the present invention is not limited to these materials. These lithium-transition metal composite oxides are excellent in reactivity and cycle durability and are low-cost materials. Therefore, using these materials for the electrodes is advantageous in that a battery having excellent output characteristics can be formed. In addition, transition metal and lithium phosphate compounds and sulfate compounds such as LiFePO 4 ; transition metal oxides and sulfides such as V 2 O 5 , MnO 2 , TiS 2 , MoS 2 , and MoO 3 ; PbO 2 , AgO, NiOOH etc. are mentioned.

上記正極活物質材料の中では、Li−Mn系複合酸化物が望ましい。これは、Li−Mn系複合酸化物を用いることにより、プロファイルを傾けることが可能となり、異常時信頼性が向上するためである。即ち、正極活物質材料をLi−Mn系複合酸化物にすることで、電圧−SOCプロファイルを傾けることが出来るようになる。これより、電圧を計測することで電池の充電状態(SOC)が判明するため、電池が特に不安定な過充電、可能電状態を検知し、対処することが出来るようになるため、電池の信頼性を向上させることが可能となる。また、Li−Mn系複合酸化物は過充電、過放電で電池が故障するときにも反応が穏やかであり、異常時の信頼性が高いといえる。その結果、各単電池層及びバイポーラ電池や一般電池全体の電圧(電位)の検知が容易になる利点を有する。   Among the positive electrode active material materials, a Li—Mn composite oxide is desirable. This is because by using the Li—Mn-based composite oxide, the profile can be tilted, and the reliability at the time of abnormality is improved. That is, the voltage-SOC profile can be tilted by making the positive electrode active material a Li-Mn composite oxide. As a result, the state of charge (SOC) of the battery is determined by measuring the voltage, so that the battery can detect and deal with particularly unstable overcharge and possible power states. It becomes possible to improve the property. In addition, the Li—Mn-based composite oxide has a mild reaction even when the battery fails due to overcharge or overdischarge, and can be said to have high reliability in an abnormal state. As a result, there is an advantage that it becomes easy to detect the voltage (potential) of each single cell layer and the bipolar battery or the general battery.

正極活物質材料の平均粒径は、電池の電極抵抗を低減する観点からは、0.1〜50μm、好ましくは0.5〜20μm、より好ましくは0.5〜5μmの範囲とするのが望ましい。   The average particle diameter of the positive electrode active material is desirably in the range of 0.1 to 50 μm, preferably 0.5 to 20 μm, more preferably 0.5 to 5 μm from the viewpoint of reducing the electrode resistance of the battery. .

上記導電助剤としては、アセチレンブラック、カーボンブラック、グラファイト、種々炭素繊維、カーボンナノチューブ等が挙げられる。ただし、これらに限られるわけではない。   Examples of the conductive aid include acetylene black, carbon black, graphite, various carbon fibers, and carbon nanotubes. However, it is not necessarily limited to these.

上記バインダとしては、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、SBR、ポリイミドなどが使用できる。ただし、これらに限られるわけではない。   As the binder, polyvinylidene fluoride (PVDF), SBR, polyimide, or the like can be used. However, it is not necessarily limited to these.

上記電解質のうち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、バイポーラ型でないリチウムイオン二次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。よって、上記電解質のうち高分子固体電解質は、イオン導伝性を有する高分子固体電解質となる。   Among the above electrolytes, the polymer gel electrolyte is a solid polymer electrolyte having ion conductivity containing an electrolyte used in a lithium ion secondary battery that is not bipolar type. A polymer skeleton that does not have the same electrolyte solution is also included. Therefore, the polymer solid electrolyte among the electrolytes is a polymer solid electrolyte having ion conductivity.

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、特に制限されるべきものではなく、従来既知の各種電解液を適宜使用することができるものである。例えば、LiPF、LiBF、LiClO、LiAsF、LiTaF、LiAlCl、Li10Cl10、LiBOB(リチウムビスオキサイドボレート)等の無機酸陰イオン塩、LiCFSO、Li(CFSON、Li(CSON(リチウムビス(パーフルオロエチレンスルホニルイミド);LiBETIともいう)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可塑剤(有機溶媒)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。 Here, the electrolytic solution (electrolyte salt and plasticizer) contained in the polymer gel electrolyte is not particularly limited, and various conventionally known electrolytic solutions can be appropriately used. For example, inorganic acid anion salts such as LiPF 6 , LiBF 4 , LiClO 4 , LiAsF 6 , LiTaF 6 , LiAlCl 4 , Li 2 B 10 Cl 10 , LiBOB (lithium bisoxide borate), LiCF 3 SO 3 , Li (CF 3 SO 2 ) 2 N, at least one kind selected from organic acid anion salts such as Li (C 2 F 5 SO 2 ) 2 N (lithium bis (perfluoroethylenesulfonylimide); also referred to as LiBETI) Cyclic carbonates such as propylene carbonate and ethylene carbonate; lithium carbonate (electrolyte salt); chain carbonates such as dimethyl carbonate, methyl ethyl carbonate, and diethyl carbonate; tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, 1,4-dioxane, Ethers such as 1,2-dimethoxyethane and 1,2-dibutoxyethane; lactones such as γ-butyrolactone; nitriles such as acetonitrile; esters such as methyl propionate; amides such as dimethylformamide; A material using a plasticizer (organic solvent) such as an aprotic solvent in which at least one selected from methyl formate or a mixture of two or more thereof can be used. However, it is not necessarily limited to these.

イオン導伝性を有する固体高分子電解質としては、例えば、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。   Examples of the solid polymer electrolyte having ion conductivity include known solid polymer electrolytes such as polyethylene oxide (PEO), polypropylene oxide (PPO), and copolymers thereof.

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、例えば、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。   For example, polyvinylidene fluoride (PVDF), polyvinyl chloride (PVC), polyacrylonitrile (PAN), polymethyl methacrylate (PMMA), etc. are used as the polymer having no lithium ion conductivity used in the polymer gel electrolyte. it can. However, it is not necessarily limited to these. Note that PAN, PMMA, etc. are in a class that has almost no ionic conductivity, and therefore can be a polymer having the above ionic conductivity, but here, they are used for a polymer gel electrolyte. This is exemplified as a polymer having no lithium ion conductivity.

上記イオン伝導性を高めるための電解質支持塩(リチウム塩)としては、例えば、LiPF、LiBF、LiClO、LiAsF、LiTaF、LiAlCl、Li10Cl10等の無機酸陰イオン塩、Li(CFSON、Li(CSON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。 The ion as the conducting electrolyte supporting salts to improve the (lithium salt), for example, LiPF 6, LiBF 4, LiClO 4, LiAsF 6, LiTaF 6, LiAlCl 4, Li 2 B 10 Cl 10 and the like inorganic acid anion A salt, an organic acid anion salt such as Li (CF 3 SO 2 ) 2 N, Li (C 2 F 5 SO 2 ) 2 N, or a mixture thereof can be used. However, it is not necessarily limited to these.

高分子ゲル電解質中のホストポリマーと電解液との比率(質量比)は、使用目的などに応じて決定すればよいが、2:98〜90:10の範囲である。すなわち、電池電極中の電解質材料からの電解液の染み出しについては、後述する絶縁層を形成することで効果的にシールすることができる。そのため、上記高分子ゲル電解質中のホストポリマーと電解液との比率(質量比)に関しても、比較的電池特性を優先したものとすることができる。   The ratio (mass ratio) between the host polymer and the electrolytic solution in the polymer gel electrolyte may be determined according to the purpose of use, but is in the range of 2:98 to 90:10. That is, the leakage of the electrolyte from the electrolyte material in the battery electrode can be effectively sealed by forming an insulating layer described later. Therefore, it is possible to give priority to battery characteristics relatively with respect to the ratio (mass ratio) between the host polymer and the electrolytic solution in the polymer gel electrolyte.

上記添加剤としては、例えば、電池の性能や寿命を高めるためのトリフルオロプロピレンカーボネート、補強材として各種フィラーなどが挙げられる。   Examples of the additive include trifluoropropylene carbonate for enhancing battery performance and life, and various fillers as reinforcing materials.

正極層の厚さ(正極活物質膜厚)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が、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。よって、正極層の厚さ(正極活物質膜厚)は、1〜500μm程度である。   The thickness of the positive electrode layer (positive electrode active material film thickness) is not particularly limited, and is determined in consideration of the intended use of the battery (emphasis on output, emphasis on energy, etc.) and ion conductivity, as described for the blending amount. However, it should be determined in consideration of the intended use of the battery (emphasis on output, energy, etc.) and ion conductivity. Therefore, the thickness of the positive electrode layer (positive electrode active material film thickness) is about 1 to 500 μm.

正極層における、正極活物質材料、導電助剤、バインダ、高分子電解質(ホストポリマー、電解液など)、リチウム塩等の配合量は、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。   The amount of positive electrode active material, conductive additive, binder, polymer electrolyte (host polymer, electrolyte, etc.), lithium salt, etc. in the positive electrode layer depends on the intended use of the battery (output, energy, etc.), ion conduction It should be determined in consideration of sex.

[負極層(負極活物質層)]
負極層は、負極活物質材料を含む。この他にも、電子伝導性を高めるための導電助剤、バインダ、高分子電解質(ホストポリマー、電解液など)、イオン伝導性を高めるためのリチウム塩、添加剤などが含まれ得るが、高分子電解質層に高分子ゲル電解質を用いる場合には、負極活物質微粒子同士を結びつける従来公知のバインダ、電子伝導性を高めるための導電助剤などが含まれていればよく、高分子電解質の原料のホストポリマー、電解液やリチウム塩などは含まれていなくても良い。電解質層に溶液電解質を用いる場合にも、負極層には高分子電解質の原料のホストポリマー、電解液やリチウム塩などは含まれていなくてもよい。負極活物質の種類以外は、基本的に「正極層」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。
[Negative electrode layer (negative electrode active material layer)]
The negative electrode layer includes a negative electrode active material. In addition to this, a conductive auxiliary agent for increasing electronic conductivity, a binder, a polymer electrolyte (host polymer, electrolytic solution, etc.), a lithium salt for increasing ionic conductivity, an additive, etc. may be included. When a polymer gel electrolyte is used for the molecular electrolyte layer, it only needs to contain a conventionally known binder that binds the negative electrode active material fine particles to each other, a conductive auxiliary agent for increasing electronic conductivity, and the like. The host polymer, electrolyte solution, lithium salt and the like may not be contained. Even when a solution electrolyte is used for the electrolyte layer, the negative electrode layer may not contain a host polymer, an electrolytic solution, a lithium salt, or the like as a raw material of the polymer electrolyte. Except for the type of the negative electrode active material, the contents are basically the same as those described in the section “Positive electrode layer”, and thus the description thereof is omitted here.

負極活物質材料としては、カーボン、金属化合物、金属酸化物、Li金属化合物、Li金属酸化物(リチウム−遷移金属複合酸化物を含む)、ホウ素添加炭素、グラファイトなどを用いることができる。これらは1種単独で使用しても良いし、2種以上を併用して用いても良い。上記カーボンとしては、例えば、グラファイトカーボン、ハードカーボン、ソフトカーボン、活性炭など、従来公知のカーボン材料(炭素材料)が挙げられる。上記金属化合物としては、LiAl、LiZn、LiBi、LiCd、LiSd、LiSi、Li4.4Pb、Li4.4Sn、Li0.17C(LiC)等が挙げられる。上記金属酸化物としては、SnO、SnO、GeO、GeO、InO、In、PbO、PbO、Pb、Pb、AgO、AgO、Ag、Sb、Sb、Sb、SiO、ZnO、CoO、NiO、FeO、SnB、Nb等が挙げられる。Li金属化合物としては、LiFeN、Li2.6Co0.4N、Li2.6Cu0.4N等が挙げられる。Li金属酸化物(リチウム−遷移金属複合酸化物)としては、LiTi12などLiTiで表されるリチウム−チタン複合酸化物、LiFeなどのリチウム−鉄複合酸化物、LiMnなどのリチウム−マンガン複合酸化物等が挙げられる。上記ホウ素添加炭素としては、ホウ素添加カーボン、ホウ素添加グラファイト等が挙げられる。ただし、本発明では、これらに制限されるべきものではなく従来公知のものを適宜利用することができる。上記ホウ素添加炭素中のホウ素の含有量は0.1〜10質量%の範囲が望ましいが、これに制限されるべきものではない。 As the negative electrode active material, carbon, metal compound, metal oxide, Li metal compound, Li metal oxide (including lithium-transition metal composite oxide), boron-added carbon, graphite, or the like can be used. These may be used alone or in combination of two or more. Examples of the carbon include conventionally known carbon materials (carbon materials) such as graphite carbon, hard carbon, soft carbon, and activated carbon. Examples of the metal compound include LiAl, LiZn, Li 3 Bi, Li 3 Cd, Li 3 Sd, Li 4 Si, Li 4.4 Pb, Li 4.4 Sn, Li 0.17 C (LiC 6 ), and the like. It is done. The metal oxides, SnO, SnO 2, GeO, GeO 2, In 2 O, In 2 O 3, PbO, PbO 2, Pb 2 O 3, Pb 3 O 4, Ag 2 O, AgO, Ag 2 O 3 , Sb 2 O 3 , Sb 2 O 4 , Sb 2 O 5 , SiO, ZnO, CoO, NiO, FeO, SnB X P Y O Z , Nb 2 O 5 and the like. Examples of the Li metal compound include Li 3 FeN 2 , Li 2.6 Co 0.4 N, Li 2.6 Cu 0.4 N, and the like. Examples of the Li metal oxide (lithium-transition metal composite oxide) include a lithium-titanium composite oxide represented by Li x Ti y O z such as Li 4 Ti 5 O 12 and a lithium-iron composite such as LiFe X O Y. Examples thereof include oxides and lithium-manganese composite oxides such as LiMn X O Y. Examples of the boron-added carbon include boron-added carbon and boron-added graphite. However, in this invention, it should not be restrict | limited to these but a conventionally well-known thing can be utilized suitably. The boron content in the boron-added carbon is preferably in the range of 0.1 to 10% by mass, but should not be limited to this.

負極活物質材料として好ましくは、結晶性炭素材、非結晶性炭素材から選ばれるものである。これらを用いることで、プロファイルを傾けることが可能となる。詳しくは、負極活物質を結晶性炭素材、非結晶性炭素材から選ばれるものにすることで、電圧−SOCプロファイルを傾けることが出来るようになる。これより、電圧を計測することで電池の充電状態(SOC)が判明するため、電池が特に不安定な過充電、過放電状態を検知し、対処することが出来るようになるため、電池の信頼性を向上させることが可能となる。この効果は非晶質炭素において特に顕著であり、有効であるが特に限定は行わない。その結果、各単電池層及びバイポーラ電池や一般電池の電圧の検知が容易になる。ここでいう結晶性炭素材とは、グラファイト系炭素材料をいい、上記グラファイトカーボンなどがこれに含まれる。非結晶性炭素材とは、ハードカーボン系炭素材料をいい、上記ハードカーボンなどがこれに含まれる。   The negative electrode active material is preferably selected from a crystalline carbon material and an amorphous carbon material. By using these, the profile can be tilted. Specifically, the voltage-SOC profile can be tilted by selecting the negative electrode active material from a crystalline carbon material or an amorphous carbon material. As a result, the state of charge (SOC) of the battery can be determined by measuring the voltage, so that the battery can detect and deal with a particularly unstable overcharge / overdischarge state. It becomes possible to improve the property. This effect is particularly remarkable in amorphous carbon and is effective but not particularly limited. As a result, it becomes easy to detect the voltage of each single cell layer, bipolar battery or general battery. The crystalline carbon material here refers to a graphite-based carbon material, and includes the above-described graphite carbon and the like. The non-crystalline carbon material refers to a hard carbon-based carbon material, and includes the hard carbon and the like.

[電解質層]
電解質層は、その使用目的に応じて、(a)高分子ゲル電解質、(b)高分子固体電解質または(c)これらポリマー電解質ないし電解液を含浸させたセパレータ(不織布セパレータを含む)、のいずれにも適用し得るものである。
[Electrolyte layer]
The electrolyte layer is selected from (a) a polymer gel electrolyte, (b) a polymer solid electrolyte, or (c) a separator (including a nonwoven fabric separator) impregnated with these polymer electrolytes or electrolytic solutions, depending on the purpose of use. It can also be applied to.

(a)高分子ゲル電解質
高分子ゲル電解質としては、特に制限されるべきものではなく、従来のゲル電解質層に用いられているものを適宜利用することができる。ここで、ゲル電解質とは、ポリマーマトリックス中に電解液を保持させたものをいう。なお、本発明において、全固体高分子電解質(単に、高分子固体電解質ともいう)と、ゲル電解質との違いは、以下のとおりである。
(A) Polymer gel electrolyte The polymer gel electrolyte is not particularly limited, and those used in conventional gel electrolyte layers can be appropriately used. Here, the gel electrolyte refers to one in which an electrolytic solution is held in a polymer matrix. In the present invention, the difference between an all solid polymer electrolyte (also simply referred to as a polymer solid electrolyte) and a gel electrolyte is as follows.

・ポリエチレンオキシド(PEO)などの全固体高分子電解質に、通常の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ゲル電解質である。   A gel electrolyte is an all-solid polymer electrolyte such as polyethylene oxide (PEO) containing an electrolytic solution used in a normal lithium ion battery.

・ポリフッ化ビニリデン(PVDF)など、リチウムイオン伝導性をもたない高分子の骨格中に、電解液を保持させたものもゲル電解質にあたる。   A gel electrolyte is a polymer electrolyte such as polyvinylidene fluoride (PVDF) in which a polymer skeleton having no lithium ion conductivity is held.

・ゲル電解質を構成するポリマー(ホストポリマーないしポリマーマトリックスとも称する。)と電解液の比率は幅広く、ポリマー100質量%を全固体高分子電解質、電解液100質量%を液体電解質とすると、その中間体はすべてゲル電解質にあたる。   -The ratio of the polymer constituting the gel electrolyte (also referred to as host polymer or polymer matrix) and the electrolytic solution is wide. When 100% by mass of the polymer is an all solid polymer electrolyte and 100% by mass of the electrolytic solution is a liquid electrolyte, an intermediate thereof Are all gel electrolytes.

上記ゲル電解質の、ホストポリマーとしては、特に制限されるべきものではなく、従来公知のものを利用することができるが、好ましくは、ポリエチレンオキシド(PEO)、ポリプロピレンオキシド(PPO)、ポリエチレングリコール(PEG)、ポリアクリロニトリル(PAN)、ポリフッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン(PVdF−HFP)、ポリ(メチルメタクリレート)(PMMA)およびそれらの共重合体が望ましく、溶媒には、エチレンカーボネート(EC)、プロピレンカーボネート(PC)、γ−ブチロラクトン(GBL)、ジメチルカーボネート(DMC)、ジエチルカーボネート(DEC)、およびそれらの混合物が望ましい。   A host polymer of the gel electrolyte is not particularly limited, and a conventionally known one can be used. Preferably, polyethylene oxide (PEO), polypropylene oxide (PPO), polyethylene glycol (PEG ), Polyacrylonitrile (PAN), polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene (PVdF-HFP), poly (methyl methacrylate) (PMMA) and copolymers thereof are preferable, and the solvents include ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), γ-butyrolactone (GBL), dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate (DEC), and mixtures thereof are preferred.

上記ゲル電解質の、電解液(電解質塩および可塑剤)としては、特に制限されるべきものではなく、従来公知のものを利用することができる。具体的には、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、例えば、LiPF、LiBF、LiClO、LiAsF、LiTaF、LiAlCl、Li10Cl10等の無機酸陰イオン塩、LiCFSO、Li(CFSON、Li(CSON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。 The electrolyte solution (electrolyte salt and plasticizer) of the gel electrolyte is not particularly limited, and conventionally known ones can be used. Specifically, as long as usually used in a lithium ion battery, for example, LiPF 6, LiBF 4, LiClO 4, LiAsF 6, LiTaF 6, LiAlCl 4, Li 2 B 10 Cl 10 and the like inorganic acid anion At least one lithium salt (electrolyte salt) selected from organic acid anion salts such as a salt, LiCF 3 SO 3 , Li (CF 3 SO 2 ) 2 N, Li (C 2 F 5 SO 2 ) 2 N Cyclic carbonates such as propylene carbonate and ethylene carbonate; chain carbonates such as dimethyl carbonate, methyl ethyl carbonate, and diethyl carbonate; tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, 1,4-dioxane, 1,2-dimethoxyethane , 1,2-dibutoxyethane, etc. Lactones such as γ-butyrolactone; nitriles such as acetonitrile; esters such as methyl propionate; amides such as dimethylformamide; at least one or more selected from methyl acetate and methyl formate A mixed organic solvent (plasticizer) such as an aprotic solvent can be used. However, it is not necessarily limited to these.

本発明におけるゲル電解質中の電解液の割合としては、特に制限されるべきものではないが、イオン伝導度などの観点から、数質量%〜98質量%程度とするのが望ましい。本発明では、電解液の割合が70質量%以上の、電解液が多いゲル電解質について、特に効果がある。   The ratio of the electrolytic solution in the gel electrolyte in the present invention is not particularly limited, but is preferably about several mass% to 98 mass% from the viewpoint of ionic conductivity. The present invention is particularly effective for a gel electrolyte having a large amount of electrolytic solution in which the proportion of the electrolytic solution is 70% by mass or more.

また、本発明では、ゲル電解質に含まれる電解液の量は、ゲル電解質内部で略均一になるようにしてもよいし、中心部から外周部に向けて傾斜的に少なくしていってもよい。前者は、より広範囲で反応性を得ることができるため好ましく、後者は、外周部の全固体高分子電解質部の電解液に対するシール性を高めることができる点で好ましい。中心部から外周部に向けて傾斜的に少なくしていく場合には、上記ホストポリマーには、リチウムイオン伝導性のあるポリエチレンオキシド(PEO)、ポリプロピレンオキシド(PPO)およびそれらの共重合体を用いることが望ましい。   In the present invention, the amount of the electrolyte contained in the gel electrolyte may be substantially uniform inside the gel electrolyte, or may be decreased in an inclined manner from the central portion toward the outer peripheral portion. . The former is preferable because reactivity can be obtained in a wider range, and the latter is preferable in that the sealing property of the all solid polymer electrolyte portion in the outer peripheral portion with respect to the electrolytic solution can be improved. When decreasing gradually from the central part toward the outer peripheral part, polyethylene oxide (PEO), polypropylene oxide (PPO) and copolymers thereof having lithium ion conductivity are used as the host polymer. It is desirable.

(b)高分子固体電解質
全固体高分子電解質としては、特に制限されるべきものではなく、従来公知のものを利用することができる。具体的には、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。全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、LiPF、LiN(SOCF、LiN(SO、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、LiPF、LiN(SOCF、LiN(SO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。
(B) Polymer solid electrolyte The all solid polymer electrolyte is not particularly limited, and a conventionally known one can be used. Specifically, it is a layer composed of a polymer having ion conductivity, and the material is not limited as long as it exhibits ion conductivity. Examples of the all solid polymer electrolyte include known solid polymer electrolytes such as polyethylene oxide (PEO), polypropylene oxide (PPO), and copolymers thereof. The solid polymer electrolyte contains a lithium salt in order to ensure ionic conductivity. As the lithium salt, LiBF 4 , LiPF 6 , LiN (SO 2 CF 3 ) 2 , LiN (SO 2 C 2 F 5 ) 2 , or a mixture thereof can be used. However, it is not necessarily limited to these. A polyalkylene oxide polymer such as PEO and PPO can dissolve lithium salts such as LiBF 4 , LiPF 6 , LiN (SO 2 CF 3 ) 2 , and LiN (SO 2 C 2 F 5 ) 2 well. Moreover, excellent mechanical strength is exhibited by forming a crosslinked structure.

(c)上記ポリマー電解質ないし電解液(電解質塩および可塑剤)を含浸させたセパレータ(不織布セパレータを含む)
セパレータに含浸させることのできる電解質としては、既に説明した(a)および(b)または上記(a)で説明した電解(電解質塩および可塑剤)液と同様のものを用いることができるため、ここでの説明は省略する。
(C) Separator (including non-woven fabric separator) impregnated with the polymer electrolyte or electrolytic solution (electrolyte salt and plasticizer)
As the electrolyte that can be impregnated in the separator, the same electrolyte (electrolyte salt and plasticizer) solution as described in (a) and (b) or (a) described above can be used. The description in is omitted.

上記セパレータとしては、特に制限されるべきものではなく、従来公知のものを用いることができるものであり、例えば、上記電解質を吸収保持するポリマーからなる多孔性シート(例えば、ポリオレフィン系微多孔質セパレータなど)などを用いることができる。有機溶媒に対して化学的に安定であるという性質を持つ上記ポリオレフィン系微多孔質セパレータは、電解質(電解液)との反応性を低く抑えることができるという優れた効果を有するものである。   The separator is not particularly limited, and a conventionally known separator can be used. For example, a porous sheet made of a polymer that absorbs and holds the electrolyte (for example, a polyolefin microporous separator). Etc.) can be used. The polyolefin microporous separator having the property of being chemically stable to an organic solvent has an excellent effect that the reactivity with the electrolyte (electrolytic solution) can be kept low.

該ポリマーの材質としては、例えば、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、PP/PE/PPの3層構造をした積層体、ポリイミドなどが挙げられる。   Examples of the polymer material include polyethylene (PE), polypropylene (PP), a laminate having a three-layer structure of PP / PE / PP, and polyimide.

上記セパレータの厚みとして、使用用途により異なることから一義的に規定することはできないが、電気自動車(EV)やハイブリッド電気自動車(HEV)などのモータ駆動用二次電池などの用途においては、単層あるいは多層で4〜60μmであることが望ましい。セパレータの厚さが、かかる範囲にあることでセパレータに微粒が食い込むことによって発生する短絡の防止と、高出力のために電極間を狭くすることが望ましいという理由から、厚さ方向の機械的強度と高出力性の確保という効果がある。また電池を複数接続する場合には、電極面積が増大することから、電池の信頼性を高めるために上記範囲のなかでも厚形のセパレータを用いることが望ましい。   The thickness of the separator cannot be unambiguously defined because it varies depending on the intended use. However, in the case of a secondary battery for driving a motor such as an electric vehicle (EV) or a hybrid electric vehicle (HEV), a single layer is used. Or it is desirable that it is 4-60 micrometers in a multilayer. The mechanical strength in the thickness direction is desirable because the thickness of the separator is within such a range, and it is desirable to narrow the gap between the electrodes for high output and prevention of short-circuiting caused by fine particles entering the separator. And there is an effect of ensuring high output performance. In addition, when a plurality of batteries are connected, the electrode area increases, so that it is desirable to use a thick separator in the above range in order to increase the reliability of the battery.

上記セパレータの微細孔の径は、最大で1μm以下(通常、数十nm程度の孔径である)であることが望ましい。セパレータの微細孔の平均径が、上記範囲にあることで熱によってセパレータが溶融して微細孔が閉じる「シャットダウン現象」が速やかに起きるという理由から、異常時信頼性が上がり、その結果として耐熱性が向上するという効果がある。すなわち、過充電で電池温度が上昇していったとき(異常時)に、セパレータが溶融して微細孔が閉じる「シャットダウン現象」が速やかに起きることで、電池(電極)の正極(+)から負極(−)側にLiイオンが通れなくなり、それ以上は充電できなくなる。そのため過充電できなくなり、過充電が解消する。その結果、電池の耐熱性(安全性)が向上するほか、ガスがでて電池外装材の熱融着部(シール部)が開くのを防止できる。ここでセパレータの微細孔の平均径は、セパレータを走査電子顕微鏡等で観察し、その写真をイメージアナライザ等で統計的に処理した平均径として算出される。   The fine pore diameter of the separator is desirably 1 μm or less (usually a pore diameter of about several tens of nm). Due to the fact that the average diameter of the micropores in the separator is within the above range, the “shutdown phenomenon” that the separator melts due to heat and the micropores close quickly occurs, resulting in higher reliability during abnormalities, resulting in heat resistance. Has the effect of improving. In other words, when the battery temperature rises due to overcharging (in an abnormal state), the “shutdown phenomenon” that the separator melts and closes the micropores occurs quickly, so that the positive electrode (+) of the battery (electrode) Li ions cannot pass through to the negative electrode (−) side, and no further charge is possible. As a result, overcharging cannot be performed and overcharging is eliminated. As a result, the heat resistance (safety) of the battery is improved, and it is possible to prevent gas from being released and the heat fusion part (seal part) of the battery exterior material from being opened. Here, the average diameter of the micropores of the separator is calculated as an average diameter obtained by observing the separator with a scanning electron microscope or the like and statistically processing the photograph with an image analyzer or the like.

上記セパレータの空孔率は20〜50%であることが望ましい。セパレータの空孔率が、上記範囲にあることで電解質(電解液)の抵抗による出力低下の防止と、微粒がセパレータの空孔(微細孔)を貫くことによる短絡の防止という理由から出力と信頼性の両方を確保するという効果がある。ここでセパレータの空孔率とは、原材料レジンの密度と最終製品のセパレータの密度から体積比として求められる値である。   The separator preferably has a porosity of 20 to 50%. The separator's porosity is within the above range, preventing output from being reduced due to the resistance of the electrolyte (electrolyte), and preventing the short circuit caused by fine particles penetrating the separator's pores (micropores). It has the effect of securing both sexes. Here, the porosity of the separator is a value obtained as a volume ratio from the density of the raw material resin and the density of the separator of the final product.

上記セパレータへの電解質の含浸量は、セパレータの保持能力範囲まで含浸させればよいが、当該保持能力範囲を超えて含浸させてもよい。これは、電解質にシール部を設け、電解質層からの電解液の染み出しを防止できるため、該電解質層に保持できる範囲であれば含浸可能である。   The amount of electrolyte impregnated into the separator may be impregnated up to the holding capacity range of the separator, but may be impregnated beyond the holding capacity range. This can be impregnated as long as it can be retained in the electrolyte layer because a seal portion is provided in the electrolyte and the electrolyte solution can be prevented from exuding from the electrolyte layer.

電解質を保持させる為に用いる不織布セパレータとしては、特に制限されるべきものではなく、繊維を絡めてシート化することにより製造することができる。また、加熱によって繊維同士を融着することにより得られるスパンボンド等も用いることができる。すなわち、繊維を適当な方法でウェブ(薄綿)状またはマット状に配列させ、適当な接着剤あるいは繊維自身の融着力により接合して作ったシート状のものであればよい。上記接着剤としては、製造及び使用時の温度下で十分な耐熱性を有し、ゲル電解質に対しても反応性や溶解性等がなく安定したものであれば、特に制限されるべきものではなく、従来公知のものを利用できる。また、使用繊維としては、特に制限されるものではなく、例えば、綿、レーヨン、アセテート、ナイロン、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリエチレンなどのポリオレフィン、ポリイミド、アラミドなど従来公知のものを用いることができ、使用目的(電解質層に要求される機械強度など)に応じて、単独または混合して用いる。また、不織布のかさ密度は、含浸させた高分子ゲル電解質により十分な電池特性を得られるものであればよく、特に制限されるべきものではない。すなわち、あまり不織布のかさ密度が大きすぎると、電解質層中の非電解質材料が占める割合が大きくなりすぎ、電解質層におけるイオン伝導度などを損なうおそれがあるためである。   The nonwoven fabric separator used for holding the electrolyte is not particularly limited, and can be manufactured by entwining the fibers into a sheet. Moreover, the spun bond etc. which are obtained by fusing fibers by heating can also be used. In other words, it may be in the form of a sheet formed by arranging fibers in a web (thin cotton) shape or mat shape by an appropriate method, and joining them using an appropriate adhesive or the fusing force of the fibers themselves. The adhesive is not particularly limited as long as it has sufficient heat resistance at the temperature during manufacture and use, and is stable without any reactivity or solubility with respect to the gel electrolyte. In addition, conventionally known ones can be used. In addition, the fiber used is not particularly limited, and for example, conventionally known fibers such as cotton, rayon, acetate, nylon, polyester, polypropylene, polyethylene such as polyethylene, polyimide, and aramid can be used. Depending on (such as mechanical strength required for the electrolyte layer), they are used alone or in combination. Further, the bulk density of the nonwoven fabric is not particularly limited as long as sufficient battery characteristics can be obtained by the impregnated polymer gel electrolyte. That is, if the bulk density of the nonwoven fabric is too large, the proportion of the non-electrolyte material in the electrolyte layer becomes too large, which may impair the ionic conductivity in the electrolyte layer.

不織布セパレータの空孔率は50〜90%であることが好ましい。空孔率が50%未満では、電解質の保持性が悪化し、90%超では強度が不足する。さらに、不織布セパレータの厚さは、電解質層と同じであればよく、好ましくは5〜200μmであり、特に好ましくは10〜100μmである。厚さが5μm未満では電解質の保持性が悪化し、200μmを超える場合には抵抗が増大することになる。   The porosity of the nonwoven fabric separator is preferably 50 to 90%. If the porosity is less than 50%, the electrolyte retention deteriorates, and if it exceeds 90%, the strength is insufficient. Furthermore, the thickness of the nonwoven fabric separator may be the same as that of the electrolyte layer, preferably 5 to 200 μm, particularly preferably 10 to 100 μm. When the thickness is less than 5 μm, the electrolyte retention deteriorates, and when it exceeds 200 μm, the resistance increases.

なお、上記(a)〜(c)の電解質層は、1つの電池の中で併用してもよい。   The electrolyte layers (a) to (c) may be used in one battery.

また、高分子電解質は、電解質層、正極活物質層、負極活物質層に含まれ得るが、同一の高分子電解質を使用してもよく、層によって異なる高分子電解質を用いてもよい。   In addition, the polymer electrolyte may be contained in the electrolyte layer, the positive electrode active material layer, and the negative electrode active material layer, but the same polymer electrolyte may be used, or different polymer electrolytes may be used depending on the layer.

ところで、現在好ましく使用される高分子電解質用のホストポリマーは、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。従って、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、高分子電解質層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。   By the way, a host polymer for a polymer electrolyte that is preferably used at present is a polyether polymer such as PEO and PPO. For this reason, the oxidation resistance on the positive electrode side under high temperature conditions is weak. Therefore, when using a positive electrode agent having a high oxidation-reduction potential that is generally used in a solution-type lithium ion battery, the capacity of the negative electrode is preferably smaller than the capacity of the positive electrode facing through the polymer electrolyte layer. . If the capacity of the negative electrode is less than the capacity of the opposing positive electrode, it is possible to prevent the positive electrode potential from rising excessively at the end of charging. In addition, the capacity | capacitance of a positive electrode and a negative electrode can be calculated | required from manufacturing conditions as theoretical capacity | capacitance at the time of manufacturing a positive electrode and a negative electrode. You may measure the capacity | capacitance of a finished product directly with a measuring device.

ただし、負極の容量を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。例えば、一のセル(単電池層)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。   However, if the capacity of the negative electrode is smaller than the capacity of the opposing positive electrode, the negative electrode potential will be too low and the durability of the battery may be impaired, so it is necessary to pay attention to the charge / discharge voltage. For example, care should be taken not to lower the durability by setting the average charge voltage of one cell (single cell layer) to an appropriate value for the oxidation-reduction potential of the positive electrode active material.

電池を構成する電解質層の厚さは、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ポリマー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。一般的な電解質層の厚さは5〜200μm、好ましくは10〜100μm程度である。   The thickness of the electrolyte layer constituting the battery is not particularly limited. However, in order to obtain a compact bipolar polymer battery, it is preferable to make it as thin as possible as long as the function as an electrolyte can be secured. The thickness of a general electrolyte layer is 5 to 200 μm, preferably about 10 to 100 μm.

[絶縁層]
絶縁層は、バイポーラ電池側において適用される。該絶縁層は、バイポーラ電池内で隣り合う集電体同士が接触したり、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。
[Insulation layer]
The insulating layer is applied on the bipolar battery side. The insulating layer is formed around each electrode for the purpose of preventing adjacent collectors in the bipolar battery from contacting each other and short-circuiting due to slight unevenness at the end of the laminated electrode. Is.

該絶縁層に用いられる材料としては、絶縁性のほか、電池動作温度下での耐熱性、耐電解液性等を有するものであればよく、例えば、エポキシ樹脂、ゴム、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリイミド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。   As the material used for the insulating layer, in addition to insulation, any material having heat resistance under battery operating temperature, resistance to electrolytic solution, etc. may be used. For example, epoxy resin, rubber, polyethylene, polypropylene, polyimide, etc. However, from the viewpoints of corrosion resistance, chemical resistance, ease of production (film forming property), economy, and the like, an epoxy resin is preferable.

[正極および負極端子板]
正極および負極端子板は、バイポーラ電池側において必要に応じて使用される。すなわち、電池の積層ないし巻回構造によっては、最外部の集電体から正極及び負極タブ(電極端子)を直接または電極リードを介して取り出しても良く、この場合には正極および負極端子板は用いなくとも良い。
[Positive electrode and negative electrode terminal plate]
The positive electrode and the negative electrode terminal plate are used as necessary on the bipolar battery side. That is, depending on the stacking or winding structure of the battery, the positive electrode and the negative electrode tab (electrode terminal) may be taken out from the outermost current collector directly or through the electrode lead. It is not necessary to use it.

正極および負極端子板を用いる場合には、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、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、電極端子板から電極タブま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。   When using positive and negative terminal plates, in addition to having a function as a terminal, it is better to be as thin as possible from the viewpoint of thinning, but the laminated electrode, electrolyte and current collector all have mechanical strength. Since it is weak, it is desirable to have strength to sandwich and support these from both sides. Furthermore, from the viewpoint of suppressing the internal resistance from the electrode terminal plate to the electrode tab, it can be said that the thickness of the positive electrode and the negative electrode terminal plate is usually preferably about 0.1 to 2 mm.

正極および負極端子板の材質は、例えば、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。   As the material of the positive electrode and the negative electrode terminal plate, for example, aluminum, copper, titanium, nickel, stainless steel (SUS), alloys thereof, and the like can be used.

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。これら正極および負極端子板では、電池外装材と近接ないし密着することもあることから、必要があれば、電極タブと同様に、高抵抗層を電極端子板の外表面上の必要とされる部分に適宜に設けても良いことはいうまでもない。   The material of the positive electrode terminal plate and the negative electrode terminal plate may be the same material or different materials. Furthermore, the positive electrode and the negative electrode terminal plate may be a laminate of different materials. In these positive electrode and negative electrode terminal plates, since they may be close to or in close contact with the battery outer packaging material, if necessary, the high resistance layer is provided on the outer surface of the electrode terminal plate as in the case of the electrode tabs. Needless to say, it may be provided appropriately.

[正極および負極リード]
正極および負極リードは、必要に応じて使用すればよい。正極および負極リードは、二次電池で用いられる公知の電極リードを用いることができる。例えば、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。正極リードと負極リードとの材質は、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リードは、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。また、これら正極および負極リードでも、電池外装材と近接ないし密着することもあることから、必要があれば、電極タブと同様に、高抵抗層を電極リード表面上の必要とされる部分に適宜に設けても良いことはいうまでもない。
[Positive electrode and negative electrode lead]
The positive electrode and the negative electrode lead may be used as necessary. As the positive electrode and the negative electrode lead, known electrode leads used in secondary batteries can be used. For example, aluminum, copper, titanium, nickel, stainless steel (SUS), and alloys thereof can be used. The material of the positive electrode lead and the negative electrode lead may be the same material or different materials. Furthermore, the positive electrode and the negative electrode lead may be a laminate of different materials. In addition, since these positive and negative electrode leads may also be close to or in close contact with the battery outer packaging material, if necessary, a high resistance layer is appropriately applied to a required portion on the surface of the electrode lead as in the case of the electrode tab. Needless to say, it may be provided.

[正極および負極タブ]
本発明に用いられる正極および負極タブは、バイポーラ電池では最外層の電極の集電体(ないしこれに接続された電極端子板)に接続された正・負極リードとの間で接続されていてもよい。同様に、一般電池では各集電体に接続された正・負極リードとの間で接続されていてもよい。また、バイポーラ電池では最外層の電極の集電体に接続された正・負極端子板ないし正・負極リードに接続してよい。同様に一般電池では各集電体に接続された正・負極端子板ないし正・負極リードに接続してよい。さらにバイポーラ電池では最外層の電極の集電体の一部を延長して形成してもよい。同様に一般電池では、集電体の中の一つを延長して形成してもよいなど、特に制限されるべきものではない。
[Positive electrode and negative electrode tab]
The positive and negative electrode tabs used in the present invention may be connected between the positive and negative electrode leads connected to the current collector (or the electrode terminal plate connected thereto) of the outermost electrode in the bipolar battery. Good. Similarly, in a general battery, it may be connected between positive / negative electrode leads connected to each current collector. In a bipolar battery, the battery may be connected to positive / negative terminal plates or positive / negative electrode leads connected to the current collector of the outermost electrode. Similarly, in a general battery, it may be connected to positive / negative electrode terminal plates or positive / negative electrode leads connected to each current collector. Further, in the bipolar battery, a part of the current collector of the outermost layer electrode may be extended. Similarly, in a general battery, one of the current collectors may be formed to be extended, and it should not be particularly limited.

なお、電池外装材から電池外部に取り出された部分は、周辺機器や配線などに接触して漏電したりして製品(例えば、自動車部品、特に電子機器等)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いてもよい。   In addition, the part taken out from the battery exterior material to the outside of the battery is not heat-resistant so that it does not affect products (for example, automobile parts, especially electronic devices) by contacting with peripheral devices or wiring and leaking electricity. It may be covered with an insulating heat-shrinkable tube.

また、本発明に用いられる電極タブは、二次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。例えば、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。正極タブと負極タブとの材質は、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タブは、材質の異なる金属(合金を含む)を多層に積層したものであってもよい。   Moreover, the electrode tab used for this invention can use the well-known electrode tab used with a secondary battery. For example, aluminum, copper, titanium, nickel, stainless steel (SUS), and alloys thereof can be used. The materials of the positive electrode tab and the negative electrode tab may be the same material or different materials. Furthermore, the positive electrode and the negative electrode tab may be formed by stacking multiple layers of metals (including alloys) of different materials.

電極タブの厚さは、外装材シール部に挟まれている部分の気密性や防水性を高める観点からは薄い方が望ましく、一方、電気抵抗低減の観点からは厚い方が望ましいことから、電池の使用目的に応じて適宜決定すればよいが、通常1〜500μm、好ましくは1〜100μmの範囲である。   The thickness of the electrode tab is preferably thinner from the viewpoint of improving the airtightness and waterproofness of the portion sandwiched between the exterior material seal parts, while the thicker is desirable from the viewpoint of reducing electrical resistance. May be appropriately determined according to the purpose of use, but is usually in the range of 1 to 500 μm, preferably 1 to 100 μm.

また、電極タブの電池外部への取り出し方としては、既に説明した通りであるので、ここでの説明は省略する。これらの電池を複数接続して組電池を形成するには、配線などの関係から正極タブと負極タブとを対向する辺から別々に取り出すのが望ましいといえる。また、タブ金属表面にも、必要に応じて、高抵抗層を設けてもよい。   In addition, since the method of taking out the electrode tab from the battery is as described above, the description thereof is omitted here. In order to form a battery pack by connecting a plurality of these batteries, it can be said that it is desirable to take out the positive electrode tab and the negative electrode tab separately from the sides facing each other because of the wiring. Moreover, you may provide a high resistance layer also in the tab metal surface as needed.

[検知タブ]
バイポーラ電池の場合には、電池内のセル(単電池層)ごとの電圧を検知する検知タブを各セルに設けてなるものである。これに関しては既に説明した通りであるので、ここでの説明は省略する。尚、電圧検知タブには、各セルごとの電圧(4.2V程度)しか加わらないため、電極タブのように高抵抗層を形成する必要はないが、特に制限されない。
[Detection tab]
In the case of a bipolar battery, each cell is provided with a detection tab for detecting a voltage for each cell (single cell layer) in the battery. Since this has already been described, a description thereof is omitted here. Since only the voltage for each cell (about 4.2 V) is applied to the voltage detection tab, it is not necessary to form a high resistance layer like the electrode tab, but there is no particular limitation.

電圧検知タブには、上記電極タブと同様の材料を用いることができる。例えば、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。各電圧検知タブの材質は、同一の材質を用いるのが望ましいが、異なる材質のものを用いてもよい。さらに、電圧検知タブは、材質の異なる金属(合金を含む)を多層に積層したものであってもよい。   The same material as the electrode tab can be used for the voltage detection tab. For example, aluminum, copper, titanium, nickel, stainless steel (SUS), and alloys thereof can be used. Although it is desirable to use the same material for each voltage detection tab, different materials may be used. Furthermore, the voltage detection tab may be a laminate of metals (including alloys) made of different materials.

[電池外装材]
本発明では、従来と同様に電池の防水性、シール性を確保し、更に電池の軽量化を図り、使用する際の外部からの衝撃、環境劣化を防止する観点から、電池本体である電池積層体(ないし電池巻回体)全体を収納するための電池外装材として、高分子金属複合フィルムを用いてなるものである。かかる高分子金属複合フィルムとしては、特に制限されるものではなく、従来公知のものを適宜適用することができるものであり、例えば、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)層の両面をポリプロピレンフィルム等の絶縁体(好ましく耐熱性の絶縁体)の樹脂層(表皮樹脂層、金属層−タブ間樹脂層)で被覆した高分子金属複合フィルムなどを用いることができる。上記絶縁体(好ましく耐熱性の絶縁体)の樹脂層としては、例えば、ポリエチレンテトラフタレートフィルム(耐熱絶縁性フィルム)、ナイロンフィルム(耐熱絶縁性フィルム)、ポリエチレンフィルム(熱融着絶縁性フィルム)、ポリプロピレンフィルム(熱融着絶縁性フィルム)等が挙げられ、これらを目的に応じて、表皮樹脂層側と金属層−タブ間樹脂層側とに適用すればよい。
[Battery exterior materials]
In the present invention, in the same manner as in the past, the waterproof and sealing properties of the battery are ensured, the battery is further reduced in weight, and from the viewpoint of preventing external impact and environmental degradation during use, the battery stack as the battery body is used. A polymer metal composite film is used as a battery exterior material for housing the entire body (or battery winding body). The polymer metal composite film is not particularly limited, and any conventionally known one can be appropriately applied. For example, a metal (including alloy) layer such as aluminum, stainless steel, nickel, copper, or the like. A polymer metal composite film having both surfaces covered with a resin layer (skin resin layer, metal layer-between-tab resin layer) of an insulator (preferably heat resistant insulator) such as a polypropylene film can be used. Examples of the resin layer of the insulator (preferably heat-resistant insulator) include, for example, a polyethylene tetraphthalate film (heat-resistant insulating film), a nylon film (heat-resistant insulating film), a polyethylene film (heat-bonding insulating film), Examples thereof include a polypropylene film (heat fusion insulating film), and these may be applied to the skin resin layer side and the metal layer-tab resin layer side according to the purpose.

上記金属層としては、高電圧に対する絶縁性よりも耐熱性や外部からの酸素や水蒸気や光(紫外線など)に対する高バリア性、更に折り曲げなどに対する強度に優れる軟質材が求められることから、アルミニウムが望ましい。該金属層の膜厚としては、上記特性を十分に発現させることが出来ればよく、1〜100μm、好ましくは5〜50μmの範囲である。   As the metal layer, aluminum is required because it requires heat resistance rather than insulation against high voltage, a high barrier property against external oxygen, water vapor and light (such as ultraviolet rays), and a soft material with excellent strength against bending. desirable. The film thickness of the metal layer is not particularly limited as long as the above characteristics can be sufficiently exhibited, and is in the range of 1 to 100 μm, preferably 5 to 50 μm.

上記表皮樹脂層では、熱融着性は必要ではなく、外部絶縁性、耐候性、耐擦過傷、外部からの酸素や水蒸気に対するバリア性、耐熱性などが求められることから、ポリエチレンテトラフタレートフィルム(耐熱絶縁性フィルム)、ナイロンフィルム(耐熱絶縁性フィルム)など所望の材料を選定すればよい。また、表皮樹脂層の膜厚も、上記特性を十分に発現させることが出来ればよく、1〜50μm、好ましくは5〜30μmの範囲である。   The above-mentioned skin resin layer does not require heat fusibility, and is required to have external insulation, weather resistance, abrasion resistance, barrier properties against external oxygen and water vapor, heat resistance, etc. A desired material such as an insulating film) or a nylon film (heat-resistant insulating film) may be selected. Moreover, the film thickness of a skin resin layer should just be able to fully express the said characteristic, and is 1-50 micrometers, Preferably it is the range of 5-30 micrometers.

上記金属層−タブ間樹脂層では、内部絶縁性、熱融着性、耐薬品性(電解液等に対する耐性)、酸素や水蒸気、更には充放電で発生するガス等に対するバリア性、耐熱性などが求められることから、ポリエチレンフィルム(熱融着絶縁性フィルム)、ポリプロピレンフィルム(熱融着絶縁性フィルム)等など所望の材料を選定すればよい。また、金属層−タブ間樹脂層の膜厚も、上記特性を十分に発現させることが出来ればよく、1〜100μm、好ましくは5〜50μmの範囲である。   In the resin layer between the metal layer and the tub, internal insulation, heat-fusibility, chemical resistance (resistance to electrolytic solution, etc.), barrier property against oxygen and water vapor, gas generated by charging / discharging, heat resistance, etc. Therefore, a desired material such as a polyethylene film (heat-fusing insulating film), a polypropylene film (heat-fusing insulating film) or the like may be selected. Moreover, the film thickness of the resin layer between a metal layer and a tab should just be able to fully express the said characteristic, and is 1-100 micrometers, Preferably it is the range of 5-50 micrometers.

高分子金属複合フィルム全体の膜厚は、電池外装材に求められる上記機能を発揮することができるものであれば特に制限されるものではないが、通常20〜150μm、好ましくは50〜120μmの範囲である。   The film thickness of the entire polymer metal composite film is not particularly limited as long as it can exhibit the above-described functions required for battery exterior materials, but is usually in the range of 20 to 150 μm, preferably 50 to 120 μm. It is.

また、これら金属層、表皮樹脂層及び金属層−タブ間樹脂層は、それぞれ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。また、上下2枚の高分子金属複合フィルムを熱融着させて用いる場合、これら2枚の高分子金属複合フィルム内の各層の材質は、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。   In addition, these metal layers, skin resin layers, and metal layer-tab resin layers may be formed by laminating layers of different materials. In addition, when two upper and lower polymer metal composite films are used by heat-sealing, the material of each layer in these two polymer metal composite films may be the same or different. May be used.

本発明では、高分子金属複合フィルムを用いて、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シール部を形成し、電池積層体を収納し密封した構成とする。この場合、上記正極および負極タブが、上記シール部(熱融着部)に挟まれ、絶縁を確保した状態で、正極および負極タブの先端の取り出し部分が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フィルム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。   In the present invention, a polymer metal composite film is used to form a seal part by joining a part or all of its peripheral part by thermal fusion, and the battery stack is housed and sealed. In this case, the positive electrode and the negative electrode tab are sandwiched between the seal portions (heat fusion portions), and the insulation is ensured to expose the leading end of the positive electrode and the negative electrode tab to the outside of the battery exterior material. What is necessary is just a structure. In addition, it is preferable to use a polymer metal composite film having excellent thermal conductivity in that heat can be efficiently transmitted from a heat source of an automobile and the inside of the battery can be quickly heated to the battery operating temperature.

なお、一般電池とバイポーラ電池とは、上記した各構成要素である正極及び負極電極材料等を同一としものが望ましいが、異なるものであっても本発明の要件を満足するものであれば、何ら制限されるものではない。   It should be noted that the general battery and the bipolar battery preferably have the same positive electrode and negative electrode materials as the above-described constituent elements, but even if they are different, any material can be used as long as it satisfies the requirements of the present invention. It is not limited.

次に、本発明の組電池では、バイポーラ電池と、一般電池を前記バイポーラ電池の正極と負極の組み合わせの構成の数だけ直列接続した一般電池群の2種類の電池を並列構造にした組電池であって、前記バイポーラ電池には構成される各単電池層に連結した検知用のタブを有し、前記検知用のタブと同一電位レベルの一般電池の直列毎のタブ連結部が電気的に結合されていることを特徴とするものである。本発明の構成とすることにより、出力重視のバイポーラ電池と、エネルギー重視の一般電池群の組み合わせでお互いの弱点を補う組電池ができ、組電池の重量・サイズを小さくすることができる。特に本発明の組電池では、バイポーラ電池の容量を増加、内部抵抗の低減をさせるために、1単位電池(セル)の電極を並列化することで電極面積を増加させたバイポーラ電池を用いることができる点で有利である。よって、バイポーラ電池を用いて構成した組電池を車両の動力源として使用する場合であっても、バイポーラ電池の容量を増加し、電池の内部抵抗を低減でき、要求される高出力と高エネルギーを両立することのできる組電池を提供することができるものである。また、本発明の組電池では、出力の分担をバイポーラ電池が有し、エネルギーの分担を一般電池群が有する構造である。これは、出力とエネルギーを両立することが困難な組電池において、非常に有効な手段である。   Next, the assembled battery of the present invention is an assembled battery in which two types of batteries of a general battery group in which a bipolar battery and a general battery are connected in series for the number of combinations of the positive electrode and the negative electrode of the bipolar battery are connected in parallel. The bipolar battery has a detection tab connected to each single cell layer configured, and the tab connection portion of each general battery having the same potential level as that of the detection tab is electrically coupled. It is characterized by being. By adopting the configuration of the present invention, an assembled battery that compensates for each other's weaknesses can be obtained by combining a bipolar battery that emphasizes output and a general battery group that emphasizes energy, and the weight and size of the assembled battery can be reduced. In particular, in the assembled battery of the present invention, in order to increase the capacity of the bipolar battery and reduce the internal resistance, it is necessary to use a bipolar battery in which the electrode area is increased by paralleling the electrodes of one unit battery (cell). This is advantageous. Therefore, even when an assembled battery configured using a bipolar battery is used as a vehicle power source, the capacity of the bipolar battery can be increased, the internal resistance of the battery can be reduced, and the required high output and high energy can be achieved. It is possible to provide an assembled battery that can achieve both. The assembled battery of the present invention has a structure in which the bipolar battery has an output sharing and the general battery group has an energy sharing. This is a very effective means in an assembled battery in which it is difficult to achieve both output and energy.

なお、図1、7〜9では、バイポーラ電池3と一般電池群7を並列に連結した組電池1内部の基本構成を表すものである。本発明の組電池では、これら基本構成を組電池ケースに収納してもよい。図11は、図7に示す組電池の基本構成を組電池ケースに収納してなる組電池の様子を模式的に表した概略図である。   1 and 7 to 9 show a basic configuration inside the assembled battery 1 in which the bipolar battery 3 and the general battery group 7 are connected in parallel. In the assembled battery of the present invention, these basic configurations may be housed in an assembled battery case. FIG. 11 is a schematic view schematically showing the state of the assembled battery in which the basic configuration of the assembled battery shown in FIG. 7 is housed in the assembled battery case.

図11に示す組電池1の基本構成に関しては、図1、7で説明したとおりである。図11では、組電池の基本構成を金属製の組電池ケース55に収納する。組電池ケース55の側面前部には正極端子62、負極端子64が形成されており、組電池の基本構成内の両端の正極及び負極タブ13、15と正極端子62、負極端子64とが端子リード59で接続されている。また、電池電圧を監視するために検知タブ端子54が組電池ケース55の正極端子62及び負極端子64が設けられている側面前部に設置されている。なお、電池電圧には、バイポーラ電池の各単電池層、更にはバイポーラ電池及び一般電池のタブ間電圧を含めることもできる。そして、各バイポーラ電池(更には一般電池)の検知タブが全て検知線(図示せず)を介して検知タブ端子54に接続されている。また、組電池ケース55の底部には、外部弾性体52が取り付けられている。これにより、組電池1を複数積層して複合組電池を形成するような場合に、組電池1間距離を保ち、防振性、耐衝撃性、絶縁性、放熱性などを向上することができる。   The basic configuration of the assembled battery 1 shown in FIG. 11 is as described in FIGS. In FIG. 11, the basic configuration of the assembled battery is housed in a metal assembled battery case 55. A positive electrode terminal 62 and a negative electrode terminal 64 are formed on the front side surface of the assembled battery case 55, and the positive electrode and negative electrode tabs 13 and 15 at both ends in the basic configuration of the assembled battery, the positive electrode terminal 62, and the negative electrode terminal 64 are terminals. Connected by leads 59. Further, in order to monitor the battery voltage, the detection tab terminal 54 is installed at the front side of the assembled battery case 55 where the positive terminal 62 and the negative terminal 64 are provided. The battery voltage can include each cell layer of the bipolar battery, and further, the voltage between the tabs of the bipolar battery and the general battery. And all the detection tabs of each bipolar battery (and also a general battery) are connected to the detection tab terminal 54 via a detection line (not shown). An external elastic body 52 is attached to the bottom of the assembled battery case 55. As a result, when a plurality of assembled batteries 1 are stacked to form a composite assembled battery, the distance between the assembled batteries 1 can be maintained, and vibration isolation, impact resistance, insulation, heat dissipation, and the like can be improved. .

次に、上記の組電池を少なくとも2以上直列、並列、または直列と並列の複合接続した複合組電池としてもよい。これにより、使用目的ごとの電池容量や出力に対する要求に、新たに組電池を作製することなく、比較的安価に対応することが可能になる。すなわち、本発明の複合組電池は、組電池を少なくとも2以上直列、並列、または直列と並列の複合接続したことを特徴とするものであり、基準の組電池を製造し、それを組み合わせて複合組電池とすることで、組電池の仕様を車両用途別に変更することができる。これにより、仕様の異なる沢山の組電池種を製造しなくてよいため、複合組電池コストを減少することができる。上記複合組電池では、全ての組電池が必ずしも本発明の組電池でなくともよい。   Next, at least two or more of the above assembled batteries may be combined in series, parallel, or in series and parallel. Thereby, it becomes possible to respond to the demand for the battery capacity and output for each purpose of use relatively inexpensively without producing a new assembled battery. That is, the composite battery pack of the present invention is characterized in that at least two or more battery packs are connected in series, in parallel, or in series and parallel, and a reference battery pack is manufactured and combined. By using an assembled battery, the specifications of the assembled battery can be changed for each vehicle application. Thereby, since it is not necessary to manufacture many assembled battery types with different specifications, the composite assembled battery cost can be reduced. In the above composite assembled battery, not all the assembled batteries are necessarily the assembled batteries of the present invention.

図12は、図9に記載の組電池の基本構成6個をそれぞれ図11に示す組電池ケースに収納した組電池6個を、6並列に接続した複合組電池の模式図である。複合組電池を構成する各組電池は連結版と固定ねじにより一体化し、組電池の間に弾性体を設置して防振構造を形成している。また、組電池のタブは板状のバスバーで連結している。これにより、図12に示したように、上記組電池ケースに収納した組電池1を6組並列に接続して複合組電池70としている。即ち、複合組電池70とするには、各組電池ケース55の蓋体に設けられた組電池タブの正極端子62及び負極端子64を、板状のバスバーである外部正極及び外部負極端子部を有する組電池正極端子及び組電池負極端子連結板72、74を用いて電気的に接続する。また、各組電池ケース55の両側面に設けられた各ネジ孔部(図示せず)に、該固定ネジ孔部に対応する開口部を有する連結板76を固定ネジ77で固定し、各組電池1同士を連結する。さらに、各組電池1の正極端子62および負極端子64は、それぞれ正極および負極絶縁カバーにより保護され、適当な色、例えば、赤色と青色に色分けすることで識別されている。また、組電池1の間、詳しくは組電池ケース55の底部に外部弾性体52を設置して防振構造を形成している。   12 is a schematic diagram of a composite assembled battery in which six assembled batteries, each of which has six basic configurations of the assembled battery shown in FIG. 9 housed in the assembled battery case shown in FIG. 11, are connected in parallel. Each assembled battery constituting the composite assembled battery is integrated by a connecting plate and a fixing screw, and an anti-vibration structure is formed by installing an elastic body between the assembled batteries. The tabs of the assembled battery are connected by a plate-like bus bar. As a result, as shown in FIG. 12, six sets of the assembled batteries 1 housed in the assembled battery case are connected in parallel to form a composite assembled battery 70. That is, in order to obtain the composite assembled battery 70, the positive electrode terminal 62 and the negative electrode terminal 64 of the assembled battery tab provided on the lid of each assembled battery case 55 are replaced with the external positive electrode and external negative electrode terminal portions that are plate-like bus bars. The assembled battery positive terminal and the assembled battery negative terminal connecting plates 72 and 74 are electrically connected. In addition, a connecting plate 76 having an opening corresponding to the fixing screw hole is fixed to each screw hole (not shown) provided on both side surfaces of each assembled battery case 55 with a fixing screw 77, and each set is assembled. The batteries 1 are connected to each other. Furthermore, the positive electrode terminal 62 and the negative electrode terminal 64 of each assembled battery 1 are protected by a positive electrode and a negative electrode insulating cover, respectively, and are identified by color-coding into appropriate colors, for example, red and blue. Further, between the assembled batteries 1, specifically, an external elastic body 52 is installed at the bottom of the assembled battery case 55 to form a vibration isolation structure.

また、上記複合組電池では、これを構成する複数の組電池をそれぞれ脱着可能に接続しておくのが望ましい。このように、組電池を複数直並列接続されてなる複合組電池では、一部の電池、組電池が故障しても、その故障部分を交換するだけで修理が可能となるためである。   Moreover, in the said composite assembled battery, it is desirable to connect the some assembled battery which comprises this so that attachment or detachment is possible respectively. As described above, in the composite assembled battery in which a plurality of assembled batteries are connected in series and parallel, even if some of the batteries and the assembled battery fail, the repair can be performed only by replacing the failed part.

また、本発明の車両は、上記組電池および/または上記複合組電池を搭載することを特徴とするものである。即ち、複合組電池だけではなく、使用用途によっては、組電池を車両に搭載するようにしてもよいし、これら複合組電池と組電池を組み合わせて搭載するようにしてもよい。これにより、軽く小さい電池にすることでスペース要望の大きな車両要望に合致できる。電池のスペースを小さくすることで、車両の軽量化も達成できる。   The vehicle according to the present invention is characterized in that the assembled battery and / or the composite assembled battery is mounted. That is, not only the composite battery pack but also the battery pack may be mounted on the vehicle depending on the intended use, or the composite battery pack and the battery pack may be mounted in combination. This makes it possible to meet a large vehicle demand for space by using a light and small battery. By reducing the battery space, the weight of the vehicle can be reduced.

本発明の複合組電池および/または組電池を駆動用電源や補助電源として搭載することのできる車両としては、上記の電気自動車、燃料電池自動車やこれらのハイブリッドカーが好ましいが、これらに制限されるものではない。   As the vehicle on which the composite assembled battery and / or assembled battery of the present invention can be mounted as a driving power source or an auxiliary power source, the above-described electric vehicle, fuel cell vehicle and hybrid vehicle thereof are preferable, but are not limited thereto. It is not a thing.

図13は、複合組電池を車両に搭載した様子を模式的に表した概略図である。図13に示すように、複合組電池70を車両(例えば、電気自動車等)に搭載するには、電気自動車80の車体中央部の座席(シート)下に搭載するのが望ましい。これは、座席下に搭載すれば、車内空間およびトランクルームを広く取ることができるからである。ただし、複合組電池80等を搭載する箇所は、座席下に限らず、車両の床下、シートバック裏、後部トランクルームの下部でも良いし、車両前方のエンジンルームでも良い。   FIG. 13 is a schematic diagram schematically showing a state in which the composite battery pack is mounted on a vehicle. As shown in FIG. 13, in order to mount the composite battery pack 70 on a vehicle (for example, an electric vehicle or the like), it is desirable to mount it under a seat (seat) at the center of the vehicle body of the electric vehicle 80. This is because if the vehicle is mounted under the seat, the interior space and the trunk room can be widened. However, the place where the composite battery pack 80 and the like are mounted is not limited to the position under the seat, but may be the under floor of the vehicle, the back of the seat back, the lower portion of the rear trunk room, or the engine room in front of the vehicle.

本発明の効果を、以下の実施例および比較例を用いて説明する。ただし、本発明の技術的範囲が以下の実施例に限定されるものではない。   The effects of the present invention will be described using the following examples and comparative examples. However, the technical scope of the present invention is not limited to the following examples.

以下の実施例1〜2では、正・負極構成が12層の50Vバイポーラ電池と12直一般電池の50V電池群の並列構造(各層の結線あり)とした。実施例3〜4では、正・負極構成が16層の67Vバイポーラ電池と16直一般電池の67V一般電池群の並列構造(各層の結線あり)とした。比較例1では、各層の結線がないだけで、他は実施例1と同様の並列構造電池とした。以下、詳しく説明する。   In the following Examples 1 and 2, the positive / negative electrode configuration was a parallel structure of a 50V battery group of 12 layers of 50V bipolar batteries and 12 straight general batteries (with connection of each layer). In Examples 3 to 4, the positive / negative electrode configuration was a parallel structure of a 67V general battery group of 16-layer 67V bipolar battery and 16-straight general battery (with connection of each layer). In Comparative Example 1, a parallel structure battery similar to Example 1 was used except that there was no connection of each layer. This will be described in detail below.

実施例1
集電体としてSUS箔(厚さ20μm)の片面にLi−Mn系複合酸化物を含む正極材料を厚さ30μmで塗布して正極層を形成した。その後、正極層を形成したSUS箔の反対面に、結晶性炭素材料としてグラファイトを含む負極材料を厚さ30μmで塗布して負極層を形成することで、バイポーラ電極を形成した。
Example 1
As a current collector, a positive electrode material containing a Li—Mn composite oxide was applied to one side of a SUS foil (thickness: 20 μm) at a thickness of 30 μm to form a positive electrode layer. After that, a negative electrode layer was formed by applying a negative electrode material containing graphite as a crystalline carbon material to a thickness of 30 μm on the opposite surface of the SUS foil on which the positive electrode layer was formed, thereby forming a bipolar electrode.

架橋型ゲル電解質の前駆体をPET不織布セパレータ(約30μm厚さ)に染込ませ、先に得られたバイポーラ電極の上に重ねた。更に同様のバイポーラ電極をその上に重ね、12層(12電極単位)のバイポーラ電池を構成した。   The precursor of the cross-linked gel electrolyte was infiltrated into a PET non-woven fabric separator (about 30 μm thick), and was layered on the bipolar electrode obtained previously. Further, a similar bipolar electrode was stacked thereon to constitute a 12-layer (12 electrode unit) bipolar battery.

この12層バイポーラ電極の正極側(最外層集電体の端部)にはAl製の正極タブ(200μm厚:幅100mm)を振動溶着し、負極側(最外層集電体の端部)にはCu製の負極タブ(200μm厚:幅100mm)を振動溶着した。また、検知タブとしてSUS(20μm厚:幅10mm)を各単電池層の電極タブ取り出し辺とは異なる辺から取り出した(図2(a)参照のこと)。このタブ一体12層バイポーラ電極を有する発電要素(電池本体)全体をラミネート材で封止した(外観図は図2(a)の正面図と同様の構成のものが得られた)。   An Al positive electrode tab (200 μm thickness: width 100 mm) is vibration welded to the positive electrode side (end portion of the outermost layer current collector) of the 12-layer bipolar electrode, and is attached to the negative electrode side (end portion of the outermost layer current collector). Vibrated and welded a negative electrode tab made of Cu (thickness of 200 μm: width of 100 mm). Further, SUS (20 μm thickness: width 10 mm) was taken out from the side different from the electrode tab taking-out side of each cell layer as the detection tab (see FIG. 2A). The entire power generating element (battery body) having the tab-integrated 12-layer bipolar electrode was sealed with a laminate material (the appearance was similar to the front view of FIG. 2A).

この12層(12セル)バイポーラ電池を約80℃で約2時間加熱架橋し、12層バイポーラ電池を製造した。   This 12-layer (12 cells) bipolar battery was heated and crosslinked at about 80 ° C. for about 2 hours to produce a 12-layer bipolar battery.

上記バイポーラ電池で用いたと同一材料を用いて一般電池を作製した。即ち、Li−Mn系複合酸化物を含む正極材料を正極集電体であるSUS箔(厚さ20μm)両面に片面厚さ30μmで塗布し正極層を形成した。結晶性炭素材料としてグラファイトを含む負極材料を負極集電体であるSUS箔(厚さ20μm)両面に片面厚さ30μmで塗布し正極層を形成した。これらの正極及び負極間に架橋型ゲル電解質の前駆体をPET不織布セパレータ(約30μm厚さ)に染込ませたものを挟み込んで発電要素(電池本体)を形成した。発電要素(電池本体)全体をラミネート材で封止した。得られた一般電池を約80℃で約2時間加熱架橋し、正極10枚と負極11枚構成の一般電池を製造した。該一般電池の電極タブ同士を振動溶着で12直接続し、その1電池単位ごとにバイポーラ電池の検知タブとAl線で接合した。検知タブ及び一般電池の電極タブとAl線は振動溶着で接合した。バイポーラ電池の正極及び負極タブの合計断面積が、検知タブと一般電池の直列毎の連結タブとの結線であるAl線の断面積の100倍となるAl線を使用した。また、上記したように全結線の材質のヤング率は、検知タブ及び連結タブの材質のヤング率と同等以下になるものを使用した。   A general battery was fabricated using the same material as that used in the bipolar battery. That is, a positive electrode material containing a Li—Mn composite oxide was applied to both surfaces of a SUS foil (thickness 20 μm) as a positive electrode current collector with a thickness of 30 μm on one side to form a positive electrode layer. A negative electrode material containing graphite as a crystalline carbon material was applied to both surfaces of a SUS foil (thickness 20 μm) as a negative electrode current collector with a thickness of 30 μm on one side to form a positive electrode layer. A power generation element (battery body) was formed by sandwiching a cross-linked gel electrolyte precursor in a PET nonwoven fabric separator (about 30 μm thick) between the positive electrode and the negative electrode. The entire power generation element (battery body) was sealed with a laminate material. The obtained general battery was heated and crosslinked at about 80 ° C. for about 2 hours to produce a general battery having 10 positive electrodes and 11 negative electrodes. The electrode tabs of the general battery were directly connected by vibration welding, and each battery unit was joined to the detection tab of the bipolar battery with an Al wire. The detection tab and the electrode tab of the general battery and the Al wire were joined by vibration welding. An Al wire having a total cross-sectional area of the positive electrode and negative electrode tab of the bipolar battery that is 100 times the cross-sectional area of the Al wire, which is a connection between the detection tab and the connection tab of each general battery in series, was used. In addition, as described above, a material whose Young's modulus of the material of all connections is equal to or less than the Young's modulus of the material of the detection tab and the connection tab was used.

バイポーラ電池の重心と一般電池群の重心間距離は、バイポーラ電池の長短辺長さと一般電池郡の短短辺長さのほぼ中間値となるように結線を行った。   Wiring was performed so that the distance between the center of gravity of the bipolar battery and the center of gravity of the general battery group was approximately halfway between the long and short sides of the bipolar battery and the short and short sides of the general battery group.

組電池を構成した後、この電池をアルミケースに挿入し、図12中の1ケース55の外観を有する組電池(組電池ケース内部の基本構成は、図1と同様の配置とした。ただし、一般電池群の配置は図7と同様にした。)とした。   After the assembled battery was constructed, the battery was inserted into an aluminum case, and the assembled battery having the appearance of one case 55 in FIG. 12 (the basic configuration inside the assembled battery case was the same as that in FIG. The arrangement of the general battery group was the same as in FIG.

組電池ケース内部の基本構成(構造)、バイポーラ電池の作製に用いたバイポーラ電極の積層数、一般電池群の直列数、タブ断面積比(正極及び負極タブの合計断面積:検知タブ+結線の断面積)、ヤング率比(検知タブ+一般直列連結タブの材質のヤング率;結線の材質のヤング率)、正極活物質材料、負極活物質材料を下記表1に示す。   Basic structure (structure) inside battery pack case, number of stacked bipolar electrodes used to manufacture bipolar battery, number of series of general battery groups, tab cross-sectional area ratio (total cross-sectional area of positive and negative electrode tabs: detection tab + connection Table 1 below shows the cross-sectional area), Young's modulus ratio (Young's modulus of the material of the detection tab + general series connection tab; Young's modulus of the material of the connection), positive electrode active material, and negative electrode active material.

また、得られた組電池につき、以下に説明する試験方法により、重心間距離要件、容量バラツキ、平均減衰量を測定した。得られた結果を下記表1に示す。   Further, the obtained assembled battery was measured for the distance between the centers of gravity, the capacity variation, and the average attenuation amount by the test method described below. The obtained results are shown in Table 1 below.

実施例2
実施例1で用いたと同一材料を用いて12層の50Vバイポーラ電池及び12直一般電池の50V一般電池群を作製し、組電池ケース内部の基本構成を図7と同様の配置とした以外は、実施例1と同様にして組電池を作製した。
Example 2
Except for producing a 12-layer 50V bipolar battery and a 12V straight general battery 50V general battery group using the same material as used in Example 1, the basic configuration inside the assembled battery case was the same as in FIG. An assembled battery was produced in the same manner as in Example 1.

実施例1と同様の製造条件及び試験結果を表1に示すとともに、平均低減量の測定で得られた周波数−振動伝達率の特性を示す線図を図10に示した。   The production conditions and test results similar to those of Example 1 are shown in Table 1, and a diagram showing the frequency-vibration transmissibility characteristics obtained by measuring the average reduction amount is shown in FIG.

実施例3
集電体としてSUS箔(厚さ20μm)の片面にLi−Mn系複合酸化物を含む正極材料を厚さ30μmで塗布して正極層を形成した。その後、正極層を形成したSUS箔の反対面に、非結晶性炭素材料としてハードカーボンを含む負極材料を厚さ30μmで塗布して負極層を形成することで、バイポーラ電極を形成した。
Example 3
As a current collector, a positive electrode material containing a Li—Mn composite oxide was applied to one side of a SUS foil (thickness: 20 μm) at a thickness of 30 μm to form a positive electrode layer. After that, a negative electrode layer was formed by applying a negative electrode material containing hard carbon as an amorphous carbon material to a thickness of 30 μm on the opposite surface of the SUS foil on which the positive electrode layer was formed, thereby forming a bipolar electrode.

架橋型ゲル電解質の前駆体をPET不織布セパレータ(約30μm厚さ)に染込ませ、先に得られたバイポーラ電極の上に重ねた。更に同様のバイポーラ電極をその上に重ね、16層(16電極単位)のバイポーラ電池を構成した。   The precursor of the cross-linked gel electrolyte was infiltrated into a PET non-woven fabric separator (about 30 μm thick), and was layered on the bipolar electrode obtained previously. Furthermore, a similar bipolar electrode was stacked thereon to constitute a 16-layer (16 electrode unit) bipolar battery.

この16層バイポーラ電極の正極側(最外層集電体の端部)にはAl製の正極タブ(200μm厚:幅40mm)を振動溶着し、負極側(最外層集電体の端部)にはCu製の負極タブ(200μm厚:幅40mm)を振動溶着した。また、検知タブとしてSUS製(10μm厚:幅5mm)を各単電池層の電極タブ取り出し辺とは異なる2辺から取り出した(図3参照のこと)。このタブ一体16層バイポーラ電極を有する発電要素(電池本体)全体をラミネート材で封止した(外観図は図3の断面図と同様の構成のものが得られた)。   An Al positive electrode tab (200 μm thickness: width 40 mm) is vibration welded to the positive electrode side (end of the outermost layer current collector) of the 16-layer bipolar electrode, and is attached to the negative electrode side (end of the outermost layer current collector). Vibrated and welded a negative electrode tab made of Cu (thickness: 200 μm: width: 40 mm). Moreover, the product made from SUS (10 micrometers thickness: width 5mm) was taken out from two sides different from the electrode tab taking-out side of each cell layer as a detection tab (refer FIG. 3). The entire power generation element (battery body) having the tab-integrated 16-layer bipolar electrode was sealed with a laminate material (appearance was similar to that shown in the cross-sectional view of FIG. 3).

この16層(16セル)バイポーラ電池を約80℃で約2時間加熱架橋し、16層バイポーラ電池を製造した。   This 16-layer (16 cells) bipolar battery was crosslinked by heating at about 80 ° C. for about 2 hours to produce a 16-layer bipolar battery.

上記バイポーラ電池で用いたと同一材料を用いて一般電池を作製した。即ち、Li−Mn系複合酸化物を含む正極材料を正極集電体であるSUS箔(厚さ20μm)両面に片面厚さ30μmで塗布し正極層を形成した。非結晶性炭素材料としてハードカーボンを含む負極材料を負極集電体であるSUS箔(厚さ20μm)両面に片面厚さ30μmで塗布し正極層を形成した。これらの正極及び負極間に架橋型ゲル電解質の前駆体をPET不織布セパレータ(約30μm厚さ)に染込ませたものを挟み込んで発電要素(電池本体)を形成した。発電要素(電池本体)全体をラミネート材で封止した。得られた一般電池を約80℃で約2時間加熱架橋し、正極10枚と負極11枚構成の一般電池を製造した。該一般電池の電極タブ同士を振動溶着で16直接続し、その1電池単位ごとにバイポーラ電池の検知タブとCu線で接合した。検知タブ及び一般電池の電極タブとCu線は振動溶着で接合した。バイポーラ電池の正極及び負極タブの合計断面積が、検知タブと一般電池の直列毎の連結タブとの結線であるCu線の断面積の100倍となるCu線を使用した。また、上記したように全結線の材質のヤング率は、検知タブ及び連結タブの材質のヤング率と同等以下になるものを使用した。   A general battery was fabricated using the same material as that used in the bipolar battery. That is, a positive electrode material containing a Li—Mn composite oxide was applied to both surfaces of a SUS foil (thickness 20 μm) as a positive electrode current collector with a thickness of 30 μm on one side to form a positive electrode layer. A negative electrode material containing hard carbon as an amorphous carbon material was applied to both surfaces of a SUS foil (thickness 20 μm) as a negative electrode current collector with a thickness of 30 μm on one side to form a positive electrode layer. A power generation element (battery body) was formed by sandwiching a cross-linked gel electrolyte precursor in a PET nonwoven fabric separator (about 30 μm thick) between the positive electrode and the negative electrode. The entire power generation element (battery body) was sealed with a laminate material. The obtained general battery was heated and crosslinked at about 80 ° C. for about 2 hours to produce a general battery having 10 positive electrodes and 11 negative electrodes. The electrode tabs of the general battery were directly connected by vibration welding, and each battery unit was joined to the detection tab of the bipolar battery with a Cu wire. The detection tab and the electrode tab of the general battery and the Cu wire were joined by vibration welding. A Cu wire having a total cross-sectional area of the positive electrode and the negative electrode tab of the bipolar battery that is 100 times the cross-sectional area of the Cu wire, which is a connection between the detection tab and the connection tab of each general battery in series, was used. In addition, as described above, a material whose Young's modulus of the material of all connections is equal to or less than the Young's modulus of the material of the detection tab and the connection tab was used.

バイポーラ電池の重心と一般電池群の重心間距離は、バイポーラ電池の長短辺長さと一般電池郡の短短辺長さのほぼ中間値となるように結線を行った。   Wiring was performed so that the distance between the center of gravity of the bipolar battery and the center of gravity of the general battery group was approximately halfway between the long and short sides of the bipolar battery and the short and short sides of the general battery group.

組電池を構成した後、この電池をアルミケースに挿入し、図12中の1ケース55の外観を有する組電池(組電池ケース内部の基本構成は、図8と同様の配置とした)とした。   After the assembled battery was constructed, this battery was inserted into an aluminum case to obtain an assembled battery having the appearance of one case 55 in FIG. 12 (the basic configuration inside the assembled battery case was arranged in the same manner as in FIG. 8). .

組電池ケース内部の基本構成(構造)、バイポーラ電池の作製に用いたバイポーラ電極の積層数、一般電池群の直列数、タブ断面積比(正極及び負極タブの合計断面積:検知タブ+結線の断面積)、ヤング率比(検知タブ+一般直列連結タブの材質のヤング率;結線の材質のヤング率)、正極活物質材料、負極活物質材料を下記表1に示す。   Basic structure (structure) inside battery pack case, number of stacked bipolar electrodes used to manufacture bipolar battery, number of series of general battery groups, tab cross-sectional area ratio (total cross-sectional area of positive and negative electrode tabs: detection tab + connection Table 1 below shows the cross-sectional area), Young's modulus ratio (Young's modulus of the material of the detection tab + general series connection tab; Young's modulus of the material of the connection), positive electrode active material, and negative electrode active material.

また、得られた組電池につき、以下に説明する試験方法により、重心間距離要件、容量バラツキ、平均減衰量を測定した。得られた結果を下記表1に示す。   Further, the obtained assembled battery was measured for the distance between the centers of gravity, the capacity variation, and the average attenuation amount by the test method described below. The obtained results are shown in Table 1 below.

実施例4
実施例3で用いたと同一材料を用いて16層の67Vバイポーラ電池及び16直一般電池の67V一般電池群を作製し、組電池ケース内部の基本構成を図9と同様の配置とした以外は、実施例3と同様にして組電池を作製した。
Example 4
Using the same material as used in Example 3, a 67-layer bipolar battery of 16 layers and a 67-volt general battery group of 16 straight general batteries were prepared, and the basic configuration inside the assembled battery case was the same as in FIG. An assembled battery was produced in the same manner as in Example 3.

実施例3と同様の製造条件及び試験結果を表1に示した。   The production conditions and test results similar to those in Example 3 are shown in Table 1.

比較例1
各層の結線がないだけで、他は実施例1と同様の並列構造電池とした。ただし、比較例1では、重心の距離をバイポーラ電池及び一般電池群の長短辺長さよりも長くした仕様にした。
Comparative Example 1
A parallel structure battery similar to that of Example 1 was used except that there was no connection of each layer. However, in the comparative example 1, it was set as the specification which made distance of the gravity center longer than the long and short side length of a bipolar battery and a general battery group.

詳しくは、集電体としてSUS箔(厚さ20μm)の片面にLi−Mn系複合酸化物を含む正極材料を厚さ30μmで塗布して正極層を形成した。その後、正極層を形成したSUS箔の反対面に、非結晶性炭素材料としてハードカーボンを含む負極材料を厚さ30μmで塗布して負極層を形成することで、バイポーラ電極を形成した。   Specifically, a positive electrode material containing a Li—Mn-based composite oxide was applied at a thickness of 30 μm on one side of a SUS foil (thickness: 20 μm) as a current collector to form a positive electrode layer. After that, a negative electrode layer was formed by applying a negative electrode material containing hard carbon as an amorphous carbon material to a thickness of 30 μm on the opposite surface of the SUS foil on which the positive electrode layer was formed, thereby forming a bipolar electrode.

架橋型ゲル電解質の前駆体をPET不織布セパレータ(約30μm厚さ)に染込ませ、先に得られたバイポーラ電極の上に重ねた。更に同様のバイポーラ電極をその上に重ね、12層(12電極単位)のバイポーラ電池を構成した。   The precursor of the cross-linked gel electrolyte was infiltrated into a PET non-woven fabric separator (about 30 μm thick), and was layered on the bipolar electrode obtained previously. Further, a similar bipolar electrode was stacked thereon to constitute a 12-layer (12 electrode unit) bipolar battery.

この12層バイポーラ電極の正極側(最外層集電体の端部)にはAl製の正極タブ(200μm厚:幅100mm)を振動溶着し、負極側(最外層集電体の端部)にはCu製の負極タブ(200μm厚:幅100mm)を振動溶着した。また、検知タブとしてSUS(10μm厚:幅5mm)を各単電池層の電極タブ取り出し辺とは異なる辺から取り出した(図2(a)参照のこと)。このタブ一体12層バイポーラ電極を有する発電要素(電池本体)全体をラミネート材で封止した(外観図は図2(a)の正面図と同様の構成のものが得られた)。   An Al positive electrode tab (200 μm thickness: width 100 mm) is vibration welded to the positive electrode side (end portion of the outermost layer current collector) of the 12-layer bipolar electrode, and is attached to the negative electrode side (end portion of the outermost layer current collector). Vibrated and welded a negative electrode tab made of Cu (thickness of 200 μm: width of 100 mm). Further, SUS (10 μm thickness: width 5 mm) was taken out from the side different from the electrode tab taking-out side of each single cell layer as the detection tab (see FIG. 2A). The entire power generating element (battery body) having the tab-integrated 12-layer bipolar electrode was sealed with a laminate material (the appearance was similar to the front view of FIG. 2A).

この12層(12セル)バイポーラ電池を約80℃で約2時間加熱架橋し、12層バイポーラ電池を製造した。   This 12-layer (12 cells) bipolar battery was heated and crosslinked at about 80 ° C. for about 2 hours to produce a 12-layer bipolar battery.

上記バイポーラ電池で用いたと同一材料を用いて一般電池を作製した。即ち、Li−Mn系複合酸化物を含む正極材料を正極集電体であるSUS箔(厚さ20μm)両面に片面厚さ30μmで塗布し正極層を形成した。非結晶性炭素材料としてハードカーボンを含む負極材料を負極集電体であるSUS箔(厚さ20μm)両面に片面厚さ30μmで塗布し正極層を形成した。これらの正極及び負極間に架橋型ゲル電解質の前駆体をPET不織布セパレータ(約30μm厚さ)に染込ませたものを挟み込んで発電要素(電池本体)を形成した。発電要素(電池本体)全体をラミネート材で封止した。得られた一般電池を約80℃で約2時間加熱架橋し、正極10枚と負極11枚構成の一般電池を製造した。該一般電池の電極タブ同士を振動溶着で12直接続した。本比較例では、その1電池単位ごとにバイポーラ電池の検知タブを結線しなかった(図6参照のこと)。   A general battery was fabricated using the same material as that used in the bipolar battery. That is, a positive electrode material containing a Li—Mn composite oxide was applied to both surfaces of a SUS foil (thickness 20 μm) as a positive electrode current collector with a thickness of 30 μm on one side to form a positive electrode layer. A negative electrode material containing hard carbon as an amorphous carbon material was applied to both surfaces of a SUS foil (thickness 20 μm) as a negative electrode current collector with a thickness of 30 μm on one side to form a positive electrode layer. A power generation element (battery body) was formed by sandwiching a cross-linked gel electrolyte precursor in a PET nonwoven fabric separator (about 30 μm thick) between the positive electrode and the negative electrode. The entire power generation element (battery body) was sealed with a laminate material. The obtained general battery was heated and crosslinked at about 80 ° C. for about 2 hours to produce a general battery having 10 positive electrodes and 11 negative electrodes. 12 electrode tabs of the general battery were directly connected by vibration welding. In this comparative example, the detection tab of the bipolar battery was not connected for each battery unit (see FIG. 6).

バイポーラ電池の重心と一般電池群の重心間距離は、実施例1と同様に、バイポーラ電池の長短辺長さと一般電池郡の短短辺長さのほぼ中間値となるように配置した。   The distance between the center of gravity of the bipolar battery and the center of the general battery group was arranged so as to be approximately the intermediate value between the long and short sides of the bipolar battery and the short and short sides of the general battery group, as in Example 1.

上記により組電池を構成した後、この電池をアルミケースに挿入し、図12中の1ケース55の外観を有する組電池(組電池ケース内部の基本構成は、図1と同様の配置とした。ただし、一般電池群の配置は図7と同様にした。)とした。   After the assembled battery was configured as described above, the battery was inserted into an aluminum case, and the assembled battery having the appearance of one case 55 in FIG. 12 (the basic configuration inside the assembled battery case was the same as that in FIG. 1. However, the arrangement of the general battery group was the same as in FIG.

組電池ケース内部の基本構成(構造)、バイポーラ電池の作製に用いたバイポーラ電極の積層数、一般電池群の直列数、タブ断面積比(正極及び負極タブの合計断面積:検知タブ+結線(なし)の断面積)、正極活物質材料、負極活物質材料を下記表1に示す。   Basic structure (structure) inside the assembled battery case, the number of stacked bipolar electrodes used to manufacture the bipolar battery, the number of series of general battery groups, the tab cross-sectional area ratio (total cross-sectional area of positive and negative electrode tabs: detection tab + connection ( Table 1 below shows the cross-sectional area)), the positive electrode active material, and the negative electrode active material.

また、得られた組電池につき、以下に説明する試験方法により、重心間距離要件、容量バラツキ、平均減衰量を測定した。得られた結果を下記表1に示す。   Further, the obtained assembled battery was measured for the distance between the centers of gravity, the capacity variation, and the average attenuation amount by the test method described below. The obtained results are shown in Table 1 below.

実施例1と同様の製造条件及び試験結果を表1に示すとともに、平均低減量の測定で得られた周波数−振動伝達率の特性を示す線図を図10に示した。   The production conditions and test results similar to those of Example 1 are shown in Table 1, and a diagram showing the frequency-vibration transmissibility characteristics obtained by measuring the average reduction amount is shown in FIG.

Figure 2005197015
Figure 2005197015

Figure 2005197015
Figure 2005197015

試験方法
(1)容量バラツキ測定
実施例及び比較例の組電池を上限50V、下限36Vとして、1C CC充放電サイクル試験を1000回行った。そのときに各層間の電圧バラツキが、初期の電圧バラツキに比較し、その標準偏差の変化率が1.2倍までを○とした。1.2倍を超える場合には×とした。
Test method (1) Measurement of capacity variation The 1C CC charge / discharge cycle test was conducted 1000 times with the assembled batteries of Examples and Comparative Examples set to an upper limit of 50V and a lower limit of 36V. At that time, the voltage variation between the respective layers was compared with the initial voltage variation, and the change rate of the standard deviation was evaluated to be up to 1.2 times. When it exceeded 1.2 times, it was set as x.

(2)平均低減量の測定
上記の各実施例及び比較例の方法によって得られた組電池の略中央部に加速度ピックアップを設定し、インパルスハンマーによってハンマリングしたときの加速度ピックアップの振動スペクトルを測定した。設定方法は、JIS B 0908(振動及び衝撃ピックアップの校正方法・基本概念)に準拠した。測定スペクトルは、FFT分析器により解析し、周波数と加速度の次元に変換した。この得られた周波数に関して平均化とスムージングを行い、振動伝達率スペクトルを得た。この加速度スペクトルの10〜300Hzまでの平均を振動平均値とした。
(2) Measurement of average reduction amount An acceleration pickup is set at the approximate center of the assembled battery obtained by the method of each of the above examples and comparative examples, and a vibration spectrum of the acceleration pickup is measured when hammered by an impulse hammer. did. The setting method conformed to JIS B 0908 (vibration and shock pickup calibration method / basic concept). The measured spectrum was analyzed by an FFT analyzer and converted to frequency and acceleration dimensions. The obtained frequency was averaged and smoothed to obtain a vibration transmissibility spectrum. The average of the acceleration spectrum up to 10 to 300 Hz was defined as the vibration average value.

比較基準を従来例のスペクトルの振動平均値とし、各基準の振動平均値に対する比を平均低減量とした。   The comparison reference was the vibration average value of the spectrum of the conventional example, and the ratio to the vibration average value of each reference was the average reduction amount.

従って、平均減衰量=0%の場合は従来例と実施例の振動平均値が同等であり減衰が起きていないことを示し、平均減衰量=30%の場合は、場合は従来例に対する実施例の振動平均値が30%低減されたことを示す。   Therefore, when the average attenuation amount is 0%, the vibration average values of the conventional example and the embodiment are equivalent, indicating that no attenuation occurs. When the average attenuation amount is 30%, the embodiment is an example of the conventional example. It shows that the vibration average value of was reduced by 30%.

なお、上記試験により得られた実施例2の組電池での周波数−振動伝達率の特性を示す線図を図10に「発明構造」として示した。同様に、上記試験により得られた比較例1の組電池での周波数−振動伝達率の特性を示す線図を図10に「従来構造」として示した。   In addition, the diagram which shows the characteristic of the frequency-vibration transmissibility in the assembled battery of Example 2 obtained by the said test was shown as "invention structure" in FIG. Similarly, a diagram showing the frequency-vibration transmissibility characteristics of the assembled battery of Comparative Example 1 obtained by the above test is shown as “conventional structure” in FIG.

(3)重心距離要件
上記の各実施例及び比較例の方法によって得られたバイポーラ電池の重心と一般電池群の重心の距離がバイポーラ電池及び一般電池群の長短辺長さよりも短いものを○とした。重心の距離がバイポーラ電池及び一般電池群の長短辺長さよりも長いものを×とした。
(3) Center-of-gravity distance requirement A case where the distance between the center of gravity of the bipolar battery and the center of the general battery group obtained by the method of each of the above examples and comparative examples is shorter than the long and short side lengths of the bipolar battery and the general battery group. did. The case where the distance of the center of gravity is longer than the long and short side lengths of the bipolar battery and the general battery group is defined as x.

本発明の組電池の代表的な実施形態を模式的に表した平面概略図である。1 is a schematic plan view schematically showing a typical embodiment of a battery pack of the present invention. 本発明の組電池に用いられる実施形態1のバイポーラ電池の外観図であり、(a)がその正面図を、(b)がその側面図を、(c)が(a)のA−A断面図を示している。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is an external view of the bipolar battery of Embodiment 1 used for the assembled battery of this invention, (a) is the front view, (b) is the side view, (c) is the AA cross section of (a). The figure is shown. 図2のバイポーラ二次電池の電圧検知用タブの取り出し方を変えたものの内部構造及びタブ連結構造を模式的に表した電池内部の断面概略図である。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the inside of the battery, schematically showing the internal structure and tab connection structure of the bipolar secondary battery of FIG. 本発明の組電池に用いられる実施形態2のバイポーラ二次電池の外観図であり、(a)がその正面図を、(b)がその側面図を、(c)がそのA−A断面図を示している。It is an external view of the bipolar secondary battery of Embodiment 2 used for the assembled battery of this invention, (a) is the front view, (b) is the side view, (c) is the AA sectional drawing. Is shown. 図5(a)は、図1の組電池の構成を簡略化し、バイポーラ電池側の電池内部の各層が直列接続された構成と、一般電池群側の各一般電池が直列接続された構成を示すと共に、バイポーラ電池側の検知用タブと同一電位レベルの一般電池の直列毎の一般直列連結タブが結線で電気的に結合されている様子を模式的に表した概略図面である。図5(b)は、図5(a)の測定点にて大電流放電後の時間推移に伴うバイポーラ電池側と一般電池群側の電流値の変化を計測し、グラフに示したものである。FIG. 5A shows a configuration in which the configuration of the assembled battery in FIG. 1 is simplified, and each layer inside the battery on the bipolar battery side is connected in series, and each general battery on the general battery group side is connected in series. A schematic diagram schematically showing a state in which general series connection tabs for each series of general batteries having the same potential level as the detection tab on the bipolar battery side are electrically coupled together. FIG. 5B is a graph showing changes in the current values on the bipolar battery side and the general battery group side with time transition after large current discharge at the measurement point in FIG. . 図6(a)は、本発明の組電池と対比すべく、図5(a)の組電池の構成において、バイポーラ電池側の検知用タブと同一電位レベルの一般電池の直列毎の一般直列連結タブを電気的に結合することなく組電池としている様子を模式的に表した概略図面である。図6(b)は、図6(a)の測定点にて大電流放電後の時間推移に伴うバイポーラ電池側と一般電池群側の電流値の変化を計測し、グラフに示したものである。FIG. 6 (a) shows a general series connection for each series of general batteries at the same potential level as the detection tab on the bipolar battery side in the configuration of the assembled battery of FIG. 5 (a) for comparison with the assembled battery of the present invention. It is the schematic drawing which represented typically a mode that it was set as the assembled battery, without electrically coupling a tab. FIG. 6B is a graph showing changes in current values on the bipolar battery side and the general battery group side with time transition after large current discharge at the measurement point in FIG. 6A. . 図1の組電池を、バイポーラ電池表面上の重心と、前記一般電池群投影外形の重心間の距離が、バイポーラ電池若しくは一般電池群外形の短辺の長短辺長さと短短辺長さの範囲になるように配置してなる防振構造の実施形態を模式的に表した概略平面図である。In the assembled battery of FIG. 1, the distance between the center of gravity on the surface of the bipolar battery and the center of gravity of the projected outline of the general battery group is in the range of the short side length and the short side length of the short side of the bipolar battery or the general battery group outline. It is the schematic plan view which represented typically the embodiment of the vibration proof structure formed so that it may become. 本発明の組電池の代表的な他の実施形態を模式的に表した平面概略図である。It is the plane schematic diagram which represented typically other typical embodiment of the assembled battery of this invention. 図8の組電池を点線部分で折り曲げることにより、バイポーラ電池の上に重ねることで電池の投影面積を縮小させた組電池の一実施形態を表したものであり、バイポーラ電池表面上に一般電池群を重ねる前の様子を模式的に表した概略平面図である。8 shows an embodiment of an assembled battery in which the projected area of the battery is reduced by folding the assembled battery of FIG. 8 at a dotted line portion so as to be superimposed on the bipolar battery. It is the schematic plan view which represented the mode before piling up typically. 図7の結線がある組電池(発明構造)と、図7の組電池において検知タブと一般直列連結タブを電気的に結合しない(結線がない)組電池(従来構造)の振動の様子を示す、周波数−振動伝達率の特性のグラフである。FIG. 7 shows the vibration state of the assembled battery (invention structure) with the connection in FIG. 7 and the assembled battery (conventional structure) in which the detection tab and the general series connection tab are not electrically coupled (no connection) in the assembled battery in FIG. It is a graph of the characteristic of a frequency-vibration transmissibility. 図7に示す組電池の基本構成を組電池ケースに収納してなる組電池の様子を模式的に表した概略図である。It is the schematic which represented the mode of the assembled battery formed by accommodating the basic composition of the assembled battery shown in FIG. 7 in an assembled battery case. 図9に記載の組電池の基本構成6個をそれぞれ図11に示す組電池ケースに収納した組電池6個を、6並列に接続した複合組電池の模式図である。FIG. 12 is a schematic diagram of a composite battery pack in which six battery packs each having six basic configurations of the battery pack shown in FIG. 9 housed in the battery pack case shown in FIG. 11 are connected in parallel. 複合組電池を車両に搭載した様子を模式的に表した概略図である。It is the schematic which represented the mode that the composite assembled battery was mounted in the vehicle. 一般電池の全体構造を模式的に表わした断面概略図を示す。1 is a schematic cross-sectional view schematically showing the overall structure of a general battery. バイポーラ電池の全体構造を模式的に表わした概略断面図を示す。1 is a schematic cross-sectional view schematically showing the entire structure of a bipolar battery.

符号の説明Explanation of symbols

1 組電池、
2 発電要素、
3 バイポーラ二次電池、
5 一般電池、
7 一般電池群、
9 電圧検出用タブ(検知タブ)、
11 一般電池の直列毎のタブ連結部(一般直列連結タブ)、
12 バスバー、
13 バイポーラ二次電池の正極タブ、
15 バイポーラ二次電池の負極タブ、
17 一般電池群の+端子(正極タブ)、
19 一般電池群の−端子(負極タブ)、
21 結線、
22 高分子金属複合フィルム、
23 封止部分、
24 単電池層(セル)、
25 集電体、
26 正極層、
27 負極層、
28 バイポーラ電極、
29 電解質層、
31 一般電池、
32 電池外装材、
33 正極集電体、
34 正極活物質層、
35 電解質層、
36 負極集電体、
37 負極活物質層、
38 発電要素、
39 正極(端子)リード、
40 負極(端子)リード、
41 バイポーラ電池、
42 集電体、
43 正極活物質層、
44 負極活物質層、
45 バイポーラ電極、
45a 電極積層体の最上層の電極、
45b 電極積層体の最下層の電極、
46 電解質層、
47 電極積層体(バイポーラ電池本体、発電要素)、
48 正極リード、
49 負極リード、
50 電池外装材(外装パッケージ)、
52 外部弾性体、
54 検知タブ端子、
55 組電池ケース、
59 端子リード、
62 正極端子、
64 負極端子、
70 複合組電池、
72 組電池正極端子連結板、
74 組電池負極端子連結板、
76 連結板、
77 固定ネジ、
80 電気自動車、
L、La、Lb バイポーラ電池の重心と一般電池群の重心間距離、
長短辺長さ、
、L 短短辺長さ、
バイポーラ二次電池の重心、
、G 一般電池群の重心、
、S、S 投影外形。
1 battery pack,
2 power generation elements,
3 Bipolar secondary battery,
5 General battery,
7 General battery group,
9 Voltage detection tab (detection tab),
11 Tab connection part (general series connection tab) for each series of general batteries
12 Busbar,
13 Positive electrode tab of a bipolar secondary battery,
15 Bipolar secondary battery negative electrode tab,
17 + terminal (positive electrode tab) of general battery group,
19 -terminal (negative electrode tab) of the general battery group,
21 Connection,
22 Polymer metal composite film,
23 sealing part,
24 single cell layer (cell),
25 Current collector,
26 positive electrode layer,
27 negative electrode layer,
28 bipolar electrodes,
29 electrolyte layer,
31 General battery,
32 Battery exterior material,
33 positive electrode current collector,
34 positive electrode active material layer,
35 electrolyte layer,
36 negative electrode current collector,
37 negative electrode active material layer,
38 Power generation elements,
39 Positive electrode (terminal) lead,
40 Negative electrode (terminal) lead,
41 bipolar battery,
42 current collector,
43 positive electrode active material layer,
44 negative electrode active material layer,
45 bipolar electrodes,
45a, the uppermost electrode of the electrode stack,
45b, the bottom electrode of the electrode stack,
46 electrolyte layer,
47 electrode laminate (bipolar battery body, power generation element),
48 positive lead,
49 Negative lead,
50 Battery exterior material (exterior package),
52 external elastic body,
54 detection tab terminal,
55 battery pack case,
59 Terminal lead,
62 positive terminal,
64 negative terminal,
70 composite battery pack,
72 assembled battery positive terminal connection plate,
74 assembled battery negative terminal connection plate,
76 connecting plate,
77 fixing screws,
80 electric car,
L, La, Lb Distance between the center of gravity of the bipolar battery and the center of gravity of the general battery group,
L 1 long short side length,
L 2 , L 2 short short side length,
G 1 bipolar secondary battery center of gravity,
G 2 , G 3 general battery group center of gravity,
S 1 , S 2 , S 3 projected outlines.

Claims (10)

バイポーラ電池と、一般電池を前記バイポーラ電池の正極と負極の組み合わせの構成の数だけ直列接続した一般電池群の2種類の電池を並列構造にした組電池であって、
前記バイポーラ電池には構成される各単電池層に連結した検知用のタブを有し、
前記検知用のタブと同一電位レベルの一般電池の直列毎のタブ連結部が電気的に結合されていることを特徴とする組電池。
A battery assembly in which two types of batteries in a general battery group in which a bipolar battery and a general battery are connected in series by the number of combinations of positive and negative electrodes of the bipolar battery are in a parallel structure,
The bipolar battery has a detection tab connected to each cell layer configured,
An assembled battery, wherein a tab connecting portion for each series of general batteries having the same potential level as that of the detection tab is electrically coupled.
前記バイポーラ電池の正極及び負極タブの合計断面積が、前記検知用のタブと前記一般電池の直列毎の連結タブとの結線の断面積の少なくとも倍以上有することを特徴とする請求項1に記載の組電池。   The total cross-sectional area of the positive electrode and the negative electrode tab of the bipolar battery has at least twice the cross-sectional area of the connection between the detection tab and the connection tab for each series connection of the general battery. Battery pack. 前記一般電池のタブ同士の接合が、振動溶着によりなされていることを特徴とする請求項1または2に記載の組電池。   The assembled battery according to claim 1 or 2, wherein the tabs of the general battery are joined by vibration welding. 前記検知用のタブと前記一般電池の直列毎の連結タブの全結線の材質のヤング率が、検知用のタブ及び一般電池の直列毎の連結タブの材質のヤング率と同等以下であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の組電池。   The Young's modulus of the material of all connections of the detection tab and the connection tab for each series connection of the general battery is equal to or less than the Young's modulus of the detection tab and the connection tab material for each series connection of the general battery. The assembled battery according to any one of claims 1 to 3. 前記バイポーラ電池表面上の重心と、前記一般電池群投影外形の重心間の距離が、バイポーラ電池若しくは一般電池群外形の短辺の長短辺長さよりも短いことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の組電池。   The distance between the center of gravity on the surface of the bipolar battery and the center of gravity of the projected outer shape of the general battery group is shorter than the length of the short side of the outer shape of the bipolar battery or the general battery group. The assembled battery according to any one of the above. 前記バイポーラ電池表面上に、前記一般電池群の少なくとも一部が重なることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の組電池。   The assembled battery according to claim 1, wherein at least a part of the general battery group overlaps the surface of the bipolar battery. 前記バイポーラ電池の正極活物質材料が、Li−Mn系複合酸化物であることを特徴とする特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の組電池。   The assembled battery according to claim 1, wherein the positive electrode active material of the bipolar battery is a Li—Mn composite oxide. 前記バイポーラ電池の負極活物質材料が、結晶性炭素材および非結晶性炭素材から選ばれてなることを特徴とする特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の組電池。   The assembled battery according to any one of claims 1 to 7, wherein a negative electrode active material of the bipolar battery is selected from a crystalline carbon material and an amorphous carbon material. 請求項1〜8に記載の組電池を少なくとも2以上直列、並列、または直列と並列の複合接続したことを特徴とする複合組電池。   A composite assembled battery comprising at least two or more assembled batteries according to claim 1 connected in series, in parallel, or in series and parallel. 請求項1〜8に記載の組電池、又は請求項9に記載の複合組電池を搭載してなることを特徴とする車両。
A vehicle comprising the assembled battery according to claim 1 or the composite assembled battery according to claim 9.
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