JP2005235463A - バイポーラ電池 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】複数の単電池が直列に接続された電池要素が、電池外装体内に封入されてなるバイポーラ電池において、前記単電池を構成する集電体に、前記単電池ごとの電圧を測定するための、フレキシブルフラットケーブルからなる電圧測定用リード37a〜37hが接続されていることを特徴とするバイポーラ電池であり、前記電圧測定用リードは電池要素の上部および/または下部を通過して電池外装体外に導出されている。
【選択図】図3
Description
以下、第1実施形態の構成と効果について、簡単に説明する。
図7は、第2実施形態のバイポーラ電池の外観を示す模式斜視図である。また図8は、図7に示すA−A線に沿った模式断面図である。図9は、本発明の第2実施形態における電池要素を示す模式斜視図である。図10は、図9に示す矢印Xの方向から見た本発明の第2実施形態における電圧測定用リードの接続位置を示す側面図である。図11は、図9に示す矢印Yの方向から見た本発明の第2実施形態における電圧測定用リードの接続位置を示す側面図である。
図12は、第3実施形態のバイポーラ電池の外観を示す模式斜視図である。また図13は、図12に示すA−A線に沿った模式断面図である。図14は、本発明の第3実施形態における電池要素を示す模式斜視図である。図15は、図14に示す矢印Xの方向から見た本発明の第3実施形態における電圧測定用リードの接続位置を示す側面図である。
正極用組成物は通常はスラリー(正極用スラリー)として得られ、集電体(正極用最外層集電体を含む)の一方の面に塗布される。
上記で調製された正極用スラリーを集電体上に塗布した後、乾燥させて、含まれる溶媒を除去する。
負極用組成物は通常はスラリー(負極用スラリー)として得られ、集電体(負極集電体を含む)の正極層が作製された面とは反対の面に塗布される。
上記で調製された負極用スラリーを集電体に塗布した後、乾燥させて、含まれる溶媒を除去する。塗布方法、乾燥条件等については、「(2)正極層の作製」において説明したものと同様の形態が用いられるため、ここでは説明を省略する。
上記で作製されたバイポーラ電極を所望のサイズに切り出す。次いで、各バイポーラ電極の集電体の所望の位置に、FFCからなる電圧測定用リードを接続する。この際、製造上必要であれば、電圧測定用リードを接続するために、前記集電体の周縁部の一部または全部の部位において正極層および/または負極層を剥離し、集電体の一部を露出させてもよい。電圧測定用リードを接続する際の具体的な形態は特に制限されない。例えば、ある集電体に電圧測定用リードを接続する場合には、前記集電体の上面への接続と下面への接続との2通りの場合が考えられるが、いずれの面に接続してもよく、必要であれば、両面に接続してもよい。なお、本工程は、バイポーラ電極の製造後に行われることが、簡便であり好ましいが、可能であれば、以下に示す方法で電池要素を作製した後に、行われても構わない。
バイポーラ電極を、セパレータを介して複数積層させて、積層体を作製する。その後、これにゲル原料溶液を含浸させ、重合させて、電池要素を作製する。
絶縁層は、例えば、積層体の単電池(セル)の周囲部を、所定の幅でエポキシ樹脂等に浸漬させ、または前記周囲部に所定の幅でエポキシ樹脂を注入または含浸させ、その後、前記周囲部に存在するエポキシ樹脂を硬化させることにより形成されうる。この際、好ましくは、集電体は離型性マスキング材等により予めマスキング処理され、前記マスキング剤は、エポキシ樹脂を硬化させた後に剥がすことで簡便に除去されうる。
積層体の正極用および負極用最外層集電体上にそれぞれ、正極用タブ、負極用タブを接合させる。
電圧測定用リードを、図1〜図4(第1実施形態)、図7〜図11(第2実施形態)、または図12〜図15(第3実施形態)等に示す所望の形態に配置する。その後、電池要素全体をラミネートフィルム等の電池外装体で被覆し、熱融着等により密封して、バイポーラ電池を完成させる。これにより、外部からの衝撃に対する耐性が向上し、環境劣化が防止される。封止の際には、正極用タブおよび負極用タブ、並びに電圧測定用リードの一部が電池外部に導出される。
実施例1
以下の方法により、本発明のバイポーラ電池を作製した。
導線としてのアルミニウム箔(厚さ:40μm、幅:2mm)と、絶縁フィルムとしての変性ポリプロピレン(厚さ:50μm、幅45mm、融点:100℃)とを準備した。
まず、ステンテス(SUS)製の集電体(厚さ:20μm)を準備した。
プロピレンカーボネート(PC)とエチレンカーボネート(EC)との等容積混合液を用意し、これにリチウム塩としてLiBETI(LiN(SO2C2F5)2)を1.0Mの濃度となるように添加して電解液とした。これらに、ポリマー前駆体としてイオン伝導性高分子であるポリエチレンオキシド(PEO)とポリプロピレンオキシド(PPO)との共重合体(平均分子量:7500〜9000)、および重合開始剤としてベンジルジメチルケタール(BDK)をさらに添加して、プレゲル溶液を調製した。なお、前記プレゲル溶液中の、PCおよびECの等容積混合液と、PEOおよびPPOの共重合体との質量比(PC+EC:PEO+PPO)は、90:10であった。
上記で作製したバイポーラ電極の正極上に、前記ゲル高分子電解質層を載置し、露出している集電体上には、絶縁層として、シート状熱融着性ホットメルト(幅:20mm、厚さ:40μm)を、電極層および電解質層の周囲を取り囲むように載置した。
上記で作製したFFCを導線4本ごとに切断して、導線を4本(4極)ずつ有する2本のFFCとし、この2本のFFCを、電圧測定用リードとして、完成したバイポーラ電池が図7〜図11に示す形態となるように、上記で露出させたバイポーラ電極の集電体表面に接続したこと以外は、実施例1と同様の方法および装置を用いて、バイポーラ電池を製造した。
上記で作製したFFCを導線2本ごとに切断して、導線を2本(2極)ずつ有する4本のFFCとし、この4本のFFCを、電圧測定用リードとして、完成したバイポーラ電池が図12〜図15に示す形態となるように、上記で露出させたバイポーラ電極の集電体表面に接続したこと以外は、実施例1と同様の方法および装置を用いて、バイポーラ電池を製造した。
集電体表面に電圧測定用リードとしてのFFCを接続しなかったこと以外は、実施例1と同様の方法および装置を用いて、バイポーラ電池を製造した。
<バイポーラ電池の充電試験>
上記で製造したバイポーラ電池について、下記の条件により充電試験を行った。
表1からわかるように、実施例1〜3のバイポーラ電池においては、各単電池間に最大で11〜16mVの電圧差が生じている。そこで、このばらつきを解消し、各単電池の電圧を一定にする電圧調整試験を行った。
上記で製造したバイポーラ電池について、以下に示す方法により、耐振動性試験を行った。
実施例2および3の結果から、本発明のバイポーラ電池において、集電体に電圧測定用リードとしてのFFCを接続する際には、前記FFCを電池要素の上部および/または下部を通過させて、電池外装体の外部に導出すると、バイポーラ電池の耐振動性が向上しうることがわかる。
2 導体
3 絶縁フィルム
4 薄肉部
11 バイポーラ電池、
13 集電体、
15 正極層、
17 負極層、
19 電解質層、
21 電池要素、
23 単電池(セル)、
25 正極用最外層集電体、
27 負極用最外層集電体、
29 正極用タブ、
31 負極用タブ、
33 電池外装体、
35 絶縁層、
37,37a〜37h 電圧測定用リード、
40 ソケット。
Claims (10)
- 複数の単電池が集電体を介して直列に接続された電池要素が、電池外装体内に封入されてなるバイポーラ電池において、
前記単電池を挟持する集電体に、前記単電池ごとの電圧を測定するための、フレキシブルフラットケーブルからなる電圧測定用リードが接続されていることを特徴とする、バイポーラ電池。 - 前記電圧測定用リードは、前記電池要素の上部および/または下部を通過して、前記電池外装体の外部に導出される、請求項1に記載のバイポーラ電池。
- 前記電圧測定用リードが、前記電池要素の上部および下部を通過している部位が、前記電池要素を支持するための、支持体として用いられてなる、請求項2に記載のバイポーラ電池。
- 前記フレキシブルフラットケーブルの絶縁フィルムを構成する材料は、ポリエチレン、ポリセロ、ポリプロピレン、コーテッドポリエステル、ナイロン、コーテッドポリプロピレン、ポリスチレン、ポリビニルアルコール、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニリデン、ポリイミドからなる群から選択される1種または2種以上の樹脂である、請求項1〜3のいずれか1項に記載のバイポーラ電池。
- 前記単電池中に含まれる電解質層は、ポリマー電解質からなるポリマー電解質層である、請求項1〜4のいずれか1項に記載のバイポーラ電池。
- 前記単電池中に含まれる正極は、正極活物質としてリチウム−遷移金属複合酸化物を含み、前記単電池中に含まれる負極は、負極活物質としてカーボンまたはリチウム−遷移金属複合酸化物を含む、請求項1〜5のいずれか1項に記載のバイポーラ電池。
- 前記電圧測定用リードに、前記単電池の電圧を制御する単電池コントローラを接続するための、電圧測定用リード接続用電極を有するソケットが接続されてなる、請求項1〜6のいずれか1項に記載のバイポーラ電池。
- 請求項1〜7のいずれか1項に記載のバイポーラ電池を含む、組電池。
- 請求項2〜7のいずれか1項に記載のバイポーラ電池が、前記電圧測定用リードが前記電池要素の上部および/または下部を通過している部位を介して積層されてなる、組電池。
- 請求項1〜7のいずれか1項に記載のバイポーラ電池、または請求項8もしくは9のいずれか1項に記載の組電池を搭載する車両。
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