JP2005310667A - バイポーラ電池、バイポーラ電池の製造方法、組電池およびこれらを搭載した車両 - Google Patents

バイポーラ電池、バイポーラ電池の製造方法、組電池およびこれらを搭載した車両 Download PDF

Info

Publication number
JP2005310667A
JP2005310667A JP2004128681A JP2004128681A JP2005310667A JP 2005310667 A JP2005310667 A JP 2005310667A JP 2004128681 A JP2004128681 A JP 2004128681A JP 2004128681 A JP2004128681 A JP 2004128681A JP 2005310667 A JP2005310667 A JP 2005310667A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
bipolar
active material
bipolar battery
tab
battery
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2004128681A
Other languages
English (en)
Other versions
JP4622294B2 (ja
Inventor
Kenji Hosaka
賢司 保坂
Koichi Nemoto
好一 根本
Kyoichi Watanabe
恭一 渡邉
Taketo Kaneko
健人 金子
Shin Nagayama
森 長山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nissan Motor Co Ltd filed Critical Nissan Motor Co Ltd
Priority to JP2004128681A priority Critical patent/JP4622294B2/ja
Publication of JP2005310667A publication Critical patent/JP2005310667A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4622294B2 publication Critical patent/JP4622294B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Secondary Cells (AREA)
  • Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

【課題】内部のガスを容易に処理できるバイポーラ電池を提供する。
【解決手段】バイポーラ電池は、集電体12,17の一方の面に正極活物質層13が形成され他方の面に負極活物質層14が形成されてなるバイポーラ電極が、電解質を挟んで積層されてなるバイポーラ電池であって、隣接する前記正極活物質層、前記電解質、および前記負極活物質層を含んで構成される単電池層の周囲を囲むように、前記集電体間に配置されるシール部材19と、前記シール部材で囲む内部から外部に引き出され、該内部に向かって開口する袋状のタブ20,50と、を有する。
【選択図】図2

Description

本発明は、バイポーラ電池、バイポーラ電池の製造方法、組電池およびこれらを搭載した車両に関する。
近年、環境保護のため二酸化炭素排出量の低減が切に望まれている。自動車業界では、電気自動車(EV)やハイブリッド電気自動車(HEV)の導入による二酸化炭素排出量の低減に期待が集まっており、これらの実用化の鍵を握るモータ駆動用二次電池の開発が鋭意行われている。二次電池としては、高エネルギー密度、高出力密度が達成できる積層型のリチウムイオン二次電池に注目が集まっている。
リチウムイオン二次電池は、密閉された電池パッケージ内でシート状の電極が電解質層を挟んで電気的に直列接続されており、電流が電極の積層方向、すなわち、電池の厚さ方向に流れるため、通電路の面積が広く、高い出力を得ることができる。
リチウムイオン二次電池は、組み立てた後に最初の充電を行うと、電池内部で反応が起こり、多くの水素、炭化水素、炭素酸化物などのガスが発生する。このようなガスを電池内部に放置すると、電池が膨らみ、または電池内圧が上昇して、積層構造に影響を与え、電池特性低下を引き起こす可能性がある。
ガスは、最初の充電時に大量に発生し、その後の使用中にはほとんど発生しない。したがって、一度充電した後に、電池パッケージ内からガスを排気して、別の工程ラインに移し、再度樹脂製フィルム等で気密封止するという製造方法が提案されている(たとえば、特許文献1参照)。
一方で、バイポーラ電池は、電解質をバイポーラ電極の間に挟んで、これを複数積層して構成されている。電解質には、固体電解質を用いることもできるが、液体電解質やゲル電解質をセパレータに含浸させて用いることもできる。電解質に液体またはゲル電解質を用いる場合、電解質が自由に移動するのでは、バイポーラ電池内で液絡(短絡)が起こってしまうので、単電池単位で周囲を絶縁物で覆って密閉している(たとえば、特許文献2参照)。
特開平10−199561号公報 特開平11−204136号公報
しかし、バイポーラ電池においても、リチウムイオン二次電池であれば、上述のように最初の充電時にガスが発生する。発生したガスは、絶縁物で覆われた内部に溜まってしまう。このガスを、上述のように、電池を組み立てて一度充電した後に、パッケージ内から排気するためには、単電池の周囲の絶縁物をはがす必要がある。絶縁物をはがすと、電解質が流れ出してしまい、液絡が起こってしまう。
このように、電解質に液体またはゲル電解質を用いたバイポーラ電池である場合、最初の充電時に発生するガスをうまく処理できないという問題がある。
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、内部のガスを容易に処理できるバイポーラ電池、該バイポーラ電池の製造方法、バイポーラ電池を複数接続した組電池、および該二次電池または組電池を搭載した車両を提供することを目的とする。
(1)本発明のバイポーラ電池は、集電体の一方の面に正極活物質層が形成され他方の面に負極活物質層が形成されてなるバイポーラ電極が、電解質を挟んで積層されてなるバイポーラ電池であって、隣接する前記正極活物質層、前記電解質、および前記負極活物質層を含んで構成される単電池層の周囲を囲むように、前記集電体間に配置されるシール部材と、前記シール部材で囲む内部から外部に引き出され、該内部に向かって開口する袋状のタブと、を有する。
(2)本発明のバイポーラ電池の製造方法は、集電体の一方の面に正極活物質層を設け他方の面に負極活物質層を設けてバイポーラ電極を複数形成する工程と、一の前記バイポーラ電極の集電体の縁に、シール部材と、該シール部材で囲まれる内部に向かって開口する袋状のタブとを隙間なく配置する工程と、電解質を保持するセパレータを前記一のバイポーラ電極に重ねる工程と、前記セパレータが前記正極活物質層および前記負極活物質層間に挟まれるように、他のバイポーラ電極を前記セパレータ上に積層する工程と、積層されて構成されたバイポーラ電池に最初の充電を行う工程と、最初の充電の後に、前記タブに穴を開け、該タブを通じて、シール部材で囲まれた内部のガスを排出する工程と、を有する。
(3)本発明の組電池は、上記(1)のバイポーラ電池または上記(2)のバイポーラ電池の製造方法により製造されたバイポーラ電池を複数個接続してなる。
(4)本発明の車両は、上記(1)のバイポーラ電池または上記(2)のバイポーラ電池の製造方法により製造されたバイポーラ電池、または上記(3)の組電池を駆動用電源として搭載してなる。
上記(1)のバイポーラ電池によれば、シール部材で囲む内部から袋状のタブが引き出されており、該タブが内部に向かって開口しているので、バイポーラ電池を最初に充電したときに発生するガスがタブ内に溜まる。ここで、タブに穴を開ければ、容易に内部のガスを排出できる。また、タブは、シール部材と共に、単電池層の周囲を囲むので、電解質の漏れ出しを防止でき、結果として、短絡を防止できる。加えて、シール部材およびタブにより、電池外部からの水分の浸入を防ぐことができ、電池の剛性も向上できる。
上記(2)のバイポーラ電池の製造方法によれば、シール部材と、該シール部材で囲まれる内部に向かって開口する袋状のタブとを隙間なく配置するので、バイポーラ電池を最初に充電したときに発生するガスがタブ内に溜まる。ここで、タブに穴を開ければ、容易に内部のガスを排出できる。また、タブは、シール部材と共に、単電池層の周囲を囲むので、電解質の漏れ出しを防止でき、結果として、短絡を防止できる。加えて、シール部材およびタブにより、電池外部からの水分の浸入を防ぐことができ、電池の剛性も向上できる。
上記(3)の組電池によれば、バイポーラ電池を複数接続することによって、高容量、高出力と得ることができ、しかも一つひとつのバイポーラ電池の信頼性が高いため、組電池としての長期的信頼性を向上させることができる。
上記(4)の車両によれば、上記(1)のバイポーラ電池、上記(2)により製造されたバイポーラ電池、または上記(3)の組電池のような各種特性を有し、コンパクトな車両用電源を提供できる。
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面では、説明の明確のために各構成要素を誇張して表現している。
(第1実施形態)
本発明のバイポーラ電池は、集電体の一方の面に正極活物質層が形成され他方の面に負極活物質層が形成されてなるバイポーラ電極が、電解質を挟んで積層されてなるバイポーラ電池であって、隣接する前記正極活物質層、前記電解質、および前記負極活物質層を含んで構成される単電池層の周囲を囲むように、前記集電体間に配置されるシール部材と、前記シール部材で囲む内部から外部に引き出され、該内部に向かって開口する袋状のタブと、を有する。なお、本実施形態のバイポーラ電池は、リチウムイオン二次電池である。
図1は本発明を適用したバイポーラ電池の平面図であり、図2は図1の2−2線に沿った断面図、図3は図1の3−3線に沿った断面図である。
本発明のバイポーラ電池10は、正極端子板11aおよび負極端子板11bが側方に延びており、加えて、ガス抜き用のタブ20も側方に延びている。正極端子板11aおよび負極端子板11bは、それぞれ、バイポーラ電池10の最外層の集電体と接触して延びている。
タブ20は、図2および図3に示すように、階層毎に積層されている。図2および図3を参照して、バイポーラ電池10の各部について説明する。
バイポーラ電池10は、図2に示すように、両端部以外の一つの集電体12の両面中央に正極活物質層13と負極活物質層14が形成されており、この集電体12の正極活物質層13と負極活物質層14との間に電解質層15を挟んで単電池層16を構成し、この単電池層16が複数積層された構造を持つ。なお、両端部にある集電体(端部集電体17と称する)は、上述の正極端子板11aおよび負極端子板11bと接続される。
そして、集電体12を挟んで正極活物質層13と負極活物質層14を設けた構成をバイポーラ電極という。
ここで、電解質層15は、たとえば、ポリマー骨格中に、液体電解質またはゲル電解質を保持させたものである。電解質層15としては、ゲル電解質を保持させる方が好ましい。ゲル電解質とは、数重量%〜98重量%程度電解液を含むものをいい、特に本実施の形態においては、70重量%以上電解液を含むものを使用する。
このバイポーラ電池10では、単電池層16からの電解質の液漏れを防止するために、一つひとつの単電池層16の周囲を取り囲み、集電体12間、または、集電体12および端部集電体17の間にシール部材19を設けている。
シール部材19は、基材の両面に接着剤が塗布されてなる両面テープである。基材は、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレン(PE)、ポリアミド系合成繊維などの絶縁性樹脂により形成されている。粘着剤は、合成ゴム、ブチルゴム、合成樹脂、アクリルなどの耐溶剤性のある材料により形成されている。このような材料をシール部材19に用いることによって、単電池層16からの液漏れを防止することができ、また集電体同士の接触による短絡を防止することができる。
シール部材19は、図2および図3に示すように、一部だけが上記タブ20と置き換えられている。タブ20は、袋部21と、多孔質体22とを有する。
袋部21は、樹脂等の絶縁材から形成されている。袋部21は、上記シール部材19で囲む範囲内から引き出されており、シール部材19で囲まれる内部に向かって開口している。すなわち、単電池層16に向かって開口している。袋部21は、シール部材19と同様に、上下に接着剤が塗布されており、上下の集電体12(17)に固定される。これにより、袋部21は、シール部材19と共に、単電池層16を密閉する。
多孔質体22は、袋部21内に配置されている。多孔質体22は、内外に複数の孔が形成されており、液体はほとんど通さないが、気体は通すものである。多孔質体22は、たとえば、繊維を絡み合わせた不織布、または織物から形成される。多孔質体22に、不織布、または織物を用いれば、多孔質体22の空隙率を容易に調節できる。また、多孔質体22は、たとえば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリテトラフルオラエチレン、ポリエステル、ポリアミド、ポリイミド、シリコン、プライマーまたはウレタンなどの多孔質性樹脂から形成されてもよい。
次に、本発明のバイポーラ電池10の製造手順について説明する。
図4は、本発明のバイポーラ電池の製造手順を説明するための図である。
本発明のバイポーラ電池10の製造手順としては、図4に示すように、まず、端部集電体17上に電極層(正極活物質層13または負極活物質層14、例えば、正極活物質層13)を積層し、その上にさらに電解質層15を積層する。
そして、端部集電体17の縁上にシール部材19を配置する。ここで、シール部材19は、端部集電体17の縁のみを覆うように、中央が大きく開口されている。また、シール部材19の一部からは引き出されるように、タブ20も端部集電体17の縁に配置される。ここで、タブ20は、電池内部に向かって開口するように配置される。
このようにシール部材19およびタブ20まで積層されると、シール部材19およびタブ20が電解質層15を取り囲む。ここで、シール部材19およびタブ20は両面に粘着剤が塗布されているので、集電体17上に積層された瞬間に接着される。
なお、シール部材19およびタブ20の厚さは、正極活物質層13および電解質層15の厚さより厚い。シール部材19およびタブ20の厚さとしては、正極活物質層13、電解質層15、および、後に積層する負極活物質層14の合計の厚さ、すなわち、単電池層16の厚さの±30μm以内であることが望ましい。単電池層16の合計厚さにシール部材19およびタブ20の厚さをあわせることによって、積層数の増加に伴う集電体12、17の歪みを防止でき、歪みによる反応性の低下、短絡を防止することができる。
以上のように積層された端部集電体17、正極活物質層13、電解質層15、およびシール部材19を単セル25と称する。なお、バイポーラ電池10の中部に位置する単セル26については、集電体12の両面に電極層を設け、たとえば、上面に正極活物質層13を設け下面に負極活物質層14を設けたものをいう。すなわち、負極活物質層14、集電体12、正極活物質層13を積層してなるバイポーラ電極上に電解質層15を積層し、集電体12の縁にシール部材19を積層したものを単セル26とする。単セル26の積層数を増やすことによって、バイポーラ電池10を所望の積層数にすることができる。
また、バイポーラ電池10の最後に積層する単セル27は、上述の最初に積層する単セル25とは異なり、負極活物質層14に端部集電体17を積層したものをいう。
このように、単セル25〜27を一単位として、複数の単セルを予め製作しておき、バイポーラ電池10に必要な個数だけ積層する。単セル25〜27を積層する様子について説明する。
最初の単セル25に、中部の単セル26を積層する。これを繰り返すことによって、単セル25上の単セル26の積層数を増やす。単セル25に単セル26を積層した場合、単セル25のシール部材19およびタブ20の粘着剤が単セル26の集電体12の下面に接着される。同様に、単セル26上に他の単セル26を積層した場合にも、下側の単セル26の粘着剤が上側の単セル26の集電体12の下面に接着される。このように、シール部材19およびタブ20は、単セル26が積層されていくたびに集電体12と接着されていき、電解質層15を密閉していく。これにより電解質層15からの液漏れを防止することができる。
最後に、単セル27を積層して、該単セル27の集電体17が単セル26のシール部材19およびタブ20と接着されることにより、バイポーラ電池10が完成する。
バイポーラ電池10の作用について説明する。
図5は、タブ20の拡大図である。
本発明のバイポーラ電池10では、各単電池層16を密閉するようにシール部材19と共にタブ20が配置されている。この状態で、バイポーラ電池10を最初の充電をすると、多くの水素、炭化水素、炭素酸化物などのガスが発生する。ガスは、シール部材19およびタブ20で密閉された内部に充満する。
ここで、作業者等が、図5に示すように、タブ20の一部に穴23を開ける。すると、内部に溜まっていたガスは、タブ20の多孔質体22の細かい孔を通り、外部に排出される。ガスが排出された後、穴23は、樹脂等の絶縁物質により塞がれる。
以上のように、本発明のバイポーラ電池10では、タブ20を設けている。これにより、一度、バイポーラ電池10を組み立てて充電して、ガスを発生させた後、タブ20を介してバイポーラ電池10内のガスを容易に排出できる。すなわち、当初は密閉されているタブ20を、充電後に穴を開けて外部と連通させることにより、タブ20内の多孔質体22を通じてガスを排出できる。バイポーラ電池10内にガスが溜まらない。結果として、電池内圧の上昇により、積層構造に影響が与えられ、電池特性が低下するという事態を防止できる。
また、タブ20は、内部に多孔質体22が設けられている。したがって、気体であるガスは容易に外部に排出される。一方で、電解質層15の液体電解質またはゲル電解質は多孔質体22を通過しにくいので、タブ20に穴23を開けた際に、電解質が漏れて液絡が起こらない。
特に、多孔質体22に、不織布、織物、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリテトラフルオラエチレン、ポリエステル、ポリアミド、ポリイミド、シリコン、プライマーまたはウレタンなどの多孔質性樹脂を用いれば、電解質となじみにくいので、電解質の漏れ出しをより確実に防止できる。不織布や織物であれば、多孔質体22の空隙率を簡単に調節でき、多孔質体22の加工を簡単にできる。
さらに、タブ20はバイポーラ電池10外部から水分が浸入することを防止でき、バイポーラ電池自体の強度を向上することができる。
さらに、本発明のバイポーラ電池10では、単セル25〜27の積層により形成されるので、単セルの製造時にはバイポーラ電池10の積層数を考慮することなく大量に製造しておき、個別のバイポーラ電池10の製造時に必要な単セル25〜27を用意すれば足りる。したがって、単セルの製造と、バイポーラ電池10の製造という2段階に分けることができるので、設計変更による積層数の変更にも柔軟に対応することができ、加えて、作業時間を短縮することができる。
なお、上記実施形態では、タブ20の袋部21内に多孔質体22を配置している。しかし、多孔質体22を省略することもできる。袋部21だけとすると、最初の充電時のガスの発生により、袋部21内にガスが溜まる。ここで、タブ20に穴23を開けることにより、容易に内部のガスを排出できる。ただし、電解質が漏れないように、タブ20の長さを長くしたり、タブ20を上げた状態で、穴23を開けたりするなどの工夫が必要である。
また、上記実施形態では、タブ20がシール部材19の一箇所から引き出される場合について説明したが、これに限定されない。
図6は、バイポーラ電池の複数箇所からが引き出されている様子を示す図である。
たとえば、図6(A)〜(C)に示すように、タブ20を2〜4箇所から引き出すこともできる。タブ20の箇所を増やすことにより、ガスをより容易に排出できる。
なお、バイポーラ電池は、外部からの衝撃、環境劣化を防止するために、使用する際の外部からの衝撃、環境劣化を防止するために、バイポーラ電池本体である型板を含めた電池積層体全体を電池外装材に収容するとよい。
図7は、バイポーラ電池を電池外装材により電池として構成した場合の外観図である。
図7に示す電池30は、バイポーラ電池10の端部集電体17に上記の正極および負極端子板を設け、さらにリードを取り付けて、電極31および32としている。
軽量化の観点からは、アルミニウム、ステンレス、ニッケル、銅などの金属(合金を含む)をポリプロピレンフィルム等の絶縁体で被覆した高分子−金属複合ラミネートシートやアルミラミネートパックなど、従来公知の電池外装材を用いて、その周辺部の一部または全部を熱融着にて接合することにより、バイポーラ電池10を収納し密封した構成とするのが好ましい。熱伝導性に優れた高分子−金属複合ラミネートシートやアルミラミネートパックなどを用いることが、自動車の熱源から効率よく熱を伝え、電池内部を電池動作温度まですばやく加熱することができる点で好ましい。
なお、上記バイポーラ電池10の構成は、一般的なリチウムイオン二次電池に用いられている公知の材料を用いればよく、特に限定されるものではない。以下に、このバイポーラ電池10に使用することのできる集電体、正極活物質層、負極活物質層、ゲル電解質等について参考までに説明する。
[集電体]
集電体は、その表面材質がアルミニウムである。表面材質がアルミニウムであると、形成される活物質層が固体高分子電解質を含む場合であっても、高い機械的強度を有する活物質層となる。集電体は表面材質がアルミニウムであれば、その構成については特に限定されない。集電体がアルミニウムそのものであってもよい。また、集電体の表面がアルミニウムで被覆されている形態であってもよい。つまり、アルミニウム以外の物質(銅、チタン、ニッケル、SUS、これらの合金など)の表面に、アルミニウムを被覆させた集電体であってもよい。場合によっては、2以上の板を張り合わせた集電体を用いてもよい。耐蝕性、作り易さ、経済性などの観点からは、アルミニウム箔単体を集電体として用いることが好ましい。集電体の厚さは特に限定されないが、通常は10〜100μm程度である。
[正極活物質層]
正極活物質層は、正極活物質、固体高分子電解質を含む。この他にも、イオン伝導性を高めるために支持塩(リチウム塩)、電子伝導性を高めるために導電助剤、スラリー粘度の調整溶媒としてNMP(N−メチル−2−ピロリドン)、重合開始材としてAIBN(アゾビスイソブチロニトリル)などが含まれ得る。
正極活物質としては、溶液系のリチウムイオン電池でも使用される、リチウムと遷移金属との複合酸化物を使用できる。具体的には、LiCoOなどのLi・Co系複合酸化物、LiNiOなどのLi・Ni系複合酸化物、スピネルLiMnなどのLi・Mn系複合酸化物、LiFeOなどのLi・Fe系複合酸化物などが挙げられる。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。正極活物質層活物質としてリチウム一遷移金属複合酸化物を用いることにより、積層型電池の反応性、サイクル耐久性を向上させ、低コストにすることができる。
正極活物質の粒径は、バイポーラ電池の電極抵抗を低減するために、電解質が固体でない溶液タイプのリチウムイオン電池で一般に用いられる粒径よりも小さいものを使用するとよい。具体的には、正極活物質の平均粒径が0.1〜5μmであるとよい。
固体高分子電解質は、イオン伝導性を有する高分子であれば、特に限定されるものではない。イオン伝導性を有する高分子としては、ポリエチレンオキシド(PEO)、ポリプロピレンオキシド(PPO)、これらの共重合体などが挙げられる。か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。本発明において固体高分子電解質は、正極活物質層または負極活物質層の少なくとも一方に含まれる。ただし、バイポーラ電池の電池特性をより向上させるためには、双方に含まれることが好適である。
支持塩としては、Li(CSON、LiBF、LiPF、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。
導電助剤としては、アセチレンブラック、カーボンブラック、グラファイト等が挙げられる。ただし、これらに限られるわけではない。
正極活物質層における、正極活物質、固体高分子電解質、リチウム塩、導電助剤の配合量は、電池の使用目的(出力重視、エネルギー重視など)、イオン伝導性を考慮して決定すべきである。例えば、活物質層内における固体高分子電解質の配合量が少なすぎると、活物質層内でのイオン伝導抵抗やイオン拡散抵抗が大きくなり、電池性能が低下してしまう。一方、活物質層内における固体高分子電解質の配合量が多すぎると、電池のエネルギー密度が低下してしまう。したがって、これらの要因を考慮して、目的に合致した固体高分子電解質量を決定する。
ここで現状レベルの固体高分子電解質(イオン伝導度:10−5〜10−4S/cm)を用いて電池反応性を優先するバイポーラ電池を製造する場合について、具体的に考えてみる。かような特徴を有するバイポーラ電池を得るには、導電助剤を多めにしたり活物質のかさ密度を下げたりして、活物質粒子間の電子伝導抵抗を低めに保つ。同時に空隙部を増やし、該空隙部に固体高分子電解質を充填する。かような処理によって固体高分子電解質の割合を高めるとよい。
正極活物質層の厚さは、特に限定するものではなく、配合量について述べたように、電池の使用目的(出力重視、エネルギー重視など)、イオン伝導性を考慮して決定すべきである。一般的な正極活物質層の厚さは5〜500μm程度である。
[負極活物質層]
負極活物質層は、負極活物質、固体高分子電解質を含む。この他にも、イオン伝導性を高めるために支持塩(リチウム塩)、電子伝導性を高めるために導電助剤、スラリー粘度の調整溶媒としてNMP(N−メチル−2−ピロリドン)、重合開始材としてAIBN(アゾビスイソブチロニトリル)などが含まれ得る。負極活物質の種類以外は、基本的に「正極活物質」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。
負極活物質としては、溶液系のリチウムイオン電池でも使用される負極活物質を用いることができる。ただし、本発明のバイポーラ電池は固体高分子電解質が用いられるため、固体高分子電解質での反応性を考慮すると、カーボンもしくはリチウムと金属酸化物もしくは金属との複合酸化物が好ましい。より好ましくは、負極活物質はカーボンもしくはリチウムと遷移金属との複合酸化物である。さらに好ましくは、遷移金属はチタンである。つまり、負極活物質は、チタン酸化物またはチタンとリチウムとの複合酸化物であることがさらに好ましい。
負極活物質層活物質としてカーボンもしくはリチウムと遷移金属との複合酸化物を用いることにより、積層型電池の反応性、サイクル耐久性を向上させ、低コストにすることができる。
[電解質層]
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。液漏れの防止のために固体電解質を用いることが好ましい。固体電解質としては、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。固体高分子電解質層中には、イオン伝導性を確保するために支持塩(リチウム塩)が含まれる。支持塩としては、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。
また、高分子ゲル電解質とは、一般的に、イオン伝導性を有する全固体高分子電解質に、電解液を保持させたものをいう。なお、本願では、リチウムイオン伝導性を有し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、前記高分子ゲル電解質に含まれるものとする。用いられる電解液(電解質塩および可塑剤)の種類等は特に制限されない。
また、電解質層が高分子ゲル電解質からなる場合、前記電解質層は、高分子ゲル原料溶液を不織布などのセパレータに含浸させた後、上記の種々の方法を用いて重合することにより形成されたものであってもよい。セパレータを用いることにより、電解液の充填量を高めることができるとともに、電池内部の熱伝導性が確保される。
[ラミネートシート]
ラミネートシートは電池の外装材として用いられる。一般には、熱融着性樹脂フィルム、金属箔、剛性を有する樹脂フィルムがこの順序で積層された高分子金属複合フィルムが用いられる。
熱融着性樹脂としては、たとえばポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、変性ポリエチレン、変性ポリプロピレン、アイオノマー、エチレンビニルアセテート(EVA)等を用いることができる。金属箔としては、たとえばAl箔、Ni箔を用いることができる。剛性を有する樹脂としては、たとえばポリエチレンテレフタレート(PET)などのポリエステルやポリアミド(ナイロン(登録商標))など、ポリアミド系合成繊維等を用いることができる。具体的には、シール面側から外面に向けて積層したPE/Al箔/PETの積層フィルム;PE/Al箔/ナイロン(登録商標)の積層フィルム;アイオノマー/Ni箔/PETの積層フィルム;EVA/Al箔/PETの積層フィルム;アイオノマー/Al箔/PETの積層フィルム等を用いることができる。熱融着性樹脂フィルムは、電池要素を内部に収納する際のシール層として作用する。金属箔や剛性を有する樹脂フィルムは、湿性、耐通気性、耐薬品性を外装材に付与する。ラミネートシートは、ヒートシール、インパルスシール、超音波融着、高周波融着等の熱融着を用いて、容易かつ確実に接合させることができる。
(第2実施形態)
第1実施形態では、各階層から引き出されているタブ20が単電池層16の積層方向に重なっていた。しかし、第2実施形態では、各階層のタブは、それぞれ、他の階層から引き出されている他のタブと、積層方向において重ならないように引き出されている。
図8は第2実施形態のバイポーラ電池を示す平面図、図9は図8の9−9線に沿った断面図である。なお、第1実施形態と同様の構成には、同一の参照番号を付して、その説明は省略する。
図8に示すように、第2実施形態では、バイポーラ電池40は、正極端子板11aおよび負極端子板11bが側方に延びており、加えて、ガス抜き用のタブ50も側方に延びている。
タブ50は、第1実施形態のタブ20よりも幅が小さい。タブ50は、袋部51と、多孔質体52とからなる。大きさ以外の構造については、袋部51は第1実施形態の袋部21に、多孔質体52は第1実施形態の多孔質体22と同様である。
図9に示すように、タブ50は、バイポーラ電池40の幅方向に略等間隔でずれながら配置されている。このように、タブ50をずらすことによって、積層方向で見ると、同じ位置にタブ50が配置されない。
したがって、1回充電してバイポーラ電池40内からガスを排出するために、タブ50に穴を開けて、万が一、タブ50から電解質が漏れても、各層の電解質同士が接触することがなく、液絡を防止できる。
第2実施形態のような構成を採用することによって、電解液の割合が95%以上の流動性の高いゲル電解質または液体電解質を用いても、短絡の心配がなく、容易にガスを排出できる。
なお、タブ50は、図8および図9に示すように、バイポーラ電池40の一側面から引き出すだけでなく、図10(A)〜(C)に示すように、他の側面からも引き出すことができる。図10は、タブを複数の側面から引き出した様子を示す図であり、(A)〜(C)はそれぞれ変形例を示す図である。図10に示すように、タブを複数の側面から引き出すことによって、各層でガスが排出できる範囲が広くなり、より容易にガス抜きができるようになる。
(第3実施形態)
第1実施形態では、シール部材19の一部を切り欠いて、タブ20を引き出している。これに対し、第3実施形態では、シール部材自体を上記タブ20と同様に作用させる。
図11はシール部材を取り付ける様子を示す図、図12はバイポーラ電池を作成する様子を示す斜視図、図13はシール部材に貫通穴を開ける様子を示す図である。第1実施形態と同様の構成については、同一の参照番号を付して、その説明は省略する。
第3実施形態では、図11に示すように、通常のシール部材19を集電体12の縁に配置し、さらに、シール部材19よりも大きなシール部材60を配置する。たとえば、図11に示すように、集電体12の三辺にシール部材19を配置し、残る一辺にシール部材60を配置する。
シール部材60は、単なるシート状ではなく、たとえば、2枚の樹脂シートの間に多孔質体62が挟まれてなる。多孔質体62は、第1実施形態の多孔質体22と同様の構造を有する。多孔質体62は、四角形に形成されており、一辺がシール部材60から露出されている。多孔質体62が露出されている辺が電解質層15側に向くように、シール部材60は、集電体12上に配置される。
第3実施形態に係るバイポーラ電池を作成する様子は、図12に示す通りである。
図12に示すように、端部集電体17にシール部材19およびシール部材60が配置され、正極活物質層13上に電解質層15が配置される。この上に、予め作成しておいたバイポーラ電極を積層し、該バイポーラ電極の集電体12の縁にも、シール部材19およびシール部材60を配置して、さらに電解質層15を積層する。これを繰り返して、最後に、端部集電体17を積層する。最下層および最上層の端部集電体17に、正極端子板11aおよび負極端子板11bがそれぞれ取り付けられて、図13に示すようなバイポーラ電池70が完成する。
バイポーラ電池70は、最初の充電をした後、図13に示すように、貫通穴71が開けられる。貫通穴71は、各階層のシール部材60の多孔質体62を貫く。したがって、多孔質体62を通ってガスが貫通穴71から排出される。
以上、第3実施形態のように、シール部材60に多孔質体62を含ませて、ガス抜き用タブの機能を持たせることによって、シール部材60を張るだけで、ガス抜きの機能が得られる。組み立てが容易となる。
(第4実施形態)
第3実施形態では、シール部材60内に多孔質体52を配置して、シール部材60自体にガス抜きタブの機能を持たせている。多孔質体52は、シール部材60内に広く配置されている。第4実施形態では、シール部材内に配置する多孔質体の幅を小さくし、他の階層の多孔質体と、積層方向において重ならないように、多孔質体がシール部材内に配置されている。
図14および図15はシール部材を取り付ける様子を示す図、図16はシール部材に貫通穴を開ける様子を示す図である。第1実施形態と同様の構成については、同一の参照番号を付して、その説明は省略する。
第4実施形態では、図14(A)〜(C)および図15(D)、(E)に示すように、通常のシール部材19を、集電体12の縁に配置し、さらに、シール部材19よりも大きなシール部材80を配置する。
図14(A)に示すように、集電体12に正極端子板11aを取り付け、また、集電体12の三辺にシール部材19を配置し、残る一辺にシール部材80を接着する。ここで、シール部材80の一部には、多孔質体82が埋め込まれている。多孔質体82は、一辺がシール部材80から露出されている。多孔質体82が露出されている辺が集電体12内側に向くように、シール部材80は、集電体12上に配置される。
さらに、集電体12上の正極活物質層13に、電解質層15を重ねる。この後、電解質層15上に、バイポーラ電極を積層し、図14(B)に示すように、バイポーラ電極の集電体12の三辺に、シール部材19を配置する。そして、集電体12の残りの辺上に、シール部材80を接着する。ここで、シール部材80内に埋め込まれている多孔質体82は、下層のシール部材80(図14(A))とは、積層方向に重ならない。
同様に、図14(C)、図15(D)、図15(E)に示すように、バイポーラ電極、シール部材19、シール部材80、電解質層15を繰り返し積層する。各階層のシール部材80内の多孔質体82は、いずれも、積層方向に重ならない。すなわち、最終的には、15(E)に一点鎖線で示すように、平面方向からシール部材80を透過して見ると、多孔質体82が並ぶように配置される。最後に、最上層の集電体12に負極端子板11bが取り付けられて、図16に示すようなバイポーラ電池90が完成される。
バイポーラ電池90は、最初の充電をした後、図16に示すように、貫通穴81が開けられる。貫通穴81は、各階層のシール部材80を貫き、多孔質体82を貫く。したがって、多孔質体82を通ってガスが貫通穴81から排出される。また、上述の通り、第4実施形態では、多孔質体82は、積層方向には重ならないように配置されているので、一つの貫通穴81で貫通されるのは、一つの多孔質体82だけである。したがって、貫通穴81を形成してガスを排出する際に、万が一、電解質が漏れも、上下の階層の電解質と接触することがない。液絡を防止できる。
以上、第4実施形態のように、シール部材80に多孔質体82を含ませて、ガス抜き用タブの機能を持たせることによって、シール部材80を張るだけで、ガス抜きの機能が得られる。組み立てが容易となる。
さらに、各層のシール部材80内の多孔質体82の位置が異なるので、万が一電解質が漏れ出しても、他の層の電解質と接触して短絡することがない。
(実施例)
次に、実際に上記バイポーラ電池を製作して評価を行った実施例について説明する。
<サンプル作製>
実施例として、上記第1実施形態および第2実施形態に対応するバイポーラ電池10、40を作成した。作成したバイポーラ電池の共通する構成は、次の通りである。
集電体12は、厚さ20μmのステンレス(SUS)箔を使用し、端部集電体17には正極活物質層13または負極活物質層14の一方を形成し、他の集電体12には正極活物質層13および負極活物質層14を形成した。
正極活物質層13は、LiMn(85重量%)に、導電助剤としてアセチレンブラック(5重量%)、バインダーとしてポリフッ化ビニリデン(PVDF)(10重量%)、粘度調整溶媒としてN−メチル−2−ピロリドン(NMP)を適量混合して正極スラリーを作製し、これを正極活物質として、集電体であるステンレス箔(厚さ20μm)の片面に塗布し、乾燥させて膜厚40μmの正極活物質層13としている。
負極活物質層14は、ハードカーボン(90重量%)に、バインダーとしてPVDF(10重量%)、粘度調整溶媒としてNMP(適量)を、混合して負極スラリーを作製し、この負極スラリーを正極活物質層13を塗布したステンレス箔の反対面に塗布し、乾燥させて膜厚40μmの負極活物質層14としている。
電解質層15は、厚さ50μmのポリプロピレン(PP)不識布に、イオン伝導性高分子マトリックスの前駆体である平均分子量7500〜9000のモノマー溶液(ポリエチレンオキシドとポリプロピレンオキシドの共重合体)10重量%、電解液として混合比1:3のエチレンカーボネート(EC)+ジメチルカーボネート(DMC)に1.0mol/lのLiBETIを溶解させたもの90重量%、および重合開始剤(BDK)からなるプレゲル溶液を浸透させて、石英ガラス基板に挟み込み紫外線を15分照射して前駆体を架橋させて、ゲルポリマー電解質層を得た。
<実施例1>
端部集電体17上に、正極活物質層13および電解質層15を積層した。電解質層15の周り三辺に、ポリプロピレンでナイロン(登録商標)を挟み込んだ幅10mm厚み70μmの3層フィルムをシール部材19として配置した。残りの一辺には、ポリアミド製の不織布(多孔質体22)を上下からポリプロピレン製のフィルム(袋部21)で挟み込んで形成したタブ20を配置した。この後、電解質層15上にバイポーラ電極を積層して、同様にシール部材19およびタブ20を四辺に配置した。
単電池層16が5層形成されるまで、同じ工程を繰り返した。シール部材19およびタブ20に、上下から熱と圧力をかけて溶着させ、各層をシールして、バイポーラ電池10を完成させた。
<実施例2>
端部集電体17上に、正極活物質層13および電解質層15を積層した。電解質層15の周り三辺に、ポリプロピレンでナイロン(登録商標)を挟み込んだ幅10mm厚み70μmの3層フィルムをシール部材19として配置した。残りの一辺には、ポリアミド製の不織布(多孔質体52)を上下からポリプロピレン製のフィルム(袋部51)で挟み込んで形成したタブ50を配置した。この後、電解質層15上にバイポーラ電極を積層して、同様にシール部材19を三辺に配置した。残りの一辺には、下層のタブ50と積層方向において重ならないように、タブ50を配置した。
単電池層16が5層形成されるまで、同じ工程を繰り返した。シール部材19およびタブ50に、上下から熱と圧力をかけて溶着させ、各層をシールして、バイポーラ電池40を完成させた。
<実施例3、4>
さらに、上記実施例1および実施例2のバイポーラ電池10、40と同じ製造過程で、それぞれ、ゲル電解質層15の電解液の含有率だけを異ならせて、実施例3および実施例4のバイポーラ電池を作成した。
<実施例3>および<実施例4>の電解質層15は、厚さ50μmのポリプロピレン(PP)不識布に、イオン伝導性高分子マトリックスの前駆体である平均分子量7500〜9000のモノマー溶液(ポリエチレンオキシドとポリプロピレンオキシドの共重合体)2重量%、電解液として混合比1:3のエチレンカーボネート(EC)+ジメチルカーボネート(DMC)に1.0mol/lのLiBETIを溶解させたもの98重量%、および重合開始剤(BDK)からなるプレゲル溶液を浸透させて、石英ガラス基板に挟み込み紫外線を15分照射して前駆体を架橋させて、ゲルポリマー電解質層を得た。
<比較例>
また、この評価の比較例として、上記実施例1と略同じ構成で、タブ20、50を配置せずに、代わりに、シール部材を配置して、積層体を形成した。この積層体をラミネートパックで真空密閉し、外部に各層電圧測定用のタブを露出させ、バイポーラ電池を形成した。
<評価1>
まず、実施例1、2、比較例1それぞれのバイポーラ電池について、最初の充電を行った。充電電流は正極の塗布重量から概算された容量ベースで、0.1C、15時間の定電流定電圧(CCCV)充電を行った。その後、実施例1、2ではガス抜きタブ20、50に穴をあけ各層からガスを抜き出しそのままアルミラミネート外装を用いて真空密封した。比較例1のバイポーラ電池は、ガス抜き用のタブが設けられていないので、内部のガスが溜まった状態で放置した。
その後、これらのバイポーラ電池を1Cの電流で定電流(CC)充電した後、定電流(CC)放電しこれを1サイクルとして、このサイクルを60℃で100サイクル行った(サイクル試験)。
初期の放電容量を100%として100サイクル後の放電容量(容量維持率[%])を測定すると、図17に示すようになった。
図17は、サイクル試験の結果を示す図である。
図17に示すように、実施例1のバイポーラ電池では、充放電サイクルが100サイクル後でも、放電容量が96%とほとんど低下が見られなかった。実施例2のバイポーラ電池についても、100サイクル後でも、放電容量が95%とほとんど低下が見られなかった。
一方で、比較例のバイポーラ電池では、放電容量が74%と、実施例1、2のバイポーラ電池に比べて低下していた。
バイポーラ電池の見た目は実施例1、2ではほとんど変わっていなかったが、比較例1はガスの発生により電極部分にガスによる気泡が観察された。
以上の結果から各層にガス抜きタブを設置し初回充電後にガス抜きを行ったものの方がガス発生による容量劣化は少なくなることが明らかとなった。
<評価2>
まず、実施例3、4それぞれのバイポーラ電池について、最初の充電を行った。充電電流は正極の塗布重量から概算された容量ベースで0.1C、15時間の定電流定電圧(CCCV)充電を行った。その後、ガス抜きタブ20、50に穴をあけ各層からガスを抜き出しそのままアルミラミネート外装を用いて真空密封した。
実施例3では、ガス抜き用のタブ20内に電解質がにじみ出ておりガス抜きするための穴をあけると各層の電解液が接触してしまい液絡となってしまった。しかし、実施例4ではガス抜き部分がずれて配置されているためガス抜きのために穴をあけても液は接触せず各層は液絡状態にならなかった。
その後、この電池を1Cの電流で定電流(CC)充電した後、定電流(CC)放電しこれを1サイクルとして、このサイクルを60℃で100サイクル行った。
初期の放電容量を100%として100サイクル後の放電容量(容量維持率[%])を測定すると、図17に示す結果となった。
電解液の比率が比較的高く、非常に流動性の高い電解質にも、実施例4のバイポーラ電池のようにタブ50をずらす構成とすれば、本発明は適用可能であることがわかった。
なお、電解液の比率があまり高くない場合には、上記第1実施例で示したように、タブ20をずらしてなくても本発明は適用できる。つまり、電解質層15の電解液の含有率が高い場合には、実施例3(1)の構成よりも、実施例4(2)の構成の方が好ましいことがわかった。
(第5実施形態)
第5実施形態では、上記第1実施形態〜第4実施形態のバイポーラ電池10、40、70、90を複数個、並列および/または直列に接続して、組電池を構成する。
図18は第5実施形態に係る組電池の斜視図であり、図19は内部構成を上方から見た図面である。
図18および図19に示すように組電池100は、上述した第1実施形態〜第4実施形態によるバイポーラ電池10、40、70、90をラミネートパックによりパッケージした電池(図7参照)30を複数個接続したものである。電池30同士は、導電バー103により各電池の電極31および32が接続されている。この組電池100には電極ターミナル101および102が、電極として一側面に設けられている。
この組電池100においては、電池30を複数個接続する際の接続方法として、超音波溶接、熱溶接、レーザー溶接、リベット、かしめ、電子ビームなどを用いることができる。このような接続方法をとることで、長期的信頼性のある組電池100を製造することができる。
組電池100によれば、前述した第1実施形態〜第4実施形態に係るバイポーラ電池10、40、70、90を用いて組電池化することで、高容量、高出力と得ることができ、しかも一つひとつの電池の信頼性が高いため、組電池としての長期的信頼性を向上させることができる。
なお、組電池としてのバイポーラ電池10、40、70、90の接続は、複数個全て並列に接続してもよいし、また、バイポーラ電池10、40、70、90を複数個全て直列に接続してもよく、さらに、直列接続と並列接続とを組み合わせても良い。
(第6実施形態)
第6実施形態では、上記第1実施形態〜第4実施形態のバイポーラ電池10、40、70、90または第5実施形態の組電池100を駆動用電源として搭載して、車両を構成する。バイポーラ電池10、40、70、90または組電池をモータ用電源として用いる車両としては、たとえば電気自動車、ハイブリッド自動車など、車輪をモータによって駆動している自動車である。
参考までに、図20に、組電池100を搭載する自動車110の概略図を示す。自動車に搭載される組電池100は、上記説明した特性を有する。このため、組電池100を搭載してなる自動車は高い耐久性を有し、長期間に渡って使用した後であっても充分な出力を提供しうる。
本発明を適用したバイポーラ電池の平面図である。 図1の2−2線に沿った断面図である。 図1の3−3線に沿った断面図である。 本発明のバイポーラ電池の製造手順を説明するための図である。 タブの拡大図である。 バイポーラ電池の複数箇所からが引き出されている様子を示す図である。 バイポーラ電池を電池外装材により電池として構成した場合の外観図である。 第2実施形態のバイポーラ電池を示す平面図である。 図8の9−9線に沿った断面図である。 タブを複数の側面から引き出した様子を示す図であり、(A)〜(C)はそれぞれ変形例を示す図である。 シール部材を取り付ける様子を示す図である。 バイポーラ電池を作成する様子を示す斜視図である。 シール部材に貫通穴を開ける様子を示す図である。 シール部材を取り付ける様子を示す図である。 シール部材を取り付ける様子を示す図である。 シール部材に貫通穴を開ける様子を示す図である。 サイクル試験の結果を示す図である。 第5実施形態に係る組電池の斜視図である。 内部構成を上方から見た図面である。 組電池を搭載する自動車の概略図である。
符号の説明
10、40、70、90…バイポーラ電池、
11a…正極端子板、
11b…負極端子板、
12、17…集電体、
13…正極活物質層、
14…負極活物質層、
15…ゲル電解質層、
16…単電池層、
19…シール部材、
20、50、…タブ、
21、51…袋部、
22、52、62、82…多孔質体、
30…電池、
60、80…シール部材、
80…タブ、
100…組電池、
110…自動車。

Claims (12)

  1. 集電体の一方の面に正極活物質層が形成され他方の面に負極活物質層が形成されてなるバイポーラ電極が、電解質を挟んで積層されてなるバイポーラ電池であって、
    隣接する前記正極活物質層、前記電解質、および前記負極活物質層を含んで構成される単電池層の周囲を囲むように、前記集電体間に配置されるシール部材と、
    前記シール部材で囲む内部から外部に引き出され、該内部に向かって開口する袋状のタブと、
    を有するバイポーラ電池。
  2. 前記タブは、内部に多孔質体が配置されていることを特徴とする請求項1に記載のバイポーラ電池。
  3. 前記多孔質体は、繊維を絡み合わせた不織布、または織物であることを特徴とする請求項2に記載のバイポーラ電池。
  4. 前記多孔質体は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリテトラフルオラエチレン、ポリエステル、ポリアミド、ポリイミド、シリコン、プライマーまたはウレタンから形成されていることを特徴とする請求項2に記載のバイポーラ電池。
  5. 前記多孔質体は、前記シール部材内に挟み込まれて、前記シール部材で囲む内側に向かってのみ露出しており、
    前記シール部材の一部が、前記多孔質体を包むタブの役割を果たす請求項2〜請求項4のいずれか一項に記載のバイポーラ電池。
  6. 前記タブは、他の階層から引き出されている他の前記タブと、前記単電池の積層方向において重ならないように引き出されていることを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれか一項に記載のバイポーラ電池。
  7. 前記電解質は、ゲルポリマー電解質であり、ポリマー骨格に保持されて、前記バイポーラ電極に挟まれていることを特徴とする請求項1〜請求項6のいずれか一項に記載のバイポーラ電池。
  8. 前記正極活物質層には、リチウムと遷移金属との複合酸化物が含まれ、
    前記負極活物質層には、カーボンもしくはリチウムと遷移金属との複合酸化物が含まれる請求項1〜請求項7のいずれか一項に記載のバイポーラ電池。
  9. 集電体の一方の面に正極活物質層を設け他方の面に負極活物質層を設けてバイポーラ電極を複数形成する工程と、
    一の前記バイポーラ電極の集電体の縁に、シール部材と、該シール部材で囲まれる内部に向かって開口する袋状のタブとを隙間なく配置する工程と、
    電解質を保持するセパレータを前記一のバイポーラ電極に重ねる工程と、
    前記セパレータが前記正極活物質層および前記負極活物質層間に挟まれるように、他のバイポーラ電極を前記セパレータ上に積層する工程と、
    積層されて構成されたバイポーラ電池に最初の充電を行う工程と、
    最初の充電の後に、前記タブに穴を開け、該タブを通じて、シール部材で囲まれた内部のガスを排出する工程と、
    を有するバイポーラ電池の製造方法。
  10. 前記タブに開けられた穴を樹脂で塞ぐ工程と、
    ラミネートシートにより前記バイポーラ電池を覆って密閉する工程と、
    をさらに有する請求項9に記載のバイポーラ電池の製造方法。
  11. 請求項1〜8に記載のバイポーラ電池、または、請求項9あるいは10に記載の製造方法により製造されたバイポーラ電池を複数個接続してなる組電池。
  12. 請求項1〜8に記載のバイポーラ電池、請求項9あるいは10に記載の製造方法により製造されたバイポーラ電池、または請求項11に記載の組電池を駆動用電源として搭載してなる車両。
JP2004128681A 2004-04-23 2004-04-23 バイポーラ電池、バイポーラ電池の製造方法、組電池およびこれらを搭載した車両 Expired - Lifetime JP4622294B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004128681A JP4622294B2 (ja) 2004-04-23 2004-04-23 バイポーラ電池、バイポーラ電池の製造方法、組電池およびこれらを搭載した車両

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004128681A JP4622294B2 (ja) 2004-04-23 2004-04-23 バイポーラ電池、バイポーラ電池の製造方法、組電池およびこれらを搭載した車両

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2005310667A true JP2005310667A (ja) 2005-11-04
JP4622294B2 JP4622294B2 (ja) 2011-02-02

Family

ID=35439176

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004128681A Expired - Lifetime JP4622294B2 (ja) 2004-04-23 2004-04-23 バイポーラ電池、バイポーラ電池の製造方法、組電池およびこれらを搭載した車両

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4622294B2 (ja)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007060841A1 (ja) * 2005-11-24 2007-05-31 Nissan Motor Co., Ltd. 電池構造体、組電池、およびこれらを搭載した車両
JP2008097940A (ja) * 2006-10-10 2008-04-24 Nissan Motor Co Ltd 双極型二次電池
JP2008166254A (ja) * 2006-12-08 2008-07-17 Nissan Motor Co Ltd バイポーラ電池およびその製造方法並び製造装置
WO2012029497A1 (ja) * 2010-09-01 2012-03-08 日産自動車株式会社 双極型電池
US8871380B2 (en) 2010-07-30 2014-10-28 Nissan Motor Co., Ltd. Laminated battery
JP2017027874A (ja) * 2015-07-27 2017-02-02 三洋化成工業株式会社 リチウムイオン電池
JP2018055871A (ja) * 2016-09-27 2018-04-05 株式会社日立製作所 二次電池
JP2021144907A (ja) * 2020-03-13 2021-09-24 本田技研工業株式会社 固体蓄電装置及びその製造方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH087926A (ja) * 1994-06-16 1996-01-12 Sony Corp 非水電解液二次電池
JPH10308240A (ja) * 1997-05-09 1998-11-17 Sanyo Electric Co Ltd 電池の製造方法
JPH11204136A (ja) * 1998-01-08 1999-07-30 Toyota Motor Corp バイポーラ型リチウムイオン2次電池及びその製造方法
JP2001093580A (ja) * 1999-09-21 2001-04-06 Tdk Corp シート型電池の製造方法
JP2003249259A (ja) * 2002-02-26 2003-09-05 Sanyo Electric Co Ltd 集合電池

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH087926A (ja) * 1994-06-16 1996-01-12 Sony Corp 非水電解液二次電池
JPH10308240A (ja) * 1997-05-09 1998-11-17 Sanyo Electric Co Ltd 電池の製造方法
JPH11204136A (ja) * 1998-01-08 1999-07-30 Toyota Motor Corp バイポーラ型リチウムイオン2次電池及びその製造方法
JP2001093580A (ja) * 1999-09-21 2001-04-06 Tdk Corp シート型電池の製造方法
JP2003249259A (ja) * 2002-02-26 2003-09-05 Sanyo Electric Co Ltd 集合電池

Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007060841A1 (ja) * 2005-11-24 2007-05-31 Nissan Motor Co., Ltd. 電池構造体、組電池、およびこれらを搭載した車両
JP2007149400A (ja) * 2005-11-24 2007-06-14 Nissan Motor Co Ltd 電池構造体、組電池、およびこれらを搭載した車両
CN101313434B (zh) * 2005-11-24 2010-10-06 日产自动车株式会社 电池结构体、电池组、以及搭载这些的车辆
KR101052163B1 (ko) 2005-11-24 2011-07-26 닛산 지도우샤 가부시키가이샤 전지 구조체, 조전지 및 이들을 탑재한 차량
US8124276B2 (en) 2005-11-24 2012-02-28 Nissan Motor Co., Ltd. Battery structure, assembled battery, and vehicle mounting these thereon
JP2008097940A (ja) * 2006-10-10 2008-04-24 Nissan Motor Co Ltd 双極型二次電池
JP2008166254A (ja) * 2006-12-08 2008-07-17 Nissan Motor Co Ltd バイポーラ電池およびその製造方法並び製造装置
US8871380B2 (en) 2010-07-30 2014-10-28 Nissan Motor Co., Ltd. Laminated battery
JPWO2012029497A1 (ja) * 2010-09-01 2013-10-28 日産自動車株式会社 双極型電池
WO2012029497A1 (ja) * 2010-09-01 2012-03-08 日産自動車株式会社 双極型電池
US8889287B2 (en) 2010-09-01 2014-11-18 Nissan Motor Co., Ltd. Bipolar battery
TWI466358B (zh) * 2010-09-01 2014-12-21 Nissan Motor Bipolar battery
JP2017027874A (ja) * 2015-07-27 2017-02-02 三洋化成工業株式会社 リチウムイオン電池
JP2018055871A (ja) * 2016-09-27 2018-04-05 株式会社日立製作所 二次電池
US10361465B2 (en) 2016-09-27 2019-07-23 Hitachi, Ltd. Secondary battery
JP2021144907A (ja) * 2020-03-13 2021-09-24 本田技研工業株式会社 固体蓄電装置及びその製造方法
JP7328167B2 (ja) 2020-03-13 2023-08-16 本田技研工業株式会社 固体蓄電装置及びその製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP4622294B2 (ja) 2011-02-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4876920B2 (ja) バイポーラ電池
JP4155054B2 (ja) バイポーラ電池
JP4892893B2 (ja) バイポーラ電池
JP5526481B2 (ja) 二次電池およびその製造方法
JP4370902B2 (ja) バイポーラ電池およびその製造方法。
JP5028812B2 (ja) 電池モジュール
JP5070703B2 (ja) 双極型電池
JP2005276486A (ja) 積層型電池、組電池および車両
JP5205713B2 (ja) 双極型二次電池
JP2007122977A (ja) 電池モジュール、および組電池
JP2007188746A (ja) バイポーラ電池、組電池及びそれらの電池を搭載した車両
JP5098180B2 (ja) 2次電池の製造方法
JP2006202680A (ja) ポリマー電池
JP2006120577A (ja) ポリマー電池
JP4042613B2 (ja) バイポーラ電池
KR20160141654A (ko) 리튬 이온 2차 전지
JP2009211949A (ja) 非水電解質二次電池
JP5631537B2 (ja) 双極型二次電池
JP4984386B2 (ja) 電池構造体
JP4622294B2 (ja) バイポーラ電池、バイポーラ電池の製造方法、組電池およびこれらを搭載した車両
JP4617704B2 (ja) バイポーラ電池、組電池、および、これらを搭載した車両
JP5205749B2 (ja) バイポーラ電池の製造方法
JP4424079B2 (ja) ポリマー電池、ポリマー電池の製造方法、組電池、および、これらを搭載した車両
JP2004220829A (ja) バイポーラ電池
JP5522222B2 (ja) バイポーラ電池の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20060127

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20081010

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20081028

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20081222

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20091201

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20100107

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20100406

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20100602

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20101005

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20101018

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 4622294

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131112

Year of fee payment: 3