JP2006139994A

JP2006139994A - バイポーラ電池

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Publication number: JP2006139994A
Application number: JP2004327721A
Authority: JP
Inventors: Hajime Sato; 一佐藤; Osamu Shimamura; 修嶋村; Kenji Hosaka; 賢司保坂; Hideaki Horie; 英明堀江
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2004-11-11
Filing date: 2004-11-11
Publication date: 2006-06-01
Anticipated expiration: 2024-11-11
Also published as: JP4655593B2

Abstract

【課題】積層される単電池を構成する部材形状を同一形状としつつ、電圧検出用タブ部分を設けたバイポーラ電池を提供する。
【解決手段】第１面に正極１１、第２面に負極１３が形成された集電体１２からなるバイポーラ電極１４と、正極１１と負極１３の間に介在されるセパレータ１５と、を有し、集電体１２の少なくとも一方の端において集電体表面の一部が露出するように、複数のバイポーラ電極１４をずらして積層し、各集電体１２の露出部分２１にそれぞれリード３２を接続したバイポーラ電池。
【選択図】図２

Description

本発明は、バイポーラ電池に関する。

バイポーラ電池は、単電池が複数直列に接続されるように積層したリチウムイオン二次電池である。

このような複数の単電池を積層した電池では、一つひとつの単電池の電圧を計測するために単電池ごとに電圧検出用のタブを各単電池から引き出している。このような電圧検出用タブは、積層された単電池の一つひとつの正極と負極から取り出されるため、隣接する電極（正極と負極、または正極同士や負極同士）が互いに接触して短絡しないように、電圧検出用タブの取り付け位置を単電池同士で互いに異なる位置となるように配置している（特許文献１参照）。
特開２００４−８７２３８公報

しかしながら、このように単電池ごとに電圧検出用タブを設け、しかもその設置位置を積層される単電池ごとに異なる位置に配置するとなると、電圧検出用タブ以外は積層される単電池同士で同じ形状であるにも関わらず、電圧検出用タブを形成するために単電池ごとにそれぞれ異なる形状の電極または集電体を製造する必要があった。このため製造効率が悪く、また、製造コストがかさんでしまうという問題があった。

そこで、本発明の目的は、積層される単電池を構成する部材形状を同一形状としつつ、電圧検出用タブとなる部分を設けたバイポーラ電池を提供することである。

本発明は、第１面に正極、第２面に負極が形成された集電体からなるバイポーラ電極と、前記正極と前記負極の間に介在される電解質層と、を有し、前記集電体の少なくとも一方の端において前記集電体の表面の一部が露出するように、複数の前記バイポーラ電極がずらして積層されていることを特徴とするバイポーラ電池。

本発明によれば、複数のバイポーラ電極を積層する際に、集電体表面の一部が露出するようにずらして積層することとしたので、露出した集電体表面部分が電圧検出用タブとして機能する。したがって、バイポーラ電極を構成する部材である集電体、正極および負極などの形状は同一形状でよくなる。このため各部材の製造効率が向上し、製造コストの低減に効果がある。

以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態を説明する。

図１は、本発明を適用したバイポーラ電池の概観構成を示す断面図であり、図２は、図１の部分拡大断面図である。なお、図示する場合には、各部材の構成をわかりやすくするために、各部材の縮尺は実際とは異なって描いている。

このバイポーラ電池１は、第１面に正極１１が形成され、この第１面と対向する第２面に負極１３が形成された集電体１２からなるバイポーラ電極１４と、正極１１および負極１３の間に介在される電解質層であるセパレータ１５とからなり、集電体１２の端が露出するようにずらして複数のバイポーラ電極１４がセパレータ１５を挟んで積層されている。なお、最外部の集電体は、正極１１または負極１３のいずれか一方のみが形成されており、そのまま電池全体の電極となる端子板１８および１９が積層されて接続されている。

ここでは、一つのバイポーラ電極１４の正極１１と、セパレータ１５と、このセパレータ１５を挟んで次の層のバイポーラ電極１４の負極１３によって単電池が構成されることになる。

ここでバイポーラ電極１４は、各単電池を直列に接続するが、そのために接続部材を介在させる必要がない。このため、接続部材などの抵抗成分による出力の低下がない。また、接続部分が存在しないため電池モジュールの小型化が図れる。さらには、接続部分が存在しない分、電池モジュール全体のエネルギー密度が向上する。

そして、本実施形態では、各集電体１２をずらして配置することによりできた集電体表面の露出部分２１を電圧検出用のタブとして機能させている。

ずらし方向は、複数層ごとに所定方向としている。これはたとえば、一つのバイポーラ電池１として単電池を１００層積層したものを例に説明すると、５層ごとに互いに反対方向にずれるように配置している（図１参照）。また、５層ごとに絶縁シート１７を入れて、互いに反対方向にずらした集電体１２の他方の露出部分２２が接触して短絡しないようにしている。もちろん、５層ごとに反転させるものに限らず、１０層ごと、２０層ごとなど、その他の層数ごとであってもよい。

そして、集電体１２の露出部分２１には、フレキシブル配線３１のリード３２が接続されている。

フレキシブル配線３１は、図３に示すように、ポリイミドなどの樹脂３３内に、この樹脂３３により互いに絶縁された状態で複数のリード３２となる複数の導線（通常は銅線またはアルミニウム線）が埋め込まれて一体化されたものである。そして、導線の先端部分は、集電体１２の露出部分と接続される領域が剥離されていて、各導線（リード３２）の端部が、集電体１２と接続する面のみ露出している。各導線（リード３２）の形状は、集電体１２の露出部分２１と接続が容易になるように扁平であることが好ましい。なお、各導線（リード３２）の形状は、集電体１２の露出部分２１と接続で記せば、断面円形やまたより線などであってもよいし、また、導線の先端に扁平な端子をつけたものであってもよい。

なお、このバイポーラ電池１においては、正極１１または負極１３の少なくとも一方には、高分子固体電解質が含浸されている。活物質層における活物質間の空隙に高分子固体電解質を充填することによって、活物質層におけるイオン伝導がスムーズになり、バイポーラ電池全体としての出力向上が図れる。また、セパレータ１５にも高分子固体電解質が含浸されている（詳細後述）。

また、各単電池には、その外周部、集電体１２と集電体１２の間にシール材１６を設けて内部の電解質が漏れ出るのを防いでいる。これにより一つひとつの単電池内部がシール材１６で密封され、電極やセパレータ１５から滲出する可能性のある電解液が単電池の外に漏れ出すのを防止し、単電池同士の液絡を防止する。

ここで、リード３２と集電体の露出部分２１との接続について説明する。

図４は、ずらして配置した集電体１２のリード接続部分を示す拡大平面図である。

本実施形態では、集電体露出部２１とリード３２との接続に異方導電フィルム２５を用いている。

この異方導電フィルム２５は異方性導電材料であり、接着、導電、そして絶縁という３つの機能を同時に有する高分子材料である。この異方導電フィルム２５は熱圧着加工により、圧着部における厚み方向（圧を加えた方向）に対しては導通性を示し、その圧着部の面方向に対しては絶縁性を示すという電気的異方性をもつ材料である。このような材料は、一例を挙げれば、異方導電フィルム（日立化成工業株式会社製）、異方性導電フィルム（株式会社フジクラ製）などがある。また、ペースト状の異方性導電ペースト（株式会社フジクラ製）も同様に用いることが可能である。

この異方導電フィルム２５を用いた接続は、まず、集電体１２をそれぞれずらして積層することによって露出した集電体表面の露出部分２１を覆うように異方導電フィルム２５を載せ、その上からさらにフレキシブル配線を載せる。そして、各電極である集電体１２の露出部分２１と、それぞれの電極に対応させたリード３２との交点部分にのみ圧力がかかるようにして、集電体表面の露出部分２１とフレキシブル配線とを圧着する。

このとき、異方導電フィルム２５の機能により、圧着された部分、すなわち各電極となる露出部分２１とそれに対応したリード３２部分のみが導通状態として接続され、その他の部分は非導通の状態で集電体表面の露出部分とフレキシブル配線が接続される。

なお、圧着の際には、フレキシブル配線のリード３２の露出部分が、集電体表面の露出部分２１と対応する世に正確に露出されている場合には、フレキシブル配線の全面を集電体方向へ圧着するようにしてもよい。

ここで各集電体１２のずらし量は、集電体１２の露出部分２１がリード３２と接続できる程度となればよく、特に限定されないが、本実施形態では、上記のように異方導電フィルム２５を用いることで２〜５ｍｍ程度としている。したがって、たとえば、積層する単電池１０層分のずれ量とした場合、全ずれ量は２０〜５０ｍｍ程度である。この量は、たとえば、バイポーラ電池全体の図示長手方向の大きさを３００〜４００ｍｍ程度とした場合、０．５〜２％以下である。

また、ずらし量は、たとえば１０層ごとに反転させると、１００層積層した場合でもバイポーラ電池１全体としては２０〜１００ｍｍ程度大きくなるだけですむ。なお、厚さは、たとえば、１０層分の厚さが０．５〜１．０ｍｍとすると、１００層のバイポーラ電池１全体でもその厚さは５〜１０ｍｍ程度である。

なお、このずらし量については、露出させた電極部分とリード３２が接続できる量であればよく、特に限定されるものではない。したがって、リード３２の接続方法にあわせて決めればよい。

図４に示したリードの接続方向は、バイポーラ電池１の長手方向にそのまま延長する方向にリードを取り出すように接続したものであるが、リードはさまざまな方向へ取り出すように接続することが可能である。

図５は、リード接続方向が異なる場合の平面図である。

この接続形態は、リード３２の接続方向を電池の長手方向と直角な方向としたものである。この場合、集電体１２のずらし量は、リード３２の幅方向とほぼ同じでよい。なお、その他の電池構成自体は上述したものと同じである。

なお、集電体１２とリード３２との接続は、違法導電フィルムを用いる以外にも、たとえば、超音波溶接、導電性接着剤などを利用することもできる。

以上のように構成されたバイポーラ電池１では、わずかに集電体１２をずらして配置するだけで、集電体表面の露出部分２１を各単電池の電極として利用することができるようになる。そして、この露出部分２１にフレキシブル配線３１を用いてリード３２それぞれ接続することで簡単に各単電池の電圧測定などを行うことができる。また、集電体は同じ形状のものをずらして用いているだけであるので、集電体の製造はもとより、この集電体に形成する正極および負極、またその他の部材においても同じ形状のものを製造すればよいので、各部材の製造コストを低減することができ、ひいては電池そのもののコスト低減を図ることも可能になる。

以下さらに電池を構成する主要な部材について説明する。

［集電体］
集電体１２は、製法上、スプレーコートなどの薄膜製造技術により、いかような形状を有するものにも製膜積層して形成し得る必要上、たとえば、アルミニウム、銅、チタン、ニッケル、ステンレス鋼（ＳＵＳ）、これらの合金などの金属粉末を主成分として、これにバインダー（樹脂）、溶剤を含む集電体金属ペーストを加熱して成形してなるものであり、上記金属粉末およびバインダーにより形成されてなるものである。また、これら金属粉末を１種単独で用いてもよいし、２種以上を混合して用いてもよいし、さらに、製法上の特徴を生かして金属粉末の種類の異なるものを多層に積層したものであってもよい。

上記バインダーとしては、特に制限されるべきものではなく、たとえば、エポキシ樹脂など、従来公知の樹脂バインダー材料を用いることができるほか、導電性高分子材料を用いてもよい。

また集電体１２は、上記金属（またはそれらの合金）の薄膜であってもよい。

なお、集電体の厚さは、特に限定されないが、通常は１〜１００μｍ程度である。

［正極（正極活物質層）］
正極は、正極活物質を含む。このほかにも、イオン伝導性を高めるために電解質、リチウム塩、導電助材などが含まれ得る。特に、正極または負極の少なくとも一方に電解質、好ましくは高分子電解質が含まれていることが望ましいが、バイポーラ電池の電池特性をより向上させるためには、双方に含まれることが好適である。

上記正極活物質としては、溶液系のリチウムイオン電池でも使用される、遷移金属とリチウムとの複合酸化物を使用できる。具体的には、ＬｉＣｏＯ_２などのＬｉ・Ｃｏ系複合酸化物、ＬｉＮｉＯ_２などのＬｉ・Ｎｉ系複合酸化物、スピネルＬｉＭｎ_２Ｏ_４などのＬｉ・Ｍｎ系複合酸化物、ＬｉＦｅＯ_２などのＬｉ・Ｆｅ系複合酸化物などが挙げられる。このほか、ＬｉＦｅＰＯ_４などの遷移金属とリチウムのリン酸化合物や硫酸化合物；Ｖ_２Ｏ_５、ＭｎＯ_２、ＴｉＳ_２、ＭｏＳ_２、ＭｏＯ_３などの遷移金属酸化物や硫化物；ＰｂＯ_２、ＡｇＯ、ＮｉＯＯＨなどが挙げられる。

正極活物質の粒径は、製法上、正極材料をペースト化してスプレーコートなどにより製膜し得るものであればよいが、さらにバイポーラ電池の電極抵抗を低減するために、電解質が固体でない溶液タイプのリチウムイオン電池で一般に用いられる粒径よりも小さいものを使用するとよい。具体的には、正極活物質の平均粒径が１０〜０．１μｍであるとよい。

上記正極に含まれる電解質としては、固体高分子電解質、高分子ゲル電解質、およびこれらを積層したものなどが利用できる。すなわち、正極を多層構造とすることもでき、集電体側と電解質側とで、正極を構成する電解質の種類や活物質の種類や粒径、さらにはこれらの配合比を変えた層を形成することもできる。好ましくは、高分子ゲル電解質を構成する高分子と電解液との比率（質量比）が、２０：８０〜２：９８とする、比較的電解液の比率が大きい範囲である。

高分子ゲル電解質は、イオン伝導性を有する高分子骨格中に、通常リチウムイオン電池で用いられる電解液を保持させたものや、あるいは、それ自身ではリチウムイオン伝導性を持たない高分子骨格中に同様の電解液を保持させたものなどが含まれる。

ここで、高分子ゲル電解質として用いる高分子は、たとえば、ポリエチレンオキシドを主鎖または側鎖に持つ高分子（ＰＥＯ）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリメタクリル酸エステル、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、ポリフッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンの共重合体（ＰＶｄＦ−ＨＦＰ）などが用いられる。ただし、これに限られるわけではない。

高分子ゲル電解質に含まれる電解液（電解質塩および可塑剤）としては、通常リチウムイオン電池で用いられるものであればよく、たとえば、ＬｉＰＦ_６、ＬｉＢＦ_４、ＬｉＣｌＯ_４、ＬｉＡｓＦ_６、ＬｉＴａＦ_６、ＬｉＡｌＣｌ_４、Ｌｉ_２Ｂ_１０Ｃｌ_１０等の無機酸陰イオン塩、ＬｉＣＦ_３ＳＯ_３、Ｌｉ（ＣＦ_３ＳＯ_２）_２Ｎ、Ｌｉ（Ｃ_２Ｆ_５ＳＯ_２）_２Ｎ等の有機酸陰イオン塩の中から選ばれる、少なくとも１種類のリチウム塩（電解質塩）、またはこれらの混合物を含み、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、エチルメチルカーボネート、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。

上記リチウム塩としては、たとえば、ＬｉＰＦ_６、ＬｉＢＦ_４、ＬｉＣｌＯ_４、ＬｉＡｓＦ_６、ＬｉＴａＦ_６、ＬｉＡｌＣｌ_４、Ｌｉ_２Ｂ_１０Ｃｌ_１０等の無機酸陰イオン塩、Ｌｉ（ＣＦ_３ＳＯ_２）_２Ｎ、Ｌｉ（Ｃ_２Ｆ_５ＳＯ_２）_２Ｎ等の有機酸陰イオン塩、またはこれらの混合物などが使用できる。ただし、これらに限られるわけではない。

導電助材としては、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。

正極における、正極活物質、電解質、リチウム塩、導電助剤の配合量は、電池の使用目的（出力重視、エネルギー重視など）、イオン伝導性を考慮して決定すべきである。たとえば、正極内における電解質の配合量が少なすぎると、活物質層内でのイオン伝導抵抗やイオン拡散抵抗が大きくなり、電池性能が低下してしまう。一方、正極内における電解質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、目的に合致した電解質量を決定する。

正極の厚さは、特に限定するものではなく、配合量について述べたように、電池の使用目的（出力重視、エネルギー重視など）、イオン伝導性を考慮して決定すべきである。一般的な正極活物質層の厚さは１０〜５００μｍ程度である。

［負極（負極活物質層）］
負極１３は、負極活物質を含む。このほかにも、イオン伝導性を高めるために電解質、リチウム塩や導電材などが含まれ得る。負極活物質の種類以外は、基本的に「正極」の項で記載した内容と同様であるため説明を省略する。

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。たとえば、金属酸化物、リチウム−金属複合酸化物金属、カーボンなどが好ましい。より好ましくは、カーボン、遷移金属酸化物、リチウム−遷移金属複合酸化物である。さらに好ましくは、チタン酸化物、リチウム−チタン複合酸化物、カーボンである。これらは１種単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。

［セパレータ］
ここで用いているセパレータ１５は電解質層となるもので、正極１１および負極１３内の活物質そのものが混合することなく分離させた状態を保ち、かつ、イオンのみを通過させるものである。このようなセパレータ１５としては、たとえば、高分子繊維や高分子膜などを基材として、この基材に、高分子骨格中に数質量％〜９８質量％程度電解液を保持させたゲル電解質を保持させて、膜状に整形したものである。

［電解質］
セパレータ１５に含ませる電解質としては、たとえば、高分子ゲル電解質である。この電解質は多層構造とすることもでき、正極側と負極側とで、電解質の種類や成分配合比を変えた層を形成することもできる。

高分子ゲル電解質を用いる場合、該高分子ゲル電解質を構成する高分子と電解液との比率（質量比）が、２０：８０〜２：９８と比較的電解液の比率が大きい範囲である。

このような高分子ゲル電解質としては、イオン伝導性を有する高分子骨格中に、通常リチウムイオン電池で用いられる電解液を保持させたものや、あるいは、それ自身ではリチウムイオン伝導性を持たない高分子骨格中に同様の電解液を保持させたものなどが含まれる。これらについては、正極に含まれる電解質の１種として説明した高分子ゲル電解質と同様であるため、ここでの説明は省略する。

これら高分子ゲル電解質は、電池を構成する高分子電解質のほか、上記したように正極および／または負極にも含まれ得るが、電池を構成する高分子電解質、正極、負極によって異なる高分子電解質を用いてもよいし、同一の高分子電解質を使用してもよいし、層によって異なる高分子電解質を用いてもよい。

なお、セパレータ自体に電解質を含ませず、セパレータに代えて固体高分子電解質を用いることも可能である。固体高分子電解質を用いた場合の電解質層の厚さは、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電池を得るためには、電解質としての機能が確保できる範囲で極力薄くすることが好ましい。一般的な固体高分子電解質層の厚さは１０〜１００μｍ程度である。ただし、電解質の形状は、製法上の特徴を生かして、電極（正極または負極）の上面ならびに側面外周部も被覆するように形成することも容易である。

［正極および負極端子］
正極および負極の端子板１８および１９は、電池全体の電極端子としての機能を有する。電池の薄型化の観点からは、この端子板１８および１９も極力薄い方がよいが、製膜により積層されてなる電極（正極および負極）、電解質、および集電体はいずれも機械的強度が弱いため、これらを両側から挟示し支持するだけの強度を持たせることが望ましい。さらに、端子部での内部抵抗を抑える観点から、正極および負極端子板の厚さは、通常０．１〜２ｍｍ程度が望ましいといえる。

正極および負極端子板の材質は、通常リチウムイオン電池で用いられる材質を用いることができる。たとえば、アルミニウム、銅、チタン、ニッケル、ステンレス鋼（ＳＵＳ）、これらの合金などを利用することができる。耐蝕性、作り易さ、経済性などの観点からは、アルミニウムを用いることが好ましい。

正極および負極端子板の材質は、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。

［電池外装材（電池ケース）］
バイポーラ電池は、外部からの衝撃、環境劣化を防止するために、使用する際の外部からの衝撃、環境劣化を防止するために、バイポーラ電池本体である型板を含めた電池積層体全体を電池外装材または電池ケースに収容するとよい。

軽量化の観点からは、アルミニウム、ステンレス、ニッケル、銅などの金属（合金を含む）をポリプロピレンフィルム等の絶縁体で被覆した高分子−金属複合ラミネートフィルムなど、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圧着にて接合することにより、電池積層体（図１に示したバイポーラ電池１）を減圧封入し密封することが好ましい。

図６は、図１に示したバイポーラ電池１をアルミラミネートパックにより電池４０として構成した場合の外観を示す図面である。

図示するように、この電池４０は、バイポーラ電池１の端部の集電体１２に設けられた正極端子板１８および負極端子板１９（必要により、さらに電極リードを取り付けてもよい）が、ラミネートパックより取り出されている。また、ラミネートパックからは、各集電体１２にそれぞれリード３２を接続したフレキシブル配線３１も取り出されている。

バイポーラ電池１は、ラミネートパックに減圧封入することで、ラミネートパック材によって各集電体１２にはほぼ均等に圧力が加わるようになる。

なお、ラミネートパックのほか、金属ケースなどに封入しても同様に電池として構成できることは言うまでもない。

また、このような電池４０は、さらに電池４０を複数個直列および／または並列に接続して組電池や電池モジュールとして提供することも可能である。

図７は組電池の斜視図であり、図８はこの組電池の内部構成を上方から見た図面である。

図示するようにこの組電池５０は、上述した電池４０を複数個直列に接続したものをさらに並列に接続したものである。電池４０同士は、導電バー５３により各電池の端子板１８および１９が接続されている。この組電池５０には電極ターミナル５１および５２が、この組電池５０の電極として組電池５０の一側面に設けられている。

この組電池においては、電池４０を直接に接続しさらに並列に接続する際の接続方法として、超音波溶接、熱溶接、レーザー溶接、リベット、かしめ、電子ビームなどを用いることができる。このような接続方法をとることで、長期的信頼性のある組電池を製造することができる。

なお、組電池としての電池４０の接続は、電池４０を複数個全て並列に接続してもよいし、また、電池４０を複数個全て直列に接続してもよい。

図９は、組電池モジュールの斜視図である。

この組電池モジュール６０は、前述した組電池５０を複数個積層し、各組電池５０の電極ターミナル５１、５２を導電バー６１および６２によって接続し、モジュール化したものである。

このように、組電池５０をモジュール化することによって、電池制御を容易にし、たとえば電気自動車やハイブリッド自動車などの車載用として最適な組電池モジュールとなる。なお、このような組電池モジュールも組電池の一種である。

さらに参考までに、図１０に、組電池モジュール６０を搭載する自動車１００の概略図を示す。この自動車は、上述した組電池モジュール６０を搭載し、モータの電源として使用してなる自動車である。

組電池モジュール６０をモータ用電源として用いる自動車としては、たとえば電気自動車、ハイブリッド自動車など、車輪をモータによって駆動している自動車である。これらの自動車に本発明を適用したバイポーラ電池による組電池や電池モジュールを用いることで、単電池ごとの充電制御を行うなど非常にきめ細かい制御が可能となり、電気自動車などの性能の向上、たとえば１回の充電当りの走行距離の向上、車載電池としての寿命の向上などが期待できる。

本発明は、リチウムイオンに二次電池に適用可能である。

本発明を適用したバイポーラ電池を説明するための断面図である。集電体にリードを接続する部分の拡大断面図である。フレキシブル配線の断面図である。集電体とリードを接続する部分の拡大平面図である。リード接続方向が異なる場合の集電体とリードを接続する部分の拡大平面図である。バイポーラ電池をアルミラミネートパックにより電池として構成した場合の外観を示す図面である。組電池の斜視図である。上記組電池の内部構成を上方から見た図面である。組電池モジュールの斜視図である。上記組電池モジュールを搭載する自動車の概略図である。

符号の説明

１…バイポーラ電池、
１１…正極活物質層、
１２…集電体、
１３…負極活物質層、
１５…セパレータ、
１６…シール材、
１７…絶縁シート、
３１…フレキシブル配線、
３２…リード、
２５…異方導電フィルム、
４０…電池、
５０…組電池、
６０…組電池モジュール、
１００…自動車。

Claims

第１面に正極が形成され、前記第１面と対向する第２面に負極が形成された集電体からなるバイポーラ電極と、前記正極と前記負極の間に介在される電解質層と、を有し、
前記集電体の少なくとも一方の端において前記集電体の表面の一部が露出するように、複数の前記バイポーラ電極がずらして積層されていることを特徴とするバイポーラ電池。
前記集電体の前記露出した部分とそれぞれ接続される複数のリードを有することを特徴とする請求項１記載のバイポーラ電池。
前記複数のリードは、互いに絶縁された状態で一体化されていることを特徴とする請求項２記載のバイポーラ電池。
前記集電体の前記露出した部分と前記リードは、異方性導電材料によって接続されていることを特徴とする請求項２または３記載のバイポーラ電池。
前記正極および前記負極は、前記電解質層を挟んで対向して同じ位置となるように前記集電体に上に形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載のバイポーラ電池。
前記バイポーラ電極は、同一形状であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載のバイポーラ電池。
前記複数のバイポーラ電極をずらす方向は、所定の積層数ごとに反対方向であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載のバイポーラ電池。
前記複数のバイポーラ電極をずらす量は、２〜１０ｍｍであることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載のバイポーラ電池。