JP2007122881A - 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 - Google Patents

Abstract

【課題】集電体のエッジ部におけるシール部材の破れを防止して、バイポーラ電極の周辺部を完全にシールすることができ、電解質の漏れおよび集電体同士の接触による短絡を防止することができるバイポーラ電池、組電池及びそれらの電池を搭載した車両を提供する。
【解決手段】集電体２００の一方の面に正極層２１０が形成されその他方の面に負極層２２０が形成されたバイポーラ電極２３０と、バイポーラ電極相互間でイオン交換を行う電解質層２４０と、を交互に複数積層して電池要素１６０を形成し、電極２３０の周辺部に電解質の液漏れを防止する熱融着シール部材２６０を有するバイポーラ電池１００であって、集電体２００のエッジ部２８０において、熱融着シール部材２６０は非熱融着部２９０を備えている。
【選択図】図４

Description

本発明は、バイポーラ電極の周辺部に電解質の液漏れを防止する熱融着シール部材を有するバイポーラ電池、組電池及びそれらの電池を搭載した車両に関する。

バイポーラ電池は、集電体の一方の面に正極層を形成し、他方の面に負極層を形成したバイポーラ電極と、該バイポーラ電極相互間でイオン交換を行う電解質層と、を交互に複数積層してなる。この種のバイポーラ電池の端部において電極間同士が接触すると短絡してしまい、また電解質層が層間同士接触すると液絡してしまう。

その対策として、特公平１１−２０４１３６号公報（特許文献１）には、正極、負極およびこれらの電極間に電解質を含浸させたセパレータを挟んで構成される単位電池の周囲を絶縁物で被覆し、集電体を挟んで積層することにより、各電極間の液絡や短絡を防止することが開示されている。
特公平１１−２０４１３６号公報

ところで、バイポーラ電池では、電解質の染み出しを防止するために各単位電池の周辺部を熱融着シール部材により封止している。このシール部材は、電極の周辺部、すなわち集電体のエッジ部付近に熱融着され、電解質の漏れを防止することに加えて、集電体同士の接触による内部短絡を防止している。

しかし、シール部材の構成材料には各種樹脂材料やゴムなどの柔軟性を有する材料を用いており、さらに電極の層間という非常に薄い間隔（１μｍ〜１００μｍ）をシールしている。したがって、シール部材を熱融着するために加熱プレスを行うと、集電体のエッジ部がシール部材を突き破り、電極間が接触して短絡が生じるという問題があった。

また、集電体のエッジ部におけるシール部材の破れを防止するため、熱融着シール材の加熱プレスの加熱温度や圧力を低減すると、加熱プレスによる熱が積層方向の中心部分まで届かず、シールが不完全になってしまうという問題があった。

本発明は、集電体のエッジ部におけるシール部材の破れを防止して、バイポーラ電極の周辺部を完全にシールすることができ、電解質の漏れおよび集電体同士の接触による短絡を防止することができるバイポーラ電池、組電池及びそれらの電池を搭載した車両を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明に係るバイポーラ電池は、集電体の一方の面に正極層が形成されその他方の面に負極層が形成されたバイポーラ電極と、当該バイポーラ電極相互間でイオン交換を行う電解質層と、を交互に複数積層して発電要素を形成し、前記電極の周辺部に電解質の液漏れを防止する熱融着シール部材を有するバイポーラ電池であって、前記熱融着シール部材は、前記集電体のエッジ部において非熱融着部を備えていることを特徴とする。

以上のように構成されたバイポーラ電池によれば、熱融着シール部材が、集電体のエッジ部において非熱融着部を備えているので、上記シール部材を熱融着するために加熱プレスを行う際に集電体のエッジ部におけるシール部材が破れることなく、バイポーラ電極の周辺部を完全にシールすることができる。したがって、電解質の漏れや集電体同士の接触による短絡を防止することができる。

以下に、本発明に係るバイポーラ電池、組電池及びそれらの電池を搭載した車両の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施の形態で引用する図面では、バイポーラ電池を構成する各層の厚みや形状を誇張して描いているが、これは発明の内容の理解を容易にするために行っているものであり、実際のバイポーラ電池の各層の厚みや形状と整合しているものではない。

図１は、本実施の形態に係るバイポーラ電池の外観図である。バイポーラ電池１００は、図１に示すように長方形状の扁平な形状を有しており、その両側部からは電力を取り出すための正極タブ１２０Ａ、負極タブ１２０Ｂが引き出されている。発電要素１６０はバイポーラ電池１００の外装材（たとえばラミネートフィルム）１８０によって包まれ、その周囲は熱融着されており、発電要素１６０は正極タブ１２０Ａ及び負極タブ１２０Ｂを引き出した状態で密封されている。

図２は、本実施の形態に係るバイポーラ電池の内部の概略構成図である。図３は、熱融着シール部材に加熱プレスを施している状況の概略図である。図４乃至図８は、本実施の形態におけるシール構造を説明する図である。

本実施の形態に係るバイポーラ電池１００は、たとえば、スラリー塗布法や印刷法など種々の積層法を用いて形成することができるが、本実施の形態では、スラリー塗布法を用いて発電要素１６０を形成する。

まず、集電体２００であるステンレス鋼箔（ＳＵＳ箔）の片面に正極スラリーを塗布し、乾燥させて正極層２１０を形成する。正極スラリーには、たとえば、ＬｉＭｎ_２Ｏ_４等の正極活物質に、アセチレンブラック等の導電助剤、ＰＶＤＦ等のバインダー、およびＮＭＰ等のスラリー粘度調整溶媒を混合したものを用いる。

次に、正極層２１０を塗布した集電体（ＳＵＳ箔）２００の反対面に負極スラリーを塗布し、乾燥させて負極層２２０を形成する。負極スラリーには、ハードカーボン等の負極活物質、ＰＣＤＦ等のバインダー、およびＮＭＰ等のスラリー粘度調整溶媒を混合したものを用いる。

このようにして、集電体（ＳＵＳ箔）２００の両面に正極層２１０と負極層２２０とがそれぞれ形成されることにより、バイポーラ電極２３０が形成される。そして、バイポーラ電極２３０を所定の大きさに切り取り、電極２３０の周辺部の正極層２１０および負極層２２０を削り取り、シール層を形成するためにＳＵＳ箔を露出させる。

単電池は、正極と負極とを電解質層２４０を挟んで対向するように積層して形成した。上記のような積層を繰り返して、図２に示すような７層の単電池が積層された発電要素１６０が形成される。なお、正極末端極および負極末端極には、片面のみに正極層２１０または負極層２２０を塗布したものを作製する。

上記電解質層２４０は、ゲル溶解質により形成されていることが好ましい。電解質層２４０としてゲル電解質を用いることにより、漏液を防止することが可能となり、また双電極型二次電池に特有の問題である液絡を防ぎ、信頼性の高い積層型電池を実現することができる。

ここで、全固体高分子電解質と高分子ゲル電解質との違いについて説明する。ＰＥＯ（ポリエチレンオキシド）などの全固体高分子電解質に、通常、リチウムイオン電池で用いられる電解液を含んだものが高分子ゲル電解質である。また、ＰＶＤＦ、ＰＡＮおよびＰＭＭＡなどのように、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高分子ゲル電解質に該当する。高分子ゲル電解質を構成するポリマーと電解液との比率は幅広く、ポリマー１００％を全固体高分子電解質とし、電解液１００％を液体電解質とすると、その中間体はすべて高分子ゲル電解質にあたる。他方、全固体型電解質は、高分子あるいは無機固体などのＬｉイオン伝導性をもつ電解質のすべてが該当する。本発明において、固体型電解質という場合は、高分子ゲル電解質と全固体高分子電解質、無機固体電解質のすべてを含むものとする。

また、上記正極活物質にはリチウム−遷移金属複合酸化物を用い、負極活物質にはカーボンもしくはリチウム−遷移金属複合酸化物を用いることが好ましく、これにより容量および出力特性に優れたバイポーラ電池を実現することができる。

７層の単電池が積層されるように電池要素１６０を形成した後、各電極２３０の周辺部を熱融着シール部材２６０で覆い、図３に示すように、上下から加熱プレス（熱と圧力）２７０を行い、まず３方熱融着し、その後最後の一辺を真空密封することで電池要素１６０を真空シールして、電解質層２４０を封止する。

熱融着シール部材２６０は、ポリオレフィン（ポリプロピレン、ポリエチレン）、ポリエステル（ＰＥＴ、ＰＥＮ）、ポリイミド、またはポリアミドからなる樹脂材料であることが好ましい。これらの材料を用いることにより、電池に悪影響を与えず、かつ絶縁することが可能となる。また、これらの材料は電池の動作電位の中でも電気化学的に安定な材料であり、電池に悪影響を与えず確実な絶縁が可能となる。

本実施形態のバイポーラ電池１００は、特に熱融着シール部材２６０が、集電体２００のエッジ部２８０において非熱融着部２９０を備えている。これにより、上記シール部材２６０を熱融着するために加熱プレスを行っても、集電体２００のエッジ部２８０におけるシール部材２６０は加熱されず、該エッジ部２８０におけるシール部分が破れることはない。したがって、バイポーラ電極２３０の周辺部を完全にシールすることができるので、バイポーラ電池１００を構成するときに問題となっていた電解質の漏れや集電体同士の接触による短絡を防止することができる。

具体的には、熱融着シール部材２６０の加熱プレス２７０を行う際、図４に示すように、プレスを掛ける位置が集電体２００のエッジ部２８０にかからないようにヒートバー３３０の長さと幅を設定し、集電体２００のエッジ部２８０には熱融着がなされないようなシール構造を採用することにより、非熱融着部２９０を形成する。なお、図４において、３４０は熱融着部である。

あるいは、図５に示すようなシール構造を採用することができる。すなわち、熱融着シール部材２６０の端部が集電体２００よりも外方に延出されるように、熱融着シール部材２６０を集電体２００よりも大きく形成する。そして、集電体２００のエッジ部２８０を外して、バイポーラ電極２３０の正極側または負極側の少なくとも一方に上記シール部材を熱溶着する。さらに、集電体２００よりも外部に延出させたシール部分を集電体２００のエッジ部２８０にかからないように、該エッジ部２８０を越えた位置で熱溶着する。このようなシール構造を採用することにより、集電体２００のエッジ部２８０には非熱融着部２９０が存在し、該エッジ部２８０におけるシール部分が破れることはない。また、各バイポーラ電極２３０に一枚ずつシール部材２６０を融着することが可能となり、シールの信頼性を向上させることができる。

さらに、図６に示すように、熱融着シール部材２６０が、融点の低い熱融着層３６０の間に融点の高い非熱融着層３７０を挟む多層構造を有していてもよい。この非熱融着層３７０を集電体２００のエッジ部２８０に相当する位置に配することにより、該エッジ部２８０に非熱融着部２９０を形成することが可能となり、加熱プレス２７０を行っても、非熱融着層３７０が溶融しないので、集電体２００のエッジ部２８０におけるシール部材２６０は加熱されず、該エッジ部２８０におけるシール部分が破れることはなく、電解質の漏れや集電体同士の接触による短絡を防止することができる。

また、図７に示すように、上記集電体２００のエッジ部２８０に非熱融着の絶縁体３８０を設けることにより、非熱融着部２９０を形成することができる。すなわち、集電体２００のエッジ部２８０に非熱融着の絶縁体３８０を設けることにより、電極間が絶縁され、加熱プレス２７０を行っても、集電体２００のエッジ部２８０におけるシール部材２６０は加熱されず、非熱融着部２９０が形成され、該エッジ部２８０におけるシール部分が破れることはなく、電解質の漏れや集電体同士の接触による短絡を防止することができる。

この絶縁体３８０としては、たとえば、熱融着シール部材２６０とは異なる絶縁材料、熱融着シール部材よりも剛性の高い樹脂材料、セラミック材料、または絶縁材料により表面処理を施した金属箔などを採用することができる。特に、バイポーラ電極の周辺部に熱融着シール部材よりも剛性の高い材料を用いることにより、絶縁体に骨格（枠体）の機能をもたせることができ、バイポーラ電池の剛性が向上する。

さらに、集電体２００のエッジ部２８０に相当する位置に絶縁体３８０を配置するだけでなく、図８に示すように、熱融着シール部材２６０が、融点の低い熱融着層３６０の間に融点の高い非熱融着層３７０を挟む多層構造を有していてもよい。このように集電体２００のエッジ部２８０に相当する位置に絶縁体３８０を配置し、かつ多層構造の熱融着シール部材２６０を用いることにより、該エッジ部２８０に非熱融着部２９０を形成することが容易となる。したがって、加熱プレス２７０を行っても、集電体２００のエッジ部２８０におけるシール部材２６０は加熱されず、該エッジ部２８０におけるシール部分が破れることはなく、電解質の漏れや集電体同士の接触による短絡を防止することができる。

上記発電要素１６０の最下層の負極末端極は上記負極タブ１２０Ｂに接続され、その最上層の正極末端極は上記正極タブ１２０Ａに接続される。図２に示す発電要素１６０は、７個の単電池が直列に接続されたものとなるので、正極タブ１２０Ａと負極タブ１２０Ｂとの間には単電池の７倍の電圧が現れる。

なお、本実施の形態では、７個の単電池を一組として発電要素１６０を構成しているが、発電要素１６０を構成する単電池の積層数は本実施の形態に限るものではない。

図１に示したように、本実施の形態では、発電要素１６０が柔軟性を有する外装材（外装ケース）１８０によって覆われ、その周囲は熱融着されており、上述したように、発電要素１６０は正極タブ１２０Ａ及び負極タブ１２０Ｂを引き出した状態で密封されている。

外装材１８０の構成材料として柔軟性を有する材料を用いることにより、内部と外部の圧力差により該外装材１８０が破壊することなく、容易に変形しうる。外装材１８０を構成する材料は、電解液や気体を透過させないで電気絶縁性を示し、電解液などが内部に存在しても化学的に安定なものであればどのような材料を採用しても良いが、たとえば、その材料の一例としては、ポリエチレン、ポリプロピレンまたはポリカーボネートなどの合成樹脂が挙げられる。特に、外装材１８０の熱封止性や電解質の空気接触可能性の低減を考慮すると、アルミニウム等の金属箔を合成樹脂でコートしたラミネートフィルムを選択することが望ましい。

これは、外装材１８０として金属箔と合成樹脂膜とからなるラミネートフィルムを用いれば、樹脂フィルムが容易に変形しうるので静水圧をかけることが可能になり、さらに、金属箔が存在するため気体透過性を低下させて、外装材１８０の内部と外部の圧力差を長時間維持できるからである。

以上説明してきたバイポーラ電池は、複数、直列に又は並列に接続して組電池モジュール２５０（図９参照）を形成し、この組電池モジュール２５０をさらに複数、直列に又は並列に接続して組電池３００を形成することもできる。図９は、組電池３００の平面図（図Ａ）、正面図（図Ｂ）、側面図（図Ｃ）を示しているが、作成した組電池モジュール２５０は、バスバーのような電気的な接続手段を用いて相互に接続し、組電池モジュール２５０は接続治具３１０を用いて複数段積層される。何個のバイポーラ電池１００を接続して組電池モジュール２５０を作成するか、また、何段の組電池モジュール２５０を積層して組電池３００を作成するかは、搭載される車両（電気自動車）の電池容量や出力に応じて決めればよい。

このように、組電池モジュール２５０を複数直並列接続されてなる組電池３００は、高容量、高出力を得ることができ、一つ一つの組電池モジュール２５０の信頼性が高いことから、組電池３００としての長期的な信頼性の維持が可能である。また一部の組電池モジュール２５０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になる。

組電池３００を、電気自動車４００に搭載するには、図１０に示すように、電気自動車４００の車体中央部の座席下に搭載する。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。なお、組電池３００を搭載する場所は、座席下に限らず、後部トランクルームの下部でもよいし、車両前方のエンジンルームでも良い。以上のような組電池３００を用いた電気自動車４００は高い耐久性を有し、長期間使用しても十分な出力を提供しうる。さらに、燃費、走行性能に優れた電気自動車、ハイブリッド自動車を提供できる。

なお、本発明では、組電池３００だけではなく、使用用途によっては、組電池モジュール２５０のみを搭載するようにしてもよいし、これら組電池３００と組電池モジュール２５０を組み合わせて搭載するようにしてもよい。また、本発明の組電池または組電池モジュールを搭載することのできる車両としては、上記の電気自動車や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。たとえば、電車のような他の車両であっても適用は可能である。

以下に、本発明に係るバイポーラ電池の実施例を説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

最初に、実施例１〜４および比較例に共通する上記発電要素１６０の作製について説明する。上述したように、発電要素１６０は、集電体２００の一方の面には正極層２１０が形成されその他方の面には負極層２２０が形成されたバイポーラ電極２３０と、当該バイポーラ電極相互間でイオン交換を行う電解質層２４０と、を交互に複数積層してなり、複数個の単電池を積層している。
＜電極の形成＞
まず、厚さ２０μｍの集電体であるステンレス鋼箔（ＳＵＳ箔）の片面に正極スラリーを塗布し、乾燥させて正極層を形成する。正極スラリーは、正極活物質としてＬｉＭｎ_２Ｏ_４を８５ｗｔ％、導電助剤としてアセチレンブラックを５ｗｔ％、バインダーとしてＰＶＤＦを１０ｗｔ％、およびスラリー粘度調整溶媒としてＮＭＰを混合したものである。
次に、正極層を塗布した集電体（ＳＵＳ箔）の反対面に負極スラリーを塗布し、乾燥させて負極層を形成する。負極スラリーは、負極活物質としてハードカーボンを９０ｗｔ％、バインダーとしてＰＣＤＦを１０ｗｔ％、およびスラリー粘度調整溶媒としてＮＭＰを混合したものである。

集電体（ＳＵＳ箔）の両面に正極層と負極層がそれぞれ形成されることにより、バイポーラ電極を形成した。完成したバイポーラ電極を１４０ｍｍ×９０ｍｍの大きさに切り取った。また、電極の周辺部１０ｍｍの部分にはシール層を形成するため、正極層および負極層を削り取り、ＳＵＳ箔を露出させた。これにより、１２０ｍｍ×７０ｍｍの電極部と周辺部に１０ｍｍのシール代を有するバイポーラ電極を作製した。

なお、正極末端極および負極末端極には片面のみに正極層または負極層を塗布したものを作製した。
＜ゲル電解質の形成＞
ポリプロピレン製の不織布５０μｍに、イオン伝導性高分子マトリ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）１０ｗｔ％、電解液としてＰＣ＋ＥＣ（１：１）９０ｗｔ％、および１．０Ｍ ＬｉＰＦ_６、重合開始剤（ＢＤＫ）からなるプレゲル溶液を浸漬させて、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、ゲルポリマー電解質層を得た。
＜発電要素の形成＞
正極と負極とがゲル電解質を挟んで対向するように積層して、単電池を形成した。これを繰り返し、たとえば、５層の単電池が積層されるように電池要素を形成した。

以下、実施例１〜４および比較例について説明する。
（実施例１）
実施例１では、５層の単電池が積層されるように電池要素を形成した後、各電極の周辺部を熱融着シール部材で覆い、上下から加熱プレス（熱と圧力）を行い、電池要素を真空シールして電解質層を封止した。

この加熱プレスを行う際、プレスを掛ける位置が集電体のエッジ部にかからないようにヒートバーの長さと幅を設定し、エッジ部には熱融着がなされないようなシール構造を形成した。プレス条件は、圧力が０．２ＭＰａ、加熱温度が１６０℃で、５秒間行った。この発電要素の正極末端極および負極末端極にＮｉタブを溶接し、ラミネートパックで封止して、バイポーラ電池を形成した。

このようなバイポーラ電池を１０個作製した。
（実施例２）
実施例２では、熱融着シール部材が電極投影面よりも１０ｍｍ外側にはみ出すように設定した。その後、上下から加熱プレス（熱と圧力）を行い、シール部材と正極側の周辺部を熱融着した。

この加熱プレスを行う際、プレスを掛ける位置が集電体のエッジ部にかからないようにヒートバーの長さと幅を設定し、エッジ部には熱融着がなされないようなシール構造を形成した。そのプレス条件は、圧力が０．２ＭＰａ、加熱温度が１６０℃で、５秒間行った。このようにして作製したシール部材付きバイポーラ電極を５層積層した。

その後、集電体からはみ出したシール部分が集電体のエッジ部にかからないように熱融着することでシール構造を形成し、積層体を完成させた。そのプレス条件は、圧力が０．２ＭＰａ、加熱温度が１６０℃で、５秒間行った。この発電要素の正極末端極および負極末端極にＮｉタブを溶接し、ラミネートパックで封止して、バイポーラ電池を形成した。

このようなバイポーラ電池を１０個作製した。
（実施例３）
実施例３では、シール部材としてＰＥ（融点：９８℃）／変性ＰＰ（融点：１８０℃）／ＰＥ（融点：９８℃）の３層フィルムを用いた以外は、実施例１と同様にしてバイポーラ電池を作製した。

このようなバイポーラ電池を１０個作製した。
（実施例４）
実施例４では、シール部材としてＰＥ（融点：９８℃）／変性ＰＰ（融点：１８０℃）／ＰＥ（融点：９８℃）の３層フィルムを用いた以外は、実施例２と同様にしてバイポーラ電池を作製した。

このようなバイポーラ電池を１０個作製した。
（参考例）
参考例では、集電体のエッジ部において、熱融着シール部材に熱を加えていること以外は、実施例１と同様にしてバイポーラ電池を作製した。
このようなバイポーラ電池を１０個作製した。
＜評価＞
上記実施例１〜４および参考例について、各１０個の電池を充電し、評価を試みた。充電条件は、０．５Ｃの電流で２１Ｖまで定電流充電（ＣＣ）し、その後、定電圧で充電（ＣＶ）し、合わせて５時間充電した。

参考例のバイポーラ電池は１０個の電池のうち８個が電圧の低下を起こし、満充電である２１Ｖを維持することができなかった。

しかし、実施例１〜４のバイポーラ電池では、全ての電池が１ヶ月以上電圧を維持し続けた。したがって、集電体のエッジ部において、熱融着シール部材に熱をかけないシール構造を採用した場合、短絡を起こし難いことが分かった。

次に、実施例１〜４のバイポーラ電池に長時間振動を加え、その後に電圧測定を行って電圧維持率を確認した。この振動試験は、７０℃の温度下において、強固に固定した電池に対し垂直方向に、振幅が３ｍｍで５０Ｈｚの単調な振動を２００時間加えて行った。実施例１〜４の各１０個の電池について振動試験後の電圧を測定し、電圧維持率を確認した。

実施例１では、電池１０個の試験前の電圧の平均は２０．６Ｖであり、試験後の平均は１８．８Ｖであった。したがって、平均電圧維持率は９１．２６％であった。

実施例２では、電池１０個の試験前の電圧の平均は２０．５Ｖであり、試験後の平均は１９．９Ｖであった。したがって、平均電圧維持率は９７．０７％であった。

実施例３では、電池１０個の試験前の電圧の平均は２０．６Ｖであり、試験後の平均は２０．１Ｖであった。したがって、平均電圧維持率は９７．５７％であった。

実施例４では、電池１０個の試験前の電圧の平均は２０．６Ｖであり、試験後の平均は２０．４Ｖであった。したがって、平均電圧維持率は９９．０３％であった。

以上の結果から、実施例４、実施例３、実施例２、実施例１の順に電圧維持率が高い結果を示した。この結果について詳細な理由は明らかでないが、シール強度と電池剛性が良いためであると考えられる。

本発明に係るバイポーラ電池および組電池を、たとえば、電気自動車やハイブリッド電気自動車の駆動源として用いることにより、高寿命で信頼性の高い自動車を実現できる。また、他の車両、たとえば、電車であっても適用は可能である。

本実施の形態に係るバイポーラ電池の外観図である。 本実施の形態に係るバイポーラ電池内部の概略構成図である。 熱融着シール部材に加熱プレスを施している状況の概略図である。 本実施の形態におけるシール構造を説明する図である。 本実施の形態におけるシール構造を説明する図である。 本実施の形態におけるシール構造を説明する図である。 本実施の形態におけるシール構造を説明する図である。 本実施の形態におけるシール構造を説明する図である。 組電池の概略構成図である。 組電池が車両に搭載された状態を示す図である。

符号の説明

１００ バイポーラ電池、
１２０Ａ 正極タブ、
１２０Ｂ 負極タブ、
１６０ 発電要素、
１８０ 外装材、
２００ 集電体、
２１０ 正極層、
２２０ 負極層、
２３０ バイポーラ電極、
２４０ 電解質層、
２５０ 組電池モジュール、
２６０ 熱融着シール部材、
２７０ 加熱プレス、
２８０ エッジ部、
２９０ 非熱融着部、
３００ 組電池、
３１０ 接続治具、
３３０ ヒートバー、
３４０ 熱融着部、
３６０ 熱融着層、
３７０ 非熱融着層、
３８０ 絶縁体、
４００ 電気自動車。

Claims (14)

1. 集電体の一方の面に正極層が形成されその他方の面に負極層が形成されたバイポーラ電極と、当該バイポーラ電極相互間でイオン交換を行う電解質層と、を交互に複数積層して発電要素を形成し、前記電極の周辺部に電解質の液漏れを防止する熱融着シール部材を有するバイポーラ電池であって、
   前記熱融着シール部材は、前記集電体のエッジ部において非熱融着部を備えていることを特徴とするバイポーラ電池。
2. 前記非熱融着部は、熱融着シール部材を加熱することなく形成され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. 前記熱融着シール部材の端部は前記集電体よりも外方に延出されており、前記電極の正極側または負極側の少なくとも一方に前記シール部材が熱融着される一方、前記集電体よりも外方に延出されたシール部分が前記集電体のエッジ部にかからないように熱融着され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. 前記非熱融着部は、前記集電体のエッジ部に非熱融着の絶縁体を設けることにより形成されることを特徴とする請求項１に記載のバイポーラ電池。
5. 前記絶縁体は、前記熱融着シール部材とは異なる絶縁材料であることを特徴とする請求項４に記載のバイポーラ電池。
6. 前記絶縁体は、前記熱融着シール部材よりも剛性の高い樹脂材料であることを特徴とする請求項４に記載のバイポーラ電池。
7. 前記絶縁体はセラミック材料であることを特徴とする請求項４に記載のバイポーラ電池。
8. 前記絶縁体は、絶縁材料により表面処理を施した金属箔であることを特徴とする請求項４に記載のバイポーラ電池。
9. 前記熱融着シール部材が、融点の低い層の間に融点の高い層を挟んでなる多層構造シール部材であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載のバイポーラ電池。
10. 前記熱融着シール部材は、ポリオレフィン（ポリプロピレン、ポリエチレン）、ポリエステル（ＰＥＴ、ＰＥＮ）、ポリイミド、またはポリアミドからなる樹脂材料であることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載のバイポーラ電池。
11. 前記正極層にはリチウム−遷移金属複合酸化物からなる正極活物質を用い、前記負極層にはカーボンもしくはリチウム−遷移金属複合酸化物からなる負極活物質を用いることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載のバイポーラ電池。
12. 前記電解質層にはゲル溶解質を用いることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載のバイポーラ電池。
13. 請求項１〜１２のいずれかに記載のバイポーラ電池が複数接続されて構成されることを特徴とする組電池。
14. 請求項１〜１２のいずれかに記載のバイポーラ電池、または請求項１３に記載の組電池を電源として搭載したことを特徴とする車両。

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