JP2008159570A - Bipolar battery and packed battery - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、バイポーラ電池、およびバイポーラ電池を複数個電気的に接続してなる組電池に関する。 The present invention relates to a bipolar battery and an assembled battery formed by electrically connecting a plurality of bipolar batteries.
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バイポーラ電池に注目が集まっている(特許文献1参照)。 In recent years, reduction of carbon dioxide emissions has been strongly desired for environmental protection. In the automobile industry, there are high expectations for reducing carbon dioxide emissions by introducing electric vehicles (EVs) and hybrid electric vehicles (HEVs), and we are eager to develop secondary batteries for motor drives that hold the key to their practical application. Has been done. As a secondary battery, attention is focused on a stacked bipolar battery that can achieve high energy density and high output density (see Patent Document 1).
バイポーラ電池は、バイポーラ電極と電解質層とを交互に積層し、これらを直列に接続した電池要素を含んでいる。バイポーラ電極は、集電体の一方の面に正極活物質層を設けて正極が形成され、他方の面に負極活物質層を設けて負極が形成されている。バイポーラ電池は、電池要素内においてはバイポーラ電極を積層する方向(以下、「積層方向」という)に電流が流れるため、電流のパスが短く、電流ロスが少なく、集電体を超薄膜化することもできる。電池要素の積層方向末端のそれぞれには、面方向に流れる電流を取り出す正負の端子が電気的に接続されている。
バイポーラ電池において、正負端子における電池要素に対応する領域の面方向に流れる電流の電気抵抗と、正負の端子同士の間における積層方向に流れる電流の電気抵抗の総和との間の相関関係によって、電池要素には電流密度のばらつきが生じる。この電流密度のばらつきに起因して、電池要素の劣化が促進され、その結果、耐久性が低下する虞がある。 In a bipolar battery, the battery has a correlation between the electrical resistance of the current flowing in the plane direction of the region corresponding to the battery element at the positive and negative terminals and the sum of the electrical resistance of the current flowing in the stacking direction between the positive and negative terminals. Variations in current density occur in the elements. Due to the variation in the current density, the deterioration of the battery element is promoted, and as a result, the durability may be reduced.
本発明は、上記従来技術に伴う課題を解決するためになされたものであり、電池要素における電流密度のばらつきを抑えることができるバイポーラ電池、および組電池を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems associated with the prior art, and an object thereof is to provide a bipolar battery and an assembled battery that can suppress variations in current density among battery elements.
上記目的を達成する請求項1に記載の本発明は、集電体の一方の面に正極が形成され他方の面に負極が形成されたバイポーラ電極と、電解質層とを交互に積層した電池要素と、
前記電池要素の末端のそれぞれに電気的に接続され、面方向に流れる電流を取り出す正負の端子と、有し、
前記正負の端子における前記電池要素に対応する領域の面方向に流れる電流の電気抵抗が、前記正負の端子同士の間における積層方向に流れる電流の電気抵抗の総和よりも小さいバイポーラ電池である。
The present invention according to
Positive and negative terminals that are electrically connected to each of the ends of the battery element and extract a current flowing in the plane direction;
The bipolar battery has an electrical resistance of current flowing in a plane direction of a region corresponding to the battery element at the positive and negative terminals, which is smaller than a sum of electrical resistances of currents flowing in a stacking direction between the positive and negative terminals.
上記目的を達成する請求項19に記載の本発明は、バイポーラ電池を複数個電気的に接続したことを特徴とする組電池である。 The present invention according to claim 19 which achieves the above object is an assembled battery comprising a plurality of bipolar batteries electrically connected.
請求項1に記載の本発明によれば、正負の端子における前記電池要素に対応する領域の面方向に流れる電流の電気抵抗が、正負の端子同士の間における積層方向に流れる電流の電気抵抗の総和よりも小さいバイポーラ電池であるので、電池要素における電流密度のばらつきを抑えることができ、電流密度のばらつきに起因した電池要素の劣化を抑えることが可能となる。 According to the first aspect of the present invention, the electrical resistance of the current flowing in the plane direction of the region corresponding to the battery element in the positive and negative terminals is the electrical resistance of the current flowing in the stacking direction between the positive and negative terminals. Since the bipolar battery is smaller than the sum, it is possible to suppress the variation in current density in the battery element, and it is possible to suppress the deterioration of the battery element due to the variation in current density.
請求項19に記載の本発明によれば、バイポーラ電池を直列または並列に接続して組電池化することにより、電流密度のばらつきに起因した電池要素の劣化を抑えつつ、高容量、高出力の電池を得ることができる。 According to the nineteenth aspect of the present invention, a bipolar battery is connected in series or in parallel to form an assembled battery, thereby suppressing deterioration of the battery element due to current density variation, and having a high capacity and high output. A battery can be obtained.
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、理解を容易にするために、図面には各構成要素が誇張して示されている。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. For easy understanding, each component is exaggerated in the drawings.
(第1の実施形態)
図1(A)は、本発明の第1の実施形態に係るバイポーラ電池10を示す断面図、図1(B)は、電池要素30の末端極の集電体21に電気的に接続される負極端子52を示す平面図、図1(C)は、図1(B)に示す負極端子52の変形例である。図2(A)は、バイポーラ電極20を示す断面図、図2(B)は、単電池層32の説明に供する断面図である。
(First embodiment)
1A is a cross-sectional view showing the
図1および図2を参照して、バイポーラ電池10は、バイポーラ電極20と電解質層31とを交互に積層し、これらを直列に接続した電池要素30を外装ケース40に収納して構成されている。バイポーラ電極20は、集電体21の一方の面に正極活物質層22を設けて正極23が形成され、他方の面に負極活物質層24を設けて負極25が形成されている(図2(A)参照)。バイポーラ電極20が積層された電池要素30において、隣接する集電体21、21の間に挟まれる、正極活物質層22、電解質層31、および負極活物質層24により単電池層32が構成されている(図2(B)参照)。電池要素30の正極末端極33は、端部集電体21eの一方の面に正極活物質層22のみが設けられ、図1(A)において最上位のバイポーラ電極20の上に電解質層31を介して積層される。電池要素30の負極末端極34は、端部集電体21eの一方の面に負極活物質層24のみが設けられ、図1(A)において最下位のバイポーラ電極20の下に電解質層31を介して積層される。電解質層31は、図1(A)に示すように、正極と負極を区分けする通気性を有したポーラス状のセパレータ31a内に高分子ゲル電解質を浸透させた層と、セパレータ31aと正極活物質層22または負極活物質層24との間でイオンを伝導する高分子ゲル電解質の層31bを有する。電解質層31の一部であるセパレータ31aの素材は、多孔性(通気性)を有するPE(ポリエチレン)であるが、特に制限されない。例えば、PP(ポリプロピレン)などの他のポリオレフィン、PP/PE/PPの3層構造をした積層体、ポリアミド、ポリイミド、アラミド、不織布を、利用することも可能である。不織布は、例えば、綿、レーヨン、アセテート、ナイロン、ポリエステルである。このセパレータ31aは正極と負極を区分けする絶縁体であるが、セパレータ31aの多孔内部に電解質が浸透することで、イオンおよび電流が流れることになる。
Referring to FIGS. 1 and 2, a
電池要素30の積層方向末端のそれぞれには、面方向に流れる電流を取り出す正負の端子51、52が電気的に接続されている。具体的には、正極末端極33の端部集電体21eには正極端子51が電気的に接続され、負極末端極34の端部集電体21eには負極端子52が電気的に接続されている。正極端子51は、正極末端極33の少なくとも正極活物質層22の投影面積よりも大きい大きさを有し、正極活物質層22の投影面を覆うように端部集電体21e上に重ねて配置されている。同様に、負極端子52は、負極末端極34の少なくとも負極活物質層24の投影面積よりも大きい大きさを有し、負極活物質層24の投影面を覆うように端部集電体21e上に重ねて配置されている。端子51、52と端部集電体21eとの間は、活物質層22、24の投影面の全体にわたって電気的に均等に接合されている。このため、端子51、52は、端部集電体21eのうち電流が実質的に流れる領域の全面から均等に電流を受け、電流密度のばらつきを抑えることができる。
Positive and
バイポーラ電池10において、正負の端子51、52における前記電池要素30に対応する領域の面方向に流れる電流の電気抵抗と、正負の端子51、52同士の間における積層方向に流れる電流の電気抵抗の総和との間の相関関係によって、電池要素30には電流密度のばらつきが生じる。この電流密度のばらつきに起因して、電池要素30の劣化が促進される。すなわち、電流密度のばらつきが生じた場合、面方向に対する所定の箇所に対し、積層方向に流れる電流値が過剰となり、その箇所の発熱量が大きくなって積層方向に膨張し、局所的に積層方向の接触抵抗が低くなることから更に抵抗値が低下して電流値が過剰となり、劣化が促進されるものと考えられる。
In the
そこで、本発明のバイポーラ電池にあっては、正負の端子51、52における前記電池要素30に対応する領域の面方向に流れる電流の電気抵抗が、正負の端子51、52同士の間における積層方向に流れる電流の電気抵抗の総和よりも小さくなるように設定してある。このような相関関係を維持することにより、電池要素30における電流密度のばらつきを抑えることができ、電流密度のばらつきに起因した電池要素30の劣化を抑えることが可能となる。
Therefore, in the bipolar battery of the present invention, the electrical resistance of the current flowing in the surface direction of the region corresponding to the
特に、積層方向に流れる電流の電気抵抗の総和に対する、面方向に流れる電流の電気抵抗の比を、好ましくは、0.57以下にすることにより、電池要素30における電流密度のばらつきを好適に抑えることができる。より好ましくは、前記比を0.01以下にすることにより、電池要素30における電流密度のばらつきを無視できるほどに小さくすることができ、電流密度のばらつきに起因した電池要素30の劣化を排除することができる。
In particular, by setting the ratio of the electric resistance of the current flowing in the plane direction to the sum of the electric resistance of the current flowing in the stacking direction, preferably 0.57 or less, variation in current density in the
図3は、バイポーラ電池11における電流の電気抵抗の説明に供する概念図である。
FIG. 3 is a conceptual diagram for explaining the electric resistance of the current in the
このバイポーラ電池11の電池要素30は、バイポーラ電極20と電解質層31とを交互に単位数だけ積層した積層体30aを、積層方向に沿って複数個(図示例では2個)積層して形成されている。単位となる積層体30aを任意個数積層する形態とすることにより、要求に応じた高電圧の電池を容易に提供することができる。また、単位となる積層体30aを定めておくことにより、製造上も容易となる。
The
図3に示すように、積層方向に流れる電流の電気抵抗は、電池要素30の電池抵抗R1、電池要素30の末端のそれぞれと正負の端子51、52のそれぞれとの間の接触抵抗r2a、および積層体30a同士の間の接触抵抗r2bを含んでいる。電池抵抗R1は、各積層体30aにおける電池抵抗r1の和である。各接触抵抗r2a、r2bの和を接触抵抗R2で表す。正負の端子51、52における面方向に流れる電流の電気抵抗R3は、それぞれの端子51、52における前記電池要素30に対応する領域の面方向に(正負極リード部51a、52a側に向かって)流れる電流の電気抵抗r3の和である。
As shown in FIG. 3, the electric resistance of the current flowing in the stacking direction is the battery resistance R1 of the
具体的には、面方向に流れる電流とは、図1(A)に示す、電池要素30の正極側の端部集電体21eと、負極側の端部集電体21eにそれぞれ対応する領域の正極端子51と負極端子52に流れる電流である。
Specifically, the currents flowing in the plane direction are regions corresponding to the positive electrode side end
図1(A)に示したバイポーラ電池10にあっては、電池要素30が1個の積層体30aしか含まないので、電池要素30の電池抵抗R1、および電池要素30の末端のそれぞれと正負の端子51、52のそれぞれとの間の接触抵抗r2aを含んでいる。接触抵抗r2bは存在しないので、接触抵抗R2は接触抵抗r2aの和となる。
In the
電池要素30の電池抵抗R1の測定方法としては、バイポーラ電池に一定電流を流し、5秒後の電圧と放電前の電圧とから電圧ドロップを算出する方法によって評価が可能となる。接触抵抗についても同様の手法で測定する。これらの値は電圧の計測位置を所定の位置で計測することによって、容易に計測することができる。正負の端子51、52における面方向に流れる電流の電気抵抗R3は、用いられる材料の種類、厚み、長さにより決定される。長さというのは、端子51、52が電極部と対応する部位、すなわち電極反応部と重なる部分の距離である。具体的には、図3に示す正負の端子51、52の材料固有の体積抵抗率ρ(Ω・cm)に対し、端子51、52の面と直交する面で切断した面(aa断面)の断面積をA(cm2)、端子51、52の電池要素の領域に対応する面(電極反応面)の長さをL(cm)とすると、抵抗r3(Ω)は、r3=(ρ×L)/Aとなる。なお、図1(B)は図1(A)の負極の端子52および負極リード部52aを示すが、これに代えて図1(C)に示すように負極リードと対向する面にもリード部52bを付加したり、あるいは端子52の中央部に点線で示すリード部52Cを付加したり、外装ケース40内から突出させるようにしたりしてもよい。これにより、前記電池要素の領域に対応する面の長さLが実質的に半減され、これによっても抵抗値を低く設定することが可能である。なお、図1(B)および図1(C)は負極端子側の形状を示したが、正極側も同様形状である。
The battery resistance R1 of the
バイポーラ電池40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、バイポーラ電池10における端子51、52、外装ケース40、集電体21、正極23(正極活物質層22)、負極25(負極活物質層24)、電解質層31についてさらに説明する。
The configuration of the
[正極端子51、負極端子52]
端部集電体21e上に重ねて配置した端子51、52は、電流を取り出すための端子としての機能を有する。端子51、52の材質は、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。例えば、アルミニウム、銅、チタン、その他の導電性が高い材質が好ましい。但し、導電性が低い材質であっても、厚さ方向を厚くすれば、許容し得る程度に抵抗を小さくでき、面方向の電気の流れを十分に確保できる。したがって、アルミニウム等に比べて導電性が低いステンレス鋼(SUS)等を用いることもできる。耐蝕性、作り易さ、経済性等の観点からは、アルミニウムを用いることが好ましい。正極端子51および負極端子52の材質には、同一の材質を用いてもよいし、異なる材質を用いてもよい。
[
The
端子51、52の端部をリード状に加工することによって、正極リード部51aおよび負極リード部52aが端子51、52と一体的に形成されている。外装ケース40から取り出された正極リード部51aおよび負極リード部52aに、耐熱絶縁性の熱収縮チューブ等を被覆しておくことが好ましい。これらリード部51a、52aと熱源との間の距離が小さい場合に、リード部51a、52aが熱源に接触し、漏電によって部品(特に電子機器)に悪影響を与えないようにするためである。
By processing the end portions of the
第1の実施形態では、端子51、52の端部をリード状に形成した場合を図示したが、本発明のバイポーラ電池にあっては、端子51、52自体が外装ケース40から外方に伸びている必要はない。バイポーラ電池は、例えば、端部集電体21eに平面接触し外装ケース40内に収納される矩形形状の端子と、当該端子に溶接により取り付けられて外装ケース40から外方に伸びるリードとを備えてもよい。このリードには、リチウムイオン電池等で用いられる公知のリードを用いることができる。
In the first embodiment, the case where the ends of the
[外装ケース40]
バイポーラ電池10は、使用する際の外部からの衝撃を緩和し、環境劣化を防止するために、電池要素30や端子51、52が外装ケース40内に収容されている。外装ケース40は、可撓性を有するシート状素材から形成され、電池要素30、正極端子51、および負極端子52を密封している。さらに、外装ケース40の内圧は、大気圧Paよりも低い圧力である。端子51、52は端部集電体21eに載せているだけで、両者の間に機械的な締結は施していない。外装ケース40により密封したときに作用する圧力による金属接触によって、端子51、52と端部集電体21eとの導電性を確保している。端子51、52と端部集電体21eとの間に、導電性に優れた接着性または非接着性の塗布剤を介在させてもよい。両者の金属接触が密になり、導電性がより確実なものとなるからである。
[Exterior case 40]
In the
シート状素材は、外装ケース40の内部と外部との圧力差により破壊することなく容易に変形し得るフレキシブルな材料を用いればよい。大気圧Paを用いた静水圧によって、電池要素30は、端子51、52を介して、図中上下方向から加圧される。
The sheet-like material may be a flexible material that can be easily deformed without being broken by a pressure difference between the inside and the outside of the
端子51、52と端部集電体21eとの接合がそれら全面にわたって電気的に不均一であると、電流密度にばらつきが生じ、これに起因して劣化が促進される虞がある。本実施形態にあっては、大気圧Paを用いた静水圧により、外装ケース40内部の圧力<外装ケース40外部の圧力(=大気圧Pa)の関係が満たされているため、端子51、52と端部集電体21eとの接合は、全面が電気的に均等になる。したがって、電流密度分布のばらつきが抑えられ、電流密度のばらつきに起因した劣化の促進が抑えられる。また、端子51、52の低抵抗化による電池の高出力化も確実なものとなる。
If the connection between the
シート状素材はさらに、電解液や気体を透過させないで電気絶縁性を示し、電解液等の材料に対して化学的に安定であることが望ましく、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート等の合成樹脂が例示される。 Further, the sheet-like material preferably exhibits electrical insulation without allowing electrolyte or gas to permeate and is chemically stable with respect to the material such as the electrolyte, and examples thereof include synthetic resins such as polyethylene, polypropylene, and polycarbonate. The
シート状素材として、金属箔と、合成樹脂膜とを含むラミネートフィルム41も好適に適用できる。外装ケース40の熱封止性や電解質の空気接触可能性の低減を図り、さらに軽量化を図る上で好ましいからである。ラミネートフィルム41は、アルミニウム、ステンレス、ニッケル、銅等の金属(合金を含む)からなる金属箔42を、ポリプロピレンフィルム等の絶縁性の合成樹脂膜43、44で被覆した三層構造を有する。高分子−金属複合ラミネートフィルム41のほか、アルミラミネートパックも同様に用い得る。
As the sheet material, a
高分子−金属複合ラミネートフィルム41やアルミラミネートパック等は、熱伝導性に
優れていることが好ましい。自動車に搭載する場合、自動車の熱源からバイポーラ電池10まで熱を効率よく伝え、電池要素30を電池動作温度まですばやく加熱することができるからでる。
The polymer-metal
ラミネートフィルム41を外装ケース40に用いる場合には、ラミネートフィルム41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、電池要素30や端子51、52を収納し密封した構成とする。リード部51a、52aは、熱融着部に挟まれてラミネートフィルム41の外部に露出される。
When the
本実施形態のように、ラミネートフィルム41を外装ケース40適用すれば、外装ケース40が容易に変形し、大気圧Paを用いた静水圧を電池要素30に掛けることが可能になる。さらに、金属箔42の層が存在するため気体透過性が低下し、内部と外部との圧力差を長期にわたって維持することができ、その結果、端子51、52と端部集電体21eとの安定した電気的な接触を長期にわたって維持することができる。
If the
大気圧Paを用いた静水圧によって端子51、52を端部集電体21eに密着させる場合を例示したが、本発明のバイポーラ電池にあっては、外装ケース40内部の圧力<外装ケース40外部の圧力の関係が満たされる限りにおいて、静水圧を生じる媒体は限定されない。例えば、気体、液体、または固体粉末の少なくとも1種類の媒体、あるいはそれらを混合した媒体を用いた静水圧によって、端子51、52を端部集電体21eに密着させてもよい。
The case where the
[集電体21]
本実施形態の集電体21は、ステンレス鋼(SUS)が用いられている。ステンレス鋼は、正極活物質および負極活物質の両者に対して安定であるため、ステンレス単一層の表裏両面のそれぞれに活物質層22、24を形成できる。
[Current collector 21]
The
末端極33、34では、端部集電体21eの片面のみに正極活物質層22または負極活物質層24が形成される。
In the
集電体21の厚さは、特に限定されないが、1μm〜100μm程度である。
The thickness of the
[正極23(正極活物質層22)]
正極23は、正極活物質を含む。このほかにも、導電助剤、バインダー等が含まれ得る。化学架橋または物理架橋によりゲル電解質として正極23および負極25内に十分に浸透させている。
[Positive electrode 23 (positive electrode active material layer 22)]
The
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、LiCoO2等のLi・Co系複合酸化物、LiNiO2等のLi・Ni系複合酸化物、スピネルLiMn2O4等のLi・Mn系複合酸化物、LiFeO2等のLi・Fe系複合酸化物等が挙げられる。この他、LiFePO4等の遷移金属とリチウムのリン酸化合物や硫酸化合物;V2O5、MnO2、TiS2、MoS2、MoO3等の遷移金属酸化物や硫化物;PbO2、AgO、NiOOH等が挙げられる。 As the positive electrode active material, a composite oxide of transition metal and lithium, which is also used in a solution-type lithium ion battery, can be used. Specifically, Li · Co-based composite oxide such as LiCoO 2, Li · Ni-based composite oxide such as LiNiO 2, Li · Mn-based composite oxide such as spinel LiMn 2 O 4, Li · such LiFeO 2 Examples thereof include Fe-based composite oxides. In addition, transition metal and lithium phosphate compounds and sulfuric acid 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.
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等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10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用いられる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0.1μm〜10μmであるとよい。
The particle diameter of the positive electrode active material is not limited as long as it can be formed into a paste by spraying the positive electrode material and spray coating or the like in order to reduce the electrode resistance of the
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、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。 The polymer gel electrolyte is a solid polymer electrolyte having ion conductivity containing an electrolyte solution usually used in a lithium ion battery. Further, in the polymer skeleton having no lithium ion conductivity, In addition, those holding the same electrolytic solution are also included.
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、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、LiPF6、LiBF4、LiClO4、LiAsF6、LiTaF6、LiAlCl4、Li2B10Cl10等の無機酸陰イオン塩、LiCF3SO3、Li(CF3SO2)2N、Li(C2F5SO2)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)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)を用いたもの等が使用できる。ただし、これらに限られるわけではない。 Here, the electrolyte solution (electrolyte salt and plasticizer) contained in the polymer gel electrolyte may be any electrolyte solution that is normally used in lithium ion batteries. For example, LiPF 6 , LiBF 4 , LiClO 4 , LiAsF 6 , LiTaF. 6 , inorganic acid anion salts such as LiAlCl 4 and Li 2 B 10 Cl 10 , organic acid anions such as LiCF 3 SO 3 , Li (CF 3 SO 2 ) 2 N, and Li (C 2 F 5 SO 2 ) 2 N Including at least one lithium salt (electrolyte salt) selected from ionic salts, 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 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; Methyl acetate Further, those using an organic solvent (plasticizer) 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)、これらの共重合体等が挙げられる。 Examples of the polymer having ion conductivity include 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)等が使用できる。ただし、これらに限られるわけではない。なお、PAN、PMMA等は、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 for 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. Therefore, the PAN, PMMA, and the like can be used as a polymer having the ionic conductivity described above, but are used here as a polymer gel electrolyte. This is exemplified as a polymer having no lithium ion conductivity.
上記リチウム塩としては、例えば、LiPF6、LiBF4、LiClO4、LiAsF6、LiTaF6、LiAlCl4、Li2B10Cl10等の無機酸陰イオン塩、Li(CF3SO2)2N、Li(C2F5SO2)2N等の有機酸陰イオン塩、またはこれらの混合物等が使用できる。ただし、これらに限られるわけではない。
As the lithium salt, for example, LiPF 6, LiBF 4, LiClO 4, LiAsF 6, LiTaF 6, LiAlCl 4, Li 2
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。 Examples of the conductive assistant include acetylene black, carbon black, and graphite. However, it is not necessarily limited to these.
本実施形態では、これら電解液、リチウム塩、および高分子(ポリマー)を混合してプレゲル溶液を作成し、正極23および負極25に含浸させている。
In the present embodiment, the electrolyte solution, lithium salt, and polymer (polymer) are mixed to prepare a pregel solution, and the
正極23における、正極活物質、導電助剤、バインダーの配合量は、電池の使用目的(出力重視、エネルギー重視等)、イオン伝導性を考慮して決定すべきである。例えば、正極23内における電解質、特に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、正極23内における電解質、特に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。
The blending amount of the positive electrode active material, the conductive assistant and the binder in the
正極23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、エネルギー重視等)、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22の厚さは10〜500μm程度である。
The thickness of the
[負極25(負極活物質層24)]
負極25は、負極活物質を含む。このほかにも、導電助剤、バインダー等が含まれ得る。負極活物質の種類以外は、基本的に「正極23」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 25 (Negative Electrode Active Material Layer 24)]
The
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。例えば、金属酸化物、リチウム−金属複合酸化物金属、カーボン等が好ましい。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。 As the negative electrode active material, a negative electrode active material that is also used in a solution-type lithium ion battery can be used. For example, metal oxide, lithium-metal composite oxide metal, carbon and the like are preferable. More preferred are carbon, transition metal oxide, and lithium-transition metal composite oxide. More preferred are titanium oxide, lithium-titanium composite oxide, and carbon. These may be used alone or in combination of two or more.
本実施形態にあっては、正極活物質層22は、正極活物質として、リチウム−遷移金属複合酸化物が用いられ、負極活物質層24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が用いられている。容量、出力特性に優れた電池を構成できるからである。
In the present embodiment, the positive electrode
[電解質層31]
電解質層31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ものであれば材料は限定されない。
[Electrolyte layer 31]
The
本実施形態の電解質は、高分子ゲル電解質であり、既に説明したように、基材としてセパレータにプレゲル溶液を含浸させた後、化学架橋または物理架橋により高分子ゲル電解質として用いている。 The electrolyte of this embodiment is a polymer gel electrolyte. As described above, after impregnating a pregel solution into a separator as a substrate, the electrolyte is used as a polymer gel electrolyte by chemical crosslinking or physical crosslinking.
このような高分子ゲル電解質は、ポリエチレンオキシド(PEO)等のイオン導伝性を有する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であるが、さらに、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)等の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高分子ゲル電解質に含まれる。これらについては、正極23に含まれる電解質の一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。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。なお、ポリマー電解質と言う場合には、高分子ゲル電解質および全固体高分子電解質の両方が含まれる。
Such a polymer gel electrolyte is an all-solid polymer electrolyte having ion conductivity such as polyethylene oxide (PEO) containing an electrolytic solution usually used in a lithium ion battery. A polymer gel electrolyte that contains a similar electrolyte solution in a polymer skeleton having no lithium ion conductivity such as vinylidene (PVDF) is also included. Since these are the same as the polymer gel electrolyte described as a kind of electrolyte contained in the
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23および/または負極25にも含まれ得るが、電池を構成する高分子電解質、正極23、負極25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。
The polymer gel electrolyte can be included in the
電池を構成する電解質の厚さは、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10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31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23または負極25)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り、機能、性能面からも部位によらず常にほぼ一定の厚さにする必要はない。
The thickness of the electrolyte constituting the battery is not particularly limited. However, in order to obtain a compact
バイポーラ電池10においては、電解質層31に含まれる電解液が染み出すと、各層同
士が電気的に接続されてしまい、電池として機能しなくなる。これを液絡と称する。
In the
電解質層31に液体または半固体のゲル状物質を用いる場合には、電解質が液漏れしないように、集電体21とセパレータ31aとのそれぞれの間にシールを施す必要がある。そこで、図1および図2(B)に示すように、集電体21とセパレータ31aとの間には、シール部材36が単電池層32の周囲を取り囲むように設けられている。シール部材36は、例えば、基材の両面に粘着材が塗布されてい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等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、アクリル等の耐溶剤性のある材料により形成されている。シール部材36によって、単電池層32からの液漏れが防止され、集電体21同士の接触による短絡が防止される。
When a liquid or semi-solid gel substance is used for the
電解質層31は、固体電解質を用いることもできる。電解質として固体を用いることにより漏液を防止することが可能となり、バイポーラ電池特有の問題である液絡を防ぎ、信頼性の高いバイポーラ電池を提供できるからである。また、漏液を防止するための構成も必要とならないので、バイポーラ電池の構成を簡易にすることができるからである。
The
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、LiBF4、LiPF6、LiN(SO2CF3)2、LiN(SO2C2F5)2、またはこれらの混合物等が使用できる。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、LiBF4、LiPF6、LiN(SO2CF3)2、LiN(SO2C2F5)2等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。 Examples of the solid electrolyte include known solid polymer electrolytes such as polyethylene oxide (PEO), polypropylene oxide (PPO), and copolymers thereof. The solid polymer electrolyte layer contains a supporting salt (lithium salt) in order to ensure ionic conductivity. As the supporting 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. Polyalkylene oxide polymers 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.
(第2の実施形態)
図4は、第2の実施形態に係るバイポーラ電池12を示す斜視図、図5は、図4の5−5線に沿う断面図、図6は、バイポーラ電池12を分解して示す斜視図、図7は、加圧ユニット70が負極端子52の上部に配置される様子を示す斜視図、図8は、加圧ユニット70を示す分解斜視図、図9は、図7の9−9線に沿う断面図である。第1の実施形態と共通する部材には同一の符号を付し、その説明は一部省略する。以下の説明においては、簡略化のために、正負の端子51、52における電池要素の領域に対応する面方向に流れる電流の電気抵抗R3を、「面方向の電気抵抗R3」と略して表し、正負の端子51、52同士の間における積層方向に流れる電流の電気抵抗の総和R1+R2を、「積層方向の電気抵抗R1+R2」と略して表す。
(Second Embodiment)
4 is a perspective view showing the
第2の実施形態のバイポーラ電池12は、電池要素30を積層方向に加圧する加圧ユニット70(加圧部に相当する)をさらに有している点で第1の実施形態と相違している。加圧ユニット70は、電池要素30における面方向に対し、複数の位置のそれぞれにおいて強さが異なる加圧力を付勢することが可能に構成されている。複数の位置のそれぞれにおいて強さが異なる加圧力を付勢することにより、単電池層32を構成する各部材の接触状態や、電池要素30の末端のそれぞれと正負の端子51、52のそれぞれとの間の接触状態や、積層体30a同士の間の接触状態を、複数の位置のそれぞれにおいて変化させることができる。加圧力を強くすれば接触状態が「密」になり、電池抵抗R1や接触抵抗R2を小さくできる。これとは逆に、加圧力を弱くすれば接触状態が「粗」になり、電池抵抗R1や接触抵抗R2を大きくできる。面方向の電気抵抗R3自体は加圧力を変えても変化することはない。したがって、面方向の電気抵抗R3と、積層方向の電気抵抗R1+R2との相関関係を、複数の位置のそれぞれにおいて変化させることが可能となる。
The
加圧ユニット70は、電池要素30における面方向に対し、複数個に分割した区画ごと
に強さが異なる加圧力を付勢することが可能であることが好ましい。ある広さを持った区画ごとに強さが異なる加圧力を付勢することによって、上述した種々の部材間の接触状態を変化させやすくなるからである。
The pressurizing
区画のそれぞれは、矩形形状に均等に分割することが好ましい。区画が均等に分割されていることにより、加圧力の変化量に対する接触状態の変化量が、区画ごとに均等なものとなる。したがって、面方向の電気抵抗R3と、積層方向の電気抵抗R1+R2との相関関係を、区画ごとに、所望の相関関係に精度よくかつ簡単に変化させることが可能となるからである。 Each of the compartments is preferably divided equally into a rectangular shape. By dividing the sections evenly, the amount of change in the contact state with respect to the amount of change in the applied pressure becomes uniform for each section. Therefore, the correlation between the electrical resistance R3 in the plane direction and the electrical resistance R1 + R2 in the stacking direction can be accurately and easily changed to a desired correlation for each section.
加圧ユニット70は、面方向の電気抵抗R3が積層方向の電気抵抗R1+R2よりも小さい関係を維持するように、複数の位置のそれぞれにおいて、強さが異なる加圧力を付勢するように構成されている。このような相関関係を維持することにより、電池要素30における電流密度のばらつきを抑えることができ、電流密度のばらつきに起因した電池要素30の劣化を抑えることが可能となるからである。
The pressurizing
ここで、加圧ユニット70により付勢される加圧力を基準となる加圧力よりも大きくすることにより、積層方向の電気抵抗R1+R2を、基準となる加圧力における積層方向の電気抵抗R1+R2よりも小さくできる。したがって、比(=R3/(R1+R2))を大きくすることができる。これとは逆に、加圧ユニット70により付勢される加圧力を基準となる加圧力よりも小さくすることにより、積層方向の電気抵抗R1+R2を、基準となる加圧力における積層方向の電気抵抗R1+R2よりも大きくできる。したがって、比(=R3/(R1+R2))を小さくすることができる。
Here, by making the pressing force urged by the pressurizing
電池要素の領域に対応する面方向の電気抵抗R3は温度依存性は少ないが、電池抵抗R1や接触抵抗R2は温度依存性がある。つまり、バイポーラ電池12が置かれている雰囲気温度が高くなると、面方向の電気抵抗R3の変化量は小さいが、電池抵抗R1や接触抵抗R2は小さくなる。したがって、比(=R3/(R1+R2))が大きくなる。
The electric resistance R3 in the surface direction corresponding to the region of the battery element has little temperature dependency, but the battery resistance R1 and the contact resistance R2 have temperature dependency. That is, when the ambient temperature in which the
そこで、電池要素の領域に対応する面方向の電気抵抗R3と、積層方向の電気抵抗R1+R2との相関関係を、温度に応じて変化させるために、加圧ユニット70は、電池要素30の温度を検出する検出部71と、検出した温度に応じた加圧力を生成する作動部72と、を含んでいることが好ましい。
Therefore, in order to change the correlation between the electrical resistance R3 in the surface direction corresponding to the region of the battery element and the electrical resistance R1 + R2 in the stacking direction according to the temperature, the pressurizing
作動部72は、検出した温度が基準となる作動温度よりも高いときには基準となる作動温度における加圧力よりも小さい加圧力を生成し、検出した温度が基準となる作動温度よりも低いときには基準となる作動温度における加圧力よりも大きい加圧力を生成する。雰囲気温度が作動温度よりも高くなると、加圧力が小さくなるので、前述したように、比(=R3/(R1+R2))を小さくすることができる。これとは逆に、雰囲気温度が作動温度よりも低くなると、加圧力が大きくなるので、比(=R3/(R1+R2))を大きくすることができる。 When the detected temperature is higher than the reference operating temperature, the operating unit 72 generates a pressurizing force that is smaller than the reference operating temperature, and when the detected temperature is lower than the reference operating temperature, A pressurizing force larger than the pressurizing force at the operating temperature is generated. When the atmospheric temperature is higher than the operating temperature, the applied pressure is reduced, so that the ratio (= R3 / (R1 + R2)) can be reduced as described above. On the contrary, when the atmospheric temperature becomes lower than the operating temperature, the applied pressure increases, so that the ratio (= R3 / (R1 + R2)) can be increased.
検出した温度が基準となる作動温度よりも低いときには加圧力が大きくなる、という作用は、次のような利点をも生じる。すなわち、始動時に振動を生じる機器(例えば、内燃機関を備える自動車など)にバイポーラ電池12を搭載している場合において、一般的に、機器を始動する前には、電池要素30は基準となる作動温度よりも低い温度となっている。このときには、基準となる作動温度における加圧力よりも大きい加圧力が電池要素30に付勢されている。したがって、機器の始動に伴う振動がバイポーラ電池12に加わっても、電池要素30は振動に十分に抗することができ、加振に伴う不具合が電池要素30に生じることを防止できる。
The effect that the applied pressure increases when the detected temperature is lower than the reference operating temperature also has the following advantages. That is, when the
図4〜図9を参照して、バイポーラ電池12は、正負の端子51、52の一部を外部に導出しつつ電池要素30を収納する外装ケース73を有している。検出部71および作動部72は、電池要素30の温度が基準となる作動温度よりも高くなると収縮する形状記憶合金から形成されたブロック体74を、正負の端子51、52の少なくとも一方の端子52と外装ケース73との間に、収縮する方向を積層方向に沿わせて配置することによって構成されている。
4 to 9, the
電池抵抗R1は電池要素30の温度が例えば40℃以上になると減少する傾向を呈することから、基準となる作動温度が40℃となるように、形状記憶合金の合金組成などを決定してある。なお、基準となる作動温度は例示に過ぎず、この温度に限定されるものではなく、50℃など所望の温度を選択できる。形状記憶合金の素材としては、公知のNi−Ti系合金(ニチノール)を用いることができ、2方向性繰り返し作動型の素子からブロック体74を形成している。
Since the battery resistance R1 tends to decrease when the temperature of the
ブロック体74は8×6個配列され(図6、図7参照)、48個の区画ごとに、面方向の電気抵抗R3と、積層方向の電気抵抗R1+R2との相関関係を変化させることができる。ブロック体74および区画の数はこの場合に限定されないことは言うまでもなく、適宜の分割数を選択することができる。各ブロック体74は、隔壁75を配置しながら、フレーム76にセットされる(図8参照)。図5には、ブロック体74の一部が収縮した状態が示されている。図5の上下方向が、ブロック体74が収縮する方向、および電池要素30の積層方向に相当している。
8 × 6
基準となる作動温度よりも高くなってブロック体74が収縮した区画では、温度上昇に伴って比(=R3/(R1+R2))を大きくする作用が働くが、加圧力が小さくなるので、比(=R3/(R1+R2))を小さくする作用が同時に働き、結果的に相殺しあって、比(=R3/(R1+R2))がほぼ一定に維持されることになる。したがって、温度が変化しても電池要素30における電流密度のばらつきを抑えることができ、電流密度のばらつきに起因した電池要素30の劣化を抑えることが可能となる。
In the section where the
第2の実施形態では、形状記憶合金を利用して、複数の位置のそれぞれにおいて強さが異なる加圧力を付勢するようにしたが、この場合に限定されるものではない。例えば、ばねの弾発力を利用したり、空気圧や油圧などの流体圧を利用したりして、複数の位置のそれぞれにおいて強さが異なる加圧力を付勢するようにしてもよい。前者の場合には、複数の位置のそれぞれに、ばねの圧縮量を可変な構造(例えば、端子とばね押さえとの間の距離を調整できる構造)を設ければよく、後者の場合には、複数の位置のそれぞれに供給する流体の圧力を調整する弁部材を設ければよい。 In the second embodiment, a shape memory alloy is used to apply pressures having different strengths at each of a plurality of positions. However, the present invention is not limited to this case. For example, pressures having different strengths may be applied to each of a plurality of positions by using the spring force of a spring or using fluid pressure such as air pressure or hydraulic pressure. In the former case, a structure in which the amount of compression of the spring is variable (for example, a structure that can adjust the distance between the terminal and the spring retainer) may be provided in each of the plurality of positions. In the latter case, What is necessary is just to provide the valve member which adjusts the pressure of the fluid supplied to each of several positions.
(第3の実施形態)
図10は、第3の実施形態に係る組電池60を示す斜視図である。
(Third embodiment)
FIG. 10 is a perspective view showing an assembled
組電池60は、上述したバイポーラ電池を複数個並列および/または直列に電気的に接続して構成したものである。並列化および/または直列化することにより、容量および電圧を自由に調節することが可能になる。
The assembled
図示する組電池60は、第1の実施形態のバイポーラ電池10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。組電池60の電極として、電極ターミナル61、62が、組電池60の一側面に設けられている。
The illustrated assembled
組電池60においては、バイポーラ電池10同士を接続する方法として、超音波溶接、
熱溶接、レーザ溶接、リベット、かしめ、電子ビーム等を用いることができる。このような接続方法を採ることにより、長期的信頼性を備える組電池60を製造することができる。
In the assembled
Thermal welding, laser welding, rivets, caulking, electron beam, or the like can be used. By adopting such a connection method, the assembled
第3の実施形態によれば、バイポーラ電池10を直列または並列に接続して組電池60化したことにより、高容量、高出力の電池を得ることができる。しかも、個々のバイポーラ電池10は、電流密度のばらつきに起因した電池要素の劣化を抑えているので信頼性が高く、組電池60としての長期的信頼性を向上させることができる。
According to the third embodiment, since the
なお、要求される容量や電圧に応じて、複数個のバイポーラ電池10のすべてを並列に接続した組電池としたり、すべてを直列に接続した組電池としたりすることができる。
Depending on the required capacity and voltage, an assembled battery in which all of the plurality of
(第4の実施形態)
図11は、第4の実施形態に係る車両として自動車100を示す概略構成図である。
(Fourth embodiment)
FIG. 11 is a schematic configuration diagram showing an
上述したバイポーラ電池10、12または組電池60を車両に搭載し、モータなどの電気機器の電源に使用することが望ましい。バイポーラ電池10、12や組電池60は上述した特性を有するため、これらを搭載してなる車両は、高寿命で信頼性の高い車両となるからである。
It is desirable that the above-described
図示する自動車100は、組電池60を搭載し、モータの電源として使用している。組電池60をモータ用電源として用いる自動車としては、例えば、電気自動車、ハイブリッド自動車、各車輪をモータによって駆動している自動車等が挙げられる。
The illustrated
なお、車両は自動車100に限られるものではなく、バイポーラ電池10、12や組電池60を電車に搭載しても同様の作用効果を奏する。
The vehicle is not limited to the
(実施例)
以下、バイポーラ電池の実施例を説明する。作製したバイポーラ電池は、通常タイプの電池要素を備えるものと、高出力タイプの電池要素を備えるものの2つのタイプである。それぞれ、下記のとおりである。
(Example)
Examples of bipolar batteries will be described below. The produced bipolar batteries are of two types, those having a normal type battery element and those having a high output type battery element. Each is as follows.
1.通常タイプの電池要素の作成
<電極の形成>
正極23:
正極活物質としてLiMn2O4(85重量%、平均粒径15μm)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%)、スラリー粘度調整溶媒としてN−メチル−2−ピロリドン(NMP)(適量)を入れて、これらを混合して正極スラリーを作製した。集電休であるステンレス箔(厚さ5μm)の片面に正極スラリーを塗布し、乾燥させて正極を形成した。
1. Creation of normal type battery elements <Formation of electrodes>
Positive electrode 23:
LiMn 2 O 4 (85 wt%, average particle size 15 μm) as a positive electrode active material, acetylene black (5 wt%) as a conductive additive, polyvinylidene fluoride (PVDF) (10 wt%) as a binder, slurry viscosity adjusting solvent N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) (appropriate amount) was added and mixed to prepare a positive electrode slurry. A positive electrode slurry was applied to one side of a stainless steel foil (thickness: 5 μm), which was a current collecting holiday, and dried to form a positive electrode.
負極25:
負極活物質としてハードカーボン(90重量%、平均粒径20μm)に、バインダーとしてPVDF(10重量%)、スラリー粘度調整溶媒としてNMP(適量)を入れて、これらを混合して負極スラリーを作製した。正極を塗布したステンレス箔の反対面に負極スラリーを塗布し、乾燥させて負極を形成した。
Negative electrode 25:
Hard carbon (90% by weight,
このバイポーラ電極に加熱ロールプレスを加え、電極をプレスした。プレス後の電極は、正極が50μm、負極が50μmであった。 A heated roll press was applied to the bipolar electrode to press the electrode. The electrode after pressing had a positive electrode of 50 μm and a negative electrode of 50 μm.
その後、これらを320mm×220mmに切断し、電極の周辺部10mmは予め電極を塗布していない部分のあるものを作成した。
Then, these were cut | disconnected to 320 mm x 220 mm, and the
これにより、300mm×200mmの電極部と、周辺部に10mmのシールしろとができたバイポーラ電極を作成した。 As a result, a bipolar electrode having a 300 mm × 200 mm electrode portion and a 10 mm seal margin in the peripheral portion was prepared.
<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)5重量%、電解液としてEC+PC(1:1)95重量%、1.0M LiBF4、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て、ポリマー電解質層を得た。ゲル電解質層の大きさは、310mm×210mmとした。
<Formation of gel electrolyte>
Polypropylene nonwoven fabric 50 μm, 5% by weight of monomer solution (copolymer of polyethylene oxide and polypropylene oxide) having an average molecular weight of 7500 to 9000 which is a precursor of an ion conductive polymer matrix, EC + PC (1: 1) as an electrolyte solution A pregel solution consisting of 95% by weight, 1.0M LiBF 4 and a polymerization initiator (BDK) was immersed, sandwiched between quartz glass substrates and irradiated with ultraviolet rays for 15 minutes to crosslink the precursor, thereby obtaining a polymer electrolyte layer. . The size of the gel electrolyte layer was 310 mm × 210 mm.
<積層>
バイポーラ電極の正極上に電解質保持不織布をのせ、その周りのシールしろに三層構造のホットメルトをおきシール材とした。
<Lamination>
An electrolyte-holding nonwoven fabric was placed on the positive electrode of the bipolar electrode, and a hot melt having a three-layer structure was placed around the sealing margin to form a sealing material.
これらを所定の積層数(後述する表1を参照)だけ積層し、シール部を上下から熱と圧力をかけて融着し、各層をシールした。 These were laminated in a predetermined number of layers (see Table 1 described later), and the seal portion was fused by applying heat and pressure from above and below to seal each layer.
以上の工程により、通常タイプの電池要素を作成した。 A normal type battery element was prepared by the above steps.
2.高出力タイプの電池要素の作成
<電極の形成>
正極23:
正極活物質としてLiNiO2(85重量%、平均粒径6μm)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%)、スラリー粘度調整溶媒としてN−メチル−2−ピロリドン(NMP)(適量)を入れて、これらを混合して正極スラリーを作製した。集電休であるステンレス箔(厚さ5μm)の片面に正極スラリーを塗布し、乾燥させて正極を形成した。
2. Creation of high output type battery element <Formation of electrode>
Positive electrode 23:
LiNiO 2 (85% by weight, average particle size 6 μm) as a positive electrode active material, acetylene black (5% by weight) as a conductive additive, polyvinylidene fluoride (PVDF) (10% by weight) as a binder, N as a slurry viscosity adjusting solvent -Methyl-2-pyrrolidone (NMP) (appropriate amount) was added and mixed to prepare a positive electrode slurry. A positive electrode slurry was applied to one side of a stainless steel foil (thickness: 5 μm), which was a current collecting holiday, and dried to form a positive electrode.
負極25:
負極活物質としてハードカーボン(90重量%、平均粒径8μm)に、バインダーとしてPVDF(10重量%)、スラリー粘度調整溶媒としてNMP(適量)を入れて、これらを混合して負極スラリーを作製した。正極を塗布したステンレス箔の反対面に負極スラリーを塗布し、乾燥させて負極を形成した。
Negative electrode 25:
Hard carbon (90 wt%, average particle size 8 μm) as a negative electrode active material, PVDF (10 wt%) as a binder, NMP (appropriate amount) as a slurry viscosity adjusting solvent were mixed, and these were mixed to prepare a negative electrode slurry. . A negative electrode slurry was applied to the opposite surface of the stainless steel foil coated with the positive electrode and dried to form a negative electrode.
このバイポーラ電極に加熱ロールプレスを加え、電極をプレスした。プレス後の電極は、正極が15μm、負極が20μmであった。 A heated roll press was applied to the bipolar electrode to press the electrode. The pressed electrode was 15 μm for the positive electrode and 20 μm for the negative electrode.
その後、これらを320mm×220mmに切断し、電極の周辺部10mmは予め電極を塗布していない部分のあるものを作成した。
Then, these were cut | disconnected to 320 mm x 220 mm, and the
これにより、300mm×200mmの電極部と、周辺部に10mmのシールしろとができたバイポーラ電極を作成した。 As a result, a bipolar electrode having a 300 mm × 200 mm electrode portion and a 10 mm seal margin in the peripheral portion was prepared.
<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)5重量%、電解液としてEC+PC(1:1)95重量%、1.0M LiPF6、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て、ポリマー電解質層を得た。ゲル電解質層の大きさは、310mm×210mmとした。
<Formation of gel electrolyte>
Polypropylene nonwoven fabric 50 μm, 5% by weight of monomer solution (copolymer of polyethylene oxide and polypropylene oxide) having an average molecular weight of 7500 to 9000 which is a precursor of an ion conductive polymer matrix, EC + PC (1: 1) as an electrolyte solution A pregel solution composed of 95% by weight, 1.0M LiPF 6 and a polymerization initiator (BDK) was immersed, sandwiched between quartz glass substrates and irradiated with ultraviolet rays for 15 minutes to crosslink the precursor, thereby obtaining a polymer electrolyte layer. . The size of the gel electrolyte layer was 310 mm × 210 mm.
<積層>
バイポーラ電極の正極上に電解質保持不織布をのせ、その周りのシールしろに三層構造のホットメルトをおきシール材とした。
<Lamination>
An electrolyte-holding nonwoven fabric was placed on the positive electrode of the bipolar electrode, and a hot melt having a three-layer structure was placed around the sealing margin to form a sealing material.
これらを所定の積層数(表1を参照)だけ積層し、シール部を上下から熱と圧力をかけて融着し、各層をシールした。 These were laminated in a predetermined number of layers (see Table 1), and the seal portion was fused by applying heat and pressure from above and below, and each layer was sealed.
以上の工程により、高出力タイプの電池要素を作成した。 The high output type battery element was created by the above process.
これらの電池要素を所定の数量だけ積層し(表1を参照)、所定の電流取り出し用の正負の端子を上下から挟み込み、アルミラミネートに真空密封することでバイポーラ電池を完成させた。 A predetermined number of these battery elements were laminated (see Table 1), positive and negative terminals for taking out a predetermined current were sandwiched from above and below, and vacuum-sealed in an aluminum laminate to complete a bipolar battery.
それぞれの電池要素の単層あたりの抵抗値は、通常タイプが0.0328Ω、高出力タイプが0.0100Ωであった。高出力タイプの電池要素は、実施例6、比較例1、2に使用した。 The resistance value per single layer of each battery element was 0.0328Ω for the normal type and 0.0100Ω for the high output type. The high output type battery element was used in Example 6 and Comparative Examples 1 and 2.
<シミュレーション>
図12は、電流密度のばらつきを検証するシミュレーションに使用した回路図である。
<Simulation>
FIG. 12 is a circuit diagram used for a simulation for verifying variation in current density.
シミュレーションは図12のように2次元の断面方向とし、図中横方向に電流取り出し端子の抵抗R3、垂直方向に電池要素の抵抗R1と接触抵抗R2を配置した。エリアとして8つのエリアに区切り、印加電流を10Aとした。1つのエリア当たり、つまり、単位面積当たりの電流値は、1.25A(=10/8)である。 In the simulation, a two-dimensional cross-sectional direction was used as shown in FIG. The area was divided into 8 areas, and the applied current was 10A. The current value per area, that is, per unit area is 1.25 A (= 10/8).
このときの電流の値について垂直方向に流れる電流のばらつきとして、「(垂直方向に流れる電流の最大電流値−最小電流値)/単位面積当たりの電流値(例えば、上記の1.25A)」を、電流密度のばらつきと規定した。 As a variation in current flowing in the vertical direction at this time, “(maximum current value of current flowing in the vertical direction−minimum current value) / current value per unit area (for example, 1.25 A above)” It was defined as the variation in current density.
抵抗値R1、R2、R3の測定値をこのシミュレーションに入れ込むことにより、電池内の電流密度ばらつきを簡易的に計算した。結果を表2に示す。 By incorporating the measured values of the resistance values R1, R2, and R3 into this simulation, the current density variation in the battery was simply calculated. The results are shown in Table 2.
<大電流充放電長期評価>
最初に、試作した電池を100mAで定電流放電を行い、放電容量の測定を行った。
<Long-term evaluation of large current charge / discharge>
First, the prototype battery was discharged at a constant current of 100 mA, and the discharge capacity was measured.
その後、これらの電池を20Aの電流で定電流(CC)充電した後、20A定電流(CC)放電しこれを1サイクルとして、1ヶ月間充放電試験を連続して繰り返し行った(充電10秒、10秒、100000サイクル)。更に、3ヶ月間充放電試験を連続して繰り返し行った(充電10秒、10秒、300000サイクル)。 Thereafter, these batteries were charged at a constant current (CC) with a current of 20 A, then discharged at a constant current of 20 A (CC), and this was taken as one cycle, and the charge / discharge test was repeated continuously for one month (charge 10 seconds). 10 seconds, 100,000 cycles). Further, the charge / discharge test was continuously repeated for 3 months (charging 10 seconds, 10 seconds, 300000 cycles).
最後に電池を100mAで定電流放電を行い、放電容量の測定を行った。 Finally, the battery was discharged at a constant current of 100 mA, and the discharge capacity was measured.
下記の表3は、初期の放電容量を100%としたときの、サイクル後の放電容量結果である。 Table 3 below shows the results of the discharge capacity after the cycle when the initial discharge capacity is 100%.
シミュレーションの結果と、大電流長期信頼性試験の結果とから、まず、比較例1、2のように、電流取り出し端子の電池要素の領域に対応する面方向の電気抵抗R3が電池内の積層方向の電気抵抗R1+R2よりも大きいと、シミュレーションの結果から電流密度が極端にばらつき(60%、および58%)、結果として大電流放電後には劣化(42%、および41%)が著しいことがわかった。 From the result of the simulation and the result of the large current long-term reliability test, first, as in Comparative Examples 1 and 2, the surface direction electric resistance R3 corresponding to the battery element region of the current extraction terminal is the stacking direction in the battery. When the electric resistance is larger than R1 + R2, the simulation results show that the current density varies extremely (60% and 58%), and as a result, the deterioration (42% and 41%) is significant after large current discharge. .
これに対して、実施例1〜15のように、電流取り出し端子の電池要素の領域に対応する面方向の電気抵抗R3が電池内の積層方向の電気抵抗R1+R2よりも小さいと、表2のシミュレーション結果において、電流密度のばらつきは10%以下に抑えることが可能になり、結果として3ヶ月大電流充放電後には容量維持率を46%以上維持できることがわかった。この、3ヶ月大電流充放電は過酷耐久試験であり、この試験においても40%を維持できれば通常使用時における電池寿命は十分である。 On the other hand, when the electrical resistance R3 in the surface direction corresponding to the battery element region of the current extraction terminal is smaller than the electrical resistance R1 + R2 in the stacking direction in the battery as in Examples 1 to 15, the simulation in Table 2 is performed. As a result, it was found that the variation in current density can be suppressed to 10% or less, and as a result, the capacity retention rate can be maintained at 46% or more after 3 months of large current charge / discharge. This three-month large-current charge / discharge is a severe durability test. If 40% can be maintained even in this test, the battery life in normal use is sufficient.
この結果から、電流取り出し端子の電池要素の領域に対応する面方向の電気抵抗R3が電池内の積層方向の電気抵抗R1+R2よりも小さいことにより、高負荷である大電流充放電後でも製品として使用可能な劣化以内に収めることが可能であることがわかった。 As a result, the electrical resistance R3 in the surface direction corresponding to the battery element region of the current extraction terminal is smaller than the electrical resistance R1 + R2 in the stacking direction in the battery, so that it can be used as a product even after high current charge / discharge at a high load. It was found that it was possible to keep within the possible degradation.
さらに、電流取り出し端子の電池要素の領域に対応する面方向の電気抵抗R3が電池内の積層方向の電気抵抗R1+R2に対して、0.57以下にすることにより、電流密度のばらつきを9.9%と、10%以下に抑え得ることがわかった。 Further, the electric resistance R3 in the surface direction corresponding to the battery element region of the current extraction terminal is set to 0.57 or less with respect to the electric resistance R1 + R2 in the stacking direction in the battery, thereby causing a variation in current density of 9.9. % And 10% or less.
より好ましくは、前記比を0.01以下にすることにより、電流密度のばらつきは0.1%以下(シミュレーションでは実質0)となり、電流密度のばらつきを無視できるほどに小さくできることがわかった。結果として1ヶ月大電流充放電において容量維持率を90%以上確保でき、更に過酷耐久試験となる3ヶ月大電流充放電においても、最も容量維持率の低い実施例10であっても89%と、いずれも約90%以上は容量維持率可能と言える。なお、実施例4において比が0.0113ではサイクル1ヶ月後で容量維持率85%、サイクル3ヶ月後では容量維持率51%と低い値となっているが、少なくともこの値を境にして急激な容量維持率の変化が認められ、測定誤差を考慮すると、後述するように比0.01を臨界値とし、それ以下で急激に容量維持率が向上して収束することを見い出した。 More preferably, by setting the ratio to 0.01 or less, the variation in current density was 0.1% or less (substantially 0 in the simulation), and it was found that the variation in current density could be made small enough to be ignored. As a result, a capacity maintenance rate of 90% or more can be secured in the 1 month large current charge / discharge, and even in the 3 month large current charge / discharge, which is a severe durability test, even in Example 10 with the lowest capacity maintenance rate, 89% In both cases, it can be said that about 90% or more of the capacity can be maintained. In Example 4, when the ratio is 0.0113, the capacity maintenance rate is 85% after 1 month of the cycle and the capacity maintenance rate is 51% after 3 months of the cycle. In view of the measurement error, it was found that the ratio 0.01 was set as a critical value, and the capacity retention rate rapidly improved and converged below that, as will be described later.
図1(C)は、表3に示す長期信頼性結果において、横軸に比(=R3/(R1+R2))、縦軸に容量維持率(%)として1ヶ月サイクル後と3ヶ月サイクル後の結果をグラフ化したものである。このグラフによって、比(=R3/(R1+R2))が1よりも小さくなる段階で急激に容量維持率が向上し、電池品質が確保されることが判明した。より、好ましくは0.01以下で急激に容量維持率が向上してほぼ上限の約90%以上に到達し、もはや電流ばらつきを原因とするものではなく充放電サイクルを繰り返したことにより起こった劣化だけが起因となって生じたものと考えられる。以上の通り、実験によって比(=R3/(R1+R2))が1よりも小さくなる値と、0.01以下となる値で急激に容量維持率の向上が認められ、これらの値がバイポーラ電池の電流密度のばらつきを格段に抑制し、品質性能を確保する上で重要な臨界値であることを新規に見い出した。 FIG. 1C shows the results of long-term reliability shown in Table 3, where the horizontal axis is the ratio (= R3 / (R1 + R2)), and the vertical axis is the capacity retention rate (%) after the 1 month cycle and after the 3 month cycle. The results are graphed. From this graph, it was found that when the ratio (= R3 / (R1 + R2)) is smaller than 1, the capacity retention rate is drastically improved and the battery quality is secured. More preferably, the capacity retention rate suddenly improves at 0.01 or less, reaches approximately 90% or more of the upper limit, and is no longer caused by current variation, but is caused by repeated charge / discharge cycles. It is thought that it was caused only by this. As described above, the experiment shows that the capacity retention rate is rapidly improved when the ratio (= R3 / (R1 + R2)) is smaller than 1 and when the ratio is 0.01 or less. We found a new critical value that is extremely important for suppressing the current density variation and ensuring quality performance.
したがって、電流取り出し端子の電池要素の領域に対応する面方向の電気抵抗R3が電池内の積層方向の電気抵抗R1+R2に対して1以下が好ましく、より好ましくは0.01以下とすることにより、電池内の電流密度のばらつきをほぼ完全に解消することが可能となり、電流密度のばらつきに起因した電池要素の劣化を排除でき、大電流充放電に優れたバイポーラ電池を提供することが可能になった。 Accordingly, the electric resistance R3 in the surface direction corresponding to the battery element region of the current extraction terminal is preferably 1 or less, more preferably 0.01 or less, with respect to the electric resistance R1 + R2 in the stacking direction in the battery. The current density variation can be almost completely eliminated, the deterioration of the battery elements due to the current density variation can be eliminated, and a bipolar battery excellent in large current charge / discharge can be provided. .
10、12 バイポーラ電池、
20 バイポーラ電極、
21 集電体、
21e 端部集電体、
22 正極活物質層、
23 正極、
24 負極活物質層、
25 負極、
30 電池要素、
30a 積層体、
31 電解質層、
32 単電池層、
33 正極末端極、
34 負極末端極、
36 シール部材、
40 外装ケース、
41 ラミネートフィルム(シート状素材)、
42 金属箔、
43,44 合成樹脂膜
51 正極端子(正の端子)、
51a 正極リード部、
52 負極端子(負の端子)、
52a 負極リード部、
60 組電池、
70 加圧ユニット(加圧部)、
71 検出部、
72 作動部、
73 外装ケース、
74 形状記憶合金から形成されたブロック体(検出部、作動部)、
100 自動車(車両)、
Pa 大気圧、
R1 電池要素の電池抵抗、
R2 接触抵抗、
R1+R2 正負の端子同士の間における積層方向に流れる電流の電気抵抗の総和、
R3 正負の端子における電池要素に対応する領域の面方向に流れる電流の電気抵抗、
r2a 電池要素の末端のそれぞれと正負の端子のそれぞれとの間の接触抵抗、
r2b 積層体同士の間の接触抵抗。
10, 12 Bipolar battery,
20 bipolar electrodes,
21 current collector,
21e end collector,
22 positive electrode active material layer,
23 positive electrode,
24 negative electrode active material layer,
25 negative electrode,
30 battery elements,
30a laminate,
31 electrolyte layer,
32 cell layer,
33 Positive electrode terminal electrode,
34 Negative terminal pole,
36 sealing member,
40 exterior case,
41 Laminate film (sheet-like material),
42 metal foil,
43, 44
51a positive electrode lead part,
52 negative terminal (negative terminal),
52a negative electrode lead part,
60 battery packs,
70 Pressurizing unit (pressurizing part),
71 detector,
72 actuators,
73 exterior case,
74 Block body (detection unit, operation unit) formed of shape memory alloy,
100 automobile (vehicle),
Pa atmospheric pressure,
R1 battery resistance of the battery element,
R2 contact resistance,
R1 + R2 Sum of electrical resistances of currents flowing in the stacking direction between the positive and negative terminals,
R3, the electrical resistance of the current flowing in the plane direction of the region corresponding to the battery element at the positive and negative terminals,
contact resistance between each of the ends of the r2a battery element and each of the positive and negative terminals,
r2b Contact resistance between laminates.
Claims (20)
前記電池要素の末端のそれぞれに電気的に接続され、面方向に流れる電流を取り出す正負の端子と、を有し、
前記正負の端子における前記電池要素に対応する領域の面方向に流れる電流の電気抵抗が、前記正負の端子同士の間における積層方向に流れる電流の電気抵抗の総和よりも小さいバイポーラ電池。 A battery element in which a positive electrode is formed on one surface of a current collector and a negative electrode is formed on the other surface, and an electrolyte layer, and a battery element,
A positive and negative terminal that is electrically connected to each of the ends of the battery element and extracts a current flowing in the surface direction;
A bipolar battery in which an electric resistance of a current flowing in a plane direction of a region corresponding to the battery element in the positive and negative terminals is smaller than a sum of electric resistances of currents flowing in a stacking direction between the positive and negative terminals.
前記加圧部は、前記電池要素における前記電池要素に対応する領域の面方向に対し、複数の位置のそれぞれにおいて強さが異なる加圧力を付勢することが可能に構成されている請求項1に記載のバイポーラ電池。 A pressure unit that pressurizes the battery element in the stacking direction;
The said pressurization part is comprised so that the applied pressure from which intensity | strength differs in each of several position with respect to the surface direction of the area | region corresponding to the said battery element in the said battery element can be urged | biased. The bipolar battery described in 1.
前記加圧部により付勢される加圧力を基準となる加圧力よりも小さくすることにより、前記積層方向に流れる電流の電気抵抗の総和を、前記基準となる加圧力における前記積層方向に流れる電流の電気抵抗の総和よりも大きくする請求項6〜請求項9のいずれか1つに記載のバイポーラ電池。 By making the applied pressure urged by the pressurizing unit larger than the reference applied pressure, the sum of the electric resistances of the currents flowing in the stacking direction is the current flowing in the stacking direction at the reference applied pressure. Less than the total electrical resistance of
By making the applied pressure urged by the pressurizing unit smaller than the reference applied pressure, the sum of the electric resistances of the currents flowing in the stacking direction is the current flowing in the stacking direction at the reference applied pressure. The bipolar battery according to any one of claims 6 to 9, wherein the bipolar battery is made larger than a total sum of electrical resistances.
を生成する作動部と、を含み、
前記作動部は、検出した温度が基準となる作動温度よりも高いときには前記基準となる作動温度における加圧力よりも小さい加圧力を生成し、検出した温度が前記基準となる作動温度よりも低いときには前記基準となる作動温度における加圧力よりも大きい加圧力を生成する請求項6〜請求項10のいずれか1つに記載のバイポーラ電池。 The pressurization unit includes a detection unit that detects a temperature of the battery element, and an operation unit that generates a pressurizing force according to the detected temperature.
When the detected temperature is higher than the reference operating temperature, the operating unit generates a pressurizing force that is smaller than the reference operating temperature, and when the detected temperature is lower than the reference operating temperature. The bipolar battery according to any one of claims 6 to 10, wherein a pressurizing force larger than the pressurizing force at the reference operating temperature is generated.
前記検出部および前記作動部は、前記電池要素の温度が前記基準となる作動温度よりも高くなると収縮する形状記憶合金から形成されたブロック体を、前記正負の端子の少なくとも一方の端子と前記外装ケースとの間に、前記収縮する方向を前記積層方向に沿わせて配置することによって構成されている請求項11に記載のバイポーラ電池。 An outer case that houses the battery element while leading a part of the positive and negative terminals to the outside;
The detection unit and the operation unit include a block body formed of a shape memory alloy that contracts when the temperature of the battery element becomes higher than the reference operation temperature, and at least one of the positive and negative terminals and the exterior The bipolar battery according to claim 11, wherein the bipolar battery is configured such that the shrinking direction is arranged along the stacking direction between the case and the case.
前記外装ケースは、可撓性を有するシート状素材から形成され、ケース内圧が大気圧よりも低い圧力である請求項1に記載のバイポーラバイポーラ電池。 An outer case that houses the battery element while leading a part of the positive and negative terminals to the outside;
2. The bipolar bipolar battery according to claim 1, wherein the outer case is formed of a flexible sheet-like material, and the inner pressure of the case is lower than atmospheric pressure.
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が用いられている請求項1に記載のバイポーラ電池。 Lithium-transition metal composite oxide is used as the positive electrode active material,
The bipolar battery according to claim 1, wherein carbon or a lithium-transition metal composite oxide is used as the negative electrode active material.
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