JP2018088379A - バイポーラ電極及びその製造方法並びに蓄電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】金属箔からの活物質層の剥離や脱落を抑制できるバイポーラ電極及びその製造方法、並びにこのバイポーラ電極を備えた蓄電装置を提供する。
【解決手段】バイポーラ電極１の製造方法は、金属箔２の表側面に第１活物質層３を塗布する第１塗布工程Ｓ１と、第１活物質層３をプレスする第１プレス工程Ｓ２と、金属箔２の裏側面における第１活物質層３と積層方向において重なる位置に第２活物質層４を塗布する第２塗布工程Ｓ３と、第１活物質層３及び第２活物質層４を一括してプレスする第２プレス工程Ｓ４とを有している。
【選択図】図１

Description

本発明は、バイポーラ電極及びその製造方法並びにこのバイポーラ電極を備えた蓄電装置に関する。

リチウムイオン二次電池やアルカリ蓄電池等の蓄電装置における電極として、金属箔と、この金属箔の一方の面に塗布された正極活物質層と、他方の面に塗布された負極活物質層とを有するバイポーラ電極が用いられることがある。バイポーラ電極の厚み方向から見た平面視において、正極活物質層は、負極活物質層の少なくとも一部と重なる位置に塗布されている。

バイポーラ電極では、金属箔に正極活物質層と負極活物質層とを塗布した後、これらの活物質層をプレスして金属箔に密着させることにより、金属箔からの活物質層の剥離や脱落の抑制及び充放電性能の向上を図っている。例えば特許文献１には、金属箔に正極活物質層と負極活物質層とを塗布した後、これらの活物質層を一括してプレスする技術が開示されている。

ところで、蓄電装置においては、安全性の観点から、正極容量及び負極容量のうちいずれか一方の容量が他方の容量よりも大きくなっている。このような電極容量を実現するため、バイポーラ電極においては、正極活物質層及び負極活物質層のうちいずれか一方の塗布面積が他方の面積よりも広くなっていることがある。この種のバイポーラ電極は、厚み方向から見た平面視において正極活物質層と負極活物質層とが重なっている比較的厚みの厚い部分と、正極活物質層または負極活物質層のいずれか一方のみが設けられた比較的厚みの薄い部分とを有している。

特開２００７−１８８７４６号公報

このように、正極活物質層の塗布面積と負極活物質層の塗布面積とが異なる場合には、金属箔上に両方の活物質層を有する部分の厚みが、いずれか一方の活物質層のみを有する部分よりも厚くなっている。そのため、両方の活物質層を一括してプレスすると、いずれか一方の活物質層のみが設けられている部分に加わる圧力が低くなり、金属箔との密着性の低下を招くおそれがある。そして、金属箔との密着性が低下する結果、例えばバイポーラ電極を備えた蓄電装置に電解液を注ぎ入れた際などに、活物質層の金属箔からの剥離や脱落が起こりやすくなるおそれがある。

本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、金属箔からの活物質層の剥離や脱落を抑制できるバイポーラ電極及びその製造方法、並びにこのバイポーラ電極を備えた蓄電装置を提供しようとするものである。

本発明の一態様は、金属箔と、該金属箔の表側面に積層された第１活物質層と、上記金属箔の裏側面における上記第１活物質層と積層方向において重なる位置に積層され、上記第１活物質層よりも面積が狭い第２活物質層とを有するバイポーラ電極の製造方法であって、
上記金属箔の上記表側面に上記第１活物質層を塗布する第１塗布工程と、
上記第１活物質層をプレスする第１プレス工程と、
上記金属箔の上記裏側面における上記第１活物質層と積層方向において重なる位置に上記第２活物質層を塗布する第２塗布工程と、
上記第１活物質層及び上記第２活物質層を一括してプレスする第２プレス工程とを有する、バイポーラ電極の製造方法にある。

上記製造方法においては、上記金属箔の表側面に第１活物質層を塗布した後、裏側面における上記特定の位置に第２活物質層を塗布する前に該第１活物質層をプレスする。このように、上記第１プレス工程において塗布面積の広い第１活物質層のみをプレスすることにより、第１活物質層全体に十分な圧力を加えることができる。その結果、第１活物質層全体を金属箔に密着させることができる。

そして、上記特定の位置に第２活物質層を塗布した後、第１活物質層及び第２活物質層を一括してプレスする。この第２プレス工程において、バイポーラ電極には、第１活物質層と第２活物質層との両方が積層された比較的厚い部分と、第１活物質層のみが積層された比較的薄い部分とが存在している。前者については、第２プレス工程において第１活物質層及び第２活物質層の両方に十分に高い圧力を加えることができる。その結果、第２活物質層の全体を金属箔に密着させることができる。

一方、後者、即ち、第１活物質層のみが積層された比較的薄い部分については、両方の活物質層が積層された部分に比べて第２プレス工程において加わる圧力が低くなるおそれがある。しかし、上述したように、第１プレス工程において第１活物質層の全体がプレスされているため、第２プレス工程において第１活物質層のみが設けられた部分に加わる圧力が低くなった場合にも、当該部分と金属箔との密着性を十分に確保することができる。従って、第２プレス工程において第１活物質層と第２活物質層との両方を一括してプレスすることにより、第１活物質層及び第２活物質層の両方について、金属箔との密着性を十分に確保することができる。

このように、第１活物質層の塗布面積と第２活物質層の塗布面積に差がある場合には、先に塗布面積の広い第１活物質層を単独でプレスし、その後、両活物質層を一括してプレスするというように、プレス工程を２工程に分けて行うことが非常に有効である。そして、上記製造方法のようにプレス工程を２工程に分けて行うことにより、第１活物質層及び第２活物質層の両方について金属箔との密着性を十分に確保することができ、金属箔からの活物質層の剥離や脱落を抑制することができる。

実施例１における、バイポーラ電極の製造方法の要部を示す説明図である。 実施例１の製造方法における、第１活物質層が一対の第２圧縮ロールの間に進入した時点での長手方向の断面図である。 実施例１の製造方法における、第１活物質層と第２活物質層の両方が一対の第２圧縮ロールの間に進入した時点での幅方向の断面図である。 実施例１における、バイポーラ電極の平面図である。 図４のV-V線一部矢視断面図である。 実施例２における、蓄電装置の要部を示す断面図である。

上記製造方法において、金属箔の材質としては、例えば、銅、ステンレス、アルミニウム、ニッケル及びこれらの金属を含む合金等の、集電体として公知の材質を採用することができる。金属箔の厚さは、例えば５〜１００μｍの範囲で適宜設定することができる。

第１塗布工程においては、予め準備されたスラリーを金属箔の表側面に塗布することにより、第１活物質層を形成することができる。スラリーを表側面に塗布した後、必要に応じて第１活物質層を乾燥させてもよい。第１活物質層の厚みは、所望する電極特性に応じて適宜設定することができる。

スラリーには、通常、第１活物質と、バインダと、溶媒とが含まれている。また、スラリーは、更に、必要に応じて導電助剤等の公知の添加剤を含んでいてもよい。スラリーの塗布は、例えば、ロールコーティングやドクターブレード等の公知の方法により行うことができる。

第１プレス工程においては、第１活物質層と金属箔とをその積層方向に加圧することにより第１活物質層をプレスする。第１プレス工程後の第１活物質層の厚みは、３０μｍ以上１５０μｍ以下であることが好ましい。第１プレス工程におけるプレスは、例えば、ロールプレス等の公知の方法により行うことができる。

第１プレス工程においては、第１活物質層を０．５〜１．５ｋＮ／ｃｍの圧力でプレスすることが好ましい。第１活物質層を０．５ｋＮ／ｃｍ以上の圧力でプレスすることにより、第１活物質層の全体を金属箔の表側面に十分に密着させることができる。その結果、第１活物質層の金属箔からの剥離をより確実に抑制することができる。

第１活物質層と金属箔との密着性を高める観点からは、第１プレス工程におけるプレス圧力が大きいほど好ましい。しかし、第１プレス工程におけるプレス圧力を過度に高くすると、プレス後の第１活物質層の空隙率が過度に小さくなり、充放電効率の低下を招く恐れがある。かかる問題を回避する観点から、第１プレス工程における圧力を１．５ｋＮ／ｃｍ以下とすることが好ましい。

第２塗布工程においては、金属箔の裏側面における第１活物質層と積層方向に重なる位置に予め準備されたスラリーを塗布することにより、第２活物質層を形成することができる。スラリーを上記特定の位置に塗布した後、必要に応じて第２活物質層を乾燥させてもよい。第２活物質層の厚みは、所望する電極特性に応じて適宜設定することができる。

スラリーには、通常、第２活物質と、バインダと、溶媒とが含まれている。また、スラリーは、更に、必要に応じて導電助剤等の公知の添加剤を含んでいてもよい。スラリーの塗布は、例えば、ロールコーティングやドクターブレード等の公知の方法により行うことができる。

第２プレス工程においては、第１活物質層、金属箔及び第２活物質層をその積層方向に加圧し、第１活物質層及び第２活物質層をプレスする。第２プレス工程後の第２活物質層の厚みは、３０μｍ以上１５０μｍ以下であることがあることが好ましい。第２プレス工程におけるプレスは、例えば、ロールプレス等の公知の方法により行うことができる。

第２プレス工程におけるプレス圧力は、第１プレス工程におけるプレス圧力よりも大きいことが好ましい。この場合には、バイポーラ電極における、第１活物質層と第２活物質層との両方が積層されている比較的厚い部分に、適度に大きな圧力を加えることができる。これにより、当該部分における第１活物質層及び第２活物質層の空隙率を適度に小さくし、電極反応の効率をより向上させることができる。その結果、蓄電装置の充放電効率をより向上させることができる。

第２プレス工程においては、第２活物質層を２．０〜３．０ｋＮ／ｃｍの圧力でプレスすることがより好ましい。第２活物質層を２．０ｋＮ／ｃｍ以上の圧力でプレスすることにより、第２活物質層を金属箔の表側面に十分に密着させることができる。その結果、第２活物質層の金属箔からの剥離をより確実に抑制することができる。

第２活物質層と金属箔との密着性を高める観点からは、第２プレス工程におけるプレス圧力が大きいほど好ましい。しかし、第２プレス工程におけるプレス圧力を過度に高くすると、第１活物質層と第２活物質層との両方が存在している部分において、これらの活物質層の空隙率が過度に小さくなり、かえって充放電効率の低下を招く恐れがある。かかる問題を回避する観点から、第２プレス工程における圧力を３．０ｋＮ／ｃｍ以下とすることが好ましい。

上記製造方法によれば、以下のバイポーラ電極を得ることができる。即ち、バイポーラ電極は、金属箔と、金属箔の表側面上に積層された第１活物質層と、金属箔の裏側面における第１活物質層と積層方向において重なる位置に積層され、第１活物質層よりも面積が狭い第２活物質層とを有している。そして、第１活物質層は、積層方向から見た平面視における周縁部に配置された厚肉領域と、厚肉領域よりも厚みが薄く、厚肉領域よりも内側に配置されている薄肉領域とを有している。

このバイポーラ電極においては、上述したように、第１活物質層及び第２活物質層の全体がプレスされている。そのため、金属箔からの活物質層の剥離や脱落を抑制することができる。

また、バイポーラ電極は、複数の電極がセパレータを介して積層された電極組立体の一部として蓄電装置に組み込まれる。この電極組立体においては、バイポーラ電極の第１活物質層と、このバイポーラ電極に隣接する電極の集電体との間に第２活物質層が存在していない、いわゆるデッドスペースが形成される。上記厚肉領域は第１活物質層の周縁部に配置されているため、このデッドスペースに上記厚肉領域を配置することができる。そして、デッドスペースに上記厚肉領域を配置することにより、電極組立体の積層方向の寸法の増大を抑制することができる。

上記厚肉領域と上記薄肉領域との間には、上記厚肉領域に近いほど大きな厚みを有する中間領域が介在していてもよい。この場合には、上記電極組立体の組み立て作業中に上記バイポーラ電極が所望の位置から若干ずれて配置された場合にも、電極組立体の積層方向の寸法の増大を抑制することができる。それ故、電極組立体の組み立て作業の作業性を向上することができる。

厚肉領域の空隙率は、薄肉領域の空隙率よりも大きくてもよい。上述のデッドスペースにおいては、第１活物質層と第２活物質層が対面していないため、電極反応がほとんど起こらない。そのため、厚肉領域をデッドスペースに配置することにより、電極反応の効率が高い薄肉領域での電極反応の寄与分を相対的に大きくし、蓄電装置の充放電効率をより高めることができる。

薄肉領域の空隙率は２８％以上４０％以下であることが好ましい。これにより、薄肉領域における電極反応の効率をより向上させることができる。その結果、蓄電装置の充放電効率をより向上させることができる。

金属箔の厚み方向から見た平面視において、薄肉領域は、第２活物質層の少なくとも一部と重なる位置に配置されていることが好ましい。この場合には、比較的空隙率が小さく、電極反応の効率が高い薄肉領域において、電極反応を活発に起こすことができる。その結果、蓄電装置の充放電効率をより高めることができる。

厚肉領域の空隙率は４５％以上５５％以下であることが好ましい。これにより、金属箔との密着性を十分に確保することができる。

第１活物質層は負極活物質層であり、第２活物質層は正極活物質層であることが好ましい。このように、塗布面積の広い第１活物質層を負極活物質層とすることにより、バイポーラ電極における負極容量を正極容量よりも大きくすることができる。そのため、当該バイポーラ電極を蓄電装置に組み込むことにより、正極規制方式、即ち、電池容量が正極容量により規制される蓄電装置を得ることができる。その結果、蓄電装置の安全性をより向上させることができる。

また、このバイポーラ電極をニッケル水素蓄電池に組み込む場合には、上述した作用効果に加えて、電池の内圧の上昇を抑制できるという作用効果を奏することができる。

即ち、ニッケル水素蓄電池では、リチウムイオン二次電池とは異なり、過充電時に酸素ガスが発生する。この酸素ガスは、通常、負極活物質層に吸収された後、充電リザーブとして予め設けられた負極活物質中の水素と反応して水に戻される。しかし、負極活物質層の空隙率が小さい場合には、酸素ガスが負極活物質層内に進入しにくくなるため、電池内に酸素ガスが蓄積するおそれがある。また、酸素ガスの蓄積によって電池の内圧が上昇すると、場合によっては安全弁が作動するおそれがある。その結果、充電リザーブと放電リザーブとのバランスが崩れ、電池の劣化を招くおそれもある。

これに対し、第１活物質層の周縁部という特定の位置に、比較的空隙率の大きい厚肉領域を設けることにより、当該厚肉領域に、過充電時に発生する酸素ガスを効率よく吸収させ、さらには充電リザーブとしての水素と効率よく反応させることができる。その結果、第１活物質層内に吸収可能な酸素ガスの総量を増やし、ニッケル水素蓄電池の内圧の上昇を抑制することができる。

更に、第１活物質層の周縁部に上記厚肉領域を設けることにより、厚肉領域内に保持される電解液の量を増やすことができる。これにより、過充電時にガスとなって消費された電解液を厚肉領域から薄肉領域へ補充することができるため、電解液の局所的な消失によって電流が集中することを緩和することができる。その結果、ニッケル水素電池の寿命特性を向上させることができる。

以上のように、上記バイポーラ電極をニッケル水素蓄電池に組み込むことにより、金属箔からの活物質の剥離や脱落の抑制及び充放電効率の向上という作用効果に加えて、電池の内圧の上昇の抑制という作用効果を奏することができる。

正極活物質としては、蓄電装置用として公知の活物質を採用することができる。例えば、リチウムイオン二次電池の正極活物質としては、コバルト酸リチウム、スピネル型マンガン酸リチウム、ニッケル酸リチウム等を採用することができる。また、ニッケル水素蓄電池の正極活物質としては、水酸化ニッケル等を採用することができる。

負極活物質としては、蓄電装置用として公知の活物質を採用することができる。例えば、リチウムイオン二次電池の負極活物質としては、グラファイト、ハードカーボン等を採用することができる。また、ニッケル水素蓄電池の負極活物質としては、水素吸蔵合金等を採用することができる。

上述したバイポーラ電極を含む複数の電極を、セパレータを介して積層することにより、蓄電装置の電極組立体を構成することができる。即ち、上記バイポーラ電極を含む蓄電装置は、複数の電極がセパレータを介して積層された電極組立体を有している。そして、電極組立体は、その積層方向の両端にそれぞれ配置された終端電極と、これらの終端電極の間に配置された上記バイポーラ電極とを有している。

上記蓄電装置は、電極組立体に上記バイポーラ電極を採用することにより、上述したように、優れた充放電性能を有し、金属箔からの活物質層の剥離や脱落を抑制することができる。

電極組立体に含まれるバイポーラ電極は、１枚であってもよく、複数枚であってもよい。また、各電極の間に介在するセパレータとしては、多孔膜や不織布等の、セパレータとして公知の材料を使用することができる。

（実施例１）
上記バイポーラ電極の製造方法の実施例を、図を用いて説明する。図１に示すように、本例の製造方法は、金属箔２の表側面に第１活物質層３を塗布する第１塗布工程Ｓ１と、第１活物質層３をプレスする第１プレス工程Ｓ２と、金属箔２の裏側面における、第１活物質層３と積層方向において重なる位置に第２活物質層４を塗布する第２塗布工程Ｓ３と、第１活物質層３及び第２活物質層４を一括してプレスする第２プレス工程Ｓ４とを有している。

以下、本例の製造方法をより詳細に説明しつつ、ニッケル水素蓄電池用のバイポーラ電極１の構成の例を説明する。まず、金属箔２が巻回されてなる金属箔ロール２０を準備する。金属箔２としては、例えば、幅２４０ｍｍ、厚み２５μｍのニッケル箔を採用することができる。

図１に示すように、金属箔２は、金属箔ロール２０から引き出され、搬送方向８００に沿って搬送される。金属箔ロール２０から引き出された金属箔２の表側面には、第１活物質層３が塗布される（第１塗布工程Ｓ１）。第１活物質層３は、その厚み方向から見た平面視において長方形状を呈している。第１活物質層３の寸法は、例えば、長さ３４０ｍｍ、幅２３０ｍｍである。また、本例の第１活物質層３は負極活物質層であり、負極活物質としての水素吸蔵合金と、バインダとを含んでいる。

次いで、第１活物質層３が設けられた金属箔２を、矢印８１１の方向に回転している一対の第１圧縮ロール８１の間に通し、第１活物質層３にプレスを施す（第１プレス工程Ｓ２）。第１プレス工程Ｓ２においては、金属箔２の裏側面に第２活物質層４が設けられていないため、第１活物質層３の全体が一対の第１圧縮ロール８１によりプレスされる。第１プレス工程Ｓ２において第１活物質層３に加える圧力は、例えば、０．５〜１．５ｋＮ／ｃｍの範囲から適宜設定することができる。

第１プレス工程Ｓ２の後、金属箔２の裏側面に第２活物質層４が塗布される（第２塗布工程Ｓ３）。第２活物質層４は、図４及び図５に示すように、その厚み方向から見た平面視において第１活物質層３の外周端縁よりも内側、即ち第１活物質層３と積層方向において重なる位置に配置され、長方形状を呈している。第２活物質層４の寸法は、例えば、長さ３３６ｍｍ、幅２２６ｍｍである。また、本例の第２活物質層４は正極活物質層であり、正極活物質としての水酸化ニッケルと、バインダとを含んでいる。

次いで、図１に示すように、第２活物質層４が設けられた金属箔２を矢印８２１の方向に回転している一対の第２圧縮ロール８２（８２ａ、８２ｂ）の間に通し、第１活物質層３及び第２活物質層４に一括してプレスを施す（第２プレス工程Ｓ４）。第２プレス工程Ｓ４において第２活物質層４に加える圧力は、例えば、２．０〜３．０ｋＮ／ｃｍの範囲から適宜設定することができる。

第２プレス工程Ｓ４において、バイポーラ電極１には、図１〜図４に示すように、第１活物質層３と第２活物質層４との両方が積層された比較的厚い部分と、第１活物質層３のみが積層された比較的薄い部分が存在している。より具体的には、図４に示すように、積層方向から見た平面視における第１活物質層３の外周縁部の厚みが、その内側、即ち第１活物質層３と第２活物質層４との両方が積層された部分の厚みよりも薄くなっている。

第２プレス工程Ｓ４において金属箔２を前進させると、まず、第１活物質層３の長手方向における前端３１が一対の第２圧縮ロール８２の間に進入する。このとき、図２に示すように、金属箔２の裏側面に第２活物質層４が存在していないため、第１活物質層３の前端３１は、幅方向の全範囲に亘ってわずかにプレスされる。

金属箔２をさらに前進させると、第２活物質層４の前端が一対の第２圧縮ロール８２の間に進入する。このとき、図３に示すように、幅方向、即ち搬送方向８００と金属箔２の厚み方向との両方に直交する方向の中央部においては、第１活物質層３と第２活物質層４との両方が一対の第２圧縮ロール８２の間に進入する。そのため、幅方向の中央部において、第１活物質層３と第２活物質層４との両方がプレスされる。

一方、幅方向の両端部においては、金属箔２の裏側面に第２活物質層４が存在していないため、一対の第２圧縮ロール８２のうち第２活物質層４側の第２圧縮ロール８２ｂと金属箔２との間に隙間が生じる。この隙間に存在する金属箔の端部２ａはしなるように変形し、幅方向の端縁に近くなるほど金属箔の端部２ａと第１活物質層３側の第２圧縮ロール８２ａとの間隔が大きくなる。そして、第１活物質層３の幅方向の両端部が第２圧縮ロール８２ａから離間する。

従って、第２プレス工程Ｓ４が完了した後、第１活物質層３の幅方向における両端部の厚みが幅方向の中央部よりも厚くなる。それ故、図４及び図５に示すように、第１活物質層３の幅方向における両端部に比較的厚みの厚い厚肉領域３２が形成され、幅方向の中央部に比較的厚みの薄い薄肉領域３３が形成される。また、薄肉領域３３と厚肉領域３２との間においては、図３に示すように、金属箔２と第２圧縮ロール８２ａとの間隔に応じて第１活物質層３が圧縮される。その結果、薄肉領域３３と厚肉領域３２との間に、厚肉領域３２に近いほど大きな厚みを有する中間領域３４（図５参照）が形成される。

そして、金属箔２がさらに前進し、第２活物質層４が一対の第２圧縮ロール８２の間を完全に通過した後は、第１活物質層３の後端３５（図４参照）における幅方向の全範囲が一対の第２圧縮ロール８２によりわずかにプレスされる。従って、第１活物質層３における長手方向の両端部３１、３５の厚みは、薄肉領域３３と厚肉領域３２との中間程度の値となる。

その後、図１に示すように金属箔２を所望の長さに裁断することにより、バイポーラ電極１を得ることができる。金属箔の長さは、例えば３５０ｍｍとすることができる。

以上により得られたバイポーラ電極１は、図４に示すように、金属箔２と、金属箔２の表側面上に積層された第１活物質層３と、金属箔２の裏側面における第１活物質層３と積層方向において重なる位置に積層され、第１活物質層３よりも面積が狭い第２活物質層４とを有している。そして、第１活物質層３は、金属箔２の厚み方向から見た平面視における周縁部に配置された厚肉領域３２と、厚肉領域３２よりも厚みが薄く、厚肉領域３２よりも内側に配置されている薄肉領域３３とを有している。

厚肉領域３２は、具体的には、第１活物質層３の幅方向における両端に配置されている。厚肉領域３２の厚みは８０μｍであり、空隙率は４５％以上５５％以下である。

また、薄肉領域３３は、金属箔２の厚み方向から見た平面視において、第２活物質層４の全体と重なる位置に配置されている。薄肉領域３３の厚みは７０μｍであり、空隙率は２８〜４０％である。

厚肉領域３２及び薄肉領域３３の空隙率は、以下の測定方法により得ることができる。即ち、各領域から測定用の試料を採取し、この試料の質量（ｇ）を体積（ｃｍ³）で除して、空隙を含む試料の電極密度（ｇ／ｃｍ³）を算出する。また、この試料に含まれている材料の体積比率（体積％）及び真密度（ｇ／ｃｍ³）に基づき、空隙が存在しないと仮定した場合の試料の電極密度（ｇ／ｃｍ³）を算出する。

上記により得られた空隙を含む試料の電極密度（ｇ／ｃｍ³）を、空隙が存在しないと仮定した場合の試料の電極密度（ｇ／ｃｍ³）で除することにより、試料の充填率（％）が得られる。そして、この充填率（％）を１００％から差し引いた値が空隙率（％）である。

次に、本例の製造方法の作用効果を説明する。上記製造方法においては、図１に示すように、金属箔２の表側面に第１活物質層３を塗布した後、裏側面における上記特定の位置に第２活物質層４を塗布する前に第１活物質層３をプレスする。このように、第１プレス工程Ｓ２において塗布面積の広い第１活物質層３のみをプレスすることにより、第１活物質層３全体に十分な圧力を加えることができる。その結果、第１活物質層３全体を金属箔２に密着させることができる。

そして、金属箔２の裏側面に第２活物質層４を塗布した後、第１活物質層３及び第２活物質層４を一括してプレスする。この第２プレス工程Ｓ４においては、図４に示すように、第１活物質層３と第２活物質層４との両方が積層された比較的厚い部分と、第１活物質層３のみが積層された比較的薄い部分との両方が第２圧縮ロール８２の間に進入する。前者については、第２プレス工程Ｓ４において第１活物質層３及び第２活物質層４の両方に十分に高い圧力を加えることができる。その結果、第２活物質層４の全体を金属箔２に密着させることができる。

一方、後者、即ち、第１活物質層３のみが積層された比較的薄い部分については、両方の活物質層３、４が積層された部分に比べて第２プレス工程Ｓ４において加わる圧力が低くなり、図３に示すように、場合によっては圧力が加わらないこともある。しかし、上述したように、第１プレス工程Ｓ２において第１活物質層３の全体がプレスされているため、第２プレス工程Ｓ４において第１活物質層３のみが設けられた部分に加わる圧力が低くなった場合にも、当該部分と金属箔２との密着性を十分に確保することができる。従って、第２プレス工程Ｓ４において第１活物質層３と第２活物質層４との両方を一括してプレスすることにより、第１活物質層３及び第２活物質層４の両方について、金属箔２との密着性を十分に確保することができる。

以上の結果、上記製造方法によれば、第１活物質層３及び第２活物質層４の両方について、金属箔２との密着性を十分に確保することができる。それ故、上記製造方法により得られたバイポーラ電極１は、金属箔２からの活物質層３、４の剥離や脱落を抑制することができる。

（実施例２）
本例は、バイポーラ電極１を備えた蓄電装置５の例である。なお、本例の蓄電装置５は、ニッケル水素蓄電池である。また、本実施例以降において用いる符号のうち、既出の実施例において用いた符号と同一のものは、特に説明のない限り、既出の実施例における構成要素等と同様の構成要素等を表す。図６に示すように、蓄電装置５は、複数の電極１、１１、１２がセパレータ１３を介して積層された電極組立体１０を有している。電極組立体１０は、その積層方向の両端にそれぞれ配置された終端電極１１、１２と、これらの終端電極１１、１２の間に配置されたバイポーラ電極１とを有している。

本例の電極組立体１０は、積層方向の一端に配置された第１の終端電極１１と、他端に配置された第２の終端電極１２との間に、複数のバイポーラ電極１を有している。複数のバイポーラ電極１は、第２活物質層４、集電体としての金属箔２、第１活物質層３、セパレータ１３がこの順に繰り返し並ぶようにして積層されている。

各バイポーラ電極１における第１活物質層３の薄肉領域３３は、隣り合う電極１、１１の第２活物質層４とセパレータ１３を介して面する位置に配置されている。また、各バイポーラ電極１の厚肉領域３２は、電極組立体１０のデッドスペース、即ち、隣り合う電極１、１１、１２の金属箔２との間に第２活物質層４が存在していない部分に配置されている。

第１の終端電極１１は、金属箔２と、その片面に設けられた第１活物質層３とを有している。第１の終端電極１１の第１活物質層３は、積層方向の一端に配置されたバイポーラ電極１ａの第２活物質層４にセパレータ１３を介して面している。

第２の終端電極１２は、金属箔２と、その片面に設けられた第２活物質層４とを有している。第２の終端電極１２の第２活物質層４は、積層方向の他端に配置されたバイポーラ電極１ｂの第１活物質層３にセパレータ１３を介して面している。

電極組立体１０は、筒状を呈するケース５１の内部に収容されている。また、ケース５１の開口端は、第１プレート５２及び第２プレート５３により閉鎖されている。蓄電装置５における、ケース５１、第１プレート５２及び第２プレート５３に囲まれた内部空間には、電解液が満たされている。なお、電解液としては、例えば、水酸化カリウム水溶液等の、ニッケル水素蓄電池用として公知の電解液を使用することができる。

ケース５１は、ポリプロピレン、ポリフェニルサルファイドまたは変性ポリフェニレンエーテル等の絶縁性樹脂から構成されている。ケース５１の内壁には、バイポーラ電極１の金属箔２の外周端縁２３が保持されている。

第１プレート５２は金属より構成されており、第１の終端電極１１の金属箔２及びケース５１の一方の開口端面５１１に当接している。また、第１プレート５２におけるケース５１の外側に露出した部分には、第１の電極端子５２１が取り付けられている。第１の電極端子５２１は、第１プレート５２を介して第１の終端電極１１と電気的に接続されている。

第２プレート５３は、第２の終端電極１２の金属箔２及びケース５１の他方の開口端面５１２に当接している。また、第２プレート５３におけるケース５１の外側に露出した部分には、第２の電極端子５３１が取り付けられている。第２の電極端子５３１は、第２プレート５３を介して第２の終端電極１２と電気的に接続されている。

第１プレート５２及び第２プレート５３の外周端縁は、ケース５１よりも外方まで延出している。そして、第１プレート５２の外周端縁と第２プレート５３の外周端縁とは、図示しない絶縁部材を介してボルト５４１及びナット５４２により締結されている。これにより、第１プレート５２及び第２プレート５３をケース５１の開口端面５１１、５１２に密着させ、ケース５１の開口端を閉鎖することができる。

次に、本例の蓄電装置５の作用効果を説明する。蓄電装置５は、電極組立体１０にバイポーラ電極１を採用することにより、上述したように、金属箔２からの第１活物質層３及び第２活物質層４の剥離や脱落を抑制することができる。

また、第１活物質層３の厚肉領域３２は、電極組立体１０のデッドスペースに配置されている。そのため、電極組立体１０の積層方向の寸法の増大を抑制することができる。また、厚肉領域３２をデッドスペースに配置することにより、比較的空隙率が大きく、電極反応の効率が低い厚肉領域３２での電極反応を抑制することができる。これにより、電極反応の効率が高い薄肉領域３３での電極反応の寄与分を相対的に大きくし、蓄電装置５の充放電効率をより高めることができる。

また、厚肉領域３２と薄肉領域３３との間には、厚肉領域３２に近いほど大きな厚みを有する中間領域３４が介在している。そのため、電極組立体１０の組み立て作業中にバイポーラ電極１が所望の位置から若干ずれて配置された場合にも、電極組立体１０の積層方向の寸法の増大を抑制することができる。それ故、電極組立体１０の組み立て作業の作業性を向上することができる。

本発明に係るバイポーラ電極１及びニッケル水素畜電池の態様は、実施例１及び実施例２に示した態様に限定されるものではなく、その趣旨を損なわない範囲で適宜構成を変更することができる。

１ バイポーラ電極
２ 金属箔
３ 第１活物質層
３２ 厚肉領域
３３ 薄肉領域
４ 第２活物質層
Ｓ１ 第１塗布工程
Ｓ２ 第１プレス工程
Ｓ３ 第２塗布工程
Ｓ４ 第２プレス工程

Claims (10)

1. 金属箔と、該金属箔の表側面に積層された第１活物質層と、上記金属箔の裏側面における上記第１活物質層と積層方向において重なる位置に積層され、上記第１活物質層よりも面積が狭い第２活物質層とを有するバイポーラ電極の製造方法であって、
   上記金属箔の上記表側面に上記第１活物質層を塗布する第１塗布工程と、
   上記第１活物質層をプレスする第１プレス工程と、
   上記金属箔の上記裏側面における上記第１活物質層と積層方向において重なる位置に上記第２活物質層を塗布する第２塗布工程と、
   上記第１活物質層及び上記第２活物質層を一括してプレスする第２プレス工程とを有する、バイポーラ電極の製造方法。
2. 上記第２プレス工程におけるプレス圧力は上記第１プレス工程におけるプレス圧力よりも大きい、請求項１に記載のバイポーラ電極の製造方法。
3. 上記第１プレス工程において、上記第１活物質層を０．５〜１．５ｋＮ／ｃｍの圧力でプレスする、請求項１または２に記載のバイポーラ電極の製造方法。
4. 上記第２プレス工程において、上記第２活物質層を２．０〜３．０ｋＮ／ｃｍの圧力でプレスする、請求項１〜３のいずれか１項に記載のバイポーラ電極の製造方法。
5. 金属箔と、
   上記金属箔の表側面に積層された第１活物質層と、
   上記金属箔の裏側面における上記第１活物質層と積層方向において重なる位置に積層され、上記第１活物質層よりも面積が狭い第２活物質層とを有し、
   上記第１活物質層は、上記積層方向から見た平面視における周縁部に配置された厚肉領域と、該厚肉領域よりも厚みが薄く、上記厚肉領域よりも内側に配置されている薄肉領域とを有している、バイポーラ電極。
6. 上記厚肉領域と上記薄肉領域との間には、上記厚肉領域に近いほど大きな厚みを有する中間領域が介在している、請求項５に記載のバイポーラ電極。
7. 上記積層方向から見た平面視において、上記薄肉領域は、上記第２活物質層の少なくとも一部と重なる位置に配置されている、請求項５または６に記載のバイポーラ電極。
8. 上記第１活物質層は負極活物質層であり、上記第２活物質層は正極活物質層である、請求項５〜７のいずれか１項に記載のバイポーラ電極。
9. 複数の電極がセパレータを介して積層された電極組立体を有する蓄電装置であって、
   上記電極組立体は、
   その積層方向の両端にそれぞれ配置された終端電極と、
   これらの終端電極の間に配置された、請求項５〜８のいずれか１項に記載のバイポーラ電極とを有している、蓄電装置。
10. ニッケル水素蓄電池である、請求項９に記載の蓄電装置。

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