JP2024042310A - バイポーラ電極、バイポーラ電池、およびバイポーラ電極の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電池性能の低下および導通不良を抑制することができるバイポーラ電極を提供する。【解決手段】バイポーラ電極１１は、積層方向に順に積層された、第１活物質層１３２、第１集電体１３１、中間導電体１２、第２集電体１４１、および、第２活物質層１４２を備え、第１活物質層１３２は、第１集電体１３１の第１面１３１ａに設けられており、第２活物質層１４２は、第２集電体１４１の第２主面１４１ｂに設けられており、第１集電体１３１の第２面１３１ｂは、中間導電体１２の表面１２ａに接合されており、第２集電体１４１の第１面１４１ａは、中間導電体１２の裏面１２ｂに接合されており、第２活物質層１４２は、積層方向から見た場合に第１活物質層１３１の内側に位置し、長さ方向において、中間導電体１２の長さは、第１集電体１３１および第２集電体１４１の長さよりも長い。【選択図】図３

Description

本開示は、バイポーラ電極、バイポーラ電池およびバイポーラ電極の製造方法に関する。

従来のバイポーラ電極として、たとえば、特開２００５－３１７４６８号公報（特許文献１）には、片面に正極活物質層が形成された状態でプレスされ、正極活物質層が所望の厚さに圧縮されてなる正極集電体と、片面に負極活物質層が形成された状態でプレスされ、負極活物質層が所望の厚さに圧縮されてなる負極集電体と、を有し、正極集電体の正極活物質層が形成されていない面と負極集電体の負極活物質層が形成されていない面とが対向された状態で導電性接着層によって接続された構成が開示されている。

特開２００５－３１７４６８号公報

特許文献１では、正極活物質層と負極活物質層とは同じ幅で形成されており、同様に、正極集電体および負極集電体も、正極活物質層と負極活物質層より大きい大きさで同じ幅となるように形成されている。

この場合において位置決め精度の如何によっては、正極活物質層が負極活物質層と対向しない部分が発生する。正極活物質層から放出された陽イオン（たとえば、リチウムイオン）を負極活物質層が完全に吸蔵できない場合には、デンドライトが生成することが知られている。当該デンドライトの生成は、微小短絡を招き得るため、電池性能が低下することが懸念される。

このような微小短絡を抑制し、負極括物質層の陽イオンの受入容量を十分に確保すべく、積層方向から見た場合に、正極活物質層が負極活物質層からはみ出ないように当該正極活物質層を小さく設けることが行われている。しかしながら、単に正極活物質層を小さくした場合には、正極集電体の正極活物質層が形成されていない面と負極集電体の負極活物質層が形成されていない面とを導電性接着層を介在させて積層方向にプレスする際に、積層方向から見た場合に正極活物質層から外側に露出する部分を押圧することが困難となる。

このため、積層方向から見た場合に正極活物質層から外側に露出する部分において、導電性接着層から気泡が抜けず、導通不良が発生することが懸念される。

本開示は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、本開示の目的は、電池性能の低下および導通不良を抑制することができるバイポーラ電極、バイポーラ電池、およびバイポーラ電極の製造方法を提供することにある。

本開示に基づくバイポーラ電極は、積層方向に順に積層された、第１活物質層、第１集電体、中間導電体、第２集電体、および、第２活物質層、を備える。上記中間導電体は、上記積層方向の一方側に位置する表面および上記積層方向の他方側に位置する裏面を有する。上記第１集電体は、上記積層方向の上記一方側に位置する第１面および上記積層方向の上記他方側に位置する第２面を有する。上記第２集電体は、上記積層方向の上記一方側に位置する第１主面および上記積層方向の上記他方側に位置する第２主面を有する。上記第１活物質層は、上記第１集電体の上記第１面に設けられている。上記第２活物質層は、上記第２集電体の上記第２主面に設けられている。上記第１集電体の上記第２面は、上記中間導電体の上記表面に接合されている。上記第２集電体の上記第１主面は、上記中間導電体の上記裏面に接合されている。上記積層方向に直交する長さ方向において、上記第１活物質層の長さは、上記第２活物質層の長さよりも長い。上記第２活物質層は、上記積層方向から見た場合に上記第１活物質層の内側に位置する。上記長さ方向において、上記中間導電体の長さは、上記第１集電体および上記第２集電体の長さよりも長い。

上記構成によれば、第１活物質層の長さが第２活物質層の長さよりも長く、積層方向から見た場合に、第２活物質層に第１活物質層に対向しない領域が形成されることを抑制することができる。これにより、電池性能の低下を抑制することができる。

さらに、第１活物質層が設けられた第１集電体と第２活物質層が設けられた第２集電体とを、中間導電体の表面および裏面にそれぞれ個別に接合することができるため、第１集電体の第２面と中間導電体の表面との接合状態、および第２集電体の第１主面と中間導電体の裏面との接合状態をそれぞれ安定させることができる。この結果、導通不良を抑制することができる。

また、中間導電体の長さが第１集電体および第２集電体の長さよりも長いため、第１集電体および第２集電体を中間導電体に接合する際に、第１集電体および第２集電体が中間導電体からはみ出すことを抑制することができる。

上記本開示に基づくバイポーラ電極にあっては、上記第１活物質層の密度は、上記第２活物質層の密度よりも小さくてもよい。

上記構成によれば、電池性能に適切な密度で第１活物質層および第２活物質層を設けることでき、所望の電池性能を得ることができる。

上記本開示に基づくバイポーラ電極にあっては、上記長さ方向において、上記第１集電体の長さは、上記第２集電体の長さよりも長くてもよい。

上記構成によれば、第２集電体よりも長い第１集電体に第１活物質層を設けることにより、第２活物質層よりも長い第１活物質層を確実に形成することができる。

上記本開示に基づくバイポーラ電極は、上記第１集電体の上記第２面と上記中間導電体の上記表面とを接合する第１導電性接着層と、上記第２集電体の上記第１主面と上記中間導電体の上記裏面とを接合する第２導電性接着層と、を備えていてもよい。

上記構成によれば、第１導電性接着層および第２導電性接着層を用いることにより、厚さの増加を押さえつつ、第１集電体および第２集電体を中間導電体に略均一に接合することができる。

上記本開示に基づくバイポーラ電極にあっては、上記第１導電性接着層および上記第２導電性接着層は、樹脂粉体を金属コーティングした導電性粒子を含んでいてもよい。

上記構成によれば、樹脂粉体を金属コーティングするため、金属粒子を用いる場合と比較してコストを低減しつつ、相当程度の弾力性を確保した状態で第１集電体および第２集電体を中間導電体に接合することができる。

上記本開示に基づくバイポーラ電極にあっては、上記積層方向に平行な上記第１導電性接着層および上記第２導電性接着層の厚さは、上記導電性粒子の粒子径と同程度であってもよい。

上記構成によれば、第１導電性接着層および第２導電性接着層の厚さを薄くすることで、バイポーラ電極の厚さを薄くすることができる。

上記本開示に基づくバイポーラ電極にあっては、上記中間導電体は、上記積層方向から見た場合に上記長さ方向の一方側に位置しかつ上記中間導電体の外縁の一部を構成する辺部と、上記辺部から上記長さ方向の外側に向けて突出するタブを有していてもよい。

上記構成によれば、バイポーラ電極を積層した際に、タブを電位検出用の端子として用いることができる。

本開示に基づくバイポーラ電池は、上記複数のバイポーラ電極を上記積層方向に沿って積層した積層体と、上記積層方向から見た場合に、上記第１活物質層と上記第２活物質層を囲うように上記積層体の周縁部を封止する封止体と、を備える。

上記構成によれば、上記バイポーラ電極を用いることにより、電池性能の低下および導通不良を抑制することができる。

本開示に基づくバイポーラ電極の製造方法は、第１活物質層、第１集電体、中間導電体、第２集電体、および、第２活物質層を積層方向に積層する工程を備える。上記積層する工程は、互いに表裏関係にある第１面および第２面を有する上記第１集電体の上記第１面に第１活物質層を形成する工程と、互いに表裏関係にある第１主面および第２主面を有する上記第２集電体の上記第２主面に、上記第２活物質層を形成する工程と、上記中間導電体の表面に上記第２面を接合する工程と、上記中間導電体の裏面に上記第１主面を接合する工程と、を含む。上記第２活物質層を形成する工程において、上記積層方向に直交する長さ方向における上記第２活物質層の長さが、上記第１活物質層よりも短くなるように、上記第２活物質層を形成する。上記第２集電体の上記第１面を接合する工程において、上記積層方向から見た場合に、上記第２活物質層が上記第１活物質層の内側に位置するように、上記第２集電体を接合する。上記中間導電体として、上記第１集電体および上記第２集電体よりも長さが長いものを用いる。

上記構成によれば、第１活物質層の長さが第２活物質層の長さよりも長いため、積層方向から見た場合に第２活物質層に第１活物質層に対向しない領域が形成されることを抑制することができる。これにより、電池性能の低下を抑制することができる。

さらに、第１活物質層が設けられた第１集電体と、第２活物質層が設けられた第２集電体とを個別に中間導電体の表面および裏面にそれぞれ接合することができるため、第１集電体の第２面と中間導電体の表面との接合状態、および第２集電体の第１主面と中間導電体の裏面との接合状態をそれぞれ安定させることができる。この結果、導通不良を抑制することができる。さらに、中間導電体の長さが第１集電体および第２集電体の長さよりも長いため、第１集電体および第２集電体を中間導電体に接合する際に、第１集電体および第２集電体が中間導電体からはみ出すことを抑制することができる。

上記本開示に基づくバイポーラ電極の製造方法にあっては、上記第１活物質層を形成する工程は、上記第１集電体の上記第１面に塗布された第１活物質層をプレスする工程を含んいてもよく、上記第２活物質層を形成する工程は、上記第１集電体の上記第１面に塗布された第２活物質層をプレスする工程を含んでいてもよい。この場合には、上記第２活物質層をプレスする圧力は、上記第１活物質層をプレスする圧力よりも大きいことが好ましい。

上記構成によれば、電池性能に適切な密度で第１活物質層および第２活物質層を設けることでき、所望の電池性能を得ることができる。

上記本開示に基づくバイポーラ電極の製造方法にあっては、上記第１集電体の上記第２面を接合する工程は、第１導電性接着層を上記第２面に塗布する工程と、塗布された上記第１導電性接着層を上記中間導電体の上記表面に接触させた状態で上記第１集電体を上記中間導電体に向けてプレスする工程と、を含んでいてもよい。また、上記第２集電体の上記第１主面を接合する工程は、第２導電性接着層を上記第２主面に塗布する工程と、塗布された上記第２導電性接着層を上記中間導電体の上記裏面に接触させた状態で上記第２集電体を上記中間導電体に向けてプレスする工程と、を含んでいてもよい。

上記構成によれば、第１伝導性接着層および第２伝導性接着層によって略均一に第１集電体および第２集電体を中間導電体に接合することができる。

上記本開示に基づくバイポーラ電極の製造方法にあっては、上記第１導電性接着層および上記第２導電性接着層として、樹脂粉体を金属コーティングした導電性粒子を含むものを用いてもよい。

上記構成によれば、樹脂粉体を金属コーティングするため、金属粒子を用いる場合と比較してコストを低減しつつ、相当程度の弾力性を確保した状態で第１集電体および第２集電体を中間導電体に接合することができる。

上記本開示に基づくバイポーラ電極の製造方法にあっては、上記第１集電体の上記第２面を接合する工程において、上記積層方向に平行な上記第１導電性接着層が上記導電性粒子の粒子径と同程度となるように上記第１集電体が上記中間導電体に接合されてもよい。また、上記第２集電体の上記第１面を接合する工程において、上記積層方向に平行な上記第２導電性接着層が上記導電性粒子の粒子径と同程度となるように上記第２集電体が上記中間導電体に接合されてもよい。

上記構成によれば、第１導電性接着層および第２導電性接着層の厚さを薄くすることで、バイポーラ電極の厚さを薄くすることができる。

上記本開示に基づくバイポーラ電極の製造方法にあっては、上記第１活物質層を形成する工程は、上記第１集電体の上記第１面に塗布された上記第１活物質層をプレスする工程を含んでいてもよい。上記第２活物質層を形成する工程は、上記第１集電体の上記第１面に塗布された上記第２活物質層をプレスする工程を含んでいてもよい。この場合には、上記第１集電体を上記中間導電体に向けてプレスする圧力および上記第２集電体を上記中間導電体に向けてプレスする圧力の各々は、上記第１活物質層をプレスする圧力および上記第２活物質層をプレスする圧力よりも小さいことが好ましい。

上記構成によれば、所望の密度で形成された第１活物質層および第２活物質層が設けられた第１集電体および第２集電体を個別に中間導電体に接合する際に、プレス圧を小さくすることにより、第１活物質層および第２活物質層への影響を小さくすることができる。

上記本開示に基づくバイポーラ電極の製造方法にあっては、上記積層方向に直交する長さ方向において、上記第１集電体の長さは、上記第２集電体の長さよりも長い。

上記構成によれば、第２集電体よりも長い第１集電体に第１活物質層を設けることにより、第２活物質層よりも長い第１活物質層を確実に形成することができる。

上記本開示に基づくバイポーラ電極の製造方法にあっては、上記中間導電体は、上記積層方向から見た場合に上記長さ方向の一方側に位置しかつ上記中間導電体の外縁の一部を構成する辺部と、上記辺部から上記長さ方向の外側に向けて突出するタブを有していてもよい。この場合には、上記第１集電体の上記第２面を接合する工程は、上記タブを目印にして上記第１集電体を上記中間導電体に接合する位置を位置決めする工程を含むことが好ましく、上記第２集電体の上記第１主面を接合する工程は、上記タブを目印にして上記第２集電体を上記中間導電体に接合する位置を位置決めする工程を含むことが好ましい。

上記構成によれば、タブを目印にして位置決めを行なうことにより、接合位置の精度を高めることができる。

本開示によれば、電池性能の低下および導通不良を抑制することができるバイポーラ電極を提供することができる。

実施の形態に係る蓄電装置を示す概略断面図である。 実施の形態に係る蓄電モジュールを示す概略断面図である。 実施の形態に係るバイポーラ電極を示す断面図である。 実施の形態に係るバイポーラ電極の製造工程を示すフロー図である。 図４に示すバイポーラ電極の製造工程において、負極集電板に負極活物質層を形成する工程を示す図である。 図４に示すバイポーラ電極の製造工程において、正極集電板に正極活物質層を形成する工程を示す図である。 図４に示すバイポーラ電極の製造工程において、中間導電体の表面に負極集電板を接合する工程の第１工程を示す図である。 図４に示すバイポーラ電極の製造工程において、中間導電体の表面に正極集電板を接合する工程の第２工程を示す図である。 図４に示すバイポーラ電極の製造工程において、中間導電体の裏面に正極集電板を接合する工程の第１工程を示す図である。 図４に示すバイポーラ電極の製造工程において、中間導電体の裏面に負極集電板を接合する工程の第２工程を示す図である。 負極集電板に負極活物質層を形成する工程の変形例を示す図である。 中間導電体の表面に負極集電板を接合する工程および中間導電体の裏面に正極集電板を接合する工程の第１変形例を示す図である。 中間導電体の表面に負極集電板を接合する工程の第２変形例を示す図である。

以下、本開示の実施の形態について、図を参照して詳細に説明する。なお、以下に示す実施の形態においては、同一のまたは共通する部分について図中同一の符号を付し、その説明は繰り返さない。

図１は、実施の形態に係る蓄電装置を示す概略断面図である。図１を参照して、実施の形態に係る蓄電装置１００について説明する。蓄電装置１００は、たとえば、ハイブリッド自動車、または、電気自動車などの車両のバッテリとして用いられる。

図１に示すように、蓄電装置１００は、モジュール積層体１１０と、一対の拘束部材１５０とを備える。一対の拘束部材１５０は、モジュール積層体１１０の積層方向の両側からモジュール積層体１１０を拘束する。一対の拘束部材１５０とモジュール積層体１１０の間には、絶縁部材が配置されている。

モジュール積層体１１０は、互いに積層された複数のバイポーラ電池１と、複数の導電板１２０とを含んでいる。複数のバイポーラ電池１と、複数の導電板１２０とは、モジュール積層体１１０の積層方向において交互に隣接するように配列されている。

バイポーラ電池１は、モジュール積層体１１０の積層方向から見た場合に矩形状の外形を有している。互いに隣り合うバイポーラ電池１同士は、導電板１２０を介して電気的に接続されている。モジュール積層体１１０の積層方向における両端部の一方に位置する導電板１２０には、正極端子１３０が接続されている。モジュール積層体１１０の積層方向における両端部の他方に位置する導電板１２０には、負極端子１４０が接続されている。

バイポーラ電池１はいわゆるバイポーラ電池である。より具体的には、バイポーラ電池１は、ラミネート型の水系電池であってもよい。バイポーラ電池１は、たとえばニッケル水素二次電池、リチウムイオン二次電池等の二次電池、または電気二重層キャパシタである。

なお、バイポーラ電池１は、上記積層方向に直交する第１方向における長さが１３００ｍｍ～１７００ｍｍ程度、上記積層方向および第１方向に直交する第２方向における幅が１０００ｍｍ～１４００ｍｍ程度である。

図２は、実施の形態に係る蓄電モジュールを示す概略断面図である。図２を参照して、実施の形態に係るバイポーラ電池１について説明する。

図２に示すように、バイポーラ電池１は、積層体１０と、封止部２０とを備える。積層体１０は、複数のバイポーラ電極１１と、複数のセパレータ１５と、終端電極１６、１７と、電解液とを備える。複数のバイポーラ電極１１は、積層方向（図２中上下方向）に沿って積層されており、互いに隣り合うバイポーラ電極１１の間にセパレータ１５が介在している。

バイポーラ電極１１は、中間導電体１２、負極部１３、および正極部１４を有する。積層方向の一方側から他方側に向かって、負極部１３、中間導電体１２、および正極部１４の順で積層されている。

中間導電体１２は、板状の導電部材によって形成されている。中間導電体１２は、たとえば、アルミニウム（Ａｌ）、ステンレス鋼、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）、白金（Ｐｔ）、ニオブ（Ｎｂ）、鉄（Ｆｅ）、チタン（Ｔｉ）、および亜鉛（Ｚｎ）からなる群より選択される少なくとも１種を含む金属で構成されていてもよいし、金属箔の表面にメッキ加工を施したものであってもよい。強度を有しつつ、薄くするためには、中間導電体１２としては、アルミニウムを採用することが好ましい。

中間導電体１２は、積層方向の一方側に位置する表面１２ａおよび積層方向の他方側に位置する裏面１２ｂを有する。負極部１３は、中間導電体１２の表面１２ａ側に設けられている。正極部１４は、中間導電体１２の裏面１２ｂ側に設けられている。

終端電極１６は、積層方向の一方側において、積層体１０の端部を構成する。終端電極１６は、中間導電体１２と正極部１４とを含む。終端電極１６では、中間導電体１２の裏面１２ｂに正極部１４が設けられており、表面１２ａには負極部１３および正極部１４のいずれも設けられていない。

終端電極１７は、積層方向の他方側において、積層体１０の端部を構成する。終端電極１７は、中間導電体１２と負極部１３とを含む。終端電極１７では、中間導電体１２の表面１２ａに負極部１３が設けられており、裏面１２ｂには負極部１３および正極部１４のいずれも設けられていない。

セパレータ１５は、互いに隣り合うバイポーラ電極１１の間に配置されている。具体的には、積層方向の一方側に位置するバイポーラ電極１１が有する正極部１４と、積層方向の他方側に位置するバイポーラ電極１１が有する負極部１３との間に配置されている。

セパレータ１５は、たとえばシート状に形成されている、セパレータ１５としては、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）等のポリオレフィン系樹脂からなる多孔質フィルム、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）、メチルセルロースなどからなる織布または不織布などが挙げられる。セパレータ１５は、フッ化ビニリデン樹脂化合物で補強されたものであってもよい。

封止部２０は、積層方向に沿って互いに隣り合うバイポーラ電極１１の間に空間Ｓが形成されるように、複数のバイポーラ電極１１の周縁を封止する。封止部２０は、内側において上記空間Ｓを密封している。

複数のバイポーラ電極１１の周縁が封止部２０に埋設されており、これにより封止部２０は、複数のバイポーラ電極１１を保持する。

封止部２０は、たとえば絶縁性の樹脂で構成されている。封止部２０は、たとえば、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、または、変性ポリフェニレンエーテル（変性ＰＰＥ）などから構成され得る。

上述の空間Ｓ内には、電解液が収容されている。電解液は、たとえば水酸化カリウム水溶液などのアルカリ水溶液を含む。電解液は、負極部１３、正極部１４、およびセパレータ１５に含浸される。

図３は、実施の形態に係るバイポーラ電極を示す断面図である。図３を参照して、実施の形態に係るバイポーラ電極１１の詳細な構成について説明する。

図３に示すように、バイポーラ電極１１においては、負極部１３は、第１活物質層としての負極活物質層１３２、および第１集電体として負極集電板１３１を含む。

負極集電板１３１は、積層方向の一方側に位置する第１面１３１ａおよび積層方向の他方側に位置する第２面１３１ｂを有する。負極集電板１３１は、たとえば、アルミニウム（Ａｌ）箔等の金属部材によって構成されている。

負極活物質層１３２は、第１面１３１ａに塗工されてプレスされることにより形成される。負極活物質層１３２の密度は、たとえば、１．４ｇ／ｃｍ^３から１．８ｇ／ｃｍ^３程度である。

負極活物質層１３２の密度は、後述する正極活物質層１４２の密度よりも小さくなっている。負極活物質層１３２および正極活物質層１４２の密度を所望の値とすることにより、電池性能を向上させることができる。

負極活物質層に含有される負極活物質としては、リチウム、炭素、金属化合物、及びリチウムと合金化可能な元素もしくはその化合物等を採用することができる。

正極部１４は、第２活物質層としての正極活物質層１４２、および第２集電体としての正極集電板１４１を含む。

正極集電板１４１は、積層方向の一方側に位置する第１主面１４１ａおよび積層方向の他方側に位置する第２主面１４１ｂを有する。正極集電板１４１は、たとえば、銅箔等の金属部材によって構成されている。

正極活物質層１４２は、第２主面１４１ｂに塗工されてプレスされることにより形成される。正極活物質層１４２の密度は、たとえば、２．２ｇ／ｃｍ^３から２．８ｇ／ｃｍ^３程度である。

正極活物質層としては、たとえば、リチウムイオン等の電荷担体を吸蔵及び放出し得るものを採用することができる。具体的には、正極活物質として、層状岩塩構造を有するリチウムイオン複合金属酸化物、スピネル構造の金属酸化物、ポリアニオン系化合物など、リチウムイオン二次電池の正極活物質として使用可能なものを採用することができる。また、２種以上の正極活物質を併用してもよく、たとえば、正極活物質は、オリビン型リン酸鉄リチウム（ＬｉＦｅＰＯ_４）を含んでいてもよい。

負極活物質層１３２が設けられた第１面１３１ａと反対側に位置する負極集電板１３１の第２面１３１ｂは、中間導電体１２の表面１２ａに接合されている。具体的には、第２面１３１ｂは、当該第２面１３１ｂと表面１２ａとの間に配置された第１導電性接着層３１によって接着されている。

正極活物質層１４２が設けられた第２主面１４１ｂと反対側に位置する正極集電板１４１の第１主面１４１ａは、中間導電体１２の裏面１２ｂに接合されている。具体的には、第１主面１４１ａは、当該第１主面１４１ａと裏面１２ｂとの間に配置された第２導電性接着層３２によって接着されている。

上記のように、第１導電性接着層３１および第２導電性接着層３２を用いることにより、厚さの増加を抑えつつ、負極集電板１３１および正極集電板１４１を中間導電体に略均一に接合することができる。

第１導電性接着層３１および第２導電性接着層３２は、バインダー樹脂、および導電性フィラーを含む。バインダー樹脂としては、たとえば、ポリビニルブチラール、セルロース、ポリウレタン、ポリエステル、エポキシ、フェノキシ、ノボラック、アールキド、アミド、イミド樹脂等を採用することができる。

導電性フィラーは、凝集しないように適切な密度でバインダー樹脂に分散されている。導電性フィラーは、銀、銅、アルミニウム、ニッケル、金、亜鉛または鉄等の金属粒子を含んでいてもよいし、銀、銅、アルミニウム、ニッケル、金、亜鉛または鉄等によって樹脂粉体を金属コーティングした導電性粒子を採用してもよい。

樹脂粉体を金属コーティングした導電性粒子を採用した場合には、金属粒子を用いる場合と比較してコストを低減しつつ、相当程度の弾力性を確保した状態で第１集電体および第２集電体を中間導電体に接合することができる。

また、上記積層方向に平行な第１導電性接着層３１および第２導電性接着層３２の厚さは、導電性粒子の粒子径と同程度であってもよい。これにより、第１導電性接着層３１および第２導電性接着層３２の厚さを薄くすることで、バイポーラ電極１１の厚さを薄くすることができる。

積層方向に直交する長さ方向において、第１活物質層の長さＬ４は、第２活物質層の長さＬ５よりも長く、積層方向から見た場合に、正極活物質層１４２は、負極活物質層１３２の内側に位置する。これにより、積層方向から見た場合に正極活物質層１４２が負極活物質層１３２からはみ出る場合と比較して、正極活物質層１４２側でのデンドライトの形成を抑制し、電池性能の低下を抑制することができる。

上記長さ方向において、中間導電体１２の長さＬ１は、負極集電板１３１の長さＬ２および正極集電板１４１の長さＬ３よりも長くなっている。これにより、負極集電板１３１および正極集電板１４１を中間導電体１２に接合する際に、負極集電板１３１および正極集電板１４１が中間導電体１２からはみ出すことを抑制することができる。

以上のように、実施の形態に係るバイポーラ電極１１にあっては、負極活物質層１３２が設けられた負極集電板１３１と、正極活物質層１４２が設けられた正極集電板１４１とを、中間導電体１２の表面１２ａおよび裏面１２ｂにそれぞれ個別に接合することができるため、負極集電板１３１の第２面１３１ｂと中間導電体１２の表面１２ａとの接合状態、および正極集電板１４１の第１主面１４１ａと中間導電体１２の裏面１２ｂとの接合状態をそれぞれ安定させることができる。

この結果、負極集電板１３１と中間導電体１２の導通状態、および正極集電板１４１と中間導電体１２との導通状態を良好に維持することができ、導通不良を抑制することができる。

特に上述したように、バイポーラ電池１として、積層方向に直交する第１方向における長さが１３００ｍｍ～１７００ｍｍ程度、上記積層方向および第１方向に直交する第２方向における幅が１０００ｍｍ～１４００ｍｍ程度とし、負極集電板１３１および正極集電板１４１の１枚当たりのサイズも同等とする場合において、上述のように接合状態を良好に維持することで、上記の効果を顕著に発揮させることができる。さらに、上記第１導電性接着層３１および第２導電性接着層３２を用いることで、容易に良好な接合状態を実現することができる。

また、積層方向において、中間導電体１２の厚さは、負極集電板１３１の厚さよりも厚い。負極集電板１３１の厚さは、正極集電板１４１の厚さよりも薄くてもよい。負極集電板１３１を薄くすることにより、製造コストを低減することができる。中間導電体１２を厚くすることにより、負極集電板１３１を薄くすることができる。上述のような厚さ関係とすることにより、強度を確保しつつ、負極集電板１３１および正極集電板１４１をそれぞれ中間導電体１２に確実に接合することができる。また、バイポーラ電極１１を積層したバイポーラ電池１の厚さを抑制でき、搭載効率を向上させることができる。

（製造方法）
図４は、実施の形態に係るバイポーラ電極の製造工程を示すフロー図である。図５から図１０は、図４に示すバイポーラ電極の製造工程の所定の工程を示す図である。図４から図１０を参照して、実施の形態に係るバイポーラ電極の製造工程について説明する。

図４に示すように、バイポーラ電極の製造工程は、負極活物質層１３２、負極集電板１３１、中間導電体１２、正極集電板１４１、および、負極活物質層１３２と極性の異なる正極活物質層１４２を積層方向に積層する工程（Ｓ１０）を備える。工程（Ｓ１０）は、後述する工程（Ｓ１１）から工程（Ｓ１４）を含む。

図５は、図４に示すバイポーラ電極の製造工程において、負極集電板に負極活物質層を形成する工程を示す図である。

図４および図５に示すように、バイポーラ電極１１を製造するにあたり、工程（Ｓ１１）において、負極集電板１３１となる帯状の集電体１３１Ａの第１面１３１ａに負極活物質層１３２を形成する。具体的には、第１面１３１ａに塗工された負極活物質層１３２を一対の加圧ローラ４１，４２によって挟み込んでプレスする。

一対の加圧ローラ４１，４２によって負極活物質層１３２をプレスする圧力は、たとえば、５００ＭＰａから１５００ＭＰａ程度である。

負極活物質層１３２は、第１面１３１ａに間隔をあけて所定のピッチで塗工されていてもよい。この場合には、一対の加圧ローラ４１，４２によって負極活物質層１３２をプレスした後に、帯状の集電体１３１Ａを切断ラインＣＬ１に沿って切断する。

図６は、図４に示すバイポーラ電極の製造工程において、正極集電板に正極活物質層を形成する工程を示す図である。

図４および図６に示すように、工程（Ｓ１２）において、正極集電板１４１となる帯状の集電体１４１Ａの第２主面１４１ｂに正極活物質層１４２を形成する。具体的には、第２主面１４１ｂに塗工された正極活物質層１４２を一対の加圧ローラ４３，４４によって挟み込んでプレスする。

一対の加圧ローラ４３，４４によって正極活物質層１４２をプレスする圧力は、たとえば、２０００ＭＰａから３０００ＭＰａ程度である。

このように、正極活物質層１４２をプレスする圧力は、負極活物質層１３２をプレスする圧力よりも大きくなっている。これにより、電池性能に適切な密度で負極活物質層１３２、および正極活物質層１４２を設けることができ、所望の電池性能を得ることができる。

正極活物質層１４２は、第２主面１４１ｂに間隔をあけて所定のピッチで塗工されていてもよい。この場合には、一対の加圧ローラ４３，４４によって正極活物質層１４２をプレスした後に、帯状の集電体１４１Ａを切断ラインＣＬ２に沿って切断する。

正極活物質層１４２は、積層方向に直交する長さ方向における長さが、負極活物質層１３２よりも短くなるように形成される。

なお、上記工程（Ｓ１２）は、工程（Ｓ１１）と並行して実施されてもよいし、工程（Ｓ１１）の後に実施されてもよいし、工程（Ｓ１１）の前に行われてもよい。

再び図４に示すように、工程（Ｓ１３）において、中間導電体１２の表面１２ａに負極集電板１３１の第２面１３１ｂを接合する。すなわち、負極活物質層１３２が設けられた第１面１３１ａとは、反対側に位置する第２面１３１ｂを上記表面１２ａに接合する。

図７は、図４に示すバイポーラ電極の製造工程において、中間導電体の表面に負極集電板を接合する工程の第１工程を示す図である。

図７に示すように、工程（Ｓ１３）の第１工程においては、第１導電性接着層３１を第２面１３１ｂに塗布する。第１導電性接着層３１は、転写装置等の適宜の塗布装置によって塗布される。塗布された第１導電性接着層３１は、所定の厚さとなるようにスキージ等で厚さを調整してもよい。第１導電性接着層３１としては、上述で説明したものが用いられる。

図８は、図４に示すバイポーラ電極の製造工程において、中間導電体の表面に負極集電板を接合する工程の第２工程を示す図である。

図８に示すように、工程（Ｓ１３）の第２工程においては、塗布された第１導電性接着層３１を中間導電体１２の表面１２ａに接触させた状態で負極集電板１３１を中間導電体１２に向けてプレスする。

具体的には、中間導電体１２の表面１２ａと第２面１３１ｂとの間に第１導電性接着層３１が介在するように、負極活物質層１３２が設けられた負極集電板１３１を表面１２ａに載置する。負極活物質層１３２が設けられた負極集電板１３１および中間導電体１２を一対の加圧ローラ５１，５２によって挟み込んでプレスする。

負極集電板１３１を中間導電体１２に向けてプレスする圧力は、たとえば、０．５ＭＰａから１．５ＭＰａ程度である。

第１導電性接着層３１として、導電性粒子を含む接着剤を用いる場合には、負極集電板１３１が中間導電体１２に接合された状態においては、第１導電性接着層３１の厚さは、導電性粒子と同程度であることが好ましい。これにより、第１導電性接着層３１の厚さを薄くし、ひいては、製造されるバイポーラ電極１１の厚さを薄くすることができる。

再び図４に示すように、工程（Ｓ１４）において、中間導電体１２の裏面１２ｂに正極集電板１４１の第１主面１４１ａを接合する。すなわち、正極活物質層１４２が設けられた第２主面１４１ｂとは反対側に位置する第１主面１４１ａを、上記裏面１２ｂに接合する。

図９は、図４に示すバイポーラ電極の製造工程において、中間導電体の裏面に正極集電板を接合する工程の第１工程を示す図である。

図９に示すように、工程（Ｓ１４）の第１工程においては、第２導電性接着層３２を第１主面１４１ａに塗布する。第２導電性接着層３２は、第１導電性接着層３１とほぼ同様に塗布される。第２導電性接着層３２としては、上述で説明したものが用いられる。

図１０は、図４に示すバイポーラ電極の製造工程において、中間導電体の裏面に正極集電板を接合する工程の第２工程を示す図である。

図１０に示すように、工程（Ｓ１４）の第２工程においては、塗布された第２導電性接着層３２を中間導電体１２の裏面１２ｂに接触させた状態で正極集電板１４１を中間導電体１２に向けてプレスする。

正極集電板１４１をプレスする際には、上述のように、負極活物質層１３２が設けられた負極集電板１３１が、中間導電体１２の表面１２ａに接合された状態にある。この状態で、中間導電体１２の裏面１２ｂと第１主面１４１ａとの間に第２導電性接着層３２が介在するように、正極活物質層１４２が設けられた正極集電板１４１を表面１２ａに載置する。この際、積層方向（表面１２ａの法線方向）から見た場合に、正極活物質層１４２が負極活物質層１３２の内側に位置するように正極集電板１４１を載置する。

続いて、負極活物質層１３２が設けられた負極集電板１３１が表面１３ａ側に接合され、正極活物質層１４２が設けられた正極集電板１４１が裏面１２ｂに載置された状態で、これらを一対の加圧ローラ５３，５４によって挟み込んでプレスする。

このように正極集電板１４１を中間導電体１２に接合する際に正極集電板１４１を中間導電体１２に向けてプレスする圧力は、上述の負極集電板１３１を中間導電体１２に向けてプレスする圧力と同程度であり、たとえば、０．５ＭＰａから１．５ＭＰａ程度である。

工程（Ｓ１３）で負極集電板１３１を中間導電体１２に向けてプレスする圧力、および工程（Ｓ１４）で正極集電板１４１を中間導電体１２に向けてプレスする圧力の各々は、工程（Ｓ１１）で負極活物質層１３２をプレスする圧力、および工程（Ｓ１２）で正極活物質層１４２をプレスする圧力よりも小さい。

所望の密度で形成された負極活物質層１３２が設けられた負極集電板１３１、および所望の密度で形成された正極活物質層１４２が設けられた正極集電板１４１を個別に中間導電体１２に接合する際に、工程（Ｓ１３）および工程（Ｓ１４）でのプレス圧を小さくすることにより、負極活物質層１３２および正極活物質層１４２への影響を抑制することができる。

第２導電性接着層３２として、導電性粒子を含む接着剤を用いる場合には、正極集電板１４１が中間導電体１２に接合された状態においては、第２導電性接着層３２の厚さは、導電性粒子と同程度であることが好ましい。これにより、第２導電性接着層３２の厚さを薄くし、ひいては、製造されるバイポーラ電極１１の厚さを薄くすることができる。

さらに、第１導電性接着層３１および第２導電性接着層３２に含まれる導電性粒子として、樹脂粉体を金属コーティングしたものを用いる場合には、導電性粒子と比較して、コストを低減しつつ、相当程度の弾力性を確保した状態で負極集電板１３１および正極集電板１４１を中間導電体１２に接合することができる。

（変形例）
なお、実施の形態に係るバイポーラ電極の製造方法においては、以下に説明するように製造工程の一部を変更してもよい。

図１１は、第１集電体に第１活物質層を形成する工程の変形例を示す図である。図１１に示すように、負極活物質層１３２は、帯状の集電体１３１Ａの延在方向に連続するように第１面１３１ａに塗布された状態で、一対の加圧ローラ４１，４２にプレスされてもよい。この場合には、プレス後に帯状の集電体１３１Ａから所定の大きさとなるように、正極部１４が打ち抜かれてもよい。なお、当該工程は、正極集電板１４１に正極活物質層１４２を形成する工程にも適用してもよい。

図１２は、中間導電体の表面に第１集電体を接合する工程および中間導電体の裏面に第２集電体を接合する工程の第１変形例を示す図である。

図１２に示すように、中間導電体１２の表面１２ａに負極集電板１３１を接合する工程および中間導電体１２の裏面１２ｂに正極集電板１４１を接合する工程は、連続して行われてもよい。

具体的には、中間導電体１２の表面１２ａに負極集電板１３１を接合する工程においては、搬送ローラ７０にて搬送される帯状の中間導電体１２Ａの表面１２ａに負極集電板１３１を接合する。接合方法については、上述の実施の形態とほぼ同様である。

中間導電体１２Ａは、たとえば、搬送ローラ７０を通過する際に、上方側に表面１２ａが位置する状態から上方側に裏面１２ｂが位置するように搬送される。続いて、上方側に位置する裏面１２ｂに正極集電板１４１を接合する。接合方法については、上述の実施の形態とほぼ同様である。

このように、上記第１変形例においては、連続して搬送される中間導電体１２Ａの表面１２ａに負極集電板１３１を接合した後に、中間導電体１２Ａの搬送方向の下流側で、接合された負極集電板１３１に対応する位置で、中間導電体１２Ａの裏面１２ｂに正極集電板１４１を接合する。

負極集電板１３１および正極集電板１４１が接合された中間導電体１２Ａを切断することにより、バイポーラ電極１１が製造される。

図１３は、中間導電体の表面に第１集電体を接合する工程の第２変形例を示す図である。帯状の中間導電体１２Ａは、積層方向に直交する長さ方向の一方側に位置し、かつ、中間導電体１２の外縁の一部を構成することとなる辺部１２１と、当該辺部１２１から長さ方向の外側（長さ方向の一方側）に向けて突出するタブ１２ｃとを有していてもよい。

この場合には、図１３に示すように、負極集電板１３１の第２面を接合する工程において、タブ１２ｃを目印にして、負極集電板１３１を中間導電体１２Ａに接合する位置を位置決めする。具体的には、画像読取装置等の位置検出装置を用いてタブ１２ｃの位置を検知し、検知された位置情報に基づき、負極集電板１３１を接合する位置を決定する。

長さ方向において、中間導電体１２Ａの長さは、負極集電板１３１の長さよりも長くなっている。負極集電板１３１が中間導電体１２Ａに接合された状態においては、長さ方向における中間導電体１２Ａの両端は、負極集電板１３１よりも長さ方向の外側に位置する。

同様に、正極集電板１４１の第１主面１４１ａを接合する工程において、タブ１２ｃを目印にして、正極集電板１４１を中間導電体１２Ａに接合する位置を位置決めする。具体的には、画像読取装置等の位置検出装置を用いてタブ１２ｃの位置を検知し、検知された位置情報に基づき、正極集電板１４１を接合する位置を決定する。

長さ方向において、中間導電体１２Ａの長さは、正極集電板１４１の長さよりも長くなっている。正極集電板１４１が中間導電体１２Ａに接合された状態においては、長さ方向における中間導電体１２Ａの両端は、正極集電板１４１よりも長さ方向の外側に位置する。

なお、上記第１変形例、および第２変形例において帯状に連続する中間導電体１２Ａが搬送され、搬送される当該帯状の中間導電体１２Ａに負極集電板１３１および正極集電板１４１が順に接合される場合を例示して説明したが、これに限定されない。予めバイポーラ電極１１の大きさに切断された中間導電体１２が個別に搬送され、当該中間導電体１２に負極集電板１３１および正極集電板１４１が順に接合されてもよい。予め切断された中間導電体１２自体にタブ１２ｃが設けられていてもよい。当該タブ１２ｃは、互いに隣り合うバイポーラ電極間の電圧を検出するための電圧検出用の端子として用いることができる。

以上、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

１ バイポーラ電池、１０ 積層体、１１ バイポーラ電極、１２，１２Ａ 中間導電体、１２ａ，１３ａ 表面、１２ｂ 裏面、１２ｃ タブ、１３ 負極部、１４ 正極部、１５ セパレータ、１６，１７ 終端電極、２０ 封止部、３１ 第１導電性接着層、３２ 第２導電性接着層、４１，４２，４３，４４，５１，５２，５３，５４，５５，５６ 加圧ローラ、７０ 搬送ローラ、１００ 蓄電装置、１１０ モジュール積層体、１２０ 導電板、１２１ 辺部、１３０ 正極端子、１３１ 負極集電板、１３１Ａ 集電体、１３１ａ 第１面、１３１ｂ 第２面、１３２ 負極活物質層、１４０ 負極端子、１４１ 正極集電板、１４１Ａ 集電体、１４１ａ 第１主面、１４１ｂ 第２主面、１４２ 正極活物質層、１５０ 拘束部材、ＣＬ１，ＣＬ２ 切断ライン、Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５ 長さ。

Claims (15)

1. 積層方向に順に積層された、第１活物質層、第１集電体、中間導電体、第２集電体、および、第２活物質層、を備え、
   前記中間導電体は、前記積層方向の一方側に位置する表面および前記積層方向の他方側に位置する裏面を有し、
   前記第１集電体は、前記積層方向の前記一方側に位置する第１面および前記積層方向の前記他方側に位置する第２面を有し、
   前記第２集電体は、前記積層方向の前記一方側に位置する第１主面および前記積層方向の前記他方側に位置する第２主面を有し、
   前記第１活物質層は、前記第１集電体の前記第１面に設けられており、
   前記第２活物質層は、前記第２集電体の前記第２主面に設けられており、
   前記第１集電体の前記第２面は、前記中間導電体の前記表面に接合されており、
   前記第２集電体の前記第１主面は、前記中間導電体の前記裏面に接合されており、
   前記積層方向に直交する長さ方向において、前記第１活物質層の長さは、前記第２活物質層の長さよりも長く、
   前記第２活物質層は、前記積層方向から見た場合に前記第１活物質層の内側に位置し、
   前記長さ方向において、前記中間導電体の長さは、前記第１集電体および前記第２集電体の長さよりも長い、バイポーラ電極。
2. 前記第１活物質層の密度は、前記第２活物質層の密度よりも小さい、請求項１に記載のバイポーラ電極。
3. 前記長さ方向において、前記第１集電体の長さは、前記第２集電体の長さよりも長い、請求項１または２に記載のバイポーラ電極。
4. 前記第１集電体の前記第２面と前記中間導電体の前記表面とを接合する第１導電性接着層と、
   前記第２集電体の前記第１主面と前記中間導電体の前記裏面とを接合する第２導電性接着層と、を備える、請求項１または２に記載のバイポーラ電極。
5. 前記第１導電性接着層および前記第２導電性接着層は、樹脂粉体を金属コーティングした導電性粒子を含む、請求項４に記載のバイポーラ電極。
6. 前記積層方向に平行な前記第１導電性接着層および前記第２導電性接着層の厚さは、前記導電性粒子の粒子径と同程度である、請求項５に記載のバイポーラ電極。
7. 前記中間導電体は、前記積層方向から見た場合に前記長さ方向の一方側に位置しかつ前記中間導電体の外縁の一部を構成する辺部と、前記辺部から前記長さ方向の外側に向けて突出するタブを有する、請求項１または２に記載のバイポーラ電極。
8. 請求項１または２に記載の複数のバイポーラ電極を前記積層方向に沿って積層した積層体と、
   前記積層方向から見た場合に、前記第１活物質層と前記第２活物質層を囲うように前記積層体の周縁部を封止する封止体と、を備えたバイポーラ電池。
9. 第１活物質層、第１集電体、中間導電体、第２集電体、および、第２活物質層を積層方向に積層する工程を備え、
   前記積層する工程は、
   互いに表裏関係にある第１面および第２面を有する前記第１集電体の前記第１面に前記第１活物質層を形成する工程と、
   互いに表裏関係にある第１主面および第２主面を有する前記第２集電体の前記第２主面に前記第２活物質層を形成する工程と、
   前記中間導電体の表面に前記第２面を接合する工程と、
   前記中間導電体の裏面に前記第１主面を接合する工程と、を含み、
   前記第２活物質層を形成する工程において、前記積層方向に直交する長さ方向における前記第２活物質層の長さが前記第１活物質層よりも短くなるように、前記第２活物質層を形成し、
   前記第２集電体の前記第１面を接合する工程において、前記積層方向から見た場合に、前記第２活物質層が前記第１活物質層の内側に位置するように、前記第２集電体を接合し、
   前記中間導電体として、前記第１集電体および前記第２集電体よりも長さが長いものを用いる、バイポーラ電極の製造方法。
10. 前記第１活物質層を形成する工程は、前記第１集電体の前記第１面に塗工された前記第１活物質層をプレスする工程を含み、
    前記第２活物質層を形成する工程は、前記第２集電体の前記第２主面に塗工された前記第２活物質層をプレスする工程を含み、
    前記第２活物質層をプレスする圧力は、前記第１活物質層をプレスする圧力よりも大きい、請求項９に記載のバイポーラ電極の製造方法。
11. 前記第１集電体の前記第２面を接合する工程は、第１導電性接着層を前記第２面に塗布する工程と、塗布された前記第１導電性接着層を前記中間導電体の前記表面に接触させた状態で前記第１集電体を前記中間導電体に向けてプレスする工程と、を含む、
    前記第２集電体の前記第１主面を接合する工程は、第２導電性接着層を前記第２主面に塗布する工程と、塗布された前記第２導電性接着層を前記中間導電体の前記裏面に接触させた状態で前記第２集電体を前記中間導電体に向けてプレスする工程と、を含む、請求項９に記載のバイポーラ電極の製造方法。
12. 前記第１導電性接着層および前記第２導電性接着層として、樹脂粉体を金属コーティングした導電性粒子を含むものを用いる、請求項１１に記載のバイポーラ電極の製造方法。
13. 前記第１集電体の前記第２面を接合する工程において、前記積層方向に平行な前記第１導電性接着層が前記導電性粒子の粒子径と同程度となるように前記第１集電体が前記中間導電体に接合され、
    前記第２集電体の前記第１面を接合する工程において、前記積層方向に平行な前記第２導電性接着層が前記導電性粒子の粒子径と同程度となるように前記第２集電体が前記中間導電体に接合される、請求項１２に記載のバイポーラ電極の製造方法。
14. 前記第１活物質層を形成する工程は、前記第１集電体の前記第１面に塗工された前記第１活物質層をプレスする工程を含み、
    前記第２活物質層を形成する工程は、前記第２集電体の前記第２主面に塗工された前記第２活物質層をプレスする工程を含み、
    前記第１集電体を前記中間導電体に向けてプレスする圧力および前記第２集電体を前記中間導電体に向けてプレスする圧力の各々は、前記第１活物質層をプレスする圧力および前記第２活物質層をプレスする圧力よりも小さい、請求項１１から請求項１３のいずれか１項に記載のバイポーラ電極の製造方法。
15. 前記中間導電体は、前記積層方向から見た場合に前記長さ方向の一方側に位置しかつ前記中間導電体の外縁の一部を構成する辺部と、前記辺部から前記長さ方向の外側に向けて突出するタブを有し、
    前記第１集電体の前記第２面を接合する工程は、前記タブを目印にして前記第１集電体を前記中間導電体に接合する位置を位置決めする工程を含み、
    前記第２集電体の前記第１主面を接合する工程は、前記タブを目印にして前記第２集電体を前記中間導電体に接合する位置を位置決めする工程を含む、請求項９から請求項１３のいずれか１項に記載のバイポーラ電極の製造方法。

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