JP3819785B2

JP3819785B2 - 集合電池

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Publication number: JP3819785B2
Application number: JP2002050103A
Authority: JP
Inventors: 幹朗田所; 正夫武江; 武史吉田; 忠司伊勢
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2002-02-26
Filing date: 2002-02-26
Publication date: 2006-09-13
Anticipated expiration: 2022-02-26
Also published as: JP2003249259A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は集電体を介して正極活物質と負極活物質が導電接続された構造の集合電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、携帯電話やノートパソコンなどの携帯機器用電源としての電池の需要が急速に拡大し、電動工具、アシスト自転車、電気自動車などの大電流用途にも需要が拡大した。このため、ニッケル−水素蓄電池やリチウム二次電池などの高電圧化、高容量化、ハイパワー化、高出力化への需要、要望が高まるとともに、容積エネルギー密度および質量エネルギー密度に優れた電池のさらなる改良が求められるようになった。
【０００３】
このような背景にあって、この種の電池において、種々の高電圧化、高容量化、ハイパワー化、高出力化が達成できる種々の改良が提案され、例えば、特表平９−５０３６１８号公報に示されるような集合電池が提案されるようになった。この特表平９−５０３６１８号公報に示された集合電池おいては、図４に示すように、平板状の正極集電体５１ａの片面に正極活物質５１ｂを塗布して正極板５１を形成する。
【０００４】
一方、平板状の負極集電体５２ａの片面に負極活物質５２ｂを塗布して負極板５２を形成する。これらの正極板５１と負極板５２とをセパレータ５３を介して対向させた後、これらの外周部の端縁を絶縁体５４で封止して単セル５０ａを形成する。ついで、これらの単セル５０ａの間に接続用集電体５５を介在させて、複数個（例えば５個）の単セル５０ａを積層してスタックセル５０を形成し、このスタックセル５０を電池容器内に収容して集合電池となされている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述のように構成される特表平９−５０３６１８号公報にて提案された集合電池においては、単に、各集電体５１ａ，５２ａの片面に各活物質５１ｂ，５２ｂを塗布して各電極５１，５２を形成し、これらの電極５１，５２をセパレータ５３を介して対向させて単セル５０ａを形成し、複数個の単セル５０ａを接続用集電体５５を介在させて積層しているだけである。
【０００６】
このため、各集電体５１ａ，５２ａの容積および質量が大きくなるとともに、接続用集電体５５の容積および質量も大きくなり、容積エネルギー密度および質量エネルギー密度が向上しないという問題を生じた。また、特表平９−５０３６１８号公報にて提案された集合電池においては、単セル５０ａ内で正極５１と負極５２を隔離するセパレータ５３が固定されていないため、正極５１と負極５２が短絡しやすいという問題も生じた。
【０００７】
そこで、本発明は上記問題点を解決するためになされたものであって、単セル内で内部短絡が生じにくくて、容積エネルギー密度および質量エネルギー密度に優れた集合電池を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は集電体を介して正極活物質と負極活物質が導電接続された構造の集合電池であって、集電体の一方面に正極活物質が形成され、他方面に負極活物質が形成された複数の双極電極板と、集電体の一方面のみに正極活物質が形成されて一方の最端部に配置される端部正極板と、集電体の一方面のみに負極活物質が形成されて他方の最端部に配置される端部負極板とを備え、複数の双極電極板と端部正極板と端部負極板は電解質を含有するとともに各集電体と略等しい大きさに形成された隔離部材を介して正極活物質と負極活物質とが対向するように積層されて配設されており、複数の双極電極板、端部正極板、端部負極板および隔離部材の３辺の端縁外周部は積層されて封止、固着されていることを特徴とする。
【０００９】
このように、集電体の一方面に正極活物質が形成され、他方面に負極活物質が形成された双極電極を備えると、この集電体を介して正極と負極が直接直列に接続されるようになる。このため、単セルを接続するための接続用の集電体の使用を省略できるようになるとともに、活物質を保持するための集電体も削減できるようになって、容積エネルギー密度および質量エネルギー密度に優れた集合電池を提供することが可能となる。
【００１０】
この場合、単セル内での短絡を防止するためには、正極と負極を隔離する隔離部材（例えばセパレータ）を双極電極板の外周部まで延出させ、この端部を電極の一部で固定する。例えば、双極電極板の集電体の端部に接着性の樹脂を配置するようにし、この樹脂と隔離部材とを固着するようにしたり、隔離部材の端部を厚肉に形成してこの厚肉を双極電極板の集電体の端部に固着するようにすればよい。
【００１１】
そして、このように形成された端部正極板と双極電極板と端部負極板からなるスタックセルは正極端子と負極端子が形成された外装ケース（電池容器）に収容し、端部正極板の集電体と正極端子とを接続し、端部負極板と負極端子とを接続して用いるのが望ましい。この場合、外装ケース（電池容器）に安全弁を設けるようにするのが好ましい。また、双極電極板と端部正極板と端部負極板の端縁外周部は絶縁体で封止された構造であるため、漏液を防止するためには、電解液をゲル化して用いるのが望ましい。この場合、固体高分子電解質を用いると、この電解質は隔離部材の作用をするため、隔離部材としてのセパレータを用いる必要がなくなるので好ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の集合電池の実施の形態を図１〜図３に基づいて以下に説明するが、本発明をニッケル−水素蓄電池に適用した場合を第１実施形態とし、本発明をリチウム二次電池に適用した場合を第２実施形態として説明する。なお、図１は第１実施形態および第２実施形態の実施例１の集合電池を示す断面図である。また、図２は第１実施形態および第２実施形態の実施例２の集合電池を示す断面図である。さらに、図３は第１実施形態および第２実施形態の比較例の集合電池を示す断面図である。
【００１３】
１．第１実施形態（ニッケル−水素蓄電池への適用例）
（１）実施例１
まず、共沈成分として亜鉛２．５質量％とコバルト１質量％を含有する水酸化ニッケル粉末９０質量部と、水酸化コバルト粉末１０質量部と、酸化亜鉛粉末３質量部との混合粉末に、ヒドロキシプロピルセルロースの０．２質量％水溶液５０質量部を添加混練して正極活物質１２を作製した。一方、水素吸蔵合金（例えば、平均粒子径が約１５０μｍのＭｍ_1.0Ｎｉ_3.4Ｃｏ_1.0Ａｌ_0.2Ｍｎ_0.6）粉末にポリエチレンオキサイド等の結着剤と、適量の水を加えて混合して負極活物質１３を作製した。
【００１４】
ついで、金属板（例えば鉄板）の表面にニッケルメッキを施した平板状の集電体１１の片面に正極活物質１２を塗布するとともに、この集電体１１の他面に負極活物質１３を塗布し、乾燥後、所定の厚みに圧延して双極電極板１０ａを作製した。また、金属板（例えば鉄板）の表面にニッケルメッキを施した平板状の端部集電体１１ａの片面のみに負極活物質１３を塗布し、乾燥後、所定の厚みに圧延して端部負極板１０ｂを作製した。また、金属板（例えば鉄板）の表面にニッケルメッキを施した平板状の端部集電体１１ｂの片面のみに正極活物質１２を塗布し、乾燥後、所定の厚みに圧延して端部正極板１０ｃを作製した。
【００１５】
なお、各集電体１１，１１ａ，１１ｂに活物質１２あるいは１３を塗布するに際しては、これらの集電体１１，１１ａ，１１ｂの塗布面の外周部には活物質１２あるいは１３が塗布されない未塗布部が形成されるように塗布している。そして、各集電体１１，１１ａ，１１ｂと大きさ（面積）がほぼ等しくなるように切断されたポリプロピレン製のセパレータ１４を用意した。
【００１６】
ついで、双極電極板１０ａを４枚と、端部負極板１０ｂと端部正極板１０ｃとを１枚ずつ用いて、図１（ａ）に示すように、双極電極板１０ａ同士の間と、端部負極板１０ｂと双極電極板１０ａの間およびに双極電極板１０ａと端部正極板１０ｃの間にセパレータ１４を配置した後、これらを積層して積層体とした。このとき、端部負極板１０ｂの集電体１１ａ、双極電極板１０ａの集電体１１および端部正極板１０ｃの集電体１１ｂに活物質が塗布された側の３方向の端部（未塗布部）に、接着性樹脂１５を塗布するようにしている。なお、接着性樹脂１５としては、ポリオレフィン系樹脂、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレンなどを用いるのが望ましい。
【００１７】
この後、端部負極板１０ｂと端部正極板１０ｃの間に、所定の圧力を附加しながら所定の温度に加熱して、接着性樹脂１５および接着性樹脂１５に接触するセパレータ１４の端部の一部を溶融させた。これにより、積層体の外周部の３方向の端部は液密に封止され、セパレータ１４の端部が固着されることとなる。ついで、積層体の外周部の端部の封止されていない側の開口部から、水酸化カリウム（ＫＯＨ）、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）、水酸化リチウム（ＬｉＯＨ）からなる３成分系アルカリ電解液を注液した。ついで、この電解液を注液した開口部を接着性樹脂で密封して、図１（ｂ）に示すような、５つの単セルからなる容量が５００ｍＡｈのスタックセル１０を作製した。
【００１８】
ついで、図示しない正極端子および負極端子を有するとともに安全弁を備えた外装ケース（電池容器）を用意し、この外装ケースに上述のようにして作製したスタックセル１０を挿入した。ついで、スタックセル１０の一方の端部に配置された端部正極板１０ｂに正極リードを接続し、他方の端部に配置された端部負極板１０ｃに負極リードを接続した。この後、正極リードを外装ケースに設けられた正極端子に接続するとともに、負極リードを外装ケースに設けられた負極端子に接続し、実施例１の集合電池Ａを作製した。
【００１９】
（２）実施例２
まず、金属板（例えば鉄板）の表面にニッケルメッキを施した平板状の集電体２１の片面に実施例１と同様に作製した正極活物質２２を塗布するとともに、この集電体２１の他面に実施例１と同様に作製した負極活物質２３を塗布し、乾燥後、所定の厚みに圧延して双極電極板２０ａを作製した。また、金属板（例えば鉄板）の表面にニッケルメッキを施した平板状の端部集電体２１ａの片面のみに負極活物質２３を塗布し、乾燥後、所定の厚みに圧延して端部負極板２０ｂを作製した。また、金属板（例えば鉄板）の表面にニッケルメッキを施した平板状の端部集電体２１ｂの片面のみに正極活物質２２を塗布し、乾燥後、所定の厚みに圧延して端部正極板２０ｃを作製した。
【００２０】
なお、各集電体２１，２１ａ，２１ｂに活物質２２あるいは２３を塗布するに際しては、これらの集電体２１，２１ａ，２１ｂの塗布面の外周部には活物質２２あるいは２３が塗布されない未塗布部が形成されるように塗布している。そして、外周縁部２４ａが折り重ねられていて、目付および厚みが高くなるようになされ、かつ各集電体２１，２１ａ，２１ｂと大きさ（面積）がほぼ等しくなるように切断されたポリプロピレン製のセパレータ２４を用意した。
【００２１】
ついで、双極電極板２０ａを４枚と、端部正極板２０ｂと端部負極板２０ｃとを１枚ずつ用いて、図２（ａ）に示すように、双極電極板２０ａ同士の間と、端部負極板２０ｂと双極電極板２０ａの間およびに双極電極板２０ａと端部正極板２０ｃの間にセパレータ２４を配置し、これらを積層して積層体とした。この後、この積層体の端部正極板１０ｂと端部負極板１０ｃの間に、所定の圧力を附加しながら所定の温度に加熱して、セパレータ２４の外周縁部２４ａの一部を溶融させた。
【００２２】
これにより、積層体の外周部の３方向の端部は液密に封止され、セパレータ２４の端部が固着されることとなる。ついで、積層体の外周部の端部の封止されていない側の開口部から、水酸化カリウム（ＫＯＨ）、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）、水酸化リチウム（ＬｉＯＨ）からなる３成分系アルカリ電解液を注液した。ついで、この電解液を注液した開口部を接着性樹脂で密封して、図２（ｂ）に示すような、５つの単セルからなる容量が５００ｍＡｈのスタックセル２０を作製した。
【００２３】
ついで、図示しない正極端子および負極端子を有するとともに安全弁を備えた外装ケース（電池容器）を用意し、この外装ケースに上述のようにして作製したスタックセル２０を挿入した。ついで、スタックセル２０の一方の端部に配置された端部正極板２０ｂに正極リードを接続し、他方の端部に配置された端部負極板２０ｃに負極リードを接続した。この後、正極リードを外装ケースに設けられた正極端子に接続するとともに、負極リードを外装ケースに設けられた負極端子に接続し、実施例２の集合電池Ｂを作製した。
【００２９】
（４）比較例
まず、表面にニッケルメッキを施した集電体（例えば、鉄などからなる金属板）４１の片面に実施例１と同様に作製した正極活物質４２を塗布するとともに、この集電体４１の他面に実施例１と同様に作製した負極活物質４３を塗布し、乾燥後、所定の厚みに圧延して双極電極板４０ａを作製した。また、集電体４１の片面のみに正極活物質４２を塗布し、乾燥後、所定の厚みに圧延して端部正極板４０ｂを作製した。さらに、集電体４１の片面のみに負極活物質４３を塗布し、乾燥後、所定の厚みに圧延して端部負極板４０ｃを作製した。
【００３０】
なお、各集電体４１，４１ａ，４１ｂに活物質４２あるいは４３を塗布するに際しては、これらの集電体４１，４１ａ，４１ｂの塗布面の外周部には活物質４２あるいは４３が塗布されない未塗布部が形成されるように塗布している。そして、各集電体４１，４１ａ，４１ｂに塗布された活物質層の大きさ（面積）とほぼ等しくなるように切断されたポリプロピレン製のセパレータ４４を用意した。
【００３１】
ついで、双極電極板４０ａを４枚と、端部正極板４０ｂと端部負極板４０ｃとを１枚ずつ用いて、図３（ａ）に示すように、双極電極板４０ａ同士の間と、端部正極板４０ｂと双極電極板４０ａの間および双極電極板４０ａと端部負極板４０ｃの間にポリプロピレン製のセパレータ４４を配置し、これらを積層して積層体とした。このとき、端部正極板４０ｂ、双極電極板４０ａおよび端部負極板４０ｃの集電体４１に活物質が塗布された側の３方向の端部に、接着性樹脂４５を塗布するようにしている。
【００３２】
この後、この積層体の端部正極板４０ｂと端部負極板４０ｃの間に、所定の圧力を附加しながら所定の温度に加熱して接着性樹脂４５を溶融させた。これにより、積層体の外周部の３方向の端部は液密に封止されることとなる。ついで、積層体の外周部の端部の封止されていない側の開口部から、水酸化カリウム（ＫＯＨ）、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）、水酸化リチウム（ＬｉＯＨ）からなる３成分系アルカリ電解液を注液した。ついで、この電解液を注液した開口部を接着性樹脂で密封して、図３（ｂ）に示すような、５つの単セルからなる容量が５００ｍＡｈのスタックセル４０を作製した。
【００３３】
ついで、正極端子および負極端子を有するとともに安全弁を備えた外装ケース（電池容器）を用意し、この外装ケースに上述のようにして作製したスタックセル４０を挿入した。ついで、スタックセル４０の一方の端部に配置された端部正極板４０ｂに正極リードを接続し、他方の端部に配置された端部負極板４０ｃに負極リードを接続した。この後、正極リードを外装ケースに設けられた正極端子に接続するとともに、負極リードを外装ケースに設けられた負極端子に接続し、比較例の集合電池Ｘを作製した。
【００３４】
（５）短絡試験
ついで、上述のようにして作製した集合電池Ａ，Ｂ，Ｘをそれぞれ１００個ずつ用意し、これらの各１００個の集合電池Ａ，Ｂ，Ｘの電圧を測定し、電圧が０．５Ｖ以下の電池を短絡電池と判定して、短絡電池数を求めると、下記の表１に示すような結果となった。
【００３５】
【表１】

【００３６】
上記表１の結果から明らかなように、電池Ｘにおいては短絡発生数が４０個で、製造した電池の４０％に短絡が発生したのに対して、電池Ａ，Ｂにおいては、短絡発生数が０個で短絡の発生が防止できていることが分かる。
これは、電池Ｘにおいては、積層組立時にセパレータ４４にズレが生じて正極と負極が直接接触したり、あるいは封止に用いた接着性樹脂４５にピンホールが生じて、このピンホールを通じて正極４２と負極４３が短絡したためと考えられる。
【００３７】
一方、電池Ａにおいては、セパレータ１４の一部が接着性樹脂１５と融着しているため、積層組立時にセパレータ１４のズレの発生を抑制することが可能となり、正極１２と負極１３の直接接触が防止できて、ショート品質が向上したためと考えられる。また、電池Ｂにおいては、セパレータ２４が封止樹脂を兼ねているため、正極２２と負極２３の直接接触が防止できたためと考えられる。
【００３８】
なお、上述した実施形態１においては、液状のアルカリ電解液を用いる例について説明したが、液状のアルカリ電解液に代えてアルカリ電解液をゲル化させたゲル電解液を用いると漏液性が向上するので好ましい。この場合、電解液にポリアクリル酸カリウムからなるゲル化剤を添加するようにすればよい。また、絶縁体で封止する端縁外周部にガス通路を設けるようにするのが好ましい。この場合、電解液が漏出せず、ピンホールとなって短絡を生じさせないような孔を設けて、この孔をガス通路とするのが好ましい。具体的には、封止部に一部空間（単セル内部から外部に通ずる孔）を形成するか、もしくはポレオレフィン樹脂を完全に硬化させないで多孔質な状態を維持させてガス排出経路を確保するか、あるいは絶縁性多孔質材（多孔質セラミックス）を使用するか、または、一部完全には封止しない等の方法が挙げられる。
【００３９】
２．第２実施形態（リチウムイオン電池への適用例）
（１）実施例１
コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ₂）と、炭素系導電剤と、結着剤としてのポリビニリデンフルオライド（ＰＶｄＦ）を有機溶剤等に溶解したものを混合して正極活物質スラリー１２を作製した。また、天然黒鉛と結着剤としてのＳＢＲ，ＣＭＣとを添加混合して、負極活物質スラリー１３を作製した。一方、銅板１１ａとアルミニウム板１１ｂとを重ね合わせて、これらをアニール処理して板状の集電体１１を作製した。
【００４０】
ついで、この集電体１１のアルミニウム板１１ｂ側に正極活物質スラリー１２をドクターブレードを用いて塗布するとともに、この集電体１１の銅板１１ａ側に負極活物質スラリー１３をドクターブレードを用いて塗布し、乾燥後、所定の厚みに圧延して双極電極板１０ａを作製した。また、アルミニウム板１１ｂの片面のみに正極活物質スラリー１２をドクターブレードを用いて塗布し、乾燥後、所定の厚みに圧延して端部正極板１０ｃを作製した。さらに、銅板１１ａの片面のみに負極活物質スラリー１３をドクターブレードを用いて塗布し、乾燥後、所定の厚みに圧延して端部負極板１０ｂを作製した。
【００４１】
なお、各集電体１１，１１ａ，１１ｂに正極活物質スラリー１２あるいは負極活物質スラリー１３を塗布するに際しては、これらの集電体１１，１１ａ，１１ｂの塗布面の外周部には活物質１２あるいは１３が塗布されない未塗布部が形成されるように塗布している。そして、各集電体１１，１１ａ，１１ｂと大きさ（面積）がほぼ等しくなるように切断されたポリプロピレン製のセパレータ１４を用意した。
【００４２】
ついで、双極電極板１０ａを４枚と、端部正極板１０ｂと端部負極板１０ｃとを１枚ずつ用いて、図１（ａ）に示すように、双極電極板１０ａ同士の間と、端部負極板１０ｂと双極電極板１０ａの間およびに双極電極板１０ａと端部正極板１０ｃの間にポリプロピレン製のセパレータ１４を配置し、これらを積層して積層体とした。このとき、端部負極板１０ｂの集電体１１ａ、双極電極板１０ａの集電体１１および端部正極板１０ｃの集電体１１ｂに活物質が塗布された側の３方向の端部に、接着性樹脂１５を塗布するようにしている。なお、接着性樹脂としては、ポリオレフィン系樹脂、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレンなどを用いるのが望ましい。
【００４３】
この後、この積層体の端部正極板１０ｂと端部負極板１０ｃの間に、所定の圧力を附加しながら所定の温度に加熱して、接着性樹脂１５および接着性樹脂１５に接触するセパレータ１４の端部の一部を溶融させた。これにより、積層体の外周部の３方向の端部は液密に封止されてセパレータ１４の端部が固着されることとなる。ついで、エチレンカーボネート（ＥＣ）とジエチルカーボネート（ＤＥＣ）からなる混合溶媒（ＥＣ：ＤＥＣ＝３０：７０：体積比）にＬｉＰＦ₆を１モル／リットル溶解して調製した電解液を用意した後、この電解液を積層体の外周部の端部の封止されていない側の開口部から注液した。ついで、この電解液を注液した開口部を接着性樹脂で密封して、図１（ｂ）に示すような、５つの単セルからなる容量が５００ｍＡｈのスタックセル１０を作製した。
【００４４】
ついで、図示しない正極端子および負極端子を有するとともに安全弁を備えた外装ケース（電池容器）を用意し、この外装ケースに上述のようにして作製したスタックセル１０を挿入した。ついで、スタックセル１０の一方の端部に配置された端部正極板１０ｂに正極リードを接続し、他方の端部に配置された端部負極板１０ｃに負極リードを接続した。この後、正極リードを外装ケースに設けられた正極端子に接続するとともに、負極リードを外装ケースに設けられた負極端子に接続し、実施例１の集合電池Ｄを作製した。
【００４５】
（２）実施例２
まず、銅板２１ａとアルミニウム板２１ｂとを重ね合わせて、これらをアニール処理して板状の集電体２１を作製した。この集電体２１のアルミニウム板２１ｂ側に実施例１と同様に作製した正極活物質スラリー２２をドクターブレードを用いて塗布するとともに、この集電体２１の銅板２１ａ側に実施例１と同様に作製した負極活物質スラリー２３をドクターブレードを用いて塗布し、乾燥後、所定の厚みに圧延して双極電極板２０ａを作製した。また、アルミニウム板２１ｂの片面のみに正極活物質スラリー２２をドクターブレードを用いて塗布し、乾燥後、所定の厚みに圧延して端部正極板２０ｃを作製した。さらに、銅板２１ａの片面のみに負極活物質スラリー２３をドクターブレードを用いて塗布し、乾燥後、所定の厚みに圧延して端部負極板２０ｂを作製した。
【００４６】
なお、各集電体２１，２１ａ，２１ｂに正極活物質スラリー２２あるいは負極活物質スラリー２３を塗布するに際しては、これらの集電体２１，２１ａ，２１ｂの塗布面の外周部には活物質２２あるいは２３が塗布されない未塗布部が形成されるように塗布している。そして、外周縁部２４ａが折り重ねられていて、目付および厚みが高くなるようになされ、かつ各集電体２１，２１ａ，２１ｂと大きさ（面積）がほぼ等しくなるように切断されたポリプロピレン製のセパレータ２４を用意した。
【００４７】
ついで、双極電極板２０ａを４枚と、端部負極板２０ｂと端部正極板２０ｃとを１枚ずつ用いて、図２（ａ）に示すように、双極電極板２０ａ同士の間と、端部負極板２０ｂと双極電極板２０ａの間およびに双極電極板２０ａと端部正極板２０ｃの間にセパレータ２４を配置し、これらを積層して積層体とした。
【００４８】
この後、この積層体の端部負極板２０ｂと端部正極板２０ｃの間に、所定の圧力を附加しながら所定の温度に加熱して、セパレータ２４の外周縁部２４ａの一部を溶融させた。これにより、積層体の外周部の３方向の端部は液密に封止されてセパレータ２４の端部が固着されることとなる。ついで、エチレンカーボネート（ＥＣ）とジエチルカーボネート（ＤＥＣ）からなる混合溶媒（ＥＣ：ＤＥＣ＝３０：７０：体積比）にＬｉＰＦ₆を１モル／リットル溶解して調製した電解液を用意した後、この電解液を積層体の外周部の端部の封止されていない側の開口部から注液した。ついで、この電解液を注液した開口部を接着性樹脂で密封して、図２（ｂ）に示すような、５つの単セルからなる容量が５００ｍＡｈのスタックセル２０を作製した。
【００４９】
ついで、図示しない正極端子および負極端子を有するとともに安全弁を備えた外装ケース（電池容器）を用意し、この外装ケースに上述のようにして作製したスタックセル２０を挿入した。ついで、スタックセル２０の一方の端部に配置された端部正極板２０ｂに正極リードを接続し、他方の端部に配置された端部負極板２０ｃに負極リードを接続した。この後、正極リードを外装ケースに設けられた正極端子に接続するとともに、負極リードを外装ケースに設けられた負極端子に接続し、実施例２の集合電池Ｅを作製した。
【００５５】
（４）比較例
まず、銅板４１ａとアルミニウム板４１ｂとを重ね合わせて、これらをアニール処理して板状の集電体４１を作製した。この集電体４１のアルミニウム板４１ｂ側に実施例１と同様に作製した正極活物質スラリー４２をドクターブレードを用いて塗布するとともに、この集電体４１の銅板４１ａ側に実施例１と同様に作製した負極活物質スラリー４３をドクターブレードを用いて塗布し、乾燥後、所定の厚みに圧延して双極電極板４０ａを作製した。また、銅板４１ａの片面のみに負極活物質４３を塗布し、乾燥後、所定の厚みに圧延して端部負極板４０ｂを作製した。また、アルミニウム板４１ｂの片面のみに正極活物質４２を塗布し、乾燥後、所定の厚みに圧延して端部正極板４０ｃを作製した。
【００５６】
なお、各集電体４１，４１ａ，４１ｂに正極活物質スラリー４２あるいは負極活物質スラリー４３を塗布するに際しては、これらの集電体４１，４１ａ，４１ｂの塗布面の外周部には活物質４２あるいは４３が塗布されない未塗布部が形成されるように塗布している。そして、各集電体４１，４１ａ，４１ｂに塗布された活物質層の大きさ（面積）とほぼ等しくなるように切断されたポリプロピレン製のセパレータ４４を用意した。
【００５７】
ついで、双極電極板４０ａを４枚と、端部正極板４０ｂと端部負極板４０ｃとを１枚ずつ用いて、図３（ａ）に示すように、双極電極板４０ａ同士の間と、端部負極板４０ｂと双極電極板４０ａの間および双極電極板４０ａと端部正極板４０ｃの間にセパレータ４４を配置し、これらを積層して積層体とした。このとき、端部負極板４０ｂ、双極電極板４０ａおよび端部正極板４０ｃの集電体４１，４１ａ，４１ｂに活物質が塗布された側の３方向の端部に、接着性樹脂４５を塗布するようにしている。
【００５８】
この後、この積層体の端部正極板４０ｂと端部負極板４０ｃの間に、所定の圧力を附加しながら所定の温度に加熱して、接着性樹脂４５を溶融させた。これにより、積層体の外周部の３方向の端部は液密に封止されることとなる。ついで、エチレンカーボネート（ＥＣ）とジエチルカーボネート（ＤＥＣ）からなる混合溶媒（ＥＣ：ＤＥＣ＝３０：７０：体積比）にＬｉＰＦ₆を１モル／リットル溶解して調製した電解液を用意した後、この電解液を積層体の外周部の端部の封止されていない側の開口部から注液した。ついで、この電解液を注液した開口部を接着性樹脂で密封して、図３（ｂ）に示すような、５つの単セルからなる容量が５００ｍＡｈのスタックセル４０を作製した。
【００５９】
ついで、正極端子および負極端子を有するとともに安全弁を備えた外装ケース（電池容器）を用意し、この外装ケースに上述のようにして作製したスタックセル４０を挿入した。ついで、スタックセル４０の一方の端部に配置された端部正極板４０ｂに正極リードを接続し、他方の端部に配置された端部負極板４０ｃに負極リードを接続した。この後、正極リードを外装ケースに設けられた正極端子に接続するとともに、負極リードを外装ケースに設けられた負極端子に接続し、比較例の集合電池Ｙを作製した。
【００６０】
（５）短絡試験
ついで、上述のようにして作製した集合電池Ｄ，Ｅ，Ｙをそれぞれ１００個ずつ用意し、これらの各１００個の集合電池Ｄ，Ｅ，Ｙの電圧を測定し、電圧が０．５Ｖ以下の電池を短絡電池と判定して、短絡電池数を求めると、下記の表２に示すような結果となった。
【００６１】
【表２】

【００６２】
上記表２の結果から明らかなように、電池Ｙにおいては短絡発生数が４０個で、製造した電池の４０％に短絡が発生したのに対して、電池Ｄ，Ｅにおいては、短絡発生数が０個で短絡の発生が防止できていることが分かる。
これは、電池Ｙにおいては、積層組立時にセパレータ４４にズレが生じて正極と負極が直接接触したり、あるいは封止に用いた接着性樹脂４５にピンホールが生じて、このピンホールを通じて正極４２と負極４３が短絡したためと考えられる。
【００６３】
一方、電池Ｄにおいては、セパレータ１４の一部が接着性樹脂１５と融着しているため、積層組立時にセパレータ１４のズレの発生を抑制することが可能となり、正極１２と負極１３の直接接触が防止できて、ショート品質が向上したためと考えられる。また、電池Ｅにおいては、セパレータ２４が封止樹脂を兼ねているため、正極２２と負極２３の直接接触が防止できたためと考えられる。
【００６４】
なお、上述した実施形態２においては、液状の非水電解液を用いる例について説明したが、液状の非水電解液に代えて、非水電解液にＰＥＯからなるゲル化剤を添加してゲル化させたゲル電解液を用いたり、あるいは高分子固体電解質を用いるようにすると耐漏液性が向上するので好ましい。また、絶縁体で封止する端縁外周部にガス通路を設けるようにするのが好ましい。この場合、電解液が漏出せず、ピンホールとなって短絡を生じさせないような孔を設けて、この孔をガス通路とするのが好ましい。具体的には、封止部に一部空間（単セル内部から外部に通ずる孔）を形成するか、もしくはポレオレフィン樹脂を完全に硬化させないで多孔質な状態を維持させてガス排出経路を確保するか、あるいは絶縁性多孔質材（多孔質セラミックス）を使用するか、または、一部完全には封止しない等の方法が挙げられる。
【００６５】
また、上述した実施形態２においては、アルミニウム板と銅板からなる積層板をアニール処理した集電体を用いる例について説明したが、このような集電体に代えて、ニッケル板の片面にアルミニウムメッキを施し、他面に銅メッキを施した集電体や、アルミニウム板の片面に銅メッキを施した集電体を用いるようにしてもよい。さらに、ニッケル板の片面にアルミニウム蒸着を施し、他面に銅蒸着を施した集電体や、アルミニウム板の片面に銅蒸着を施した集電体や、銅板の片面にアルミニウム蒸着を施した集電体を用いるようにしてもよい。
【００６６】
なお、上述した実施の形態においては、本発明をニッケル−水素蓄電池およびリチウムイオン電池に適用する例について説明したが、本発明はこれに限らず、鉛蓄電池、ニッケル−カドミウム蓄電池などのどのような電池にも適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態および第２実施形態の実施例１の集合電池を示す断面図である。
【図２】第１実施形態および第２実施形態の実施例２の集合電池を示す断面図である。
【図３】第１実施形態および第２実施形態の比較例の集合電池を示す断面図である。
【図４】従来例の集合電池を示す断面図である。
【符号の説明】
１０…スタックセル、１０ａ…双極電極板、１０ｂ…端部正極板、１０ｃ…端部負極板、１１…集電体、１２…正極活物質（正極活物質スラリー）、１３…負極活物質（負極活物質スラリー）、１４…セパレータ、１５…接着性樹脂、２０…スタックセル、２０ａ…双極電極板、２０ｂ…端部正極板、２０ｃ…端部負極板、２１…集電体、２２…正極活物質、２３…負極活物質、２４…セパレータ、２４ａ…外周縁部

Claims

集電体を介して正極活物質と負極活物質が導電接続された構造の集合電池であって、
前記集電体の一方面に正極活物質が形成され、他方面に負極活物質が形成された複数の双極電極板と、
前記集電体の一方面のみに正極活物質が形成されて一方の最端部に配置される端部正極板と、
前記集電体の一方面のみに負極活物質が形成されて他方の最端部に配置される端部負極板とを備え、
前記複数の双極電極板と前記端部正極板と前記端部負極板は電解質を含有するとともに前記各集電体と略等しい大きさに形成された隔離部材を介して正極活物質と負極活物質とが対向するように積層されて配設されており、
前記複数の双極電極板、前記端部正極板、前記端部負極板および前記隔離部材の３辺の端縁外周部は積層されて封止、固着されていることを特徴とする集合電池。