JP4341427B2 - Bipolar battery - Google Patents

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Description

本発明は、バイポーラ電池に関する。詳細には、本発明は、バイポーラ電池の単電池の電圧を測定する手段の改良に関する。   The present invention relates to a bipolar battery. In particular, the present invention relates to an improved means for measuring the voltage of a single cell of a bipolar battery.

近年、大気汚染や地球温暖化に対処するため、二酸化炭素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盛んに行われている。   In recent years, in order to cope with air pollution and global warming, reduction of the amount of carbon dioxide has been strongly desired. In the automobile industry, there is a great expectation for reducing carbon dioxide emissions by introducing electric vehicles (EV) and hybrid electric vehicles (HEV), and the development of secondary batteries for motor drive that holds the key to commercialization of these is thriving. Has been done.

モータ駆動用二次電池としては、全ての電池の中で最も高い理論エネルギーを有するリチウムイオン二次電池が注目を集めており、現在急速に開発が進められている。リチウムイオン二次電池を用いる場合には、通常、複数個を直列に接続して電池モジュールとし、さらに、前記電池モジュールを直列に接続して組電池を形成することにより、高いエネルギー密度を得ている。しかし、かような組電池では、電池間の接続および電池モジュール間の接続による抵抗が加算され、充放電時の組電池全体の内部抵抗が高まり、高出力密度が得られないという問題があった。   As a secondary battery for driving a motor, a lithium ion secondary battery having the highest theoretical energy among all the batteries is attracting attention, and is currently being developed rapidly. When using a lithium ion secondary battery, usually, a plurality of battery modules are connected in series to form a battery module, and further, a battery pack is formed by connecting the battery modules in series to obtain a high energy density. Yes. However, such an assembled battery has a problem in that the resistance due to the connection between the batteries and the connection between the battery modules is added, the internal resistance of the entire assembled battery at the time of charging and discharging is increased, and high output density cannot be obtained. .

上記の問題を解決する手段として、一枚の集電体の片面に正極層が形成され、他方の面に負極層が形成されたバイポーラ電極を、電解質層を介して複数積層してなる電池要素を有するバイポーラ型リチウムイオン二次電池(本明細書中、単に「バイポーラ電池」とも称する)が提案されている(例えば、特許文献1を参照)。言い換えれば、バイポーラ電池の電池要素は、複数の単電池が直列に接続された構成を有している。   As a means for solving the above problem, a battery element in which a plurality of bipolar electrodes each having a positive electrode layer formed on one surface of a current collector and a negative electrode layer formed on the other surface are stacked via an electrolyte layer. There has been proposed a bipolar lithium ion secondary battery (also referred to simply as “bipolar battery” in this specification) (see, for example, Patent Document 1). In other words, the battery element of the bipolar battery has a configuration in which a plurality of single cells are connected in series.

かような構成を有するバイポーラ電池においては、同一の単電池を積層して電池要素を形成した場合であっても、各単電池の電圧は必ずしも一定になるとは限らず、ばらつく場合がある。各単電池の電圧がばらつくと、使用時に電圧の大きい単電池の劣化が進行し、破損する虞があった。   In a bipolar battery having such a configuration, even when the same unit cells are stacked to form a battery element, the voltage of each unit cell is not necessarily constant and may vary. If the voltage of each unit cell varies, there is a risk that the unit cell having a high voltage will deteriorate during use and may be damaged.

ここで、バイポーラ電池において、一旦単電池が積層されて電池要素が形成された後には、全単電池の合計電圧は測定可能であるものの、各単電池の正極と負極との間の電圧を測定することは困難である。   Here, in a bipolar battery, once the cells are stacked and the battery elements are formed, the total voltage of all the cells can be measured, but the voltage between the positive and negative electrodes of each cell is measured. It is difficult to do.

この問題を解決すべく、特許文献2においては、各単電池をまず製造し、この単電池を積層することによってバイポーラ電池を製造している。これにより、各単電池の電圧および容量をチェックすることができ、不良な電池単位が存在する場合には電池の製造時に取り除くことができる。
実開平4−54148号公報 特開平11−204136号公報
In order to solve this problem, in Patent Document 2, each unit cell is manufactured first, and a bipolar cell is manufactured by stacking the unit cells. As a result, the voltage and capacity of each unit cell can be checked, and if there is a defective battery unit, it can be removed when the battery is manufactured.
Japanese Utility Model Publication No. 4-54148 JP-A-11-204136

しかしながら、前記特許文献2に記載のバイポーラ電池は、製造時には各単電池の電圧をチェックすることができるが、一旦電池要素が形成された後には、各単電池の電圧を測定することはなお困難である。このため、電池要素の形成後にいずれかの単電池に不具合が生じた場合には、これを検知することができない。その結果、一部の単電池の劣化が進行し、電池全体の容量や寿命等の特性が低下してしまう虞がある。   However, the bipolar battery described in Patent Document 2 can check the voltage of each unit cell at the time of manufacture, but it is still difficult to measure the voltage of each unit cell once the battery element is formed. It is. For this reason, when a malfunction occurs in any single cell after the formation of the battery element, this cannot be detected. As a result, the deterioration of some of the unit cells may progress, and characteristics such as the capacity and life of the entire battery may be reduced.

そこで、本発明は、バイポーラ電池において、電池要素の形成後にも各単電池の電圧を測定しうる手段を提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide means for measuring the voltage of each single cell even after the formation of the battery element in the bipolar battery.

本発明は、複数の単電池が集電体を介して直列に接続された電池要素が、電池外装体内に封入されてなるバイポーラ電池において、前記単電池を挟持する集電体に、前記単電池ごとの電圧を測定するための、導体が絶縁フィルムにより被覆されてなるフレキシブルフラットケーブルからなる電圧測定用リードが接続されて前記電池外装体の外部に導出され、この際、前記電圧測定用リードの導出部位において、前記絶縁フィルムが前記電池外装体により挟持されていることを特徴とする、バイポーラ電池である。 The present invention relates to a bipolar battery in which a battery element in which a plurality of unit cells are connected in series via a current collector is enclosed in a battery outer package, and the unit cell is sandwiched between the unit cells. A voltage measurement lead made of a flexible flat cable in which a conductor is covered with an insulating film for measuring the voltage of each is connected and led out of the battery exterior body. At this time, the voltage measurement lead In the lead-out part, the insulating film is sandwiched between the battery casings.

本発明においては、バイポーラ電池の電池要素を構成する単電池に、単電池ごとの電圧を測定するための電圧測定用リードが接続されている。その結果、電池要素の形成後にも各単電池の電圧を測定することができる。このため、本発明のバイポーラ電池は、一旦搭載された後に各単電池の電圧を測定することが容易ではない、車両等に搭載される場合に、特に有用である。   In the present invention, a voltage measuring lead for measuring the voltage of each unit cell is connected to the unit cell constituting the battery element of the bipolar battery. As a result, the voltage of each unit cell can be measured even after the battery element is formed. For this reason, the bipolar battery of the present invention is particularly useful when mounted on a vehicle or the like in which it is not easy to measure the voltage of each single battery after it is once mounted.

本発明の第1は、複数の単電池が直列に接続された電池要素が、電池外装体内に封入されてなるバイポーラ電池において、前記単電池を挟持する集電体に、前記単電池ごとの電圧を測定するための、フレキシブルフラットケーブルからなる電圧測定用リードが接続されていることを特徴とする、バイポーラ電池である。   A first aspect of the present invention is a bipolar battery in which a battery element in which a plurality of unit cells are connected in series is enclosed in a battery outer package, and a current for each unit cell is connected to a current collector sandwiching the unit cell. A bipolar battery is characterized in that a voltage measuring lead made of a flexible flat cable is connected to measure the voltage.

以下、本発明のバイポーラ電池について、詳細に説明する。なお、本発明においては、単電池を挟持する集電体に、フレキシブルフラットケーブル(本明細書中、「FFC」と略す)からなる電圧測定用リードが接続されている点を除いては、従来のバイポーラ電池に用いられていた材料が、同様に用いられうる。このため、正極層、電解質層、負極層、タブ、電池外装体などについては、簡単に説明するが、これらの形態が、例示する材料や形状に限定されるわけではない。また、新たに開発された材料や形状が用いられてもよい。   Hereinafter, the bipolar battery of the present invention will be described in detail. In the present invention, except that a voltage measurement lead made of a flexible flat cable (abbreviated as “FFC” in the present specification) is connected to a current collector that sandwiches a single battery, The materials used for the bipolar batteries can be used as well. For this reason, although a positive electrode layer, an electrolyte layer, a negative electrode layer, a tab, a battery exterior body, etc. are demonstrated easily, these forms are not necessarily limited to the illustrated material and shape. Newly developed materials and shapes may also be used.

ここで、FFCについて、図面を参照して簡単に説明する。   Here, the FFC will be briefly described with reference to the drawings.

「フレキシブルフラットケーブル(FFC)」とは、例えば図1および図2に示すようなケーブル1である。図1は、FFCの好ましい一形態を示す平面図である。図2は、FFCの好ましい一形態を示す模式斜視図である。   The “flexible flat cable (FFC)” is a cable 1 as shown in FIGS. 1 and 2, for example. FIG. 1 is a plan view showing a preferred embodiment of the FFC. FIG. 2 is a schematic perspective view showing a preferred embodiment of the FFC.

すなわち、FFCとは、図1および図2に示すように、平行に配線された導体2の両面が絶縁フィルム3により被覆されてなるケーブル1をいう。FFC1は、その先端部分において絶縁フィルム3が剥離されて導体2を露出することで、容易に他の導体に接続することが可能である。場合によっては、図1および図2に示すように、前記絶縁フィルム3に薄肉部4が設けられ、FFCを導体1本または複数本ごとに切断することも可能である。なお、FFCの形態は、この図1および図2に示す形態のみに制限されるわけではない。また、これらの図面は、説明の都合上、誇張して記載されており、各構成成分の厚さや幅等の比率は、実際とは異なる場合がある。これは以下の図面についても同様である。   That is, FFC means a cable 1 in which both surfaces of a conductor 2 wired in parallel are covered with an insulating film 3 as shown in FIGS. The FFC 1 can be easily connected to another conductor by exposing the conductor 2 by peeling the insulating film 3 at the tip. In some cases, as shown in FIGS. 1 and 2, the insulating film 3 is provided with a thin-walled portion 4, and the FFC can be cut for each conductor or a plurality of conductors. The form of FFC is not limited to the form shown in FIGS. In addition, these drawings are exaggerated for convenience of explanation, and the ratios of the thicknesses and widths of the respective constituent components may be different from actual ones. The same applies to the following drawings.

(第1実施形態)
以下、第1実施形態の構成と効果について、簡単に説明する。
(First embodiment)
Hereinafter, the configuration and effects of the first embodiment will be briefly described.

まず、図3および図4を参照して、バイポーラ電池の一般的な構成について説明する。図3は、第1実施形態のバイポーラ電池の外観を示す模式斜視図である。また図4は、図3に示すA−A線に沿った模式断面図である。なお、図3および図4は例示のためのものであり、バイポーラ電池の形態が図3および図4に示す形態のみに制限されるわけではない。   First, a general configuration of a bipolar battery will be described with reference to FIGS. 3 and 4. FIG. 3 is a schematic perspective view showing the appearance of the bipolar battery according to the first embodiment. FIG. 4 is a schematic cross-sectional view along the line AA shown in FIG. 3 and 4 are for illustrative purposes, and the configuration of the bipolar battery is not limited to the configuration shown in FIGS. 3 and 4.

図4に示すように、バイポーラ電池11は、一枚の集電体13の片面に正極層15が形成され、前記集電体13の他方の面に負極層17が形成されてなるバイポーラ電極が、電解質層19を介して複数積層されてなる電池要素21を有する。言い換えれば、前記電池要素21においては、電解質層19が正極層15および負極層17により挟持されてなる単電池23が、積層されている。前記電池要素21において、正極側の最外層に配置される集電体(本明細書中、「正極用最外層集電体」とも称する)25は正極層15のみを有し、負極側の最外層に配置される集電体(本明細書中、「負極用最外層集電体」とも称する)27は負極層17のみを有する。また、前記最外層集電体25,27には、電流を外部に取り出すための正極用タブ29および負極用タブ31が接合される(図3を参照)。さらに、前記電池要素21は、図3に示すように、前記正極用タブ29および負極用タブ31を外部に露出する形で、電池外装体33中に封入されている。なお、場合によっては、前記集電体13間の短絡(液絡)を防止する目的で、隣接する集電体13間に絶縁層35が設けられてもよい。   As shown in FIG. 4, the bipolar battery 11 has a bipolar electrode in which a positive electrode layer 15 is formed on one surface of a current collector 13 and a negative electrode layer 17 is formed on the other surface of the current collector 13. The battery element 21 is formed by stacking a plurality of layers through the electrolyte layer 19. In other words, in the battery element 21, the unit cell 23 in which the electrolyte layer 19 is sandwiched between the positive electrode layer 15 and the negative electrode layer 17 is laminated. In the battery element 21, a current collector (also referred to as “positive electrode outermost current collector”) 25 arranged in the outermost layer on the positive electrode side includes only the positive electrode layer 15, and the outermost current collector on the negative electrode side. A current collector (also referred to as “negative electrode outermost layer current collector”) 27 disposed in the outer layer has only the negative electrode layer 17. Further, a positive electrode tab 29 and a negative electrode tab 31 for taking out current to the outside are joined to the outermost layer current collectors 25 and 27 (see FIG. 3). Further, as shown in FIG. 3, the battery element 21 is enclosed in a battery outer package 33 such that the positive electrode tab 29 and the negative electrode tab 31 are exposed to the outside. In some cases, an insulating layer 35 may be provided between adjacent current collectors 13 for the purpose of preventing a short circuit (liquid junction) between the current collectors 13.

従来のバイポーラ電池においては、一般に、正極用タブおよび負極用タブのみが電池外装体の外部に露出していた。このため、電池要素の形成後には単電池ごとの電圧を測定することができず、電池要素の形成後にいずれかの単電池に不具合が生じた場合には、これを検知することができない。その結果、一部の単電池の劣化が進行し、電池全体の容量や寿命等の特性が低下してしまう虞がある。   In the conventional bipolar battery, generally, only the positive electrode tab and the negative electrode tab are exposed to the outside of the battery outer package. For this reason, the voltage for every single cell cannot be measured after the battery element is formed, and this cannot be detected if any single cell has a problem after the battery element is formed. As a result, the deterioration of some of the unit cells may progress, and characteristics such as the capacity and life of the entire battery may be reduced.

単電池ごとの電圧を測定するためには、各集電体にケーブルを接続し、これを電池外装体の外部に導出させるという手段も考えられる。しかしながら、一般に、ケーブルは太い。このため、単電池ごとの電圧測定の手段としてケーブルを用いると、集電体に接続されたケーブルによって電極間の距離が広がり、電池の歪みの原因ともなり、最終的には電池の容量や寿命等の性能が低下してしまう。   In order to measure the voltage of each unit cell, a means of connecting a cable to each current collector and leading it out of the battery outer package is also conceivable. However, in general, the cable is thick. For this reason, if a cable is used as a voltage measurement means for each cell, the distance between the electrodes increases due to the cable connected to the current collector, causing distortion of the battery, and eventually the capacity and life of the battery. Such as performance will be reduced.

これに対し、本発明のバイポーラ電池11においては、上述したように、FFCからなる電圧測定用リード37が、各集電体13に接続されている。かような電圧測定用リード37を採用することにより、電池の形状に影響を及ぼすことなく、電池要素21の形成後にも各単電池23の電圧を測定することが可能となる。その結果、電池要素21の形成後に生じた不良な単電池23の存在を検知することができ、バイポーラ電池11全体の容量や寿命等の電池特性を向上させうる。   On the other hand, in the bipolar battery 11 of the present invention, as described above, the voltage measurement lead 37 made of FFC is connected to each current collector 13. By adopting such a voltage measurement lead 37, the voltage of each single cell 23 can be measured even after the battery element 21 is formed without affecting the shape of the battery. As a result, it is possible to detect the presence of a defective unit cell 23 that occurs after the formation of the battery element 21, and to improve battery characteristics such as capacity and life of the entire bipolar battery 11.

以下、電圧測定用リードが集電体に接続される好ましい形態につき、図面を参照して詳細に説明する。   Hereinafter, a preferred embodiment in which the voltage measurement lead is connected to the current collector will be described in detail with reference to the drawings.

図5は、本発明の第1実施形態における電池要素を示す模式斜視図である。図6は、図5に示す矢印Xの方向から見た本発明の第1実施形態における電圧測定用リードの接続位置を示す側面図である。なお、図5および図6に示す電池要素21においては、電池要素21を構成する部材である集電体や電極、電解質層等は省略されている。これは、電池要素を示す以下の図面においても同様である。   FIG. 5 is a schematic perspective view showing the battery element in the first embodiment of the present invention. FIG. 6 is a side view showing the connection positions of the voltage measurement leads in the first embodiment of the present invention as seen from the direction of the arrow X shown in FIG. In the battery element 21 shown in FIGS. 5 and 6, the current collector, the electrode, the electrolyte layer, and the like that are members constituting the battery element 21 are omitted. The same applies to the following drawings showing battery elements.

本発明においては、単電池23を挟持する集電体13に、単電池23ごとの電圧を測定するための、FFCからなる電圧測定用リード37が接続され、さらに図3および図4に示すように、前記電圧測定用リード37も前記電池外装体33の外部に導出されている。   In the present invention, a voltage measuring lead 37 made of FFC for measuring the voltage of each unit cell 23 is connected to the current collector 13 sandwiching the unit cell 23, and as shown in FIGS. 3 and 4. In addition, the voltage measurement lead 37 is also led out of the battery exterior body 33.

第1実施形態における電池要素21において具体的には、図5および図6に示すように、単電池23を挟持する各集電体13に、FFCからなる電圧測定用リード37a〜37hが、前記電池要素21の側面の長手方向にずれて、積層された状態で互いに重ならないように接続されている。電圧測定用リード37がかような形態で接続されることにより、電圧測定用リード37が互いに接触して短絡する危険性が低下しうる。   Specifically, in the battery element 21 in the first embodiment, as shown in FIGS. 5 and 6, voltage measuring leads 37 a to 37 h made of FFC are provided on the current collectors 13 sandwiching the unit cell 23. The battery elements 21 are connected so as to be shifted in the longitudinal direction of the side surfaces of the battery elements 21 so as not to overlap each other in a stacked state. By connecting the voltage measurement leads 37 in such a form, the risk of the voltage measurement leads 37 coming into contact with each other and short-circuiting can be reduced.

ここで、電圧測定用リード37はFFCからなるため、場合によっては、前記FFCの樹脂部に設けられた薄肉部に沿って前記樹脂部の先端を一部切断し、露出している導体を各集電体に接続することも可能である。すなわち、かような場合には、集電体に接続されなかった側のFFCの先端部においては、樹脂部は切断されていないため、各導体は直線状に等間隔に位置したままである。その結果、FFCからなる電圧測定用リード37に接続して単電池23の電圧を測定するための電圧測定用ソケットの構造が単純になり、その製造も容易になるという利点がある。なお、製造上必要であれば、図3に示すように、FFCを、その樹脂部に設けられた薄肉部により1本または複数本ごとに切断した後に、集電体に接続してもよいことは勿論である。   Here, since the voltage measurement lead 37 is made of FFC, in some cases, the tip of the resin part is partially cut along the thin part provided in the resin part of the FFC, and the exposed conductor It is also possible to connect to a current collector. That is, in such a case, since the resin portion is not cut at the front end portion of the FFC on the side not connected to the current collector, each conductor remains in a straight line at equal intervals. As a result, there is an advantage that the structure of the voltage measuring socket for measuring the voltage of the unit cell 23 by connecting to the voltage measuring lead 37 made of FFC is simplified and the manufacture thereof is facilitated. If necessary for manufacturing, as shown in FIG. 3, the FFC may be connected to the current collector after being cut into a single piece or a plurality of pieces by a thin portion provided in the resin portion. Of course.

FFCからなる電圧測定用リード37が集電体13に接続される具体的な形態については、特に制限はない。以下、上述した第1実施形態以外の実施形態につき、より詳細に説明する。以下の実施形態についても、第1実施形態と同様に、例示のためのものであり、本発明の技術的範囲がこの形態のみに制限されるものではない。   There is no particular limitation on the specific form in which the voltage measurement lead 37 made of FFC is connected to the current collector 13. Hereinafter, embodiments other than the first embodiment described above will be described in more detail. The following embodiment is also for illustration as in the first embodiment, and the technical scope of the present invention is not limited to this embodiment.

(第2実施形態)
図7は、第2実施形態のバイポーラ電池の外観を示す模式斜視図である。また図8は、図7に示すA−A線に沿った模式断面図である。図9は、本発明の第2実施形態における電池要素を示す模式斜視図である。図10は、図9に示す矢印Xの方向から見た本発明の第2実施形態における電圧測定用リードの接続位置を示す側面図である。図11は、図9に示す矢印Yの方向から見た本発明の第2実施形態における電圧測定用リードの接続位置を示す側面図である。
(Second Embodiment)
FIG. 7 is a schematic perspective view showing the appearance of the bipolar battery according to the second embodiment. FIG. 8 is a schematic cross-sectional view along the line AA shown in FIG. FIG. 9 is a schematic perspective view showing a battery element in the second embodiment of the present invention. FIG. 10 is a side view showing the connection position of the voltage measurement lead in the second embodiment of the present invention as seen from the direction of the arrow X shown in FIG. FIG. 11 is a side view showing the connection position of the voltage measurement lead in the second embodiment of the present invention as seen from the direction of the arrow Y shown in FIG.

図7〜図11に示すように、第2実施形態のバイポーラ電池の形態は、FFCからなる電圧測定用リード37が各集電体13に接続される形態が異なること以外は、上記した第1実施形態のバイポーラ電池と基本的に同じである。よって以下、第2実施形態において電圧測定用リード37が集電体13に接続される形態を中心に詳細に説明する。   As shown in FIGS. 7 to 11, the bipolar battery according to the second embodiment is different from the first embodiment described above except that the voltage measurement lead 37 made of FFC is connected to each current collector 13. This is basically the same as the bipolar battery of the embodiment. Therefore, hereinafter, a detailed description will be given focusing on a mode in which the voltage measurement lead 37 is connected to the current collector 13 in the second embodiment.

図9〜図11に示すように、第2実施形態においては、8枚の集電体13を有する電池要素21の、上から4枚の集電体13に接続される電圧測定用リード37a〜37dは、前記電池要素21の一方の側面に、その面の長手方向にずれて、積層された状態で互いに重ならないように接続されている。一方、前記電池要素21の、下から4枚の集電体13に接続される電圧測定用リード37e〜hは、前記電池要素21の他方の側面に、その面の長手方向にずれて、積層された状態で互いに重ならないように接続されている。よって、第2実施形態においても、電圧測定用リード37がかような形態で接続されることにより、電圧測定用リード37が互いに接触して短絡する危険性が低下しうる。   As shown in FIGS. 9 to 11, in the second embodiment, the voltage measuring leads 37 a to 37 b connected to the four current collectors 13 from the top of the battery element 21 having the eight current collectors 13. 37 d is connected to one side surface of the battery element 21 so as not to overlap each other in a stacked state, shifted in the longitudinal direction of the surface. On the other hand, the voltage measurement leads 37e to 37h connected to the four current collectors 13 from the bottom of the battery element 21 are shifted on the other side surface of the battery element 21 in the longitudinal direction of the surface and stacked. Connected so as not to overlap each other. Therefore, also in the second embodiment, when the voltage measurement leads 37 are connected in such a manner, the risk that the voltage measurement leads 37 contact each other and short-circuit can be reduced.

また、第2実施形態のバイポーラ電池11において、電池要素21の上から4枚の集電体13に接続された電圧測定用リード37a〜37dは、図7〜図9に示すように、前記電池要素21の上部を通過して、電池要素21の下から4枚の集電体13に接続された電圧測定用リード37e〜37hと同じ側面から電池外装体33の外部に導出されている。このように、集電体13に接続されたFFCからなる電圧測定用リード37は、電池要素21の上部および/または下部を通過して、電池外装体33の外部に導出されることが好ましい。言い換えれば、電圧測定用リード37は、集電体13に接続された側の側面とは逆の側面から、電池外装体33の外部に導出されることが好ましい。なお、本発明のバイポーラ電池において、電池要素の上部および下部とは、電池要素の積層方向を上下方向とした場合の、上部および下部をいうものとする。この際、正極用最外層集電体および負極用最外層集電体のいずれが上部に存在していてもよい。   Moreover, in the bipolar battery 11 of the second embodiment, the voltage measuring leads 37a to 37d connected to the four current collectors 13 from the top of the battery element 21 are connected to the battery as shown in FIGS. It passes through the upper part of the element 21 and is led out of the battery exterior body 33 from the same side as the voltage measurement leads 37 e to 37 h connected to the four current collectors 13 from below the battery element 21. As described above, it is preferable that the voltage measurement lead 37 made of FFC connected to the current collector 13 passes through the upper part and / or the lower part of the battery element 21 and is led out of the battery exterior body 33. In other words, the voltage measurement lead 37 is preferably led out of the battery outer package 33 from the side opposite to the side connected to the current collector 13. In the bipolar battery of the present invention, the upper part and the lower part of the battery element mean the upper part and the lower part when the stacking direction of the battery elements is the vertical direction. At this time, either the outermost layer current collector for positive electrode or the outermost layer current collector for negative electrode may be present in the upper part.

以下、電圧測定用リード37が、電池要素21の上部および/または下部を通過して、電池外装体33の外部に導出されることにより得られる効果について、詳細に説明する。   Hereinafter, the effect obtained by the voltage measurement lead 37 passing through the upper part and / or the lower part of the battery element 21 and being led out of the battery exterior body 33 will be described in detail.

バイポーラ電池は、例えば自動車等の車両に搭載される場合、激しい振動状態の条件下で長期間にわたり安定して電力を供給することが求められる。しかし、長期間振動状態にさらされることによって、電極の活物質の剥離等が生じ、電池の容量や寿命等の性能が低下してしまうという問題がある。   For example, when a bipolar battery is mounted on a vehicle such as an automobile, it is required to supply power stably over a long period of time under conditions of severe vibration. However, when exposed to a vibration state for a long period of time, there is a problem that the active material of the electrode is peeled off and the performance such as the capacity and life of the battery is lowered.

これに対し、本発明の第2実施形態のように、FFCからなる電圧測定用リード37を、電池要素21の上部および/または下部を通過させて電池外装体33の外部に導出させることにより、振動の負荷に対する耐性を向上させることが可能となる。これは、電池要素21の上部および/または下部を通過するFFCの樹脂部が振動を吸収し、電池要素21への振動の伝達が抑制されるためである。図8および図9に示すように、FFCは、一般に極めて薄く、可撓性であるため、取付けの自由度に優れる。本発明においては、かようなFFCを電圧測定用リード37として採用することで、第2実施形態のような配線を可能とした。   On the other hand, as in the second embodiment of the present invention, the voltage measurement lead 37 made of FFC is passed through the upper part and / or the lower part of the battery element 21 and led out of the battery outer body 33, It is possible to improve resistance to vibration load. This is because the resin part of the FFC that passes through the upper part and / or the lower part of the battery element 21 absorbs the vibration and the transmission of the vibration to the battery element 21 is suppressed. As shown in FIGS. 8 and 9, the FFC is generally extremely thin and flexible, and therefore has a high degree of freedom in attachment. In the present invention, such an FFC is employed as the voltage measurement lead 37, thereby enabling wiring as in the second embodiment.

(第3実施形態)
図12は、第3実施形態のバイポーラ電池の外観を示す模式斜視図である。また図13は、図12に示すA−A線に沿った模式断面図である。図14は、本発明の第3実施形態における電池要素を示す模式斜視図である。図15は、図14に示す矢印Xの方向から見た本発明の第3実施形態における電圧測定用リードの接続位置を示す側面図である。
(Third embodiment)
FIG. 12 is a schematic perspective view showing the appearance of the bipolar battery according to the third embodiment. FIG. 13 is a schematic cross-sectional view along the line AA shown in FIG. FIG. 14 is a schematic perspective view showing a battery element in the third embodiment of the present invention. FIG. 15 is a side view showing the connection position of the voltage measurement lead in the third embodiment of the present invention as seen from the direction of the arrow X shown in FIG.

図12〜図15に示すように、第3実施形態のバイポーラ電池の形態は、FFCからなる電圧測定用リード37が各集電体13に接続される形態が異なること以外は、上記した第1実施形態および第2実施形態のバイポーラ電池と基本的に同じである。よって以下、第3実施形態において電圧測定用リード37が集電体13に接続される形態を中心に詳細に説明する。   As shown in FIGS. 12 to 15, the bipolar battery according to the third embodiment is different from the first embodiment described above except that the voltage measurement lead 37 made of FFC is connected to each current collector 13. This is basically the same as the bipolar battery of the embodiment and the second embodiment. Therefore, hereinafter, a detailed description will be given of a configuration in which the voltage measurement lead 37 is connected to the current collector 13 in the third embodiment.

図12〜図15に示すように、第3実施形態においては、8枚の集電体13を有する電池要素21の各集電体13に接続される電圧測定用リード37a〜37hは、前記電池要素21の側面に、その面の長手方向にずれて、積層された状態で互いに重ならないように接続されている。よって、第3実施形態においても、電圧測定用リード37がかような形態で接続されることにより、電圧測定用リード37が互いに接触して短絡する危険性が低下しうる。   As shown in FIGS. 12-15, in 3rd Embodiment, the voltage measurement leads 37a-37h connected to each collector 13 of the battery element 21 which has the eight collectors 13 are the said batteries. It is connected to the side surface of the element 21 so as not to overlap each other in a stacked state, shifted in the longitudinal direction of the surface. Therefore, also in the third embodiment, when the voltage measurement leads 37 are connected in such a form, the risk that the voltage measurement leads 37 contact each other and short-circuit can be reduced.

また、第3実施形態においては、上から2枚の集電体13に接続される電圧測定用リード37aおよび37b、並びに、下から2枚の集電体13に接続される電圧測定用リード37gおよび37hは、電池要素21の下部を通過して、電池外装体33の外部に導出されている。一方、中心部に位置する集電体13に接続される電圧測定用リード37c〜37fは、電池要素21の上部を通過して、電池外装体33の外部に導出されている。   In the third embodiment, the voltage measurement leads 37a and 37b connected to the two current collectors 13 from the top, and the voltage measurement lead 37g connected to the two current collectors 13 from the bottom. And 37h pass through the lower part of the battery element 21 and are led out of the battery exterior body 33. On the other hand, the voltage measurement leads 37 c to 37 f connected to the current collector 13 located in the center pass through the upper part of the battery element 21 and are led out of the battery outer body 33.

電圧測定用リード37がかような形態で接続されることにより、第3実施形態のバイポーラ電池は、その上下が、前記電圧測定用リード37が電池要素21の上部および下部を通過している部分により支えられることになる。言い換えれば、電圧測定用リード37が電池要素21の上部および下部を通過している部分が、前記電池要素21を支持するための、支持体として用いられている。   By connecting the voltage measurement lead 37 in such a form, the bipolar battery of the third embodiment is such that the voltage measurement lead 37 passes above and below the battery element 21 at the top and bottom. It will be supported by. In other words, the part where the voltage measurement lead 37 passes through the upper part and the lower part of the battery element 21 is used as a support for supporting the battery element 21.

上述したように、電圧測定用リード37に用いられるFFCの樹脂部によって、電池要素21への振動の伝達が抑制されることから、第3実施形態によれば、極めて耐振動性に優れるバイポーラ電池が提供されうる。   As described above, since the transmission of vibration to the battery element 21 is suppressed by the FFC resin portion used for the voltage measurement lead 37, according to the third embodiment, the bipolar battery having extremely excellent vibration resistance. Can be provided.

続いて、バイポーラ電池11を構成する部材について、順に説明する。   Then, the member which comprises the bipolar battery 11 is demonstrated in order.

単電池23は、バイポーラ電池11において電池反応が進行する部位であり、正極層15および負極層17によって、電解質層19が挟持されてなる構成を有する。すなわち、正極層15/電解質層19/負極層17の順に、積層される。なお、本発明において「挟持」とは、ある部材が、2つの他の部材の間に介在している状態を意味する。部材間の接触面積は特に制限されない。   The unit cell 23 is a part where the battery reaction proceeds in the bipolar battery 11, and has a configuration in which the electrolyte layer 19 is sandwiched between the positive electrode layer 15 and the negative electrode layer 17. That is, the layers are laminated in the order of the positive electrode layer 15 / the electrolyte layer 19 / the negative electrode layer 17. In the present invention, “clamping” means a state in which a certain member is interposed between two other members. The contact area between the members is not particularly limited.

正極層15は、正極活物質を含む。正極活物質としては、リチウム−遷移金属複合酸化物が好ましく、例えば、LiMnなどのLi−Mn系複合酸化物やLiNiOなどのLi−Ni系複合酸化物が挙げられる。場合によっては、2種以上の正極活物質が併用されてもよい。 The positive electrode layer 15 includes a positive electrode active material. As the positive electrode active material, a lithium-transition metal composite oxide is preferable, and examples thereof include a Li—Mn composite oxide such as LiMn 2 O 4 and a Li—Ni composite oxide such as LiNiO 2 . In some cases, two or more positive electrode active materials may be used in combination.

負極層17は、負極活物質を含む。負極活物質としては、上記のリチウム遷移金属−複合酸化物や、カーボンが好ましい。カーボンとしては、例えば、天然黒鉛、人造黒鉛等の黒鉛系炭素材料、カーボンブラック、活性炭、カーボンファイバー、コークス、ソフトカーボン、ハードカーボン等が挙げられる。   The negative electrode layer 17 includes a negative electrode active material. As the negative electrode active material, the above lithium transition metal-composite oxide or carbon is preferable. Examples of carbon include graphite-based carbon materials such as natural graphite and artificial graphite, carbon black, activated carbon, carbon fiber, coke, soft carbon, and hard carbon.

正極層15および負極層17には、必要であれば、その他の物質が含まれてもよい。例えば、バインダ、導電助剤、リチウム塩(支持電解質)、イオン伝導性ポリマー等が含まれうる。また、イオン伝導性ポリマーが含まれる場合には、前記ポリマーを重合させるための重合開始剤が含まれてもよい。   The positive electrode layer 15 and the negative electrode layer 17 may contain other substances if necessary. For example, a binder, a conductive additive, a lithium salt (supporting electrolyte), an ion conductive polymer, and the like can be included. When an ion conductive polymer is included, a polymerization initiator for polymerizing the polymer may be included.

バインダとしては、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、合成ゴム系バインダ等が挙げられる。   Examples of the binder include polyvinylidene fluoride (PVdF) and a synthetic rubber binder.

導電助剤とは、正極層15または負極層17の導電性を向上させるために配合される添加物をいう。導電助剤としては、グラファイトなどのカーボン粉末が挙げられる。   The conductive assistant refers to an additive that is blended in order to improve the conductivity of the positive electrode layer 15 or the negative electrode layer 17. Examples of the conductive aid include carbon powder such as graphite.

リチウム塩(支持電解質)としては、LiBETI(リチウムビス(パーフルオロエチレンスルホニルイミド);Li(CSON)、LiPF、LiBF、LiClO、LiAsF、LiCFSO等が挙げられる。 As a lithium salt (supporting electrolyte), LiBETI (lithium bis (perfluoroethylenesulfonylimide); Li (C 2 F 5 SO 2 ) 2 N), LiPF 6 , LiBF 4 , LiClO 4 , LiAsF 6 , LiCF 3 SO 3 Etc.

イオン伝導性ポリマーとしては、例えば、ポリエチレンオキシド(PEO)系およびポリプロピレンオキシド(PPO)系のポリマーが挙げられる。ここで、前記イオン伝導性ポリマーは、本発明のバイポーラ電池11の電解質層19において電解質として用いられるイオン伝導性ポリマーと同じであってもよく、異なっていてもよいが、同じであることが好ましい。   Examples of the ion conductive polymer include polyethylene oxide (PEO) -based and polypropylene oxide (PPO) -based polymers. Here, the ion conductive polymer may be the same as or different from the ion conductive polymer used as the electrolyte in the electrolyte layer 19 of the bipolar battery 11 of the present invention, but is preferably the same. .

重合開始剤は、イオン伝導性ポリマーの架橋性基に作用して、架橋反応を進行させるために配合される。開始剤として作用させるための外的要因に応じて、光重合開始剤、熱重合開始剤などに分類される。重合開始剤としては、例えば、アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)やベンジルジメチルケタール(BDK)等が挙げられる。   The polymerization initiator is added to act on the crosslinkable group of the ion conductive polymer to advance the crosslinking reaction. Depending on the external factor for acting as an initiator, it is classified into a photopolymerization initiator, a thermal polymerization initiator and the like. Examples of the polymerization initiator include azobisisobutyronitrile (AIBN) and benzyldimethyl ketal (BDK).

正極層15および負極層17中に含まれる成分の配合比は、特に限定されない。配合比は、リチウムイオン二次電池についての公知の知見を適宜参照することにより、調整されうる。   The compounding ratio of the components contained in the positive electrode layer 15 and the negative electrode layer 17 is not particularly limited. The blending ratio can be adjusted by appropriately referring to known knowledge about lithium ion secondary batteries.

電解質層19を構成する電解質としては、一般に、液体電解質またはポリマー電解質が挙げられる。本発明においては、好ましくはポリマー電解質が用いられる。ポリマー電解質を用いることにより、電解質などの液漏れが防止され、バイポーラ電池11の安全性が向上しうる。   In general, the electrolyte constituting the electrolyte layer 19 includes a liquid electrolyte or a polymer electrolyte. In the present invention, a polymer electrolyte is preferably used. By using the polymer electrolyte, leakage of electrolyte and the like can be prevented, and the safety of the bipolar battery 11 can be improved.

ポリマー電解質は、イオン伝導性ポリマーから構成され、イオン伝導性を示すのであれば材料は限定されない。優れた機械的強度を発現させることが可能である点で、高分子電解質形成用の重合性ポリマーを熱重合、紫外線重合、放射線重合、電子線重合により架橋構造を形成することにより作製されるものが好適に用いられる。かかる高分子電解質により形成される電解質層では、液漏れが起こらないため、電池の信頼性が向上し、かつ簡易な構成で出力特性に優れたバイポーラ電池11が形成される。   The polymer electrolyte is composed of an ion conductive polymer, and the material is not limited as long as it exhibits ion conductivity. Made by forming a cross-linked structure by polymerizing a polymerizable polymer for forming a polymer electrolyte by thermal polymerization, ultraviolet polymerization, radiation polymerization, or electron beam polymerization because it can exhibit excellent mechanical strength. Are preferably used. In the electrolyte layer formed of such a polymer electrolyte, no liquid leakage occurs, so that the battery reliability is improved, and the bipolar battery 11 having a simple configuration and excellent output characteristics is formed.

ポリマー電解質としては、全固体高分子電解質、および高分子ゲル電解質が挙げられる。   Examples of the polymer electrolyte include all solid polymer electrolytes and polymer gel electrolytes.

全固体高分子電解質としては、特に限定されないが、ポリエチレンオキシド(PEO)、ポリプロピレンオキシド(PPO)、およびこれらの共重合体等が挙げられる。かようなポリアルキレンオキシド系高分子には、LiBETI、LiBF、LiPF、LiN(SOCF、LiN(SO等のリチウム塩がよく溶解しうる。また、これらの高分子は、架橋構造を形成することによって、優れた機械的強度を発現しうる。本発明においては、電極特性をより向上させるために、全固体高分子電解質が正極層および負極層の双方に含まれることが好ましい。 The all solid polymer electrolyte is not particularly limited, and examples thereof include polyethylene oxide (PEO), polypropylene oxide (PPO), and copolymers thereof. Lithium salts such as LiBETI, LiBF 4 , LiPF 6 , LiN (SO 2 CF 3 ) 2 , and LiN (SO 2 C 2 F 5 ) 2 can be well dissolved in such polyalkylene oxide polymers. In addition, these polymers can exhibit excellent mechanical strength by forming a crosslinked structure. In the present invention, in order to further improve the electrode characteristics, it is preferable that the all solid polymer electrolyte is contained in both the positive electrode layer and the negative electrode layer.

また、高分子ゲル電解質とは、一般的に、イオン伝導性を有する全固体高分子電解質に、電解液を保持させたものをいう。なお、本願では、リチウムイオン伝導性を有し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、前記高分子ゲル電解質に含まれるものとする。用いられる電解液(電解質塩および可塑剤)の種類等は特に制限されない。   The polymer gel electrolyte generally refers to an electrolyte solution held in an all-solid polymer electrolyte having ion conductivity. In the present application, a polymer electrolyte having a similar electrolyte solution held in a polymer skeleton having no lithium ion conductivity is also included in the polymer gel electrolyte. The type of electrolyte solution (electrolyte salt and plasticizer) used is not particularly limited.

また、電解質層が高分子ゲル電解質からなる場合、前記電解質層は、高分子ゲル原料溶液を不織布などのセパレータに含浸させた後、上記の種々の方法を用いて重合することにより形成されたものであってもよい。セパレータを用いることにより、電解液の充填量を高めることができるとともに、電池内部の熱伝導性が確保される。   When the electrolyte layer is made of a polymer gel electrolyte, the electrolyte layer is formed by impregnating a separator such as a nonwoven fabric with a polymer gel raw material solution and then polymerizing using the above-described various methods. It may be. By using the separator, the filling amount of the electrolytic solution can be increased, and the thermal conductivity inside the battery is ensured.

集電体13は、バイポーラ電池11の電池要素21において、上記で説明した単電池23のそれぞれを挟持する、金属製の部材である。すなわち、電池要素21においては、集電体13/正極層15/電解質層19/負極層17/集電体13の順に、積層される。言い換えれば、電池要素21においては、集電体13の片面に正極層15が形成され、他方の面に負極層17が形成されてなるバイポーラ電極が、電解質層19を介して複数積層されている。   The current collector 13 is a metal member that sandwiches each of the unit cells 23 described above in the battery element 21 of the bipolar battery 11. That is, in the battery element 21, the current collector 13 / the positive electrode layer 15 / the electrolyte layer 19 / the negative electrode layer 17 / the current collector 13 are laminated in this order. In other words, in the battery element 21, a plurality of bipolar electrodes in which the positive electrode layer 15 is formed on one surface of the current collector 13 and the negative electrode layer 17 is formed on the other surface are stacked via the electrolyte layer 19. .

集電体13は、アルミ箔、銅箔、ステンレス(SUS)箔など、導電性の材料から構成される。集電体13の一般的な厚さは、1〜30μmである。ただし、この範囲を外れる厚さの集電体13を用いてもよい。集電体13の大きさは、バイポーラ電池11の使用用途に応じて決定される。大型の電池に用いられる大型の電極を作製するのであれば、面積の大きな集電体13が用いられる。小型の電極を作製するのであれば、面積の小さな集電体13が用いられる。   The current collector 13 is made of a conductive material such as an aluminum foil, a copper foil, or a stainless steel (SUS) foil. The general thickness of the current collector 13 is 1 to 30 μm. However, the current collector 13 having a thickness outside this range may be used. The size of the current collector 13 is determined according to the use application of the bipolar battery 11. If a large electrode used for a large battery is to be produced, the current collector 13 having a large area is used. If a small electrode is manufactured, the current collector 13 having a small area is used.

電圧測定用リード37は、図1および図2に示すようなフレキシブルフラットケーブル(FFC)からなる。   The voltage measurement lead 37 is made of a flexible flat cable (FFC) as shown in FIGS.

FFC1の、導体2を構成する材料は、特に制限されない。導体を構成する材料としては、例えば、銅、アルミニウム、およびニッケル等の導電性の材料が用いられる。なかでも銅が好ましく用いられる。これらは1種のみが単独で用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。新たに開発された材料が用いられてもよい。   The material constituting the conductor 2 of the FFC 1 is not particularly limited. As a material constituting the conductor, for example, conductive materials such as copper, aluminum, and nickel are used. Of these, copper is preferably used. These may be used alone or in combination of two or more. Newly developed materials may be used.

導体2の厚さは、通常は1〜20μmであり、好ましくは1〜10μmである。しかしこの値に制限されない。   The thickness of the conductor 2 is usually 1 to 20 μm, preferably 1 to 10 μm. However, it is not limited to this value.

FFC1の、絶縁フィルム3を構成する材料についても、特に制限されない。ここで、本発明において、FFC1からなる電圧測定用リードは、ラミネートフィルム等からなる電池外装体の外部に導出される。したがって、FFC1の絶縁フィルム3を構成する材料は、ラミネートフィルムを密封する際の熱融着により同時に融着しうる材料であることが好ましい。この観点からは、例えば、ポリエチレン、ポリセロ、ポリプロピレン、コーテッドポリエステル、ナイロン、コーテッドポリプロピレン、ポリスチレン、ポリビニルアルコール、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニリデン、ポリイミド等の樹脂が用いられうる。なかでもポリエチレン、ポリプロピレン、ポリイミド、ポリエステルが、絶縁フィルム3を構成する材料として好ましく用いられうる。これらは1種のみが単独で用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。新たに開発された材料が用いられてもよい。   The material constituting the insulating film 3 of the FFC 1 is not particularly limited. Here, in the present invention, the voltage measurement lead made of FFC1 is led out of the battery outer package made of a laminate film or the like. Therefore, the material constituting the insulating film 3 of the FFC 1 is preferably a material that can be fused at the same time by heat fusion at the time of sealing the laminate film. From this viewpoint, for example, resins such as polyethylene, polycello, polypropylene, coated polyester, nylon, coated polypropylene, polystyrene, polyvinyl alcohol, polycarbonate, polyvinylidene chloride, and polyimide can be used. Among these, polyethylene, polypropylene, polyimide, and polyester can be preferably used as a material constituting the insulating film 3. These may be used alone or in combination of two or more. Newly developed materials may be used.

絶縁フィルム3の厚さは、通常は5〜50μmであり、好ましくは5〜10μmである。しかしこの値に制限されない。   The thickness of the insulating film 3 is usually 5 to 50 μm, preferably 5 to 10 μm. However, it is not limited to this value.

FFC1全体の厚さについても、特に制限されない。通常は20〜200μmであり、好ましくは20〜50μmであり、より好ましくは20〜30μmである。FFC1が薄すぎると、入手または製造することが困難である。一方、FFC1が厚すぎると、電圧測定用リードとしてFFC1を採用したことによるメリットが減少してしまう。なお、FFC1は、自ら製造したものが用いられてもよく、市販のものが用いられてもよい。FFC1を自ら製造する場合の製造方法は特に制限されず、従来公知の方法が適宜用いられうる。また、電圧測定用リード37は、各集電体13につき少なくとも1本ずつ接続されていればよく、1枚の集電体13に2本以上接続されていても構わない。   The thickness of the entire FFC 1 is not particularly limited. Usually, it is 20-200 micrometers, Preferably it is 20-50 micrometers, More preferably, it is 20-30 micrometers. If FFC1 is too thin, it is difficult to obtain or manufacture. On the other hand, if the FFC 1 is too thick, the merit due to the use of the FFC 1 as the voltage measurement lead is reduced. In addition, as for FFC1, what was manufactured by itself may be used and a commercially available thing may be used. The manufacturing method in particular when manufacturing FFC1 itself is not restrict | limited, A conventionally well-known method may be used suitably. Further, it is sufficient that at least one voltage measuring lead 37 is connected to each current collector 13, and two or more voltage measuring leads 37 may be connected to one current collector 13.

本発明のバイポーラ電池においては、通常、絶縁層が各単電池(セル)の周囲に設けられる。この絶縁層は、電池内で隣り合う集電体同士が接触したり、電池要素における単電池の端部の僅かな不ぞろいなどによる短絡が起こるのを防止する目的で設けられる。かような絶縁層の設置により、長期間の信頼性および安全性が確保され、高品質のバイポーラ電池が提供されうる。   In the bipolar battery of the present invention, an insulating layer is usually provided around each single battery (cell). This insulating layer is provided for the purpose of preventing current collectors adjacent in the battery from contacting each other and short-circuiting due to slight unevenness of the ends of the unit cells in the battery element. By installing such an insulating layer, long-term reliability and safety can be ensured, and a high-quality bipolar battery can be provided.

前記絶縁層としては、絶縁性、固体電解質の脱落に対するシール性や外部からの水分の透湿に対するシール性(密封性)、電池動作温度下での耐熱性などを有するものであればよく、例えば、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ゴム、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリイミドなどが用いられうる。なかでも、耐蝕性、耐薬品性、作り易さ(製膜性)、経済性などの観点から、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂が好ましい。   As the insulating layer, any insulating layer may be used as long as it has an insulating property, a sealing property against falling off of the solid electrolyte, a sealing property against moisture permeation from the outside (sealing property), a heat resistance at a battery operating temperature, and the like. Urethane resin, epoxy resin, rubber, polyethylene, polypropylene, polyimide and the like can be used. Of these, urethane resins and epoxy resins are preferred from the viewpoints of corrosion resistance, chemical resistance, ease of production (film forming properties), economy, and the like.

また、バイポーラ電池においては、電流を取り出す目的で、正極用タブ29が正極用最外層集電体に、負極用タブ31が負極用最外層集電体に、接合される。   In the bipolar battery, the positive electrode tab 29 is joined to the positive electrode outermost layer current collector and the negative electrode tab 31 is joined to the negative electrode outermost layer current collector for the purpose of taking out current.

タブの材質は、特に制限されず、従来バイポーラ電池に用いられている公知の材質が用いられうる。例えば、アルミニウム、銅、チタン、ニッケル、ステンレス鋼(SUS)、これらの合金等が例示される。なお、正極用タブと負極用タブとでは、同一の材質が用いられてもよいし、異なる材質が用いられてもよい。   The material of the tab is not particularly limited, and a known material conventionally used for bipolar batteries can be used. Examples thereof include aluminum, copper, titanium, nickel, stainless steel (SUS), and alloys thereof. Note that the same material may be used for the positive electrode tab and the negative electrode tab, or different materials may be used.

本発明のバイポーラ電池においては、使用時の外部からの衝撃や環境劣化を防止するために、電池要素21は、好ましくは電池ケース等の電池外装体33に収容される。前記電池外装体33としては、特に制限されず従来公知の外装体が用いられうる。自動車の熱源から効率よく熱を伝え、電池内部を迅速に電池動作温度まで加熱しうる点で、好ましくは、熱伝導性に優れた高分子−金属複合ラミネートフィルム等が用いられうる。   In the bipolar battery of the present invention, the battery element 21 is preferably housed in a battery outer body 33 such as a battery case in order to prevent external impact and environmental degradation during use. The battery exterior body 33 is not particularly limited, and a conventionally known exterior body can be used. A polymer-metal composite laminate film or the like excellent in thermal conductivity can be preferably used in that heat can be efficiently transferred from a heat source of an automobile and the inside of the battery can be rapidly heated to the battery operating temperature.

かかる電池外装体33に電池要素21を収容するには、前記外装体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、前記電池要素21を密封状態で収容することが好ましい。この際、正極用タブ29および負極用タブ31、並びに各電圧測定用リード37は、前記熱融着により接合された部位に挟まれて前記外装体の外部に導出される。   In order to accommodate the battery element 21 in the battery exterior body 33, it is preferable to accommodate the battery element 21 in a sealed state by joining a part or all of the peripheral portion of the exterior body by heat fusion. . At this time, the positive electrode tab 29, the negative electrode tab 31, and each voltage measurement lead 37 are led out of the exterior body by being sandwiched between the portions bonded by the thermal fusion.

さらに、本発明のバイポーラ電池においては、図16に示すように、電圧測定用リード37に、単電池コントローラを接続するためのソケット40が接続されていてもよい。前記単電池コントローラは、バイポーラ電池の単電池の電圧を制御するためのものであり、前記ソケットは、集電体に接続された電圧測定用リードを単電池コントローラに接続するための、電圧測定用リード接続用電極を有している。言い換えれば、本発明のバイポーラ電池においては、電圧測定用リードに、単電池の電圧を制御する単電池コントローラを接続するための、電圧測定用リード接続用電極を有するソケット40が接続されていてもよい。なお、単電池コントローラとしては、例えば、各単電池の電圧が規定の値を超えた場合に、前記単電池の正極と負極とを電気的に接続して、前記正極と前記負極との間に介在する電解質層をバイパスしうる、電流バイパス回路が例示される。   Furthermore, in the bipolar battery of the present invention, as shown in FIG. 16, a socket 40 for connecting a cell controller may be connected to the voltage measurement lead 37. The cell controller is for controlling the voltage of a cell of a bipolar battery, and the socket is for voltage measurement for connecting a voltage measurement lead connected to a current collector to the cell controller. It has an electrode for lead connection. In other words, in the bipolar battery of the present invention, even if the voltage measurement lead is connected to the socket 40 having a voltage measurement lead connection electrode for connecting a single battery controller for controlling the voltage of the single battery. Good. In addition, as the unit cell controller, for example, when the voltage of each unit cell exceeds a specified value, the positive electrode and the negative electrode of the unit cell are electrically connected, and the unit is connected between the positive electrode and the negative electrode. A current bypass circuit that can bypass the intervening electrolyte layer is illustrated.

本発明のバイポーラ電池は、複数個連結されて組電池を形成しうる。すなわち、本発明の第2は、本発明のバイポーラ電池を含む、組電池である。前記組電池において、本発明のバイポーラ電池は、その複数個が、または他の電池と組み合わせて、並列接続、直列接続、並列−直列接続または直列−並列接続により接続されてなる。これにより、種々の車両用ごとの容量および電圧の要望に対して、基本のバイポーラ電池を様々に組み合わせることで対応することが可能となる。その結果、必要なエネルギーおよび出力を設計することが容易になる。そのため種々の車両用ごとに異なるバイポーラ電池を設計、生産する必要がなく、基本となるバイポーラ電池の大量生産が可能となり、量産化によるコスト削減が可能となる。   A plurality of bipolar batteries of the present invention can be connected to form an assembled battery. That is, the second of the present invention is an assembled battery including the bipolar battery of the present invention. In the assembled battery, a plurality of the bipolar batteries of the present invention or a combination with other batteries are connected in parallel connection, series connection, parallel-series connection or series-parallel connection. Thereby, it becomes possible to respond to the demands for capacity and voltage for various vehicles by variously combining basic bipolar batteries. As a result, it becomes easy to design the required energy and output. Therefore, it is not necessary to design and produce different bipolar batteries for various vehicles, and the basic bipolar battery can be mass-produced, and the cost can be reduced by mass production.

ここで、本発明の組電池の好ましい一形態につき、図面を用いて詳細に説明する。   Here, a preferred embodiment of the assembled battery of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図17は、図12に示す矢印Xの方向から見た本発明の第3実施形態のバイポーラ電池を示す側面図である。図18は、図17に示す本発明の第3実施形態のバイポーラ電池を積層してなる組電池の積層状態を示す模式断面図である。   FIG. 17 is a side view showing the bipolar battery according to the third embodiment of the present invention as seen from the direction of the arrow X shown in FIG. 18 is a schematic cross-sectional view showing a stacked state of a battery pack in which the bipolar battery according to the third embodiment of the present invention shown in FIG. 17 is stacked.

図18に示すように、本形態の組電池においては、本発明の第3実施形態のバイポーラ電池が3個積層されている。この際、第3実施形態のバイポーラ電池においては、電圧測定用リードが、電池要素の上部および下部を通過している部位が、前記電池要素を支持するための、支持体として用いられている。すなわち、本形態の組電池において、積層される各バイポーラ電池は、電圧測定用リードが電池要素の上部および下部を通過している部位を介して積層されている。このため、上述したように、FFCからなる電圧測定用リードの樹脂部が振動を吸収し、電池要素への振動の伝達が抑制されうる。その結果、極めて耐振動性に優れる組電池が提供されうる。なお、図18には、本発明の第3実施形態のバイポーラ電池が積層されてなる組電池の積層状態を示したが、本発明の組電池の形態はこれに制限されない。例えば、電圧測定用リードが、電池要素の上部または下部のいずれか一方のみを通過しており、その通過している部位が電池要素を支持するための支持体として用いられているバイポーラ電池(例えば、第2実施形態に示すもの)が複数積層されてもよい。   As shown in FIG. 18, in the assembled battery of this embodiment, three bipolar batteries of the third embodiment of the present invention are stacked. At this time, in the bipolar battery according to the third embodiment, the portion of the voltage measurement lead that passes through the upper part and the lower part of the battery element is used as a support for supporting the battery element. That is, in the assembled battery of the present embodiment, each bipolar battery to be stacked is stacked via a portion where the voltage measurement leads pass through the upper part and the lower part of the battery element. For this reason, as described above, the resin portion of the voltage measurement lead made of FFC absorbs vibration, and transmission of vibration to the battery element can be suppressed. As a result, an assembled battery having extremely excellent vibration resistance can be provided. FIG. 18 shows the stacked state of the assembled battery formed by stacking the bipolar batteries of the third embodiment of the present invention, but the form of the assembled battery of the present invention is not limited to this. For example, a bipolar battery (for example, a voltage measuring lead passes through only one of the upper part and the lower part of the battery element, and the passing part is used as a support for supporting the battery element (for example, , Those shown in the second embodiment) may be stacked.

また、本発明の組電池は、本発明のバイポーラ電池と、前記バイポーラ電池と正負極電極材料が同一であって、前記バイポーラ電池の構成単位数直列接続されることにより電圧が同一とされた電池(好ましくはバイポーラ型でないリチウムイオン二次電池(本明細書中、「一般リチウムイオン二次電池」とも称する))と、を並列に接続したものであってもよい。すなわち、本発明の組電池を形成する電池には、本発明のバイポーラ電池と一般リチウムイオン二次電池等とが混在していても良い。これにより、出力重視のバイポーラ電池と、エネルギー重視の一般リチウムイオン二次電池との組み合わせで、お互いの弱点を補う組電池が形成され、組電池の軽量化およびコンパクト化が図られる。それぞれのバイポーラ電池と一般リチウムイオン二次電池とをどの程度の割合で混在させるかは、組電池として要求される安全性能、出力性能に応じて適宜決定されうる。   The assembled battery of the present invention is the same as the bipolar battery of the present invention, wherein the bipolar battery and the positive and negative electrode material are the same, and the voltage is the same by connecting in series the number of constituent units of the bipolar battery. A lithium ion secondary battery (preferably a non-bipolar lithium ion secondary battery (also referred to as “general lithium ion secondary battery” in the present specification)) connected in parallel may be used. In other words, the battery forming the assembled battery of the present invention may be a mixture of the bipolar battery of the present invention and a general lithium ion secondary battery. As a result, an assembled battery that compensates for each other's weaknesses is formed by a combination of a bipolar battery that focuses on output and a general lithium ion secondary battery that focuses on energy, thereby reducing the weight and size of the assembled battery. The proportion of each bipolar battery and general lithium ion secondary battery to be mixed can be appropriately determined according to the safety performance and output performance required for the assembled battery.

さらに、上記の組電池を少なくとも2以上直列、並列、または直列と並列の複合接続することで、複合組電池を形成してもよい。これにより、新たに組電池を作製することなく、使用目的ごとの電池容量や出力に対する要求に比較的安価に対応することが可能となる。また、組電池が複数直並列接続されてなる複合組電池は、一部の電池、組電池が故障しても、その故障部分を交換するのみで修理が完了しうる。   Furthermore, a composite assembled battery may be formed by connecting at least two or more of the above assembled batteries in series, parallel, or in series and parallel. Thereby, it becomes possible to respond to the demand for the battery capacity and output for each purpose of use relatively inexpensively without producing a new assembled battery. Moreover, even if a part of the batteries and the assembled battery fail, the composite assembled battery in which a plurality of assembled batteries are connected in series and parallel can be repaired only by replacing the failed part.

なお、本発明の組電池および複合組電池のその他の構成および製造方法等の具体的な形態は、何ら制限されず、従来公知の一般リチウムイオン二次電池を用いた組電池および複合組電池の構成および製造方法等と同様の形態が適宜適用されうる。例えば、特開2003−303583号公報に記載されているような、従来公知の組電池および複合組電池の構成および製造方法が利用されうる。   The specific configuration of the assembled battery and the composite assembled battery according to the present invention is not limited in any particular way, and the assembled battery and composite assembled battery using a conventionally known general lithium ion secondary battery are not limited. Forms similar to the configuration and manufacturing method can be applied as appropriate. For example, the configurations and manufacturing methods of conventionally known assembled batteries and composite assembled batteries as described in JP-A-2003-303583 can be used.

上記のバイポーラ電池、組電池、複合組電池は、例えば、電気自動車(EV)、シリーズまたはパラレルハイブリッド電気自動車(HEV)、燃料電池自動車、ハイブリッド燃料電池自動車等に搭載され、高エネルギー密度、高出力密度が求められる車両駆動用電源や補助電源として好適に利用されうる。前記バイポーラ電池、組電池、複合組電池のうち少なくとも1つが車両に搭載される場合には、特に制限されないが、車両中央部の座席下、車両の床下、トランクルーム、エンジンルーム、屋根、ボンネットフード内等に設置されうる。   The bipolar battery, the assembled battery, and the composite assembled battery are mounted on, for example, an electric vehicle (EV), a series or parallel hybrid electric vehicle (HEV), a fuel cell vehicle, a hybrid fuel cell vehicle, and the like, and have a high energy density and a high output. It can be suitably used as a vehicle driving power source or an auxiliary power source for which density is required. When at least one of the bipolar battery, the assembled battery, and the composite assembled battery is mounted on a vehicle, it is not particularly limited, but in the center of the vehicle under the seat, under the floor of the vehicle, trunk room, engine room, roof, inside the hood. Etc. can be installed.

以下、本発明のバイポーラ電池の製造方法の好ましい一形態について、電解質層に高分子ゲル電解質を用いてなるバイポーラ電池の製造方法を例に挙げて説明する。本発明の技術的範囲は下記の形態のみには制限されない。   Hereinafter, a preferred embodiment of a method for manufacturing a bipolar battery according to the present invention will be described by taking as an example a method for manufacturing a bipolar battery using a polymer gel electrolyte in an electrolyte layer. The technical scope of the present invention is not limited to the following forms.

まず、集電体の片面に正極層を作製し、他方の面に負極層を作製することにより、バイポーラ電極を作製する。次に、前記バイポーラ電極を電解質層を介して複数積層し、電池要素とする。この際、正極側の最外層集電体には正極層のみが形成され、負極側の最外層集電体に負極層のみが形成される。その後、各最外層集電体からタブを取り出し、電池外装体等に収容することによって、バイポーラ電池を製造する。   First, a bipolar electrode is produced by producing a positive electrode layer on one side of the current collector and producing a negative electrode layer on the other side. Next, a plurality of the bipolar electrodes are stacked via an electrolyte layer to form a battery element. At this time, only the positive electrode layer is formed on the outermost current collector on the positive electrode side, and only the negative electrode layer is formed on the outermost current collector on the negative electrode side. Then, a bipolar battery is manufactured by taking out a tab from each outermost layer current collector and storing it in a battery outer package or the like.

集電体の片面に正極層を作製する段階では、正極用組成物を調製した後に、前記集電体上に前記正極用組成物を塗布し、乾燥および重合させて、正極層を作製する。   In the step of preparing the positive electrode layer on one side of the current collector, after preparing the positive electrode composition, the positive electrode composition is applied onto the current collector, dried and polymerized to prepare the positive electrode layer.

(1)正極用組成物の調製
正極用組成物は通常はスラリー(正極用スラリー)として得られ、集電体(正極用最外層集電体を含む)の一方の面に塗布される。
(1) Preparation of composition for positive electrode The composition for positive electrode is normally obtained as a slurry (slurry for positive electrode), and is applied to one surface of a current collector (including the outermost current collector for positive electrode).

正極用スラリーは、正極活物質を含む溶液である。また、正極用スラリーは、正極活物質および溶媒の他にも、必要であれば、導電助剤、バインダ、重合開始剤、イオン伝送製ポリマー、およびリチウム塩等を含んでもよい。正極用スラリーは、例えば、正極活物質を含む溶媒中に、バインダ、導電助剤を添加し、ホモミキサー等で攪拌することによって調製されうる。   The positive electrode slurry is a solution containing a positive electrode active material. In addition to the positive electrode active material and the solvent, the positive electrode slurry may contain a conductive additive, a binder, a polymerization initiator, an ion transmission polymer, and a lithium salt, if necessary. The positive electrode slurry can be prepared, for example, by adding a binder and a conductive additive to a solvent containing a positive electrode active material and stirring the mixture with a homomixer or the like.

正極活物質、導電助剤、バインダ、イオン伝導性ポリマー、およびリチウム塩に関しては、基本的に本発明のバイポーラ電池の構成要件である正極層の項で説明した内容と同様の形態が用いられうるため、ここでは説明を省略する。   With respect to the positive electrode active material, the conductive auxiliary agent, the binder, the ion conductive polymer, and the lithium salt, the same form as that described in the section of the positive electrode layer, which is basically a constituent element of the bipolar battery of the present invention, can be used. Therefore, the description is omitted here.

溶媒としては、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)、n−ピロリドン等のスラリー粘度調整溶媒が挙げられ、正極用スラリーの種類に応じて適宜選択されうる。   Examples of the solvent include slurry viscosity adjusting solvents such as N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) and n-pyrrolidone, and may be appropriately selected according to the type of the positive electrode slurry.

正極活物質、リチウム塩、導電助剤等の添加量は、得られるバイポーラ電池が所定の関係を満たすように適宜決定されうる。   The addition amount of the positive electrode active material, the lithium salt, the conductive additive and the like can be appropriately determined so that the obtained bipolar battery satisfies a predetermined relationship.

(2)正極層の作製
上記で調製された正極用スラリーを集電体上に塗布した後、乾燥させて、含まれる溶媒を除去する。
(2) Preparation of positive electrode layer The positive electrode slurry prepared above is applied onto a current collector and then dried to remove the solvent contained therein.

集電体上への正極用スラリーの塗布は、例えば、正極層の厚さが5〜100μmとなるように、コーター、スクリーン印刷法等の従来公知の方法を用いて行われうる。   The application of the positive electrode slurry onto the current collector can be performed using a conventionally known method such as a coater or a screen printing method so that the thickness of the positive electrode layer is 5 to 100 μm, for example.

集電体上に塗布された正極用スラリーを乾燥させるためには、真空乾燥機等の従来公知の装置が用いられうる。この際の乾燥条件は、塗布された正極用スラリーの性質に応じて適宜決定されうる。   In order to dry the positive electrode slurry applied on the current collector, a conventionally known apparatus such as a vacuum dryer can be used. The drying conditions at this time can be appropriately determined according to the properties of the applied positive electrode slurry.

作製した正極層は、表面の平滑性および厚さの均一性を向上させるためにプレス操作によりプレスされることが好ましい。プレス操作は冷間でプレスロールする方法または熱間でプレスロールする方法のいずれの方法であってもよい。   The produced positive electrode layer is preferably pressed by a pressing operation in order to improve surface smoothness and thickness uniformity. The pressing operation may be either a cold press roll method or a hot press roll method.

次に、集電体の正極層が作製された面の反対の面に負極層を作製する。この際には、例えば、上記で説明した正極層と同様にして、負極用組成物を調製した後、前記組成物を集電体上に塗布して、乾燥させればよい。   Next, a negative electrode layer is produced on the surface opposite to the surface on which the positive electrode layer of the current collector is produced. In this case, for example, after preparing a composition for a negative electrode in the same manner as the positive electrode layer described above, the composition may be applied on a current collector and dried.

(3)負極用組成物の調製
負極用組成物は通常はスラリー(負極用スラリー)として得られ、集電体(負極集電体を含む)の正極層が作製された面とは反対の面に塗布される。
(3) Preparation of negative electrode composition The negative electrode composition is usually obtained as a slurry (negative electrode slurry), and is the surface opposite to the surface on which the positive electrode layer of the current collector (including the negative electrode current collector) was prepared. To be applied.

負極用スラリーは、負極活物質を含む溶液である。また、負極用スラリーは、負極活物質および溶媒の他にも、必要であれば、導電助剤、バインダ、重合開始剤、イオン伝導性ポリマー、およびリチウム塩等を含んでもよい。使用される原料や添加量については、「(1)正極用組成物の調製」において説明したものと同様の形態が用いられるため、ここでは説明を省略する。   The negative electrode slurry is a solution containing a negative electrode active material. In addition to the negative electrode active material and the solvent, the negative electrode slurry may contain a conductive assistant, a binder, a polymerization initiator, an ion conductive polymer, a lithium salt, and the like, if necessary. About the raw material used and addition amount, since the form similar to what was demonstrated in "(1) Preparation of the composition for positive electrodes" is used, description is abbreviate | omitted here.

(4)負極層の作製
上記で調製された負極用スラリーを集電体に塗布した後、乾燥させて、含まれる溶媒を除去する。塗布方法、乾燥条件等については、「(2)正極層の作製」において説明したものと同様の形態が用いられるため、ここでは説明を省略する。
(4) Preparation of negative electrode layer After apply | coating the slurry for negative electrodes prepared above to a collector, it is made to dry and the solvent contained is removed. The application method, the drying conditions, and the like are the same as those described in “(2) Production of positive electrode layer”, and thus the description thereof is omitted here.

また、上記「(2)正極層の作製」において説明したプレス操作は、例えば、集電体の片面に正極層を形成し、他面に負極層を形成した後に、正極層および負極層をまとめて行ってもよい。また、集電体の片面に正極層を形成した後にプレス操作してもよいし、集電体の片面に負極層を形成した後にプレス操作してもよい。このように、プレス操作の対象や時期等の形態は、必要に応じて適宜選択されうる。また、プレス条件については適宜選択されうる。   The press operation described in “(2) Preparation of positive electrode layer” includes, for example, forming the positive electrode layer on one side of the current collector and forming the negative electrode layer on the other side, and then combining the positive electrode layer and the negative electrode layer. You may go. Further, the press operation may be performed after forming the positive electrode layer on one surface of the current collector, or the press operation may be performed after forming the negative electrode layer on one surface of the current collector. As described above, the form of the press operation target, time, and the like can be appropriately selected as necessary. Moreover, about press conditions, it can select suitably.

(5)電圧測定用リードの接続
上記で作製されたバイポーラ電極を所望のサイズに切り出す。次いで、各バイポーラ電極の集電体の所望の位置に、FFCからなる電圧測定用リードを接続する。この際、製造上必要であれば、電圧測定用リードを接続するために、前記集電体の周縁部の一部または全部の部位において正極層および/または負極層を剥離し、集電体の一部を露出させてもよい。電圧測定用リードを接続する際の具体的な形態は特に制限されない。例えば、ある集電体に電圧測定用リードを接続する場合には、前記集電体の上面への接続と下面への接続との2通りの場合が考えられるが、いずれの面に接続してもよく、必要であれば、両面に接続してもよい。なお、本工程は、バイポーラ電極の製造後に行われることが、簡便であり好ましいが、可能であれば、以下に示す方法で電池要素を作製した後に、行われても構わない。
(5) Connection of lead for voltage measurement The bipolar electrode produced above is cut out to a desired size. Next, a voltage measurement lead made of FFC is connected to a desired position of the current collector of each bipolar electrode. At this time, if necessary for manufacturing, in order to connect the voltage measurement lead, the positive electrode layer and / or the negative electrode layer are peeled off at a part or all of the peripheral portion of the current collector, A part may be exposed. The specific form when connecting the voltage measurement leads is not particularly limited. For example, when connecting a voltage measurement lead to a current collector, there are two possible cases: connection to the upper surface of the current collector and connection to the lower surface, but it is possible to connect to either surface. If necessary, it may be connected to both sides. In addition, although it is simple and preferable that this process is performed after manufacture of a bipolar electrode, if possible, it may be performed after producing a battery element by the method shown below.

(6)電解質層を介した複数のバイポーラ電極の積層
バイポーラ電極を、セパレータを介して複数積層させて、積層体を作製する。その後、これにゲル原料溶液を含浸させ、重合させて、電池要素を作製する。
(6) Lamination of a plurality of bipolar electrodes via an electrolyte layer A laminated body is produced by laminating a plurality of bipolar electrodes via a separator. Thereafter, this is impregnated with a gel raw material solution and polymerized to produce a battery element.

セパレータとしては、厚みが5〜200μm程度の微孔性ポリエチレンフィルム、微孔性ポリプロピレンフィルム、微孔性エチレン−プロピレン−コポリマーフィルムなど一般的に用いられているものが挙げられる。バイポーラ電極の積層数は、バイポーラ電池に求める電池特性を考慮することにより、適宜決定されうる。   Examples of the separator include those commonly used such as a microporous polyethylene film having a thickness of about 5 to 200 μm, a microporous polypropylene film, and a microporous ethylene-propylene-copolymer film. The number of stacked bipolar electrodes can be appropriately determined by taking into consideration the battery characteristics required for the bipolar battery.

また、積層体において、正極用最外層集電体上には、正極層のみが形成された電極が接続される。また、負極用最外層集電体上には、負極層のみが形成された電極が接続される。   In the laminate, an electrode on which only the positive electrode layer is formed is connected on the positive electrode outermost layer current collector. In addition, an electrode on which only the negative electrode layer is formed is connected on the outermost current collector for negative electrode.

積層体に含浸させるゲル原料溶液は、高分子ゲル電解質を構成するイオン伝導性ポリマー、リチウム塩、重合開始剤等を溶媒に溶解させて調製した溶液である。イオン伝導性ポリマー、リチウム塩等の形態としては、上記で説明したものと同様の形態が用いられるため、ここでは説明を省略する。   The gel raw material solution impregnated in the laminate is a solution prepared by dissolving an ion conductive polymer, a lithium salt, a polymerization initiator, and the like constituting the polymer gel electrolyte in a solvent. Since forms similar to those described above are used as the form of the ion conductive polymer, lithium salt, etc., the description thereof is omitted here.

重合開始剤は、重合方法(熱重合法、紫外線重合法、放射線重合法、電子線重合法など)や重合させる化合物に応じて適宜選択されうる。特に制限されないが、例えば、紫外線重合開始剤としてベンジルジメチルケタール、熱重合開始剤としてアゾビスイソブチロニトリル等が挙げられる。また、溶媒としては、特に制限されないが、例えば、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)、およびn−ピロリドンなどのスラリー粘度調整溶媒等が挙げられる。重合開始剤の添加量は、ホストポリマーに含まれる架橋性官能基の数に応じて適宜決定されうる。通常は、上記イオン伝導性ポリマーに対して0.01〜1質量%程度である。   The polymerization initiator can be appropriately selected depending on the polymerization method (thermal polymerization method, ultraviolet polymerization method, radiation polymerization method, electron beam polymerization method, etc.) and the compound to be polymerized. Although not particularly limited, for example, benzyl dimethyl ketal as an ultraviolet polymerization initiator, and azobisisobutyronitrile as a thermal polymerization initiator can be mentioned. The solvent is not particularly limited, and examples thereof include slurry viscosity adjusting solvents such as N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) and n-pyrrolidone. The addition amount of the polymerization initiator can be appropriately determined according to the number of crosslinkable functional groups contained in the host polymer. Usually, it is about 0.01-1 mass% with respect to the said ion conductive polymer.

ゲル原料溶液の含浸は、例えば、バイポーラ電極をセパレータを介して複数積層し、積層体を作製した後に、作製された積層体をゲル溶液に浸漬することにより、またはゲル原料溶液を注入することにより行われうる。ゲル原料溶液は、まだゲル状になっていないため、電極およびセパレータに浸透しうる。また、含浸させる際には、アプリケーターやコーター等を用いることで微量の供給も可能である。   The impregnation of the gel raw material solution is, for example, by laminating a plurality of bipolar electrodes through a separator and preparing a laminated body, and then immersing the produced laminated body in the gel solution or by injecting the gel raw material solution. Can be done. Since the gel raw material solution is not yet gelled, it can penetrate into the electrode and the separator. Further, when impregnating, a very small amount can be supplied by using an applicator or a coater.

その後、ゲル原料溶液を含浸させた積層体に含まれるイオン伝導性ポリマーを、熱、紫外線、放射線、電子線等により重合(架橋)させる。なかでも、簡便かつ確実に重合を行うことができる点で、好ましくは熱重合が行われうる。乾燥および熱重合の際には、真空乾燥機等の従来公知の装置が用いられうる。乾燥および熱重合の条件はゲル原料溶液の性質に応じて適宜決定されうる。   Thereafter, the ion conductive polymer contained in the laminate impregnated with the gel raw material solution is polymerized (crosslinked) by heat, ultraviolet rays, radiation, electron beams or the like. Among these, thermal polymerization can be preferably performed in that the polymerization can be performed easily and reliably. For drying and thermal polymerization, a conventionally known apparatus such as a vacuum dryer can be used. The conditions for drying and thermal polymerization can be appropriately determined according to the properties of the gel raw material solution.

なお、積層体の作製は、電池内部に水分等が混入するのを防止する観点から、アルゴン、窒素等の不活性雰囲気下で行うことが好ましい。   In addition, it is preferable to manufacture a laminated body from inert viewpoints, such as argon and nitrogen, from a viewpoint which prevents a water | moisture content etc. mixing in the inside of a battery.

本発明において、電解質層は、好ましくはゲル溶液をセパレータに含浸させて重合(架橋)させることにより作製される。これは、セパレータを用いることにより、電解液の充填量を高めうるとともに、熱伝導性が確保されうるためである。しかし、本発明の電解質層は、かような構成に限定されない。   In the present invention, the electrolyte layer is preferably prepared by impregnating a gel solution into a separator and polymerizing (crosslinking) the separator. This is because the use of a separator can increase the filling amount of the electrolytic solution and ensure thermal conductivity. However, the electrolyte layer of the present invention is not limited to such a configuration.

(7)絶縁層の形成
絶縁層は、例えば、積層体の単電池(セル)の周囲部を、所定の幅でエポキシ樹脂等に浸漬させ、または前記周囲部に所定の幅でエポキシ樹脂を注入または含浸させ、その後、前記周囲部に存在するエポキシ樹脂を硬化させることにより形成されうる。この際、好ましくは、集電体は離型性マスキング材等により予めマスキング処理され、前記マスキング剤は、エポキシ樹脂を硬化させた後に剥がすことで簡便に除去されうる。
(7) Formation of Insulating Layer For example, the insulating layer is formed by immersing the peripheral portion of the unit cell (cell) of the laminated body in epoxy resin or the like with a predetermined width, or injecting epoxy resin with a predetermined width into the peripheral portion Alternatively, it may be formed by impregnating and then curing the epoxy resin present in the peripheral portion. At this time, preferably, the current collector is masked in advance with a releasable masking material or the like, and the masking agent can be easily removed by removing the epoxy resin after curing.

(8)タブの接合
積層体の正極用および負極用最外層集電体上にそれぞれ、正極用タブ、負極用タブを接合させる。
(8) Joining tabs The positive electrode tab and the negative electrode tab are joined to the positive electrode and negative electrode outermost layer current collectors of the laminate, respectively.

タブを最外層集電体に接合させる方法は特に制限されず、従来公知の溶接接続等の方法が用いられうる。溶接接続としては、例えば、超音波溶接、スポット溶接等が用いられうる。なかでも、超音波溶接が好ましく用いられる。   A method for joining the tab to the outermost layer current collector is not particularly limited, and a conventionally known method such as welding connection may be used. For example, ultrasonic welding or spot welding can be used as the welding connection. Of these, ultrasonic welding is preferably used.

タブを最外層集電体に接合する際、前記タブと前記最外層集電体との間に第3の層が形成される場合、前記第3の層を形成するのに用いられる原料は特に制限されないが、例えば、クラッド材の作製時に用いられる貴金属ペースト等が例示される。   When a tab is joined to the outermost layer current collector, when a third layer is formed between the tab and the outermost layer current collector, the raw materials used to form the third layer are particularly Although not restricted, For example, the noble metal paste etc. which are used at the time of preparation of a clad material are illustrated.

(9)パッキング(電池の完成)
電圧測定用リードを、図1〜図4(第1実施形態)、図7〜図11(第2実施形態)、または図12〜図15(第3実施形態)等に示す所望の形態に配置する。その後、電池要素全体をラミネートフィルム等の電池外装体で被覆し、熱融着等により密封して、バイポーラ電池を完成させる。これにより、外部からの衝撃に対する耐性が向上し、環境劣化が防止される。封止の際には、正極用タブおよび負極用タブ、並びに電圧測定用リードの一部が電池外部に導出される。
(9) Packing (Battery completion)
The voltage measurement leads are arranged in a desired form as shown in FIGS. 1 to 4 (first embodiment), FIGS. 7 to 11 (second embodiment), or FIGS. 12 to 15 (third embodiment). To do. Thereafter, the entire battery element is covered with a battery outer package such as a laminate film and sealed by heat fusion or the like to complete a bipolar battery. Thereby, the tolerance with respect to the impact from the outside improves, and environmental degradation is prevented. At the time of sealing, the positive electrode tab, the negative electrode tab, and a part of the voltage measurement lead are led out of the battery.

以下、実施例により本発明をより詳細に説明する。ただし、以下の実施例は本発明の最良の形態を例示するためのものであり、本発明の技術的範囲は下記の形態のみには限定されない。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. However, the following examples are for illustrating the best mode of the present invention, and the technical scope of the present invention is not limited only to the following modes.

<電池作成例>
実施例1
以下の方法により、本発明のバイポーラ電池を作製した。
<Example of battery creation>
Example 1
The bipolar battery of the present invention was produced by the following method.

<FFCの作製>
導線としてのアルミニウム箔(厚さ:40μm、幅:2mm)と、絶縁フィルムとしての変性ポリプロピレン(厚さ:50μm、幅45mm、融点:100℃)とを準備した。
<Production of FFC>
An aluminum foil (thickness: 40 μm, width: 2 mm) as a conducting wire and a modified polypropylene (thickness: 50 μm, width 45 mm, melting point: 100 ° C.) as an insulating film were prepared.

前記の導線を、2枚の前記樹脂により挟み、120℃でホットプレスすることによって、厚さ140μmのFFCを作製した。この際、8極の前記導線を、5mmのピッチで挟んだ。次いで、両端部の樹脂を剥離することによって、導線の両端部を3mmずつ露出させ、FFCを作製した。   The conductive wire was sandwiched between two pieces of the resin and hot pressed at 120 ° C. to produce an FFC having a thickness of 140 μm. At this time, the 8-pole conducting wire was sandwiched at a pitch of 5 mm. Next, by peeling off the resin at both ends, both ends of the conductive wire were exposed by 3 mm to produce an FFC.

<バイポーラ電極の作製>
まず、ステンテス(SUS)製の集電体(厚さ:20μm)を準備した。
<Preparation of bipolar electrode>
First, a collector (SUS) current collector (thickness: 20 μm) was prepared.

次いで、正極活物質としてLiMn(平均粒子径:20μm)、導電助剤としてアセチレンブラック、およびバインダとしてポリフッ化ビニリデン(PVdF)を、スラリー粘度調整溶媒であるN−メチル−2−ピロリドン(NMP)に添加し、ホモジナイザーでよく撹拌混合して、正極用スラリーを調製した。前記正極用スラリーを脱泡機により脱泡し、コーターを用いて前記集電体上に塗布して、正極層を形成させた。正極活物質、導電助剤およびバインダの添加量の質量比(正極活物質:導電助剤:バインダ)は、85:5:10であり、スラリー粘度調整溶媒は、前記正極活物質、導電助剤およびバインダの混合物に対して等質量使用した。 Next, LiMn 2 O 4 (average particle diameter: 20 μm) as the positive electrode active material, acetylene black as the conductive auxiliary agent, polyvinylidene fluoride (PVdF) as the binder, N-methyl-2-pyrrolidone (Slurry viscosity adjusting solvent) NMP) and well stirred and mixed with a homogenizer to prepare a positive electrode slurry. The positive electrode slurry was defoamed with a defoamer and applied onto the current collector using a coater to form a positive electrode layer. The mass ratio of the positive electrode active material, the conductive additive and the binder added (positive electrode active material: conductive auxiliary agent: binder) is 85: 5: 10, and the slurry viscosity adjusting solvent is the positive electrode active material, conductive auxiliary agent. And an equal mass relative to the binder mixture.

次に、負極活物質としてハードカーボン(平均粒子径:20μm)、およびバインダとしてPVdFを用いて、前記正極層と同様の方法および装置により、前記集電体の正極層を形成させた面と反対の面上に、負極層を形成させ、バイポーラ電極を作製した。負極活物質およびバインダの添加量の質量比(負極活物質:バインダ)は、90:10であった。   Next, using hard carbon (average particle size: 20 μm) as the negative electrode active material and PVdF as the binder, the surface and the surface of the current collector on which the positive electrode layer is formed are opposite by the same method and apparatus as the positive electrode layer. On the surface, a negative electrode layer was formed to produce a bipolar electrode. The mass ratio of the addition amount of the negative electrode active material and the binder (negative electrode active material: binder) was 90:10.

正極層および負極層はロールプレスにより軽くプレスし、それぞれ45μmと46μmの厚さとした。また、このバイポーラ電極を120mm×70mmの矩形に切断した後、正極層および負極層ともに、外周部を10mmの幅で剥離し、集電体であるステンレス(SUS)の表面を露出させた。   The positive electrode layer and the negative electrode layer were lightly pressed by a roll press to have thicknesses of 45 μm and 46 μm, respectively. Further, after cutting the bipolar electrode into a 120 mm × 70 mm rectangle, the outer peripheral portion of both the positive electrode layer and the negative electrode layer was peeled off with a width of 10 mm to expose the surface of stainless steel (SUS) as a current collector.

上記で作製したFFCを導線1本ごとに切断して、導線を1本(1極)ずつ有する8本のFFCとした。この8本のFFCを、電圧測定用リードとして、上記で露出させたバイポーラ電極の集電体表面に超音波溶接により接続し、FFCが接続された8枚のバイポーラ電極を作製した。この際、FFCの接続は、完成したバイポーラ電池が図3〜図6に示す形態となるように行った。   The FFC produced above was cut for each conducting wire to obtain 8 FFCs each having one conducting wire (one pole). The eight FFCs were connected to the current collector surface of the bipolar electrode exposed as described above by ultrasonic welding as voltage measurement leads, and eight bipolar electrodes connected to the FFC were produced. At this time, the FFC was connected so that the completed bipolar battery would have the form shown in FIGS.

<ゲル高分子電解質層の作製>
プロピレンカーボネート(PC)とエチレンカーボネート(EC)との等容積混合液を用意し、これにリチウム塩としてLiBETI(LiN(SO)を1.0Mの濃度となるように添加して電解液とした。これらに、ポリマー前駆体としてイオン伝導性高分子であるポリエチレンオキシド(PEO)とポリプロピレンオキシド(PPO)との共重合体(平均分子量:7500〜9000)、および重合開始剤としてベンジルジメチルケタール(BDK)をさらに添加して、プレゲル溶液を調製した。なお、前記プレゲル溶液中の、PCおよびECの等容積混合液と、PEOおよびPPOの共重合体との質量比(PC+EC:PEO+PPO)は、90:10であった。
<Preparation of gel polymer electrolyte layer>
Prepare an equal volume mixture of propylene carbonate (PC) and ethylene carbonate (EC), and add LiBETI (LiN (SO 2 C 2 F 5 ) 2 ) as a lithium salt to a concentration of 1.0M. Thus, an electrolytic solution was obtained. These include a copolymer of polyethylene oxide (PEO) and polypropylene oxide (PPO) which are ion conductive polymers as a polymer precursor (average molecular weight: 7500 to 9000), and benzyldimethyl ketal (BDK) as a polymerization initiator. Was further added to prepare a pregel solution. The mass ratio (PC + EC: PEO + PPO) of the equal volume mixture of PC and EC and the copolymer of PEO and PPO in the pregel solution was 90:10.

前記プレゲル溶液を、セパレータであるポリプロピレン(以下、「PP」と略す)製不織布(厚さ:50μm、大きさ:115mm×65mm)に浸漬させ、石英ガラス板により挟持し、紫外線を15分間照射することにより前記ポリマー前駆体を架橋させて、ゲル高分子電解質層を作製した。   The pregel solution is immersed in a nonwoven fabric (thickness: 50 μm, size: 115 mm × 65 mm) made of polypropylene (hereinafter abbreviated as “PP”) as a separator, sandwiched between quartz glass plates, and irradiated with ultraviolet rays for 15 minutes. Thus, the polymer precursor was cross-linked to prepare a gel polymer electrolyte layer.

<バイポーラ電池の製造>
上記で作製したバイポーラ電極の正極上に、前記ゲル高分子電解質層を載置し、露出している集電体上には、絶縁層として、シート状熱融着性ホットメルト(幅:20mm、厚さ:40μm)を、電極層および電解質層の周囲を取り囲むように載置した。
<Manufacture of bipolar batteries>
The gel polymer electrolyte layer is placed on the positive electrode of the bipolar electrode produced as described above. On the exposed current collector, a sheet-like heat-fusible hot melt (width: 20 mm, (Thickness: 40 μm) was placed so as to surround the electrode layer and the electrolyte layer.

前記電解質層上に新たなバイポーラ電極をさらに載置し、単電池(正極層+電解質層+負極層)が7層となるように上記の操作を繰り返して、電池要素を形成した。なお、両最外層のバイポーラ電極の外側の面には電極を形成させず、集電体表面が露出した状態とした。   A new bipolar electrode was further placed on the electrolyte layer, and the above operation was repeated so that the unit cell (positive electrode layer + electrolyte layer + negative electrode layer) became seven layers, thereby forming a battery element. The electrodes were not formed on the outer surfaces of the outermost bipolar electrodes, and the current collector surface was exposed.

その後、前記電池要素をホットプレスすることにより、絶縁層としての熱融着性ホットメルトと集電体とを融着させた。   Thereafter, the battery element was hot-pressed to fuse the heat-fusible hot melt as the insulating layer and the current collector.

さらに、ホットプレス後の積層体をラミネートパック中に入れ、正極タブおよび負極タブ、並びに各FFCを外部に導出して熱融着により真空密封し、バイポーラ電池を完成させた。この際、各FFCの周囲の樹脂が熱融着によりラミネートパックと接着し、密封されていることを確認した。   Further, the laminated body after hot pressing was put in a laminate pack, and the positive electrode tab and the negative electrode tab and each FFC were led out to be vacuum-sealed by heat fusion, thereby completing a bipolar battery. At this time, it was confirmed that the resin around each FFC was bonded to the laminate pack by heat fusion and sealed.

実施例2
上記で作製したFFCを導線4本ごとに切断して、導線を4本(4極)ずつ有する2本のFFCとし、この2本のFFCを、電圧測定用リードとして、完成したバイポーラ電池が図7〜図11に示す形態となるように、上記で露出させたバイポーラ電極の集電体表面に接続したこと以外は、実施例1と同様の方法および装置を用いて、バイポーラ電池を製造した。
Example 2
The FFC produced above is cut into four conductive wires to form two FFCs each having four conductive wires (four poles), and these two FFCs are used as voltage measurement leads. A bipolar battery was manufactured using the same method and apparatus as in Example 1 except that it was connected to the current collector surface of the exposed bipolar electrode so as to have the form shown in FIGS.

実施例3
上記で作製したFFCを導線2本ごとに切断して、導線を2本(2極)ずつ有する4本のFFCとし、この4本のFFCを、電圧測定用リードとして、完成したバイポーラ電池が図12〜図15に示す形態となるように、上記で露出させたバイポーラ電極の集電体表面に接続したこと以外は、実施例1と同様の方法および装置を用いて、バイポーラ電池を製造した。
Example 3
The FFC produced above is cut for every two conductors to form four FFCs each having two conductors (two poles), and these four FFCs are used as voltage measurement leads. A bipolar battery was manufactured using the same method and apparatus as in Example 1 except that it was connected to the current collector surface of the bipolar electrode exposed as described above so as to have the form shown in FIGS.

比較例1
集電体表面に電圧測定用リードとしてのFFCを接続しなかったこと以外は、実施例1と同様の方法および装置を用いて、バイポーラ電池を製造した。
Comparative Example 1
A bipolar battery was manufactured using the same method and apparatus as in Example 1 except that the FFC as the voltage measurement lead was not connected to the current collector surface.

<電池の評価>
<バイポーラ電池の充電試験>
上記で製造したバイポーラ電池について、下記の条件により充電試験を行った。
<Battery evaluation>
<Bipolar battery charging test>
About the bipolar battery manufactured above, the charge test was done on condition of the following.

0.1Cの電流で29.4Vまで充電した(CC)。その後は29.4Vで充電した(CV)。充電時間は計10時間とした。   The battery was charged to 29.4 V with a current of 0.1 C (CC). Thereafter, the battery was charged at 29.4V (CV). The charging time was 10 hours in total.

ここで、1Cとは、その電流値で1時間充電すると、ちょうどその電池が満充電(100%充電)状態になる電流値をいう。例えば、2Cとは1Cの2倍の電流値であり、30分で電池が満充電状態になる電流値である。   Here, 1C refers to a current value at which the battery is fully charged (100% charged) when charged at that current value for 1 hour. For example, 2C is a current value that is twice that of 1C, and the current value at which the battery is fully charged in 30 minutes.

上記の充電により満充電となった各電池について、ラミネートフィルムの封を開けることによってガス抜きを行い、再度ラミネートフィルムの封をした。その後、電圧計を用いて、単電池各層およびバイポーラ電池全体の電圧を測定した。結果を表1に示す。   About each battery fully charged by said charge, degassing was performed by opening the seal of a laminate film, and the laminate film was sealed again. Then, the voltage of each unit cell and the whole bipolar battery was measured using a voltmeter. The results are shown in Table 1.

Figure 0004341427
Figure 0004341427

表1からわかるように、実施例1〜3のバイポーラ電池は、バイポーラ電池全体の電圧に加えて、電池要素の形成後であっても、各集電体に接続されたFFCを介して、各単電池の電圧を測定することが可能である。これに対し、比較例1のバイポーラ電池はかような手段を備えていないため、バイポーラ電池全体の電圧は測定できるものの、単電池各層の電圧は測定することができない。   As can be seen from Table 1, in addition to the voltage of the entire bipolar battery, each of the bipolar batteries of Examples 1 to 3 has an FFC connected to each current collector, even after the battery element is formed. It is possible to measure the voltage of a single cell. On the other hand, since the bipolar battery of Comparative Example 1 does not have such means, the voltage of the entire bipolar battery can be measured, but the voltage of each layer of the unit cell cannot be measured.

<各単電池の電圧調整試験>
表1からわかるように、実施例1〜3のバイポーラ電池においては、各単電池間に最大で11〜16mVの電圧差が生じている。そこで、このばらつきを解消し、各単電池の電圧を一定にする電圧調整試験を行った。
<Voltage adjustment test for each cell>
As can be seen from Table 1, in the bipolar batteries of Examples 1 to 3, a maximum voltage difference of 11 to 16 mV is generated between the single cells. Therefore, a voltage adjustment test was performed to eliminate this variation and make the voltage of each unit cell constant.

本試験においては、電圧を一定にするための装置として、単電池コントローラの代わりにガルバノスタットを擬似的に用いた。また、隣接する集電体に接続された電圧測定用リードとしてのFFCを前記ガルバノスタットへ接続し、設定電圧を4.2Vに設定した。   In this test, a galvanostat was used in a pseudo manner instead of the single cell controller as a device for keeping the voltage constant. In addition, an FFC as a voltage measurement lead connected to an adjacent current collector was connected to the galvanostat, and the set voltage was set to 4.2V.

その結果、各単電池の電圧を4.2Vと一定にすることができた。このように、本発明のバイポーラ電池によれば、電池要素の形成後に各単電池の電圧にばらつきが生じた場合であっても、外部の単電池コントローラに接続することによって、そのばらつきを解消することができる。   As a result, the voltage of each cell could be kept constant at 4.2V. As described above, according to the bipolar battery of the present invention, even when the voltage of each unit cell varies after the battery element is formed, the variation is eliminated by connecting to the external unit cell controller. be able to.

<耐振動性試験>
上記で製造したバイポーラ電池について、以下に示す方法により、耐振動性試験を行った。
<Vibration resistance test>
The bipolar battery manufactured above was subjected to a vibration resistance test by the following method.

まず、1Cの定電流で29.4Vの電圧まで充電した後、1Cの定電流で17.5Vの電圧まで放電した。この際の放電容量を測定し、初期放電容量とした。その後、一旦ラミネートフィルムの封を開け、初回充電時に発生したガスを外部に逃がした。   First, the battery was charged to a voltage of 29.4 V with a constant current of 1 C, and then discharged to a voltage of 17.5 V with a constant current of 1 C. The discharge capacity at this time was measured and used as the initial discharge capacity. After that, the laminate film was once opened and the gas generated during the first charge was released to the outside.

次いで、上記のバイポーラ電池を平坦なアルミニウム製の板により挟持して固定した。次いで、この挟持された電池に対して垂直方向に単調な振動(振幅:3mm、周波数:50Hz)を200時間加えた。   Next, the bipolar battery was sandwiched and fixed by a flat aluminum plate. Next, a monotonous vibration (amplitude: 3 mm, frequency: 50 Hz) in the vertical direction was applied to the sandwiched battery for 200 hours.

その後、上記と同様の方法により放電容量を測定し、加振後放電容量とした。加振後放電容量の、初期放電容量に対する百分率を算出し、容量維持率とした。結果を表2に示す。   Thereafter, the discharge capacity was measured by the same method as described above to obtain the discharge capacity after vibration. The percentage of the discharge capacity after vibration to the initial discharge capacity was calculated and used as the capacity maintenance rate. The results are shown in Table 2.

Figure 0004341427
Figure 0004341427

<FFCの耐振動性への寄与>
実施例2および3の結果から、本発明のバイポーラ電池において、集電体に電圧測定用リードとしてのFFCを接続する際には、前記FFCを電池要素の上部および/または下部を通過させて、電池外装体の外部に導出すると、バイポーラ電池の耐振動性が向上しうることがわかる。
<Contribution to vibration resistance of FFC>
From the results of Examples 2 and 3, in the bipolar battery of the present invention, when connecting the FFC as the voltage measurement lead to the current collector, the FFC was passed through the upper part and / or the lower part of the battery element, It can be seen that the vibration resistance of the bipolar battery can be improved when it is led out of the battery outer casing.

また、実施例3の結果から、本発明のバイポーラ電池に振動が伝達する際の伝達部位にFFCが位置していると、さらに耐振動性が向上しうることがわかる。これにより、本発明のバイポーラ電池を、電圧測定用リードが電池要素の上部および/または下部を通過している部位を介して積層することにより、耐振動性に優れる組電池が提供されうることが示唆される。   Moreover, it can be seen from the results of Example 3 that the vibration resistance can be further improved if the FFC is located at the transmission site when the vibration is transmitted to the bipolar battery of the present invention. Thus, by stacking the bipolar battery of the present invention through the portion where the voltage measurement lead passes through the upper part and / or the lower part of the battery element, an assembled battery having excellent vibration resistance can be provided. It is suggested.

FFCの好ましい一形態を示す平面図である。It is a top view which shows one preferable form of FFC. FFCの好ましい一形態を示す模式斜視図である。It is a model perspective view which shows one preferable form of FFC. 第1実施形態のバイポーラ電池の外観を示す模式斜視図である。It is a model perspective view which shows the external appearance of the bipolar battery of 1st Embodiment. 図3に示すA−A線に沿った模式断面図である。It is a schematic cross section along the AA line shown in FIG. 本発明の第1実施形態における電池要素を示す模式斜視図である。It is a model perspective view which shows the battery element in 1st Embodiment of this invention. 図5に示す矢印Xの方向から見た本発明の第1実施形態における電圧測定用リードの接続位置を示す側面図である。It is a side view which shows the connection position of the lead | read | reed for voltage measurement in 1st Embodiment of this invention seen from the direction of the arrow X shown in FIG. 第2実施形態のバイポーラ電池の外観を示す模式斜視図である。It is a model perspective view which shows the external appearance of the bipolar battery of 2nd Embodiment. 図7に示すA−A線に沿った模式断面図である。It is a schematic cross section along the AA line shown in FIG. 本発明の第2実施形態における電池要素を示す模式斜視図である。It is a model perspective view which shows the battery element in 2nd Embodiment of this invention. 図9に示す矢印Xの方向から見た本発明の第2実施形態における電圧測定用リードの接続位置を示す側面図である。It is a side view which shows the connection position of the lead | read | reed for voltage measurement in 2nd Embodiment of this invention seen from the direction of the arrow X shown in FIG. 図9に示す矢印Yの方向から見た本発明の第2実施形態における電圧測定用リードの接続位置を示す側面図である。It is a side view which shows the connection position of the lead | read | reed for voltage measurement in 2nd Embodiment of this invention seen from the direction of arrow Y shown in FIG. 第3実施形態のバイポーラ電池の外観を示す模式斜視図である。It is a model perspective view which shows the external appearance of the bipolar battery of 3rd Embodiment. 図12に示すA−A線に沿った模式断面図である。It is a schematic cross section along the AA line shown in FIG. 本発明の第3実施形態における電池要素を示す模式斜視図である。It is a model perspective view which shows the battery element in 3rd Embodiment of this invention. 図14に示す矢印Xの方向から見た本発明の第3実施形態における電圧測定用リードの接続位置を示す側面図である。It is a side view which shows the connection position of the lead | read | reed for voltage measurement in 3rd Embodiment of this invention seen from the direction of the arrow X shown in FIG. 電圧測定用リード37に、単電池コントローラを接続するためのソケット40が接続された、本発明のバイポーラ電池を示す模式斜視図である。FIG. 4 is a schematic perspective view showing a bipolar battery of the present invention in which a socket 40 for connecting a cell controller is connected to a voltage measurement lead 37. 図12に示す矢印Xの方向から見た本発明の第3実施形態のバイポーラ電池を示す側面図である。It is a side view which shows the bipolar battery of 3rd Embodiment of this invention seen from the direction of the arrow X shown in FIG. 図17に示す本発明の第3実施形態のバイポーラ電池を積層してなる組電池の積層状態を示す模式断面図である。It is a schematic cross section which shows the lamination | stacking state of the assembled battery formed by laminating | stacking the bipolar battery of 3rd Embodiment of this invention shown in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1 フレキシブルフラットケーブル(FFC)
2 導体
3 絶縁フィルム
4 薄肉部
11 バイポーラ電池、
13 集電体、
15 正極層、
17 負極層、
19 電解質層、
21 電池要素、
23 単電池(セル)、
25 正極用最外層集電体、
27 負極用最外層集電体、
29 正極用タブ、
31 負極用タブ、
33 電池外装体、
35 絶縁層、
37,37a〜37h 電圧測定用リード、
40 ソケット。
1 Flexible flat cable (FFC)
2 Conductor 3 Insulating film 4 Thin part 11 Bipolar battery,
13 Current collector,
15 positive electrode layer,
17 negative electrode layer,
19 electrolyte layer,
21 battery elements,
23 single battery (cell),
25 outermost layer current collector for positive electrode,
27 outermost layer current collector for negative electrode,
29 Positive electrode tab,
31 Negative electrode tab,
33 Battery exterior body,
35 insulation layer,
37, 37a to 37h Voltage measurement leads,
40 sockets.

Claims (11)

複数の単電池が集電体を介して直列に接続された電池要素が、電池外装体内に封入されてなるバイポーラ電池において、
前記単電池を挟持する集電体に、前記単電池ごとの電圧を測定するための、導体が絶縁フィルムにより被覆されてなるフレキシブルフラットケーブルからなる電圧測定用リードが接続されて前記電池外装体の外部に導出され、この際、前記電圧測定用リードの導出部位において、前記絶縁フィルムが前記電池外装体により挟持されていることを特徴とする、バイポーラ電池。
In a bipolar battery in which a battery element in which a plurality of single cells are connected in series via a current collector is enclosed in a battery exterior body,
A voltage measuring lead made of a flexible flat cable in which a conductor is covered with an insulating film is connected to a current collector for sandwiching the unit cell, and a voltage measurement lead is connected to the current collector body. A bipolar battery characterized in that it is led out to the outside, and at this time, the insulating film is sandwiched by the battery outer package at the lead-out portion of the voltage measurement lead .
前記フレキシブルフラットケーブルの絶縁フィルムを構成する材料は、ポリエチレン、ポリセロ、ポリプロピレン、コーテッドポリエステル、ナイロン、コーテッドポリプロピレン、ポリスチレン、ポリビニルアルコール、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニリデン、ポリイミドからなる群から選択される1種または2種以上の樹脂である、請求項に記載のバイポーラ電池。 The material constituting the insulating film of the flexible flat cable is one or two selected from the group consisting of polyethylene, polycello, polypropylene, coated polyester, nylon, coated polypropylene, polystyrene, polyvinyl alcohol, polycarbonate, polyvinylidene chloride, and polyimide. The bipolar battery according to claim 1 , wherein the bipolar battery is a resin of a seed or more. 前記電圧測定用リードが、前記電池要素の側面の長手方向にずれて、前記電池要素の積層方向から見て互いに重ならないように、前記集電体に接続されている、請求項1または2に記載のバイポーラ電池。The voltage measuring lead is connected to the current collector such that the voltage measuring lead is displaced in the longitudinal direction of the side surface of the battery element and does not overlap each other when viewed from the stacking direction of the battery element. The bipolar battery described. 前記単電池中に含まれる電解質層は、ポリマー電解質からなるポリマー電解質層である、請求項1〜のいずれか1項に記載のバイポーラ電池。 The electrolyte layer included in the unit cell is a polymer electrolyte layer composed of a polymer electrolyte, a bipolar battery according to any one of claims 1-3. 前記単電池中に含まれる正極は、正極活物質としてリチウム−遷移金属複合酸化物を含み、前記単電池中に含まれる負極は、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を含む、請求項1〜のいずれか1項に記載のバイポーラ電池。 The positive electrode included in the single cell includes a lithium-transition metal composite oxide as a positive electrode active material, and the negative electrode included in the single cell includes carbon or a lithium-transition metal composite oxide as a negative electrode active material. The bipolar battery according to any one of claims 1 to 4 . 前記電圧測定用リードに、前記単電池の電圧を制御する単電池コントローラを接続するための、電圧測定用リード接続用電極を有するソケットが接続されてなる、請求項1〜のいずれか1項に記載のバイポーラ電池。 The voltage measurement leads, said for connecting the single battery controller for controlling the voltages of the cells, the socket is connected with a lead connecting electrode voltage measurement, any one of claims 1 to 5 The bipolar battery described in 1. 前記電圧測定用リードは、前記電池要素の上部および/または下部を通過して、前記電池外装体の外部に導出される、請求項1〜6のいずれか1項に記載のバイポーラ電池。 It said voltage measuring leads, the passes through the upper and / or bottom of the cell element, wherein is derived to the outside of the battery case body, the bipolar battery according to any one of claims 1-6. 前記電圧測定用リードが、前記電池要素の上部および下部を通過している部位が、前記電池要素を支持するための、支持体として用いられてなる、請求項に記載のバイポーラ電池。 The bipolar battery according to claim 7 , wherein a portion where the voltage measurement lead passes through an upper part and a lower part of the battery element is used as a support for supporting the battery element. 請求項1〜のいずれか1項に記載のバイポーラ電池を含む、組電池。 The assembled battery containing the bipolar battery of any one of Claims 1-8 . 請求項7または8に記載のバイポーラ電池が、前記電圧測定用リードが前記電池要素の上部および/または下部を通過している部位を介して積層されてなる、組電池。 9. The assembled battery, wherein the bipolar battery according to claim 7 or 8 is laminated through a portion where the voltage measurement lead passes through an upper part and / or a lower part of the battery element. 請求項1〜のいずれか1項に記載のバイポーラ電池、または請求項9もしくは10に記載の組電池を搭載する車両。 A vehicle equipped with the bipolar battery according to any one of claims 1 to 8 , or the assembled battery according to claim 9 or 10 .
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