JP4595302B2 - Bipolar battery - Google Patents

Bipolar battery Download PDF

Info

Publication number
JP4595302B2
JP4595302B2 JP2003313284A JP2003313284A JP4595302B2 JP 4595302 B2 JP4595302 B2 JP 4595302B2 JP 2003313284 A JP2003313284 A JP 2003313284A JP 2003313284 A JP2003313284 A JP 2003313284A JP 4595302 B2 JP4595302 B2 JP 4595302B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
battery
tab
layer
film
bipolar
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP2003313284A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2005158264A (en
Inventor
恭一 渡邉
好一 根本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nissan Motor Co Ltd filed Critical Nissan Motor Co Ltd
Priority to JP2003313284A priority Critical patent/JP4595302B2/en
Publication of JP2005158264A publication Critical patent/JP2005158264A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4595302B2 publication Critical patent/JP4595302B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Secondary Cells (AREA)
  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)

Description

本発明は、正極と負極の組み合わせの直列構成が少なくとも1以上存在するバイポーラ構造の電池および該電池を用いた組電池とこれを搭載した車両に関する。   The present invention relates to a battery having a bipolar structure in which at least one series configuration of a combination of a positive electrode and a negative electrode exists, an assembled battery using the battery, and a vehicle equipped with the battery.

近年、環境保護運動の高まりを背景として電気自動車(EV)、ハイブリット自動車(HEV)、燃料電池車(FCV)の導入を促進すべく、これらのモータ駆動用電池の開発が行われている。この用途には、繰り返し充電可能な二次電池が使用される。EV、HEV、FCVのモータ駆動電源のような高出力及び高エネルギー密度が要求される用途では、単一の大型電池は事実上作れず、複数個の電池を接続して構成した組電池を使用することが一般的であった。また、このような組電池を構成する一個の電池として、リチウムイオン二次電池が提案されている。   In recent years, in order to promote the introduction of electric vehicles (EV), hybrid vehicles (HEV), and fuel cell vehicles (FCV) against the backdrop of an increase in environmental protection movement, these motor drive batteries have been developed. For this purpose, a rechargeable secondary battery is used. In applications that require high output and high energy density, such as EV, HEV, and FCV motor drive power supplies, it is virtually impossible to make a single large battery. Use an assembled battery that consists of multiple batteries connected. It was common to do. Moreover, a lithium ion secondary battery has been proposed as one battery constituting such an assembled battery.

一方、携帯用の電話やパソコンなどの電子機器用(民生用途)の電池でも放電容量の大きいリチウムイオン二次電池が利用されているが、さらに、スペースファクター並びに軽量の点からシート型とし、さらにシート型電池の電圧や容量を大きくするためにバイポーラ電極ユニットを採用してなるシート型のバイポーラ電池が提案されている(例えば、特許文献1、2参照のこと。)。   On the other hand, lithium-ion secondary batteries with large discharge capacity are also used for batteries for electronic devices such as portable phones and personal computers (consumer use). However, in terms of space factor and light weight, the sheet type is used. In order to increase the voltage and capacity of a sheet-type battery, a sheet-type bipolar battery employing a bipolar electrode unit has been proposed (see, for example, Patent Documents 1 and 2).

かかるバイポーラ電池構造としては、例えば、一方の面が正極用集電体層であり他方の面が負極用集電体層である複合集電体の正極用集電体層の上に正極活物質層を有し、負極用集電体層の上に負極活物質層を有するバイポーラ電極ユニットを有し、且つ電解質として固体電解質を使用することを特徴とするシート型のバイポーラ電池や、バイポーラ電極ユニットの一または直列接続された二以上を有する第1組と第1組と同数のバイポーラ電極ユニットを有する第2組とが端子電極に接続される電極板を中央として互いに鏡像関係となるように並列接続されており、且つ第1組に含まれる少なくとも一のバイポーラ電極ユニットとそれと鏡像関係にある第2組中のバイポーラ電極ユニットの各複合集電体同士がリード線により直接電気的に接続されてなることを特徴とするシート型のバイポーラ電池がある(例えば、特許文献1、2参照。)。   As such a bipolar battery structure, for example, a positive electrode active material is formed on a positive electrode current collector layer of a composite current collector in which one surface is a positive electrode current collector layer and the other surface is a negative electrode current collector layer. Sheet-type bipolar battery and bipolar electrode unit comprising a bipolar electrode unit having a negative electrode active material layer on a negative electrode current collector layer, and using a solid electrolyte as an electrolyte The first set having one or two or more connected in series and the second set having the same number of bipolar electrode units as the first set are arranged in parallel so that they are mirror images of each other with the electrode plate connected to the terminal electrode as the center. The composite current collectors of the at least one bipolar electrode unit that is connected and included in the first set and the bipolar electrode unit in the second set that is in a mirror image relationship with each other are directly and electrically connected by lead wires. There are bipolar battery of the sheet form characterized by comprising a connection (e.g., see Patent Documents 1 and 2.).

こうしたシート型のバイポーラ電池では、シート状の発電要素を収納する外装容器として、従来の金属製の外装容器に代えて防水性シートからなる袋体を用いられている。かかる防水性シートとしては、ポリエチレンテレフタレート層とアルミニウム箔とエチレン−アクリル酸共重合体(エチレンモノマー成分1モルあたりアクリル酸モノマー成分の量:0.08モル、MI:5)との層とからなる三層構造の防水シートが用いられている。   In such a sheet-type bipolar battery, a bag body made of a waterproof sheet is used instead of a conventional metal outer container as an outer container for storing a sheet-like power generation element. Such a waterproof sheet comprises a polyethylene terephthalate layer, an aluminum foil, and an ethylene-acrylic acid copolymer (amount of acrylic acid monomer component per mole of ethylene monomer component: 0.08 mol, MI: 5). A three-layer waterproof sheet is used.

このようなシート型のバイポーラ電池は、個々に金属製の外装容器を持たないため薄型、軽量で放熱性が良好であり、過充電等に容器内の圧力が高圧にとなり破裂に至った場合でも、金属容器に比べて衝撃が少なく安全性に優れるため、一般の民生用途に幅広く利用できるものである。
特開2000−100471号公報(第4頁左欄25〜28行、第6頁左欄2〜8行) 特開2000−195495号公報(第4頁右欄20〜24行)
Such a sheet-type bipolar battery does not have an individual metal outer container, so it is thin, lightweight, and has good heat dissipation.Even if the pressure inside the container becomes high due to overcharge, etc. Because of its low impact and superior safety compared to metal containers, it can be widely used in general consumer applications.
JP 2000-1000047 (page 4, left column 25-28, page 6, left column 2-8) JP 2000-195495 (page 4, right column, lines 20 to 24)

しかしながら、上記特許文献1、2に記載のシート型のバイポーラ電池では、防水性シ
ートからなる袋体を用いることで十分なシール性及び防水性を確保することができるため、上記したような一般民生用途では使用可能であるものの、EV、HEV、FCVのモータ駆動電源等や補助電源として搭載して利用しようとする場合には、車両特有の高電圧を付加するための高い絶縁性を確保することが出来ていなかった。すなわち、車両用のバイポーラ電池では、高電圧化が強く求められており、こうした要請に応じて電池内に収納される発電要素を構成する単セルを数十〜百数十セル程度まで積層して400Vを超えるような電圧にして用いることが検討されている。しかしながら、シート型のバイポーラ電池では、防水性シートからなる袋体を用いて、そ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、上記発電要素を収納し密封した構成を有し、該発電要素の両端電極とと導通される金属製のタブ(電極端子リード)が、上記熱融着部(シール部)に挟まれて上記袋体の外部に露出される構造を有する。そのため、タブのうち、袋体熱融着部(シール部)に挟まれている部分では、該タブと防水性フィルム内の金属層(アルミニウム箔)との間に、僅かに防水性フィルムの内層にあたる熱融着性樹脂フィルムが介在するだけなので、車両用の400Vを超えるような電圧に耐える絶縁を保証することが極めて困難であった。
However, in the sheet-type bipolar battery described in Patent Documents 1 and 2, sufficient sealing performance and waterproofness can be ensured by using a bag made of a waterproof sheet. Although it can be used in applications, when installing it as an EV, HEV or FCV motor drive power supply or auxiliary power supply, ensure high insulation to add a high voltage unique to the vehicle. Was not made. That is, in a bipolar battery for a vehicle, a high voltage is strongly demanded, and in response to such a request, a single cell constituting a power generation element housed in the battery is laminated to about several tens to several hundreds of cells. The use of a voltage exceeding 400 V has been studied. However, a sheet-type bipolar battery has a configuration in which the power generating element is housed and sealed by bonding a part or all of the periphery thereof by heat fusion using a bag made of a waterproof sheet. In addition, a metal tab (electrode terminal lead) that is electrically connected to both end electrodes of the power generating element is sandwiched between the heat-sealed portions (seal portions) and exposed to the outside of the bag body. Therefore, in the portion of the tab that is sandwiched between the bag heat-sealing portions (sealing portions), the inner layer of the waterproof film is slightly between the tab and the metal layer (aluminum foil) in the waterproof film. Therefore, it is extremely difficult to guarantee insulation that can withstand a voltage exceeding 400 V for vehicles.

そこで、本発明が目的とするところは、高電圧付加時でも絶縁を確保することのできるバイポーラ電池、および該電池を用いた組電池とこれらを搭載した車両を提供するものである。より詳しくは、高電圧付加時でも、電極タブと外装フィルム内金属層間の絶縁を確保することのできるバイポーラ電池、および該電池を用いた組電池とこれらを搭載した車両を提供するものである。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a bipolar battery capable of ensuring insulation even when a high voltage is applied, an assembled battery using the battery, and a vehicle equipped with the battery. More specifically, the present invention provides a bipolar battery capable of ensuring insulation between the electrode tab and the metal layer in the exterior film even when a high voltage is applied, an assembled battery using the battery, and a vehicle equipped with these batteries.

本発明は、正極と負極の組み合わせの構成が複数存在し、外装材として高分子金属複合フィルムを有するバイポーラ構造を有し、400V以上の電圧を出力可能な高電圧電池において、タブ金属表面に少なくともタブ金属の金属抵抗よりも高い高抵抗層を有し、前記高抵抗層が膜厚0.5μm〜5μmの金属酸化被膜であること特徴とするバイポーラ電池により達成できる。 The present invention provides a bipolar structure having a combination of a positive electrode and a negative electrode, a polymer metal composite film as an exterior material, and capable of outputting a voltage of 400 V or more. This can be achieved by a bipolar battery having a high resistance layer higher than the metal resistance of the tab metal, wherein the high resistance layer is a metal oxide film having a thickness of 0.5 μm to 5 μm.

本発明によれば、バイポーラ構造を有し、400V以上の電圧を出力可能な高電圧電池において、タブ金属表面に少なくともタブ金属の金属抵抗よりも高い高抵抗層を設けて、前記高抵抗層を膜厚0.5μm〜5μmの金属酸化被膜とすることで、バイポーラ電池のタブ部を高電圧付加時でもバイポーラ端子間の絶縁を確保することができる。そのため、電池の起電力が高くなり、高絶縁が必要になる車両用のモータ駆動電源用途に好適に利用できるものである。なお、一般の民生用途で使用する電池(例えば、携帯電話や携帯パソコン向けの電池では、携帯時に漏電等により感電しても問題とならないように数V〜20V程度である)では本発明仕様はオーバースペックとなる。更に高抵抗層に高抵抗皮膜を用いる場合には、該皮膜の微小な凹凸形状により、電池のシール性が最も要求されるタブ部において、高い接着強度をそのアンカー効果によって発現させることができ、電池のシール信頼性が大幅に向上する。 According to the present invention, in a high voltage battery having a bipolar structure and capable of outputting a voltage of 400 V or more, a high resistance layer higher than at least the metal resistance of the tab metal is provided on the tab metal surface, and the high resistance layer is provided. By using a metal oxide film with a film thickness of 0.5 μm to 5 μm, insulation between the bipolar terminals can be ensured even when a high voltage is applied to the tab portion of the bipolar battery. Therefore, the electromotive force of the battery is high, and the battery can be suitably used for a motor drive power source for vehicles that require high insulation. In the case of a battery used for general consumer use (for example, a battery for a mobile phone or a portable personal computer has a voltage of about several volts to 20 volts so as not to cause a problem even if an electric shock is caused by electric leakage during carrying) Over spec. Furthermore, when using a high-resistance film for the high-resistance layer, high adhesion strength can be expressed by the anchor effect in the tab portion where the sealing performance of the battery is most required due to the minute uneven shape of the film, Battery seal reliability is greatly improved.

本発明に係るバイポーラ電池は、正極と負極の組み合わせの構成が複数存在し、外装材として高分子金属複合フィルムを有するバイポーラ構造の電池において、タブ金属表面に少なくともタブ金属の金属抵抗よりも高い抵抗層を有すること特徴とするものである。以下、本発明の実施の形態につき、説明する。   The bipolar battery according to the present invention includes a plurality of combinations of positive and negative electrodes, and a bipolar battery having a polymer metal composite film as an exterior material. The resistance is higher than at least the metal resistance of the tab metal on the tab metal surface. It is characterized by having a layer. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.

本発明の対象となるバイポーラ電池としては、特に制限されるべきものではなく、例えば、バイポーラ電池の構造・形態で区別した場合には、積層型(扁平型)電池、巻回型(円筒型)電池など特に制限されるべきものではなく、従来公知のいずれの構造にも適用し得るものである。同様にバイポーラ電池の電解質の種類で区別した場合にも、特に制限さ
れるべきものではなく、電解液をセパレータ(不織布セパレータを含む)に含浸させた液体電解質型電池、ポリマー電池とも称される高分子ゲル電解質型電池および固体高分子電解質(全固体電解質)型電池のいずれにも適用し得るものである。これらの電解質のうち高分子ゲル電解質および固体高分子電解質(全固体電解質)に関しては、これらを単独で使用することもできるし、これら高分子ゲル電解質や固体高分子電解質(全固体電解質)をセパレータ(不織布セパレータを含む)に含浸させて使用することもできるなど、特に制限されるべきものではない。また、一次電池および二次電池のいずれにも適用し得るものであるが、本発明の使用目的が車両特有の高電圧を付加するための高い絶縁性を確保する点にあることから、二次電池に適用するのが望ましい。さらに、バイポーラ電池の電極材料ないし電極間を移動する金属イオンで見た場合には、バイポーラリチウムイオン二次電池、バイポーラナトリウムイオン二次電池、バイポーラカリウムイオン二次電池、バイポーラニッケル水素二次電池、バイポーラニッケルカドミウム二次電池、ニッケル水素電池など特に制限されるべきものではなく、従来公知のいずれの電極材料等にも適用し得るものである。好ましくは、バイポーラリチウムイオン二次電池である。これは、バイポーラリチウムイオン二次電池では、セル(単電池層)の電圧が大きく、高エネルギー密度、高出力密度が達成でき、車両の駆動電源用や補助電源用として優れているためである。したがって、以下の説明では、バイポーラリチウムイオン二次電池を例にとり説明するが、本発明はこれらに何ら制限されるべきものではない。
The bipolar battery that is the subject of the present invention is not particularly limited. For example, when the bipolar battery is distinguished by the structure and form of the bipolar battery, it is a stacked type (flat type) battery or a wound type (cylindrical type). The battery is not particularly limited, and can be applied to any conventionally known structure. Similarly, when distinguished by the type of electrolyte of the bipolar battery, there is no particular limitation, and a high level of liquid electrolyte type battery or polymer battery in which an electrolytic solution is impregnated in a separator (including a nonwoven fabric separator) is also used. The present invention can be applied to both a molecular gel electrolyte type battery and a solid polymer electrolyte (all solid electrolyte) type battery. Among these electrolytes, polymer gel electrolytes and solid polymer electrolytes (all solid electrolytes) can be used alone, or these polymer gel electrolytes and solid polymer electrolytes (all solid electrolytes) can be used as separators. It is not particularly limited, for example, it can be used by impregnating (including a nonwoven fabric separator). Further, although it can be applied to both primary batteries and secondary batteries, the purpose of the present invention is to ensure high insulation for applying a high voltage peculiar to vehicles. It is desirable to apply to batteries. Furthermore, when viewed from the electrode material of the bipolar battery or metal ions moving between the electrodes, the bipolar lithium ion secondary battery, bipolar sodium ion secondary battery, bipolar potassium ion secondary battery, bipolar nickel metal hydride secondary battery, A bipolar nickel cadmium secondary battery, a nickel metal hydride battery and the like are not particularly limited, and can be applied to any conventionally known electrode material. A bipolar lithium ion secondary battery is preferable. This is because a bipolar lithium ion secondary battery has a large cell (single cell layer) voltage, can achieve high energy density and high output density, and is excellent as a vehicle driving power source or an auxiliary power source. Therefore, in the following description, a bipolar lithium ion secondary battery will be described as an example, but the present invention should not be limited to these.

以下、本発明のバイポーラ電池の具体的な実施形態につき、図面を用いて説明する。   Hereinafter, specific embodiments of the bipolar battery of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1(a)は、本発明に係るバイポーラ電池の一実施形態を模式的に表わした平面図である。図1(b)は、図1(a)のA−A線断面図であり、バイポーラ電池の積層構造の一実施形態を模式的に表わした断面概略図である。図1(c)は、図1(a)のB−B線断面図であり、バイポーラ電池の金属製のタブが、外装材の高分子金属複合フィルムの熱融着部(シール部)に挟まれている部分の積層構造の一実施形態を模式的に表わした断面概略図である。   FIG. 1A is a plan view schematically showing one embodiment of a bipolar battery according to the present invention. FIG.1 (b) is the sectional view on the AA line of Fig.1 (a), and is the cross-sectional schematic diagram typically showing one Embodiment of the laminated structure of a bipolar battery. FIG. 1C is a cross-sectional view taken along line BB of FIG. 1A, in which a metal tab of a bipolar battery is sandwiched between heat-sealed portions (seal portions) of a polymer metal composite film of an exterior material. 1 is a schematic cross-sectional view schematically showing an embodiment of a laminated structure of a portion.

図1(b)に示すように、本発明のバイポーラ電池1では、正極と負極の組み合わせの直列構成が複数存在する、いわゆるバイポーラ構造を有するものである。ここでいうバイポーラ構造とは、1枚または2枚以上で構成される集電体の片面に正極層(正極活物質層ともいう)を設け、もう一方の面に負極層(負極活物質層ともいう)を設けたバイポーラ電極3、電解質層5を挟み隣合うバイポーラ電極3の正極と負極とが対向するようになっている構造をいうものとする。すなわち、バイポーラ電池1では、集電体の片方の面上に正極層を有し、他方の面上に負極層を有するバイポーラ電極3を、電解質層5を介して複数枚積層した構造の電極積層体(発電要素、電池素子ないしバイポーラ電池本体とも称する)9を有するものである。   As shown in FIG. 1B, the bipolar battery 1 of the present invention has a so-called bipolar structure in which a plurality of series configurations of combinations of a positive electrode and a negative electrode exist. The bipolar structure here means that a positive electrode layer (also referred to as a positive electrode active material layer) is provided on one side of a current collector composed of one or more sheets, and a negative electrode layer (also referred to as a negative electrode active material layer) on the other side. And the positive electrode and the negative electrode of the adjacent bipolar electrode 3 with the electrolyte layer 5 sandwiched therebetween. That is, in the bipolar battery 1, an electrode stack having a structure in which a plurality of bipolar electrodes 3 having a positive electrode layer on one surface of the current collector and a negative electrode layer on the other surface are stacked via the electrolyte layer 5. A body (also referred to as a power generation element, a battery element or a bipolar battery body) 9.

また、本発明では、上記バイポーラ電極3を複数枚積層した電極積層体9の最外部である最上層の電極3aと最下層の電極3bは、バイポーラ電極でなくてもよく、例えば、最上層の集電体兼正極板と最下層の集電体兼負極板の必要な片面のみに正極層ないし負極層を設けた構造(非バイポーラ電極構造)としてもよい。また、集電体同士が接触したり、電解液が漏れ出したり、積層電極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、各電極の周囲には絶縁層7が形成されている。   In the present invention, the uppermost layer electrode 3a and the lowermost layer electrode 3b, which are the outermost parts of the electrode laminate 9 in which a plurality of the bipolar electrodes 3 are laminated, may not be bipolar electrodes. A structure (non-bipolar electrode structure) in which a positive electrode layer or a negative electrode layer is provided on only one side of the current collector / positive electrode plate and the lowermost current collector / negative electrode plate. In addition, an insulating layer 7 is formed around each electrode in order to prevent current collectors from coming into contact with each other, electrolyte leaking out, and short-circuiting due to slight unevenness at the end of the laminated electrode. Has been.

また、本発明のバイポーラ電池では、最外部の集電体とは別にそれぞれ正極端子板および負極端子板(図示せず)を接合してもよい。さらに図1(b)に示すように、電池外部に取り出される正極及び負極タブ11、13と最外部の電極3a、3bの集電体(または電極端子板)との間を電気的に接続するために正極及び負極リード15、17で電気的に接続してもよいが、最外部の電極の集電体(または電極端子板)に電池外部に取り出され
る正極及び負極タブを直接接続しても良いし、最外部の電極の集電体(または電極端子板)の一部を延長して正極及び負極リードとしてもよいなど、特に制限されるべきものではない。該正極及び負極タブ11、13には、図示されていない車両の負荷(モータ、電装品など)が接続され、これら電極タブ11、13には、非常に大きな充放電電流が流れる。そのため、正極タブと負極タブ11、13の幅および厚み(換言すれば断面積)は、主にそれに流れるであろう充放電時の電流値により決定される。また、使用する際の外部からの衝撃、環境劣化を防止するために、電極積層体9を電池外装材19に減圧封入し、正極及び負極タブ11、13を電池外装材19の外部に取り出した構造である。電池外装材19には、軽量化の観点から、アルミニウム、ステンレス、ニッケル、銅などの金属(合金を含む)の薄膜乃至箔(金属層19b)をポリプロピレンフィルム等の絶縁性の樹脂フィルム(表皮樹脂層19aと金属層−タブ間樹脂層19c)で被覆した高分子金属複合ラミネートフィルムが用いられている。そして、電池外装材19の周辺部の一部または全部を熱融着等にて接合することにより、電極積層体9を収納し減圧封入(密封)し、正極及び負極タブ11、13を電池外装材19の外部に取り出した構成としている。
In the bipolar battery of the present invention, a positive terminal plate and a negative terminal plate (not shown) may be joined separately from the outermost current collector. Further, as shown in FIG. 1B, the positive and negative electrode tabs 11 and 13 taken out of the battery are electrically connected to the current collectors (or electrode terminal plates) of the outermost electrodes 3a and 3b. For this purpose, the positive and negative electrode leads 15 and 17 may be electrically connected, but the positive electrode and negative electrode tabs taken out of the battery may be directly connected to the current collector (or electrode terminal plate) of the outermost electrode. It is not particularly limited, for example, a part of the current collector (or electrode terminal plate) of the outermost electrode may be extended to form a positive electrode and a negative electrode lead. The positive and negative electrode tabs 11 and 13 are connected to a vehicle load (motor, electrical component, etc.) not shown, and a very large charge / discharge current flows through these electrode tabs 11 and 13. Therefore, the width and thickness (in other words, the cross-sectional area) of the positive electrode tab and the negative electrode tabs 11 and 13 are determined mainly by the current value at the time of charging / discharging that will flow therethrough. Further, in order to prevent external impact and environmental degradation during use, the electrode laminate 9 was sealed under reduced pressure in the battery outer packaging 19 and the positive and negative electrode tabs 11 and 13 were taken out of the battery outer packaging 19. It is a structure. From the viewpoint of weight reduction, the battery casing material 19 is made of a thin film or foil (metal layer 19b) of a metal (including an alloy) such as aluminum, stainless steel, nickel, or copper, and an insulating resin film (skin resin) such as a polypropylene film. A polymer metal composite laminate film covered with a layer 19a and a metal layer-tab resin layer 19c) is used. Then, a part or all of the peripheral part of the battery outer packaging material 19 is joined by heat fusion or the like, so that the electrode laminate 9 is accommodated and sealed (sealed) under reduced pressure. The structure is taken out of the material 19.

上記バイポーラ電極(最外部の非バイポーラ電極を含む)の積層回数は、所望する電圧に応じて調節する。例えば、車両用では、単電池の端子間電圧を4.2Vにしているので、数十〜百数十セル分の単電池層が直列接続されてなる構成の電池要素9の端子間電圧(電池電圧)は400Vを超えるような高電圧になる。このようにバイポーラ電池は、1つの単電池層の端子間電圧がバイポーラ電極を用いない、例えば、リチウムイオン二次電池などのような一般的な二次電池の端子間電圧に比較して高いので、容易に高電圧の電池を構成することができる。そのため、車両特有の高電圧を付加するための高い絶縁性を確保することができる以下の構成要件を具備していることが必要不可欠となる。   The number of laminations of the bipolar electrode (including the outermost non-bipolar electrode) is adjusted according to the desired voltage. For example, in the case of a vehicle, since the voltage between the terminals of the single battery is 4.2 V, the voltage between the terminals of the battery element 9 (battery of the battery element 9 having a structure in which single battery layers for several tens to hundreds of tens of cells are connected in series. Voltage) is a high voltage exceeding 400V. As described above, in the bipolar battery, the voltage between terminals of one single battery layer does not use a bipolar electrode, and is higher than the voltage between terminals of a general secondary battery such as a lithium ion secondary battery. A high voltage battery can be easily constructed. Therefore, it is indispensable to have the following configuration requirements that can ensure high insulation for applying a high voltage peculiar to the vehicle.

即ち、本発明のバイポーラ電池1では、正極タブと負極タブ11、13の金属表面に少なくともタブ金属の金属抵抗よりも高い抵抗層21を有している必要がある。これは、外装材である高分子金属複合フィルムの金属層とタブの間で絶縁破壊が起きる可能性が高い。そのためタブ表面に、例えば、高抵抗の皮膜等の上記高抵抗層を有するようにしておくことで全体としての絶縁を確保することができるものである。更にタブの金属表面上の高抵抗層(皮膜)は、微細凹凸形状を有し、タブのシール部分の接着において、アンカー効果を付与することが可能となり、電池のシール強度を大幅に向上させることができる。   That is, in the bipolar battery 1 of the present invention, it is necessary to have a resistance layer 21 higher than the metal resistance of at least the tab metal on the metal surfaces of the positive electrode tab and the negative electrode tabs 11 and 13. This is likely to cause dielectric breakdown between the metal layer and the tab of the polymer metal composite film as the exterior material. Therefore, the insulation as a whole can be ensured by having the high resistance layer such as a high resistance film on the tab surface. Furthermore, the high resistance layer (film) on the metal surface of the tab has a fine uneven shape, and can provide an anchor effect in bonding the seal portion of the tab, greatly improving the sealing strength of the battery. Can do.

上記高抵抗層(高抵抗皮膜)は、タブの金属表面上にあればよい(図1(c)参照のこと)、即ち、必ずしもタブの全長に高抵抗皮膜が設けられている必要はなく、タブの一部分だけに設けられていてもよい。タブは電池外部に連結する場合に表面に高抵抗層があると接触抵抗が高くなり好ましくない。従って、絶縁を確保したい部分以外は高抵抗皮膜が無い方が好ましい。   The high resistance layer (high resistance film) may be on the metal surface of the tab (see FIG. 1C), that is, the high resistance film does not necessarily have to be provided on the entire length of the tab. It may be provided only on a part of the tab. When the tab is connected to the outside of the battery, if a high resistance layer is present on the surface, the contact resistance increases, which is not preferable. Therefore, it is preferable that there is no high resistance film except for a portion where insulation is desired.

かかる観点から、上記高抵抗層は、タブ表面の少なくとも樹脂のシール部分に存在することが望ましい(図1(b)の断面の位置)。タブ金属表面の少なくとも樹脂のシール部分20に高抵抗層を設定することで、タブ部の絶縁とタブ部のシール強度の増加効果を両立させることができる。ここでいう樹脂とは、図1(c)に示すように、外装材である高分子金属複合フィルム19の金属層−タブ間樹脂層19cをいう。かかる樹脂層19は、1層で十分であるが、2層以上であってもよい。なお、外装材である高分子金属複合フィルム19は、図1(b)、(c)に示すように、表皮樹脂層19a、外装内金属層19b及び金属層−タブ間樹脂層19cの3層のラミネート構造が一般的であるが、これに制限されるものではなく、従来公知の電池外装材に用いられる高分子金属複合フィルムを用いることができる。   From this point of view, it is desirable that the high resistance layer is present at least in the resin seal portion on the tab surface (the position of the cross section in FIG. 1B). By setting a high resistance layer at least on the resin seal portion 20 on the surface of the tab metal, both the insulation of the tab portion and the effect of increasing the seal strength of the tab portion can be achieved. The resin here means a resin layer 19c between the metal layer and the tab of the polymer metal composite film 19 which is an exterior material, as shown in FIG. 1 (c). The resin layer 19 may be one layer, but may be two or more layers. As shown in FIGS. 1B and 1C, the polymer metal composite film 19 which is an exterior material has three layers of a skin resin layer 19a, an exterior metal layer 19b, and a metal layer-tab resin layer 19c. However, the present invention is not limited to this, and a polymer metal composite film used for a conventionally known battery exterior material can be used.

さらに、本発明では、電池外部に取り出されるタブのうち、上記シール部20に近い部
分にも高抵抗層を設けることがより好ましい。これは、図1(b)に示すように、電池外装材の端部では、外装材内の金属層が外部に露出しているため、タブが振動したり、取り付け時に折り曲げられたりすることで、タブと外部露出する金属層とが近接乃至接触するおそれがあり、こうした場合でも十分な絶縁を確保することができるためである。なお、電池外縁部で金属層が露出する対策としては、民生用途の電池の場合には、絶縁テープや絶縁塗料により電池外縁部を絶縁処理するだけでもよいが、本発明のように電池が高電圧となる場合には、これだけでは上記したシール部と同様に、絶縁が十分に確保できないため、本発明の高絶縁層により対応する必要があるといえる。
Furthermore, in the present invention, it is more preferable to provide a high resistance layer in a portion close to the seal portion 20 among the tabs taken out from the battery. This is because, as shown in FIG. 1B, the metal layer in the exterior material is exposed to the outside at the end of the battery exterior material, so that the tab vibrates or is bent at the time of attachment. This is because there is a possibility that the tab and the metal layer exposed to the outside may come close to or contact each other, and even in such a case, sufficient insulation can be secured. As a measure for exposing the metal layer at the outer edge of the battery, in the case of a battery for consumer use, it is sufficient to insulate the outer edge of the battery with insulating tape or insulating paint. In the case of a voltage, it can be said that it is necessary to cope with the high insulating layer of the present invention because the insulation cannot be sufficiently ensured as with the above-described seal portion by itself.

また、上記高抵抗層21は、少なくとも1層あればよく、2層以上あれば更に絶縁効果がでる。また、タブの金属表面上の高抵抗皮膜は、薄くても絶縁効果を有するので、タブ部の厚さを抑えたい場合等には特に有効である。   Further, the high resistance layer 21 may be at least one layer, and if it is two or more layers, a further insulating effect can be obtained. In addition, the high resistance film on the metal surface of the tab has an insulating effect even if it is thin, and is particularly effective when it is desired to suppress the thickness of the tab portion.

上記タブ金属表面上に設けられる高抵抗層21としては、金属の酸化皮膜、絶縁めっき皮膜、樹脂コーティングによる皮膜などがあるが、タブ金属の抵抗よりも高い抵抗を有する皮膜(以下、単に高抵抗皮膜、または皮膜とも称する)であれば発明の目的を達成するため、特に限定は行わない。   Examples of the high resistance layer 21 provided on the surface of the tab metal include a metal oxide film, an insulating plating film, and a resin coating film, but a film having a resistance higher than that of the tab metal (hereinafter simply referred to as a high resistance layer). In order to achieve the object of the invention, there is no particular limitation.

好ましくは、高抵抗層が金属の酸化皮膜である。これは、皮膜の抵抗値、皮膜表面の微細凹凸形状によるアンカー効果、タブ金属との接合強度、作業性、経済性等の点で優れるためである。かかる金属の酸化皮膜としては、例えば、アルミニウム、タンタル、ニオブ、チタン、ハフニウム、ジルコニウム、亜鉛、タングステン、ビスマス、アンチモンなどの陽極酸化皮膜が挙げられるが、これらに制限されるべきものではない。これらの金属の陽極酸化皮膜の実施形態としては、(1)これらの金属をタブとし、その表面に陽極酸化皮膜を形成すること、(2)アルミニウムやニッケルのタブの表面に前記陽極酸化皮膜形成用の金属をメッキ、蒸着等を行った後、陽極酸化皮膜を形成する形態がある。   Preferably, the high resistance layer is a metal oxide film. This is because the resistance value of the film, the anchor effect due to the fine uneven shape on the surface of the film, the bonding strength with the tab metal, the workability, the economical efficiency and the like are excellent. Examples of such metal oxide films include anodic oxide films such as aluminum, tantalum, niobium, titanium, hafnium, zirconium, zinc, tungsten, bismuth, and antimony, but should not be limited to these. Embodiments of these metal anodic oxide films include (1) forming these metals as tabs and forming an anodic oxide film on the surface thereof, and (2) forming the anodic oxide films on the surfaces of aluminum and nickel tabs. There is a form in which an anodic oxide film is formed after plating, vapor deposition, or the like.

タブ金属表面上への上記金属の酸化皮膜の形成方法は、硫酸等の酸性液体に目的の金属板(金属板表面に目的の金属をメッキ、蒸着したものを含む)を入れ陽極にし、他極に安定な金属板(Pt等)、もしくは陽極と同一の金属を陰極にして、20V程度の電圧を印荷し1時間程度、電気分解する。この手法により、微細凹凸形状の陽極酸化皮膜が形成できる。   The metal oxide film is formed on the tab metal surface by placing the target metal plate (including the target metal plated and evaporated on the surface of the metal plate) in an acidic liquid such as sulfuric acid and using it as the anode. A stable metal plate (Pt or the like) or the same metal as the anode is used as a cathode, a voltage of about 20 V is applied, and electrolysis is performed for about 1 hour. By this method, a fine concavo-convex anodic oxide film can be formed.

なお、タブ金属表面上への絶縁めっき皮膜の形成方法に関しては、CVD法、PVD法、真空蒸着法、溶融めっき(どぶづけ)、金属浸透法、金属溶射法、電解メッキなど従来公知の金属表面処理技術を用いて形成することができる。該絶縁めっき皮膜形成に用いられる絶縁めっき材料としては、高抵抗皮膜となりえるものであれば、特に制限されるべきものではなく、例えば、磁性フェライト(絶縁性酸化物)めっきなどが挙げられる。   As for the method of forming an insulating plating film on the surface of the tab metal, a conventionally known metal surface such as a CVD method, a PVD method, a vacuum deposition method, a hot dipping method, a metal penetration method, a metal spraying method, an electrolytic plating, etc. It can be formed using processing techniques. The insulating plating material used for forming the insulating plating film is not particularly limited as long as it can be a high resistance film, and examples thereof include magnetic ferrite (insulating oxide) plating.

同様に、樹脂コーティングによる皮膜の形成方法に関しても、従来公知の樹脂コーティング技術を用いて形成することができる。例えば、語術する実施例10に示すように、コーティングする樹脂の粉体を静電粉体塗装によりタブ表面に均一に付着させた後、高温で焼き付ける方法のほか、浸漬法、静電粉体塗装法以外のスプレー法などを用いて樹脂をコーティングして皮膜を形成しても良いし、されたコーティングされた樹脂を焼成させて皮膜を形成しても良いなど、特に制限されるべきものではない。好ましくは、実施例でも用いた静電粉体塗装法が、樹脂と金属との接合強度、さらには樹脂皮膜表面の微細な凹凸形成によるアンカー効果などの点で優れている。該樹脂コーティング皮膜形成に用いられる樹脂としては、高抵抗皮膜となりえるものであれば、特に制限されるべきものではなく、例えば、テフロン(登録商標)(米国のデュポン社の製造する四フッ化エチレン樹脂の商品名)、ポリカーボネート(PC)、ポリエステル(PETP)、3フッ化塩化エチレン(PCTFE
)、4フッ化エチレン・6フッ化プロプレン(FEP)、フッ化ビニリデン(PVdF)などが挙げられる。
Similarly, a method for forming a film by resin coating can also be formed by using a conventionally known resin coating technique. For example, as shown in Working Example 10, in addition to a method in which the powder of the resin to be coated is uniformly attached to the tab surface by electrostatic powder coating, and then baked at a high temperature, an immersion method, electrostatic powder The film may be formed by coating the resin using a spray method other than the painting method, or the film may be formed by baking the coated resin, which should not be particularly limited. Absent. Preferably, the electrostatic powder coating method used in the examples is excellent in terms of the bonding strength between the resin and the metal, and the anchor effect due to the formation of fine irregularities on the surface of the resin film. The resin used for forming the resin coating film is not particularly limited as long as it can be a high resistance film. For example, Teflon (registered trademark) (tetrafluoroethylene produced by DuPont, USA) Trade name of resin), polycarbonate (PC), polyester (PETP), ethylene trifluoride chloride (PCTFE)
And tetrafluoroethylene / hexafluoropropylene (FEP), vinylidene fluoride (PVdF), and the like.

前記高抵抗層(皮膜)の抵抗値は、高電圧のバイポーラ電池のタブ部の絶縁を確保するためには、106V/m以上、好ましくは2×107V/m以上であることが望ましい。高抵抗皮膜の抵抗値が106V/mより小さくなると車両で使用される高電圧の場合に絶縁低下の割合が大きくなる可能性がある。車両での使用電圧の上限は一般に500V程度である。従って、タブと外装フィルム内金属層の間に500Vかかった場合でも絶縁が確保される必要がある。かかる観点から、上記抵抗値が導き出されたものである。また、上記高抵抗皮膜の抵抗(値)は、上記したようにV/mの単位で表される、絶縁破壊強さである。この絶縁破壊強さは、ASTM D149、JIS K6911、JIS C2103に準拠する測定方法により求めることができ、単位長さ当たりの物質が耐えられる電圧を示す。この値が高いほど、材料の厚さ方向両端にかかった高電圧を絶縁できると言う理由で、薄厚材料でも絶縁を確保できるため有効である。 The resistance value of the high resistance layer (film) is 10 6 V / m or more, preferably 2 × 10 7 V / m or more in order to ensure insulation of the tab portion of the high voltage bipolar battery. desirable. If the resistance value of the high-resistance film is smaller than 10 6 V / m, there is a possibility that the rate of insulation decrease will increase in the case of a high voltage used in a vehicle. The upper limit of the working voltage in a vehicle is generally about 500V. Accordingly, it is necessary to ensure insulation even when 500 V is applied between the tab and the metal layer in the exterior film. From this point of view, the resistance value is derived. The resistance (value) of the high resistance film is a dielectric breakdown strength expressed in units of V / m as described above. This dielectric breakdown strength can be determined by a measuring method based on ASTM D149, JIS K6911, and JIS C2103, and indicates a voltage that can be withstood by a substance per unit length. The higher this value, the more effective the insulation can be ensured even with a thin material because it is possible to insulate the high voltage applied to both ends of the material in the thickness direction.

また、高抵抗層を有するタブと外装材内の金属層間の抵抗値が、500Vを印加したときに、100MΩ以上、好ましくは500MΩ以上であることが望ましい。該抵抗値は、実施例で説明する「絶縁性の検査」に記載の方法により求められる。タブと外装材内の金属層間の抵抗値が100MΩ以上あれば、タブと外装フィルム内金属層の間に500Vかかった場合でも絶縁が確保されているといえる。また、電池完成後に、かかる抵抗値を測定することで、タブと外装材内の金属層間の絶縁確認は勿論のこと、電池内部に短絡などの異常がないこともあわせて確認できる点で、有効な検査手段ともなり得る。   Further, it is desirable that the resistance value between the tab having the high resistance layer and the metal layer in the exterior material is 100 MΩ or more, preferably 500 MΩ or more when 500 V is applied. The resistance value is obtained by the method described in “Insulation test” described in the examples. If the resistance value between the tab and the metal layer in the exterior material is 100 MΩ or more, it can be said that insulation is secured even when 500 V is applied between the tab and the metal layer in the exterior film. In addition, by measuring the resistance value after the battery is completed, it is effective not only for confirming insulation between the tab and the metal layer in the exterior material, but also for confirming that there is no abnormality such as a short circuit inside the battery. It can also be a simple inspection means.

前記高抵抗層(皮膜)の膜厚は、タブ金属の抵抗よりも高い抵抗値を示すものであれば発明の目的を達成することができるため、特に制限されない。また、電池の電圧により求められる抵抗値の大きさや、金属層−タブ間樹脂層19cの厚さ及び絶縁性能、皮膜の材料の抵抗値の違いなどによって、高抵抗層(皮膜)の好適な膜厚の範囲も異なるため一義的に規定することはできないが、通常5μm以下、好ましくは0.1〜1μmのサブミクロンの厚さでも十分に絶縁を確保できる。   The film thickness of the high resistance layer (film) is not particularly limited as long as the object of the invention can be achieved as long as the resistance value is higher than the resistance of the tab metal. Also, a suitable film for the high resistance layer (film) depending on the magnitude of the resistance value determined by the battery voltage, the thickness and insulation performance of the metal layer-tab resin layer 19c, the resistance value of the film material, and the like. Since the thickness range is different, it cannot be uniquely defined, but a sufficient insulation can be ensured even with a submicron thickness of usually 5 μm or less, preferably 0.1 to 1 μm.

また、上記高抵抗層の比表面積の範囲は、1.1〜5であることが望ましい。ここで、高抵抗層の比表面積とは、図2に示すように、タブ11のうち高抵抗層の皮膜21が設けられている部分における、投影面積に対する実際の面積(高抵抗皮膜の表面積)といえる。すなわち、上記比表面積=皮膜の表面積/投影面積といえる。実際には、上記比表面積は、実施例で説明する「比表面積の測定」に記載の方法により求められる、皮膜形成前のタブのガス吸着量に対する皮膜形成後のタブのガス吸着量の比率として規定することができる。簡単に説明すれば、比表面積は、JIS Z8830に準拠するガス吸着方式で測定し、皮膜の無いタブの吸着量(m2/g)に対し、皮膜を形成後の吸着量(m2/g)を測定し、その比率を示したものである。上記比表面積は大きいほど接着面積が増え、アンカー効果も大きくなることから好ましいが、本発明のタブ部の比表面積はあまり数値が5を超えて大きくなると、図2に示すようにタブ11表面上の高抵抗皮膜21の凹凸形状が微細になりすぎ、実質のアンカーが減少する。また、比表面積が1.1未満では皮膜21の凹凸の量が少ないため、外装材との接着強度の向上が小さい。従って、1.1〜5の範囲にあることで優れた接着性効果をもたらす。なお、高抵抗皮膜21の凹凸形状や膜厚等は、皮膜の種類にもよるが、製造段階での陽極酸化皮膜条件や絶縁めっき皮膜条件や樹脂コーティング条件などを変える事で調整・制御可能であり、これにより所望の比表面積を容易にコントロールすることができる。尚、上記比表面積の要件は、高抵抗層が金属の酸化皮膜である場合に、これを満足することが望ましい。上記比表面積は高抵抗層の皮膜と外装材の樹脂フィルムとの接着強度を高める上で望ましい要件であるため、例えば、高抵抗層が実施例10に示すような樹脂コーティングによる皮膜の場合には、比表面積が1で
あっても(つまり、樹脂コーティングによる皮膜の表面に微細な凹凸形状がなくても)樹脂同士の接着であるため、十分な接着強度を確保することができる(表1のピール平均値参照のこと)場合もあるためである。よって、本発明では、高抵抗層が上記に規定する上記比表面積の範囲から外れるものであっても十分な接着強度を提供することができる場合もある。
The range of the specific surface area of the high resistance layer is desirably 1.1-5. Here, the specific surface area of the high resistance layer is, as shown in FIG. 2, the actual area with respect to the projected area (surface area of the high resistance film) in the portion of the tab 11 where the film 21 of the high resistance layer is provided. It can be said. That is, the specific surface area = the surface area of the film / the projected area. Actually, the specific surface area is calculated by the method described in “Measurement of specific surface area” described in Examples, and is the ratio of the gas adsorption amount of the tab after film formation to the gas adsorption amount of the tab before film formation. Can be prescribed. Briefly, specific surface area, measured by the gas adsorption method conforming to JIS Z8830, the adsorption amount of free tab of film to (m 2 / g), the adsorption amount after forming a film (m 2 / g ) And the ratio is shown. The larger the specific surface area is, the larger the adhesion area and the greater the anchoring effect. However, when the specific surface area of the tab portion of the present invention is too large to exceed 5, as shown in FIG. The uneven shape of the high resistance film 21 becomes too fine, and the substantial anchor is reduced. In addition, when the specific surface area is less than 1.1, the amount of unevenness of the film 21 is small, so that the improvement of the adhesive strength with the exterior material is small. Therefore, the adhesive effect which was excellent in the range of 1.1-5 is brought about. The uneven shape and film thickness of the high resistance film 21 can be adjusted and controlled by changing the anodic oxide film conditions, insulating plating film conditions, resin coating conditions, etc. at the manufacturing stage, although it depends on the type of film. Thus, the desired specific surface area can be easily controlled. The above specific surface area requirement is preferably satisfied when the high-resistance layer is a metal oxide film. Since the specific surface area is a desirable requirement for increasing the adhesive strength between the high-resistance layer coating and the resin film of the exterior material, for example, when the high-resistance layer is a coating by resin coating as shown in Example 10 Even if the specific surface area is 1 (that is, even if there is no fine uneven shape on the surface of the film by the resin coating), it is the adhesion between the resins, so that sufficient adhesive strength can be secured (Table 1). (See Peel average value). Therefore, in the present invention, there are cases where sufficient adhesive strength can be provided even if the high resistance layer is outside the range of the specific surface area defined above.

かかる観点から、タブの高抵抗層と外装材との間のピール平均値(A)と、基材(高抵抗層を設けていないタブ)と外装材との間のピール平均値(B)との割合(A/B×100(%))が、100%を超えること、好ましくは200%以上、より好ましくは500%以上であるのが望ましい。上記ピール平均値は、実施例で説明する「ピール平均値の測定」に記載の方法により求められる。簡単に説明すれば、引っ張り試験は、JIS K6253に準拠し、タブとフィルムを180°引っ張り試験を行い、そのときのピール強さと長さを測定する。その結果を図2に示すようにグラフ化したとき、ピール強度のグラフの台形の鞍部の平均値をピール平均値と定義し、図2に示す従来構造のピール平均値、即ち、基材である高抵抗層を設けていないタブと外装材との間での引っ張り試験結果から求めたピール平均値からの強度比として求めることができる。   From this viewpoint, the average peel value (A) between the high resistance layer of the tab and the exterior material, and the average peel value (B) between the base material (tab without the high resistance layer) and the exterior material, The ratio (A / B × 100 (%)) exceeds 100%, preferably 200% or more, more preferably 500% or more. The peel average value is determined by the method described in “Measurement of peel average value” described in Examples. Briefly, the tensile test is based on JIS K6253, and the tab and the film are subjected to a 180 ° tensile test, and the peel strength and length at that time are measured. When the result is graphed as shown in FIG. 2, the average value of the trapezoidal ridges of the graph of peel strength is defined as the peel average value, and the peel average value of the conventional structure shown in FIG. It can obtain | require as an intensity | strength ratio from the peel average value calculated | required from the tension test result between the tab which does not provide the high resistance layer, and an exterior material.

例えば、図2に示すタブ部の接着強度を測定する引っ張り試験の結果を例にとれば、実施例1に記載の方法によって得られたアルミニウムの酸化皮膜を有するタブ部の接着強度を測定する引っ張り試験の結果をグラフ化したものが、図2の「発明構造」のグラフである。皮膜の無い場合の引っ張り試験の結果をグラフ化したものが、図2の「従来構造」のグラフである。この結果より、発明構造はピール強度(引っ張り強度)の絶対値が大きく、強い引き裂き力に耐えうることが確認できる。さらに、これらのグラフから求まるピール平均値の強度比による規定では、高抵抗層の皮膜の種類によらず、接着強度を評価することができる点で有利である。   For example, taking the result of a tensile test for measuring the adhesive strength of the tab portion shown in FIG. 2 as an example, the tensile strength for measuring the adhesive strength of the tab portion having an aluminum oxide film obtained by the method described in Example 1 is used. A graph of the results of the test is the graph of “Invention Structure” in FIG. A graph of the “conventional structure” in FIG. 2 is a graph of the results of a tensile test in the absence of a film. From this result, it can be confirmed that the inventive structure has a large absolute value of peel strength (tensile strength) and can withstand strong tearing force. Furthermore, the regulation based on the strength ratio of the peel average value obtained from these graphs is advantageous in that the adhesive strength can be evaluated regardless of the type of the film of the high resistance layer.

また、上記高抵抗層としては、アルミニウムの酸化皮膜であることが特に望ましいといえる。これは、実際に使用する場合のベストモードがアルミニウムの酸化皮膜であるためである。詳しくは、アルミの陽極酸化皮膜は、多孔質の穴を有する絶縁皮膜であり、一般に109V/mという高い抵抗値を示し、高いアンカー効果を示すためである。また、タブの材質がアルミニウムの場合にはそのまま酸化皮膜を形成すればよく、アルミニウム以外の金属の場合にはアルミニウムのメッキ、蒸着をした後、その上に皮膜を形成することができる点でも有利である。アルミニウムの陽極酸化皮膜の製造方法は、以下の通りである。1Mの硫酸水溶液に高純度のアルミニウム板を浸して陽極にし、負極としてサイズの大きいアルミニウム板を用い、直流電源を用い、出力電圧を20V以上に設定する。この状態で電気分解を30分以上行う。得られた陽極酸化皮膜を外装材との接着部(シール部)のみ残し、その他の部分は酸化皮膜を削って接触抵抗を低減することで得られる(かかる製造方法を実施例1に適用した)。 Further, it can be said that the high resistance layer is particularly preferably an aluminum oxide film. This is because the best mode in actual use is an oxide film of aluminum. Specifically, the anodized film of aluminum is an insulating film having a porous hole, and generally exhibits a high resistance value of 10 9 V / m and exhibits a high anchor effect. Further, when the tab material is aluminum, an oxide film may be formed as it is, and in the case of a metal other than aluminum, it is advantageous in that a film can be formed thereon after plating and vapor deposition of aluminum. It is. The method for producing the anodized film of aluminum is as follows. A high-purity aluminum plate is immersed in a 1M sulfuric acid aqueous solution to form an anode, a large-sized aluminum plate is used as the negative electrode, a DC power supply is used, and an output voltage is set to 20 V or higher. In this state, electrolysis is performed for 30 minutes or more. The obtained anodic oxide film is left by leaving only the adhesion part (seal part) with the exterior material, and the other part is obtained by scraping the oxide film to reduce contact resistance (this manufacturing method was applied to Example 1). .

尚、本発明では、タブと外装材である高分子金属複合フィルム内の金属層間に少なくとも1層以上の、タブ金属の金属抵抗よりも高い抵抗層(高抵抗層)を有していればよいともいえる。すなわち、タブの金属表面上に高抵抗層を有するようにするのが、実用上優れているが、高分子金属複合フィルム側に高抵抗層を有する実施形態を排除するものではない。   In the present invention, at least one or more resistance layers (high resistance layers) higher than the metal resistance of the tab metal may be provided between the metal layers in the polymer metal composite film that is the tab and the exterior material. It can be said. That is, although it is practically excellent to have a high resistance layer on the metal surface of the tab, an embodiment having a high resistance layer on the polymer metal composite film side is not excluded.

以上、本発明にかかるバイポーラ電池の主要構成要件を中心に説明したが、本発明のバイポーラ電池の他の構成要素に関しては特に制限されるべきものではなく、従来公知のものを適宜利用して構成することができるものである。以下、バイポーラリチウムイオン二次電池を例にとり、これら構成要件につき説明するが、本発明がこれらに何ら制限されるべきものでないことはいうまでもない。   The main components of the bipolar battery according to the present invention have been described above. However, the other components of the bipolar battery according to the present invention are not particularly limited, and are configured by appropriately using conventionally known ones. Is something that can be done. Hereinafter, the bipolar lithium ion secondary battery is taken as an example to describe these constituent elements, but it goes without saying that the present invention should not be limited to these.

[集電体]
本発明で用いることのできる集電体としては、特に制限されるものではなく、従来公知のものを利用することができる。例えば、アルミニウム箔、ステンレス(SUS)箔、チタン箔、ニッケルとアルミニウムのクラッド材、銅とアルミニウムのクラッド材、SUSとアルミニウムのクラッド材あるいはこれらの金属の組み合わせのめっき材などが好ましく使える。また、金属表面に、アルミニウムを被覆させた集電体であってもよい。また、場合によっては、2つ以上の金属箔を張り合わせた集電体を用いてもよい。複合集電体を用いる場合、正極集電体の材料としては、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、SUS、チタンなどの導電性金属を用いることができるが、アルミニウムが特に好ましい。一方、負極集電体の材料としては、例えば、銅、ニッケル、銀、SUSなどの導電性金属を用いることができるが、SUS及びニッケル等が特に好ましい。また、複合集電体においては、正極集電体と負極集電体とは、互いに直接あるいは第三の材料からなる導電性を有する中間層を介して電気的に接続していれば良い。
[Current collector]
The current collector that can be used in the present invention is not particularly limited, and conventionally known current collectors can be used. For example, aluminum foil, stainless steel (SUS) foil, titanium foil, nickel-aluminum clad material, copper-aluminum clad material, SUS-aluminum clad material, or a plating material of a combination of these metals can be preferably used. Further, a current collector in which a metal surface is coated with aluminum may be used. Moreover, you may use the electrical power collector which bonded 2 or more metal foil depending on the case. When the composite current collector is used, as a material for the positive electrode current collector, for example, a conductive metal such as aluminum, an aluminum alloy, SUS, or titanium can be used, and aluminum is particularly preferable. On the other hand, as the material of the negative electrode current collector, for example, conductive metals such as copper, nickel, silver, and SUS can be used, and SUS and nickel are particularly preferable. Further, in the composite current collector, the positive electrode current collector and the negative electrode current collector may be electrically connected to each other directly or via a conductive intermediate layer made of a third material.

複合集電体における正極集電体および負極集電体の各厚みは、通常通りでよく両集電体とも、例えば、1〜100μm程度である。好ましくは集電体(複合集電体を含む)の厚さが1〜100μm程度であればよいが、本発明のように高電圧の電池とするには、単電池層が数十〜百数十層積層する必要上、集電体も薄膜軽量化するのが望ましいことから、該集電体の厚さとして好ましくは、5〜20μmの範囲である。   Each thickness of the positive electrode current collector and the negative electrode current collector in the composite current collector may be as usual, and both current collectors are, for example, about 1 to 100 μm. Preferably, the thickness of the current collector (including the composite current collector) is about 1 to 100 μm. However, in order to obtain a high-voltage battery as in the present invention, the cell layer is several tens to hundreds. Since it is desirable to reduce the thickness of the current collector because ten layers are required to be laminated, the thickness of the current collector is preferably in the range of 5 to 20 μm.

[正極層(正極活物質層)]
ここで、正極層の構成材料としては、正極活物質を含むものであれば良く、さらに必要に応じて、電子伝導性を高めるための導電助剤、バインダ、イオン伝導性を高めるための電解質支持塩(リチウム塩)、高分子電解質、添加剤などが含まれ得るが、電解質層に高分子ゲル電解質や液体電解質を用いる場合には、正極活物質微粒子同士を結びつける従来公知のバインダ、電子伝導性を高めるための導電助剤などが含まれていればよく、高分子電解質の原料のホストポリマー、電解液やリチウム塩などは含まれていなくても良い。電解質層に液体電解質を用いる場合にも、正極層には高分子電解質の原料のホストポリマー、電解液やリチウム塩などは含まれていなくても良い。
[Positive electrode layer (positive electrode active material layer)]
Here, as a constituent material of the positive electrode layer, any material that includes a positive electrode active material may be used, and if necessary, a conductive assistant for increasing electronic conductivity, a binder, and an electrolyte support for increasing ionic conductivity. Salts (lithium salts), polymer electrolytes, additives, and the like may be included, but when a polymer gel electrolyte or liquid electrolyte is used for the electrolyte layer, a conventionally known binder that binds the positive electrode active material fine particles to each other, electronic conductivity It is only necessary to include a conductive additive for increasing the viscosity, and it is not necessary to include a host polymer, an electrolytic solution, a lithium salt, or the like as a raw material for the polymer electrolyte. Even when a liquid electrolyte is used for the electrolyte layer, the positive electrode layer may not contain a host polymer, an electrolytic solution, a lithium salt, or the like as a raw material of the polymer electrolyte.

正極活物質としては、遷移金属とリチウムとの複合酸化物(リチウム−遷移金属複合酸化物)を好適に使用できる。具体的には、LiMnO2、LiMn24などのLi−Mn系複合酸化物、LiCoO2などのLi−Co系複合酸化物、Li2Cr27、Li2CrO4などのLi−Cr系複合酸化物など、LiNiO2などのLi−Ni系複合酸化物、LixFeOy、LiFeO2などのLi−Fe系複合酸化物、LixyzなどのLi−V系複合酸化物およびこれらの遷移金属の一部を他の元素により置換したもの(例えば、LiNixCo1-x2(0<x<1)等)などが使用できるなど、Li金属酸化物から選択し使用するが、本発明はこれらの材料に限定されるものではない。これらリチウム−遷移金属複合酸化物は、反応性、サイクル耐久性に優れ、低コストな材料である。そのためこれらの材料を電極に用いることにより、出力特性に優れた電池を形成することができる点で有利である。この他、LiFePO4などの遷移金属とリチウムのリン酸化合物や硫酸化合物;V25、MnO2、TiS2、MoS2、MoO3などの遷移金属酸化物や硫化物;PbO2、AgO、NiOOHなどが挙げられる。 As the positive electrode active material, a composite oxide of lithium and transition metal (lithium-transition metal composite oxide) can be suitably used. Specifically, Li—Mn composite oxides such as LiMnO 2 and LiMn 2 O 4 , Li—Co composite oxides such as LiCoO 2, and Li—Cr such as Li 2 Cr 2 O 7 and Li 2 CrO 4 are used. Li-Ni composite oxides such as LiNiO 2 , Li-Fe composite oxides such as Li x FeO y and LiFeO 2 , Li-V composite oxides such as Li x V y O z And selected from Li metal oxides, such as those obtained by substituting some of these transition metals with other elements (for example, LiNi x Co 1-x O 2 (0 <x <1), etc.) However, the present invention is not limited to these materials. These lithium-transition metal composite oxides are excellent in reactivity and cycle durability and are low-cost materials. Therefore, using these materials for the electrodes is advantageous in that a battery having excellent output characteristics can be formed. In addition, transition metal and lithium phosphate compounds and sulfuric acid compounds such as LiFePO 4 ; transition metal oxides and sulfides such as V 2 O 5 , MnO 2 , TiS 2 , MoS 2 , and MoO 3 ; PbO 2 , AgO, NiOOH etc. are mentioned.

上記正極活物質の中では、Li−Mn系複合酸化物が望ましい。これは、Li−Mn系複合酸化物を用いることにより、プロファイルを傾けることが可能となり、異常時信頼性が向上するためである。詳しくは、正極活物質をLi−Mn系複合酸化物にすることで、電圧−SOCプロファイルを傾けることが出来るようになる。これより、電圧を計測することで電池の充電状態(SOC)が判明するため、電池が特に不安定な過充電、過放電状
態を検知し、対処することが出来るようになるため、電池の信頼性を向上させることが可能となる。また、Li−Mn系複合酸化物は過充電、過放電で電池が故障するときにも反応が穏やかであり、異常時の信頼性が高いといえる。その結果、各単電池層及びバイポーラ全体の電圧の検知が容易になる。
Among the positive electrode active materials, a Li—Mn composite oxide is desirable. This is because by using the Li—Mn-based composite oxide, the profile can be tilted, and the reliability at the time of abnormality is improved. Specifically, the voltage-SOC profile can be tilted by making the positive electrode active material Li-Mn based composite oxide. As a result, the state of charge (SOC) of the battery can be determined by measuring the voltage, so that the battery can detect and deal with a particularly unstable overcharge / overdischarge state. It becomes possible to improve the property. In addition, the Li—Mn-based composite oxide has a mild reaction even when the battery fails due to overcharge or overdischarge, and can be said to have high reliability in an abnormal state. As a result, it becomes easy to detect the voltage of each single cell layer and the entire bipolar.

正極活物質の粒径は、バイポーラ電池の電極抵抗を低減するために、バイポーラ型でないリチウムイオン二次電池で一般に用いられる粒径よりも小さいものを使用するとよい。具体的には、正極活物質微粒子の平均粒径が0.1〜5μmであるとよい。0.1〜50μm、好ましくは0.5〜20μm、より好ましくは0.5〜5μmの範囲とするのが望ましい。   In order to reduce the electrode resistance of the bipolar battery, the positive electrode active material may have a particle diameter smaller than that generally used in non-bipolar lithium ion secondary batteries. Specifically, the average particle diameter of the positive electrode active material fine particles is preferably 0.1 to 5 μm. It is desirable that the thickness be in the range of 0.1 to 50 μm, preferably 0.5 to 20 μm, more preferably 0.5 to 5 μm.

上記導電助剤としては、アセチレンブラック、カーボンブラック、グラファイト、種々炭素繊維、カーボンナノチューブ等が挙げられる。ただし、これらに限られるわけではない。   Examples of the conductive aid include acetylene black, carbon black, graphite, various carbon fibers, and carbon nanotubes. However, it is not necessarily limited to these.

上記バインダとしては、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、SBR、ポリイミドなどが使用できる。ただし、これらに限られるわけではない。   As the binder, polyvinylidene fluoride (PVDF), SBR, polyimide, or the like can be used. However, it is not necessarily limited to these.

上記電解質のうち高分子ゲル電解質は、イオン導伝性を有する固体高分子電解質に、バイポーラ型でないリチウムイオン二次電池で用いられる電解液を含んだものであるが、さらに、リチウムイオン導伝性を持たない高分子の骨格中に、同様の電解液を保持させたものも含まれるものである。よって、上記電解質のうち高分子固体電解質は、イオン導伝性を有する高分子固体電解質となる。   Among the above electrolytes, the polymer gel electrolyte is a solid polymer electrolyte having ion conductivity containing an electrolyte used in a lithium ion secondary battery that is not bipolar type. A polymer skeleton that does not have the same electrolyte solution is also included. Therefore, the polymer solid electrolyte among the electrolytes is a polymer solid electrolyte having ion conductivity.

ここで、高分子ゲル電解質に含まれる電解液(電解質塩および可塑剤)としては、特に制限されるべきものではなく、従来既知の各種電解液を適宜使用することができるものである。例えば、LiPF6、LiBF4、LiClO4、LiAsF6、LiTaF6、LiAlCl4、Li210Cl10、LiBOB(リチウムビスオキサイドボレート)等の無機酸陰イオン塩、LiCF3SO3、Li(CF3SO22N、Li(C25SO22N(リチウムビス(パーフルオロエチレンスルホニルイミド);LiBETIともいう)等の有機酸陰イオン塩の中から選ばれる、少なくとも1種類のリチウム塩(電解質塩)を含み、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート等の環状カーボネート類;ジメチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、ジエチルカーボネート等の鎖状カーボネート類;テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン、1,2−ジメトキシエタン、1,2−ジブトキシエタン等のエーテル類;γ−ブチロラクトン等のラクトン類;アセトニトリル等のニトリル類;プロピオン酸メチル等のエステル類;ジメチルホルムアミド等のアミド類;酢酸メチル、蟻酸メチルの中から選ばれる少なくともから1種類または2種以上を混合した、非プロトン性溶媒等の可塑剤(有機溶媒)を用いたものなどが使用できる。ただし、これらに限られるわけではない。 Here, the electrolytic solution (electrolyte salt and plasticizer) contained in the polymer gel electrolyte is not particularly limited, and various conventionally known electrolytic solutions can be appropriately used. For example, inorganic acid anion salts such as LiPF 6 , LiBF 4 , LiClO 4 , LiAsF 6 , LiTaF 6 , LiAlCl 4 , Li 2 B 10 Cl 10 , LiBOB (lithium bisoxide borate), LiCF 3 SO 3 , Li (CF 3 SO 2 ) 2 N, at least one selected from organic acid anion salts such as Li (C 2 F 5 SO 2 ) 2 N (lithium bis (perfluoroethylenesulfonylimide); also called LiBETI) Cyclic carbonates such as propylene carbonate and ethylene carbonate, including lithium salts (electrolyte salts); chain carbonates such as dimethyl carbonate, methyl ethyl carbonate, and diethyl carbonate; tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, 1,4-dioxane, 1 , 2-dimethoxyethane, Selected from among ethers such as 1,2-dibutoxyethane; lactones such as γ-butyrolactone; nitriles such as acetonitrile; esters such as methyl propionate; amides such as dimethylformamide; methyl acetate and methyl formate The thing using the plasticizer (organic solvent), such as an aprotic solvent, which mixed 1 type or 2 types or more from at least can be used. However, it is not necessarily limited to these.

イオン導伝性を有する固体高分子電解質としては、例えば、ポリエチレンオキシド(PEO)、ポリプロピレンオキシド(PPO)、これらの共重合体のような公知の固体高分子電解質が挙げられる。   Examples of the solid polymer electrolyte having ion conductivity include known solid polymer electrolytes such as polyethylene oxide (PEO), polypropylene oxide (PPO), and copolymers thereof.

高分子ゲル電解質に用いられるリチウムイオン導伝性を持たない高分子としては、例えば、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリビニルクロライド(PVC)、ポリアクリロニトリル(PAN)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)などが使用できる。ただし、これらに限られるわけではない。なお、PAN、PMMAなどは、どちらかと言うとイオン伝導性がほとんどない部類に入るものであるため、上記イオン伝導性を有する高分子とすることもできるが、ここでは高分子ゲル電解質に用いられるリチウムイオン導伝性
を持たない高分子として例示したものである。
For example, polyvinylidene fluoride (PVDF), polyvinyl chloride (PVC), polyacrylonitrile (PAN), polymethyl methacrylate (PMMA), etc. are used as the polymer having no lithium ion conductivity used in the polymer gel electrolyte. it can. However, it is not necessarily limited to these. Note that PAN, PMMA, etc. are in a class that has almost no ionic conductivity, and thus can be a polymer having the above ionic conductivity, but here, they are used for a polymer gel electrolyte. This is exemplified as a polymer having no lithium ion conductivity.

上記イオン伝導性を高めるための電解質支持塩(リチウム塩)としては、例えば、LiPF6、LiBF4、LiClO4、LiAsF6、LiTaF6、LiAlCl4、Li210Cl10等の無機酸陰イオン塩、Li(CF3SO22N、Li(C25SO22N等の有機酸陰イオン塩、またはこれらの混合物などが使用できる。ただし、これらに限られるわけではない。 The ion as the conducting electrolyte supporting salts to improve the (lithium salt), for example, LiPF 6, LiBF 4, LiClO 4, LiAsF 6, LiTaF 6, LiAlCl 4, Li 2 B 10 Cl 10 and the like inorganic acid anion A salt, an organic acid anion salt such as Li (CF 3 SO 2 ) 2 N, Li (C 2 F 5 SO 2 ) 2 N, or a mixture thereof can be used. However, it is not necessarily limited to these.

高分子ゲル電解質中のホストポリマーと電解液との比率(質量比)は、使用目的などに応じて決定すればよいが、2:98〜90:10の範囲である。すなわち、電池電極中の電解質材料からの電解液の染み出しについては、図1(b)に示すように、絶縁層7を形成することで効果的にシールすることができる。そのため、上記高分子ゲル電解質中のホストポリマーと電解液との比率(質量比)に関しても、比較的電池特性を優先したものとすることができる。   The ratio (mass ratio) between the host polymer and the electrolytic solution in the polymer gel electrolyte may be determined according to the purpose of use, but is in the range of 2:98 to 90:10. That is, the leakage of the electrolyte from the electrolyte material in the battery electrode can be effectively sealed by forming the insulating layer 7 as shown in FIG. Therefore, it is possible to give priority to battery characteristics relatively with respect to the ratio (mass ratio) between the host polymer and the electrolytic solution in the polymer gel electrolyte.

上記添加剤としては、例えば、電池の性能や寿命を高めるためのトリフルオロプロピレンカーボネート、補強材として各種フィラーなどが挙げられる。   Examples of the additive include trifluoropropylene carbonate for enhancing battery performance and life, and various fillers as reinforcing materials.

正極層の厚さ(正極活物質膜厚)は、特に限定するものではなく、配合量について述べたように、電池の使用目的(出力重視、エネルギー重視など)、イオン伝導性を考慮して決定すべきであるが、電池の使用目的(出力重視、エネルギー重視など)、イオン伝導性を考慮して決定すべきである。よって、正極層の厚さ(正極活物質膜厚)は、1〜500μm程度である。本発明のように高電圧の電池とするには、単電池層が数十〜百数十層積層する必要上、電極は薄膜軽量化するのが望ましいことから、正極層の厚さ(正極活物質膜厚)として好ましくは、5〜30μmの範囲である。   The thickness of the positive electrode layer (positive electrode active material film thickness) is not particularly limited, and is determined in consideration of the intended use of the battery (emphasis on output, emphasis on energy, etc.) and ion conductivity, as described for the blending amount. However, it should be determined in consideration of the intended use of the battery (emphasis on output, energy, etc.) and ion conductivity. Therefore, the thickness of the positive electrode layer (positive electrode active material film thickness) is about 1 to 500 μm. In order to obtain a high-voltage battery as in the present invention, it is necessary to stack several tens to hundreds of single battery layers, and it is desirable to reduce the thickness of the electrode. The material thickness is preferably in the range of 5 to 30 μm.

正極層における、正極活物質、導電助剤、バインダ、高分子電解質(ホストポリマー、電解液など)、リチウム塩等の配合量は、電池の使用目的(出力重視、エネルギー重視など)、イオン伝導性を考慮して決定すべきである。   The amount of positive electrode active material, conductive additive, binder, polymer electrolyte (host polymer, electrolyte, etc.), lithium salt, etc. in the positive electrode layer depends on the intended use of the battery (output priority, energy priority, etc.), ion conductivity Should be taken into consideration.

[負極層(負極活物質層)]
負極層は、負極活物質活物質を含む。この他にも、電子伝導性を高めるための導電助剤、バインダ、高分子電解質(ホストポリマー、電解液など)、イオン伝導性を高めるためのリチウム塩、添加剤などが含まれ得るが、高分子電解質層に高分子ゲル電解質を用いる場合には、負極活物質微粒子同士を結びつける従来公知のバインダ、電子伝導性を高めるための導電助剤などが含まれていればよく、高分子電解質の原料のホストポリマー、電解液やリチウム塩などは含まれていなくても良い。電解質層に溶液電解質を用いる場合にも、負極層には高分子電解質の原料のホストポリマー、電解液やリチウム塩などは含まれていなくてもよい。負極活物質の種類以外は、基本的に「正極層」の項で記載した内容と同様であるため、ここでは説明を省略する。
[Negative electrode layer (negative electrode active material layer)]
The negative electrode layer includes a negative electrode active material active material. In addition to this, a conductive auxiliary agent for increasing electronic conductivity, a binder, a polymer electrolyte (host polymer, electrolytic solution, etc.), a lithium salt for increasing ionic conductivity, an additive, etc. may be included. When a polymer gel electrolyte is used for the molecular electrolyte layer, it only needs to contain a conventionally known binder that binds the negative electrode active material fine particles to each other, a conductive auxiliary agent for increasing electronic conductivity, and the like. The host polymer, electrolyte solution, lithium salt and the like may not be contained. Even when a solution electrolyte is used for the electrolyte layer, the negative electrode layer may not contain a host polymer, an electrolytic solution, a lithium salt, or the like as a raw material of the polymer electrolyte. Except for the type of the negative electrode active material, the contents are basically the same as those described in the section “Positive electrode layer”, and thus the description thereof is omitted here.

負極活物質としては、溶液系のリチウムイオン電池でも使用される負極活物質を用いることができる。具体的には、カーボン、金属化合物、金属酸化物、Li金属化合物、Li金属酸化物(リチウム−遷移金属複合酸化物を含む)、ホウ素添加炭素、グラファイトなどを用いることができる。これらは1種単独で使用しても良いし、2種以上を併用して用いても良い。上記カーボンとしては、例えば、グラファイトカーボン、ハードカーボン、ソフトカーボンなど、従来公知のカーボン材料が挙げられる。上記金属化合物としては、LiAl、LiZn、Li3Bi、Li3Cd、Li3Sd、Li4Si、Li4.4Pb、Li4.4Sn、Li0.17C(LiC6)等が挙げられる。上記金属酸化物としては、SnO、SnO2、GeO、GeO2、In2O、In23、PbO、PbO2、Pb23、Pb34
、Ag2O、AgO、Ag23、Sb23、Sb24、Sb25、SiO、ZnO、CoO、NiO、FeO等が挙げられる。Li金属化合物としては、Li3FeN2、Li2.6Co0.4N、Li2.6Cu0.4N等が挙げられる。Li金属酸化物(リチウム−遷移金属複合酸化物)としては、Li4Ti512などLixTiyzで表されるリチウム−チタン複合酸化物等が挙げられる。上記ホウ素添加炭素としては、ホウ素添加カーボン、ホウ素添加グラファイト等が挙げられる。ただし、本発明では、これらに制限されるべきものではなく従来公知のものを適宜利用することができる。上記ホウ素添加炭素中のホウ素の含有量は0.1〜10質量%の範囲が望ましいが、これに制限されるべきものではない。
As the negative electrode active material, a negative electrode active material that is also used in a solution-type lithium ion battery can be used. Specifically, carbon, metal compounds, metal oxides, Li metal compounds, Li metal oxides (including lithium-transition metal composite oxides), boron-added carbon, graphite, and the like can be used. These may be used alone or in combination of two or more. Examples of the carbon include conventionally known carbon materials such as graphite carbon, hard carbon, and soft carbon. Examples of the metal compound include LiAl, LiZn, Li 3 Bi, Li 3 Cd, Li 3 Sd, Li 4 Si, Li 4.4 Pb, Li 4.4 Sn, Li 0.17 C (LiC 6 ), and the like. The metal oxides, SnO, SnO 2, GeO, GeO 2, In 2 O, In 2 O 3, PbO, PbO 2, Pb 2 O 3, Pb 3 O 4
, Ag 2 O, AgO, Ag 2 O 3 , Sb 2 O 3 , Sb 2 O 4 , Sb 2 O 5 , SiO, ZnO, CoO, NiO, FeO and the like. Examples of the Li metal compound include Li 3 FeN 2 , Li 2.6 Co 0.4 N, Li 2.6 Cu 0.4 N, and the like. Examples of the Li metal oxide (lithium-transition metal composite oxide) include a lithium-titanium composite oxide represented by Li x Ti y O z such as Li 4 Ti 5 O 12 . Examples of the boron-added carbon include boron-added carbon and boron-added graphite. However, in this invention, it should not be restrict | limited to these but a conventionally well-known thing can be utilized suitably. The boron content in the boron-added carbon is preferably in the range of 0.1 to 10% by mass, but should not be limited to this.

上記負極活物質の中では、結晶性炭素材、非結晶性炭素材から選ばれるものが好ましい。これらを用いることで、プロファイルを傾けることが可能となる。詳しくは、負極活物質を結晶性炭素材、非結晶性炭素材から選ばれるものにすることで、電圧−SOCプロファイルを傾けることが出来るようになる。これより、電圧を計測することで電池の充電状態(SOC)が判明するため、電池が特に不安定な過充電、過放電状態を検知し、対処することが出来るようになるため、電池の信頼性を向上させることが可能となる。この効果は非晶質炭素において特に顕著であり、有効であるが特に限定は行わない。その結果、各単電池層及びバイポーラ全体の電圧の検知が容易になる。ここでいう結晶性炭素材とは、グラファイト系炭素材料をいい、上記グラファイトカーボンなどがこれに含まれる。非結晶性炭素材とは、ハードカーボン系炭素材料をいい、上記ハードカーボンなどがこれに含まれる。   Among the negative electrode active materials, those selected from a crystalline carbon material and an amorphous carbon material are preferable. By using these, the profile can be tilted. Specifically, the voltage-SOC profile can be tilted by selecting the negative electrode active material from a crystalline carbon material or an amorphous carbon material. As a result, the state of charge (SOC) of the battery can be determined by measuring the voltage, so that the battery can detect and deal with a particularly unstable overcharge / overdischarge state. It becomes possible to improve the property. This effect is particularly remarkable in amorphous carbon and is effective but not particularly limited. As a result, it becomes easy to detect the voltage of each single cell layer and the entire bipolar. The crystalline carbon material here refers to a graphite-based carbon material, and includes the above-described graphite carbon and the like. The non-crystalline carbon material refers to a hard carbon-based carbon material, and includes the hard carbon and the like.

負極層の厚さ(負極活物質膜厚)は、特に限定するものではなく、配合量について述べたように、電池の使用目的(出力重視、エネルギー重視など)、イオン伝導性を考慮して決定すべきであるが、電池の使用目的(出力重視、エネルギー重視など)、イオン伝導性を考慮して決定すべきである。よって、負極層の厚さ(負極活物質膜厚)は、1〜500μm程度である。本発明のように高電圧の電池とするには、単電池層が数十〜百数十層積層する必要上、電極は薄膜軽量化するのが望ましいことから、負極層の厚さ(負極活物質膜厚)として好ましくは、5〜30μmの範囲である。   The thickness of the negative electrode layer (negative electrode active material film thickness) is not particularly limited, and is determined in consideration of the intended use of the battery (emphasis on output, emphasis on energy, etc.) and ion conductivity, as described for the blending amount. However, it should be determined in consideration of the intended use of the battery (emphasis on output, energy, etc.) and ion conductivity. Therefore, the thickness of the negative electrode layer (negative electrode active material film thickness) is about 1 to 500 μm. In order to obtain a high-voltage battery as in the present invention, it is necessary to stack several tens to hundreds of single battery layers, and it is desirable to reduce the thickness of the electrode. The material thickness is preferably in the range of 5 to 30 μm.

[電解質層]
本発明では、その使用目的に応じて、(a)高分子ゲル電解質、(b)高分子固体電解質または(c)これらポリマー電解質ないし電解液を含浸させたセパレータ(不織布セパレータを含む)、のいずれにも適用し得るものである。
[Electrolyte layer]
In the present invention, either (a) a polymer gel electrolyte, (b) a polymer solid electrolyte, or (c) a separator impregnated with these polymer electrolyte or electrolyte (including a nonwoven fabric separator), depending on the purpose of use. It can also be applied to.

(a)高分子ゲル電解質
高分子ゲル電解質としては、特に制限されるべきものではなく、従来のゲル電解質層に用いられているものを適宜利用することができる。ここで、ゲル電解質とは、ポリマーマトリックス中に電解液を保持させたものをいう。なお、本発明において、全固体高分子電解質(単に、高分子固体電解質ともいう)と、ゲル電解質との違いは、以下のとおりである。
(A) Polymer gel electrolyte The polymer gel electrolyte is not particularly limited, and those used in conventional gel electrolyte layers can be appropriately used. Here, the gel electrolyte refers to one in which an electrolytic solution is held in a polymer matrix. In the present invention, the difference between an all solid polymer electrolyte (also simply referred to as a polymer solid electrolyte) and a gel electrolyte is as follows.

・ポリエチレンオキシド(PEO)などの全固体高分子電解質に、通常のリチウムイオン電池で用いられる電解液を含んだものがゲル電解質である。   A gel electrolyte is an all-solid polymer electrolyte such as polyethylene oxide (PEO) containing an electrolytic solution used in a normal lithium ion battery.

・ポリフッ化ビニリデン(PVDF)など、リチウムイオン伝導性をもたない高分子の骨格中に、電解液を保持させたものもゲル電解質にあたる。   A gel electrolyte is a polymer electrolyte such as polyvinylidene fluoride (PVDF) in which a polymer skeleton having no lithium ion conductivity is held.

・ゲル電解質を構成するのポリマー(ホストポリマーないしポリマーマトリックスとも称する。)と電解液の比率は幅広く、ポリマー100質量%を全固体高分子電解質、電解液100質量%を液体電解質とすると、その中間体はすべてゲル電解質にあたる。   -The ratio of the polymer constituting the gel electrolyte (also referred to as host polymer or polymer matrix) to the electrolytic solution is wide. When 100% by mass of the polymer is the total solid polymer electrolyte and 100% by mass of the electrolytic solution is the liquid electrolyte, the intermediate All bodies are gel electrolytes.

上記ゲル電解質の、ホストポリマーとしては、特に制限されるべきものではなく、従来公知のものを利用することができるが、好ましくは、ポリエチレンオキシド(PEO)、ポリプロピレンオキシド(PPO)、ポリエチレングリコール(PEG)、ポリアクリロニトリル(PAN)、ポリフッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン(PVdF−HFP)、ポリ(メチルメタクリレート)(PMMA)およびそれらの共重合体が望ましく、溶媒には、エチレンカーボネート(EC)、プロピレンカーボネート(PC)、γ−ブチロラクトン(GBL)、ジメチルカーボネート(DMC)、ジエチルカーボネート(DEC)、およびそれらの混合物が望ましい。   A host polymer of the gel electrolyte is not particularly limited, and a conventionally known one can be used. Preferably, polyethylene oxide (PEO), polypropylene oxide (PPO), polyethylene glycol (PEG ), Polyacrylonitrile (PAN), polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene (PVdF-HFP), poly (methyl methacrylate) (PMMA) and copolymers thereof are preferable, and the solvents include ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), γ-butyrolactone (GBL), dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate (DEC), and mixtures thereof are preferred.

上記ゲル電解質の、電解液(電解質塩および可塑剤)としては、特に制限されるべきものではなく、従来公知のものを利用することができる。具体的には、通常リチウムイオン電池で用いられるものであればよく、例えば、LiPF6、LiBF4、LiClO4、LiAsF6、LiTaF6、LiAlCl4、Li210Cl10等の無機酸陰イオン塩、LiCF3SO3、Li(CF3SO22N、Li(C25SO22N等の有機酸陰イオン塩の中から選ばれる、少なくとも1種類のリチウム塩(電解質塩)を含み、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート等の環状カーボネート類;ジメチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、ジエチルカーボネート等の鎖状カーボネート類;テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン、1,2−ジメトキシエタン、1,2−ジブトキシエタン等のエーテル類;γ−ブチロラクトン等のラクトン類;アセトニトリル等のニトリル類;プロピオン酸メチル等のエステル類;ジメチルホルムアミド等のアミド類;酢酸メチル、蟻酸メチルの中から選ばれる少なくともから1種類または2種以上を混合した、非プロトン性溶媒等の有機溶媒(可塑剤)を用いたものなどが使用できる。ただし、これらに限られるわけではない。 The electrolyte solution (electrolyte salt and plasticizer) of the gel electrolyte is not particularly limited, and conventionally known ones can be used. Specifically, as long as usually used in a lithium ion battery, for example, LiPF 6, LiBF 4, LiClO 4, LiAsF 6, LiTaF 6, LiAlCl 4, Li 2 B 10 Cl 10 and the like inorganic acid anion At least one lithium salt (electrolyte salt) selected from organic acid anion salts such as a salt, LiCF 3 SO 3 , Li (CF 3 SO 2 ) 2 N, Li (C 2 F 5 SO 2 ) 2 N ), Cyclic carbonates such as propylene carbonate and ethylene carbonate; chain carbonates such as dimethyl carbonate, methyl ethyl carbonate, and diethyl carbonate; tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, 1,4-dioxane, 1,2-dimethoxyethane , Ethers such as 1,2-dibutoxyethane; γ-butyrolactone, etc. Kutons; Nitriles such as acetonitrile; Esters such as methyl propionate; Amides such as dimethylformamide; Aprotic solvents in which at least one selected from methyl acetate and methyl formate is mixed. The thing using organic solvents (plasticizer), such as these, can be used. However, it is not necessarily limited to these.

本発明におけるゲル電解質中の電解液の割合としては、特に制限されるべきものではないが、イオン伝導度などの観点から、数質量%〜98質量%程度とするのが望ましい。本発明では、電解液の割合が70質量%以上の、電解液が多いゲル電解質について、特に効果がある。   The ratio of the electrolytic solution in the gel electrolyte in the present invention is not particularly limited, but is preferably about several mass% to 98 mass% from the viewpoint of ionic conductivity. The present invention is particularly effective for a gel electrolyte having a large amount of electrolytic solution in which the proportion of the electrolytic solution is 70% by mass or more.

また、本発明では、ゲル電解質に含まれる電解液の量は、ゲル電解質内部で略均一になるようにしてもよいし、中心部から外周部に向けて傾斜的に少なくしていってもよい。前者は、より広範囲で反応性を得ることができるため好ましく、後者は、外周部の全固体高分子電解質部の電解液に対するシール性を高めることができる点で好ましい。中心部から外周部に向けて傾斜的に少なくしていく場合には、上記ホストポリマーには、リチウムイオン伝導性のあるポリエチレンオキシド(PEO)、ポリプロピレンオキシド(PPO)およびそれらの共重合体を用いることが望ましい。   In the present invention, the amount of the electrolyte contained in the gel electrolyte may be substantially uniform inside the gel electrolyte, or may be decreased in an inclined manner from the central portion toward the outer peripheral portion. . The former is preferable because reactivity can be obtained in a wider range, and the latter is preferable in that the sealing property of the all solid polymer electrolyte portion in the outer peripheral portion with respect to the electrolytic solution can be improved. When decreasing gradually from the central part toward the outer peripheral part, polyethylene oxide (PEO), polypropylene oxide (PPO) and copolymers thereof having lithium ion conductivity are used as the host polymer. It is desirable.

(b)高分子固体電解質
全固体高分子電解質としては、特に制限されるべきものではなく、従来公知のものを利用することができる。具体的には、イオン伝導性を有する高分子から構成される層であり、イオン伝導性を示すのであれば材料は限定されない。全固体高分子電解質としては、ポリエチレンオキシド(PEO)、ポリプロピレンオキシド(PPO)、これらの共重合体のような公知の固体高分子電解質が挙げられる。固体高分子電解質中には、イオン伝導性を確保するためにリチウム塩が含まれる。リチウム塩としては、LiBF4、LiPF6、LiN(SO2CF32、LiN(SO2252、またはこれらの混合物などが使用できる。ただし、これらに限られるわけではない。PEO、PPOのようなポリアルキレンオキシド系高分子は、LiBF4、LiPF6、LiN(SO2CF32、LiN(SO2252などのリチウム塩をよく溶解しうる。また、架橋構造を形成することによって、優れた機械的強度が発現する。
(B) Polymer solid electrolyte The all solid polymer electrolyte is not particularly limited, and a conventionally known one can be used. Specifically, it is a layer composed of a polymer having ion conductivity, and the material is not limited as long as it exhibits ion conductivity. Examples of the all solid polymer electrolyte include known solid polymer electrolytes such as polyethylene oxide (PEO), polypropylene oxide (PPO), and copolymers thereof. The solid polymer electrolyte contains a lithium salt in order to ensure ionic conductivity. As the lithium salt, LiBF 4 , LiPF 6 , LiN (SO 2 CF 3 ) 2 , LiN (SO 2 C 2 F 5 ) 2 , or a mixture thereof can be used. However, it is not necessarily limited to these. Polyalkylene oxide polymers such as PEO and PPO can dissolve lithium salts such as LiBF 4 , LiPF 6 , LiN (SO 2 CF 3 ) 2 , and LiN (SO 2 C 2 F 5 ) 2 well. Moreover, excellent mechanical strength is exhibited by forming a crosslinked structure.

(c)上記ポリマー電解質ないし電解液(電解質塩および可塑剤)を含浸させたセパレータ(不織布セパレータを含む)
セパレータに含浸させることのできる電解質としては、既に説明した(a)および(b)または上記(a)で説明した電解(電解質塩および可塑剤)液と同様のものを用いることができるため、ここでの説明は省略する。
(C) Separator (including non-woven fabric separator) impregnated with the polymer electrolyte or electrolytic solution (electrolyte salt and plasticizer)
As the electrolyte that can be impregnated in the separator, the same electrolyte (electrolyte salt and plasticizer) solution as described in (a) and (b) or (a) described above can be used. The description in is omitted.

上記セパレータとしては、特に制限されるべきものではなく、従来公知のものを用いることができるものであり、例えば、上記電解質を吸収保持するポリマーからなる多孔性シート(例えば、ポリオレフィン系微多孔質セパレータなど)などを用いることができる。有機溶媒に対して化学的に安定であるという性質を持つ上記ポリオレフィン系微多孔質セパレータは、電解質(電解液)との反応性を低く抑えることができるという優れた効果を有するものである。   The separator is not particularly limited, and a conventionally known separator can be used. For example, a porous sheet made of a polymer that absorbs and holds the electrolyte (for example, a polyolefin microporous separator). Etc.) can be used. The polyolefin microporous separator having the property of being chemically stable to an organic solvent has an excellent effect that the reactivity with the electrolyte (electrolytic solution) can be kept low.

該ポリマーの材質としては、例えば、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、PP/PE/PPの3層構造をした積層体、ポリイミドなどが挙げられる。   Examples of the polymer material include polyethylene (PE), polypropylene (PP), a laminate having a three-layer structure of PP / PE / PP, and polyimide.

上記セパレータの厚みとして、使用用途により異なることから一義的に規定することはできないが、電気自動車(EV)やハイブリッド電気自動車(HEV)などのモータ駆動用二次電池などの用途においては、単層あるいは多層で4〜60μmであることが望ましい。セパレータの厚さが、かかる範囲にあることでセパレータに微粒が食い込むことによって発生する短絡の防止と、高出力のために電極間を狭くすることが望ましいという理由から、厚さ方向の機械的強度と高出力性の確保という効果がある。また電池を複数接続する場合には、電極面積が増大することから、電池の信頼性を高めるために上記範囲のなかでも厚形のセパレータを用いることが望ましい。   The thickness of the separator cannot be unambiguously defined because it varies depending on the intended use. However, in the case of a secondary battery for driving a motor such as an electric vehicle (EV) or a hybrid electric vehicle (HEV), a single layer is used. Or it is desirable that it is 4-60 micrometers in a multilayer. The mechanical strength in the thickness direction is desirable because the thickness of the separator is within such a range, and it is desirable to narrow the gap between the electrodes for high output and prevention of short-circuiting caused by fine particles entering the separator. And there is an effect of ensuring high output performance. In addition, when a plurality of batteries are connected, the electrode area increases, so that it is desirable to use a thick separator in the above range in order to increase the reliability of the battery.

上記セパレータの微細孔の径は、最大で1μm以下(通常、数十nm程度の孔径である)であることが望ましい。セパレータの微細孔の平均径が、上記範囲にあることで熱によってセパレータが溶融して微細孔が閉じる「シャットダウン現象」が速やかに起きるという理由から、異常時信頼性が上がり、その結果として耐熱性が向上するという効果がある。すなわち、過充電で電池温度が上昇していったとき(異常時)に、セパレータが溶融して微細孔が閉じる「シャットダウン現象」が速やかに起きることで、電池(電極)の正極(+)から負極(−)側にLiイオンが通れなくなり、それ以上は充電できなくなる。そのため過充電できなくなり、過充電が解消する。その結果、電池の耐熱性(安全性)が向上するほか、ガスがでて電池外装材の熱融着部(シール部)が開くのを防止できる。ここでセパレータの微細孔の平均径は、セパレータを走査電子顕微鏡等で観察し、その写真をイメージアナライザ等で統計的に処理した平均径として算出される。   The fine pore diameter of the separator is desirably 1 μm or less (usually a pore diameter of about several tens of nm). Due to the fact that the average diameter of the micropores in the separator is within the above range, the “shutdown phenomenon” that the separator melts due to heat and the micropores close quickly occurs, resulting in higher reliability during abnormalities, resulting in heat resistance. Has the effect of improving. In other words, when the battery temperature rises due to overcharging (in an abnormal state), the “shutdown phenomenon” that the separator melts and closes the micropores occurs quickly, so that the positive electrode (+) of the battery (electrode) Li ions cannot pass through to the negative electrode (−) side, and no further charge is possible. As a result, overcharging cannot be performed and overcharging is eliminated. As a result, the heat resistance (safety) of the battery is improved, and it is possible to prevent gas from being released and the heat fusion part (seal part) of the battery exterior material from being opened. Here, the average diameter of the micropores of the separator is calculated as an average diameter obtained by observing the separator with a scanning electron microscope or the like and statistically processing the photograph with an image analyzer or the like.

上記セパレータの空孔率は20〜50%であることが望ましい。セパレータの空孔率が、上記範囲にあることで電解質(電解液)の抵抗による出力低下の防止と、微粒がセパレータの空孔(微細孔)を貫くことによる短絡の防止という理由から出力と信頼性の両方を確保するという効果がある。ここでセパレータの空孔率とは、原材料レジンの密度と最終製品のセパレータの密度から体積比として求められる値である。   The separator preferably has a porosity of 20 to 50%. The separator's porosity is within the above range, preventing output from being reduced due to the resistance of the electrolyte (electrolyte), and preventing the short circuit caused by fine particles penetrating the separator's pores (micropores). It has the effect of securing both sexes. Here, the porosity of the separator is a value obtained as a volume ratio from the density of the raw material resin and the density of the separator of the final product.

上記セパレータへの電解質の含浸量は、セパレータの保持能力範囲まで含浸させればよいが、当該保持能力範囲を超えて含浸させてもよい。これは、電解質にシール部を設け、電解質層からの電解液の染み出しを防止できるため、該電解質層に保持できる範囲であれば含浸可能である。   The amount of electrolyte impregnated into the separator may be impregnated up to the holding capacity range of the separator, but may be impregnated beyond the holding capacity range. This can be impregnated as long as it can be retained in the electrolyte layer because a seal portion is provided in the electrolyte and the electrolyte solution can be prevented from exuding from the electrolyte layer.

電解質を保持させる為に用いる不織布セパレータとしては、特に制限されるべきもので
はなく、繊維を絡めてシート化することにより製造することができる。また、加熱によって繊維同士を融着することにより得られるスパンボンド等も用いることができる。すなわち、繊維を適当な方法でウェブ(薄綿)状またはマット状に配列させ、適当な接着剤あるいは繊維自身の融着力により接合して作ったシート状のものであればよい。上記接着剤としては、製造及び使用時の温度下で十分な耐熱性を有し、ゲル電解質に対しても反応性や溶解性等がなく安定したものであれば、特に制限されるべきものではなく、従来公知のものを利用できる。また、使用繊維としては、特に制限されるものではなく、例えば、綿、レーヨン、アセテート、ナイロン、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリエチレンなどのポリオレフィン、ポリイミド、アラミドなど従来公知のものを用いることができ、使用目的(電解質層に要求される機械強度など)に応じて、単独または混合して用いる。また、不織布のかさ密度は、含浸させた高分子ゲル電解質により十分な電池特性を得られるものであればよく、特に制限されるべきものではない。すなわち、あまり不織布のかさ密度が大きすぎると、電解質層中の非電解質材料が占める割合が大きくなりすぎ、電解質層におけるイオン伝導度などを損なうおそれがあるためである。
The nonwoven fabric separator used for holding the electrolyte is not particularly limited, and can be manufactured by entwining the fibers into a sheet. Moreover, the spun bond etc. which are obtained by fusing fibers by heating can also be used. In other words, it may be in the form of a sheet formed by arranging fibers in a web (thin cotton) shape or mat shape by an appropriate method, and joining them using an appropriate adhesive or the fusing force of the fibers themselves. The adhesive is not particularly limited as long as it has sufficient heat resistance at the temperature during manufacture and use, and is stable without any reactivity or solubility with respect to the gel electrolyte. In addition, conventionally known ones can be used. In addition, the fiber used is not particularly limited, and for example, conventionally known fibers such as cotton, rayon, acetate, nylon, polyester, polypropylene, polyethylene such as polyethylene, polyimide, and aramid can be used. Depending on (such as mechanical strength required for the electrolyte layer), they are used alone or in combination. Further, the bulk density of the nonwoven fabric is not particularly limited as long as sufficient battery characteristics can be obtained by the impregnated polymer gel electrolyte. That is, if the bulk density of the nonwoven fabric is too large, the proportion of the non-electrolyte material in the electrolyte layer becomes too large, which may impair the ionic conductivity in the electrolyte layer.

不織布セパレータの空孔率は50〜90%であることが好ましい。空孔率が50%未満では、電解質の保持性が悪化し、90%超では強度が不足する。さらに、不織布セパレータの厚さは、電解質層と同じであればよく、好ましくは5〜200μmであり、特に好ましくは10〜100μmである。厚さが5μm未満では電解質の保持性が悪化し、200μmを超える場合には抵抗が増大することになる。   The porosity of the nonwoven fabric separator is preferably 50 to 90%. If the porosity is less than 50%, the electrolyte retention deteriorates, and if it exceeds 90%, the strength is insufficient. Furthermore, the thickness of the nonwoven fabric separator may be the same as that of the electrolyte layer, preferably 5 to 200 μm, particularly preferably 10 to 100 μm. When the thickness is less than 5 μm, the electrolyte retention deteriorates, and when it exceeds 200 μm, the resistance increases.

なお、上記(1)〜(3)の電解質層は、1つの電池の中で併用してもよい。   In addition, you may use together the electrolyte layer of said (1)-(3) in one battery.

また、高分子電解質は、電解質層、正極活物質層、負極活物質層に含まれ得るが、同一の高分子電解質を使用してもよく、層によって異なる高分子電解質を用いてもよい。   In addition, the polymer electrolyte may be contained in the electrolyte layer, the positive electrode active material layer, and the negative electrode active material layer, but the same polymer electrolyte may be used, or different polymer electrolytes may be used depending on the layer.

ところで、現在好ましく使用される高分子電解質用のホストポリマーは、PEO、PPOのようなポリエーテル系高分子である。このため、高温条件下における正極側での耐酸化性が弱い。従って、溶液系のリチウムイオン電池で一般に使用される、酸化還元電位の高い正極剤を使用する場合には、負極の容量が、高分子電解質層を介して対向する正極の容量より少ないことが好ましい。負極の容量が対向する正極の容量より少ないと、充電末期に正極電位が上がり過ぎることを防止できる。なお、正極および負極の容量は、正極および負極を製造する際の理論容量として、製造条件から求めることができる。完成品の容量を測定装置で直接測定してもよい。   By the way, a host polymer for a polymer electrolyte that is preferably used at present is a polyether polymer such as PEO and PPO. For this reason, the oxidation resistance on the positive electrode side under high temperature conditions is weak. Therefore, when using a positive electrode agent having a high oxidation-reduction potential that is generally used in a solution-type lithium ion battery, the capacity of the negative electrode is preferably smaller than the capacity of the positive electrode facing through the polymer electrolyte layer. . If the capacity of the negative electrode is less than the capacity of the opposing positive electrode, it is possible to prevent the positive electrode potential from rising excessively at the end of charging. In addition, the capacity | capacitance of a positive electrode and a negative electrode can be calculated | required from manufacturing conditions as theoretical capacity | capacitance at the time of manufacturing a positive electrode and a negative electrode. You may measure the capacity | capacitance of a finished product directly with a measuring device.

ただし、負極の容量を対向する正極の容量と比べて少ないと、負極電位が下がりすぎて電池の耐久性が損なわれる恐れがあるので充放電電圧に注意する必要がある。例えば、一のセル(単電池層)の平均充電電圧を使用する正極活物質の酸化還元電位に対して適切な値に設定して、耐久性が低下しないように注意する。   However, if the capacity of the negative electrode is smaller than the capacity of the opposing positive electrode, the negative electrode potential will be too low and the durability of the battery may be impaired, so it is necessary to pay attention to the charge / discharge voltage. For example, care should be taken not to lower the durability by setting the average charge voltage of one cell (single cell layer) to an appropriate value for the oxidation-reduction potential of the positive electrode active material.

電池を構成する電解質層の厚さは、特に限定するものではない。しかしながら、コンパクトなバイポーラポリマー電池を得るためには、電解質としての機能が確保できる範囲で極力薄くすることが好ましい。一般的な電解質層の厚さは5〜200μm、好ましくは10〜100μm程度である。   The thickness of the electrolyte layer constituting the battery is not particularly limited. However, in order to obtain a compact bipolar polymer battery, it is preferable to make it as thin as possible as long as the function as an electrolyte can be secured. The thickness of a general electrolyte layer is 5 to 200 μm, preferably about 10 to 100 μm.

[絶縁層]
絶縁層は、電解液による液絡、電池内で隣り合う集電体同士が接触したり、積層電極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、各電極の周囲に形成されてなるものである。本発明では、必要に応じて、電極の周囲に絶縁層を設けてもよい。これは、車両駆動用ないし補助用電源として利用するような場合には、たとえ固体電解
質を用いて電解液による短絡(液落)を完全に防止したとしても、電池への振動や衝撃が長期にわたり負荷される。そのため、電池寿命の長期化の観点からは、絶縁層を設置することがより長期間の信頼性、安全性を確保する上で望ましく、高品質の大容量電源を提供できる点で望ましいためである。
[Insulation layer]
Insulating layers are used around the electrodes in order to prevent liquid junctions due to electrolytes, contact between adjacent current collectors in the battery, and short-circuiting due to slight irregularities at the ends of the laminated electrodes. It is formed. In this invention, you may provide an insulating layer around an electrode as needed. This means that when used as a vehicle drive or auxiliary power source, even if a solid electrolyte is used to completely prevent a short circuit due to electrolyte (liquid drop), the vibration and impact on the battery will last for a long time. Be loaded. Therefore, from the viewpoint of prolonging battery life, it is desirable to install an insulating layer in order to ensure longer-term reliability and safety, and to provide a high-quality, large-capacity power supply. .

該絶縁層としては、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、エポキシ樹脂、ゴム、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリイミドなどが使用できるが、耐蝕性、耐薬品性、作り易さ(製膜性)、経済性などの観点からは、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 insulating properties, sealing performance against falling off of the solid electrolyte, sealing performance against moisture permeation from the outside (sealing performance), heat resistance under battery operating temperature, etc. Epoxy resin, rubber, polyethylene, polypropylene, polyimide and the like can be used, but epoxy resin is preferable from the viewpoint of corrosion resistance, chemical resistance, ease of production (film forming property), economy and the like.

[正極および負極端子板]
正極および負極端子板は、必要に応じて使用すればよい。すなわち、バイポーラ電池の積層(ないし巻回)構造によっては、最外部の集電体から正極及び負極タブ(電極端子)を直接または電極リードを介して取り出しても良く、この場合には正極および負極端子板は用いなくとも良い(図1(b)参照のこと)。
[Positive electrode and negative electrode terminal plate]
The positive electrode and the negative electrode terminal plate may be used as necessary. That is, depending on the laminated (or wound) structure of the bipolar battery, the positive electrode and the negative electrode tab (electrode terminal) may be taken out from the outermost current collector directly or through the electrode lead. In this case, the positive electrode and the negative electrode A terminal board may not be used (see FIG. 1B).

正極および負極端子板を用いる場合には、端子としての機能を有するほか、薄型化の観点からは極力薄い方がよいが、積層されてなる電極、電解質および集電体はいずれも機械的強度が弱いため、これらを両側から挟示し支持するだけの強度を持たせることが望ましい。さらに、電極端子板から電極タブまでの内部抵抗を抑える観点から、正極および負極端子板の厚さは、通常0.1〜2mm程度が望ましいといえる。   When using positive and negative terminal plates, in addition to having a function as a terminal, it is better to be as thin as possible from the viewpoint of thinning, but the laminated electrode, electrolyte and current collector all have mechanical strength. Since it is weak, it is desirable to have strength to sandwich and support these from both sides. Furthermore, from the viewpoint of suppressing the internal resistance from the electrode terminal plate to the electrode tab, it can be said that the thickness of the positive electrode and the negative electrode terminal plate is usually preferably about 0.1 to 2 mm.

正極および負極端子板の材質は、通常のバイポーラ型でないリチウムイオン二次電池で用いられる材質を用いることができる。例えば、アルミニウム、銅、チタン、ニッケル、ステンレス鋼(SUS)、これらの合金などを利用することができる。   As the material of the positive electrode and the negative electrode terminal plate, a material used in a lithium ion secondary battery which is not a normal bipolar type can be used. For example, aluminum, copper, titanium, nickel, stainless steel (SUS), and alloys thereof can be used.

正極端子板と負極端子板との材質は、同一の材質を用いてもよいし、異なる材質のものを用いてもよい。さらに、これら正極および負極端子板は、材質の異なるものを多層に積層したものであってもよい。これら正極および負極端子板でも、電池外装材と近接ないし密着することもあることから、必要があれば、電極タブと同様の高抵抗層を電極端子板の外表面上の必要とされる部分に適宜に設けても良いことはいうまでもない。   The material of the positive electrode terminal plate and the negative electrode terminal plate may be the same material or different materials. Furthermore, the positive electrode and the negative electrode terminal plate may be a laminate of different materials. Since these positive electrode and negative electrode terminal plates may also be close to or in close contact with the battery outer packaging material, if necessary, a high resistance layer similar to the electrode tab may be provided on the required portion on the outer surface of the electrode terminal plate. Needless to say, it may be provided as appropriate.

[正極および負極リード]
正極および負極リードは、必要に応じて使用すればよい。正極および負極リードは、既存のバイポーラ型ではない通常のリチウムイオン二次電池で用いられる公知の電極リードを用いることができる。例えば、アルミニウム、銅、チタン、ニッケル、ステンレス鋼(SUS)、これらの合金などを利用することができる。正極リードと負極リードとの材質は、同一の材質を用いてもよいし、異なる材質のものを用いてもよい。さらに、これら正極および負極リードは、材質の異なるものを多層に積層したものであってもよい。また、これら正極および負極リードでも、電池外装材と近接ないし密着することもあることから、必要があれば、本発明の電極タブと同様の高抵抗層を電極リード表面上の必要とされる部分に適宜に設けても良いことはいうまでもない。
[Positive electrode and negative electrode lead]
The positive electrode and the negative electrode lead may be used as necessary. As the positive electrode and the negative electrode lead, a known electrode lead used in a conventional lithium ion secondary battery that is not a bipolar type can be used. For example, aluminum, copper, titanium, nickel, stainless steel (SUS), and alloys thereof can be used. The material of the positive electrode lead and the negative electrode lead may be the same material or different materials. Furthermore, the positive electrode and the negative electrode lead may be formed by stacking different materials. In addition, since these positive and negative electrode leads may also be close to or in close contact with the battery outer packaging material, if necessary, a high resistance layer similar to the electrode tab of the present invention is required on the electrode lead surface. Needless to say, it may be provided appropriately.

[正極および負極タブ(タブないし電極タブ)]
図1(b)に示すように、本発明に用いられる正極および負極タブ11、13は、最外層の電極の集電体(ないしこれに接続された電極端子板)に接続された正・負極リード15、17との間で接続されていてもよし、最外層の電極の集電体に接続された正・負極端子板ないし正・負極リードに接続してよいし(図示せず)、最外層の電極の集電体の一部を延長して形成しても良い(図示せず)など、特に制限されるべきものではない。なお、
電池外装材19から電池外部に取り出された部分は、周辺機器や配線などに接触して漏電したりして製品(例えば、自動車部品、特に電子機器等)に影響を与えないように、耐熱絶縁性の熱収縮チューブなどにより被覆しておいてもよい。
[Positive electrode and negative electrode tab (tab or electrode tab)]
As shown in FIG. 1 (b), the positive and negative electrode tabs 11 and 13 used in the present invention are positive and negative electrodes connected to the current collector of the outermost layer electrode (or the electrode terminal plate connected thereto). It may be connected between the leads 15 and 17 and may be connected to a positive / negative terminal plate or positive / negative electrode lead (not shown) connected to the current collector of the outermost layer electrode. A part of the current collector of the outer layer electrode may be formed to be extended (not shown), and is not particularly limited. In addition,
The part taken out from the battery exterior material 19 to the outside of the battery is insulated against heat so that it does not affect the product (for example, automobile parts, especially electronic devices) by contacting with peripheral devices or wiring and leaking electricity. May be covered with a heat-shrinkable tube.

また、本発明に用いられるタブは、既存のバイポーラ型ではない通常のリチウムイオン二次電池で用いられる公知の電極タブを用いることができる。例えば、アルミニウム、銅、チタン、ニッケル、ステンレス鋼(SUS)、これらの合金などを利用することができる。正極タブと負極タブとの材質は、同一の材質を用いてもよいし、異なる材質のものを用いてもよい。さらに、これら正極および負極タブは、材質の異なる金属(合金を含む)を多層に積層したものであってもよい。   Moreover, the tab used for this invention can use the well-known electrode tab used with the normal lithium ion secondary battery which is not an existing bipolar type. For example, aluminum, copper, titanium, nickel, stainless steel (SUS), and alloys thereof can be used. The materials of the positive electrode tab and the negative electrode tab may be the same material or different materials. Furthermore, the positive electrode and the negative electrode tab may be formed by stacking multiple layers of metals (including alloys) of different materials.

また、本発明の高抵抗層(皮膜)の基準となるタブ金属の金属抵抗は、タブ金属の種類にもよるが、通常1〜50Ω・m程度であり、比較のために便宜的にV/mで示すと10-7〜10-6V/m程度である。 Moreover, although the metal resistance of the tab metal used as the reference | standard of the high resistance layer (film | membrane) of this invention is based also on the kind of tab metal, it is about 1-50 ohm * m normally, V / for convenience for comparison. In terms of m, it is about 10 −7 to 10 −6 V / m.

タブの厚さは、外装材シール部に挟まれている部分の気密性や防水性を高める観点からは薄い方が望ましく、一方、電気抵抗低減の観点からは厚い方が望ましいことから、電池の使用目的に応じて適宜決定すればよいが、通常50〜1000μm、好ましくは100〜300μmの範囲である。   The thickness of the tab is preferably thinner from the viewpoint of improving the airtightness and waterproofness of the portion sandwiched between the exterior material seal portions, whereas the thickness of the tab is desirable from the viewpoint of reducing electrical resistance. Although it may be determined appropriately according to the purpose of use, it is usually in the range of 50 to 1000 μm, preferably 100 to 300 μm.

また、タブの電池外部への取り出し方としては、図1(a)に示すように、正極タブと負極タブとを対向する辺から別々に取り出しても良いし、正極タブと負極タブとを同じ辺から取り出しても良いし、正極タブと負極タブとを隣接する辺から別々に取り出しても良いなど特に制限されるものではないが、これらの電池を複数接続して組電池を形成するには、図3や図4に示すような構成とするのが配線などの関係から都合が良いため、好ましくは図1(a)に示すように、正極タブと負極タブとを対向する辺から別々に取り出すのが望ましいといえる。   Further, as shown in FIG. 1 (a), the tabs may be taken out from the opposing sides separately, or the positive tabs and the negative tabs may be taken out of the same. Although it is not particularly limited such that the positive electrode tab and the negative electrode tab may be separately extracted from adjacent sides, it is possible to form a battery pack by connecting a plurality of these batteries. 3 and FIG. 4 is convenient because of the wiring and the like. Preferably, as shown in FIG. 1A, the positive electrode tab and the negative electrode tab are separated from the opposite sides separately. It can be said that it is desirable to take out.

[正極および負極タブ表面上に形成される高抵抗層)]
タブ表面に設けられる高抵抗層に関しては、上述したとおりであるので、ここでの説明は省略する。
[High resistance layer formed on positive electrode and negative electrode tab surfaces]
Since the high resistance layer provided on the tab surface is as described above, the description thereof is omitted here.

[電圧検知タブ]
本発明では、電池内のセル(単電池層)ごとの電圧を検知し、過充電や過放電状態になったセルをバイパスして充放電が行えるような電圧検知タブを各セルに設けておくのが望ましい。この電圧検知タブの一端はセルの集電体に接続し、もう一方の端を電池外部にまで取り出し、これらタブを電圧検知・バイパス制御回路等に接続するのが望ましい。これにより数十〜百数十セル(単電池層)ある電池内部の各単電池層の容量バラツキによる電池性能の低下を抑制することができ、電池寿命を高めることができる。特に、バイポーラ電池を車両の動力源として使用する場合には、信頼性と安定性が要求されるため、それぞれのバイポーラ電池及び該電池内の各単電池層(セル)が正常に機能しているか否かを常に監視する必要がある。このため、すべてのバイポーラ電池(通常、複数のバイポーラ電池を接続した組電池を、更に複数接続した複合組電池として車両に搭載されている)及び電池内のセルの電圧を常時監視し、劣化したバイポーラ電池及び電池内のセルが検知できるようにするのが望ましいためである。
[Voltage detection tab]
In the present invention, each cell is provided with a voltage detection tab that detects the voltage of each cell (single cell layer) in the battery and can perform charging and discharging by bypassing the overcharged or overdischarged cell. Is desirable. It is desirable that one end of the voltage detection tab is connected to the current collector of the cell, the other end is taken out to the outside of the battery, and these tabs are connected to a voltage detection / bypass control circuit or the like. Thereby, the fall of the battery performance by the capacity | capacitance variation of each single battery layer inside the battery which has several dozens-hundreds of tens cells (single battery layer) can be suppressed, and battery life can be improved. In particular, when a bipolar battery is used as a power source for a vehicle, reliability and stability are required, so that each bipolar battery and each single battery layer (cell) in the battery function normally. It is necessary to constantly monitor whether or not. For this reason, the voltage of all bipolar batteries (usually an assembled battery in which a plurality of bipolar batteries are connected and mounted in a vehicle as a composite battery in which a plurality of bipolar batteries are connected) and the cells in the battery are constantly monitored and deteriorated. This is because it is desirable to be able to detect the bipolar battery and the cells within the battery.

また、電極タブである正極タブ及び負極タブと、電圧検知タブとは、電池の異なる辺から取り出すのが配線などの都合上便利であるほか、シール部の気密性確保の観点からも望ましいといえる。   In addition, it is convenient to take out the positive electrode tab and the negative electrode tab, which are electrode tabs, and the voltage detection tab from different sides of the battery for the convenience of wiring and the like, and it is desirable from the viewpoint of ensuring the airtightness of the seal portion. .

更に、電圧検知タブには、各セルごとの電圧(4.2V程度)しか加わらないため、本発明の電極タブのように高抵抗層を形成する必要はない。   Furthermore, since only the voltage for each cell (about 4.2 V) is applied to the voltage detection tab, it is not necessary to form a high resistance layer unlike the electrode tab of the present invention.

該電圧検知タブには、上記電極タブと同様の材料を用いることができる。例えば、アルミニウム、銅、チタン、ニッケル、ステンレス鋼(SUS)、これらの合金などを利用することができる。各電圧検知タブの材質は、同一の材質を用いるのが望ましいが、異なる材質のものを用いてもよい。さらに、電圧検知タブは、材質の異なる金属(合金を含む)を多層に積層したものであってもよい。   The same material as that of the electrode tab can be used for the voltage detection tab. For example, aluminum, copper, titanium, nickel, stainless steel (SUS), and alloys thereof can be used. Although it is desirable to use the same material for each voltage detection tab, different materials may be used. Furthermore, the voltage detection tab may be a laminate of metals (including alloys) made of different materials.

[電池外装材]
本発明では、従来と同様に電池の防水性、シール性を確保し、更に電池の軽量化を図り、使用する際の外部からの衝撃、環境劣化を防止する観点から、電池本体である電池積層体(ないし電池巻回体)全体を収納するための電池外装材として、高分子金属複合フィルムを用いてなるものである。かかる高分子金属複合フィルムとしては、特に制限されるものではなく、従来公知のものを適宜適用することができるものであり、例えば、アルミニウム、ステンレス、ニッケル、銅などの金属(合金を含む)の層19bの両面をポリプロピレンフィルム等の絶縁体(好ましく耐熱性の絶縁体)の樹脂層(表皮樹脂層19a、金属層−タブ間樹脂層19c)で被覆した高分子金属複合フィルムなどを用いることができる。上記絶縁体(好ましく耐熱性の絶縁体)の樹脂層としては、例えば、ポリエチレンテトラフタレートフィルム(耐熱絶縁性フィルム)、ナイロンフィルム(耐熱絶縁性フィルム)、ポリエチレンフィルム(熱融着絶縁性フィルム)、ポリプロピレンフィルム(熱融着絶縁性フィルム)等が挙げられ、これらを目的に応じて、表皮樹脂層19a側と金属層−タブ間樹脂層19c側とに適用すればよい。
[Battery exterior materials]
In the present invention, in the same manner as in the past, the waterproof and sealing properties of the battery are ensured, the battery is further reduced in weight, and from the viewpoint of preventing external impact and environmental degradation during use, the battery stack as the battery body is used. A polymer metal composite film is used as a battery exterior material for housing the entire body (or battery winding body). The polymer metal composite film is not particularly limited, and any conventionally known one can be appropriately applied. For example, a metal (including an alloy) such as aluminum, stainless steel, nickel, or copper can be used. A polymer metal composite film in which both surfaces of the layer 19b are covered with a resin layer (skin resin layer 19a, metal layer-between-tab resin layer 19c) of an insulator (preferably heat-resistant insulator) such as a polypropylene film may be used. it can. Examples of the resin layer of the insulator (preferably heat-resistant insulator) include, for example, a polyethylene tetraphthalate film (heat-resistant insulating film), a nylon film (heat-resistant insulating film), a polyethylene film (heat-bonding insulating film), Examples thereof include a polypropylene film (heat fusion insulating film) and the like, and these may be applied to the skin resin layer 19a side and the metal layer-tab inter-tab resin layer 19c side according to the purpose.

上記金属層19bとしては、高電圧に対する絶縁性よりも耐熱性や外部からの酸素や水蒸気や光(紫外線など)に対する高バリア性、更に折り曲げなどに対する強度に優れる軟質材が求められることから、アルミニウムが望ましい。該金属層の膜厚としては、上記特性を十分に発現させることが出来ればよく、10〜100μm、好ましくは20〜50μmの範囲である。   The metal layer 19b is required to be a soft material having heat resistance rather than insulation against high voltage, high barrier property against external oxygen, water vapor and light (such as ultraviolet rays), and excellent strength against bending. Is desirable. The film thickness of the metal layer is not limited as long as the above characteristics can be sufficiently exhibited, and is in the range of 10 to 100 μm, preferably 20 to 50 μm.

上記表皮樹脂層19aでは、熱融着性は必要ではなく、外部絶縁性、耐候性、耐擦過傷、外部からの酸素や水蒸気に対するバリア性、耐熱性などが求められることから、ポリエチレンテトラフタレートフィルム(ポリエステル)(耐熱絶縁性フィルム)、ナイロンフィルム(耐熱絶縁性フィルム)、ナイロンとポリエステルの積層フィルムなど所望の材料を選定すればよい。また、表皮樹脂層19aの膜厚も、上記特性を十分に発現させることが出来ればよく、5〜50μm、好ましくは10〜30μmの範囲である。   The skin resin layer 19a is not required to have heat fusion properties, and is required to have external insulation, weather resistance, abrasion resistance, barrier properties against external oxygen and water vapor, heat resistance, and the like. A desired material such as polyester (heat-resistant insulating film), nylon film (heat-resistant insulating film), and a laminated film of nylon and polyester may be selected. Moreover, the film thickness of the skin resin layer 19a should just be able to fully express the said characteristic, and is 5-50 micrometers, Preferably it is the range of 10-30 micrometers.

上記金属層−タブ間樹脂層19cでは、内部絶縁性、熱融着性、耐薬品性(電解液等に対する耐性)、酸素や水蒸気、更には充放電で発生するガス等に対するバリア性、耐熱性などが求められることから、ポリエチレンフィルム(熱融着絶縁性フィルム)、ポリプロピレンフィルム(熱融着絶縁性フィルム)等など所望の材料を選定すればよい。また、金属層−タブ間樹脂層19cの膜厚も、上記特性を十分に発現させることが出来ればよく、10〜100μm、好ましくは20〜50μmの範囲である。   In the resin layer 19c between the metal layer and the tab, internal insulation, heat-fusibility, chemical resistance (resistance to electrolyte, etc.), barrier properties against oxygen, water vapor, gas generated by charge / discharge, and heat resistance Therefore, a desired material such as a polyethylene film (heat fusion insulating film), a polypropylene film (heat fusion insulation film), or the like may be selected. Moreover, the film thickness of the resin layer 19c between metal layers and tabs should just be able to fully express the said characteristic, and is 10-100 micrometers, Preferably it is the range of 20-50 micrometers.

高分子金属複合フィルム全体の膜厚は、電池外装材に求められる上記機能を発揮することができるものであれば特に制限されるものではないが、通常50〜150μm、好ましくは80〜120μmの範囲である。   The film thickness of the entire polymer metal composite film is not particularly limited as long as it can exhibit the above-described functions required for battery exterior materials, but is usually in the range of 50 to 150 μm, preferably 80 to 120 μm. It is.

また、これら金属層、表皮樹脂層及び金属層−タブ間樹脂層は、それぞれ材質の異なるものを多層に積層したものであってもよい。また、図1(b)に示すように、上下2枚の
高分子金属複合フィルムを熱融着させて用いる場合、これら2枚の高分子金属複合フィルム内の各層の材質は、同一の材質を用いてもよいし、異なる材質のものを用いてもよい。
In addition, these metal layers, skin resin layers, and metal layer-tab resin layers may be formed by laminating layers of different materials. In addition, as shown in FIG. 1B, when two polymer metal composite films on the upper and lower sides are used by heat-sealing, the material of each layer in the two polymer metal composite films is the same material. You may use and a different material may be used.

本発明では、高分子金属複合フィルムを用いて、そ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シール部20(図1(a)、(b)参照のこと)を形成し、電池積層体9を収納し密封した構成とする。この場合、上記正極および負極タブ11、13の高抵抗層21を形成した部分が、上記シール部20(熱融着部)に挟まれ、絶縁を確保した状態で、正極および負極タブ11、13の先端の取り出し部分が上記電池外装材19の外部に露出される構造とすればよい。また熱伝導性に優れた高分子金属複合フィルムなどを用いることが、自動車の熱源から効率よく熱を伝え、電池内部を電池動作温度まですばやく加熱することができる点で好ましい。   In the present invention, a seal part 20 (see FIGS. 1A and 1B) is formed by joining a part or the whole of the peripheral part by heat fusion using a polymer metal composite film. The battery stack 9 is housed and sealed. In this case, the positive and negative electrode tabs 11 and 13 are formed in a state in which the portions where the high resistance layers 21 of the positive and negative electrode tabs 11 and 13 are formed are sandwiched between the seal portions 20 (heat fusion portions) and insulation is ensured. What is necessary is just to make it the structure where the taking-out part of the front-end | tip of this is exposed to the exterior of the said battery exterior material 19. FIG. In addition, it is preferable to use a polymer metal composite film having excellent thermal conductivity in that heat can be efficiently transmitted from a heat source of an automobile and the inside of the battery can be quickly heated to the battery operating temperature.

次に、本発明のバイポーラ電池の用途としては、例えば、電気自動車(EV)やハイブリッド電気自動車(HEV)や燃料電池自動車やハイブリッド燃料電池自動車などの大容量電源として、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に好適に利用することができる。この場合には、本発明のバイポーラ電池を複数個接続して構成した組電池とすることが望ましい。すなわち、本発明のバイポーラ電池、特にバイポーラ型ポリマーリチウムイオン二次電池を少なくとも2個以上を用いて、並列接続、直列接続、並列−直列接続および直列−並列接続の少なくとも一つの接続方式を用いて構成した組電池、さらには複合組電池とすることにより、高容量、高出力の電源を形成することが出来る。そのため、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になる。これらに関しては、後述する。   Next, as a use of the bipolar battery of the present invention, for example, as a large-capacity power source such as an electric vehicle (EV), a hybrid electric vehicle (HEV), a fuel cell vehicle and a hybrid fuel cell vehicle, a high energy density and a high output density are used. Therefore, it can be suitably used for a vehicle driving power source and an auxiliary power source that require the above. In this case, it is desirable that the assembled battery is constructed by connecting a plurality of bipolar batteries of the present invention. That is, the bipolar battery of the present invention, in particular, at least two bipolar polymer lithium ion secondary batteries are used, and at least one connection method of parallel connection, series connection, parallel-series connection and series-parallel connection is used. By using the assembled battery and further the composite assembled battery, a high-capacity, high-output power source can be formed. Therefore, it becomes possible to respond to the demand for battery capacity and output for each purpose of use at a relatively low cost. These will be described later.

次に、本発明のバイポーラ電池の製造方法としては、上述したタブ表面への高抵抗層である高抵抗皮膜を陽極酸化法や静電粉体塗装法などを用いて製造する方法を除いては、特に制限されるべきものではなく、従来公知の各種の方法を適宜利用することができる。以下に、簡単に説明する。   Next, as a manufacturing method of the bipolar battery of the present invention, except for the above-described method of manufacturing a high-resistance film, which is a high-resistance layer on the tab surface, using an anodic oxidation method or electrostatic powder coating method. However, it is not particularly limited, and various conventionally known methods can be appropriately used. This will be briefly described below.

(1)正極用組成物の塗布
まず、適当な集電体を準備する。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、集電体の一方の面に塗布される。
(1) Application of positive electrode composition First, an appropriate current collector is prepared. The positive electrode composition is usually obtained as a slurry (positive electrode slurry) and applied to one surface of the current collector.

正極用スラリーは、正極活物質を含む溶液である。他成分として、導電助剤、バインダ、重合開始剤、電解質の原料(固体電解質用高分子ないしホストポリマー、電解液など)、支持塩(リチウム塩)、その他添加剤およびスラリー粘度調整溶媒などが任意で含まれる。すなわち、正極用スラリーは、バイポーラ型でないリチウムイオン二次電池と同様に、正極活物質のほか、導電助材、電解質の原料、支持塩(リチウム塩)、スラリー粘度調整溶媒、重合開始剤等を任意で含む材料を所定の比率で混合して作製することができる。   The positive electrode slurry is a solution containing a positive electrode active material. Other optional components include conductive additives, binders, polymerization initiators, electrolyte raw materials (polymers or host polymers for solid electrolytes, electrolytes, etc.), supporting salts (lithium salts), other additives, and slurry viscosity adjusting solvents. Included. That is, the positive electrode slurry contains, in addition to the positive electrode active material, a conductive additive, an electrolyte raw material, a supporting salt (lithium salt), a slurry viscosity adjusting solvent, a polymerization initiator, etc., in the same manner as a non-bipolar lithium ion secondary battery. It can be made by mixing the materials optionally contained in a predetermined ratio.

電解質層に高分子ゲル電解質を用いる場合には、正極活物質微粒子同士を結びつける従来公知のバインダ、電子伝導性を高めるための導電助材、溶媒などが含まれていればよく、高分子ゲル電解質の原料のホストポリマー、電解液やリチウム塩などは含まれていなくても良い。電解質層として電解液を含浸させたセパレータを用いる場合も同様である。   When a polymer gel electrolyte is used for the electrolyte layer, a polymer gel electrolyte may be used as long as it contains a conventionally known binder that binds the positive electrode active material fine particles, a conductive aid for increasing electronic conductivity, a solvent, and the like. The raw material host polymer, electrolyte, lithium salt, etc. may not be contained. The same applies when a separator impregnated with an electrolytic solution is used as the electrolyte layer.

電解質の高分子原料(高分子ゲル電解質の原料のホストポリマーないし高分子固体電解質の高分子原料)は、PEO、PPO、これらの共重合体などが挙げられ、分子内に架橋性の官能基(炭素−炭素二重結合など)を有することが好ましい。この架橋性の官能基を用いて高分子電解質を架橋することによって、機械的強度が向上する。   Examples of the electrolyte polymer raw material (the host polymer of the polymer gel electrolyte raw material or the polymer raw material of the polymer solid electrolyte) include PEO, PPO, and copolymers thereof, and a crosslinkable functional group ( It preferably has a carbon-carbon double bond). By cross-linking the polymer electrolyte using this cross-linkable functional group, the mechanical strength is improved.

正極活物質、導電助剤、バインダ、リチウム塩に関しては、前述した化合物を用いるこ
とができる。
With respect to the positive electrode active material, the conductive additive, the binder, and the lithium salt, the above-described compounds can be used.

重合開始剤は、重合させる化合物に応じて選択する必要がある。例えば、光重合開始剤としては、ベンジルジメチルケタールなどが挙げられ、熱重合開始剤としては、アゾビスイソブチロニトリル、t−ヘキシルパーオキシピパレートなどが挙げられるが、これらに制限されるものではない。   The polymerization initiator needs to be selected according to the compound to be polymerized. For example, examples of the photopolymerization initiator include benzyl dimethyl ketal, and examples of the thermal polymerization initiator include azobisisobutyronitrile, t-hexylperoxypiparate, and the like. is not.

NMPなどのスラリー粘度調整溶媒は、正極用スラリーの種類に応じて選択する。   The slurry viscosity adjusting solvent such as NMP is selected according to the type of slurry for positive electrode.

正極活物質、リチウム塩、導電助剤の添加量は、バイポーラ電池の目的等に応じて調節すればよく、通常用いられる量を添加すればよい。重合開始剤の添加量は、高分子原料に含まれる架橋性官能基の数に応じて決定される。通常は高分子原料に対して0.01〜1質量%程度である。   The addition amount of the positive electrode active material, the lithium salt, and the conductive additive may be adjusted according to the purpose of the bipolar battery, and may be added in a commonly used amount. The addition amount of the polymerization initiator is determined according to the number of crosslinkable functional groups contained in the polymer raw material. Usually, it is about 0.01-1 mass% with respect to a polymeric raw material.

(2)正極層の形成
正極用スラリーが塗布された集電体を乾燥して、含まれる溶媒を除去する。それと同時に、正極用スラリーによっては、架橋反応を進行させて、高分子固体電解質の機械的強度を高めてもよい。乾燥は真空乾燥機などを用いることができる。乾燥の条件は塗布された正極用スラリーに応じて決定され、一義的に規定できないが、通常は40〜150℃で5分〜20時間である。
(2) Formation of positive electrode layer The current collector coated with the positive electrode slurry is dried to remove the contained solvent. At the same time, depending on the positive electrode slurry, the cross-linking reaction may be advanced to increase the mechanical strength of the polymer solid electrolyte. For drying, a vacuum dryer or the like can be used. The drying conditions are determined according to the applied positive electrode slurry and cannot be uniquely defined, but are usually 40 to 150 ° C. and 5 minutes to 20 hours.

(3)負極用組成物の塗布
正極層が塗布された面と反対側の面に、負極活物質を含む負極用組成物(負極用スラリー)を塗布する。
(3) Application of negative electrode composition A negative electrode composition (negative electrode slurry) containing a negative electrode active material is applied to the surface opposite to the surface on which the positive electrode layer is applied.

負極用スラリーは、負極活物質を含む溶液である。他成分として、導電助材、バインダ、重合開始剤、(固体電解質用高分子ないしホストポリマー、電解液など)、支持塩(リチウム塩)およびスラリー粘度調整溶媒などが任意で含まれる。使用される原料や添加量については、「(1)正極用組成物の塗布」の項での説明と同様であるため、ここでは説明を省略する。   The negative electrode slurry is a solution containing a negative electrode active material. As other components, a conductive additive, a binder, a polymerization initiator, a polymer for a solid electrolyte or a host polymer, an electrolytic solution, a supporting salt (lithium salt), a slurry viscosity adjusting solvent, and the like are optionally included. Since the raw materials used and the amounts added are the same as those described in the section “(1) Application of positive electrode composition”, the description thereof is omitted here.

(4)負極層の形成
負極用スラリーが塗布された集電体を乾燥して、含まれる溶媒を除去する。それと同時に、負極用スラリーによっては、架橋反応を進行させて、高分子ゲル電解質の機械的強度を高めてもよい。この作業により、バイポーラ電極が完成する。乾燥は真空乾燥機などを用いることができる。乾燥の条件は塗布された負極用スラリーに応じて決定され、一義的に規定できないが、通常は40〜150℃で5分〜20時間である。かかる乾燥処理により、集電体上に負極層を形成する。
(4) Formation of negative electrode layer The current collector coated with the negative electrode slurry is dried to remove the contained solvent. At the same time, depending on the slurry for the negative electrode, the crosslinking reaction may be advanced to increase the mechanical strength of the polymer gel electrolyte. This work completes the bipolar electrode. For drying, a vacuum dryer or the like can be used. The drying conditions are determined according to the applied slurry for negative electrode and cannot be uniquely defined, but are usually 40 to 150 ° C. and 5 minutes to 20 hours. By this drying treatment, a negative electrode layer is formed on the current collector.

(5)電解質層の形成
高分子固体電解質層を用いる場合には、例えば、高分子固体電解質の原料高分子、リチウム塩等をNMPのような溶媒に溶解させて調製した溶液を硬化させることによって製造される。また、高分子ゲル電解質層を用いる場合には、例えば、高分子ゲル電解質の原料として、ホストポリマーと電解液、リチウム塩、重合開始剤等からなるプレゲル溶液を不活性雰囲気下で加熱乾燥と同時に重合(架橋反応を促進)させることによって製造される。また、不織布セパレータに高分子ゲル電解質を保持させてなる高分子ゲル電解質層を用いる場合には、セパレータに、例えば、高分子ゲル電解質の原料として、ホストポリマーと電解液、リチウム塩、重合開始剤等からなるプレゲル溶液を含浸させて、不活性雰囲気下で加熱乾燥と同時に重合(架橋反応を促進)させることによって製造される。不織布セパレータに固体高分子電解質を保持させてなる高分子固体電解質層を用いる場合には、セ
パレータに、例えば、高分子固体電解質の原料として、ホストポリマーと電解液、リチウム塩、重合開始剤等を粘度調整剤に溶解してなる溶液を含浸させて、不活性雰囲気下で加熱乾燥と同時に重合(架橋反応を促進)させることによって製造される。また、セパレータに電解液を保持させてなる液体電解質層を用いる場合には、セパレータに電解液を含浸させればよく、例えば、電解液含浸前のセパレータとバイポーラ電極を積層した後に、電解液を各セパレータに含浸させてもよい。
(5) Formation of electrolyte layer When a polymer solid electrolyte layer is used, for example, by curing a solution prepared by dissolving a polymer solid electrolyte raw material polymer, lithium salt, etc. in a solvent such as NMP. Manufactured. In the case of using a polymer gel electrolyte layer, for example, as a raw material for the polymer gel electrolyte, a pregel solution composed of a host polymer and an electrolytic solution, a lithium salt, a polymerization initiator and the like is simultaneously heated and dried in an inert atmosphere. It is produced by polymerizing (accelerating the crosslinking reaction). Further, when using a polymer gel electrolyte layer in which a polymer gel electrolyte is held in a nonwoven fabric separator, for example, as a raw material for the polymer gel electrolyte, a host polymer and an electrolytic solution, a lithium salt, a polymerization initiator are used in the separator. It is produced by impregnating a pregel solution composed of, etc., and polymerizing (accelerating the crosslinking reaction) simultaneously with heat drying in an inert atmosphere. In the case of using a polymer solid electrolyte layer in which a solid polymer electrolyte is held in a nonwoven fabric separator, for example, as a raw material for the polymer solid electrolyte, a host polymer and an electrolytic solution, a lithium salt, a polymerization initiator, etc. It is produced by impregnating a solution obtained by dissolving in a viscosity modifier and polymerizing (accelerating the crosslinking reaction) simultaneously with heat drying in an inert atmosphere. In addition, when using a liquid electrolyte layer in which an electrolyte is held in a separator, the separator may be impregnated with the electrolyte, for example, after laminating the separator and the bipolar electrode before impregnation with the electrolyte, Each separator may be impregnated.

例えば、上記電極の正極層および/または負極層上に、調製された上記溶液またはプレゲル溶液を塗布し、所定の厚さの電解質層またはその一部(電解質層厚さの半分程度の電解質膜)を形成する。その後、電解質層(膜)が積層された電極を不活性雰囲気下で硬化または加熱乾燥と同時に重合(架橋反応を促進)させることによって、電解質の機械的強度を高め、電解質層(膜)を製膜形成する(完成させる)。   For example, the prepared solution or pregel solution is applied onto the positive electrode layer and / or the negative electrode layer of the electrode, and an electrolyte layer having a predetermined thickness or a part thereof (an electrolyte film having about half the electrolyte layer thickness) Form. Then, the electrode on which the electrolyte layer (film) is laminated is cured or heated and dried in an inert atmosphere and polymerized (accelerating the crosslinking reaction), thereby increasing the mechanical strength of the electrolyte and producing the electrolyte layer (film). A film is formed (completed).

あるいは、別途、電極間に積層される電解質層またはその一部(電解質層厚さの半分程度の電解質膜)を準備する。電解質層(膜)ないしセパレータに高分子ゲル電解質を保持させてなる高分子ゲル電解質層(膜)は、上記溶液またはプレゲル溶液を、ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムなど適当なフィルム上に塗布し、不活性雰囲気下で硬化または加熱乾燥と同時に重合(架橋反応を促進)させることによって製造されるか、あるいは、上記溶液またはプレゲル溶液を、ポリプロピレン(PP)製など適当な不織布セパレータに含浸し、不活性雰囲気下で硬化または加熱乾燥と同時に重合(架橋反応を促進)させることによって製造される。   Alternatively, an electrolyte layer laminated between the electrodes or a part thereof (an electrolyte membrane having about half the electrolyte layer thickness) is prepared. The polymer gel electrolyte layer (membrane) in which the polymer gel electrolyte is held in an electrolyte layer (membrane) or separator is prepared by applying the above solution or pregel solution on a suitable film such as a polyethylene terephthalate (PET) film. It is produced by polymerizing (accelerating the crosslinking reaction) simultaneously with curing or heat drying in an active atmosphere, or impregnated with the above-mentioned solution or pregel solution in a suitable non-woven separator such as polypropylene (PP) It is produced by polymerizing (accelerating the crosslinking reaction) simultaneously with curing or heat drying in an atmosphere.

硬化または加熱乾燥は真空乾燥機(真空オーブン)などを用いることができる。加熱乾燥の条件は溶液またはプレゲル溶液に応じて決定され、一義的に規定できないが、通常は30〜110℃で0.5〜12時間である。   For curing or heat drying, a vacuum dryer (vacuum oven) or the like can be used. The conditions for heat drying are determined according to the solution or the pregel solution and cannot be uniquely defined, but are usually 30 to 110 ° C. and 0.5 to 12 hours.

電解質層(膜)の厚さは、スペーサなどを用いて制御できる。光重合開始剤を用いる場合には、光透過性のギャップに流し込み、乾燥及び光重合ができるような紫外線照射装置を用いて紫外線を照射して、電解質層内のポリマーを光重合させ架橋反応を進行させて製膜するとよい。ただし、この方法に限定されないことは勿論である。重合開始剤の種類に応じて、放射線重合、電子線重合、熱重合などを使いわける。   The thickness of the electrolyte layer (film) can be controlled using a spacer or the like. In the case of using a photopolymerization initiator, it is poured into a light transmissive gap, irradiated with ultraviolet rays using an ultraviolet irradiation device capable of drying and photopolymerization, and the polymer in the electrolyte layer is photopolymerized to carry out a crosslinking reaction. It is good to advance and form a film. However, it is needless to say that the method is not limited to this. Depending on the type of polymerization initiator, radiation polymerization, electron beam polymerization, thermal polymerization, etc. are used properly.

また、上記で用いるフィルムは、製造過程で80℃程度に加熱されることもありえるため、当該温度程度での十分な耐熱性を有し、さらに溶液またはプレゲル溶液との反応性がなく、製造過程で剥離し除去する必要上、離型性に優れたものを用いるのが望ましく、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリプロピレンフィルムなどを使用することができるが、これらに制限されるべきものではない。   In addition, since the film used above may be heated to about 80 ° C. in the production process, it has sufficient heat resistance at the temperature and has no reactivity with the solution or the pregel solution, and the production process. For example, polyethylene terephthalate (PET) or polypropylene film can be used, but it should not be limited to these.

なお電解質層の幅は、バイポーラ電極の集電体サイズよりも若干小さくすることが多い。   The width of the electrolyte layer is often slightly smaller than the current collector size of the bipolar electrode.

上記溶液またはプレゲル溶液の組成成分やその配合量などについては、使用目的に応じて適宜決定されるべきものである。   About the composition component of the said solution or pregel solution, its compounding quantity, etc., it should be suitably determined according to the intended purpose.

なお、電解液を染み込ませたセパレータは、バイポーラ型でない従来の溶液系のバイポーラ電池に用いられる電解質層と同様の構成であり、従来公知の各種製造方法、例えば、電解液を染み込ませたセパレータをバイポーラ電極に挟み込んで積層する方法や真空注液法などにより製造できるため、以下、詳しい説明は省略する。   The separator soaked with the electrolytic solution has the same structure as the electrolyte layer used in a conventional non-bipolar solution-based bipolar battery, and various known manufacturing methods such as a separator soaked with an electrolytic solution are used. Since it can be manufactured by a method of sandwiching and sandwiching between bipolar electrodes, a vacuum injection method, or the like, detailed description will be omitted below.

(6)バイポーラ電極と電解質層との積層
(i)電解質層(膜)が一面または両面に形成されたバイポーラ電極の場合には、高真空下で十分加熱乾燥してから、電解質層(膜)が形成された電極を適当なサイズに複数個切りだし、切り出された電極を直接貼り合わせて、バイポーラ電池本体(電極積層体)を作製する。
(6) Lamination of bipolar electrode and electrolyte layer (i) In the case of a bipolar electrode in which the electrolyte layer (membrane) is formed on one or both sides, the electrolyte layer (membrane) is sufficiently heated and dried under high vacuum. A plurality of the electrodes formed with is cut into a suitable size, and the cut out electrodes are directly bonded together to produce a bipolar battery body (electrode laminate).

(ii)別々にバイポーラ電極と電解質層(膜)を作製した場合には、高真空下で十分加熱乾燥してから、バイポーラ電極と電解質層(膜)をそれぞれを適当なサイズに複数個切りだす。切りだされたバイポーラ電極と電解質層(膜)とを所定数張り合わせて、バイポーラ電池本体(電極積層体)を作製する。     (Ii) When bipolar electrodes and electrolyte layers (membranes) are separately produced, after sufficiently heating and drying under high vacuum, a plurality of bipolar electrodes and electrolyte layers (membranes) are cut into appropriate sizes. . A predetermined number of the cut bipolar electrodes and electrolyte layers (membranes) are bonded together to produce a bipolar battery body (electrode laminate).

上記電極積層体の積層数は、バイポーラ電池に求める電池特性を考慮して決定される。また、正極側の最外層には、集電体上に正極層のみを形成した電極を配置する。負極側の最外層には、集電体上に負極層のみを形成した電極を配置する。バイポーラ電極と電解質層(膜)とを積層、あるいは電解質層(膜)が形成された電極を積層させてバイポーラ電池を得る段階は、電池内部に水分等が混入するのを防止する観点から、不活性雰囲気下で行うことが好ましい。例えば、アルゴン雰囲気下や窒素雰囲気下でバイポーラ電池を作製するとよい。   The number of stacked electrode laminates is determined in consideration of battery characteristics required for the bipolar battery. Moreover, the electrode which formed only the positive electrode layer on the electrical power collector is arrange | positioned at the outermost layer by the side of a positive electrode. In the outermost layer on the negative electrode side, an electrode in which only the negative electrode layer is formed on the current collector is disposed. The step of obtaining a bipolar battery by laminating a bipolar electrode and an electrolyte layer (film) or by laminating an electrode having an electrolyte layer (film) is not effective from the viewpoint of preventing moisture from entering the battery. It is preferable to carry out in an active atmosphere. For example, the bipolar battery may be manufactured in an argon atmosphere or a nitrogen atmosphere.

(7)絶縁層の形成
本発明では、例えば、電極積層体の電極形成部の周囲を、所定の幅でエポキシ樹脂(前駆体溶液)等に浸漬または樹脂を注入ないし含浸する。いずれの場合にも、事前に電圧検知タブや電極端子板や電極リードや電極タブ、あるいはこれらを接続する必要のある集電体部分等を離型性マスキング材等を用いてマスキング処理しておく。その後エポキシ樹脂を硬化させて、絶縁部を形成し、その後、マスキング材を剥がせばよい。
(7) Formation of Insulating Layer In the present invention, for example, the periphery of the electrode forming portion of the electrode laminate is immersed in epoxy resin (precursor solution) or the like with a predetermined width, or the resin is injected or impregnated. In either case, the voltage detection tab, the electrode terminal plate, the electrode lead, the electrode tab, or the current collector portion to which these need to be connected are masked in advance using a releasable masking material or the like. . Thereafter, the epoxy resin is cured to form an insulating portion, and then the masking material is peeled off.

(8)端子板、電極リード及びタブ(端子)の接続
バイポーラ電池本体(電池積層体)の両最外層の集電体上にそれぞれ、正極端子板、負極端子板を設置して接続し、該正極端子板、負極端子板に正極リード、負極リードに接合(電気的に接続)し、さらに正極リード、負極リードに正極タブ、負極タブを接合(電気的に接続)する(図1(b)参照のこと。)。これら端子板、リードおよびタブの接合方法としては、接合温度の低い超音波溶接等が好適に利用し得るものであるが、これに限定されるべきものではなく、従来公知の接合方法を適宜利用することができる。また、本発明では、単電池層の電圧を検知し、過充電や過放電状態になれば、バイパスすることができるような電圧検知タブを各集電体に接続し、これらを電池外部にまで取り出し、これらタブを電圧検知・バイパス制御回路に接続するのが望ましい。これにより数十〜百数十セル(単電池層)ある電池内部の各単電池層の容量バラツキによる電池性能の低下を抑制することができ、電池寿命を高めることができる。
(8) Connection of terminal plate, electrode lead, and tab (terminal) A positive electrode terminal plate and a negative electrode terminal plate are respectively installed on and connected to the current collectors on both outermost layers of the bipolar battery body (battery stack). The positive electrode terminal plate and the negative electrode terminal plate are joined (electrically connected) to the positive electrode lead and the negative electrode lead, and further, the positive electrode tab and the negative electrode tab are joined (electrically connected) (FIG. 1B). See As a method for joining these terminal plates, leads, and tabs, ultrasonic welding having a low joining temperature can be suitably used, but it should not be limited to this, and a conventionally known joining method is appropriately used. can do. Further, in the present invention, the voltage of the single cell layer is detected, and a voltage detection tab that can be bypassed if overcharged or overdischarged is connected to each current collector, and these are connected to the outside of the battery. It is desirable to take out and connect these tabs to a voltage detection and bypass control circuit. Thereby, the fall of the battery performance by the capacity | capacitance variation of each single battery layer inside the battery which has several dozens-hundreds of tens cells (single battery layer) can be suppressed, and battery life can be improved.

(9)パッキング(電池の完成)
最後に、電池積層体全体を、外部からの衝撃、環境劣化を防止するために、電池外装材で封止し、バイポーラ電池を完成させる。封止の際には、正極タブ、負極タブ、更には電圧検知タブの一端を電池外部に取り出す。
(9) Packing (Battery completion)
Finally, in order to prevent external impact and environmental degradation, the entire battery stack is sealed with a battery exterior material to complete a bipolar battery. When sealing, the positive electrode tab, the negative electrode tab, and one end of the voltage detection tab are taken out of the battery.

次に、本発明では、上記のバイポーラ電池を、少なくとも2以上バイポーラ電池を直列、並列、直列と並列の混合に接続して組電池とすることができる。これにより、種々の車両用ごとの容量・電圧の要望を基本のバイポーラ電池の組み合わせで対応が可能になる。その結果、必要エネルギー、出力の設計選択性を容易にすることが可能になる。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。以下に、当該組電池の代表的な実施形態につき、図面を用いて簡単に説明する。   Next, in the present invention, at least two or more bipolar batteries can be connected in series, in parallel, or in a mixture of series and parallel to form an assembled battery. This makes it possible to meet the demands for capacity and voltage for various vehicles with a combination of basic bipolar batteries. As a result, it becomes possible to facilitate the design selectivity of 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. Hereinafter, typical embodiments of the assembled battery will be briefly described with reference to the drawings.

図3に本発明のバイポーラ電池(24V、50mAh)を2直20並に接続した組電池(42V1Ah)の模式図を示す。並列部分のタブは銅のバスバー56、58で接続し、直列部分はタブ11、13同士を振動溶着して接続した。直列部分の端部を端子42、44に接続して、正負の端子を構成している。電池の両側には、バイポーラ電池1の各層の電圧を検知する検知タブ12を取り出し、それらの検知線53を組電池50の前部に取り出している。詳しくは、図3に示す組電池50を形成するには、バイポーラ電池1を5枚並列にバスバー56で接続し、5枚並列にしたバイポーラ電池1をさらに電極タブ同士を接続して2枚直列にし、これらを4層積層して並列にバスバー58で接続して金属製の組電池ケース55に収納する。このように、バイポーラ電池1を任意の個数直並列に接続することによって、所望の電流、電圧、容量に対応できる組電池50を提供することができる。該組電池50には、正極端子42、負極端子44が金属製の組電池ケース55の側面前部に形成されており、電池を直並列に接続後、例えば、各バスバー56と各正極端子42、負極端子44とが端子リード59で接続されている。また、該組電池50には、電池電圧(各単電池層、更にはバイポーラ電池の端子間電圧)を監視するために検知タブ端子54が金属製の組電池ケース55の正極端子42及び負極端子44が設けられている側面前部に設置されている。そして、各バイポーラ電池1の電圧検知タブ12が全て検知線53を介して検知タブ端子54に接続されている。また、組電池ケース55の底部には、外部弾性体52が取り付けられており、組電池50を複数積層して複合組電池を形成するような場合に、組電池50間距離を保ち、防振性、耐衝撃性、絶縁性、放熱性などを向上することができる。   FIG. 3 shows a schematic diagram of an assembled battery (42V1Ah) in which the bipolar battery (24V, 50 mAh) of the present invention is connected in two lines and 20 lines. The tabs in the parallel part were connected by copper bus bars 56 and 58, and the serial part was connected by vibration welding the tabs 11 and 13. The ends of the series part are connected to the terminals 42 and 44 to constitute positive and negative terminals. On both sides of the battery, detection tabs 12 for detecting the voltage of each layer of the bipolar battery 1 are taken out, and their detection lines 53 are taken out at the front part of the assembled battery 50. Specifically, in order to form the assembled battery 50 shown in FIG. 3, five bipolar batteries 1 are connected in parallel by a bus bar 56, and two bipolar batteries 1 connected in parallel are connected in series with two electrode tabs in series. These are stacked in four layers and connected in parallel by a bus bar 58 and housed in a metal assembled battery case 55. In this way, by connecting an arbitrary number of bipolar batteries 1 in series and parallel, an assembled battery 50 that can handle a desired current, voltage, and capacity can be provided. In the assembled battery 50, a positive electrode terminal 42 and a negative electrode terminal 44 are formed at the front side of a metal assembled battery case 55. After the batteries are connected in series and parallel, for example, each bus bar 56 and each positive electrode terminal 42 are connected. The negative terminal 44 is connected to the terminal lead 59. Further, the assembled battery 50 includes a detection tab terminal 54 for monitoring a battery voltage (a voltage of each single cell layer and further a bipolar battery), and a positive electrode terminal 42 and a negative electrode terminal of a metal assembled battery case 55. It is installed in the front part of the side surface in which 44 is provided. All the voltage detection tabs 12 of each bipolar battery 1 are connected to the detection tab terminal 54 via the detection line 53. In addition, an external elastic body 52 is attached to the bottom of the assembled battery case 55, and when a plurality of assembled batteries 50 are stacked to form a composite assembled battery, the distance between the assembled batteries 50 is maintained to prevent vibration. , Impact resistance, insulation, heat dissipation, etc. can be improved.

また、この組電池50には、使用用途に応じて、上記検知タブ端子54以外にも各種計測機器や制御機器類を設けてもよい。さらにバイポーラ電池1の電極タブ(11、13)同士や検知タブ12と検知線53とを連結するためには、超音波溶接、熱溶接、レーザ溶接または電子ビーム溶接により、または、リベットのようなバスバー56、58を用いて、またはカシメの手法を用いて、連結するようにしてもよい。さらにバスバー56、58と端子リード59等とを連結するためにも、超音波溶接、熱溶接、レーザ溶接または電子ビーム溶接を用いてもよいなど、特に制限されるものではない。   The assembled battery 50 may be provided with various measuring devices and control devices in addition to the detection tab terminal 54, depending on the intended use. Furthermore, in order to connect the electrode tabs (11, 13) of the bipolar battery 1 or the detection tab 12 and the detection line 53, ultrasonic welding, heat welding, laser welding, electron beam welding, or a rivet is used. You may make it connect using the bus-bars 56 and 58, or using the crimping method. Furthermore, in order to connect the bus bars 56, 58 and the terminal leads 59, etc., ultrasonic welding, heat welding, laser welding, or electron beam welding may be used.

上記外部弾性体52にも、本発明の電池で用いた樹脂群と同様の材料を用いることができるが、これらに制限されるものではない。   The external elastic body 52 may be made of the same material as that of the resin group used in the battery of the present invention, but is not limited thereto.

また、本発明の組電池では、本発明のバイポーラ電池と、該バイポーラ電池と正負極電極材料を同一とし該バイポーラ電池の構成単位数を直列することにより電圧を同一にした電池(バイポーラ型でないリチウムイオン二次電池等)と、を並列に接続したものであってもよい。すなわち、組電池を形成するバイポーラ電池は、本発明のバイポーラ電池と従来のバイポーラ型ではないリチウムイオン二次電池等とを混在させても良い。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の組み合わせでお互いの弱点を補う組電池ができ、組電池の重量・サイズを小さくすることができる。それぞれのバイポーラ電池とバイポーラ型でない電池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、出力性能に応じて決める。   In the assembled battery of the present invention, the bipolar battery of the present invention and a battery in which the bipolar battery and the positive and negative electrode materials are the same and the number of structural units of the bipolar battery are connected in series (the non-bipolar type lithium battery). An ion secondary battery) may be connected in parallel. That is, the bipolar battery forming the assembled battery may be a mixture of the bipolar battery of the present invention and a conventional non-bipolar lithium ion secondary battery or the like. As a result, an assembled battery that compensates for each other's weaknesses can be made by combining a bipolar battery that focuses on output and a general lithium ion secondary battery that focuses on energy, and the weight and size of the assembled battery can be reduced. The proportion of each bipolar battery and non-bipolar battery to be mixed is determined according to the safety performance and output performance required for the assembled battery.

また、図4にバイポーラ電池A(42V、50mAh)と一般リチウムイオン二次電池B(4.2V、1Ah)10直(42V)を並列に連結した組電池を示す。一般電池Bとバイポーラ電池Aは電圧が等しくなり、その部分で並列接続を形成している。この組電池50'は、出力の分担をバイポーラ電池Aが有し、エネルギーの分担を一般電池Bが有する構造である。これは、出力とエネルギーを両立することが困難な組電池において、非常に有効な手段である。この組電池50'でも、並列部分及び図の横方向に隣り合う一般電池B間を直列接続する部分のタブは銅のバスバー56で接続し、図の縦方向に隣り合う一
般電池B間を直列接続する部分はタブ11、13同士を振動溶着して接続した。一般電池Bとバイポーラ電池Aを並列接続している部分の端部を端子42、44に接続して、正負の端子を構成している。バイポーラ電池Aの両側には、バイポーラ電池1の各層の電圧を検知する検知タブ12を取り出し、それらの検知線(図示せず)を組電池50の前部に取り出している以外は、図3の組電池50と同様であるので、同じ部材には同じ符号を付した。詳しくは、図4に示す組電池50'を形成するには、一般電池B10枚を端から順番にバスバー56および振動溶着して直列に接続した。さらに、バイポーラ電池Aと直列接続された両端の一般電池Bとをそれぞれバスバー56で並列に接続して金属製の組電池ケース55に収納する。このように、バイポーラ電池Aを任意の個数直並列に接続することによって、所望の電流、電圧、容量に対応できる組電池50'を提供することができる。該組電池50'にも、正極端子42、負極端子44が金属製の組電池ケース55の側面前部に形成されており、電池A、Bを直並列に接続後、例えば、各バスバー56と各正極端子42、負極端子44とが端子リード59で接続されている。また、該組電池50'には、電池電圧(バイポーラ電池Bの各単電池層、更にはバイポーラ電池B及び一般電池Aの端子間電圧)を監視するために検知タブ端子54が金属製の組電池ケース55の正極端子42及び負極端子44が設けられている側面前部に設置されている。そして、各バイポーラ電池A(更には一般電池B)の検知タブ12が全て検知線(図示せず)を介して検知タブ端子54に接続されている。また、組電池ケース55の低部には、外部弾性体52が取り付けられており、組電池50'を複数積層して複合組電池を形成するような場合に、組電池50'間距離を保ち、防振性、耐衝撃性、絶縁性、放熱性などを向上することができる。
FIG. 4 shows an assembled battery in which a bipolar battery A (42 V, 50 mAh) and a general lithium ion secondary battery B (4.2 V, 1 Ah) 10 series (42 V) are connected in parallel. The general battery B and the bipolar battery A have the same voltage, and a parallel connection is formed at that portion. The assembled battery 50 ′ has a structure in which the bipolar battery A has an output sharing and the general battery B has an energy sharing. This is a very effective means in an assembled battery in which it is difficult to achieve both output and energy. Also in this assembled battery 50 ', the tabs of the parallel portion and the portion of the general battery B adjacent in the horizontal direction in the figure are connected in series by the copper bus bar 56, and the general batteries B adjacent in the vertical direction of the drawing are connected in series. The parts to be connected were connected by vibration welding the tabs 11 and 13. The ends of the portion where the general battery B and the bipolar battery A are connected in parallel are connected to the terminals 42 and 44 to constitute positive and negative terminals. 3 except that the detection tabs 12 for detecting the voltage of each layer of the bipolar battery 1 are taken out on both sides of the bipolar battery A and the detection lines (not shown) are taken out to the front part of the assembled battery 50. Since it is the same as that of the assembled battery 50, the same symbol is attached to the same member. Specifically, in order to form the assembled battery 50 ′ shown in FIG. 4, ten general batteries B were sequentially welded in series from the end and connected in series. Furthermore, the bipolar battery A and the general battery B at both ends connected in series are connected in parallel by the bus bar 56 and accommodated in a metal assembled battery case 55. In this way, by connecting any number of bipolar batteries A in series and parallel, an assembled battery 50 ′ that can handle a desired current, voltage, and capacity can be provided. Also in the assembled battery 50 ′, a positive electrode terminal 42 and a negative electrode terminal 44 are formed at the front side of a metal assembled battery case 55. After connecting the batteries A and B in series and parallel, for example, Each positive terminal 42 and negative terminal 44 are connected by a terminal lead 59. In addition, the assembled battery 50 'has a detection tab terminal 54 made of a metal to monitor the battery voltage (the individual cell layers of the bipolar battery B, and the voltage between the terminals of the bipolar battery B and the general battery A). The battery case 55 is installed on the front side surface of the battery case 55 where the positive electrode terminal 42 and the negative electrode terminal 44 are provided. And all the detection tabs 12 of each bipolar battery A (and also general battery B) are connected to the detection tab terminal 54 via the detection line (not shown). In addition, an external elastic body 52 is attached to the lower part of the assembled battery case 55, and when a plurality of assembled batteries 50 ′ are stacked to form a composite assembled battery, the distance between the assembled batteries 50 ′ is maintained. In addition, vibration resistance, impact resistance, insulation, heat dissipation, and the like can be improved.

また本発明の組電池では、更に上記のバイポーラ電池を直並列接続して第1組電池ユニットを形成するとともに、この第1組電池ユニットの端子間電圧と電圧を同一にするバイポーラ電池以外の二次電池が直並列接続されてなる第2組電池ユニットを形成し、この第1組電池ユニットと第2組電池ユニットを並列接続することによって組電池としても良いなど、特に制限されるものではない。   In the assembled battery of the present invention, the above-mentioned bipolar battery is further connected in series and parallel to form a first assembled battery unit, and the voltage between the terminals of the first assembled battery unit is the same as that of the other two batteries other than the bipolar battery. There is no particular limitation such as forming a second assembled battery unit in which the secondary batteries are connected in series and parallel, and connecting the first assembled battery unit and the second assembled battery unit in parallel. .

なお、組電池の他の構成要件に関しては、何ら制限されるべきものではなく、既存のバイポーラ型でないリチウムイオン二次電池を用いた組電池の構成要件と同様のものが適宜適用することができるものであり、従来公知の組電池用の構成部材および製造技術が利用できるため、ここでの説明は省略する。   The other constituent requirements of the assembled battery are not limited at all, and the same constituent requirements as the assembled battery using the existing non-bipolar lithium ion secondary battery can be applied as appropriate. However, since the conventionally known constituent members and manufacturing techniques for assembled batteries can be used, the description thereof is omitted here.

次に、上記の組電池を、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した複合組電池とすることで、使用目的ごとの電池容量や出力に対する要求に、新たに組電池を作製することなく、比較的安価に対応することが可能になる。すなわち、本発明の複合組電池は、組電池(本発明のバイポーラ電池だけで構成したものの他、本発明のバイポーラ電池と他のバイポーラ型でない電池とで構成したものを含む)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したことを特徴とするものであり、基準の組電池を製造し、それを組み合わせて複合組電池とすることで、組電池の仕様をチューニングできる。これにより、仕様の異なる沢山の組電池種を製造しなくてよいため、複合組電池コストを減少することができる。   Next, the above-mentioned assembled battery is a composite assembled battery in which at least two or more assembled batteries are connected in series, in parallel, or in series and in parallel. It is possible to cope with a relatively low cost without manufacturing a battery. That is, the composite assembled battery of the present invention includes at least two or more assembled batteries (including those composed of only the bipolar battery of the present invention and those composed of the bipolar battery of the present invention and other non-bipolar batteries) in series. It is characterized in that it is connected in parallel or in series and parallel, and a standard assembled battery is manufactured and combined to form a composite assembled battery, whereby the specifications of the assembled battery can be tuned. Thereby, since it is not necessary to manufacture many assembled battery types with different specifications, the composite assembled battery cost can be reduced.

複合組電池としては、例えば、図3に記載のバイポーラ電池を用いた組電池(42V、1Ah)6並に接続した複合組電池(42V、6Ah)の模式図が図5である。複合組電池を構成する各組電池は連結版と固定ねじにより一体化し、組電池の間に弾性体を設置して防振構造を形成している。また、組電池のタブは板状のバスバーで連結している。すなわち、図5に示したように、上記の組電池50を6組並列に接続して複合組電池60とするには、各組電池ケース55の蓋体に設けられた組電池50のタブ(正極端子42および負極端子44)を、板状のバスバーである外部正極端子部、外部負極端子部を有する組電
池正極端子連結板62、組電池負極端子連結板64を用いてそれぞれ電気的に接続する。また、各組電池ケース55の両側面に設けられた各ネジ孔部(図示せず)に、該固定ネジ孔部に対応する開口部を有する連結板66を固定ネジ67で固定し、各組電池50同士を連結する。また、各組電池50の極端子42および負極端子44は、それぞれ正極および負極絶縁カバーにより保護され、適当な色、例えば、赤色と青色に色分けすることで識別されている。また、組電池50の間、詳しくは組電池ケース55の底部に外部弾性体52を設置して防振構造を形成している。
As a composite assembled battery, for example, FIG. 5 is a schematic diagram of a composite assembled battery (42V, 6Ah) connected in parallel with an assembled battery (42V, 1Ah) 6 using the bipolar battery shown in FIG. Each assembled battery constituting the composite assembled battery is integrated by a connecting plate and a fixing screw, and an anti-vibration structure is formed by installing an elastic body between the assembled batteries. The tabs of the assembled battery are connected by a plate-like bus bar. That is, as shown in FIG. 5, in order to connect the above-described assembled battery 50 in parallel to form a composite assembled battery 60, the tabs of the assembled batteries 50 provided on the lid of each assembled battery case 55 (see FIG. The positive electrode terminal 42 and the negative electrode terminal 44) are electrically connected using an external positive electrode terminal portion that is a plate-shaped bus bar, an assembled battery positive electrode terminal connecting plate 62 having an external negative electrode terminal portion, and an assembled battery negative electrode terminal connecting plate 64, respectively. To do. Further, a connecting plate 66 having an opening corresponding to the fixing screw hole is fixed to each screw hole (not shown) provided on both side surfaces of each assembled battery case 55 with a fixing screw 67, and each set is assembled. The batteries 50 are connected to each other. Further, the electrode terminal 42 and the negative electrode terminal 44 of each assembled battery 50 are protected by a positive electrode and a negative electrode insulating cover, respectively, and are identified by color-coding them into appropriate colors, for example, red and blue. Further, an anti-vibration structure is formed by installing an external elastic body 52 between the assembled batteries 50, specifically, at the bottom of the assembled battery case 55.

このように、組電池を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だけで修理が可能である。   In this way, a composite assembled battery in which a plurality of assembled batteries are connected in series and parallel can be repaired by simply replacing the failed part even if some of the batteries or the assembled battery fail.

また、本発明の車両は、上記組電池および/または上記複合組電池を搭載することを特徴とするものである。これにより、軽く小さい電池にすることでスペース要望の大きな車両要望に合致できる。電池のスペースを小さくすることで、車両の軽量化も達成できる。   The vehicle according to the present invention is characterized in that the assembled battery and / or the composite assembled battery is mounted. This makes it possible to meet a large vehicle demand for space by using a light and small battery. By reducing the battery space, the weight of the vehicle can be reduced.

図6に示したように、複合組電池60を、車両(例えば、電気自動車等)に搭載するには、電気自動車70の車体中央部の座席(シート)下に搭載する。座席下に搭載すれば、車内空間およびトランクルームを広く取ることができるからである。なお、電池を搭載する場所は、座席下に限らず、車両の床下、シートバック裏、後部トランクルームの下部でも良いし、車両前方のエンジンルームでも良い。   As shown in FIG. 6, in order to mount the composite battery pack 60 on a vehicle (for example, an electric vehicle or the like), it is mounted under a seat (seat) in the center of the vehicle body of the electric vehicle 70. This is because if it is installed under the seat, the interior space and the trunk room can be widened. The place where the battery is mounted is not limited to under the seat, but may be under the floor of the vehicle, behind the seat back, under the rear trunk room, or in the engine room in front of the vehicle.

なお、本発明では、複合組電池60だけではなく、使用用途によっては、組電池50を車両に搭載するようにしてもよいし、これら複合組電池と組電池を組み合わせて搭載するようにしてもよい。また、本発明の複合組電池または組電池を駆動用電源や補助電源として搭載することのできる車両としては、上記の電気自動車、燃料電池自動車やこれらのハイブリッドカーが好ましいが、これらに制限されるものではない。また、本発明の組電池および/または複合組電池を、例えば、駆動用電源や補助電源等として搭載することのできる車両としては、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、燃料電池自動車、ハイブリッド燃料電池自動車等が好ましいが、これらに制限されるものではない。   In the present invention, not only the composite battery pack 60 but also the battery pack 50 may be mounted on a vehicle depending on the intended use, or the composite battery pack and the battery pack may be mounted in combination. Good. Further, as the vehicle on which the composite assembled battery or the assembled battery of the present invention can be mounted as a driving power source or an auxiliary power source, the above-described electric vehicle, fuel cell vehicle and hybrid vehicle thereof are preferable, but are not limited thereto. It is not a thing. In addition, as a vehicle on which the assembled battery and / or the composite assembled battery of the present invention can be mounted as, for example, a driving power source or an auxiliary power source, an electric vehicle, a hybrid electric vehicle, a fuel cell vehicle, a hybrid fuel cell vehicle, etc. However, it is not limited to these.

本発明の効果を、以下の実施例および比較例を用いて説明する。ただし、本発明の技術的範囲が以下の実施例に限定されるものではない。   The effects of the present invention will be described using the following examples and comparative examples. However, the technical scope of the present invention is not limited to the following examples.

実施例1
<電極の形成>
1.正極
正極活物質としてLi−Mn系複合酸化物である平均粒子径2μmのスピネルLiMn24[85質量%]、導電助剤としてアセチレンブラック[5質量%]、バインダとしてPVDF[10質量%]およびスラリー粘度調整溶媒としてN−メチル−2−ピロリドン(NMP)(NMPは、電極乾燥時にすべて揮発させて除去するので、電極の構成材料ではなく、適当なスラリー粘度になるように適量を加えた。)からなる材料を上記比率(スラリー粘度調整溶媒を除く成分で換算した比率を示す。)にて混合して正極スラリーを作製した。
Example 1
<Formation of electrode>
1. Positive electrode As a positive electrode active material, a spinel LiMn 2 O 4 [85% by mass] with an average particle diameter of 2 μm, which is a Li—Mn-based composite oxide, acetylene black [5% by mass] as a conductive additive, and PVDF [10% by mass] as a binder N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) as a slurry viscosity adjusting solvent (NMP is volatilized and removed when the electrode is dried, so an appropriate amount was added so as to obtain an appropriate slurry viscosity, not an electrode constituent material. .) Was mixed at the above ratio (showing the ratio converted by the component excluding the slurry viscosity adjusting solvent) to prepare a positive electrode slurry.

集電体であるSUS箔(厚さ20μm)の片面に上記正極スラリーを塗布し、真空オーブンに入れ、120℃で10分間乾燥させて乾燥厚さ20μmの正極を形成した。   The positive electrode slurry was applied to one side of a SUS foil (thickness 20 μm) as a current collector, placed in a vacuum oven, and dried at 120 ° C. for 10 minutes to form a positive electrode having a dry thickness of 20 μm.

併せて、最外層の正極用として、正極タブであるSUS箔(厚さ40μm)の片面に上記正極スラリーを塗布し、真空オーブンに入れ、120℃で10分間乾燥させて乾燥厚さ
20μmの正極を形成した。
In addition, for the positive electrode of the outermost layer, the positive electrode slurry is applied to one side of a SUS foil (thickness 40 μm) as a positive electrode tab, put in a vacuum oven, dried at 120 ° C. for 10 minutes, and a positive electrode having a dry thickness of 20 μm Formed.

2.負極
負極活物質として非結晶性炭素材である平均粒子径4μmのハードカーボン[90質量%]、バインダとしてPVDF[10質量%]およびスラリー粘度調整溶媒としてNMP(適当なスラリー粘度になるように適量を加えた。)からなる材料を上記比率(スラリー粘度調整溶媒を除く成分で換算した比率を示す。)にて混合して負極スラリーを作製した。
2. Anode Negative electrode active material, non-crystalline carbon material, hard carbon with an average particle size of 4 μm [90% by mass], binder as PVDF [10% by mass], and slurry viscosity adjusting solvent, NMP (appropriate amount to achieve appropriate slurry viscosity) Was added at the above ratio (showing the ratio converted by the component excluding the slurry viscosity adjusting solvent) to prepare a negative electrode slurry.

正極を形成したSUS箔の反対面に、上記負極スラリーを塗布し、真空オーブンに入れ、120℃で10分間乾燥させて乾燥厚さ20μmの負極を形成した。   The negative electrode slurry was applied to the opposite surface of the SUS foil on which the positive electrode was formed, placed in a vacuum oven, and dried at 120 ° C. for 10 minutes to form a negative electrode having a dry thickness of 20 μm.

併せて、最外層の負極用として、負極タブであるSUS箔(厚さ40μm)の片面に上記負極スラリーを塗布し、真空オーブンに入れ、120℃で10分間乾燥させて乾燥厚さ20μmの負極を形成した。   In addition, for the negative electrode of the outermost layer, the negative electrode slurry is applied to one side of a SUS foil (thickness 40 μm) as a negative electrode tab, put in a vacuum oven, dried at 120 ° C. for 10 minutes, and a negative electrode having a dry thickness of 20 μm Formed.

集電体であるSUS箔の両面に正極と負極がそれぞれ形成されることにより、バイポーラ電極が形成された。また、正極タブおよび負極タブの片面に正極ないし負極が形成されることにより、最外部の電極が形成された。   A bipolar electrode was formed by forming a positive electrode and a negative electrode on both sides of a SUS foil as a current collector. Moreover, the outermost electrode was formed by forming a positive electrode or a negative electrode on one surface of the positive electrode tab and the negative electrode tab.

<ゲル電解質層の形成>
厚さ約50μmのPP製不織布(空孔率;約50%)をセパレータとして用いた。
<Formation of gel electrolyte layer>
A PP nonwoven fabric (porosity: about 50%) having a thickness of about 50 μm was used as a separator.

上記セパレータに、ホストポリマーとしてポリエチレンオキシドとポリプロピレンオキシドの共重合体(共重合比が5:1、重量平均分子量が8000のものを用いた。)[5質量%]と、電解液EC+DMC(EC:DMC=1:3(体積比))に1.0Mでリチウム塩LiBF4を溶解させたもの[95質量%]、および重合開始剤としてAIBN[ホストポリマーに対して1質量%]からなるプレゲル溶液を浸漬させて、不活性雰囲気下で90℃で1時間熱重合させることにより、不織布セパレータにゲル電解質を保持させてなるゲル電解質層を形成した。得られたゲル電解質層の厚さは約60μmであった。 In the separator, a copolymer of polyethylene oxide and polypropylene oxide (a copolymer having a copolymerization ratio of 5: 1 and a weight average molecular weight of 8000) [5% by mass] as a host polymer and an electrolytic solution EC + DMC (EC: A pregel solution comprising [95% by mass] a lithium salt LiBF 4 dissolved at 1.0 M in DMC = 1: 3 (volume ratio)) and AIBN [1% by mass with respect to the host polymer] as a polymerization initiator Was immersed and thermally polymerized at 90 ° C. for 1 hour under an inert atmosphere to form a gel electrolyte layer in which the gel electrolyte was held on the nonwoven fabric separator. The thickness of the obtained gel electrolyte layer was about 60 μm.

<電池積層体(電池要素)の形成>
上記バイポーラ電極及び最外部の電極と、ゲル電解質層を、正極と負極がゲル電解質層を挟むような構成で、図1に示すように正極と負極の組み合わせ10層(単電池層10セル分;42Vバイポーラ電池)の積層構造となるように積層して電極積層体(電池要素)を作製した。この電極積層体の電極形成部の周囲を、所定の幅でエポキシ樹脂(前駆体溶液)に浸漬し、その後エポキシ樹脂を硬化させて、絶縁部を形成した。
<Formation of battery stack (battery element)>
As shown in FIG. 1, the bipolar electrode and the outermost electrode, the gel electrolyte layer, and the positive electrode and the negative electrode sandwich the gel electrolyte layer. As shown in FIG. The electrode laminate (battery element) was fabricated by laminating so as to have a laminate structure of 42V bipolar battery. The periphery of the electrode forming portion of the electrode laminate was immersed in an epoxy resin (precursor solution) with a predetermined width, and then the epoxy resin was cured to form an insulating portion.

<電極タブ上への高抵抗皮膜の形成及び接続>
正負極タブとして厚さ200μmのアルミニウム板を用いた。この電極タブの金属表面に、陽極酸化皮膜形成法により厚さ約0.5μmのアルミニウム酸化皮膜(高抵抗皮膜)を形成した。詳しくは、1Mの硫酸水溶液に高純度のアルミニウム板を浸して陽極にし、負極としてサイズの大きいアルミニウム板を用い、直流電源を用い、出力電圧を20V以上に設定した。この状態で電気分解を30分以上行ってアルミニウム酸化皮膜を得た。得られた陽極酸化皮膜を接着部(シール部)のみ残し、その他の部分は酸化皮膜を削って接触抵抗を低減した。
<Formation and connection of high resistance film on electrode tab>
An aluminum plate having a thickness of 200 μm was used as the positive and negative electrode tabs. An aluminum oxide film (high resistance film) having a thickness of about 0.5 μm was formed on the metal surface of the electrode tab by an anodic oxide film forming method. Specifically, a high-purity aluminum plate was immersed in a 1 M sulfuric acid aqueous solution to form an anode, a large-sized aluminum plate was used as the negative electrode, a DC power source was used, and the output voltage was set to 20 V or higher. In this state, electrolysis was performed for 30 minutes or more to obtain an aluminum oxide film. Only the adhesion part (seal part) was left in the obtained anodic oxide film, and the other part was scraped to reduce the contact resistance.

絶縁部を形成後の電池積層体(電池要素)の両最外層の集電体上に超音波溶接により、それぞれ正極端子板、負極端子板を設置して接続し、該正極端子板、負極端子板に正極リード、負極リードに接合(電気的に接続)し、さらに正極リード、負極リードに、上記に
より得られた高抵抗皮膜を有する正極タブ及び負極タブを接合(電気的に接続)した(図1(b)参照のこと。)。
A positive electrode terminal plate and a negative electrode terminal plate are respectively connected by ultrasonic welding on both outermost current collectors of the battery laminate (battery element) after the insulating portion is formed. The positive electrode lead and the negative electrode lead were joined (electrically connected) to the positive electrode lead and the negative electrode lead, and the positive electrode tab and the negative electrode tab having the high resistance film obtained as described above were further joined (electrically connected) to the positive electrode lead and the negative electrode lead ( (See FIG. 1 (b)).

<バイポーラ電池の完成>
最後に、電池積層体全体を、外部からの衝撃、環境劣化を防止するために、図1に示すように、厚さ120μmの高分子金属複合ラミネートフィルム(表皮樹脂層:ナイロンとポリエステルの積層フィルム、金属層:アルミニウム、金属層−タブ間樹脂層:ポリプロピレン(PP)の3層ラミネートフィルム)からなる袋体(電池外装材)内に収納し、電池外装材の外縁部分を熱融着により封止することで、図1に示すように正極および負極タブが電池外部に取り出されたバイポーラ電池を作製した。
<Completion of bipolar battery>
Finally, in order to prevent external impact and environmental degradation, the battery laminate as a whole as shown in FIG. 1 is a polymer metal composite laminate film (skin resin layer: nylon and polyester laminate film) having a thickness of 120 μm. , Metal layer: aluminum, metal layer-tab resin layer: polypropylene (PP) three-layer laminate film) is housed in a bag body (battery exterior material), and the outer edge of the battery exterior material is sealed by thermal fusion. By stopping, a bipolar battery in which the positive electrode and the negative electrode tab were taken out of the battery as shown in FIG. 1 was produced.

実施例2
下記表1に示すように、電極タブ上への高抵抗皮膜として、アルミニウム酸化皮膜に変えて厚さ約0.5μmのタンタル酸化皮膜を形成した点を除いては、実施例1と同様にしてバイポーラ電池を作製した。
Example 2
As shown in Table 1 below, the same procedure as in Example 1 was performed except that a tantalum oxide film having a thickness of about 0.5 μm was formed as a high resistance film on the electrode tab instead of the aluminum oxide film. A bipolar battery was produced.

詳しくは、金属タブであるアルミニウム板表面にタンタルを蒸着した後、実施例1と同様にして該タンタル蒸着後のアルミニウム板を、1Mの硫酸水溶液に浸して陽極にし、負極としてサイズの大きいアルミニウム板を用い、直流電源を用い、出力電圧を20V以上に設定した。この状態で電気分解を30分以上行って、タンタル酸化皮膜を形成した。   Specifically, after tantalum is vapor-deposited on the surface of an aluminum plate that is a metal tab, the aluminum plate after tantalum vapor deposition is immersed in a 1M sulfuric acid aqueous solution in the same manner as in Example 1 to form an anode, and an aluminum plate having a large size as a negative electrode The output voltage was set to 20 V or higher using a DC power source. In this state, electrolysis was performed for 30 minutes or more to form a tantalum oxide film.

実施例3
下記表1に示すように、電極タブ上への高抵抗皮膜として、アルミニウム酸化皮膜に変えて厚さ約0.5μmのニオブ酸化皮膜を形成した点を除いては、実施例1と同様にしてバイポーラ電池を作製した。
Example 3
As shown in Table 1 below, the same procedure as in Example 1 was conducted except that a niobium oxide film having a thickness of about 0.5 μm was formed as a high resistance film on the electrode tab instead of the aluminum oxide film. A bipolar battery was produced.

詳しくは、金属タブであるアルミニウム板表面にニオブを蒸着した後、実施例1と同様にして該ニオブ蒸着後のアルミニウム板を、1Mの硫酸水溶液に浸して陽極にし、負極としてサイズの大きいアルミニウム板を用い、直流電源を用い、出力電圧を20V以上に設定した。この状態で電気分解を30分以上行って、ニオブ酸化皮膜を形成した。   Specifically, after niobium is vapor-deposited on the surface of an aluminum plate that is a metal tab, the aluminum plate after niobium vapor deposition is immersed in a 1M sulfuric acid aqueous solution in the same manner as in Example 1 to make an anode, and an aluminum plate having a large size as a negative electrode The output voltage was set to 20 V or higher using a DC power source. In this state, electrolysis was performed for 30 minutes or more to form a niobium oxide film.

実施例4
下記表1に示すように、電極タブ上への高抵抗皮膜として、アルミニウム酸化皮膜に変えて厚さ約0.5μmのハフニウム酸化皮膜を形成した点を除いては、実施例1と同様にしてバイポーラ電池を作製した。
Example 4
As shown in Table 1 below, the same procedure as in Example 1 was conducted except that a hafnium oxide film having a thickness of about 0.5 μm was formed as a high resistance film on the electrode tab instead of the aluminum oxide film. A bipolar battery was produced.

詳しくは、金属タブであるアルミニウム板表面にハフニウムを蒸着した後、実施例1と同様にして該ハフミウム蒸着後のアルミニウム板を、1Mの硫酸水溶液に浸して陽極にし、負極としてサイズの大きいアルミニウム板を用い、直流電源を用い、出力電圧を20V以上に設定した。この状態で電気分解を30分以上行って、ハフミウム酸化皮膜を形成した。   Specifically, after hafnium is vapor-deposited on the surface of an aluminum plate that is a metal tab, the aluminum plate after hafnium vapor deposition is immersed in a 1M sulfuric acid aqueous solution in the same manner as in Example 1 to form an anode, and an aluminum plate having a large size as a negative electrode The output voltage was set to 20 V or higher using a DC power source. In this state, electrolysis was performed for 30 minutes or more to form a hafnium oxide film.

実施例5
下記表1に示すように、電極タブ上への高抵抗皮膜として、アルミニウム酸化皮膜に変えて厚さ約0.5μmのジルコニウム酸化皮膜を形成した点を除いては、実施例1と同様にしてバイポーラ電池を作製した。
Example 5
As shown in Table 1 below, in the same manner as in Example 1 except that a high-resistance film on the electrode tab was replaced with an aluminum oxide film and a zirconium oxide film having a thickness of about 0.5 μm was formed. A bipolar battery was produced.

詳しくは、金属タブであるアルミニウム板表面にジルコニウムを蒸着した後、実施例1と同様にして該ジルコニウム蒸着後のアルミニウム板を、1Mの硫酸水溶液に浸して陽極にし、負極としてサイズの大きいアルミニウム板を用い、直流電源を用い、出力電圧を2
0V以上に設定した。この状態で電気分解を30分以上行って、ジルコニウム酸化皮膜を形成した。
Specifically, after zirconium was deposited on the surface of an aluminum plate, which is a metal tab, the aluminum plate after zirconium deposition was immersed in a 1M sulfuric acid aqueous solution in the same manner as in Example 1 to form an anode, and an aluminum plate having a large size as a negative electrode , DC power supply, output voltage 2
It was set to 0V or higher. In this state, electrolysis was performed for 30 minutes or more to form a zirconium oxide film.

実施例6
下記表1に示すように、電極タブ上への高抵抗皮膜として、アルミニウム酸化皮膜に変えて厚さ約0.5μmの亜鉛酸化皮膜を形成した点を除いては、実施例1と同様にしてバイポーラ電池を作製した。
Example 6
As shown in Table 1 below, in the same manner as in Example 1 except that a zinc oxide film having a thickness of about 0.5 μm was formed as the high resistance film on the electrode tab instead of the aluminum oxide film. A bipolar battery was produced.

詳しくは、金属タブであるアルミニウム板表面に亜鉛を電解メッキした後、実施例1と同様にして該亜鉛メッキ後のアルミニウム板を、1Mの硫酸水溶液に浸して陽極にし、負極としてサイズの大きいアルミニウム板を用い、直流電源を用い、出力電圧を20V以上に設定した。この状態で電気分解を30分以上行って、亜鉛酸化皮膜を形成した。   Specifically, after electrolytically plating zinc on the surface of the aluminum plate, which is a metal tab, the aluminum plate after galvanization is immersed in a 1M sulfuric acid aqueous solution in the same manner as in Example 1 to form an anode, and aluminum having a large size as a negative electrode A plate was used, a DC power supply was used, and the output voltage was set to 20 V or higher. In this state, electrolysis was performed for 30 minutes or more to form a zinc oxide film.

実施例7
下記表1に示すように、電極タブ上への高抵抗皮膜として、アルミニウム酸化皮膜に変えて厚さ約0.5μmのタングステン酸化皮膜を形成した点を除いては、実施例1と同様にしてバイポーラ電池を作製した。
Example 7
As shown in Table 1 below, the same procedure as in Example 1 was performed except that a tungsten oxide film having a thickness of about 0.5 μm was formed as a high resistance film on the electrode tab instead of the aluminum oxide film. A bipolar battery was produced.

詳しくは、金属タブであるアルミニウム板表面にタングステンを蒸着した後、実施例1と同様にして該タングステン蒸着後のアルミニウム板を、1Mの硫酸水溶液に浸して陽極にし、負極としてサイズの大きいアルミニウム板を用い、直流電源を用い、出力電圧を20V以上に設定した。この状態で電気分解を30分以上行って、タングステン酸化皮膜を形成した。   Specifically, after vapor-depositing tungsten on the surface of the aluminum plate, which is a metal tab, the aluminum plate after the tungsten vapor deposition is immersed in a 1 M sulfuric acid aqueous solution in the same manner as in Example 1 to form an anode, and an aluminum plate having a large size as a negative electrode The output voltage was set to 20 V or higher using a DC power source. In this state, electrolysis was performed for 30 minutes or more to form a tungsten oxide film.

実施例8
下記表1に示すように、電極タブ上への高抵抗皮膜として、アルミニウム酸化皮膜に変えて厚さ約0.5μmのビスマス酸化皮膜を形成した点を除いては、実施例1と同様にしてバイポーラ電池を作製した。
Example 8
As shown in Table 1 below, in the same manner as in Example 1 except that a high resistance film on the electrode tab was changed to an aluminum oxide film and a bismuth oxide film having a thickness of about 0.5 μm was formed. A bipolar battery was produced.

詳しくは、金属タブであるアルミニウム板表面にビスマスを蒸着した後、実施例1と同様にして該ビスマス蒸着後のアルミニウム板を、1Mの硫酸水溶液に浸して陽極にし、負極としてサイズの大きいアルミニウム板を用い、直流電源を用い、出力電圧を20V以上に設定した。この状態で電気分解を30分以上行って、ビスマス酸化皮膜を形成した。   In detail, after vapor-depositing bismuth on the surface of an aluminum plate, which is a metal tab, the aluminum plate after bismuth vapor deposition was immersed in a 1 M sulfuric acid aqueous solution in the same manner as in Example 1 to form an anode, and an aluminum plate having a large size as a negative electrode The output voltage was set to 20 V or higher using a DC power source. In this state, electrolysis was performed for 30 minutes or more to form a bismuth oxide film.

実施例9
下記表1に示すように、電極タブ上への高抵抗皮膜として、アルミニウム酸化皮膜に変えて厚さ約0.5μmのアンチモン酸化皮膜を形成した点を除いては、実施例1と同様にしてバイポーラ電池を作製した。
Example 9
As shown in Table 1 below, the same procedure as in Example 1 was performed except that an antimony oxide film having a thickness of about 0.5 μm was formed as a high resistance film on the electrode tab instead of the aluminum oxide film. A bipolar battery was produced.

詳しくは、金属タブであるアルミニウム板表面にアンチモンを蒸着した後、実施例1と同様にして該アンチモン蒸着後のアルミニウム板を、1Mの硫酸水溶液に浸して陽極にし、負極としてサイズの大きいアルミニウム板を用い、直流電源を用い、出力電圧を20V以上に設定した。この状態で電気分解を30分以上行って、アンチモン酸化皮膜を形成した。   Specifically, after depositing antimony on the surface of an aluminum plate that is a metal tab, the aluminum plate after the antimony deposition was immersed in a 1 M sulfuric acid aqueous solution in the same manner as in Example 1 to make an anode, and an aluminum plate having a large size as a negative electrode The output voltage was set to 20 V or higher using a DC power source. In this state, electrolysis was performed for 30 minutes or more to form an antimony oxide film.

実施例10
下記表1に示すように、負極活物質として、非結晶性炭素材である平均粒子径4μmのハードカーボンに変えて結晶性炭素材である平均粒子径1μmのグラファイトを用いた点、
電極タブ上への高抵抗皮膜として、アルミニウム酸化皮膜に変えて厚さ10μmのテフ
ロンコーティング皮膜を形成した点、および
正負構成(単電池)の積層数が10層の42Vバイポーラ電池に変えて正負構成(単電池)の積層数が100層の420Vバイポーラ電池とした点を除いては、実施例1と同様にしてバイポーラ電池を作製した。
Example 10
As shown in Table 1 below, as the negative electrode active material, graphite having an average particle diameter of 1 μm, which is a crystalline carbon material, was used instead of hard carbon having an average particle diameter of 4 μm, which is an amorphous carbon material,
As a high resistance film on the electrode tab, a Teflon coating film with a thickness of 10 μm was formed instead of an aluminum oxide film, and a positive / negative structure was changed to a 42V bipolar battery with 10 layers of positive / negative structure (single cell). A bipolar battery was fabricated in the same manner as in Example 1, except that the number of stacked (single cells) was a 420 V bipolar battery with 100 layers.

このうち、テフロン(登録商標)(登録商標)コーティング皮膜を形成する方法としては、コーティングする樹脂の粉体を静電粉体塗装により、タブ表面に均一付着させた後、高温で焼き付けるという方法により製造した。   Among these, as a method for forming a Teflon (registered trademark) coating film, a method is used in which the powder of the resin to be coated is uniformly adhered to the surface of the tab by electrostatic powder coating and then baked at a high temperature. Manufactured.

静電粉体塗装とは、静電発生機で得られる直流高電圧により粉体塗料を帯電させ、アースされた素材(被塗物)に、静電引力で付着させる方法である。特に、本実施例のテフロン(登録商標)樹脂コーティングは、粉体をタブに静電粉体塗装した後、約400℃で1時間焼き付けをして製造した。   Electrostatic powder coating is a method in which a powder coating is charged by a direct current high voltage obtained by an electrostatic generator, and is attached to a grounded material (object to be coated) by electrostatic attraction. In particular, the Teflon (registered trademark) resin coating of this example was manufactured by baking powder at about 400 ° C. for 1 hour after the powder was coated on the tab with electrostatic powder.

比較例1
下記表1に示すように、電極タブ上への高抵抗皮膜を形成していない点を除いては、実施例1と同様にして、バイポーラ電池を作製した。
Comparative Example 1
As shown in Table 1 below, a bipolar battery was fabricated in the same manner as in Example 1 except that a high resistance film was not formed on the electrode tab.

(バイポーラ電池の評価)
上記実施例1〜10及び比較例1で得られたバイポーラ電池を用いて、本発明にかかるバイポーラ電池が車両に搭載された場合に、車両から受ける振動等に対するバイポーラ電池性能を評価すべく、下記試験を行った。
(Evaluation of bipolar battery)
In order to evaluate the bipolar battery performance with respect to vibration received from the vehicle when the bipolar battery according to the present invention is mounted on a vehicle using the bipolar batteries obtained in Examples 1 to 10 and Comparative Example 1, A test was conducted.

1.ピール平均値の測定
各実施例および比較例1の製造方法によって得られた電池のタブ部のタブと電池外装材フィルムをJIS K6253に準拠する引っ張り試験で、タブとフィルムを180°の引っ張り試験を行い、そのときのピール強さと長さを測定した。実施例1と比較例1の結果を図2に示す。
1. Measurement of peel average value The tab of the battery tab and the battery outer packaging film obtained by the manufacturing method of each example and comparative example 1 were subjected to a tensile test in accordance with JIS K6253, and the tab and film were subjected to a 180 ° tensile test. The peel strength and length at that time were measured. The results of Example 1 and Comparative Example 1 are shown in FIG.

このときピール強度の台形の鞍部の平均値をピール平均値と定義し、比較例1のピール平均値(基準)からの各実施例のピール平均値の強度比(%)を求めた。結果を表1に示す。   At this time, the average value of the trapezoidal heel portion of the peel strength was defined as the peel average value, and the strength ratio (%) of the peel average value of each example from the peel average value (reference) of Comparative Example 1 was obtained. The results are shown in Table 1.

2.絶縁性の検査
絶縁抵抗計を用い、各実施例および比較例1の製造方法によって得られた電池のタブと電池外装材内の金属層の間の抵抗値を測定した。結果を表1に示す。表1では、500V印荷した時に100MΩ以上の絶縁抵抗を有したものを○とし、それに満たない場合を×とした。
2. Insulation test Using an insulation resistance meter, the resistance value between the tab of the battery obtained by the manufacturing method of each example and comparative example 1 and the metal layer in the battery exterior material was measured. The results are shown in Table 1. In Table 1, a sample having an insulation resistance of 100 MΩ or more when 500 V was applied was marked with ◯, and a value less than that was marked with ×.

3.比表面積の測定
比表面積は、JIS Z8830に準拠するガス吸着方式で、各実施例および比較例1の製造方法によって得られた高抵抗皮膜を有するタブおよび高抵抗皮膜の無いタブの吸着量(m2/g)を計測した。結果を表1に示す。表1では、高抵抗皮膜形成前の吸着量に対する形成後の吸着量の比率(比表面積比)を示した(図7参照のこと)。
3. Measurement of specific surface area The specific surface area is a gas adsorption method based on JIS Z8830, and the adsorption amount of a tab having a high resistance film and a tab without a high resistance film obtained by the production method of each example and comparative example 1 (m 2 / g) was measured. The results are shown in Table 1. Table 1 shows the ratio (specific surface area ratio) of the amount of adsorption after formation to the amount of adsorption before formation of the high-resistance film (see FIG. 7).

4.皮膜抵抗値の測定
皮膜抵抗値は、各実施例の製造方法によって得られた高抵抗皮膜を有するタブの絶縁破壊強さをJIS K6911に準拠する測定方法で計測した。結果を表1に示す。
4). Measurement of film resistance value The film resistance value was measured by the measurement method based on JIS K6911 for the dielectric breakdown strength of the tab having the high resistance film obtained by the production method of each example. The results are shown in Table 1.

Figure 0004595302
Figure 0004595302

本発明の実施例の中でも、タブ表面への高抵抗皮膜として金属の酸化皮膜を形成したものでは、基材(皮膜の無いタブ)に対する比表面積が1.1〜5の範囲内、詳しくは1.5〜5の範囲にあることが確認された。このことから、皮膜の微小な凹凸形状により、電池のシール性が最も要求されるタブ部において、高い接着強度をそのアンカー効果によって発現させることができる。   Among the examples of the present invention, in the case where a metal oxide film is formed as a high-resistance film on the tab surface, the specific surface area with respect to the base material (the tab without the film) is in the range of 1.1 to 5, specifically 1 It was confirmed that it was in the range of 5-5. From this, high adhesive strength can be expressed by the anchor effect in the tab portion where the sealing performance of the battery is most required due to the minute uneven shape of the film.

また、本発明の各実施例では、皮膜の無い場合(比較例1=基準100%)に比して145〜230%とピール強度(引っ張り強度)の絶対値が大きく、強い引き裂き力に耐えうることが確認できた。すなわち、皮膜の無い場合に比してピール強度(引っ張り強度)の絶対値が大きく、強い引き裂き力に耐えうることが確認できた。   In each example of the present invention, the absolute value of peel strength (tensile strength) is 145 to 230% larger than the case without a film (Comparative Example 1 = reference 100%), and can withstand strong tearing force. I was able to confirm. That is, the absolute value of peel strength (tensile strength) was large compared to the case without a film, and it was confirmed that it could withstand strong tearing force.

このことから、樹脂(電池外装材フィルム)−金属(タブ表面の金属酸化皮膜)間では、高い比表面積によるアンカー効果により、電池のタブ部に入力する引き裂き力に対し、ピール強度(引っ張り強度)の絶対値が大きく、高い接着力を有し高いシール信頼性を有することができる。一方、樹脂(電池外装材フィルム)−樹脂(タブ表面の樹脂皮膜)間では、電池外装材の熱融着処理時に樹脂同士の溶融−相溶化により、ピール強度(引っ張り強度)の絶対値が大きく、高い接着力を有し高いシール信頼性を有することができる。   From this, the peel strength (tensile strength) between the resin (battery outer packaging film) and the metal (metal oxide film on the tab surface) against the tearing force input to the tab portion of the battery due to the anchor effect due to the high specific surface area. The absolute value of is large, and it has high adhesive strength and high sealing reliability. On the other hand, the absolute value of the peel strength (tensile strength) is large between the resin (battery outer packaging film) and the resin (resin film on the tab surface) due to the melting and compatibilization of the resins during the thermal fusion treatment of the battery outer packaging material. In addition, it has high adhesive strength and high sealing reliability.

また、本発明の各実施例では、いずれも絶縁性に優れ、タブと電池外装材フィルム内の金属層の間に500Vかかった場合でも絶縁が確保されることが確認できた。したがって、車両での使用電圧の上限である500Vのバイポーラ電池を作製しても、電池のタブと電池外装材フィルム内の金属層の間で十分な絶縁性を確保できるため、車両用電源に好適に利用できることがわかった。   Moreover, in each Example of this invention, all were excellent in insulation, and it has confirmed that insulation was ensured even if it applied 500V between the metal layer in a tab and a battery exterior material film. Therefore, even if a 500V bipolar battery, which is the upper limit of the working voltage in a vehicle, is produced, sufficient insulation can be ensured between the tab of the battery and the metal layer in the battery outer packaging film, which is suitable for a vehicle power source. I found that it can be used.

さらに、本発明の各実施例では、皮膜抵抗値がいずれも106V/m以上であり、具体的には20×106〜1000×106V/mと大きく、高電圧のバイポーラ電池のタブ部の絶縁を確保することができる。そのため車両での使用電圧の上限である500Vがかかった場合でも絶縁が確保できる。 Further, in each of the embodiments of the present invention, the film resistance values are all 10 6 V / m or more, specifically 20 × 10 6 to 1000 × 10 6 V / m, which is a high voltage bipolar battery. Insulation of the tab portion can be ensured. Therefore, insulation can be ensured even when 500 V, which is the upper limit of the working voltage in the vehicle, is applied.

本発明に係るバイポーラ電池の一実施形態を模式的に表わした平面図である。1 is a plan view schematically showing an embodiment of a bipolar battery according to the present invention. 図1(a)のA−A線断面図であり、バイポーラ電池の積層構造の一実施形態を模式的に表わした断面概略図である。It is the sectional view on the AA line of Drawing 1 (a), and is a section schematic diagram showing typically one embodiment of the lamination structure of a bipolar battery. 図1(a)のB−B線断面図であり、バイポーラ電池の金属製のタブが、外装材の高分子金属複合フィルムの熱融着部(シール部)に挟まれている部分の積層構造の一実施形態を模式的に表わした断面概略図である。FIG. 2B is a cross-sectional view taken along line B-B in FIG. 1A, in which a laminated structure of a portion where a metal tab of a bipolar battery is sandwiched between heat-sealed portions (seal portions) of a polymer metal composite film of an exterior material It is the cross-sectional schematic which represented typically one Embodiment. 本発明の実施例で行ったピール平均値の測定によって得られた、実施例1と比較例1のバイポーラ電池の電池のタブ部のタブと電池外装材フィルムをJIS K6253に準拠する引っ張り試験で、タブとフィルムを180°の引っ張り試験を行い、そのときのピール強さと長さ(伸び)の関係を表わしたグラフである。In the tensile test according to JIS K6253, the tab of the tab portion of the battery of the bipolar battery of Example 1 and Comparative Example 1 obtained by measurement of the average peel value performed in the examples of the present invention and the battery exterior material film were: It is a graph showing the relationship between peel strength and length (elongation) at the time when a tab and film were subjected to a 180 ° tensile test. 本発明のバイポーラ電池を2直20並に接続した組電池の一例を示す模式図である。図3(a)は組電池の平面図であり、図3(b)は組電池の正面図であり、図3(c)は組電池の右側面図であって、これら図3(a)〜(c)では、いずれもバイポーラ電池を直列と並列の混合に接続した様子がわかるように外部ケースを透過して組電池内部を表わしたものである。It is a schematic diagram which shows an example of the assembled battery which connected the bipolar battery of this invention in 2 series 20 parallel. 3 (a) is a plan view of the assembled battery, FIG. 3 (b) is a front view of the assembled battery, and FIG. 3 (c) is a right side view of the assembled battery. In (c), all show the inside of the assembled battery through the outer case so that it can be seen that the bipolar batteries are connected in series and in parallel. 本発明のバイポーラ電池Aと一般リチウムイオン二次電池B10直を並列に連結した組電池の一例を示す図である。図4(a)は組電池の平面図であり、図4(b)は組電池の正面図であり、図4(c)は組電池の右側面図であって、これら図4(a)〜(c)では、いずれもバイポーラ電池Aおよびリチウムイオン二次電池Bを直列と並列の混合に接続した様子がわかるように外部ケースを透過して組電池内部を表わしたものである。It is a figure which shows an example of the assembled battery which connected the bipolar battery A of this invention, and the general lithium ion secondary battery B10 directly. FIG. 4A is a plan view of the assembled battery, FIG. 4B is a front view of the assembled battery, and FIG. 4C is a right side view of the assembled battery. In (c), all show the inside of the assembled battery through the outer case so that it can be seen that the bipolar battery A and the lithium ion secondary battery B are connected in series and in parallel. 本発明の複合組電池の一例を示す図である。図5(a)は複合組電池の平面図であり、図5(b)は複合組電池の正面図であり、図5(c)は複合組電池の右側面図である。It is a figure which shows an example of the composite assembled battery of this invention. FIG. 5A is a plan view of the composite assembled battery, FIG. 5B is a front view of the composite assembled battery, and FIG. 5C is a right side view of the composite assembled battery. 複合組電池を搭載した状態の電気自動車を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the electric vehicle of the state which mounts a composite assembled battery. 本発明の実施例で行った比表面積の測定に用いた実施例のバイポーラ電池の電池のタブ表面に形成された高抵抗皮膜、特に凹凸形状を有する金属酸化皮膜の様子を模式的に表した断面図である。ここで、比表面積比=皮膜の表面積/投影面積=高抵抗皮膜を有するタブの吸着量(m2/g)/高抵抗皮膜の無いタブの吸着量(m2/g)とした。A cross section schematically showing a state of a high-resistance film, particularly a metal oxide film having a concavo-convex shape formed on the tab surface of the battery of the bipolar battery of the example used in the measurement of the specific surface area performed in the example of the present invention. FIG. Here, specific surface area ratio = surface area of film / projected area = adsorption amount of tab having high resistance film (m 2 / g) / adsorption amount of tab without high resistance film (m 2 / g).

符号の説明Explanation of symbols

1 バイポーラ電池、
3 バイポーラ電極、
3a 最上層の電極、
3b 最下層の電極、
5 電解質層、
7 絶縁層、
9 電極積層体、
11 正極タブ、
13 負極タブ、
12 検知タブ、
15 正極リード、
17 負極リード、
19 電池外装材、
19a 表皮樹脂層、
19b 金属層、
19c 金属層−タブ間樹脂層、
20 シール部、
21 高抵抗層(高抵抗皮膜)、
42 正極端子、
44 負極端子、
50、50' 組電池、
52 外部弾性体、
53 検知線、
54 検知タブ端子、
55 組電池ケース、
56、58 バスバー、
59 端子リード、
60 複合組電池、
62 複合組電池正極端子連結板、
64 複合組電池負極端子連結板、
66 連結板、
67 固定ネジ、
70 電気自動車、
A バイポーラ電池、
B 一般リチウムイオン二次電池。

1 Bipolar battery,
3 Bipolar electrodes,
3a Top layer electrode,
3b, the bottom electrode,
5 electrolyte layer,
7 Insulating layer,
9 electrode laminate,
11 Positive electrode tab,
13 Negative electrode tab,
12 Detection tab,
15 positive lead,
17 Negative lead,
19 Battery exterior material,
19a skin resin layer,
19b metal layer,
19c resin layer between metal layer and tab,
20 seal part,
21 high resistance layer (high resistance film),
42 positive terminal,
44 negative terminal,
50, 50 'battery pack,
52 external elastic body,
53 detection lines,
54 detection tab terminal,
55 battery pack case,
56, 58 Busbar,
59 Terminal lead,
60 composite battery pack,
62 composite battery positive electrode terminal connecting plate,
64 composite battery negative electrode terminal plate,
66 connecting plate,
67 fixing screws,
70 electric car,
A bipolar battery,
B General lithium ion secondary battery.

Claims (7)

正極層と負極層の組み合わせの構成が複数存在し、電池外装材として高分子金属複合フィルムを有するバイポーラ構造を有し、400V以上の電圧を出力可能な高電圧電池において、
タブ表面に少なくともタブ金属の金属抵抗よりも高い高抵抗層を有しており、
前記高抵抗層が、膜厚0.5μm〜5μmの金属酸化皮膜であることを特徴とするバイポーラ電池。
In a high-voltage battery having a plurality of combinations of positive electrode layers and negative electrode layers, having a bipolar structure having a polymer metal composite film as a battery exterior material, and capable of outputting a voltage of 400 V or more ,
It has a high resistance layer higher than the metal resistance of the tab metal on the tab surface,
The bipolar battery, wherein the high resistance layer is a metal oxide film having a film thickness of 0.5 μm to 5 μm.
正極層と負極層の組み合わせの構成が複数存在し、電池外装材として高分子金属複合フィルムを有するバイポーラ構造を有し、400V以上の電圧を出力可能な高電圧電池において、
タブと前記高分子金属複合フィルム内の金属層間に少なくとも1層以上の、タブ金属の金属抵抗よりも高い高抵抗層を有しており、
前記高抵抗層が、膜厚0.5μm〜5μmの金属酸化皮膜であることを特徴とするバイポーラ電池。
In a high-voltage battery having a plurality of combinations of positive electrode layers and negative electrode layers, having a bipolar structure having a polymer metal composite film as a battery exterior material, and capable of outputting a voltage of 400 V or more ,
At least one layer between the tab and the metal layer in the polymer metal composite film has a high resistance layer higher than the metal resistance of the tab metal,
The bipolar battery, wherein the high resistance layer is a metal oxide film having a film thickness of 0.5 μm to 5 μm.
前記高抵抗層が、タブ表面の少なくとも樹脂のシール部分に存在することを特徴とする請求項1または2に記載のバイポーラ電池。   3. The bipolar battery according to claim 1, wherein the high resistance layer is present at least in a resin seal portion on a tab surface. 4. 前記高抵抗層が、金属の酸化皮膜であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のバイポーラ電池。   The bipolar battery according to claim 1, wherein the high resistance layer is a metal oxide film. 前記高抵抗層の抵抗値が、10V/m以上であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のバイポーラ電池。 5. The bipolar battery according to claim 1, wherein the high resistance layer has a resistance value of 10 6 V / m or more. 前記高抵抗層の比表面積の範囲が、1.1〜5であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載のバイポーラ電池。   The bipolar battery according to any one of claims 1 to 5, wherein a range of a specific surface area of the high resistance layer is 1.1 to 5. 前記高抵抗層が、アルミニウムの酸化皮膜であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載のバイポーラ電池。   The bipolar battery according to claim 1, wherein the high resistance layer is an aluminum oxide film.
JP2003313284A 2003-09-04 2003-09-04 Bipolar battery Expired - Lifetime JP4595302B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003313284A JP4595302B2 (en) 2003-09-04 2003-09-04 Bipolar battery

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003313284A JP4595302B2 (en) 2003-09-04 2003-09-04 Bipolar battery

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2005158264A JP2005158264A (en) 2005-06-16
JP4595302B2 true JP4595302B2 (en) 2010-12-08

Family

ID=34717732

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003313284A Expired - Lifetime JP4595302B2 (en) 2003-09-04 2003-09-04 Bipolar battery

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4595302B2 (en)

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5054905B2 (en) * 2005-09-05 2012-10-24 株式会社オートネットワーク技術研究所 Connecting the battery output terminal to the terminal fitting
JP5457040B2 (en) * 2009-01-13 2014-04-02 昭和電工パッケージング株式会社 Electrochemical device and manufacturing method thereof
JP5515590B2 (en) * 2009-10-06 2014-06-11 住友電気工業株式会社 Manufacturing method of lead member
DE102010014700A1 (en) * 2010-04-12 2011-10-13 Ke-Tec Gmbh Film collector for flat cells and method for its production
JP4898952B1 (en) * 2010-11-25 2012-03-21 株式会社イー・ピー・アイ Aluminum exterior body
JP2012186034A (en) * 2011-03-07 2012-09-27 Toyota Industries Corp Laminate battery
JP2014238913A (en) * 2011-09-29 2014-12-18 パナソニック株式会社 Battery
JP5447542B2 (en) * 2012-01-24 2014-03-19 株式会社オートネットワーク技術研究所 Connection structure of battery output terminal and terminal bracket
JP5941003B2 (en) * 2013-03-14 2016-06-29 富士フイルム株式会社 Aluminum substrate for tab lead and tab lead
PL3051611T3 (en) 2013-11-26 2020-05-18 Lg Chem, Ltd. Battery cell comprising means for protecting short circuit
KR101674448B1 (en) * 2014-03-12 2016-11-09 주식회사 엘지화학 Electrode assembly and secondary battery including the same
JPWO2020230366A1 (en) * 2019-05-13 2020-11-19
WO2022201628A1 (en) * 2021-03-26 2022-09-29 古河電池株式会社 Bipolar storage battery
CN114094287A (en) * 2021-11-22 2022-02-25 重庆冠宇电池有限公司 Tab, battery cell, battery and method for manufacturing battery cell
JP2023166094A (en) * 2022-05-09 2023-11-21 トヨタ自動車株式会社 vehicle

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002025535A (en) * 2000-07-07 2002-01-25 At Battery:Kk Battery
JP2005063776A (en) * 2003-08-08 2005-03-10 Nissan Motor Co Ltd Bipolar battery, battery pack, composite battery pack, and vehicle using battery pack or composite battery pack

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002025535A (en) * 2000-07-07 2002-01-25 At Battery:Kk Battery
JP2005063776A (en) * 2003-08-08 2005-03-10 Nissan Motor Co Ltd Bipolar battery, battery pack, composite battery pack, and vehicle using battery pack or composite battery pack

Also Published As

Publication number Publication date
JP2005158264A (en) 2005-06-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100876726B1 (en) Anode material for non-aqueous electrolyte lithium-ion battery and battery using this
JP4155054B2 (en) Bipolar battery
KR100641695B1 (en) Bipolar battery and method for manufacturing the same
JP5699559B2 (en) Non-aqueous electrolyte battery
JP5136706B2 (en) Cathode material for non-aqueous electrolyte lithium ion battery and battery using the same
CN107316969B (en) Nonaqueous electrolyte secondary battery
JP2005149891A (en) Bipolar battery and packed battery using the same
JP5151011B2 (en) Bipolar battery
JP4967230B2 (en) Battery structure
JP4595302B2 (en) Bipolar battery
JP4100188B2 (en) Bipolar battery
JP5098180B2 (en) Secondary battery manufacturing method
JP4984386B2 (en) Battery structure
JP2005174691A (en) Bipolar battery
JP4466088B2 (en) Assembled battery
JP4427976B2 (en) Bipolar battery
JP2006107963A (en) Bipolar battery
JP2005129456A (en) Gel electrolyte bipolar battery and its manufacturing method
JP5998924B2 (en) Secondary battery system and secondary battery control device
JP6048477B2 (en) Method for producing non-aqueous electrolyte battery
JP2018073549A (en) Electrode, electrode body, secondary battery, battery module, and vehicle
JP2005197015A (en) Battery pack
JP2005093158A (en) Lithium ion secondary battery
JP2004335302A (en) Polymer battery, and manufacturing method of electrode for polymer battery
JP2004220829A (en) Bipolar battery

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20060127

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20090910

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20091104

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20091224

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20100706

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20100805

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20100824

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20100906

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 4595302

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131001

Year of fee payment: 3

EXPY Cancellation because of completion of term