JP6060599B2

JP6060599B2 - 組電池

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Publication number: JP6060599B2
Application number: JP2012220285A
Authority: JP
Inventors: 奥田　匠昭; 匠昭奥田
Original assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Current assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date: 2012-10-02
Filing date: 2012-10-02
Publication date: 2017-01-18
Anticipated expiration: 2032-10-02
Also published as: JP2014072181A

Description

本発明は、積層電池及び組電池に関する。

従来より、一対の電極の間に電解質層を挟んだ構造の単電池を複数積層した積層電池が知られている。こうした積層電池としては、図８に示すように、１枚の金属板２０２の一方の面に正極層２０４、他方の面に負極層２０６が形成されたバイポーラ電極２０８を利用して組み立てられたバイポーラ型積層電池２００が知られている（特許文献１参照）。バイポーラ型積層電池２００では、２つのバイポーラ電極２０８の間に電解質層２０９が挟み込まれている。また、上方のバイポーラ電極２０８の負極層２０６と更にその上方の正極層２１０との間には電解質層２１２が挟み込まれ、下方のバイポーラ電極２０８の正極層２０４と更にその下方の負極層２１４との間に電解質層２１６が挟み込まれている。そして、正極層２１０の上面には外部集電板２１８が一体化され、負極層２１４の下面には外部集電板２２０が一体化されている。ここで、外部集電板２１８，２２０は、バイポーラ電極２０８を構成する金属板２０２よりも厚く形成されている。また、外部集電板２１８，２２０は、外装ケース２２２の外部に引き出されるように伸延され、それぞれ正極端子及び負極端子として機能する。こうしたバイポーラ型積層電池２００によれば、その機構上、電池の体積エネルギー密度が高くなる。

特開２００４−１３９７７５号公報

しかしながら、バイポーラ型積層電池２００では、外装ケース２２２の側面から横向きに外部集電板２１８，２２０が突き出ているため、体積エネルギー密度を十分向上させることができなかった。すなわち、バイポーラ型積層電池２００を収容する空間は、外装ケース２２２を収容する大きさの空間に加えて、外部集電板２１８，２２０のうち外装ケース２２２から突き出た部分が上下方向に移動するのを許容する空間が必要になる。このため、バイポーラ型積層電池２００を収容する空間は、外装ケース２２２よりも大きな空間（つまり体積）が必要になる。その結果、バイポーラ型積層電池２００を収容する空間の体積で電池容量を除した値は、外装ケース２２２の体積で電池容量を除した値よりも小さくなってしまう。

本発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、積層電池や組電池において体積エネルギー密度をより高くすることを主目的とする。

本発明の積層電池は、
隣接する単電池同士の間に内部集電板を挟むようにして前記単電池が直列接続されるように該単電池を多段に積層した単電池積層体と、
前記単電池積層体の両端に位置する２つの単電池の各々の外側の電極と接するように設けられ、前記内部集電板よりも厚い一対の外部集電板と、
前記単電池積層体を前記一対の外部集電板で挟んだ構造体を収容し、各外部集電板のうち前記単電池積層体と接している面とは反対側の面を露出させる開口を有する外装ケースと、
を備えたものである。

この積層電池では、単電池が直列に接続されているため、高い出力を得ることができる。また、一対の外部集電板の厚みが内部集電板の厚みよりも厚いため、外部集電板内において積層方向と直交する方向の電子抵抗が低くなり、集電抵抗を実用的レベルまで低くすることができるし、積層電池の強度を高くすることもできる。更に、直列接続された単電池で発生した電子は、内部集電板内を積層方向に流れるが、内部集電板の厚みが薄いため、その電子抵抗が低くなり、体積エネルギー密度が向上する。更にまた、各外部集電板のうち単電池積層体と接している面とは反対側の面が外装ケースの開口から露出している。そのため、外装ケースの側面から横向きに外部集電板が突き出ている構造（例えば特許文献１）と比べて、積層電池を収容するのに必要な空間の体積が小さくなり、その分、体積エネルギー密度がより高くなる。

本発明の積層電池において、前記構造体は、１枚の金属板の一方の面に正極層、他方の面に負極層を形成したバイポーラ電極を利用して組み立てられているものとしてもよい。こうすれば、本発明の積層電池を比較的簡単に製造することができる。例えば、隣接するバイポーラ電極同士の間に電解質層を挟み込むようにしてバイポーラ電極を多段に積層する。そして、両端のバイポーラ電極については、電解質層を介して正極層又は負極層の付いた外部集電板を配置する。こうすることにより、積層電池を比較的簡単に製造することができる。

本発明の積層電池において、前記外部集電板は、前記バイポーラ電極を構成する前記金属板と同じ金属板を複数枚重ね合わせたものであるか、又は該金属板に別の金属板を重ね合わせたものとしてもよい。こうすれば、内部集電板を利用して外部集電板を製造することができるため、工業的に有利である。

本発明の組電池は、
隣接する単電池同士の間に内部集電板を挟むようにして前記単電池が直列接続されるように該単電池を多段に積層した単電池積層体と、
１番目〜２ｎ番目（ｎは正の数）の前記単電池積層体を、奇数番目の前記単電池積層体は正極が所定の向きになるように、偶数番目の前記単電池積層体は負極が前記所定の向きになるようにして序数の順に並べ、（２ｋ−１）番目の前記単電池積層体（ｋはｎ以下の正の数）の負極と２ｋ番目の前記単電池積層体の正極、（２ｋ−２）番目の前記単電池積層体の負極と（２ｋ−１）番目の前記単電池積層体の正極を、それぞれ前記内部集電板よりも厚い連結集電板で連結し、前記内部集電板よりも厚い第１外部集電板を前記１番目の単電池積層体の正極に接するように配置し、前記内部集電板よりも厚い第２外部集電板を前記２ｎ番目の単電池積層体の負極に接するように配置した構造体と、
前記構造体を収容し、前記第１及び第２外部集電板のうち前記単電池積層体と接している面とは反対側の面を露出させる開口を有する外装ケースと、
を備えたものである。

この組電池では、単電池が直列に接続された偶数個の単電池積層体が連結集電板を介して直列に接続されているため、より高い出力を得ることができる。また、第１及び第２外部集電板や連結集電板の厚みが内部集電板の厚みよりも厚いため、第１及び第２外部集電板内や連結集電板内において積層方向と直交する方向の電子抵抗が低くなり、集電抵抗を実用的レベルまで低くすることができるし、組電池の強度を高くすることもできる。更に、直列接続された単電池で発生した電子は、内部集電板内を積層方向に流れるが、内部集電板の厚みが薄いため、その電子抵抗が低くなり、体積エネルギー密度が向上する。更にまた、両外部集電板（つまり組電池の正極と負極）は組電池の同じ面に露出しているため、使用時、組電池を電池収容空間にセットするときにその面とは反対の面を気にする必要がない。ここで、上述した本発明の積層電池を例えば２個使用して組電池とする場合、一方の積層電池は負極が下になるように、他方の積層電池は正極が下になるようにし、両極を接続端子で電気的に接続することになる。こうした組電池に比べて、本発明の組電池は接続端子が不要になる分、組電池を収容するのに必要な空間の高さが低くなり、その体積が小さくなるため、体積エネルギー密度がより高くなる。

なお、本発明の組電池は、ｎ＝１のとき、ｋ＝１になり、２ｋ−２＝０になるため、（２ｋ−２）番目の単電池積層体は存在せず、（２ｋ−２）番目の単電池積層体の負極と（２ｋ−１）番目の単電池積層体の正極とを連結集電板で連結する構成は備えていないことになる。

本発明の組電池において、前記構造体は、１枚の金属板の一方の面に正極層、他方の面に負極層を形成したバイポーラ電極を利用して組み立てられているものとしてもよい。こうすれば、本発明の組電池を比較的簡単に製造することができる。

本発明の組電池において、前記連結集電板、前記第１外部集電板及び前記第２外部集電板は、前記バイポーラ電極を構成する前記金属板と同じ金属板を複数枚重ね合わせたものであるか、又は該金属板に別の金属板を重ね合わせたものとしてもよい。こうすれば、内部集電板を利用して第１及び第２外部集電板を製造することができるため、工業的に有利である。

積層電池１０の説明図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）はＡ−Ａ断面図。積層電池１０の製造工程図。積層電池５０の説明図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）はＢ−Ｂ断面図。組電池６０の断面図。積層電池１０を２つ横に並べて組電池としたときの断面図。組電池１００の断面図。２つの組電池６０をハウジング８８で囲った一例を示す断面図。従来の積層電池２００の断面図。

［第１実施形態］
図１は、第１実施形態の積層電池１０の説明図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）はＡ−Ａ断面図である。

積層電池１０は、単電池積層体２０を一対の外部集電板３０，３２で挟んでなる構造体３４が円筒形状の外装ケース４０に収容されたものである。

単電池積層体２０は、隣接する単電池２２同士の間に内部集電板２４を挟むようにして単電池２２が直列接続されるように単電池２２を多段に積層したものである。

単電池２２は、正極層２２ａと負極層２２ｂとの間に電解質層２２ｃを介在させたものであり、本実施形態では円盤状に形成されている。

正極層２２ａは、正極活物質を含むものである。正極層２２ａは、例えば、正極活物質と導電材と結着材とを混合し、適当な溶剤を加えてペースト状の正極合材としたものを乾燥し、必要に応じて電極密度を高めるべく圧縮して形成したものとしてもよい。正極活物質としては、遷移金属元素を含む硫化物や、リチウムと遷移金属元素とを含む酸化物などを用いることができる。前者としては、ＴｉＳ₂、ＴｉＳ₃、ＭｏＳ₃、ＦｅＳ₂などの遷移金属硫化物、後者としては、リチウムマンガン複合酸化物、リチウムコバルト複合酸化物、リチウムニッケル複合酸化物、リチウムバナジウム複合酸化物、リチウム鉄リン酸化合物などを用いることができる。導電材としては、天然黒鉛（鱗状黒鉛、鱗片状黒鉛）や人造黒鉛などの黒鉛、アセチレンブラック、カーボンブラック、ケッチェンブラック、カーボンウィスカ、ニードルコークス、炭素繊維、金属（銅、ニッケル、アルミニウム、銀、金など）などの１種又は２種以上を混合したものを用いることができる。結着材としては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、フッ素ゴム等の含フッ素樹脂、或いはポリプロピレン、ポリエチレン等の熱可塑性樹脂、エチレンプロピレンジエンモノマー（ＥＰＤＭ）ゴム、スルホン化ＥＰＤＭゴム、天然ブチルゴム（ＮＢＲ）等を単独で、あるいは２種以上の混合物として用いることができる。溶剤としては、例えばＮ−メチルピロリドン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、酢酸メチル、アクリル酸メチル、ジエチレントリアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノプロピルアミン、エチレンオキシド、テトラヒドロフランなどの有機溶剤を用いることができる。

負極層２２ｂは、負極活物質を含むものである。負極層２２ｂは、例えば、負極活物質と導電材と結着材とを混合し、適当な溶剤を加えてペースト状の負極合材としたものを乾燥し、必要に応じて電極密度を高めるべく圧縮して形成したものとしてもよい。負極活物質としては、コークス類、ガラス状炭素類、グラファイト類、難黒鉛化性炭素類、熱分解炭素類、炭素繊維などが挙げられる。導電材や結着材、溶剤については、正極層２２ａと同様のものを使用することができる。

電解質層２２ｃは、リチウムイオン伝導性を有するものである。電解質層２２ｃは、例えば、固体電解質からなる層としてもよい。固体電解質としては、無機固体電解質や有機固体電解質などが挙げられる。無機固体電解質としては、例えば、リチウムの窒化物、ハロゲン化物、酸素酸塩などがよく知られている。なかでも、Ｌｉ₄ＳｉＯ₄、Ｌｉ₄ＳｉＯ₄−ＬｉＩ−ＬｉＯＨ、ｘＬｉ₃ＰＯ₄−（１−ｘ)Ｌｉ₄ＳｉＯ₄、（０≦ｘ≦１）、Ｌｉ₂ＳｉＳ₃、Ｌｉ₃ＰＯ₄−Ｌｉ₂Ｓ−ＳｉＳ₂、硫化リン化合物などが挙げられる。これらは単独で用いてもよいし、複数を混合して用いてもよい。有機固体電解質としては、例えば、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、ポリビニルアルコール、ポリフッ化ビニリデン、ポリホスファゼン、ポリエチレンスルフィド、ポリヘキサフルオロプロピレンなどやこれらの誘導体が挙げられる。これらは単独で用いてもよいし、複数を混合して用いてもよい。

内部集電板２４は、円盤状に形成され、電子を導通しやすいものであればよい。内部集電板２４は、例えば、アルミニウム、チタン、ステンレス鋼、ニッケル、鉄、焼成炭素、導電性高分子、導電性ガラスなどのほか、接着性、導電性及び耐酸化性向上の目的で、アルミニウムや銅などの表面をカーボン、ニッケル、チタンや銀などで処理したものを用いることができる。これらについては、表面を酸化処理することも可能である。このうち、アルミニウムが好ましい。厚さは、特に限定するものではないが、例えば５μｍ〜５００μｍとしてもよい。

一方の外部集電板３０は、積層電池１０の正極に当たるものであり、円盤状に形成され、単電池積層体２０の上端に位置する単電池２２の正極層２２ａと接するように設けられている。この外部集電板３０は、正極層２２ａと接している面とは反対側の面に円形突起３０ａを有している。他方の外部集電板３２は、積層電池１０の負極に当たるものであり、円盤状に形成され、単電池積層体２０の下端に位置する単電池２２の負極層２２ｂと接するように設けられている。この外部集電板３２は、負極層２２ｂと接している面とは反対側の面に円形突起３２ａを有している。両外部集電板３０，３２は、内部集電板２４と同じく、電子を導通しやすいものであればよい。材料としては、内部集電板２４と同様のものを用いることができる。この外部集電板３０，３２は、内部集電板２４よりも厚くなるように形成されており、内部集電板２４の厚みの例えば３倍以上としてもよい。具体的には、１ｍｍとか１．５ｍｍにしてもよい。

外装ケース４０は、円筒形状に形成され、単電池積層体２０を一対の外部集電板３０，３２で挟んだ構造体３４を収容している。この外装ケース４０の上下両面には、各外部集電板３０，３２の円形突起３０ａ，３２ａを露出させる開口４２，４４が形成されている。外装ケース４０の材質は、ラミネートフィルムであり、例えば、熱融着性樹脂フィルムと金属箔と剛性を有する樹脂フィルムとがこの順に積層された高分子金属複合フィルムが用いられる。熱融着性樹脂フィルムとしては、例えば、ポリエチレン、アイオノマー、エチレンビニルアセテートなどを用いることができる。金属箔としては、例えば、アルミ箔、ニッケル箔などを用いることができる。剛性を有する樹脂としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ナイロンなどを用いることができる。

次に、こうした積層電池１０の製造方法について、図２を用いて説明する。図２は、積層電池１０の製造工程図である。まず、複数のバイポーラ電極ＢＥを用意する。バイポーラ電極ＢＥは、内部集電板２４の一方の面に正極層２２ａ、他方の面に負極層２２ｂを形成したものである。本実施形態の積層電池１０を製造する場合には、こうしたバイポーラ電極ＢＥを３つ用意する。また、外部集電板３０の円形突起３０ａが設けられていない面に正極層２２ａを形成し、外部集電板３２の円形突起３２ａが設けられていない面に負極層２２ｂを形成する。次に、隣接するバイポーラ電極ＢＥ同士の間に電解質層２２ｃを挟み込む。具体的には、一方のバイポーラ電極ＢＥの正極層２２ａと他方のバイポーラ電極ＢＥの負極層２２ｂとの間に電解質層２２ｃを挟み込む。また、最上位のバイポーラ電極ＢＥの負極層２２ｂと外部集電板３０の正極層２２ａとの間に電解質層２２ｃを挟み込み、最下位のバイポーラ電極ＢＥの正極層２２ａと外部集電板３２の負極層２２ｂとの間に電解質層２２ｃを挟み込む。そして、一対の外部集電板３０，３２を互いに近づく方向に押圧することにより、単電池積層体２０を一対の外部集電板３０，３２で挟んだ構造体３４（図１参照）とする。この構造体３４をラミネートフィルムで包み込み、そのフィルムの上下両面から円形突起３０ａ，３２ａが露出するように穴を開ける。これにより、図１に示すように上下両面に開口４２，４４を備えた外装ケース４０ができあがり、積層電池１０が完成する。

以上詳述した積層電池１０によれば、単電池２２が直列に接続されているため、高い出力を得ることができる。また、一対の外部集電板３０，３２の厚みが内部集電板２４の厚みよりも厚いため、外部集電板３０，３２内において積層方向と直交する方向の電子抵抗が低くなり、集電抵抗を実用的レベルまで低くすることができるし、積層電池１０の強度を高くすることもできる。更に、直列接続された単電池２２で発生した電子は、内部集電板２４内を積層方向に流れるが、内部集電板２４の厚みが薄いため、その電子抵抗が低くなり、体積エネルギー密度が向上する。更にまた、各外部集電板３０，３２のうち単電池積層体２０と接している面とは反対側の面が外装ケース４０の開口４２，４４から露出している。そのため、外装ケース４０の側面から横向きに外部集電板が突き出ている構造（例えば特許文献１、図８参照）と比べて、積層電池１０を収容するのに必要な空間の体積が小さくなり、その分、体積エネルギー密度がより高くなる。

また、構造体３４はバイポーラ電極ＢＥを利用して組み立てられているため、積層電池１０を比較的簡単に製造することができる。

［第２実施形態］
図３は、第２実施形態の積層電池５０の説明図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）はＢ−Ｂ断面図である。

積層電池５０は、外装ケース４０の開口形状以外は、第１実施形態の積層電池１０と同じである。そのため、積層電池１０と同じ構成要素については同じ符号を付し、その説明を省略する。この積層電池５０の外装ケース４０の上下両面には、各外部集電板３０，３２のうち単電池積層体２０と接している面とは反対側の面全体が外装ケース４０の開口４６，４８から露出している。この積層電池５０によっても、第１実施形態の積層電池１０と同様の効果が得られる。

［第３実施形態］
図４は、第３実施形態の組電池６０の断面図である。

組電池６０は、１番目及び２番目の単電池積層体２０Ａ，２０Ｂを連結集電板７４、第１外部集電板７０及び第２外部集電板７２で挟んでなる構造体７６が外装ケース８０に収容されたものである。

１番目及び２番目の単電池積層体２０Ａ，２０Ｂは、第１実施形態で説明した単電池積層体２０と同じであるため、同じ構成要素については同じ符号を付し、その説明を省略する。なお、１番目の単電池積層体２０Ａは、両端の正極層２２ａ及び負極層２２ｂのうち正極層２２ａが上向きになるように配置され、２番目の単電池積層体２０Ｂは、両端の正極層２２ａ及び負極層２２ｂのうち負極層２２ｂが上向きになるように配置されている。

連結集電板７４は、内部集電板２４と同じく、電子を導通しやすいものであればよい。材料としては、内部集電板２４と同様のものを用いることができる。この連結集電板７４は、１番目の単電池積層体２０Ａの下端の負極層２２ｂと、２番目の単電池積層体２０Ｂの下端の正極層２２ａとを電気的に連結している。つまり、連結集電板７４は、２つの単電池積層体２０Ａ，２０Ｂを直列に接続している。また、連結集電板７４は、内部集電板２４よりも厚くなるように形成されており、ここでは第１及び第２外部集電板７０，７２と同じ厚みに形成されている。

第１外部集電板７０は、１番目の単電池積層体２０Ａの上端の正極層２２ａと接している。この第１外部集電板７０は、第１実施形態の外部集電板３０と同じ形状、同じ材料であり、単電池積層体２０と接している面とは反対側の面に円形突起７０ａを有している。

第２外部集電板７２は、２番目の単電池積層体２０Ｂの上端の負極層２２ｂと接している。この第２外部集電板７２は、第１実施形態の外部集電板３２と同じ形状、同じ材料であり、単電池積層体２０と接している面とは反対側の面に円形突起７２ａを有している。

外装ケース８０は、１番目及び２番目の単電池積層体２０Ａ，２０Ｂを連結集電板７４、第１外部集電板７０及び第２外部集電板７２で挟んでなる構造体７６を収容している。この外装ケース８０の上面の２箇所には、第１及び第２外部集電板７０，７２の円形突起７０ａ，７２ａを露出させる開口８２，８４が形成されている。外装ケース８０の材質は、外装ケース４０の材質と同じであるため、ここではその説明を省略する。

こうした組電池６０は、バイポーラ電極ＢＥ（図２参照）を利用して第１実施形態の製造方法に準じて製造することができる。バイポーラ電極ＢＥを利用すれば、組電池６０を比較的簡単に製造することができる。

以上詳述した組電池６０では、単電池２２が直列に接続された２個の単電池積層体２０Ａ，２０Ｂが連結集電板７４を介して直列に接続されているため、より高い出力を得ることができる。また、第１及び第２外部集電板７０，７２や連結集電板７４の厚みが内部集電板２４の厚みよりも厚いため、第１及び第２外部集電板７０，７２内や連結集電板７４内において積層方向と直交する方向の電子抵抗が低くなり、集電抵抗を実用的レベルまで低くすることができるし、組電池６０の強度を高くすることもできる。更に、直列接続された単電池２２で発生した電子は、内部集電板２４内を積層方向に流れるが、内部集電板２４の厚みが薄いため、その電子抵抗が低くなり、体積エネルギー密度が向上する。更にまた、両外部集電板７０，７２（つまり組電池６０の正極と負極）は組電池６０の同じ面に露出しているため、使用時、組電池６０を電池収容空間にセットするときにその面とは反対の面を気にする必要がない。

ここで、図５に示すように、第１実施形態の積層電池１０を２つ横に並べて組電池とすることも考えられる。すなわち、一方の積層電池１０は負極に当たる外部集電板３２が下に、他方の積層電池１０は正極に当たる外部集電板３０が下になるようにし、両外部集電板３０，３２の円形突起３０ａ，３２ａを接続端子８６で電気的に接続して組電池とすることも考えられる。こうした組電池と第３実施形態の組電池６０とを対比すると、組電池６０の方が、接続端子８６が不要になる分、組電池６０を収容するのに必要な空間の高さが低くなり、該空間の体積が小さくなる。そのため、体積エネルギー密度がより高くなる。

［第４実施形態］
図６は、第４実施形態の組電池１００の断面図である。

組電池１００は、１番目〜４番目の単電池積層体２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄを、第１及び第２外部集電板７０，７２と３つの連結集電板７４とで挟み込んでなる構造体９６が外装ケースに収容されたものである。１番目〜４番目の単電池積層体２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄは、第１実施形態の単電池積層体２０と同じものであるため、その説明を省略する。奇数番目の単電池積層体２０Ａ，２０Ｃは端部の正極層２２ａが上向きになるように、偶数番目の単電池積層体２０Ｂ，２０Ｄは端部の負極層２２ｂが上向きになるようにして、序数の順に横方向に並べられている。また、３番目の単電池積層体２０Ｃのの端部の負極層２２ｂと４番目の単電池積層体２０Ｄの端部の正極層２２ａ、２番目の単電池積層体２０Ｂの端部の負極層２２ｂと３番目の単電池積層体２０Ｃの端部の正極層２２ａ、１番目の単電池積層体２０Ａの端部の負極層２２ｂと２番目の単電池積層体２０Ｂの端部の正極層２２ａは、それぞれ内部集電板２４よりも厚い連結集電板７４で連結されている。第１外部集電板７０は、第３実施形態で既に説明したものであり、１番目の単電池積層体２０Ａの正極層２２ａに接している。また、第１外部集電板７０の円形突起７０ａは、外装ケース９０の上面に設けた開口９２から露出している。第２外部集電板７２は、第３実施形態で既に説明したものであり、４番目の単電池積層体２０Ｄの負極層２２ｂに接している。また、第２外部集電板７２の円形突起７２ａは、外装ケース９０の上面に設けた開口９４から露出している。この組電池１００によっても、第３実施形態の組電池６０と同様の効果が得られる。

［その他］
本発明は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。

例えば、上述した各実施形態の外部集電板３０，３２，７０，７２を作製するにあたり、金属塊を研削して作製したもよいし、土台の円盤と円形突起とを接合して作製してもよい。後者の場合、内部集電板を複数枚重ね合わせて土台の円盤とし、その上に円形突起を接合してもよい。このように内部集電板を利用して外部集電板を作製すれば、工業的に有利である。同様のことは、他の実施形態についてもいえる。なお、接合方法としては、例えば超音波溶着法や溶接などが挙げられる。また、複数の内部集電板のうち土台の円形突起と接合する面とは反対側の面をなす内部集電板として、バイポーラ電極ＢＥの片面のみに電極層を設けたものを利用してもよい。こうすれば、電極層付きの外部電極板を得ることができる。

上述した各実施形態では、電解質層２２ｃは固体電解質層として説明したが、形状を維持可能な電解質層であればよく、例えばゲル電解質層であってもよい。ゲル電解質としては、公知のゲル電解質を用いることができ、例えば、ポリフッ化ビニリデンやポリエチレングリコール、ポリアクリロニトリルなどの高分子、アミノ酸誘導体、ソルビトール誘導体などの糖類に、リチウム塩を含む電解液を含ませてなるゲル電解質が挙げられる。

ここで、電解質層２２ｃとしてゲル電解質層を用いる場合には、積層電池１０，５０や組電池６０，１００を金属製（例えばアルミニウム製）のハウジングで囲うことにより、積層電池１０，５０や組電池６０，１００のゲル電解質層から蒸発した溶媒をハウジング内に閉じ込めるようにしてもよい。図７は、２つの組電池６０をアルミニウム製のハウジング８８で囲った一例を示す。ハウジング８８には、図示しないが、各組電池６０の電極に繋がるリード線がハウジング８８に設けた穴から外部に引き出されており、この穴はセラミックシールにより気密に封止されている。こうした図７のハウジング８８は、電解質層２２ｃがゲル電解質層の場合のみに限らず、組電池６０内で何らかの理由で溶媒が揮発する場合にも有効である。

上述した各実施形態では、単電池２２は円盤状としたが、特に円盤状に限定されるものではなく、どのような形状であってもよい。また、単電池２２の形状に合わせて外装ケース４０，９０の形状も変更すればよい。

上述した各実施形態の外部集電板３０，３２，７０，７２は円形突起３０ａ，３２ａ，７０ａ，７２ａを有するものとしたが、こうした円形突起を有さなくてもよい。また、突起を設ける場合でも円形突起に限らず、矩形突起などとしてもよい。

上述した第３実施形態の組電池６０は２つの単電池積層体を有し、第４実施形態の組電池１００は４つの単電池積層体を有するものとしたが、単電池積層体の数は偶数であればよく、例えば６つとしてもよいし８つとしてもよい。いずれにしても、組電池６０と同様の効果が得られる。

１０積層電池、２０，２０Ａ〜２０Ｄ単電池積層体、２２単電池、２２ａ正極層、２２ｂ負極層、２２ｃ電解質層、２４内部集電板、３０，３２外部集電板、３０ａ，３２ａ円形突起、３４構造体、４０外装ケース、４２，４４，４６，４８開口、５０積層電池、６０組電池、７０第１外部集電板、７０ａ円形突起、７２第２外部集電板、７２ａ円形突起、７４連結集電板、７６構造体、８０外装ケース、８２，８４開口、８６接続端子、８８ハウジング、９０外装ケース、９２，９４開口、１００組電池、２００バイポーラ型積層電池、２０２金属板、２０４，２１０正極層、２０６，２１４負極層、２０８バイポーラ電極、２０９，２１２，２１６電解質層、２１８，２２０外部集電板、２２２外装ケース、ＢＥバイポーラ電極。

Claims

隣接する単電池同士の間に内部集電板を挟むようにして前記単電池が直列接続されるように該単電池を多段に積層した単電池積層体と、
１番目〜２ｎ番目（ｎは正の数）の前記単電池積層体を、奇数番目の前記単電池積層体は正極が所定の向きになるように、偶数番目の前記単電池積層体は負極が前記所定の向きになるようにして序数の順に並べ、（２ｋ−１）番目の前記単電池積層体（ｋはｎ以下の正の数）の負極と２ｋ番目の前記単電池積層体の正極、（２ｋ−２）番目の前記単電池積層体の負極と（２ｋ−１）番目の前記単電池積層体の正極を、それぞれ前記内部集電板よりも厚い連結集電板で連結し、前記内部集電板よりも厚い第１外部集電板を前記１番目の単電池積層体の正極に接するように配置し、前記内部集電板よりも厚い第２外部集電板を前記２ｎ番目の単電池積層体の負極に接するように配置した構造体と、
前記構造体を収容し、前記第１及び第２外部集電板のうち前記単電池積層体と接している面とは反対側の面を露出させる開口を有する外装ケースと、
を備え、
前記開口は、前記外装ケースの前記所定の向きの面に設けられている、
組電池。
前記構造体は、１枚の金属板の一方の面に正極層、他方の面に負極層を形成したバイポーラ電極を利用して組み立てられている、
請求項１に記載の組電池。
前記連結集電板、前記第１外部集電板及び前記第２外部集電板は、前記バイポーラ電極を構成する前記金属板と同じ金属板を複数枚重ね合わせたものであるか、又は該金属板に別の金属板を重ね合わせたものである、
請求項２に記載の組電池。