JP6290936B2 - バイポーラ電池とその作製方法並びに自動車 - Google Patents

Description

本発明は、電池に、特にバイポーラ電池とその作製方法並びに前記バイポーラ電池を備えた自動車に関する。

従来技術では、電池の出力電圧を増加させるために、両側にそれぞれ正極活物質と負極活物質を塗布した双極型極板とセパレータを交互に積層することを適用されている。
しかし、このような方法は、必要な出力電圧のみを得られ、必要な出力電流が得られないことにより、電池の出力電圧と出力電流との間に不均衡が生じてしまう。
並列にする電極の枚数を増加すれば電流が増やせるとしても、このような電池を製造するとき、一枚又は複数枚のセパレータを挟む二つの双極型極板の周縁部の間に設けた絶縁・密閉部品が必要になるため、双極型極板を設置する度にその周縁部又は隣接するセパレータの周縁部に絶縁・密閉部品を設けなければならないので製造工程が複雑になる一方、交換やメンテナンスにも不利益を被る。
そして、所要な密閉効果を得るために、必要な出力電圧を得られるまで積層すると、その両端を機械力でおさえなければならなくて、製造工程及びメンテナンスが更に難しくなってしまう。
それと同時に、このような構造では、電池化成後生じたガスの排出問題を解決することができない。

本発明の目的は、出力電圧と出力電流とを増大できるバイポーラ電池を提供することである。

前記目的を達成するために、本発明は、第１の半分ケースと第２の半分ケースを備えたケースと、周縁部が前記第１の半分ケースと第２の半分ケースとの間に挟まれて封止された少なくとも一つの双極型極板と、前記双極型極板の相対な両側に別々設置された少なくとも二つの電気コアを含み、少なくとも一つである前記双極型極板が、前記ケースの内部を複数のチャンバに分割し、一つの単セル電池又は並列に接続した複数の単セル電池をそれぞれ含んだ前記電気コアがチャンバの中に一つずつ配置され、且つ前記少なくとも二つの電気コアが前記双極型極板により直列になり、前記第１の半分ケース、双極型極板と第２の半分ケースとの間に挟まれ、且つ、外に伸ばされている前記ケースの正極タブ端子と負極タブ端子を更に含み、前記電気コアが、前記第１の半分ケースに隣接する双極型極板と前記第１の半分ケースとの間にあるチャンバの中に配置された第一電気コアと、前記第２の半分ケースに隣接する双極型極板と前記第２の半分ケースとの間にあるチャンバの中に配置された第二電気コアとを含み、前記第一電気コアが、第１正極リードと第１負極リードを有し、前記第二電気コアが、第２正極リードと第２負極リードを有し、前記第１正極リードが、前記第１の半分ケースに隣接する双極型極板の正極と接続され、前記第１負極リードが、前記負極タブ端子と電気接続され、前記第２負極リードが、前記第２の半分ケースに隣接する双極型極板の負極と接続され、前記第２正極リードが、前記正極タブ端子と電気接続され、前記双極型極板（４）が複数であり、前記少なくとも二つの電気コアが隣接となる二つの双極型極板（４）の間に配置する第三電気コア（５ｃ）を含み、前記第三電気コア（５ｃ）が第３正極リード（６ｃ）と第３負極リード（７ｃ）を含み，前記第３正極リード（６ｃ）は前記隣接した二つの双極型極板（４）の一方の正極と接続し、前記第３負極リード（７ｃ）は前記隣接した二つの双極型極板（４）の他方の負極と接続するバイポーラ電池を提供する。

また、前記目的を達成するために、本発明は、第１の半分ケース（２）と第２の半分ケース（３）を備えたケース（１）と、周縁部が前記第１の半分ケース（２）と第２の半分ケース（３）との間に挟まれて封止された少なくとも一つの双極型極板（４）と、前記双極型極板の相対な両側に別々設置された少なくとも二つの電気コアを含み、少なくとも一つである前記双極型極板（４）が、前記ケース（１）の内部を複数のチャンバに分割し、一つの単セル電池又は並列に接続した複数の単セル電池をそれぞれ含んだ前記電気コアがチャンバの中に一つずつ配置され、且つ前記少なくとも二つの電気コアが前記双極型極板（４）により直列になり、前記第１の半分ケース（２）、双極型極板（４）と第２の半分ケース（３）との間に挟まれ、且つ、外に伸ばされている前記ケース（１）の正極タブ端子（２１）と負極タブ端子（２２）を更に含み、前記電気コアが、前記第１の半分ケース（２）に隣接する双極型極板（４）と前記第１の半分ケース（２）との間にあるチャンバの中に配置された第一電気コア（５ａ）と、前記第２の半分ケース（３）に隣接する双極型極板（４）と前記第２の半分ケース（３）との間にあるチャンバの中に配置された第二電気コア（５ｂ）とを含み、前記第一電気コア（５ａ）が、第１正極リード（６ａ）と第１負極リード（７ａ）を有し、前記第二電気コア（５ｂ）が、第２正極リード（６ｂ）と第２負極リード（７ｂ）を有し、前記第１正極リード（６ａ）が、前記第１の半分ケース（２）に隣接する双極型極板（４）の正極と接続され、前記第１負極リード（７ａ）が、前記負極タブ端子（２２）と電気接続され、前記第２負極リード（７ｂ）が、前記第２の半分ケース（３）に隣接する双極型極板（４）の負極と接続され、前記第２正極リード（６ｂ）が、前記正極タブ端子（２１）と電気接続され、前記ケース（１）の周縁部において、前記双極型極板（４）と、第１の半分ケース（２）と、第２の半分ケース（３）と、正極タブ端子（２１）と負極タブ端子（２２）との間に絶縁シール材を設けてあり、前記ケース（１）の周縁部において、前記正極タブ端子（２１）と前記ケース（１）との間及び前記負極タブ端子（２２）と前記ケース（１）との間には、タブ端子接着剤（１３）によって絶縁封止し、前記正極タブ端子（２１）と前記双極型極板（４）との間及び前記負極タブ端子（２２）と前記双極型極板（４）との間には、タブ端子接着剤（１３）と第１シール剤（１４）によって絶縁封止し、その中、前記タブ端子接着剤（１３）が前記正極タブ端子（２１）と負極タブ端子（２２）とを接触し、前記第１シール剤（１４）が前記双極型極板（４）とを接触し、前記双極型極板（４）と前記第１の半分ケース（２）と第２の半分ケース（３）との間は第１シール剤（１４）によって絶縁封止し、お互い隣接となる前記双極型極板（４）の間は第２シール剤（１５）によって絶縁封止し、前記第２シール剤（１５）の融点が前記第１シール剤（１４）の融点より低いバイポーラ電池を提供する。

本発明は、バイポーラ電池の作製方法をさらに提供する。
当該方法、正極集電体の一方の側に一つの電気コアを配置し、前記正極集電体と第１の半分ケースが前記電気コアをカバーし、且つ、前記正極集電体と第１の半分ケースの周縁部との接触部分を絶縁封止し、負極集電体の他方の側にもう一つの電気コアを配置し、前記負極集電体と第２の半分ケースが前記電気コアをカバーし、且つ、前記負極集電体と第２の半分ケースの周縁部との接触部分を絶縁封止し、前記正極集電体の他方の側と前記負極集電体の他方の側とをお互い接触させて双極型極板を構成するように、前記正極集電体と負極集電体を接続することを含む。

本発明は、自動車に動力を提供する本発明のバイポーラ電池を備えた自動車をさらに提供する。

上記の技術方案によって、双極型極板を設置するので出力電圧を増加させる一方、双極型極板とケースの周縁部のみを密封することで組み立て、メンテナンス及び化成した後ガスが生じる問題の解決に有利である。

本発明のその他の特徴と優勢については後続の具体的な実施形態部分で詳しく説明する。

図面は本発明に対する更なる理解を提供するために使用されて、明細書の一部を構成して、以下の具体的な実施形態と同じように本発明を説明するために使用されるが、本発明を限定するものではない。
図面において：
本発明のバイポーラ電池に関する一種の実施形態の内部構造を表す概略図である。 本発明のバイポーラ電池に関するもう一種の実施形態の内部構造を表す概略図である。 本発明のバイポーラ電池の作製方法に関する一種の実施形態を表す概略図である。 本発明のバイポーラ電池の作製方法に関する一種の実施形態を表す概略図である。 本発明のバイポーラ電池に関するもう一種の実施形態の内部構造を表す概略図である。

１ ケース
２ 第１のケース
３ 第２のケース
４ 双極型極板
４１ Ａｌ箔
４２ Ｃｕ箔
５ａ 第一電気コア
５ｂ 第二電気コア
６ａ 第１正極リード
６ｂ 第２正極リード
７ａ 第１負極リード
７ｂ 第２負極リード
８ 正極集電体
８’ 両面正極板
９ 負極集電体
９’ 両面負極板
１０ 正極活物質
１１ 負極活物質
１２ セパレータ
１３ タブ端子接着剤
１４ 第１シール剤
１５ 第２シール剤
２１ 正極タブ端子
２２ 負極タブ端子

以下、図面を参照しながら本発明の具体的な実施形態を詳しく説明する。
それで、本明細書に記載する特定の実施例は本発明に対する説明や解釈だけで、本発明を限定するものではないことをご理解いただきたい。

本発明において、理解及び説明を容易にするために、特に違う説明をしていなければ、使用する方向表示用語「上、下、左、右」は統一的に図面に示した「上、下、左、右」を表すものとし、「内、外」は各部品自体の輪郭に対する「内、外」を表すものとする。
ただし、前記の方向表示用語は本発明を限定するものではない。
また、本発明に、「複数」とは、２つまたはその以上を意味する。

また、本発明に、双極型極板とはその両端がそれぞれ正極集電体と負極集電体として用いられる極板のことであり、かつ、双極型極板の反対となる両面にそれぞれ正極活物質と負極活物質を塗布することによってバイポーラ電極を構成するものを指す。

以下、リチウムイオン電池を例にして本発明のバイポーラ電池を説明する。

本発明のバイポーラ電池は、双極型極板４により直列になった電気コアを少なくとも二つ含み、各電気コアは一つの単セル電池またはお互い並列になった複数の単セル電池を有し、各単セル電池が正極集電体８、負極集電体９、正極活物質１０、負極活物質１１及びセパレータ１２を備えている。
集電体が銅、アルミニウム又は銅とアルミニウムの複合材料などの導電材料で作られる。
正極活物質１０を塗布した正極集電体８が正極となり、負極活物質１１を塗布した負極集電体９が負極となり、セパレータ１２が正極と負極を隔てて、かつリチウムイオンのみが通せる。

ある具体的な実施形態において、双極型極板４は一方の面に正極活物質を塗布して、他方の面に負極活物質を塗布していた集電体である。
別の具体的な実施形態において、バッテリー・パック毎に両面単極板を少なくとも一つ有する。
ここで両面単極板とは相対する両面に同じ極性のある活物質を塗布する集電体のことを指す。
両面とも正極活物質を塗布する場合、当該単極板が両面正極板８’と見なされる。
両面とも負極活物質を塗布する場合、当該単極板が両面負極板９’と見なされる。
もし個々の電気コアにお互いに並列接続したＮ個の単セル電池を含まれるとすれば、Ｎが偶数である場合、Ｎ／２個の両面正極板８’、Ｎ／２個の両面負極板９’、及び両面正極板８’と両面負極板９’と双極型極板４との間に設けられたＮ個のセパレータ１２とを交互に積層する必要があり、Ｎが奇数であり且つ当該電気コアが双極型極板４の正極側に設置される場合、[（Ｎ＋１）／２]−１個の両面正極板８’、（Ｎ＋１）／２個の両面負極板９’、及びＮ個のセパレータ１２を積層する必要があり、Ｎが奇数であり且つ当該電気コアが双極型極板４の負極側に設置される場合、[（Ｎ＋１）／２]−１個の両面負極板９’と、（Ｎ＋１）／２個の両面正極板８’及びＮ個のセパレータ１２を積層する必要がある。

もちろん、最も外側（ケース１に最も近い）にある両面正極板８’又は両面負極板９’は片面正極板又は片面負極板に置き換えてもよく、つまり片面のみに正極又は負極活物質を塗布する集電体になる。
バッテリー・パックが直列接続になることを実現するために、双極型極板４の負極側に設置された電気コアにおいて、双極型極板４に最も近い両面単極板が両面正極板８’を採用すべき、相対的に、双極型極板４の正極側に設置された電気コアにおいて、双極型極板４に最も近い両面単極板が両面負極板９’を採用すべきことが当業者に理解できるものである。
ここで説明しておきたいのは、極性の異なる両面単極板とセパレータ１２で複数の並列接続した単セル電池は本発明の具体的な実施形態のひとつに過ぎず、本発明は、単セル電池又は電気コアの構造を制限することがなく、一つ又は複数の単セル電池を備えたあらゆる電気コアにすべて適用できる。

本発明はバイポーラ電池を提供し、その中に、前記バイポーラ電池はケース１と、少なくとも一つの双極型極板４と、少なくとも二つの電気コアとを含み、前記ケース１が第１の半分ケース２と第２の半分ケース３を含み、前記双極型極板４の周縁部を前記第１の半分ケース２と第２の半分ケース３との間に挟まれて密封され、前記電気コアがそれぞれに前記双極型極板の相対な両側に設置する。

本発明のバイポーラ電池は、双極型極板４を設置することで出力電圧を増加させると同時に、双極型極板４とケース１の周縁部だけを封止することで組み立てとメンテナンスの便利さを図るが、周縁部が第１の半分ケース２と第２の半分ケース３との間に挟まれた双極型極板４はその両側にある電気コアを支えると固定する役割があって電池全体の安定性向上に有利である。

好ましいのは、前記第１の半分ケース２と前記双極型極板４との周縁部及び前記第２の半分ケース３と前記双極型極板４との周縁部にホットメルト接着剤を設けることで、前記双極型極板４の周縁部と前記第１の半分ケース２及び前記第２の半分ケース３とを熱溶融で密閉される。

また、組み立てとメンテナンスを便利にするように、少なくても前記第１の半分ケース２及び第２の半分ケース３の前記双極型極板４と接触する部分は軟包材で作ることが好まく、詳細な説明は下記を参照する。
国家包装通用専門用語（ＧＢ４１２２−８３）において、軟包装とは、内容物の充填や取り出しをした後の容器のカタチに変化が生じた包装であることを軟包装として定義されている。
紙、アルミニウム箔、繊維、プラスチックフィルム並びにそれらの複合物で作った袋や、箱や、ケースや、包みなどがいずれも軟包装である。
本発明に記載の軟包材は、電池の電解質に対して耐腐食性と低透過性と透水性に関して更なる要求を満たしたものを指す。
より好ましくは、ケース１を全体的に軟包装にする。
すなわち、前記第１の半分ケース２と第２の半分ケース３はそれぞれに軟包材で作る。
軟包材はアルミ複合フィルムや、変性ポリエチレンや、ポリプロピレンなどの材料でよい。
具体的には、第１の半分ケース２と第２の半分ケース３のいずれも厚み０．０８−０．１８ｍｍである三層又は五層構造を持ったアルミ複合フィルムを選択できる。

第１のケース１と第２のケース３は硬質包材材料で作ることも可能である。
例えば、金属板を使ってケース１を硬質包材に形成させる。

本発明に、少なければ前記双極型極板４が一つでもよいし、前記ケース１の内部をいくつかのチャンバに分割する。
それぞれのチャンバの中に電気コアを設置して、前記電気コアが一つの単セル電池又は複数の並列に接続した単セル電池を含むし、前記の複数電気コアが前記双極型極板４によって直列になる。

本発明のバイポーラ電池において、双極型極板４と電気コアを直列に接続することによって電池の出力電圧を倍以上に増加し、複数のチャンバに並列に接続した単セル電池を設置することによって、電池の容量を増加して、適切な電流と電圧を出力できる電池を得られる。

好ましくは、前記電気コアは、前記第１の半分ケース２と前記第１の半分ケース２に隣接する双極型極板４との間のチャンバの中に設置する第一電気コア５ａと、前記第２の半分ケース３と前記第２の半分ケース３に隣接する双極型極板４との間のチャンバの中に設置する第二電気コア５ｂを含む。
双極型極板４より第一電気コア５ａと第二電気コア５ｂを直列に接続できれば、様々な適切な配置を利用することが可能である。

本発明の好ましい実施方法において、図１に示すように、前記第一電気コア５ａが第１正極リード６ａと第１負極リード７ａを含み、前記第二電気コア５ｂが第２正極リード６ｂと第２負極リード７ｂを含む。
前記第１正極リード６ａが前記第１の半分ケース２と隣接する双極型極板４の正極集電体（図１に当該正極集電体に正極活物質を塗布する）と接続し、前記第１負極リード７ａが前記第１の半分ケース２と双極型極板４との間から出て、前記第２正極リード６ｂが前記双極型極板４と第２の半分ケース３との間から出て、前記第２負極リード７ｂが前記第２の半分ケース３と隣接する双極型極板４の負極集電体（図１に当該負極集電体に負極活物質を塗布している）と接続する。

中に、前記第２正極リード６ｂと前記第１負極リード７ａはそれぞれ正極タブ端子２１と負極タブ端子２２より引き出されて、前記ケース１の周縁部に、前記双極型極板４、第１の半分ケース２、第２の半分ケース３、正極タブ端子２１と負極タブ端子２２の間に絶縁シール材を設置すればよい。
当該絶縁シール材は、強い溶融強度のポリプロピレン、ポリエチレン、変性ポリエチレン、ポリウレタン、熱可塑性オレフィン系ゴム、ポリアミド系樹脂、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリスチレン、シリコーンゴムの一つ／又はそれらの混合物を採用すればよい。
絶縁シール材はタブ端子接着剤１３と、第１シール剤１４と第２シール剤１５を含めばよい。

具体的に、前記ケース１の周縁部に、前記正極タブ端子２１と前記ケース１（つまり、第２の半分ケース３）との間及び前記負極タブ端子２２と前記ケース１（つまり、第１の半分ケース２）との間はタブ端子接着剤１３により絶縁封止し、前記正極タブ端子２１と前記双極型極板４との間及び前記負極タブ端子２２と前記双極型極板４との間はタブ端子接着剤１３と第１シール剤１４により絶縁封止し、その中に前記タブ端子接着剤１３が前記正極タブ端子２１と負極タブ端子２２とを接触し、前記第１シール剤１４が前記双極型極板４に接触し、前記双極型極板４が第１シール剤１４により前記第１の半分ケース２と第２の半分ケース３と絶縁封止し、お互い隣接となる前記双極型極板４の間は第２シール剤１５により絶縁封止し、前記第２シール剤１５の融点が前記第１シール剤１４の融点より低い。

中に、タブ端子接着剤１３は一方の面がタブ端子とケース１との封止に適用して、他方の面が第１シール剤１４と融合し密閉する。
第１シール剤１４の目的はケース１と双極型極板４との間の絶縁と封止及びタブ端子と双極型極板４との絶縁と封止を確保することである。
第２シール剤１５は隣接する二枚の双極型極板４間の絶縁と封止に適用する。
従って、タブ端子と双極型極板４との間の絶縁や封止を形成するために、タブ端子接着剤１３が第１シール剤１４のある面に合わせて第１シール剤１４と一体に作られてもよい。
それによって、前記タブ端子接着剤１３、第１シール剤１４及び第２シール剤１５は機能上異なるが、現在市場によく見られるタブ端子接着剤ならば前記要求を満たせるとわかった。

本発明に、第一電気コア５ａと第二電気コア５ｂを構成するように、適切な方法で複数の単セル電池を並列に接続してもよい。

例えば、図１に示す実施形態において、前記第一電気コア５ａと第二電気コア５ｂがそれぞれ少なくとも一つの単セル電池を有する。
前記単セル電池は積層された正極集電体８、正極活物質１０、セパレータ１２、負極集電体９と負極活物質１１が含まれる。
前記第一電気コア５ａの個々の前記正極集電体８がそれぞれ前記第１正極リード６ａに接続する。
前記第一電気コア５ａの個々の前記第一負極集電体９がそれぞれ前記第１負極リード７ａに接続する。
前記第二電気コア５ｂの個々の前記第二正極集電体８がそれぞれ前記第２正極リード６ｂに接続する。
前記第二電気コア５ｂの個々の前記負極集電体９がそれぞれ前記第２負極リード７ｂに接続する。

本発明に、各リードが別個の構成要素でもよいし、集電体を延長した一部でもよいし、限定されるものではない。
また、各リードは、一斉に相応なタブ端子又は双極型極板４に接続するように、引き出された端部で束ねてもよい。

また、構造を簡素化し全体寸法を縮小することを考えて、前記双極型極板４が前記正極集電体８、負極集電体９と平行に設置してもよい。

対応するタブ端子より引き出すまたは双極型極板４まで接続することできれば、本業者がいろんな適切な手段をとってリードとタブ端子を配置してもよい。
好ましくは、図１に示すように、前記双極型極板４に接続する前記第１正極リード６ａと第２負極リード７ｂが前記ケース１の同じ側に配置されて、前記第１の半分ケース２と第２の半分ケース３の間から引出した第２正極リード６ｂと第１負極リード７ａが前記ケース１の他方の側に配置される。
それにより、同じチャンバの中に極性の異なるタブ端子間の相互干渉を避けられる一方、発熱を減らせる且つ電池の放熱を均一にさせることもできる。

オプションとして、図５に示すように、正極タブ端子２１と負極タブ端子２２を異なる方向に伸ばすために、第２正極リード６ｂと第１負極リード７ａをケース１の異なる側から引き出してもよい。
また、第１正極リード６ａと第１負極リード６ａと第１負極リード７ａがケース１の同じ側（図４に示すように）又は異なる側に配置してもよい。
同じように、第２正極リード６ｂと第２正極リード７ｂもケース１の同じ側（図４に示すように）又は異なる側に配置してもよい。

また、前記双極型極板４が複数であってもよい。
前記少なくとも二つの電気コアが隣接となる二つの双極型極板４の間に配置された第三電気コア５ｃを含むが、前記第三電気コア５ｃが第３正極リード６ｃと第３負極リード７ｃを含む。
前記第３正極リード６ｃが前記隣接する二つの双極型極板４の一つの正極に接続されて、前記第３負極リード７ｃが前記隣接する二つの双極型極板４のもう一つの負極に接続される。

中に、前記第三電気コア５ｃは、第一電気コア５ａと第二電気コア５ｂに似て、少なくとも一つの前記単セル電池を含む。
前記第三電気コア５ｃの個々の前記正極集電体８がそれぞれ前記第３正極リード６ｃに接続されて、前記第三電気コア５ｃの個々の前記負極集電体９がそれぞれ前記第３負極リード７ｃに接続される。

バイポーラ電池に複数の双極型極板４を持つ場合、すなわち二つ以上の電気コアが出力電圧を高めるために双極型極板４により直列接続の場合、これらの双極型極板４の周縁部が第１の半分ケース２と第２の半分ケース３との間に挟まれて配置することは変わらない。
双極型極板４の間及び双極型極板４とケース１との間は絶縁封止を設けられている。

図２の実施形態では二つの双極型極板４を持つ場合の状況を示している。
中に、第一電気コア５ａ、第二電気コア５ｂと第三電気コア５ｃはそれぞれ一つの正極集電体８と一つの負極集電体９を備える。
図示を簡略にするために、両面に極性材料を塗布した集電体がまとまった両面単極板として表示されている。
図２に、両面正極板８’は両面に正極活物質１０を塗布した正極集電体８を表して、両面負極板９’は両面に負極活物質１１を塗布した負極集電体９を表す。
双極型極板４の両面の活物質は双極型極板４の両面にある両面単極板より提供する。
中に、ケース１の周縁部について、二つの双極型極板４の間は第２シール剤１５で接着される。

本発明に、厚さの０．０８〜０．１８ｍｍである日本昭和会社製又はＤＮＰ会社製の包装用アルミ複合フィルムを第１のケース２と第２のケース３の製作に使用すればよい。
負極材料が炭素と黒鉛などの場合、正極集電体８と負極集電体９はそれぞれアルミ箔と銅箔で作られる。
負極材料がチタン酸リチウムの場合、正負極集電体ともアルミ箔で作ってもよいが、例えばみんな０．０１〜０．０４μｍのアルミ箔で作る。
正極活物質がＬＦＰ、リチウムコバルト酸化物、リチウムマンガン酸化物及び三元系材料などで、塗布厚みが０．０１〜０．０５μｍである。
負極活物質がＬＴＯ、Ｃ、黒鉛、グラフェンなどで、塗布厚みが０．０１〜０．０５μｍである。
ケース１に注入する電解質が六フッ化リン酸リチウムであってもいい。

双極型極板４は様々な適切な材料を採用すればよいが、例えばＣｕ−Ａｌ複合板、黒鉛板、カーボンファイバープレート又はアルミ箔である。
電池に使用する負極活物質が炭素、黒鉛又はグラフェンなど低電位物質である場合、双極型極板４はＣｕ−Ａｌ複合板（その中に、銅の方が負極と対応し、アルミ側が正極と対応する）、黒鉛板とカーボンファイバープレートを採用することが好ましい。
図示の実施形態において、双極型極板４が採用したのはＣｕ−Ａｌ複合板である。
具体的に、図２に示した実施形態において、アルミ箔と銅箔を高温機械加工することによってＣｕ−Ａｌ複合板を作ることができる。
図３の実施形態において、まずＡｌ箔とＣｕ箔をそれぞれ第１の半分ケース２と第２の半分ケース３にパッキングしてから、最終的にパッケージする時粘着又は機械力でＡｌ箔とＣｕ箔を接着することによってＣｕ−Ａｌ複合板を形成する。
Ｃｕ−Ａｌ複合板の一方の面がアルミで、他方の面が銅である。
アルミの面に正極活物質１０を塗布して、銅の面に負極活物質１１を塗布する。
その中に、Ｃｕ箔の厚さが０．００６〜０．２μｍで、Ａｌ箔の厚さが０．０１〜０．３μｍである。
また、双極型極板４は黒鉛板又はカーボンファイバープレートを採用してつくることができるが、その両面にそれぞれ正、負極活物質を塗布すればよい。
もし使用する負極活物質がチタン酸リチウムなどの高電位物質であれば、双極型極板４はアルミ箔の方が好ましいし、当該アルミ箔の一方の面に正極活物質１０を塗布して、他方の面に負極活物質１１を塗布する。

本発明に、双極型極板４の両面に正負極活物質をそれぞれ塗布してもよいし、活物質を塗布しなくてもよいが、活物質を塗布しない双極型極板４の役割は内部での直列接続のみであり、電池内部での化学反応に必要な物質を提供することができない。

本発明の他方面によって、本発明によるバイポーラ電池を含む自動車を提供する。
当該バイポーラ電池は動力を提供するためである。

本発明の他方面によって、バイポーラ電池の作製方法を提供する。
当該方法は、少なくともひとつの双極型極板４を提供する。
前記双極型極板４の両面はそれぞれ少なくとも一つの電気コアを電気接続する。
そして、前記双極型極板４により前記電気コアを直列で接続する。
また、第１の半分ケース２と第２の半分ケース３を提供することによって、前記第１の半分ケース２と第２の半分ケース３が前記双極型極板４の両面から前記電気コアをカバーし、前記双極型極板４の周縁部を前記第１の半分ケース２と第２の半分ケース３の間に挟まれるようにし、且つ、前記双極型極板４、第１の半分ケース２と第２の半分ケース３の接触部分を絶縁封止する。

好ましくは、前記方法は複数の単セル電池を並列接続することによって前記電気コアを構成する。

以下、本発明のバイポーラ電池の一つの実施形態の作製方法を詳しく説明する。
中に、図１に示したように、当該バイポーラ電池が一つの双極型極板４を含む。

まず、双極型極板４の両面に正極活物質１０と負極活物質１１をそれぞれ塗布して、双極を構成する。

それから、双極型極板４の両側に直列接続で第一電気コア５ａと第二電気コア５ｂをそれぞれ電気接続する。
第一電気コア５ａと第二電気コア５ｂはそれぞれ二つの単セル電池を含み、すなわち第一電気コア５ａと第二電気コア５ｂがそれぞれ二つの正極集電体８と二つの負極集電体９を含む。
正極集電体８の両側に正極活物質１０を塗布し、負極集電体９の両側に負極活物質１１を塗布し、正極集電体８、正極活物質１０、セパレータ１２、負極活物質１１と負極集電体９を交互に積層することによって、第一電気コア５ａと第二電気コア５ｂの内部でそれぞれ二つの並列接続した単セル電池を構成する。

また、第一電気コア５ａの正極集電体８の一方の端部を第１正極リード６ａに接続して、第一電気コア５ａの負極集電体９の他方の端部を第１負極リード７ａに接続する。
第二電気コア５ｂの配置は前記第一電気コア５ａと類似するので、重複な説明をしない。
その中に、第１負極リード７ａが負極タブ端子２２を介して第１の半分ケース２と双極型極板４の間から引き出されて、第２正極リード６ｂが正極タブ端子２１を介して第２の半分ケース３と双極型極板４の間から引き出されている。

それから、第１の半分ケース２と第２の半分ケース３で第一電気コア５ａと第二電気コア５ｂをカバーするようにして、同時に双極型極板４の周縁部を第１の半分ケース２と第２の半分ケース３の間に挟む。
その中に、正極タブ端子２１と負極タブ端子２２をケース１の同じ側から引出せばよい。

最後に、正極タブ端子２１と負極タブ端子２２を引き出した側（図１には左側である）で、各部品がタブ端子接着剤１３と第１シール剤１４で接着される。
同時に、双極型極板４が第１シール剤１４で第１の半分ケース２と第２の半分ケース３のその他の部分の周縁部とを接着してもよいが、接着してない部分を確実に保留することが必要である。
次は、接着してない部分から電解質（例えば、図１における左側の周縁部と右側の周縁部を接着して、図１における左側と右側の一方の側の周縁部を接続して、他方の側が電解質を注入するためにそのまま接着しない）を注入する。
電解質を注入した後に、放置してパッケージする。
化成した後ガスが生じる場合、当該側からガスを排出することができて、最後に第１シール剤１４を使って接着してない部分を接着することによって、パッケージを完成する。

好ましくは、第１のケース２と第２のケース３とも軟包材で、ケース１が軟包装となるので、前記電解質注入とガス排出の操作に便利である。
また、ガス排出がよくない場合又は電池内部に問題が発生した場合、第１シール剤１４で封止した側のみを開けることができる。
例えば、再度のガス排出又は電池メンテナンスを行えるように、第１の半分ケース２と第２の半分ケース３の第１シール剤１４を塗布した部分を切ることができる。
ガス排出後又はメンテナンス終了後、もう一度第１シール剤１４を使ってパッケージを行うことができる。

本発明のバイポーラ電池において、図１に示すように、ケース１組み立て時だけケース１の周縁部をタブ端子接着剤１３と第１シール剤１４（タブ端子のところは２回パッケージする必要がある。又は、第１シール剤１４が十分な厚さであれば、第１シール剤１４だけでパッケージしてもよい。）で熱圧着を行って、しかも全体を押さえることなく、操作が非常に簡単である。
また、双極型極板４を採用することによって、本発明のバイポーラ電池は電池作動時の発熱を減らすことができて、電池の安全面に有利である。

好ましくは、本発明のバイポーラ電池のパッケージ工程をさらに簡素化するために、本発明はバイポーラ電池の作製方法を更に提供する。
当該方法は、前記正極集電体と第１の半分ケース２が当該電気コアをカバーし、且つ、前記正極集電体と第１の半分ケース２の周縁部との接触部分を絶縁封止するために、正極集電体の一方の側に配置する一つの電気コアを含む。
また、前記負極集電体と第２の半分ケース３が当該電気コアをカバーし、且つ、前記負極集電体と第２の半分ケース３の周縁部との接触部分を絶縁封止するために、負極集電体の一方の側にもう一つの電気コアを配置する。
前記正極集電体の他方の側と前記負極集電体の他方の側とをお互い接触して双極型極板４を構成するために、前記正極集電体と負極集電体を接続する。

アルミ箔４１と銅箔４２とで構成した双極型極板４を例にして、図３と図４に示すように、中にアルミ箔４１は正極集電体として、銅箔４２は負極集電体とする。

具体的に、図３に示すように、まず、アルミ箔４１と第１の半分ケース２との間に第一電気コア５ａ（第一電気コア５ａは前記実施形態における両面正極板８’、セパレータ１２と両面負極板９’を積層することによって構成することができる。）をパッケージするとともに、銅箔４２と第２の半分ケース３との間に第二電気コア５ｂ（第二電気コア５ｂも前記実施形態における両面正極板８’、セパレータ１２と両面負極板９’を積層することによって構成すればよい。）をパッケージする。
その中に、負極タブ端子２２はアルミ箔４１と第１の半分ケース２から引出される。
周縁部に、負極タブ端子２２、アルミ箔４１、第１の半分ケース２との間はタブ端子接着剤１３と第１シール剤１４を使って絶縁封止する。
正極タブ端子２１は銅箔４２と第２の半分ケース３との間から引出される。
周縁部に、正極タブ端子２１、銅箔４２と第２の半分ケース３との間はタブ端子接着剤１３と第１シール剤１４を使って絶縁封止する。

それから、活物質を塗布してない側を向き合わせるように、アルミ箔４１と銅箔４２を接続する。
アルミ箔４１と銅箔４２とを双極型極板４に構成し、最終的に図４に示すバイポーラ電池を構成するために、露出している銅箔４２とアルミ箔４１を粘着又は機械力で接触させる。

前記実施形態において、双極型極板４の両側の面にそれぞれ正極活物質と負極活物質を塗布することによって双極を成した。
オプションとして、双極型極板４の両側の面に活物質を塗布しなくてもよいが、両側の単セル電池の正極又は負極は、セパレータ１２を挟む方法で相対的に配置してもよい。

以上の説明によって、本発明の一実施形態によるバイポーラ電池は双極型極板の配置で出力電圧を増加することができる一方、軟包材で作ったケースを使用できる、且つ、双極型極板集電体とケースとの周縁部のみを粘着でパッケージすることで組み立てやメンテナンスに便利であることが明らかにわかった。
本技術分野の普通の技術者に知られるように、本発明は双極型リチウムイオン電池に適用するだけでなく、その他の既存の電気化学蓄電池にも適用できるが、例えばリチウム電池、ニッケル水素電池、マグネシウム電池、ナトリウム硫黄電池、ニカド電池、鉛蓄電池などである。

以上は図面を参照しながら本発明の好ましい実施形態を詳細に説明したが、本発明は、上記実施形態に述べた具体的な内容に限られたものではない。
本発明の技術的発想の範囲内に、本発明の技術方案を様々な簡単な変更を行うことができる。
そして、それらの簡単な変更は本発明の保護範囲にあるに違いない。

他に、上記の具体的な実施形態に記述した個々の具体的な技術的特徴は、矛盾ではなければ、任意の適切な方法で組み合わせることができることに留意する必要がある。
不要な重複を避けるために、種々の組み合わせ方を本説明に記述しない。

また、本発明の種々の実施形態は任意に組み合わせることができる。
そして、本発明の思想に反しない限り、本発明により開示された内容であるとみなされるべきである。

Claims (7)

1. 第１の半分ケース（２）と第２の半分ケース（３）を備えたケース（１）と、
   周縁部が前記第１の半分ケース（２）と第２の半分ケース（３）との間に挟まれて封止された少なくとも一つの双極型極板（４）と、
   前記双極型極板の相対な両側に別々設置された少なくとも二つの電気コアを含み、
   少なくとも一つである前記双極型極板（４）が、前記ケース（１）の内部を複数のチャンバに分割し、一つの単セル電池又は並列に接続した複数の単セル電池をそれぞれ含んだ前記電気コアがチャンバの中に一つずつ配置され、且つ前記少なくとも二つの電気コアが前記双極型極板（４）により直列になり、
   前記第１の半分ケース（２）、双極型極板（４）と第２の半分ケース（３）との間に挟まれ、且つ、外に伸ばされている前記ケース（１）の正極タブ端子（２１）と負極タブ端子（２２）を更に含み、
   前記電気コアが、前記第１の半分ケース（２）に隣接する双極型極板（４）と前記第１の半分ケース（２）との間にあるチャンバの中に配置された第一電気コア（５ａ）と、前記第２の半分ケース（３）に隣接する双極型極板（４）と前記第２の半分ケース（３）との間にあるチャンバの中に配置された第二電気コア（５ｂ）とを含み、
   前記第一電気コア（５ａ）が、第１正極リード（６ａ）と第１負極リード（７ａ）を有し、前記第二電気コア（５ｂ）が、第２正極リード（６ｂ）と第２負極リード（７ｂ）を有し、
   前記第１正極リード（６ａ）が、前記第１の半分ケース（２）に隣接する双極型極板（４）の正極と接続され、前記第１負極リード（７ａ）が、前記負極タブ端子（２２）と電気接続され、
   前記第２負極リード（７ｂ）が、前記第２の半分ケース（３）に隣接する双極型極板（４）の負極と接続され、前記第２正極リード（６ｂ）が、前記正極タブ端子（２１）と電気接続され、
   前記双極型極板（４）が複数であり、前記少なくとも二つの電気コアが隣接となる二つの双極型極板（４）の間に配置する第三電気コア（５ｃ）を含み、
   前記第三電気コア（５ｃ）が第３正極リード（６ｃ）と第３負極リード（７ｃ）を含み，前記第３正極リード（６ｃ）は前記隣接した二つの双極型極板（４）の一方の正極と接続し、前記第３負極リード（７ｃ）は前記隣接した二つの双極型極板（４）の他方の負極と接続することを特徴とする
   バイポーラ電池。
2. 第１の半分ケース（２）と第２の半分ケース（３）を備えたケース（１）と、
   周縁部が前記第１の半分ケース（２）と第２の半分ケース（３）との間に挟まれて封止された少なくとも一つの双極型極板（４）と、
   前記双極型極板の相対な両側に別々設置された少なくとも二つの電気コアを含み、
   少なくとも一つである前記双極型極板（４）が、前記ケース（１）の内部を複数のチャンバに分割し、一つの単セル電池又は並列に接続した複数の単セル電池をそれぞれ含んだ前記電気コアがチャンバの中に一つずつ配置され、且つ前記少なくとも二つの電気コアが前記双極型極板（４）により直列になり、
   前記第１の半分ケース（２）、双極型極板（４）と第２の半分ケース（３）との間に挟まれ、且つ、外に伸ばされている前記ケース（１）の正極タブ端子（２１）と負極タブ端子（２２）を更に含み、
   前記電気コアが、前記第１の半分ケース（２）に隣接する双極型極板（４）と前記第１の半分ケース（２）との間にあるチャンバの中に配置された第一電気コア（５ａ）と、前記第２の半分ケース（３）に隣接する双極型極板（４）と前記第２の半分ケース（３）との間にあるチャンバの中に配置された第二電気コア（５ｂ）とを含み、
   前記第一電気コア（５ａ）が、第１正極リード（６ａ）と第１負極リード（７ａ）を有し、前記第二電気コア（５ｂ）が、第２正極リード（６ｂ）と第２負極リード（７ｂ）を有し、
   前記第１正極リード（６ａ）が、前記第１の半分ケース（２）に隣接する双極型極板（４）の正極と接続され、前記第１負極リード（７ａ）が、前記負極タブ端子（２２）と電気接続され、
   前記第２負極リード（７ｂ）が、前記第２の半分ケース（３）に隣接する双極型極板（４）の負極と接続され、前記第２正極リード（６ｂ）が、前記正極タブ端子（２１）と電気接続され、
   前記ケース（１）の周縁部において、前記双極型極板（４）と、第１の半分ケース（２）と、第２の半分ケース（３）と、正極タブ端子（２１）と負極タブ端子（２２）との間に絶縁シール材を設けてあり、
   前記ケース（１）の周縁部において、
   前記正極タブ端子（２１）と前記ケース（１）との間及び前記負極タブ端子（２２）と前記ケース（１）との間には、タブ端子接着剤（１３）によって絶縁封止し、
   前記正極タブ端子（２１）と前記双極型極板（４）との間及び前記負極タブ端子（２２）と前記双極型極板（４）との間には、タブ端子接着剤（１３）と第１シール剤（１４）によって絶縁封止し、その中、前記タブ端子接着剤（１３）が前記正極タブ端子（２１）と負極タブ端子（２２）とを接触し、前記第１シール剤（１４）が前記双極型極板（４）とを接触し、
   前記双極型極板（４）と前記第１の半分ケース（２）と第２の半分ケース（３）との間は第１シール剤（１４）によって絶縁封止し、お互い隣接となる前記双極型極板（４）の間は第２シール剤（１５）によって絶縁封止し、前記第２シール剤（１５）の融点が前記第１シール剤（１４）の融点より低いことを特徴とする
   バイポーラ電池。
3. 前記第１の半分ケース（２）と前記双極型極板（４）との間の周縁部及び前記第２の半分ケース（３）と前記双極型極板（４）との間の周縁部にホットメルト接着剤を設けることによって、前記双極型極板（４）の周縁部と前記第１の半分ケース（２）及び前記第2の半分ケース（３）とを熱溶融で密閉される
   請求項１または請求項２に記載のバイポーラ電池。
4. 少なくとも前記第１の半分ケース（２）と第２の半分ケース（３）の前記双極型極板（４）と接触する部分は軟包材で作る
   請求項１または請求項２に記載のバイポーラ電池。
5. 前記第１正極リード（６ａ）と第２負極リード（７ｂ）が前記ケース（１）の同じ側に配置され、前記第２正極リード（６ｂ）と第１負極リード（７ａ）が前記ケース（１）の他方の側に配置される
   請求項１または請求項２に記載のバイポーラ電池。
6. 正極集電体の一方の側に一つの電気コアを配置し、前記正極集電体と第１の半分ケース（２）が前記電気コアをカバーし、且つ、前記正極集電体と第１の半分ケース（２）の周縁部との接触部分を絶縁封止し、
   負極集電体の他方の側にもう一つの電気コアを配置し、前記負極集電体と第２の半分ケース（３）が前記電気コアをカバーし、且つ、前記負極集電体と第２の半分ケース（３）の周縁部との接触部分を絶縁封止し、
   前記正極集電体の他方の側と前記負極集電体の他方の側とをお互い接触させて双極型極板（４）を構成するように、前記正極集電体と負極集電体を接続する
   バイポーラ電池の作製方法。
7. 自動車に動力を提供するバイポーラ電池として
   請求項１〜５のいずれかに記載のバイポーラ電池を備えることを特徴とする自動車。

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