WO2007114310A1

WO2007114310A1 - 積層型電池

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Publication number: WO2007114310A1
Application number: PCT/JP2007/057017
Authority: WO
Inventors: Kenji Kimura
Original assignee: Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha
Priority date: 2006-03-31
Filing date: 2007-03-23
Publication date: 2007-10-11
Also published as: EP2003722A9; US20090035648A1; EP2003722A4; CN101416343A; JP4923679B2; EP2003722A2; JP2007273348A; EP2003722B1

Abstract

積層型電池（１０）は、正極集電箔（３１）および負極集電箔（３６）を有し、積層された複数の単電池（３０）と、互いに隣り合う複数の単電池（３０）間に配置され、正極集電箔（３１）と負極集電箔（３６）とに挟持されるシート部材（４６）とを備える。正極集電箔（３１）および負極集電箔（３６）には、正極活物質層（３２）および負極活物質層（３７）がそれぞれ設けられている。正極集電箔（３１）および負極集電箔（３６）は、正極活物質層（３２）と負極活物質層（３７）とが電解質層（４１）を介して対向するように重ね合わされている。シート部材（４６）は、正極集電箔（３１）と負極集電箔（３６）との間から延出する冷却用タブ（４７）を有する。このような構成により、生産性の低下を抑えつつ、放熱性の向上が図られる積層型電池を提供する。

Description

明細書積層型電池技術分野

この発明は、積層型電池に関する。背景技術

従来の積層型電池に関して、たとえば、特開 2005— 71784号公報には、電池特性の向上を図ることを目的としたバイポーラ電池が開示されている（特許文献 1) 。特許文献 1では、バイポーラ電池を構成する電極積層体が、片面に正極活物質層が形成され、その裏面に負極活物質層が形成された集電体を有する。集電体には冷却用タブが接続されている。冷却用タブは、集電体に別個に取り付けられるほ力、集電体の一部を積層型電池の外装まで延ばすことによって形成されている。

また、特開 2004— 3 128 1号公報には、部品点数の增加を抑えつつ、電池をその両面から押え付け、かつ冷却性を向上させることを目的とした電極積層型電池の冷却構造が開示されている（特許文献 2) 。特許文献 2では、電極積層型電池を両面から押え付ける押え板が、電極積層型電池の周縁の一部から外側に突出するように形成されている。この押え板の突出部が、電極積層型電池から発生する熱を放熱する放熱部を構成している。

また、特開 2004— 319362号公報には、単電池ごとの電圧の検知を可能とし、耐振動性の向上を図ることを目的としたバイポーラ 2次電池が開示されている（特許文献 3) 。また、特開 2004— 87238号公報には、単電池ごとの電圧の測定を可能にすることを目的とした積層型電池が開示されている（特許文献 4) ₀

上述の特許文献 1では、電極積層体の内部で発生した熱を、集電体に接続された冷却用タブによって積極的に放熱する。しかしながら、冷却用タブが集電体に別個に取り付けられている場合、集電体は、薄く、破損し易いため、熱伝導率を損なわずに冷却用タブを取り付けるためには高度な生産設備が必要となる。

また、冷却用タブが集電体の一部を延ばして形成されている場合、冷却用タブが形成された状態の集電体を、正極活物質層および負極活物質層を形成するための成膜装置に設置する必要が生じる。この際、冷却用タブに起因して、集電体の剛性やハンドリング性が低下したり、成膜装置が大型化するおそれが生じる。また、複数種類の冷却用タブが存在する場合、集電体の種類が増えることによって、その管理が煩雑になったり、製造コストが増大するおそれが生じる。発明の開示

この発明の目的は、上記の課題を解決することであり、生産性の低下を抑えつつ、放熱性の向上が図られる積層型電池を提供することである。

この発明に従った積層型電池は、正極集電体および負極集電体を有し、積層された複数の単電池と、互いに隣り合う複数の単電池間に配置され、正極集電体と負極集電体とに挟持されるシート部材とを備える。正極集電体および負極集電体には、正極活物質層および負極活物質層がそれぞれ設けられている。正極集電体および負極集電体は、正極活物質層と負極活物質層とが電解質を介して対向するように重ね合わされている。シート部材は、正極集電体と負極集電体との間から延出する延出部を有する。

このように構成された積層型電池によれば、各単電池で発生した熱は、シート部材を介して延出部から放熱される。この際、本発明では、延出部を有するシート部材が正極集電体と負極集電体との間に配置されるため、正極集電体および負極集電体に延出部を設ける必要がない。このため、延出部に起因して、正極集電体および負極集電体の生産設備が高度になったり、正極活物質層および負極活物質層を形成する際の正極集電体および負極集電体の取り扱いが困難になることを防止できる。これにより、積層型電池の生産性の低下を抑えつつ、単電池で発生した熱を効率良く放熱することができる。

また好ましくは、シート部材は、カーボンシート、アルミユウムおよび銅のいずれかにより形成されている。このように構成された積層型電池によれば、これら高い熱伝導性を有する材料からシート部材を形成することによって、単電池で発生した熱をより効率良く放熱することができる。

また好ましくは、シート部材は、厚み方向に相対的に小さく、面方向に相対的に大きい熱伝導率を有するカーボンシートから形成されている。なお、厚み方向は、複数の単電池の積層方向に一致する方向であり、面方向は、複数の単電池の積層方向に直交する平面内で延びる方向である。このように構成された積層型電池によれば、正極集電体と負極集電体との間からその外側に延出する延出部への熱伝導が促進される。このため、単電池で発生した熱をより効率良く放熱することができる。

また好ましくは、シート部材は、複数の単電池の積層方向にずれた複数箇所にそれぞれ配設されている。シート部材は、延出部を覆う被覆部をさらに有する。被覆部は、絶緣材料から形成されている。複数のシート部材は、互いに同一の形状を有する。このように構成された積層型電池によれば、複数のシート部材を同一形状に形成することによって、シート部材の管理を容易にし、その製造コストを削減することができる。また、各シート部材から引き出される延出部が複数の単電池の積層方向において重なる場合があっても、延出部を覆う被覆部によって複数の単電池間が短絡することを防止できる。

また好ましくは、積層型電池は、延出部が接続され、冷媒が流通する冷媒通路をさらに備える。シート部材は、複数の単電池の積層方向にずれた複数箇所にそれぞれ配設されている。複数のシート部材は、複数の単電池の積層方向において相対的に内側に配置される第 1のシート部材と、相対的に外側に配置される第 2 のシート部材とを含む。延出部は、第 1のシート部材が有する延出部と冷媒との間の熱伝達率が相対的に大きくなり、第 2のシート部材が有する延出部と冷媒との間の熱伝達率が相対的に小さくなるように設けられている。このように構成された積層型電池によれば、熱がこもり易く、放熱効率の低い単電池をより積極的に冷却することができる。これにより、複数の単電池間で温度差が生じることを抑制できる。

また好ましくは、第 1のシート部材が有する延出部は、第 2のシート部材が有する延出部よりも冷媒通路内の冷媒流れの上流側に接続される。このように構成された積層型電池によれば、第 1のシート部材が有する延出部は、相対的に低い温度を有する冷媒と熱交換を行ない、第 2のシート部材が有する延出部は、相対的に高い温度を有する冷媒と熱交換を行なうことになる。このため、第 1のシート部材が有する延出部と冷媒との間の熱伝達率が、第 2のシート部材が有する延出部と冷媒との間の熱伝達率よりも大きくなる構成が得られる。

以上説明したように、この発明に従えば、生産性の低下を抑えつつ、放熱性の向上が図られる積層型電池を提供することができる。図面の簡単な説明

図 1は、この発明の実施の形態における積層型電池を示す断面図である。図 2は、図 1中の積層型電池が備えるシート部材を示す斜視図である。

図 3は、図 1中の矢印 I I Iに示す方向から見た積層型電池を示す平面図である。

図 4は、カーボンシートから形成されたシート部材を示す斜視図である。図 5は、図 1中の積層型電池が備える単電池の製造方法の第 1の正極形成工程を示す断面図である。

図 6は、図 1中の積層型電池が備える単電池の製造方法の第 2の正極形成工程を示す断面図である。

図 7は、図 1中の積層型電池が備える単電池の製造方法の第 1の負極形成工程を示す断面図である。

図 8は、図 1中の積層型電池が備える単電池の製造方法の第 2の負極形成工程を示す断面図である。

図 9は、図 1中の積層型電池が備える単電池の製造方法の積層工程を示す断面図である。

図 1 0は、図 1中の積層型電池が備える単電池の製造方法の切断工程を示す断面図である。

図 1 1は、図 5および図 6中に示す工程を経て得られた正極集電箔を示す斜視図である。

図 1 2は、図 1中の積層型電池が備えるシート部材の第 1の変形例を示す断面図である。図 1 3は、図 1中の積層型電池が備えるシート部材の第 2の変形例を示す斜視図である。

図 1 4は、図 1 3中の X I V—X I V線上に沿ったシート部材の断面図である。発明を実施するための最良の形態

この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下で参照する図面では、同一またはそれに相当する部材には、同じ番号が付されている。図 1は、この発明の実施の形態における積層型電池を示す断面図である。図 1 を参照して、積層型電池 1 0は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関と、充放電可能な電源とを動力源とするハイプリッド自動車に電源として搭載される。積層型電池 1 0は、リチウムイオン電池から形成されている。

積層型電池 1 0は、矢印 1 0 1に示す方向に積層された複数の単電池 3 0と、複数の単電池 3 0間に配設されたシート部材 4 6とを備える。積層型電池 1 0は、略直方体形状を有する。積層型電池 1 0は、単電池 3 0の積層方向の長さが他の辺の長さよりも小さい薄板形状を有しても良い。複数の単電池 3 0は、電気的に直列に接続されている。積層型電池 1 0は、たとえば、 2 0 0 V以上の電圧を有する。積層型電池 1 0は、たとえば 5 0以上の単電池 3 0を備える。

各単電池 3 0は、シート状の正極集電箔 3 1および負極集電箔 3 6と、正極集電箔 3 1および負極集電箔 3 6にそれぞれ設けられた正極活物質層 3 2および負極活物質層 3 7と、正極活物質層 3 2と負極活物質層 3 7との間に設けられた電解質層 4 1とを有する。本実施の形態における積層型電池 1 0は、正極活物質層 3 2および負極活物質層 3 7が 2枚の集電箔に別々に設けられる 2次電池である。正極集電箔 3 1および負極集電箔 3 6は、表面 3 1 aおよび表面 3 6 aをそれぞれ有する。正極集電箔 3 1および負極集電箔 3 6は、表面 3 1 aと表面 3 6 a とが互いに距離を隔てて向い合うように、矢印 1 0 1に示す単電池 3 0の積層方向に重ね合わされている。

複数の単電池 3 0が有する正極集電箔 3 1は、全て同一形状に形成されている。複数の単電池 3 0が有する負極集電箔 3 6は、全て同一形状に形成されている。正極集電箔 3 1は、たとえばアルミニウムから形成されている。負極集電箔 3 6 は、たとえば銅から形成されている。

正極活物質層 3 2および負極活物質層 3 7は、表面 3 1 aおよび表面 3 6 a上にそれぞれ形成されている。正極活物質層 3 2と負極活物質層 3 7とは、電解質層 4 1を介して互い対向する。電解質層 4 1は、負極活物質層 3 7を覆うように設けられている。電解質層 4 1は、正極活物質層 3 2を覆うように設けられても良いし、正極活物質層 3 2および負極活物質層 3 7の双方を覆うように設けられても良い。電解質層 4 1は、正極活物質層 3 2および負極活物質層 3 7を必ずしも覆う必要はない。

電解質層 4 1は、イオン伝導性を示す材料から形成される層である。電解質層 4 1を介在させることによって、正極活物質層 3 2および負極活物質層 3 7間のイオン伝導がスムーズになり、積層型電池 1 0の出力を向上させることができる。本実施の形態では、電解質層 4 1は、固体電解質から形成されている。電解質層 4 1は、ゲル状の電解質であっても良いし、液体状の電解質であっても良い。この場合、電解質を含浸するセパレータによって電解質層 4 1が構成される。

単電池 3 0は、絶縁材料から形成された絶縁部材としての絶縁樹脂 4 5をさらに有する。絶縁樹脂 4 5は、正極集電箔 3 1と負極集電箔 3 6との間で表面 3 1 aおよび 3 6 aの周縁に沿って設けられている。絶縁樹脂 4 5は、正極活物質層 3 2、負極活物質層 3 7およぴ電角军質層 4 1の周囲を取り囲むように設けられている。正極活物質層 3 2、負極活物質層 3 7および電解質層 4 1は、絶縁樹脂 4 5によって、正極集電箔 3 1と負極集電箔 3 6との間の空間に封入されている。絶縁樹脂 4 5は、絶縁材料から形成されており、たとえばエポキシ樹脂、アタリル樹脂、シリコーンゴムもしくはフッ素ゴムから形成されている。

複数の単電池 3 0は、互いに隣り合う単電池 3 0間で、正極集電箔 3 1と負極集電箔 3 6とが隣接するように積層されている。単電池 3 0の積層方向の一方端に配置された正極集電箔 3 1には、正極端子 2 6が接続されている。単電池 3 0 の積層方向の他方端に配置された負極集電箔 3 6には、負極端子 2 7が接続されている。

積層された複数の単電池 3 0は、外装体としてのラミネートフィルム 2 8によつて覆われている。ラミネートフィルム 2 8としては、たとえば、ァノレミニゥムからなる基材に.ポリエチレンテレフタラート樹脂（P E T ： poly ethylene terephthalate) が被膜されたものが使用される。ラミネートフィルム 2 8は、主に水分の浸入を防止するために設けられている。電解質層 4 1の種類等によつては、ラミネートフィルム 2 8が省略されることもある。

積層された複数の単電池 3 0の両側には、拘束板 2 1および 2 3が配設されている。拘束板 2 1と拘束板 2 3とは、単電池 3 0の積層方向に延びるボルト 2 4 によって互いに結合されている。ポルト 2 4の軸力によって、複数の単電池 3 0 はその積層方向に拘束されている。なお、本実施の形態では、複数の単電池 3 0 を拘束する拘束部材として、ポルト 2 4を用いたが、これに限定されず、たとえば単電池 3 0の積層方向に締め付け力を発生させるゴムや紐、バンド、テープ等であっても良い。

図 2は、図 1中の積層型電池が備えるシート部材を示す斜視図である。図 1および図 2を参照して、シート部林 4 6は、互いに隣り合う複数の単電池 3 0間で、正極集電箔 3 1と負極集電箔 3 6とに挟持されている。シート部材 4 6は、正極集電箔 3 1および負極集電箔 3 6に接触する。シート部材 4 6は、単電池 3 0の積層方向にずれた複数箇所にそれぞれ設けられている。シート部材 4 6は、互いに隣り合う単電池 3 0間の全ての位置に配設されても良いし、その一部に配設されても良い。

シト部材 4 6は、正極集電箔 3 1と負極集電箔 3 6との間に位置決めされる基部 4 8と、正極集電箔 3 1と負極集電箔 3 6との間から延出する冷却用タブ 4 7とを有する。基部 4 8と冷却用タブ 4 7とは、一体に成形されている。

本実施の形態では、基部 4 8は、正極集電箔 3 1および負極集電箔 3 6の形状に対応して、略矩形形状を有する。冷却用タブ 4 7は、基部 4 8の端辺から突出するように形成されている。正極集電箔 3 1と負極集電箔 3 6との間から延出する冷却用タブ 4 7は、ラミネートフィルム 2 8の外側に引き出されている。

シート部材 4 6は、熱伝導性に優れた材料から形成されている。シート部材 4 6は、導電性材料から形成されている。シート部材 4 6は、たとえば、アルミ二ゥム、銅もしくはカーボンシートから形成されている。シート部材 4 6は、正極集電箔 3 1もしくは負極集電箔 3 6と同じ材料から形成されても良レ、。シート部材 4 6の厚みは、正極集電箔 3 1および負極集電箔 3 6の厚みよりも大きくても良い。シート部材 4 6の厚みは、シート部材 4 6を形成する材料の熱伝導性等を考慮して決定される。

図 3ほ、図 1中の矢印 I I Iに示す方向から見た積層型電池を示す平面図である。図 1から図 3を参照して、積層型電池 1 0は、冷却風が流通する冷却風通路 5 1をさらに備える。冷却風通路 5 1は、電動ファン等を用いて冷却風が強制的に供給される通路であっても良いし、車両走行時、車両内に取り込まれた走行風が流通する通路であっても良い。冷却風通路 5 1には、冷却器としてのフィン 5 2が配設されている。ラミネートフィルム 2 8から引き出された冷却用タブ 4 7 は、フィン 5 2に接続されている。フィン 5 2を設けず、冷却用タブ 4 7の先端を直接、冷却風通路 5 1内に配置しても良い。フィン 5 2が曝される空気は、必ずしも対流していなくても良い。

このような構成により、単電池 3 0で発生した熱は、シート部材 4 6の基部 4 8および冷却用タブ 4 7と順に伝わり、冷却風通路 5 1に流通する冷却風と冷却用タブ 4 7との間で熱交換が行なわれる。この際、本実施の形態では、基部 4 8 と冷却用タブ 4 7とが一体に成形されているため、シ一ト部材 4 6を介した熱伝導が促進される。単電池 3 0で発生した熱は、冷却風通路 5 1に流通する冷却風に積極的に放熱され、積層型電池 1 0の冷却効率が向上する。

各シート部材 4 6の冷却用タブ 4 7は、単電池 3 0の積層方向において互いに重ならないように設けられている。複数のシート部材 4 6のうち、単電池 3 0の積層方向において相対的に内側に酉己設されたものをシート部材 4 6 mと呼び、相対的に外側に配設されたものをシート部材 4 6 nと呼ぶ。すなわち、単電池 3 0 の積層方向において、シート部材 4 6 mは、複数の単電池 3 0の外殻から相対的に遠い位置に配置され、シート部材 4 6 nは、複数の単電池 3 0の外殻から相対的に近い位置に配置されている。このとき、シート部材 4 6 mの冷却用タブ 4 7 は、シート部材 4 6 nの冷却用タブ 4 7よりも、冷却風通路 5 1内の冷却風流れの上流側でフィン 5 2に接続されている。好ましくは、各シート部材 4 6の冷却用タブ 4 7は、単電池 3 0の積層方向の外側から内側に移るに従って、冷却風通路 5 1内の冷却風流れの下流側から上流側に徐々にずれるように設けられている。このような構成により、シート部材 4 6 mの冷却用タブ 4 7は、相対的に小さい温度を有する冷却風と熱交換を行ない、シート部材 4 6 nの冷却用タブ 4 7は、シート部材 4 6 mの冷却用タブ 4 7と熱交換を行なった後の相対的に大きい温度を有する冷却風と熱交換を行なうことになる。結果、冷却風とシート部材 4 6 m の冷却用タブ 4 7との間の熱伝達率が、冷却風とシート部材 4 6 nの冷却用タブ 4 7との間の熱伝達率よりも大きくなる。

シート部材 4 6 mに接触する単電池 3 0は、積層型電池 1 0の外殻から遠い位置に配置されているため、熱がこもり易く、冷却効率が低い。これに対して、シ一ト部材 4 6 nに接触する単電池 3 0は、積層型電池 1 0の外殻から近い位置に配置されているため、熱が逃げ易く、冷却効率が高い。このため、図 2中のシート部材 4 6の構成によれば、シート部材 4 6 mの冷却用タブ 4 7を通じて、冷却効率の低い単電池 3 0をより積極的に冷却することができる。これにより、複数の単電池 3 0間で温度差が生じることを抑制し、単電池 3 0の電池性能を十分に発揮させるとともに、単電池 3 0の電池寿命を向上させることができる。

冷却用タブ 4 7には、温度検出部としての温度センサや電圧検出部としての電圧センサが接続されても良い。このような構成により、センサが設けられた位置に対応する単電池 3 0の内部温度や電圧を検出し、その検出値を積層型電池 1 0 の放充電電流の制御や冷却風を供給する電動ファンの制御等に利用することができる。

図 4は、カーボンシートから形成されたシート部材を示す斜視図である。図 4 を参照して、図中のシート部材 4 6は、熱伝導性に関して異方性を有するカーボンシートから形成されている。このカーボンシートは、シート部材 4 6の面方向 (矢印 2 0 1に示す方向）において相対的に大きい熱伝導率を有し、シート部材 4 6の厚み方向（矢印 2 0 2に示す方向）において相対的に小さい熱伝導率を有する。このような特性を備えるカーボンシートを用いることにより、単電池 3 0 からシート部材 4 6に伝わった熱が、さらに基部 4 8から冷却用タブ 4 7へと迅速に伝わるため、積層型電池 1 0の冷却効率をより効果的に向上させることがでさる。

続いて、図 1中の積層型電池 1 0を構成する各部材について詳細な説明を行なう。正極活物質層 32は、正極活物質および固体高分子電解質を含む。正極活物質層 32は、イオン伝導性を高めるための支持塩（リチウム塩）、電子伝導性を高めるための導電助剤、スラリー粘度の調整溶媒としての NMP (N—メチル一 2—ピロリドン）、重合開始剤としての A I BN (ァゾビスイソプチロニトリノレ）等を含んでも良い。

正極活物質としては、リチウムイオン 2次電池で一般的に用いられる、リチウムと遷移金属との複合酸化物を使用することができる。正極活物質として、たとえば、 L i C o O ₂等の L i ■ C o系複合酸化物、 L i N i O ₂等の L i ■ N i 系複合酸化物、スピネル L i Mn ₂0₄等の L i · Μη系複合酸化物、 L i F e O ₂等の L i ' F e系複合酸化物などが挙げられる。その他、 L i F e P〇₄等の遷移金属とリチウムとのリン酸化合物や硫酸化合物； V₂0₅、 Mn0₂ T i S ₂、 M o S ₂、 Mo O ₃等の遷移金属酸化物や硫化物； P b〇₂、 AgO、 N i O OH等が挙げられる。

固体高分子電解質は、イオン伝導性を示す高分子であれば、特に限定されず、たとえば、ポリエチレンォキシド（PEO) 、ポリプロピレンォキシド（P P o) 、これらの共重合体などが挙げられる。このようなポリアルキレンォキシド系高分子は、 L i BF₄、 L i PF₆、 L i N (S0₂CF₃) ₂、 L i N (S〇₂ C₂F₅) ₂等のリチウム塩を容易に溶解する。固体高分子電解質は、正極活物質層 32および負極活物質層 37の少なくとも一方に含まれる。より好ましくは、固体高分子電解質は、正極活物質層 32および負極活物質層 37の双方に含まれる。

支持塩としては、 L i (C₂F₅ S〇₂) ₂N、 L i BF₄、 L i P F₆、 L i N (S0₂C₂F₅) ₂、もしくはこれらの混合物等を使用することができる。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、グラフアイト等を使用することができる。

負極活物質層 37は、負極活物質および固体高分子電解質を含む。負極活物質層は、イオン伝導性を高めるための支持塩（リチウム塩）、電子伝導性を高めるための導電助剤、スラリー粘度の調整溶媒としての NMP (N—メチル一2—ピロリドン）、重合開始剤としての A I BN (ァゾビスイソプチロニトリル）等を含んでも良い。

負極活物質としては、リチウムイオン 2次電池で一般的に用いられる材料を使用することができる。但し、固体電解質を使用する場合、負極活物質として、力一ボンもしくはリチウムと金属酸化物もしくは金属との複合酸化物を用いることが好ましい。より好ましくは、負極活物質は、カーボンもしくはリチウムと遷移金属との複合酸化物である。さらに好ましくは、遷移金属はチタンである。つまり、負極活物質は、チタン酸ィ匕物もしくはチタンとリチウムとの複合酸化物であることがさらに好ましい。

電解質層 41を形成する固体電解質としては、たとえば、ポリエチレンォキシド（PEO) 、ポリプロピレンォキシド（PPO) 、これらの共重合体等、固体高分子電解質を使用することができる。固体電解質は、イオン伝導性を確保するための支持塩（リチウム塩）を含む。支持塩としては、 L i BF₄、 L i PF₆、 L i N (S0₂CF₃) ₂、 L i N (S0₂C₂F₅) ₂、もしくはこれらの混合物等を使用することができる。

さらに、正極活物質層 32、負極活物質層 3 7および電解質層 41を形成する材料の具体例を表 1から表 3に示す。表 1は、電解質層 41が有機系固体電解質である場合の具体例であり、表 2は、電解質層 41が無機系固体電解質である場合の具体例であり、表 3は、電解質層 41がゲル状電解質である場合の具体例でめる。

表 1

表 3

続いて、単電池 3 0の製造方法について説明を行なう。図 5から図 1 0は、図 1中の積層型電池が備える単電池の製造方法の工程を示す断面図である。図 5を参照して、スパッタリング等の成膜工程により、正極集電箔 3 1の表面 3 1 a上に正極活物質層 3 2を形成する。図 6を参照して、正極活物質層 3 2の周囲を取り囲むように、表面 3 1 a '上に絶縁樹脂 4 5を塗布する。

図 7を参照して、図 5に示す工程と同様に、負極集電箔 3 6の表面 3 6 a上に負極活物質層 3 7を形成する。さらに、その負極活物質層 3 7を覆うように表面 3 6 a上に電解質層 4 1を形成する。図 8を参照して、負極活物質層 3 7および電解質層 4 1の周囲を取り囲むように、表面 3 6 a上に絶縁樹脂 4 5を塗布する。図 9を参照して、正極集電箔 3 1と負極集電箔 3 6とを互いに重ね合わせる。正極集電箔 3 1および負極集電箔 3 6にそれぞれ塗布した絶縁樹脂 4 5を、互いに接触した状態で硬化させる。これにより、正極集電箔 3 1と負極集電箔 3 6とが一体化される。図 1 0を参照して、絶縁樹脂 4 5に切断面が形成されるように、正極集電箔 3 1および負極集電箔 3 6の周縁を切断する。以上の工程により、図 1中の積層型電池 1 0が備える単電池 3 0が完成する。

図 1 1は、図 5および図 6中に示す工程を経て得られた正極集電箔を示す斜視図である。図 1 1を参照して、図 5および図 6中に示す工程において、 1枚の正極集電箔 1 3 1上の間隔を隔てた複数箇所に、それぞれ正極活物質層 3 2および絶縁樹脂 4 5を形成しても良い。同様に、図 7およぴ図 8中に示す工程において、 1枚の負極集電箔上の間隔を隔てた複数箇所に、それぞれ負極活物質層 3 7、電解質層 4 1および絶縁樹脂 4 5を形成しても良い。その後、図 9および図 1 0中にそれぞれ示す積層工程および切断工程を実施することによって、複数の単電池 3 0を一括に作製することができる。

この発明の実施の形態における積層型電池 1 0は、正極集電体としての正極集電箔 3 1および負極集電体としての負極集電箔 3 6を有し、積層された複数の単電池 3 0と、互いに隣り合う複数の単電池 3 0間に配置され、正極集電箔 3 1と負極集電箔 3 6とに挟持されるシート部材 4 6とを備える。正極集電箔 3 1およぴ負極集電箔 3 6には、正極活物質層 3 2および負極活物質層 3 7がそれぞれ設けられている。正極集電箔 3 1および負極集電箔 3 6は、正極活物質層 3 2と負極活物質層 3 7とが電解質としての電解質層 4 1を介して対向するように重ね合わされている。シート部材 4 6は、正極集電箔 3 1と負極集電箔 3 6との間から延出する延出部としての冷却用タブ 4 7を有する。

このように構成された、この発明の実施の形態における積層型電池 1 0によれば、複数の単電池 3 0間に配置されるシート部材 4 6によって、積層型電池 1 0 の冷却効率を向上させることができる。この際、本実施の形態では、冷却用タブ 4 7をシート部材 4 6に設けているため、冷却用タブ 4 7が引き出される位置に合わせて正極集電箔 3 1および負極集電箔 3 6をそれぞれ複数種類、準備する必要がない。これにより、積層型電池 1 0の製造時の正極集電箔 3 1および負極集電箔 3 6の管理を容易にし、その製造コストを低く抑えることができる。また、図 5から図 1 0中に示す工程時に、冷却用タブ 4 7が設けられた正極集電箔 3 1 および負極集電箔 3 6を取り扱う必要がない。このため、正極集電箔 3 1および負極集電 II 3 6のハンドリングを容易に行なうことができ、生産効率や歩留まりを向上させることができる。また、成膜装置等の大型化を招くことを回避できる。加えて、本実施の形態では、シート部材 4 6を配設する箇所を変更することにより、積層型電池 1 0の冷却効率を適切に制御することが可能となる。

なお、本実施の形態では、積層型電池 1 0がリチウムイオン電池から形成されている場合について説明したが、これに限定されず、リチウムイオン電池以外の 2次電池から形成されても良い。

また、積層型電池 1◦を、燃料電池と 2次電池とを駆動源とする燃料電池ハイプリッド車両（F C H V： Fuel Cell Hybrid Vehicle) または電気自動車（E V： Electric Vehicle) に搭載することもできる。本実施の形態におけるハイブリツド車両では、燃費最適動作点で内燃機関を駆動するのに対して、燃料電池ハイブリツド車両では、発電効率最適動作点で燃料電池を駆動する。また、 2次電池の使用に関しては、両方のハイブリッド車両で基本的に変わらない。

図 1 2は、図 1中の積層型電池が備えるシート部材の第 1の変形例を示す断面図である。図 1 2を参照して、本変形例では、単電池 3 0の積層方向の内側に配設されるシート部材 4 6 mが、相対的に大きい厚みを有し、外側に配設されるシ一ト部材 4 6 ηが、相対的に小さい厚みを有する。好ましくは、各シート部材 4 6は、単電池 3 0の積層方向の外側から内側に移るに従って、徐々に大きい厚みを有するように形成されている。

このようにシート部材 4 6の厚み Tを調整することによつても、冷却風とシート部材 4 6 mの冷却用タブ 4 7との間の熱伝達率が、冷却風とシート部材 4 6 n の冷却用タブ 4 7との間の熱伝達率よりも大きくなる構成が得られる。これにより、複数の単電池 3 0間で温度差が生じることを抑制できる。

図 1 3は、図 1中の積層型電池が備えるシート部材の第 2の変形例を示す斜視図である。図 1 4は、図 1 3中の X I V— X I V線上に沿ったシート部材の断面図である。図 1 3およぴ図 1 4を参照して、本変形例では、複数のシート部材 4 6が、全て同一形状を有する。冷却用タブ 4 7は、単電池 3 0の積層方向において、互いに重なり合うように設けられている。冷却用タブ 4 7は、絶縁材料から形成された被覆部 4 9によって覆われている。

このような構成により、シート部材 4 6の種類が 1種類となるため、その製造コストを削減することができる。力 flえて、被覆部 4 9を設けることにより複数の単電池 3 0間が短絡することを防止できる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であつて制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。産業上の利用可能性

この発明は、主に、内燃機関と充放電可能な電源とを動力源とするハイプリッド自動車の電源に適用される。

Claims

請求の範囲

1. 正極活物質層 (32) および負極活物質層 (37) がそれぞれ設けられ、前記正極活物質層（32) と前記負極活物質層（37) とが電解質（41) を介して対向するように重ね合わされた正極集電体（31) およぴ負極集電体（36) を有し、積層された複数の単電池（30) と、

互いに隣り合う前記複数の単電池（30) 間に配置され、前記正極集電体（3 1) と前記負極集電体（36) とに挟持されるシート部材（46) とを備え、前記シート部材（46) は、前記正極集電体（3 1) と前記負極集電体（3 6) との間から延出する延出部（47) を有する、積層型電池。

2. 前記シート部材（46) は、カーボンシート、アルミニウムおよび銅のいずれかにより形成されている、請求の範囲第 1項に記載の積層型電池。

3. 前記シート部材（46) は、厚み方向に相対的に小さく、面方向に相対的に大き、熱伝導率を有するカーボンシートから形成されている、請求の範囲第 1項に記載の積層型電池。

4. 前記シート部材（46) は、前記複数の単電池（30) の積層方向にずれた複数箇所にそれぞれ配設され、

前記シート部材（46) は、前記延出部（47) を覆う被覆部（49) をさらに有し、前記被覆部（49) は、絶縁材料から形成され、

複数の前記シート部材（46) は、互いに同一の形状を有する、請求の範囲第 1項に記載の積層型電池。

5. 前記延出部（47) が接続され、冷媒が流通する冷媒通路（51) をさらに備え、

前記シート部材（46) は、前記複数の単電池（30) の積層方向にずれた複数箇所にそれぞれ配設され、

複数の前記シート部材（46) は、前記複数の単電池（30) の積層方向において相対的に内側に配置される第 1のシート部材（46m) と、相対的に外側に配置される第 2のシート部材（46 η) とを含み、

前記延出部（47) は、前記第 1のシート部材（46m) が有する前記延出部 (47) と冷媒との間の熱伝達率が相対的に大きくなり、前記第 2のシート部材 (46η) が有する前記延出部（47) と冷媒との間の熱伝達率が相対的に小さくなるように設けられている、請求の範囲第 1項に記載の積層型電池。

6. 前記第 1のシート部材（46m) が有する前記延出部（47) は、前記第 2 のシート部材（46 η) が有する前記延出部（47) よりも前記冷媒通路（5 1) 内の冷媒流れの上流側に接続される、請求の範囲第 5項に記載の積層型電池。