WO2012014693A1 - 積層型電池 - Google Patents

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WO2012014693A1
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bipolar battery
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泰仁 宮崎
鈴木　直人
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日産自動車株式会社
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Definitions

  • This invention relates to the arrangement of voltage detection terminals attached to a current collector of a bipolar battery.
  • each layer is configured.
  • the unit cell has variations such as internal resistance and capacity due to manufacturing factors. Bipolar batteries are used with these unit cells connected in series. However, if there is a variation in the voltage shared by each unit cell, the deterioration proceeds from the unit cell having a large voltage, and as a result, the life of the entire bipolar battery is shortened.
  • Japanese Patent Publication No. 2005-235428 issued by the Japan Patent Office in 2005 describes that a voltage detection terminal is attached to the current collector of each unit cell in order to measure the voltage of each unit cell of the bipolar battery. Teaches how to take out and measure the voltage.
  • the current collector has a rectangular planar shape when viewed from the stacking direction.
  • the voltage detection terminals are attached at positions corresponding to the same side when viewed from the stacking direction.
  • Such an arrangement of the voltage detection terminals tends to cause non-uniformity in the voltage distribution in the same plane of the layered unit cells when discharging for voltage adjustment using the voltage detection terminals. As a result, there is a possibility that the state of charge varies depending on the part in the same unit cell after the completion of discharge.
  • the object of the present invention is therefore to equalize the state of charge in the same plane within the unit cell.
  • a bipolar battery includes a layered current collector, a positive electrode active material layer disposed on one surface of the current collector, and a negative electrode disposed on the other surface of the current collector.
  • a plurality of bipolar electrodes made of an active material layer are stacked via an electrolyte layer, and a voltage detection terminal attached to the peripheral portion of the current collector is provided.
  • a current collector that is orthogonal to the first straight line that connects the voltage detection terminal and the centroid of the current collector and is adjacent to the opposite side of the second straight line that passes through the centroid of the current collector.
  • a body voltage detection terminal is arranged.
  • FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view of a bipolar battery according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a plan view of the bipolar battery as viewed from above.
  • FIG. 3 is a schematic longitudinal sectional view of a bipolar battery for explaining the flow of electricity in the bipolar battery.
  • FIG. 4 is a schematic longitudinal sectional view of a bipolar battery according to the prior art.
  • FIG. 5 is a plan view of a bipolar battery according to the prior art viewed from above.
  • FIG. 6 is a circuit diagram showing a current distribution in a unit cell of a bipolar battery according to the prior art.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining the relationship between the distance from the voltage detection terminal provided in the unit cell of the bipolar battery according to the prior art and the current density.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining the relationship between the distance from the voltage detection terminal of the bipolar battery according to the prior art and the voltage.
  • FIG. 9A-9D are plan views of four current collectors constituting the bipolar battery according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a circuit diagram showing a current distribution in a unit cell of the bipolar battery according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating the relationship between the distance from the voltage detection terminal and the voltage of the bipolar battery according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 12A to 12D are plan views of four current collectors constituting the bipolar battery according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 13A to 13D are plan views of the four current collectors constituting the bipolar battery according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is a schematic plan view illustrating the arrangement of the voltage detection terminals of the unit cell of the bipolar battery according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 15 is FIG. 14 is a diagram showing a voltage distribution after completion of discharge in a unit cell cut by 14 XV-XV lines.
  • FIG. 16 is a schematic perspective view of a main part of a bipolar battery for explaining a current distribution in a unit cell of the bipolar battery according to the third embodiment of the present invention.
  • a bipolar battery 2 according to a first embodiment of the present invention includes four rectangular current collectors 4 stacked with separators 12 interposed therebetween.
  • the current collector 4 is made of a resin obtained by adding a conductive filler to a conductive polymer material or a non-conductive polymer material.
  • the current collector 4 is not limited to resin and may be made of metal.
  • a positive electrode active material layer 5 is formed on the vertical lower surface of the current collector 4 held horizontally, and a negative electrode active material layer 6 is formed on the vertical upper surface.
  • the current collector 4, the positive electrode active material layer 5 and the negative electrode active material layer 6 formed on both sides thereof constitute a bipolar electrode 3.
  • the bipolar battery 2 therefore comprises four bipolar electrodes 3.
  • the negative electrode active material layer 6 has a larger surface area than the positive electrode active material layer 5.
  • the bipolar electrode 3 is laminated in the vertical direction via the electrolyte layer 7 and is electrically connected in series to form one bipolar battery 2.
  • two bipolar electrodes 3 that are adjacent in the vertical direction are referred to herein as an upper bipolar electrode and a lower bipolar electrode for the sake of explanation.
  • the upper bipolar electrode and the lower bipolar electrode are arranged such that the negative electrode active material layer 6 positioned on the upper surface of the lower bipolar electrode and the positive electrode active material layer 5 positioned on the lower surface of the upper bipolar electrode face each other through the electrolyte layer 7.
  • a mold electrode is disposed.
  • the areas of the positive electrode active material layer 5 and the negative electrode active material layer 6 are set smaller than the horizontal area of the current collector 4. That is, the positive electrode active material layer 5 and the negative electrode active material layer 6 are not provided in the peripheral region when the current collector 4 is viewed from the stacking direction.
  • a seal member 11 having a predetermined width is sandwiched between peripheral regions of two current collectors 4 adjacent in the stacking direction. The seal member 11 insulates the positive electrode active material layer 5 and the negative electrode active material layer 6 from each other and secures a predetermined space 8 between the positive electrode active material layer 5 and the negative electrode active material layer 6 facing each other in the vertical direction in the figure. To do.
  • the sealing member 11 is disposed further outside the outer periphery in the horizontal direction of the positive electrode active material layer 5 and the negative electrode active material layer 6.
  • the electrolyte layer 7 is composed of a liquid or gel electrolyte 9 filled in the space 8.
  • a separator 12 made of a porous film through which the electrolyte 9 can pass is provided in the space 8 filled with the electrolyte 9.
  • the separator 12 serves to prevent electrical contact between the two electrode active material layers 5 and 6 facing each other.
  • the high voltage tab 16 is connected to the uppermost negative electrode active material layer 6, and the high voltage tab 17 is connected to the lowermost positive electrode active material layer 5.
  • the high voltage tab 16 functions as a positive terminal
  • the high voltage tab 17 functions as a negative terminal.
  • the electrolyte layer 7 and the positive electrode active material layer 5 and the negative electrode active material layer 6 on both sides of the electrolyte layer 7 constitute one unit cell 15.
  • the bipolar battery 2 has a configuration in which three unit cells 15 are connected in series.
  • FIG. 3 in the following description, the three unit cells 15 are referred to as a first unit cell 15a, a second unit cell 15b, and a third unit cell 15c from below in the vertical direction.
  • FIG. 3 is FIG. 1 shows a bipolar battery 2 according to the first embodiment of the present invention. The number of unit cells 15 and the number of bipolar batteries 2 connected in series can be adjusted according to the desired voltage.
  • the voltage detection terminal 21a is used as the first current collector 4a and the voltage detection terminal 21b is used as the second current collector in order to measure the voltages of the unit cells 15a, 15b and 15c. 4b, the voltage detection terminal 21c is attached to the third current collector 4c, and the voltage detection terminal 21d is attached to the fourth current collector 4d. In this way, the voltages of the unit cells 15a, 15b, and 15c are taken out to the outside. Further, the wirings 22a-22d are connected to the voltage detection terminals 21a-21d.
  • the wirings 22a-22d are connected to the control circuit 25.
  • the control circuit 25 causes the high-voltage unit cells to discharge based on the voltages of the single cells 15a, 15b, and 15c detected to alleviate the voltage imbalance of the three unit cells 15a, 15b, and 15c. .
  • the discharge is also performed using the voltage detection terminals 21a-21d.
  • the voltage measurement and discharge of the first unit cell 15a are performed using the voltage detection terminals 21a and 21b.
  • the voltage measurement and discharge of the second unit cell 15b are performed using the voltage detection terminals 21b and 21c.
  • the voltage measurement and discharge of the third unit cell 15c are performed using the voltage detection terminals 21c and 21d.
  • each current collector 4a-4d is the stacking direction, that is, FIG. A rectangle is seen from the top and bottom of 1. That is, each current collector 4a-4d has four sides 31, 32, 33, and 34.
  • the voltage detection terminals 21a, 21b, 21c, and 21d are attached to the four current collectors 4a-4d by a method such as adhesion. In order to detect the voltages of N unit cells, N + 1 voltage detection terminals are required.
  • the four current collectors 4a to 4d are referred to as a first current collector 4a, a second current collector 4b, a third current collector 4c, and a fourth current collector 4d.
  • the bipolar battery 2 according to the prior art has voltage detection terminals 21a-21d attached at the same positions on the sides 31 as viewed from the stacking direction.
  • the voltage distribution is uneven in the plane of the unit cell 15, and the charge state is uneven in the same unit cell 15 after the discharge is completed.
  • a resin material having lower conductivity than the metal material is used for the current collectors 4a to 4d, a bias in the current density distribution in the plane of the unit cell 15 appears remarkably.
  • the unit cell 15a which is a layered battery, has a rectangular planar shape when viewed from the stacking direction, and includes a plurality of, for example, five micro battery elements B1 connected in parallel in one plane. It can be regarded as preparing.
  • a resistor R1 is connected in series to the five micro battery elements B1.
  • the resistor R1 means a battery direct current resistance.
  • the upper and lower resistances R2 in the figure mean in-plane resistance elements.
  • a pair of voltage detection terminals 21a and 21b, which are discharge terminals of the first unit cell 15a, are both positioned at the right end of the figure. When the unit cell 15 is discharged, the voltage detection terminals 21a and 21b are connected via the discharge resistor R4.
  • the path of the discharge current I1 passing through the micro battery element B1 located closest to the pair of voltage detection terminals 21a and 21b is the shortest, and The resistance value of the path is also the smallest.
  • the path of the discharge current passing through the micro battery element B1 is longer and the resistance value of the path is larger as the micro battery element B1 is located far from the pair of voltage detection terminals 21a and 21b.
  • the path of the discharge current I5 passing through the micro battery element B1 located farthest from the pair of voltage detection terminals 21a and 21b is the longest and the resistance value of the path is the largest.
  • FIG. 7 in the bipolar battery 2 according to the prior art, the current density decreases as the distance from the pair of voltage detection terminals 21a and 21b increases in the same plane of the unit cell 15a.
  • FIG. 8 in the bipolar battery 2 according to the prior art, the voltage distribution of the unit cell 15a after the end of discharge is lower in the minute battery element B1 closer to the pair of voltage detection terminals 21a and 21b. That is, the discharge progresses faster as the micro battery element B1 is closer to the pair of voltage detection terminals 21a and 21b.
  • FIGS. 9A-9D in the bipolar battery 2 according to the first embodiment of the present invention, the voltage detection terminals 21a-21d are attached to the peripheral portions of the current collectors 4a-4d one by one. Attachment is performed by adhesion, for example.
  • FIG. Reference numerals 9A to 9D individually show the planar shapes of the current collectors 4a to 4d in order to show the arrangement of the voltage detection terminals 21a to 21d.
  • the voltage detection terminal 21a of the first current collector 4a and the voltage detection terminal 21b of the second current collector 4b adjacent to each other in the stacking direction are arranged as follows. That is, it passes through the centroid Oa of the first current collector 4a, and is opposite to the second straight line Da2 orthogonal to the first straight line Da1 that connects the voltage detection terminal 21a and the centroid Oa of the first current collector 4a.
  • the voltage detection terminal 21b of the adjacent second current collector 4b is disposed.
  • the voltage detection terminal 21b of the second current collector 4b and the voltage detection terminal 21c of the third current collector 4c adjacent to each other in the stacking direction are arranged as follows. That is, it passes through the centroid Ob of the second current collector 4b, and is opposite to the second straight line Db2 orthogonal to the first straight line Db1 connecting the voltage detection terminal 21b and the centroid Ob of the second current collector 4b.
  • the voltage detection terminal 21c of the adjacent third current collector 4c is disposed.
  • the voltage detection terminal 21c of the third current collector 4c and the voltage detection terminal 21d of the fourth current collector 4d adjacent in the stacking direction are arranged as follows. That is, the side opposite to the second straight line Dc2 orthogonal to the first straight line Dc1 that passes through the centroid Oc of the third current collector 4c and connects the voltage detection terminal 21c and the centroid Oc of the third current collector 4c.
  • the voltage detection terminal 21d of the adjacent fourth current collector 4d is arranged.
  • FIG. 9A the arrangement described above passes through the centroid Od of the fourth current collector 4d and is orthogonal to the first straight line Dd1 connecting the voltage detection terminal 21d and the centroid Od of the fourth current collector 4d.
  • the voltage detection terminal 21c of the adjacent third current collector 4c is positioned on the opposite side of the second straight line Dd2.
  • the current collector 4 and the voltage detection terminal 21 attached thereto pass through the centroid O of the current collector 4, and the voltage detection terminal 21 and the centroid O of the current collector 4 pass through the centroid O of the current collector 4.
  • the voltage detection terminal 21 of the adjacent current collector 4 is arranged on the opposite side of the second straight line D2 orthogonal to the first straight line D1 to be connected. In other words, the two voltage detection terminals 21 attached to the adjacent current collectors 4 are arranged at an angular interval of 90 degrees or more.
  • the voltage detection terminals 21a-21d are arranged as follows after satisfying the above conditions.
  • the planar shape of the current collector 4 is divided into four regions by two straight lines passing through the centroid O of the current collector 4, and a voltage detection terminal 21 is attached to a side located in one of the two regions not adjacent to each other.
  • the voltage detection terminal 21 of the current collector 4 adjacent in the stacking direction is attached to the side located at the other of the two regions that are not adjacent.
  • the two straight lines are constituted by two diagonal lines passing through the apex of the rectangular planar current collector 4.
  • the first current collector 4a is divided into four regions RG1a, RG2a, RG3a, and RG4a by two straight lines L1a and L2a that form a rectangular diagonal line with the centroid Oa of the first current collector 4a. Then, the voltage detection terminal 21a is arranged in one of the two non-adjacent regions RG1a and RG3a RG3a. The voltage detection terminal 21b of the second current collector 4b adjacent to the position corresponding to the other RG1a of the two non-adjacent regions RG1a and RG3a is disposed.
  • the second current collector 4b is divided into four regions RG1b, RG2b, RG3b, and RG4b by two straight lines L1b and L2b that form a rectangular diagonal with the centroid Ob of the second current collector 4b.
  • the voltage detection terminal 21b is arranged in one of the two regions RG1b and RG3b which are not adjacent to each other RG1b.
  • the voltage detection terminal 21c of the third current collector 4c adjacent to the position corresponding to the other RG3b of the two non-adjacent regions RG1b and RG3b is arranged.
  • the third current collector 4c is divided into four regions RG1c, RG2c, RG3c, and RG4c by two straight lines L1c and L1c that form a rectangular diagonal line with the centroid Oc of the third current collector 4c. Then, the voltage detection terminal 21c is arranged in one of the two regions RG1c and RG3c that are not adjacent to each other RG3c. The voltage detection terminal 21d of the fourth current collector 4d adjacent to the position corresponding to the other RG1c of the two non-adjacent regions RG1c and RG3c is arranged.
  • the voltage detection terminals 21a-21d of the adjacent current collectors 4a-4d it is desirable to arrange the voltage detection terminals 21a-21d of the adjacent current collectors 4a-4d at an angular interval of 150-210 degrees.
  • the intersection angle of two straight lines L1a (L1b, L1c, L1d) and L2a (L2b, L2c, L2d) forming a rectangular diagonal line forms an acute angle. It is desirable to be an area.
  • the voltage detection terminal 21a-21d When the voltage detection terminal 21a-21d is attached to a region where the intersection angle of two straight lines L1a (L1b, L1c, L1d) and L2a (L2b, L2c, L2d) forming a rectangular diagonal line is an acute angle, the two straight lines L1a
  • the adjacent voltage detection terminals 21a-21d can be arranged farther than the voltage detection terminals 21a-21d attached to a region where the intersection angle of (L1b, L1c, L1d) and L2a (L2b, L2c, L2d) forms an obtuse angle. Because.
  • FIG. 10 Referring to FIG. 10, how the discharge current flows in the unit cells 15a-15c in the bipolar battery 2 in which the voltage detection terminals 21a-21d are arranged as described above will now be described.
  • the first unit cell 15a which is a layered battery, has a rectangular shape when viewed from the stacking direction, and includes a plurality of, for example, five micro battery elements B1 connected in parallel in one plane. , Can be considered. The same applies to the second unit cell 15b and the third unit cell 15c.
  • the voltage of the first unit cell 15a is FIG. 3, the voltage is detected by voltage detection terminals 21a and 21b attached to the current collecting plates 4a and 4b on both sides of the first unit cell 15a.
  • the voltage detection terminal 21a is located at the left end of the figure, and the voltage detection terminal 21b is located at the right end of the figure. Therefore, the length of the path of the discharge current passing through the five micro battery elements B1 is almost equal.
  • the resistances of the five discharge paths between the voltage detection terminals 21a and 21b shown in the figure are each composed of one resistor R1 and six resistors R2. That is, the resistance values of the five discharge paths are almost equal.
  • the magnitudes of the discharge currents I1-I5 passing through each of the five micro battery elements B1 are substantially equal.
  • the five micro battery elements B1 discharge evenly regardless of their positions.
  • FIG. 11 as a result of the uniform discharge, the voltage distribution in the first unit cell 15a after the end of the discharge is constant regardless of the distance from the voltage detection terminal 21a.
  • the FIG. No voltage non-uniformity as shown in FIG. According to this bipolar battery 2, it is expected that the voltage distribution in the plane of the unit cell 15a (15b, 15c) is flattened.
  • the voltage detection terminal 21a (21b, 21c) of the unit cell 15a (15b, 15c) is connected to the other voltage detection terminal 21b (21c, 21d).
  • the resistance of the discharge path is made uniform regardless of the path. Therefore, the current density becomes equal at any location in the plane of the unit cell 15a (15b, 15c), and the state of charge in the unit cell 15a (15b, 15c) can be shifted in parallel at the same level.
  • the voltage after the discharge detected by the pair of voltage detection terminals 21a and 21b (21b and 21c or 21c and 21d) does not depend on which part of the unit cell 15a (15b, 15c), the accuracy It is possible to perform a good voltage detection.
  • the bipolar battery 2 uses the current collector 4a-4d having a rectangular planar shape
  • the present invention can also be applied to a bipolar battery using a polygonal current collector other than a rectangle. is there.
  • the present invention is not limited to a polygon having a vertex, but can be applied to any shape such as a circular shape or an elliptical shape of the current collector.
  • FIG. 1 A second embodiment of the present invention applied to the bipolar battery 2 having the current collectors 4aa, 4ba, 4ca, and 4da having such a shape will be described with reference to 12A-12D.
  • the bipolar battery 2 is composed of four current collectors 4aa, 4ba, 4ca, and 4da as in the first embodiment.
  • the current collectors 4aa-4dd have a planar shape having no symmetry and no vertex.
  • the first current collector 4aa has a voltage detection terminal 21a
  • the second current collector 4ba has a voltage detection terminal 21b
  • the third current collector 4ca has a voltage detection terminal 21c
  • the fourth current collector is attached to 4da.
  • Fig. 12A-12D is shown in FIG. Similarly to 9A-9D, the arrangement of voltage detection terminals 21a-21d in the current collectors 4aa-4da is shown.
  • the voltage detection terminals 21a and 21b of the two first current collectors 4aa and 4ba adjacent to each other in the stacking direction are arranged as follows. That is, on the opposite side of the second straight line Da2 passing through the centroid Oa of the first current collector 4aa and orthogonal to the first straight line Da1 connecting the voltage detection terminal 21a and the centroid Oa of the first current collector 4aa.
  • the voltage detection terminal 21b of the adjacent second current collector 4ba is disposed.
  • the voltage detection terminals 21b and 21c of the second current collector 4ba and the third current collector 4ca adjacent to each other in the stacking direction are arranged as follows. That is, the opposite side of the second straight line Db2 passing through the centroid Ob of the second current collector 4ba and orthogonal to the first straight line Db1 connecting the voltage detection terminal 21b and the centroid Ob of the second current collector 4ba.
  • the voltage detection terminal 21c of the third current collector 4ca adjacent to the third current collector 4ca is disposed.
  • the voltage detection terminals 21c and 21d of the third current collector 4ca and the fourth current collector 4da adjacent in the stacking direction are arranged as follows. That is, the opposite side of the second straight line Dc2 orthogonal to the first straight line Dc1 passing through the centroid Oc of the third current collector 4ca and connecting the voltage detection terminal 21c and the centroid Oc of the third current collector 4ca.
  • the voltage detection terminal 21d of the adjacent fourth current collector 4da is disposed at the same position.
  • FIG. 12A the first current passes through the centroid Od of the fourth current collector 4da and is orthogonal to the first straight line Dd1 connecting the voltage detection terminal 21d and the centroid Od of the fourth current collector 4da.
  • the voltage detection terminal 21c of the adjacent third current collector 4ca is located on the opposite side of the second straight line Dd2.
  • the voltage detection terminals 21 respectively attached to the two adjacent current collectors 4 are arranged at an angular interval of 90 degrees or more.
  • the voltage detection terminals 21a-21d are arranged as follows after satisfying the above conditions.
  • the planar shape of the current collector 4 is divided into four regions by two straight lines passing through the centroid O of the current collector 4, and the voltage detection terminal 21 is disposed on the side located in one of the two non-adjacent regions. .
  • the first current collector 4aa is divided into four regions RG1a, RG2a, RG3a, and RG4a by two straight lines L1a and L2a that pass through the centroid Oaa of the first current collector 4aa, and are not adjacent to each other.
  • the voltage detection terminal 21a is arranged in one of the two regions RG1a and RG3a.
  • the voltage detection terminal 21b of the second current collector 4ba adjacent to the other region RG1a of the two non-adjacent regions RG1a and RG3a is disposed.
  • the second current collector 4ba is divided into four regions RG1b, RG2b, RG3b, and RG4b by two straight lines L1b and L2b that form a rectangular diagonal with the centroid Ob of the second current collector 4ba.
  • the voltage detection terminal 21b is arranged in one of the two regions RG1b and RG3b which are not adjacent to each other RG1b.
  • the voltage detection terminal 21c of the third current collector 4ca adjacent to the position corresponding to the other RG3b of the two non-adjacent regions RG1b and RG3b is arranged.
  • the third current collector 4ca is divided into four regions RG1c, RG2c, RG3c, and RG4c by two straight lines L1c and L1c that form a rectangular diagonal line with the centroid Oc of the third current collector 4ca. Then, the voltage detection terminal 21c is arranged in one of the two regions RG1c and RG3c that are not adjacent to each other RG3c. The voltage detection terminal 21d of the fourth current collector 4da adjacent to the position corresponding to the other RG1c of the two non-adjacent regions RG1c and RG3c is arranged.
  • the voltage detection terminal 21a is attached to a region where the intersection angle between the two straight lines L1a and L2a of the first current collector 4aa forms an acute angle.
  • the voltage detection terminals 21 of two adjacent current collectors 4 are arranged with an angular interval of 150 to 210 degrees.
  • the present invention can also be applied to the current collectors 4aa to 4da that do not have a symmetry or a vertex and do not have a planar shape. Is to eliminate the imbalance of the state of charge.
  • FIG. 1 A third embodiment of the present invention will be described with reference to 13A-13D.
  • the bipolar battery 2 is composed of four current collectors 4a, 4b, 4c, and 4d as in the first embodiment.
  • FIG. 13A-13D is shown in FIG. Similarly to 9A-9D, the arrangement of voltage detection terminals 21a-21d in the current collectors 4a-4d is shown.
  • the current collectors 4a to 4d have a rectangular planar shape similar to that of the first embodiment.
  • a good conductor 41-44 having a predetermined width with high electrical conductivity is attached in advance to the side where the voltage detection terminals 21a-21d of the current collectors 4a-4d are attached.
  • FIG. 13D a thin film-like first good conductor 41 is attached in advance to the side 33a to which the voltage detection terminal 21a is attached for the first current collector 4a.
  • FIG. 13C a thin film-like second good conductor 42 is attached in advance to the side 31b to which the voltage detection terminal 21b is attached for the second current collector 4b.
  • FIG. 13B a thin film-like third good conductor 43 is attached in advance to the side 33c to which the voltage detection terminal 21c is attached for the third current collector 4c.
  • FIG. 13A a thin film-like fourth good conductor 44 is attached in advance to the side 31d to which the voltage detection terminal 21d is attached for the fourth current collector 4d.
  • Each voltage detection terminal 21a-21d is attached to the good conductor 41-44 by a method such as adhesion.
  • FIG. 14 the reason why the good conductor 41-44 is attached to the sides 33a, 31b, 33c, and 31d to which the voltage detection terminals 21a-21d are attached will be described.
  • FIG. 14 is a schematic plan view of the first unit cell 15a of the bipolar battery 2 of the first embodiment.
  • the voltage detection terminal 21a is attached to the lower part of the side 33a of the first current collector 4a.
  • the voltage detection terminal 21b is attached to the substantially central portion of the side 31b of the second current collector 4b.
  • the “positive electrode terminal position” corresponds to the attachment position of the voltage detection terminal 21a
  • the “negative electrode terminal position” corresponds to the attachment position of the voltage detection terminal 21b.
  • the isovoltage line is parallel to a straight line connecting the pair of voltage detection terminals 21a and 21b.
  • a line orthogonal to the isovoltage line after the end of discharge, that is, for example, FIG. 14, the voltage distribution in the first unit cell 15 a taken along the XV-XV line is FIG. 15.
  • FIG. 15 the voltage is minimum at the predetermined position B, and the voltage increases on the both sides of the position B as the distance from the position B increases.
  • the tendency of the voltage distribution having the minimum value at the predetermined position B is conspicuous in a current collector having a high electrical resistance such as a resin current collector.
  • FIG. 14 The predetermined position B shown in FIG. In FIG. 14, the XV-XV line and the straight line connecting the pair of voltage detection terminals 21a and 21b intersect.
  • the voltage after the end of discharge at this position is minimized because, in a bipolar battery having a current collector with high electrical resistance, such as a resinous current collector, the pair of voltage detection terminals 21a and 21b are at the shortest distance. This is because the discharge is most actively performed on the connecting line.
  • the bipolar battery 2 according to the third embodiment of the present invention is shown in FIG. As shown in 13A-13D, good conductors 41-44 are attached to the sides 33a, 31b, 33c, and 31d to which the voltage detection terminals 21a-21d are attached.
  • the entire first good conductor 41 arranged on the side 33a to which the first current collector 4a is attached functions as a voltage detection terminal.
  • the entire second good conductor 42 disposed on the side 31b of the second current collector 4b functions as a voltage detection terminal.
  • FIG. 16 in the first unit cell 15a, a discharge current flows from the first good conductor 41 toward the second good conductor. That is, a pair of positive and negative electrodes is formed by the good conductors 41 and 42 as a line rather than a point.
  • the discharge current flows in the longitudinal direction of the current collectors 4a and 4b, that is, FIG. 1 and FIG. 3 is parallel to the sides 32a, 32b and the sides 34a, 34b extending in the left-right direction and is uniform. Therefore, it is eliminated that the voltage distribution in the first unit cell 15a has a minimum.
  • the second unit cell 15b and the third unit cell 15c the same applies to the second unit cell 15b and the third unit cell 15c.
  • the good conductor 41-44 is attached to the sides 33a, 31b, 33c, and 31d where the voltage detection terminals 21a-21d are provided.
  • the voltage distribution in the direction perpendicular to the straight line obtained by connecting the pair of voltage detection terminals 21a and 21b (21bf21c, 21c and 21d) by the good conductors 41 to 44 is set to be equipotential. Therefore, even when the bipolar battery 2 is configured using the current collector 4a-4d made of resin, etc., which has a significantly higher resistance than the metal current collector, the current density in the unit cells 15a-15c should be made uniform. Can do.
  • the good conductors 41-44 it is not always necessary to arrange the good conductors 41-44 over the entire lengths of the sides 33a, 31b, 33c, and 31d to which the voltage detection terminals 21a-21d are attached.
  • the good conductor 41-44 may be attached only to a part of the sides 33a, 31b, 33c, and 31d centered at ⁇ 21d.
  • the bipolar battery according to the present invention equalizes the voltage distribution in the layered unit cell when discharging for voltage adjustment. Therefore, for example, a favorable effect can be expected in extending the life of a bipolar battery mounted as a power source in an electric vehicle.

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Abstract

　層状の集電体（４）と、集電体（４）の一面に配置された正極活物質層（５）と、集電体（４）のもう一面に配置された負極活物質層（６）とからなる双極型電極（２）を電解質層（７）を介して複数積層することで双極型電池（２）を構成する。集電体（４）の周縁部に電圧検出用端子（２１ａ，２１ｂ）を取り付ける。集電体（４）の図心（Ｏ）を通り、電圧検出用端子（２１ａ）と図心（Ｏ）を結ぶ第１の直線（Ｄａ１）に直交する第２の直線（Ｄａ２）の反対側に、隣接する集電体（３）の電圧検出用端子（２１ｂ）を配置することで、同一の単位セル（１５）内で充電状態を均等にする。

Description

積層型電池
　この発明は双極型電池の集電体に取り付ける電圧検出用端子の配置に関する。
　集電体の一方の面に正極活物質層を、他方の面に負極活物質層を形成した双極型電極を、電解質層を介装して複数積層した双極型電池においては、各層を構成する単位セルに、製造時の要因による内部抵抗や容量等のばらつきが存在する。双極型電池はこれらの単位セルを直列に接続した状態で用いられる。しかし、各単位セルが分担する電圧にばらつきが存在すると、電圧が大きい単位セルから劣化が進行し、結果として双極型電池全体の寿命が短くなってしまう。
　双極型電池全体の寿命を伸ばすには、したがって、各単位セルの電圧を測定し、測定した電圧に基づき各単位セルの電圧を調整することが好ましい。
　日本国特許庁が２００５年に発行した特開２００５－２３５４２８号は、双極型電池の各単位セルの電圧を測定するべく、各単位セルの集電体に電圧検出用端子を取り付け、単位セルごとに電圧を取り出して計測することを教えている。
　この従来技術による双極型電池において、集電体は積層方向から見て長方形の平面形状をなしている。電圧検出用端子は、積層方向から見て同一の辺に相当する位置に取り付けられている。
　電圧検出用端子のこのような配置は、電圧検出用端子を用いて電圧調整用の放電を行う際に、層状の単位セルの同一面内の電圧分布に不均等を生じさせやすい。その結果、放電完了後の同一の単位セル内で部位による充電状態のばらつきが生じる可能性がある。
　この発明の目的は、したがって、単位セル内の同一面における充電状態を均等化することである。
　以上の目的を達成するために、この発明による双極型電池は、層状の集電体と、集電体の一面に配置された正極活物質層と、集電体のもう一面に配置された負極活物質層とからなる双極型電極を電解質層を介して複数積層するとともに、集電体の周縁部に取り付けられた電圧検出用端子を備えている。この双極型電池においては、電圧検出用端子と集電体の図心とを結ぶ第１の直線に直交し、集電体の図心を通る第２の直線の反対側に、隣接する集電体の電圧検出用端子が配置される。
　この発明の詳細並びに他の特徴や利点は、明細書の以下の記載の中で説明されるとともに、添付された図面に示される。なお、添付された図面は説明の都合上の理由から、双極型電池を構成する各層の厚さや形状に関する誇張を含む。
ＦＩＧ．１はこの発明の第１の実施形態による双極型電池の概略縦断面図である。 ＦＩＧ．２は双極型電池を上方から眺めた平面図である。 ＦＩＧ．３は双極型電池内の電気の流れを説明する双極型電池の概略縦断面図である。 ＦＩＧ．４は従来技術による双極型電池の概略縦断面図である。 ＦＩＧ．５は従来技術による双極型電池を上方から眺めた平面図である。 ＦＩＧ．６は従来技術による双極型電池の単位セル内の電流分布を示す回路図である。 ＦＩＧ．７は従来技術による双極型電池の単位セルに設けた電圧検出用端子からの距離と電流密度との関係を説明するダイアグラムである。 ＦＩＧ．８は従来技術による双極型電池の電圧検出用端子からの距離と電圧との関係を説明するダイアグラムである。 ＦＩＧＳ．９Ａ－９Ｄはこの発明の第１の実施形態による双極型電池を構成する４個の集電体の平面図である。 ＦＩＧ．１０はこの発明の第１の実施形態による双極型電池の単位セル内の電流分布を示す回路図である。 ＦＩＧ．１１はこの発明の第１の実施形態による双極型電池の電圧検出用端子からの距離と電圧との関係を説明するダイアグラムである。 ＦＩＧＳ．１２Ａ－１２Ｄはこの発明の第２の実施形態による双極型電池を構成する４個の集電体の平面図である。 ＦＩＧＳ．１３Ａ－１３Ｄはこの発明の第３の実施形態による双極型電池を構成する４個の集電体の平面図である。 ＦＩＧ．１４はこの発明の第１の実施形態による双極型電池の単位セルの電圧検出用端子の配置を説明する概略平面図である。 ＦＩＧ．１５はＦＩＧ．１４のXV－XV線で切り取った単位セル内の放電終了後の電圧分布を示すダイアグラムである。 ＦＩＧ．１６はこの発明の第３の実施形態による双極型電池の単位セル内の電流分布を説明する、双極型電池要部の概略斜視図である。
　図面のＦＩＧ．１を参照すると、この発明の第１の実施形態による双極型電池２はセパレータ１２を介して積層された4個の長方形の集電体４を備える。
　集電体４は、導電性高分子材料または非導電性高分子材料に導電性フィラーが添加された樹脂で構成される。集電体４は、樹脂に限らず金属で構成しても良い。図中に水平保持された集電体４の鉛直下面には正極活物質層５が、鉛直上面には負極活物質層６がそれぞれ形成される。集電体４とその両側に形成された正極活物質層５と負極活物質層６とが、双極型電極３を構成する。双極型電池２はしたがって、４個の双極型電極３を備える。
　負極活物質層６は正極活物質層５より表面積が広く設定される。双極型電極３は、電解質層７を介して鉛直方向に積層され、電気的に直列に接続されることで、１個の双極型電池２を形成する。
　図において上下方向に隣り合う２つの双極型電極３を、説明上ここでは上段双極型電極及び下段双極型電極と称する。下段双極型電極の上面に位置する負極活物質層６と、上段双極型電極の下面に位置する正極活物質層５とが電解質層７を介して互いに向き合うように、上段双極型電極と下段双極型電極とが配置される。
　正極活物質層５と負極活物質層６の面積は、集電体４の水平方向の面積よりも小さく設定される。つまり、集電体４を積層方向から眺めた周縁領域には正極活物質層５と負極活物質層６は設けられない。積層方向に関して隣接する2個の集電体４の周縁領域の間に所定幅のシール部材１１が挟持される。シール部材１１は正極活物質層５と負極活物質層６とを相互に絶縁するとともに、図の上下方向に対峙する正極活物質層５と負極活物質層６の間に所定の空間８を確保する。シール部材１１は、正極活物質層５と負極活物質層６の水平方向の外周のさらに外側に配置される。
　電解質層７は空間８に充填された液体状またはゲル状の電解質９によって構成される。
　電解質９が充填されている空間８には、電解質９を通過させることのできる多孔質膜で形成されたセパレータ１２が設けられる。セパレータ１２は対向する２つの電極活物質層５と６の電気的接触を阻止する役割を備える。
　最上段の負極活物質層６に強電タブ１６が、最下段の正極活物質層５に強電タブ１７がそれぞれ接続される。充電された双極型電池２において、強電タブ１６はプラス端子として機能し、強電タブ１７はマイナス端子として機能する。
　電解質層７と、電解質層７の両側の正極活物質層５及び負極活物質層６とで、一個の単位セル１５が構成される。双極型電池２は、３個の単位セル１５を直列に接続した構成となっている。
　ＦＩＧ．３を参照すると、以下の説明では３個の単位セル１５を鉛直下方より第１単位セル１５ａ、第２単位セル１５ｂ、及び第３単位セル１５ｃと称する。ＦＩＧ．３はＦＩＧ．１と同じくこの発明の第１の実施形態による双極型電池２を示す。単位セル１５の数や双極型電池２を直列に接続する数は所望する電圧に応じて調節可能である。
　直列に接続される３個の単位セル１５ａ、１５ｂ、及び１５ｃが分担する電圧が等しくないと、双極型電池２全体として所望の電池電圧が得られない。そこで、この双極型電池２では、各単位セル１５ａ、１５ｂ、及び１５ｃの電圧を測定するべく、電圧検出用端子２１ａを第１集電体４ａに、電圧検出用端子２１ｂを第２集電体４ｂに、電圧検出用端子２１ｃを第３集電体４ｃに、電圧検出用端子２１ｄを第４集電体４ｄにそれぞれ取り付ける。このようにして、各単位セル１５ａ、１５ｂ、及び１５ｃの電圧をそれぞれ外部に取り出す。また、電圧検出用端子２１ａ－２１ｄに配線２２ａ－２２ｄを接続する。配線２２ａ－２２ｄは制御回路２５に接続される。制御回路２５は、３個の単位セル１５ａ、１５ｂ、及び１５ｃの電圧不均衡を緩和するために検出した単セル１５ａ、１５ｂ、及び１５ｃの電圧に基づき、高電圧の単位セルに放電を行わせる。なお、放電も電圧検出用端子２１ａ－２１ｄを用いて行われる。
　すなわち、第１単位セル１５ａの電圧の計測と放電は電圧検出用端子２１ａと２１ｂを用いて行われる。第２単位セル１５ｂの電圧の計測と放電は電圧検出用端子２１ｂと２１ｃを用いて行われる。第３単位セル１５ｃの電圧の計測と放電は電圧検出用端子２１ｃと２１ｄを用いて行われる。
　ＦＩＧＳ．９Ａ－９Ｄを参照すると、各集電体４ａ－４ｄの外形は積層方向、すなわちＦＩＧ．１の上下方向から見て長方形をなす。つまり、各集電体４ａ－４ｄは４つの辺３１、３２、３３、及び３４を有する。
　４個の集電体４ａ－４ｄへの電圧検出用端子２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、及び２１ｄの取り付けは接着等の方法で行われる。なお、Ｎ個の単位セルの電圧を検出するにはＮ＋１個の電圧検出用端子が必要である。
　ここでは、４つの集電体４ａ－４ｄを、第１集電体４ａ、第２集電体４ｂ、第３集電体４ｃ、及び第４集電体４ｄと称する。
　ＦＩＧＳ．４と５を参照すると、従来技術による双極型電池２は、積層方向から見てそれぞれ辺３１の同じ位置に電圧検出用端子２１ａ－２１ｄを取り付けている。この場合には、電圧調整のための放電を行うに際して、単位セル１５の面内で電圧分布に不均等が生じ、放電完了後に同一の単位セル１５内で充電状態の不均等を生じさせてしまう。特に、集電体４ａ－４ｄに金属材料より導電性の低い樹脂材料を用いる場合には、単位セル１５の面内の電流密度分布の偏りが顕著に現れる。
　ＦＩＧ．６を参照すると、層状の電池である単位セル１５ａは、積層方向から見た場合に長方形の平面形状をなし、一つの面内に並列接続された複数、例えば５つ、の微小電池要素Ｂ１を備える、と見なすことができる。
　ここで、５つの微小電池要素Ｂ１には抵抗Ｒ１が直列に接続される。抵抗Ｒ１は電池直流抵抗を意味する。図の上下の抵抗Ｒ２は面内抵抗要素を意味する。第１単位セル１５ａの放電用端子となる一対の電圧検出用端子２１ａと２１ｂはいずれも図の右端に位置している。単位セル１５の放電時には、電圧検出用端子２１ａと２１ｂが放電抵抗Ｒ４を介して接続される。
　図において各微小電池要素Ｂ１を通過する５つの放電経路の中で、一対の電圧検出用端子２１ａと２１ｂに最も近い位置にある微小電池要素Ｂ１を通過する放電電流Ｉ１の経路が最も短く、かつ経路の抵抗値も最も小さい。一対の電圧検出用端子２１ａと２１ｂから離れた位置にある微小電池要素Ｂ１ほどその微小電池要素Ｂ１を通過する放電電流の経路が長く、かつ経路の抵抗値も大きい。５つの経路の中で一対の電圧検出用端子２１ａと２１ｂから最も離れた位置にある微小電池要素Ｂ１を通過する放電電流Ｉ５の経路が最も長くかつ経路の抵抗値が最も大きい。
　ＦＩＧ．７を参照すると、従来技術による双極型電池２においては、単位セル１５ａの同一面内で一対の電圧検出用端子２１ａと２１ｂからの距離が遠くなるにつれて、電流密度が小さくなる。
　ＦＩＧ．８を参照すると、従来技術による双極型電池２においては、放電終了後の単位セル１５ａの電圧分布は、一対の電圧検出用端子２１ａと２１ｂに近い微小電池要素Ｂ１ほど電圧が低い。つまり、一対の電圧検出用端子２１ａと２１ｂに近い微小電池要素Ｂ１ほど放電の進行が早い。
　このようにして、従来技術による双極型電池２においては、放電が完了するまでの期間に、単位セル１５ａの面内に電圧の不均等が生じる。本来、均一であるべき単位セル１５の同一面内の充電状態の不均等は、測定された単位セル１５ａの電圧を上回る電圧となる箇所が同一単位セル１５ａ内に存在する可能性を許容することを意味する。こうした部位が存在すると、電池の使い方によっては認識されないまま局所的な電池の過充電を引き起こす可能性がある。単位セル１５ｂと１５ｃについても同様である。
　再びＦＩＧＳ．９Ａ－９Ｄを参照すると、この発明の第１の実施形態による双極型電池２においては、集電体４ａ－４ｄの周縁部に電圧検出用端子２１ａ－２１ｄが１つずつ取り付けられる。取り付けは例えば接着により行われる。ＦＩＧＳ．９Ａ－９Ｄは電圧検出用端子２１ａ－２１ｄの配置を示すために、集電体４ａ－４ｄの平面形状を個別に示したものである。
　ＦＩＧ．９Ｄを参照すると、積層方向に隣接する第１集電体４ａの電圧検出用端子２１ａと第２集電体４ｂの電圧検出用端子２１ｂは次のように配置される。すなわち、第１集電体４ａの図心Ｏａを通り、電圧検出用端子２１ａと第１集電体４ａの図心Ｏａとを結ぶ第１の直線Ｄａ１に直交する第２の直線Ｄａ２の反対側に、隣接する第２集電体４ｂの電圧検出用端子２１ｂを配置する。
　ＦＩＧ．９Ｃを参照すると、積層方向に隣接する第２集電体４ｂの電圧検出用端子２１ｂと第３集電体４ｃの電圧検出用端子２１ｃは次のように配置される。すなわち、第２集電体４ｂの図心Ｏｂを通り、電圧検出用端子２１ｂと第２集電体４ｂの図心Ｏｂとを結ぶ第１の直線Ｄｂ１に直交する第２の直線Ｄｂ２の反対側に、隣接する第３集電体４ｃの電圧検出用端子２１ｃを配置する。
　ＦＩＧ．９Ｂを参照すると、積層方向に隣接する第３集電体４ｃの電圧検出用端子２１ｃと第４集電体４ｄの電圧検出用端子２１ｄは次のように配置される。すなわち、第３集電体４ｃの図心Ｏｃを通り、電圧検出用端子２１ｃと第３集電体４ｃの図心Ｏｃとを結ぶ第１の直線Ｄｃ１に直交する第２の直線Ｄｃ２の反対側に、隣接する第４集電体４ｄの電圧検出用端子２１ｄを配置する。
　ＦＩＧ．９Ａを参照すると、以上の配置により、第４集電体４ｄの図心Ｏｄを通り、電圧検出用端子２１ｄと第４集電体４ｄの図心Ｏｄとを結ぶ第１の直線Ｄｄ１に直交する第２の直線Ｄｄ２の反対側に、隣接する第３集電体４ｃの電圧検出用端子２１ｃが位置することになる。
　以上を要約すれば、ある集電体４とそれに取り付けられた電圧検出用端子２１に関して、集電体４の図心Ｏを通り、電圧検出用端子２１と集電体４の図心Ｏとを結ぶ第１の直線Ｄ１に直交する第２の直線Ｄ２の反対側に、隣接する集電体４の電圧検出用端子２１を配置している。言い換えれば、隣接する集電体４に取り付けられた２個の電圧検出用端子２１は９０度以上の角度間隔のもとで配置される。
　以上の条件を満たした上で、さらに好ましくは、電圧検出用端子２１ａ－２１ｄは次のように配置される。
　集電体４の図心Ｏを通る２本の直線で集電体４の平面形状を４個の領域に分け、隣接しない２つの領域の一方に位置する辺に電圧検出用端子２１を取り付ける。積層方向に隣接する集電体４の電圧検出用端子２１を隣接しない２つの領域のもう一方に位置する辺に取り付ける。好ましくは、２本の直線は長方形の平面形状の集電体４の頂点を通る２本の対角線で構成する。
　すなわち、ＦＩＧ．９Ｄを参照すると、第１集電体４ａの図心Ｏａと長方形の対角線をなす２本の直線Ｌ１ａとＬ２ａによって第１集電体４aを４個の領域ＲＧ１ａ、ＲＧ２ａ、ＲＧ３ａ，及びＲＧ４ａに分割し、隣接しない２つの領域ＲＧ１ａとＲＧ３ａの一方ＲＧ３ａに電圧検出用端子２１ａを配置する。隣接しない２つの領域ＲＧ１ａとＲＧ３ａのもう一方ＲＧ１ａに相当する位置に隣接する第２集電体４ｂの電圧検出用端子２１ｂを配置する。
　ＦＩＧ．９Ｃを参照すると、第２集電体４ｂの図心Ｏｂと長方形の対角線をなす２本の直線Ｌ１ｂとＬ２ｂによって第２集電体４ｂを４個の領域ＲＧ１ｂ、ＲＧ２ｂ、ＲＧ３ｂ，及びＲＧ４ｂに分割し、隣接しない２つの領域ＲＧ１ｂとＲＧ３ｂの一方ＲＧ１ｂに電圧検出用端子２１ｂを配置する。隣接しない２つの領域ＲＧ１ｂとＲＧ３ｂのもう一方ＲＧ３ｂに相当する位置に隣接する第３集電体４ｃの電圧検出用端子２１ｃを配置する。
　ＦＩＧ．９Ｂを参照すると、第３集電体４ｃの図心Ｏｃと長方形の対角線をなす２本の直線Ｌ１ｃとＬ１ｃによって第３集電体４ｃを４個の領域ＲＧ１ｃ、ＲＧ２ｃ、ＲＧ３ｃ，及びＲＧ４ｃに分割し、隣接しない２つの領域ＲＧ１ｃとＲＧ３ｃの一方ＲＧ３ｃに電圧検出用端子２１ｃを配置する。隣接しない２つの領域ＲＧ１ｃとＲＧ３ｃのもう一方ＲＧ１ｃに相当する位置に隣接する第４集電体４ｄの電圧検出用端子２１ｄを配置する。
　発明者らの研究によれば、隣接する集電体４ａ－４ｄの電圧検出用端子２１ａ－２１ｄは１５０－２１０度の角度間隔のもとで配置することが望ましい。あるいは、電圧検出用端子２１ａ－２１ｄを設ける隣接しない２つの領域は、長方形の対角線をなす２本の直線Ｌ１ａ（Ｌ１ｂ，Ｌ１ｃ，Ｌ１ｄ）とＬ２ａ（Ｌ２ｂ，Ｌ２ｃ，Ｌ２ｄ）の交角が鋭角をなす領域とすることが望ましい。
　長方形の対角線をなす２本の直線Ｌ１ａ（Ｌ１ｂ，Ｌ１ｃ，Ｌ１ｄ）とＬ２ａ（Ｌ２ｂ，Ｌ２ｃ，Ｌ２ｄ）の交角が鋭角をなす領域に電圧検出用端子２１ａ－２１ｄを取り付けると、２本の直線Ｌ１ａ（Ｌ１ｂ，Ｌ１ｃ，Ｌ１ｄ）とＬ２ａ（Ｌ２ｂ，Ｌ２ｃ，Ｌ２ｄ）の交角が鈍角をなす領域に電圧検出用端子２１ａ－２１ｄを取り付けるよりも、隣接する電圧検出用端子２１ａ－２１ｄを離して配置できるからである。
　ＦＩＧ．１０を参照して、以上のように電圧検出用端子２１ａ－２１ｄを配置した双極型電池２において、単位セル１５ａ－１５ｃの内部で放電電流がどのように流れるかを次に説明する。
　ＦＩＧ．６について説明したように、層状の電池である第１単位セル１５ａは、積層方向から見た場合に長方形をなし、一つの面内に並列接続された複数、例えば５つの微小電池要素Ｂ１を備える、と見なすことができる。第２単位セル１５ｂと第３単位セル１５ｃについても同様である。
　第１単位セル１５ａの電圧はＦＩＧ．３に示すように第１単位セル１５ａの両側の集電板４ａと４ｂに取り付けた電圧検出用端子２１ａと２１ｂにより検出される。
　電圧検出用端子２１ａは図の左端に、電圧検出用端子２１ｂは図の右端に位置している。そのため、５つの微小電池要素Ｂ１を通過する放電電流の経路の長さはほぼ等しくなる。図示された電圧検出用端子２１ａと２１ｂの間の５個の放電経路の抵抗は、いずれも１個の抵抗Ｒ１と６個の抵抗Ｒ２で構成される。つまり、５個の放電経路の抵抗値はほぼ等しくなる。
　その結果、５つの各微小電池要素Ｂ１を通過する放電電流Ｉ１－Ｉ５の大きさもほぼ等しい。このように、第１単位セル１５ａの面内において、５つの微小電池要素Ｂ１はその存在位置に関係なく均等に放電を行う。
　ＦＩＧ．１１を参照すると、均等な放電の結果、放電終了後の第１単位セル１５ａ内の電圧分布は、電圧検出用端子２１ａからの距離とは関係なく一定である。つまり、従来技術による電圧検出用端子の配置がもたらすＦＩＧ．８に示すような電圧の不均等を生じない。この双極型電池２によれば、単位セル１５ａ（１５ｂ，１５ｃ）の面内での電圧分布の平坦化が期待できるのである。
　以上のように、この双極型電池２においては、単位セル１５ａ（１５ｂ，１５ｃ）の一方の電圧検出用端子２１ａ（２１ｂ，２１ｃ）からもう一方の電圧検出用端子２１ｂ（２１ｃ，２１ｄ）への放電経路の抵抗が経路によらず均一化される。そのため、単位セル１５ａ（１５ｂ，１５ｃ）の平面内のいかなる場所においても電流密度が等しくなり、単位セル１５ａ（１５ｂ，１５ｃ）内の充電状態を同レベルで平行に推移させることができる。また、一対の電圧検出用端子２１ａと２１ｂ（２１ｂと２１ｃまたは２１ｃと２１ｄ）が検出する放電完了後の電圧は、単位セル１５ａ（１５ｂ，１５ｃ）のどの部分であるかに依存しないので、精度の良い電圧検出を行うことができる。
　この実施形態による双極型電池２は長方形の平面形状を有する集電体４ａ－４ｄを用いているが、この発明は長方形以外の多角形の集電体を用いた双極型電池にも適用可能である。
　さらに、頂点を有する多角形に限らず、集電体の平面形状が円形や楕円形などいかなる形であっても適用可能である。
　ＦＩＧＳ．１２Ａ－１２Ｄを参照して、このような形状の集電体４ａａ，４ｂａ，４ｃａ，及び４ｄａを有する双極型電池２に適用される、この発明の第２の実施形態を説明する。
　この実施形態においても、第１の実施形態と同様に双極型電池２を４個の集電体４ａａ，４ｂａ，４ｃａ，及び４ｄａで構成する。ただし、第１の実施形態と異なり集電体４ａａ－４ｄｄは対称性や頂点を持たない平面形状を有する。
　第１集電体４ａａには電圧検出用端子２１ａが、第２集電体４ｂａには電圧検出用端子２１ｂが、第３集電体４ｃａには電圧検出用端子２１ｃが、第４集電体４ｄａには電圧検出用端子２１ｄがそれぞれ取り付けられる。
　ＦＩＧＳ．１２Ａ－１２ＤはＦＩＧＳ．９Ａ－９Ｄと同様に、集電体４ａａ－４ｄａにおける電圧検出用端子２１ａ－２１ｄの配置を示す。
　ＦＩＧ．１２Ｄを参照すると、積層方向に隣接する２つの第１集電体４ａａと第２集電体４ｂａの電圧検出用端子２１ａと２１ｂは次のように配置される。すなわち、第１集電４ａａの図心Ｏａを通り、電圧検出用端子２１ａと第１集電体４ａａの図心Ｏａとを結ぶ第１の直線Ｄａ１に直交する第２の直線Ｄａ２の反対側に、隣接する第２集電体４ｂａの電圧検出用端子２１ｂを配置する。
　ＦＩＧ．１２Ｃを参照すると、積層方向に隣接する第２集電体４ｂａと第３集電体４ｃａの電圧検出用端子２１ｂと２１ｃは次のように配置される。すなわち、第２集電体４ｂａの図心Ｏｂを通り、電圧検出用端子２１ｂと第２集電体４ｂａの図心Ｏｂとを結ぶ第１の直線Ｄｂ１に直交する第２の直線Ｄｂ２の反対側に、隣接する第３集電体４ｃａの電圧検出用端子２１ｃを配置する。
　ＦＩＧ．１２Ｂを参照すると、積層方向に隣接する第３集電体４ｃａと第４集電体４ｄａの電圧検出用端子２１ｃと２１ｄは次のように配置される。すなわち、第３集電体４ｃａの図心Ｏｃを通り、電圧検出用端子２１ｃと第３集電体４ｃａの図心Ｏｃとを結ぶ第１の直線Ｄｃ１に直交する第２の直線Ｄｃ２の反対側に、隣接する第４集電体４ｄａの電圧検出用端子２１ｄを配置する。
　ＦＩＧ．１２Ａを参照すると、以上の配置により、第４集電体４ｄａの図心Ｏｄを通り、電圧検出用端子２１ｄと第４集電体４ｄａの図心Ｏｄとを結ぶ第１の直線Ｄｄ１に直交する第２の直線Ｄｄ２の反対側に、隣接する第３集電体４ｃａの電圧検出用端子２１ｃが位置することになる。
　この実施形態においても、隣接する２個の集電体４にそれぞれ取り付けられた電圧検出用端子２１は９０度以上の角度間隔のもとで配置される。
　以上の条件を満たした上で、さらに好ましくは、電圧検出用端子２１ａ－２１ｄは次のように配置される。
　集電体４の図心Ｏを通る２本の直線で集電体４の平面形状を４個の領域に分け、隣接しない２つの領域の一方に位置する辺に電圧検出用端子２１を配置する。
　すなわち、ＦＩＧ．１２Ｄを参照すると、第１集電体４ａａの図心Ｏａａを通る２本の直線Ｌ１ａとＬ２ａによって第１集電体４aａを４個の領域ＲＧ１ａ、ＲＧ２ａ、ＲＧ３ａ，及びＲＧ４ａに分割し、隣接しない２つの領域ＲＧ１ａとＲＧ３ａの一方ＲＧ３ａに電圧検出用端子２１ａを配置する。隣接しない２つの領域ＲＧ１ａとＲＧ３ａのもう一方ＲＧ１ａに相当する位置に隣接する第２集電体４ｂａの電圧検出用端子２１ｂを配置する。
　ＦＩＧ．９Ｃを参照すると、第２集電体４ｂａの図心Ｏｂと長方形の対角線をなす２本の直線Ｌ１ｂとＬ２ｂによって第２集電体４ｂａを４個の領域ＲＧ１ｂ、ＲＧ２ｂ、ＲＧ３ｂ，及びＲＧ４ｂに分割し、隣接しない２つの領域ＲＧ１ｂとＲＧ３ｂの一方ＲＧ１ｂに電圧検出用端子２１ｂを配置する。隣接しない２つの領域ＲＧ１ｂとＲＧ３ｂのもう一方ＲＧ３ｂに相当する位置に隣接する第３集電体４ｃａの電圧検出用端子２１ｃを配置する。
　ＦＩＧ．１２Ｂを参照すると、第３集電体４ｃａの図心Ｏｃと長方形の対角線をなす２本の直線Ｌ１ｃとＬ１ｃによって第３集電体４ｃａを４個の領域ＲＧ１ｃ、ＲＧ２ｃ、ＲＧ３ｃ，及びＲＧ４ｃに分割し、隣接しない２つの領域ＲＧ１ｃとＲＧ３ｃの一方ＲＧ３ｃに電圧検出用端子２１ｃを配置する。隣接しない２つの領域ＲＧ１ｃとＲＧ３ｃのもう一方ＲＧ１ｃに相当する位置に隣接する第４集電体４ｄａの電圧検出用端子２１ｄを配置する。
　好ましくは、第１集電体４ａａの２本の直線Ｌ１ａとＬ２ａとの交角が鋭角をなす領域に電圧検出用端子２１ａを取り付ける。電圧検出用端子２１ｂ－２１ｄについても同様である。さらに好ましくは、隣接する２個の集電体４の電圧検出用端子２１を１５０－２１０度の角度間隔をもって配置する。
　以上のように、この実施形態によれば、対称性や頂点を持たない平面形状を持たない集電体４ａａ－４ｄａについても、この発明を適用することが可能であり、単位セル内の同一面における充電状態の不均衡を解消することである。
　ＦＩＧＳ．１３Ａ－１３Ｄを参照してこの発明の第３の実施形態を説明する。
　この実施形態においても、第１の実施形態と同様に双極型電池２を４個の集電体４ａ，４ｂ，４ｃ，及び４ｄで構成する。ＦＩＧＳ．１３Ａ－１３ＤはＦＩＧＳ．９Ａ－９Ｄと同様に、集電体４ａ－４ｄにおける電圧検出用端子２１ａ－２１ｄの配置を示す。集電体４ａ－４ｄは第１の実施形態と同様の長方形の平面形状を有する。
　この実施形態による双極型電池２においては、集電体４ａ－４ｄの電圧検出用端子２１ａ－２１ｄを取り付ける辺に高電気伝導率の所定幅の良導体４１－４４をあらかじめ付着させる。
　ＦＩＧ．１３Ｄを参照すると、第１集電体４ａについて電圧検出用端子２１ａを取り付ける辺３３ａに全長に渡って薄いフィルム状の第１良導体４１をあらかじめ付着させる。
　ＦＩＧ．１３Ｃを参照すると、第２集電体４ｂについて電圧検出用端子２１ｂを取り付ける辺３１ｂに全長に渡って薄いフィルム状の第２良導体４２をあらかじめ付着させる。
　ＦＩＧ．１３Ｂを参照すると、第３集電体４ｃについて電圧検出用端子２１ｃを取り付ける辺３３ｃに全長に渡って薄いフィルム状の第３良導体４３をあらかじめ付着させる。
　ＦＩＧ．１３Ａを参照すると、第４集電体４ｄについて電圧検出用端子２１ｄを取り付ける辺３１ｄに全長に渡って薄いフィルム状の第４良導体４４をあらかじめ付着させる。各電圧検出用端子２１ａ－２１ｄは、良導体４１－４４の上に接着等の方法で取り付ける。
　ＦＩＧ．１４を参照して、電圧検出用端子２１ａ－２１ｄを取り付ける辺３３ａ、３１ｂ，３３ｃ，及び３１ｄに良導体４１－４４を付着させる理由を説明する。
　ＦＩＧ．１４は第１の実施形態の双極型電池２の第１単位セル１５ａの概略平面図である。第１の実施形態の双極型電池２では、ＦＩＧＳ．９Ｃ－９Ｄに示すように、電圧検出用端子２１ａが第１集電体４ａの辺３３ａの下部に取り付けられている。また、電圧検出用端子２１ｂが第２集電体４ｂの辺３１ｂのほぼ中央部に取り付けられている。
　ＦＩＧ．１４で「正極端子位置」とあるのが電圧検出用端子２１ａの取り付け位置、「負極端子位置」とあるのが電圧検出用端子２１ｂの取り付け位置に相当する。
　さて、第１単位セル１５ａの放電時に等電圧線は一対の電圧検出用端子２１ａと２１ｂを結ぶ直線と平行をなす。放電終了後に等電圧線に直交する線、すなわち例えばＦＩＧ．１４のＸＶ－ＸＶ線で切り取った、第１単位セル１５ａ内の電圧分布がＦＩＧ．１５に示される。
　ＦＩＧ．１５を参照すると、所定位置Ｂで電圧は極小となり、位置Ｂの両側においては位置Ｂから離れるほど電圧が高くなる。このように所定位置Ｂに極小値を有する電圧分布の傾向は、樹脂製の集電体など電気抵抗の高い集電体において顕著に現れる。
　ＦＩＧ．１５に示す所定位置Ｂは、ＦＩＧ．１４においてＸＶ－ＸＶ線と一対の電圧検出用端子２１ａと２１ｂを結ぶ直線とが交わる位置である。この位置で放電終了後の電圧が極小となるのは、樹脂性の集電体など電気抵抗の高い集電体を有する双極型電池においては、一対の電圧検出用端子２１ａと２１ｂを最短距離で結ぶ直線上で放電が最も活発に行われるからである。
　しかしながら、所定位置Ｂで電圧が極小となるような電圧分布を持つことは好ましくない。そこで、この発明の第３の実施形態による双極型電池２は、ＦＩＧＳ．１３Ａ－１３Ｄに示すように、電圧検出用端子２１ａ－２１ｄを取り付ける辺３３ａ，３１ｂ，３３ｃ，及び３１ｄに良導体４１－４４を付着させている。
　その結果、例えば第１単位セル１５ａでは、第１集電体４ａを取り付ける辺３３ａに配置した第１良導体４１の全体が電圧検出用端子として機能する。また、第２集電体４ｂの辺３１ｂに配置した第２良導体４２の全体が電圧検出用端子として機能する。
　ＦＩＧ．１６を参照すると、第１単位セル１５ａにおいては、第１良導体４１より第２良導体４２に向けて放電電流が流れる。つまり、正負一対の電極が、良導体４１と４２により点ではなく線として形成される。その結果、放電電流の流れは集電体４ａと４ｂの長手方向、すなわちＦＩＧ．１とＦＩＧ．３の左右の方向に延びる辺３２ａ，３２ｂ及び辺３４ａ，３４ｂと平行をなし、かつ均一となる。したがって、第１単位セル１５ａ内での電圧分布に極小を持つことが解消される。第２単位セル１５ｂ及び第３単位セル１５ｃについても同様である。
　以上をまとめると、金属集電体よりも著しく電気抵抗の高い樹脂製などの集電体を用いた場合には、単位セルの一対の電圧検出用端子を結んで得られる直線と直交する向きに沿った電圧分布は、一対の電圧検出用端子を結ぶ直線上で極小値を取る。これにより、単位セルの面内の電圧分布は平坦とならない。この実施形態の双極型電池２は、電圧検出用端子２１ａ－２１ｄを設ける辺３３ａ、３１ｂ，３３ｃ，及び３１ｄに良導体４１－４４を付着させている。良導体４１－４４が、一対の電圧検出用端子２１ａと２１ｂ（２１ｂｆ２１ｃ，２１ｃと２１ｄ）を結んで得られる直線に直交する方向の電圧分布を等電位とする。したがって、金属集電体よりも著しく抵抗の高い樹脂製などの集電体４ａ－４ｄを用いて双極型電池２を構成する場合でも、単位セル１５ａ－１５ｃ内の電流密度をそれぞれ均一化することができる。
　以上の説明に関して２０１０年７月３０日を出願日とする日本国における特願２０１０－１７２２７０号、の内容をここに引用により合体する。
　以上、この発明をいくつかの特定の実施例を通じて説明してきたが、この発明は上記の各実施例に限定されるものではない。当業者にとっては、クレームの技術範囲でこれらの実施例にさまざまな修正あるいは変更を加えることが可能である。
　例えば、第３の実施形態において、電圧検出用端子２１ａ－２１ｄを取り付ける辺３３ａ、３１ｂ，３３ｃ，及び３１ｄの全長に渡って良導体４１－４４を配置することは必ずしも必要なく、電圧検出用端子２１ａ－２１ｄを中心とする辺３３ａ、３１ｂ，３３ｃ，及び３１ｄの一部にのみ良導体４１－４４を付着させても良い。
　以上のように、この発明による双極型電池は、電圧調整用の放電を行う際に、層状の単位セル内の電圧分布を均等化する。したがって、例えば電動車両に電源にとして搭載される双極型電池の寿命を伸ばすうえで好ましい効果を期待できる。
　この発明の実施例が包含する排他的性質あるいは特長は以下のようにクレームされる。

Claims (6)

  1. 　層状の集電体（４，４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ，４ａａ，４ｂａ，４ｃａ，４ｄａ）と、集電体（４，４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ，４ａａ，４ｂａ，４ｃａ，４ｄａ）の一面に配置された正極活物質層（５）と、集電体（４，４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ，４ａａ，４ｂａ，４ｃａ，４ｄａ）のもう一面に配置された負極活物質層（６）とからなる双極型電極（３）を電解質層（７）を介して複数積層するとともに、集電体（４，４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ，４ａａ，４ｂａ，４ｃａ，４ｄａ）の周縁部に取り付けられた電圧検出用端子（２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ）を備え、
    　集電体（４，４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ，４ａａ，４ｂａ，４ｃａ，４ｄａ）の図心（Ｏａ，Ｏｂ，Ｏｃ，Ｏｄ）を通り、電圧検出用端子（２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ）と集電体（４，４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ，４ａａ，４ｂａ，４ｃａ，４ｄａ）の図心（Ｏａ，Ｏｂ，Ｏｃ，Ｏｄ）とを結ぶ第１の直線（Ｄａ１，Ｄｂ１，Ｄｃ１，Ｄｄ１）に直交する第２の直線（Ｄａ２，Ｄｂ２，Ｄｃ２，Ｄｄ２）の反対側に、隣接する集電体（４，４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ，４ａａ，４ｂａ，４ｃａ，４ｄａ）の電圧検出用端子（２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ）を配置した双極型電池（２）。
  2. 　図心（Ｏａ，Ｏｂ，Ｏｃ，Ｏｄ）で交わる２本の直線（Ｌ１ａ，Ｌ１ｂ，Ｌ１ｃ，Ｌ１ｄ，Ｌ２ａ，Ｌ２ｂ，Ｌ２ｃ，Ｌ２ｄ）で集電体（４，４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ，４ａａ，４ｂａ，４ｃａ，４ｄａ）の平面形状を４個の領域（ＲＧ１ａ，ＲＧ２ａ，ＲＧ３ａ，ＲＧ４ａ，ＲＧ１ｂ，ＲＧ２ｂ，ＲＧ３ｂ，ＲＧ４ｂ，ＲＧ１ｃ，ＲＧ２ｃ，ＲＧ３ｃ，ＲＧ４ｃ，ＲＧ１ｄ，ＲＧ２ｄ，ＲＧ３ｄ，ＲＧ４ｄ）に分割した場合に、隣接しない２つの領域の一方ともう一方に、隣接する集電体（４，４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ，４ａａ，４ｂａ，４ｃａ，４ｄａ）の電圧検出用端子（２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ）をそれぞれ配置した請求項１の双極型電池（２）。
  3. 　隣接しない２つの領域は、２本の直線（Ｌ１ａ，Ｌ１ｂ，Ｌ１ｃ，Ｌ１ｄ，Ｌ２ａ，Ｌ２ｂ，Ｌ２ｃ，Ｌ２ｄ）の交角が鋭角をなす領域（ＲＧ１ａ，ＲＧ３ａ，ＲＧ１ｂ，ＲＧ３ｂ，ＲＧ１ｃ，ＲＧ３ｃ，ＲＧ１ｄ，ＲＧ３ｄ）である請求項１の双極型電池。
  4. 　集電体（４，４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ，４ａａ，４ｂａ，４ｃａ，４ｄａ）の平面形状は長方形であり、図心（Ｏａ，Ｏｂ，Ｏｃ，Ｏｄ）で交わる２本の直線（Ｌ１ａ，Ｌ１ｂ，Ｌ１ｃ，Ｌ１ｄ，Ｌ２ａ，Ｌ２ｂ，Ｌ２ｃ，Ｌ２ｄ）は長方形の対角線である請求項２または３の双極型電池。
  5. 　隣接する集電体（４，４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ，４ａａ，４ｂａ，４ｃａ，４ｄａ）の電圧検出用端子（２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ）が１５０度から２１０度の角度間隔で配置される請求項１から４のいずれかの双極型電池（２）。
  6. 　電解質層（７）と、電解質層（７）の両側に位置する正極活物質層（５）と負極活物質層（６）とで一個の単位セル（１５，１５ａ，１５ｂ，１５ｃ）が構成され、電圧検出用端子（２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ）は各単位セル（１５，１５ａ，１５ｂ，１５ｃ）の容量調整用端子を兼用する請求項１から５のいずれかの双極型電池（２）。
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JP6881264B2 (ja) * 2017-12-01 2021-06-02 トヨタ自動車株式会社 積層平型電線
US10886576B2 (en) * 2018-04-12 2021-01-05 Volkswagen Ag Electric vehicle battery cell with sense tabs
CN112436107B (zh) * 2019-08-26 2023-01-20 青岛九环新越新能源科技股份有限公司 基于金属电极的电池
CN114865037B (zh) * 2022-03-31 2023-11-17 潍柴动力股份有限公司 一种电堆堆芯、燃料电池、车辆及电堆堆芯的组装方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004319362A (ja) * 2003-04-18 2004-11-11 Nissan Motor Co Ltd バイポーラ二次電池
JP2005235428A (ja) 2004-02-17 2005-09-02 Nissan Motor Co Ltd バイポーラ電池、組電池およびこれらの電池を備えた車両
JP2008192377A (ja) * 2007-02-01 2008-08-21 Toyota Motor Corp 蓄電装置
JP2009158281A (ja) * 2007-12-26 2009-07-16 Mazda Motor Corp バッテリパック
JP2011082097A (ja) * 2009-10-09 2011-04-21 Toyota Motor Corp 積層型電池及びその製造方法、並びに、電圧取り出し基板の取り付け方法

Family Cites Families (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19709783A1 (de) 1997-03-10 1998-09-17 Varta Batterie Laminierte Lithium-Ionen-Zelle und Verfahren zu ihrer Herstellung
JP3921826B2 (ja) 1998-07-22 2007-05-30 日産自動車株式会社 組電池セル容量調整方法
TW492207B (en) 1999-05-14 2002-06-21 Mitsubishi Cable Ind Ltd Positive electrode active material, positive electrode active material composition and lithium ion secondary battery
TW499766B (en) 2000-03-29 2002-08-21 Elite Ionergy Co Ltd Battery manufacturing method
KR20030007651A (ko) 2000-05-24 2003-01-23 텔코디아 테크놀로지스, 인코포레이티드 이중 양이온 재충전가능 전기화학 전지
US6503658B1 (en) * 2001-07-11 2003-01-07 Electro Energy, Inc. Bipolar electrochemical battery of stacked wafer cells
TW565961B (en) 2001-11-30 2003-12-11 Sanyo Electric Co Nonaqueous electrolyte secondary battery and its manufacturing method
CN1319197C (zh) * 2001-12-06 2007-05-30 松下电器产业株式会社 锂离子二次电池
JP2003282142A (ja) 2002-03-26 2003-10-03 Matsushita Electric Ind Co Ltd 薄膜積層体、薄膜電池、コンデンサ、及び薄膜積層体の製造方法と製造装置
JP2004087238A (ja) * 2002-08-26 2004-03-18 Nissan Motor Co Ltd 積層型電池
JP4056346B2 (ja) 2002-09-30 2008-03-05 三洋電機株式会社 非水電解質二次電池
JP4135473B2 (ja) * 2002-11-07 2008-08-20 日産自動車株式会社 バイポーラ電池
TWI286849B (en) 2003-03-25 2007-09-11 Nichia Corp Positive electrode active material for nonaqueous electrolyte secondary battery and nonaqueous electrolyte secondary battery
JP4427976B2 (ja) 2003-06-18 2010-03-10 日産自動車株式会社 バイポーラ電池
TWI225320B (en) 2003-09-29 2004-12-11 Antig Tech Co Ltd Manufacturing method of laminated integration-type fuel cell system and its fuel cell system
JP2005174844A (ja) 2003-12-15 2005-06-30 Nissan Motor Co Ltd バイポーラ電池
JP4622294B2 (ja) 2004-04-23 2011-02-02 日産自動車株式会社 バイポーラ電池、バイポーラ電池の製造方法、組電池およびこれらを搭載した車両
RU2260867C1 (ru) * 2004-06-22 2005-09-20 Разумов Сергей Николаевич Батарея электрохимических конденсаторов и способ ее использования
JP4892893B2 (ja) * 2004-10-22 2012-03-07 日産自動車株式会社 バイポーラ電池
JP4581628B2 (ja) 2004-10-27 2010-11-17 日産自動車株式会社 バイポーラ電池
JP4462245B2 (ja) * 2006-07-19 2010-05-12 トヨタ自動車株式会社 ２次電池、積層２次電池および組電池
JPWO2010010717A1 (ja) * 2008-07-25 2012-01-05 パナソニック株式会社 バイポーラ型電池
JP5354646B2 (ja) 2008-07-31 2013-11-27 Ｎｅｃエナジーデバイス株式会社 積層型二次電池およびその製造方法
JP5515260B2 (ja) 2008-09-19 2014-06-11 日産自動車株式会社 電気化学セル
WO2010081150A1 (en) 2009-01-12 2010-07-15 A123 Systems, Inc. Laminated battery cell and methods for creating the same
EP2613392B1 (en) 2010-09-01 2017-10-11 Nissan Motor Co., Ltd Bipolar battery

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004319362A (ja) * 2003-04-18 2004-11-11 Nissan Motor Co Ltd バイポーラ二次電池
JP2005235428A (ja) 2004-02-17 2005-09-02 Nissan Motor Co Ltd バイポーラ電池、組電池およびこれらの電池を備えた車両
JP2008192377A (ja) * 2007-02-01 2008-08-21 Toyota Motor Corp 蓄電装置
JP2009158281A (ja) * 2007-12-26 2009-07-16 Mazda Motor Corp バッテリパック
JP2011082097A (ja) * 2009-10-09 2011-04-21 Toyota Motor Corp 積層型電池及びその製造方法、並びに、電圧取り出し基板の取り付け方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
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