WO2016113863A1 - 非水電解質電池及び電池パック - Google Patents

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一臣 吉間
康宏 原田
高見　則雄
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株式会社 東芝
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Definitions

  • Embodiments of the present invention relate to a nonaqueous electrolyte battery and a battery pack.
  • Non-aqueous electrolyte batteries such as lithium ion secondary batteries have been actively conducted as high energy density batteries.
  • Non-aqueous electrolyte batteries are expected as a power source for uninterruptible power supplies of hybrid vehicles, electric vehicles, and mobile phone base stations.
  • the voltage obtained from the unit cell is as low as about 3.7V. For this reason, in order to obtain a high output, it is necessary to extract a large current from the large unit cell, so that there is a problem that the entire apparatus is enlarged.
  • Bipolar batteries have a positive electrode active material layer formed on one plate surface of a current collector, and a plurality of layers stacked in series with a bipolar electrode and an electrolyte layer forming a negative electrode active material layer on the other plate surface It is a battery of the structure. Since this bipolar battery is stacked in series inside the unit cell, a high voltage can be obtained even in the unit cell. Therefore, when obtaining a high output, an output can be obtained with a high voltage constant current, and furthermore, the electric resistance of the battery connection portion can be greatly reduced.
  • a structure using a liquid electrolyte is used.
  • the structure using a liquid electrolyte of a lithium ion secondary battery cannot be applied to the bipolar battery. That is, the structure of the bipolar battery needs to have a structure in which the electrodes are made independent so that a short circuit (liquid junction) due to ion conduction does not occur when the electrolytes existing between the electrode layers touch each other.
  • bipolar batteries using polymer solid electrolytes that do not contain liquid electrolytes have been proposed.
  • this method since the liquid electrolyte is not included in the battery, the possibility of a short circuit (liquid junction) due to ion conduction between the electrode layers is reduced.
  • the ionic conductivity of a solid electrolyte is as low as about 1/10 to 1/100 of that of a liquid electrolyte. For this reason, since the problem that the output density of a battery becomes low arises, it has not been put to practical use.
  • the gel electrolyte is a gel electrolyte in which a polymer such as polyethylene oxide (PEO) or polyvinylidene fluoride (PVdF) is impregnated with an electrolytic solution.
  • PEO polyethylene oxide
  • PVdF polyvinylidene fluoride
  • the challenge remains to increase the size (high energy density) of bipolar batteries.
  • a method of increasing the energy density of a bipolar battery a method of increasing the electrode area of the positive and negative electrodes, a method of connecting small-area bipolar unit cells in parallel, and the like can be considered.
  • a lithium ion secondary battery having a conventional electrode structure positive and negative electrodes and a separator are wound in a spiral shape without a gap, and the battery exterior is filled with high density to achieve high energy density.
  • the positive electrode and the negative electrode are integrally formed because of the structure thereof, and thus the counter electrodes come into contact with each other by spiral winding. Therefore, there is a problem that a short circuit occurs unless an insulating layer such as a separator or a polymer is sandwiched between the bipolar electrode layers.
  • a bipolar battery in which a positive electrode active material layer is formed on one plate surface of a current collector and a negative electrode active material is formed on the other plate surface. It is an object to provide a nonaqueous electrolyte battery and a battery pack.
  • the non-aqueous electrolyte battery includes a bipolar electrode and a non-aqueous electrolyte.
  • the bipolar electrode includes a current collector, a positive electrode active material layer formed on one surface of the current collector, and a negative electrode active material layer formed on the other surface of the current collector.
  • the bipolar electrode is divided into a plurality of predetermined lengths in one direction, and the portions between the divided portions are sequentially folded and folded one after another.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a schematic configuration of the nonaqueous electrolyte battery according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a perspective view showing a schematic configuration of the bipolar electrode of the nonaqueous electrolyte battery according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing a schematic configuration of the bipolar electrode according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a longitudinal sectional view showing a schematic configuration of the electrode laminate of Example 2 of the bipolar electrode.
  • FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view of a portion A in FIG.
  • FIG. 6 is an exploded perspective view showing a schematic configuration of the battery pack of the nonaqueous electrolyte battery according to the first embodiment.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a schematic configuration of the nonaqueous electrolyte battery according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a perspective view showing a schematic configuration of the bipolar electrode of the nonaqueous electrolyte battery according to the
  • FIG. 7 is a block diagram showing an electric circuit of the battery pack of FIG.
  • FIG. 8 is a side view of a main part showing a schematic configuration of a modification of the nonaqueous electrolyte battery according to the first embodiment.
  • FIG. 9 is a schematic configuration diagram illustrating an attached state of a current collecting tab of the nonaqueous electrolyte battery according to the first embodiment.
  • FIG. 10 is a schematic configuration diagram illustrating a modified example of the attached state of the current collecting tab of the nonaqueous electrolyte battery according to the first embodiment.
  • FIG. 11 is a longitudinal sectional view showing a schematic configuration of the nonaqueous electrolyte battery of FIG. FIG.
  • FIG. 12 is a diagram showing a resistance test result of the current collector in the nonaqueous electrolyte battery of FIGS. 9 and 10.
  • 13A is a longitudinal sectional view showing a schematic configuration of a double-sided positive electrode of Comparative Example 1.
  • FIG. 13B is a longitudinal sectional view showing a schematic configuration of a double-sided negative electrode of Comparative Example 1.
  • FIG. 13C is a longitudinal cross-sectional view illustrating a schematic configuration of the stacked battery of Comparative Example 1.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an example nonaqueous electrolyte battery 60 according to the first embodiment.
  • a nonaqueous electrolyte battery 60 shown in FIG. 1 includes a substantially box-shaped exterior member 61 and a zigzag-shaped bipolar electrode 11 housed in the exterior member 61.
  • the exterior member 61 is made of, for example, a laminate film in which a metal layer is interposed between two resin films.
  • FIG. 2 is a perspective view showing a schematic configuration of the bipolar electrode 11.
  • FIG. 3 shows the basic structure of the electrode body 2 of the bipolar electrode 1.
  • the electrode body 2 of the bipolar electrode 1 includes a current collector 3, a positive electrode active material layer 4 formed on one surface of the current collector 3, and a negative electrode formed on the other surface of the current collector 3. And an active material layer 5.
  • Aluminum was used as the material for the current collector 3, and the current collector 3 was formed into a square having a side of, for example, 5 cm.
  • Lithium manganese phosphate (hereinafter, LMP) was used for the positive electrode active material layer 4
  • lithium titanate (hereinafter, LTO) was used for the negative electrode active material layer 5.
  • the positive electrode active material layer 4 can occlude and release lithium.
  • the negative electrode active material layer 5 has a reaction potential in the vicinity of 1.5V.
  • LMP or LTO, a conductive additive, and a binder were mixed with 5 wt% carbon and 10 wt% polyvinylidene fluoride based on the total weight of the electrode body 2.
  • the bipolar electrode 1 according to Example 1 was produced by molding these mixtures.
  • Example 2 As shown in FIG. 4, the electrode body 2 of the bipolar electrode 1 described in Example 1 is used to form a laminated body 2X of the electrode body 2 laminated in three layers (electrode bodies 2A to 2C). There is an electrolyte layer 7 between the electrode bodies 2A to 2C of the laminate 2X so that the electrode bodies 2A to 2C do not touch each other. Further, in FIG. 4, a negative electrode member 2 t 1 is stacked via an electrolyte layer 7 on the upper side of the electrode body 2 A at the uppermost position. In FIG. 4, a positive electrode member 2 t 2 is laminated via an electrolyte layer 7 below the electrode body 2 C at the lowest position.
  • Example 3 One side (long side) of the current collector 3 was formed to 45 cm, for example, and the other side (short side) was formed to 5 cm, for example.
  • a bipolar electrode 1 was produced in the same manner as in Example 1 except that the obtained rectangular plate-shaped current collector 3 was used. That is, the positive electrode active material layer 4 is formed on one plate surface of the rectangular plate-shaped current collector 3, and the negative electrode active material layer 5 is formed on the other plate surface.
  • Example 4 A laminated body 2X of the electrode body 2 in which the electrode body 2 of the bipolar electrode 1 described in Example 3 is laminated in three layers (electrode bodies 2A to 2C), a negative electrode member 2t1, and a positive electrode member 2t2 are integrally laminated. A rectangular plate-shaped electrode laminate 6 is formed. And the bipolar battery of Example 4 was obtained by producing similarly to Example 2. Further, the rectangular plate-like electrode laminate 6 was folded in a zigzag shape and overlapped to obtain a zigzag bipolar electrode 11 (see FIG. 2) according to Example 4. At this time, as shown in FIG.
  • the electrode laminate 6 is divided into a plurality of plates with a predetermined length in one direction, and the sections 8 are sequentially bent alternately and folded in a zigzag manner. It is piled up with.
  • the bipolar electrode 11 is formed by folding each segmented portion 8 so as to be alternately folded at intervals of 5 cm. Note that a folded portion between adjacent divided portions 8 is referred to as a folded portion 12.
  • Example 5 (Modification of the first embodiment)
  • the length from the bottom in FIG. 8 to the folded portion 12 of each divided portion 8 is 5 cm, 6 cm, 5 cm, 4 cm, 5 cm, 6 cm, 5 cm, and 5 cm.
  • a bipolar electrode 11 shown in FIG. 8 was produced in the same manner as in Example 4 except that the sheets were folded in order. Accordingly, as shown in FIG. 8, when the bipolar electrode 11 is zigzag folded, folded portions 12 are alternately formed at the left and right ends of the divided portion 8.
  • the center point position O of the folded portion 12 on one end side of the divided portion 8 is bent in a state where adjacent portions with respect to the overlapping direction of the folded portion 12 are alternately shifted in a direction orthogonal to the overlapping direction.
  • one positive electrode current collecting tab 13a is formed in one of the folded portions 12 on one end side.
  • One of the folded portions 12 on the other end side is provided with one negative current collecting tab 13b.
  • the bipolar electrode 11 having the structure of Example 5 is housed in an exterior member (case) 61.
  • An insulating member 62 such as a nonwoven fabric or a resin material is disposed on the inner peripheral surface of the exterior member 61.
  • the positive current collecting tab 13a is connected to the current collector 3 of the positive electrode member 2t2, and the negative current collecting tab 13b is connected to the current collector 3 of the negative electrode member 2t1. It is connected.
  • the negative electrode current collecting tab 13b and the positive electrode current collecting tab 13a are extended to the outside from an opening (not shown) of the exterior member 61, and the negative electrode terminal 63 (see FIG. 6) and the positive electrode terminal 64 (see FIG. 6)).
  • the bipolar electrode 11 and the non-aqueous electrolyte are completely sealed by heat-sealing the opening of the exterior member 61 with the current collecting tab 13b for the negative electrode and the current collecting tab 13a for the positive electrode interposed therebetween.
  • FIG. 6 is an exploded perspective view showing a schematic configuration of the battery pack 90 of the nonaqueous electrolyte battery 60 according to the first embodiment.
  • FIG. 7 is a block diagram showing an electric circuit of the battery pack 90 of FIG.
  • the battery pack 90 shown in FIGS. 6 and 7 includes a plurality of unit cells 91.
  • the unit cell 91 is the nonaqueous electrolyte battery 60 described with reference to FIG.
  • the plurality of single cells 91 are stacked such that the negative electrode terminal 63 and the positive electrode terminal 64 extending to the outside are aligned in the same direction, and are fastened with an adhesive tape 65 to constitute an assembled battery 66. These unit cells 91 are electrically connected to each other in series as shown in FIG.
  • the printed wiring board 67 is disposed to face the side surface from which the negative electrode terminal 63 and the positive electrode terminal 64 of the unit cell 91 extend.
  • a thermistor 68, a protection circuit 69, and a terminal 70 for energizing external devices are mounted on the printed wiring board 67.
  • An insulating plate (not shown) is attached to the surface of the printed wiring board 67 facing the assembled battery 66 in order to avoid unnecessary wiring and wiring of the assembled battery 66.
  • the positive electrode side lead 71 is connected to a positive electrode terminal 64 located in the lowermost layer of the assembled battery 66, and the tip thereof is inserted into the positive electrode side connector 72 of the printed wiring board 67 and electrically connected thereto.
  • the negative electrode side lead 73 is connected to the negative electrode terminal 63 located on the uppermost layer of the assembled battery 66, and the tip thereof is inserted into the negative electrode side connector 74 of the printed wiring board 67 and electrically connected thereto.
  • These connectors 72 and 74 are connected to the protection circuit 69 through wirings 75 and 76 formed on the printed wiring board 67.
  • the thermistor 68 detects the temperature of the unit cell 91, and the detection signal is transmitted to the protection circuit 69.
  • the protection circuit 69 can cut off the plus side wiring 77a and the minus side wiring 77b between the protection circuit 69 and the terminal 70 for energization to an external device under a predetermined condition.
  • An example of the predetermined condition is, for example, when the temperature detected by the thermistor 68 is equal to or higher than a predetermined temperature.
  • Another example of the predetermined condition is when, for example, overcharge, overdischarge, overcurrent, or the like of the unit cell 91 is detected. This detection of overcharge or the like is performed on each individual cell 91 or the entire assembled battery 66.
  • the battery voltage When detecting the individual cells 91, the battery voltage may be detected, or the positive electrode potential or the negative electrode potential may be detected. In the latter case, a lithium electrode used as a reference electrode is inserted into each unit cell 91. In the case of the battery pack 90 of FIGS. 6 and 7, a wiring 78 for voltage detection is connected to each unit cell 91. A detection signal is transmitted to the protection circuit 69 through these wirings 78.
  • Protective sheets 79 made of rubber or resin are disposed on the three side surfaces of the assembled battery 66 excluding the side surfaces from which the positive electrode terminal 64 and the negative electrode terminal 63 protrude.
  • the assembled battery 66 is stored in the storage container 80 together with each protective sheet 79 and the printed wiring board 67. That is, the protective sheet 79 is disposed on each of the inner side surface in the long side direction and the inner side surface in the short side direction of the storage container 80, and the printed wiring board 67 is disposed on the inner side surface on the opposite side in the short side direction.
  • the assembled battery 66 is located in a space surrounded by the protective sheet 79 and the printed wiring board 67.
  • the lid 81 is attached to the upper surface of the storage container 80.
  • a heat shrink tape may be used instead of the adhesive tape 65 for fixing the assembled battery 66.
  • the protective sheets 79 are arranged on both side surfaces of the assembled battery 66, the heat shrinkable tube is circulated, and then the heat shrinkable tube is thermally contracted to bind the assembled battery 66.
  • FIGS. 6 and 7 show the configuration in which the unit cells 91 are connected in series, but in order to increase the battery capacity, they may be connected in parallel.
  • the assembled battery pack 90 can also be connected in series and / or in parallel.
  • the mode of the battery pack 90 is appropriately changed depending on the use.
  • a use of the battery pack 90 one in which cycle characteristics with a large current characteristic are desired is preferable.
  • Specific applications include power supplies for digital cameras, and in-vehicle applications such as two-wheel to four-wheel hybrid electric vehicles, two-wheel to four-wheel electric vehicles, and assist bicycles.
  • the battery pack 90 is particularly suitable for in-vehicle use.
  • the electrode group can hold a non-aqueous electrolyte.
  • the nonaqueous electrolyte can also be stored in the main part of the exterior member 61 together with the electrode group.
  • the nonaqueous electrolyte battery 60 according to the first embodiment prevents leakage of the nonaqueous electrolyte through the opening provided in the lead holding portion, that is, leakage of the nonaqueous electrolyte from the inside of the battery to the outside of the battery. You can also.
  • the electrode lead whose heat is sealed at the periphery of the opening provided in the lead sandwiching portion exhibits high sealing performance. Therefore, leakage of the nonaqueous electrolyte from the inside of the battery to the outside of the battery can be further prevented.
  • the electrode group can include a positive electrode and a negative electrode. Further, the electrode group can include a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode.
  • the positive electrode can include a positive electrode current collector and a positive electrode material layer formed on the positive electrode current collector.
  • the positive electrode material layer may be formed on both sides of the positive electrode current collector, or may be formed only on one side. Further, the positive electrode current collector may include a positive electrode material layer unsupported portion in which the positive electrode material layer is not formed on any surface.
  • the positive electrode material layer can contain a positive electrode active material.
  • the positive electrode material layer can further include a conductive agent and a binder.
  • the conductive agent can be blended in order to improve current collection performance and suppress contact resistance between the positive electrode active material and the positive electrode current collector.
  • the binder can be blended to fill a gap between the dispersed positive electrode active materials and bind the positive electrode active material and the positive electrode current collector.
  • the positive electrode can be connected to the electrode lead, that is, the positive electrode lead, for example, via the positive electrode material layer unsupported portion of the positive electrode current collector.
  • the positive electrode and the positive electrode lead can be connected by, for example, welding.
  • the negative electrode can include a negative electrode current collector and a negative electrode material layer formed on the negative electrode current collector.
  • the negative electrode material layer may be formed on both sides of the negative electrode current collector, or may be formed only on one side.
  • the negative electrode current collector may include a negative electrode material layer unsupported portion in which the negative electrode material layer is not formed on any surface.
  • the negative electrode material layer can contain a negative electrode active material.
  • the negative electrode material layer can further include a conductive agent and a binder.
  • the conductive agent can be blended in order to enhance the current collecting performance and suppress the contact resistance between the negative electrode active material and the negative electrode current collector.
  • a binder can be mix
  • the negative electrode can be connected to the electrode lead, that is, the negative electrode lead, for example, via the negative electrode material layer unsupported portion of the negative electrode current collector.
  • the connection between the negative electrode and the negative electrode lead can be performed by welding, for example.
  • Negative electrode The negative electrode is produced, for example, by applying a negative electrode agent paste obtained by dispersing a negative electrode active material, a conductive agent and a binder in a suitable solvent to one or both sides of a negative electrode current collector and drying the paste. be able to. After drying, the negative electrode paste can be pressed.
  • Examples of the negative electrode active material include carbonaceous materials, metal oxides, metal sulfides, metal nitrides, alloys, and light metals that can occlude and release lithium ions.
  • Examples of the carbonaceous material that can occlude and release lithium ions include coke, carbon fiber, pyrolytic vapor phase carbonaceous material, graphite, resin fired body, mesophase pitch-based carbon fiber, or mesophase spherical carbon fired body. Can do. Among them, it is preferable to use mesophase pitch-based carbon fiber or mesophase spherical carbon graphitized at 2500 ° C. or higher because the electrode capacity can be increased.
  • the metal oxide examples include titanium-containing metal composite oxides, for example, tin-based oxides such as SnB 0.4 P 0.6 O 3.1 and SnSiO 3, and silicon-based oxides such as SiO, such as WO 3. And tungsten-based oxides.
  • titanium-containing metal composite oxides for example, tin-based oxides such as SnB 0.4 P 0.6 O 3.1 and SnSiO 3, and silicon-based oxides such as SiO, such as WO 3.
  • tungsten-based oxides examples include titanium-containing metal composite oxides, for example, tin-based oxides such as SnB 0.4 P 0.6 O 3.1 and SnSiO 3, and silicon-based oxides such as SiO, such as WO 3. And tungsten-based oxides.
  • titanium-containing metal composite oxides for example, tin-based oxides such as SnB 0.4 P 0.6 O 3.1 and SnSiO 3
  • silicon-based oxides such as SiO, such as WO 3.
  • titanium-containing metal composite oxides examples include titanium-based oxides that do not contain lithium during lithium oxide synthesis, lithium titanium oxides, and some of the constituent elements of lithium titanium oxides such as Nb, Mo, W, P, A lithium titanium composite oxide substituted with at least one kind of different element selected from the group consisting of V, Sn, Cu, Ni and Fe can be given.
  • lithium titanium oxide examples include lithium titanate having a spinel structure (for example, Li 4 + x Ti 5 O 12 (x can be changed within a range of 0 ⁇ x ⁇ 3 by charge / discharge)), bronze Titanium oxide having a structure (B) or anatase structure (for example, Li x TiO 2 (0 ⁇ x ⁇ 1), composition before charging is TiO 2 ), ramsteride type lithium titanate (for example, Li 2 + y Ti 3 O 7 ( y can be changed within a range of 0 ⁇ y ⁇ 3 by charging / discharging), and niobium titanium oxide (for example, Li x NbaTiO 7 (0 ⁇ x, more preferably 0 ⁇ x ⁇ 1) 1 ⁇ a ⁇ 4)).
  • a spinel structure for example, Li 4 + x Ti 5 O 12 (x can be changed within a range of 0 ⁇ x ⁇ 3 by charge / discharge)
  • titanium-based oxide examples include metal composite oxides containing TiO 2 , Ti, and at least one element selected from the group consisting of P, V, Sn, Cu, Ni, Co, and Fe.
  • TiO 2 is preferably anatase type and low crystalline having a heat treatment temperature of 300 to 500 ° C.
  • the metal composite oxide containing Ti and at least one element selected from the group consisting of P, V, Sn, Cu, Ni, Co, and Fe include TiO 2 —P 2 O 5 , TiO 2.
  • the metal composite oxide preferably has a microstructure in which a crystal phase and an amorphous phase coexist or exist alone. With such a microstructure, the cycle performance can be greatly improved.
  • a lithium titanium oxide, a metal composite oxide containing at least one element selected from the group consisting of Ti and P, V, Sn, Cu, Ni, Co, and Fe is preferable.
  • metal sulfide examples include lithium sulfide (TiS 2 ), molybdenum sulfide (MoS 2 ), iron sulfide (FeS, FeS 2 , Li x FeS 2 (where 0 ⁇ x ⁇ 1)).
  • metal sulfide examples include lithium sulfide (TiS 2 ), molybdenum sulfide (MoS 2 ), iron sulfide (FeS, FeS 2 , Li x FeS 2 (where 0 ⁇ x ⁇ 1)).
  • metal sulfide examples include lithium sulfide (TiS 2 ), molybdenum sulfide (MoS 2 ), iron sulfide (FeS, FeS 2 , Li x FeS 2 (where 0 ⁇ x ⁇ 1)).
  • lithium cobalt nitride Li x Co y N (where 0 ⁇ x ⁇ 4, 0 ⁇ y ⁇ 0.5)
  • lithium titanate having a spinel structure is desirable to use as the negative electrode active material.
  • a carbon material can be used as the conductive agent.
  • the carbon material include acetylene black, carbon black, coke, carbon fiber, and graphite.
  • binder for example, polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVdF), ethylene-propylene-diene copolymer (EPDM), styrene-butadiene rubber (SBR), carboxymethylcellulose (CMC), or the like is used.
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • PVdF polyvinylidene fluoride
  • EPDM ethylene-propylene-diene copolymer
  • SBR styrene-butadiene rubber
  • CMC carboxymethylcellulose
  • the negative electrode current collector various metal foils and the like can be used depending on the negative electrode potential.
  • examples thereof include aluminum foil, aluminum alloy foil, stainless steel foil, titanium foil, copper foil, and nickel foil.
  • the thickness of the foil at this time is preferably 8 ⁇ m or more and 25 ⁇ m or less.
  • the negative electrode potential can be nobler than 0.3 V with respect to metallic lithium, for example, when lithium titanium oxide is used as the negative electrode active material, the use of aluminum foil or aluminum alloy foil reduces the battery weight. Is preferable.
  • the average crystal grain size of the aluminum foil and the aluminum alloy foil is preferably 50 ⁇ m or less.
  • the aluminum foil or aluminum alloy foil having an average crystal particle size range of 50 ⁇ m or less is affected by many factors such as material composition, impurities, processing conditions, heat treatment history and annealing conditions, and the crystal The particle diameter (diameter) is adjusted by combining the above factors in the production process.
  • the thickness of the aluminum foil and the aluminum alloy foil is preferably 20 ⁇ m or less, more preferably 15 ⁇ m or less.
  • the purity of the aluminum foil is preferably 99% or more.
  • As the aluminum alloy an alloy containing at least one element such as magnesium, zinc, or silicon is preferable.
  • the content of transition metals such as iron, copper, nickel and chromium is preferably 1% or less. In the case of in-vehicle use, it is particularly preferable to use an aluminum alloy foil.
  • the mixing ratio of the negative electrode active material, the conductive agent and the binder should be in the range of 80 to 95% by weight of the negative electrode active material, 3 to 20% by weight of the conductive agent, and 1.5 to 7% by weight of the binder. preferable.
  • Positive electrode The positive electrode is produced, for example, by applying a positive electrode agent paste obtained by dispersing a positive electrode active material, a conductive agent, and a binder in a suitable solvent to one or both sides of a positive electrode current collector and drying it. be able to. After drying, the positive electrode paste can be pressed.
  • a positive electrode agent paste obtained by dispersing a positive electrode active material, a conductive agent, and a binder in a suitable solvent to one or both sides of a positive electrode current collector and drying it. be able to. After drying, the positive electrode paste can be pressed.
  • the positive electrode active material examples include various oxides and sulfides.
  • LiMn y Co 1-y O 2 (where 0 ⁇ y ⁇ 1)
  • spinel type lithium manganese nickel composite oxide (Li x Mn 2-y Ni y O 4 (where 0 ⁇ x ⁇ 1.2, 0 ⁇ y ⁇ In a)
  • lithium phosphates having an olivine structure Li x FePO 4, Li x Fe 1-y Mn y PO 4, Li x MnPO 4, Li x Mn 1-y Fe y PO 4, Li x CoPO 4 (Where 0 ⁇ x ⁇ 1.2 and 0 ⁇ y ⁇ 1)
  • iron sulfate Fe 2 (SO 4 ) 3
  • vanadium oxide eg, V 2 O 5
  • examples of the positive electrode active material include conductive polymer materials such as polyaniline and polypyrrole, disulfide polymer materials, organic materials such as sulfur (S) and carbon fluoride, and inorganic materials.
  • More preferable positive electrode active materials are spinel-type manganese lithium (Li x Mn 2 O 4 (where 0 ⁇ x ⁇ 1.1)) and olivine-type lithium iron phosphate (Li x FePO 4 ) having high thermal stability.
  • olivine type lithium manganese phosphate Li x MnPO 4 (where 0 ⁇ x ⁇ 1)
  • olivine type lithium manganese iron phosphate Li x Mn 1-y Fe y PO 4 (where 0 ⁇ x ⁇ 1 and 0 ⁇ y ⁇ 0.5)).
  • acetylene black, carbon black, artificial graphite, natural graphite, conductive polymer, or the like can be used as the conductive agent.
  • binder examples include polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVdF), modified PVdF obtained by substituting at least one of hydrogen or fluorine of PVdF with another substituent, and vinylidene fluoride-6 fluoride.
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • PVdF polyvinylidene fluoride
  • modified PVdF obtained by substituting at least one of hydrogen or fluorine of PVdF with another substituent
  • vinylidene fluoride-6 fluoride vinylidene fluoride-6 fluoride.
  • a copolymer of propylene fluoride, a terpolymer of polyvinylidene fluoride-tetrafluoroethylene-6propylene fluoride, or the like can be used.
  • NMP N-methyl-2-pyrrolidone
  • DMF dimethylformamide
  • Examples of the positive electrode current collector include aluminum foil, aluminum alloy foil, stainless steel foil, and titanium foil having a thickness of 8 to 25 ⁇ m.
  • the positive electrode current collector is preferably an aluminum foil or an aluminum alloy foil.
  • the average crystal grain size of the aluminum foil or aluminum alloy foil is preferably 50 ⁇ m or less. More preferably, the average crystal grain size of the aluminum foil or aluminum alloy foil is 30 ⁇ m or less, and more preferably 5 ⁇ m or less.
  • the strength of the aluminum foil or the aluminum alloy foil can be dramatically increased, the positive electrode can be densified with a high press pressure, and the battery capacity can be increased. Can be increased.
  • Aluminum foil or aluminum alloy foil having an average crystal grain size in the range of 50 ⁇ m or less is affected by a number of factors such as material structure, impurities, processing conditions, heat treatment history, and annealing conditions, and the crystal grain size is It is adjusted by combining the above factors in the manufacturing process.
  • the thickness of the aluminum foil and the aluminum alloy foil is preferably 20 ⁇ m or less, more preferably 15 ⁇ m or less.
  • the purity of the aluminum foil is preferably 99% or more.
  • As the aluminum alloy an alloy containing elements such as magnesium, zinc and silicon is preferable.
  • the content of transition metals such as iron, copper, nickel and chromium is preferably 1% or less.
  • the mixing ratio of the positive electrode active material, the conductive agent and the binder should be in the range of 80 to 95% by weight of the positive electrode active material, 3 to 20% by weight of the conductive agent, and 1.5 to 7% by weight of the binder. preferable.
  • a porous separator can be used as the separator.
  • the porous separator include a porous film containing polyethylene, polypropylene, cellulose, or polyvinylidene fluoride (PVdF), and a synthetic resin nonwoven fabric.
  • PVdF polyvinylidene fluoride
  • porous films made of polyethylene or polypropylene, or both are easy to add a shutdown function that closes the pores and significantly attenuates the charge / discharge current when the battery temperature rises. This is preferable because the property can be improved. From the viewpoint of cost reduction, it is preferable to use a cellulose separator.
  • Non-aqueous electrolytes include LiBF 4 , LiPF 6 , LiAsF 6 , LiClO 4 , LiCF 3 SO 3 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiN (C 2 F 5 SO 2 ) 2 , Li (CF 3 SO 2 ) Examples thereof include organic electrolytes in which one or more lithium salts selected from 3 C, LiB [(OCO) 2 ] 2 and the like are dissolved in an organic solvent at a concentration in the range of 0.5 to 2 mol / L.
  • organic solvents examples include cyclic carbonates such as propylene carbonate (PC) and ethylene carbonate (EC), chain carbonates such as diethyl carbonate (DEC), dimethyl carbonate (DMC), and methyl ethyl carbonate (MEC), and dimethoxy.
  • Chain ethers such as ethane (DME) and diethoxyethane (DEE), cyclic ethers such as tetrahydrofuran (THF) and dioxolane (DOX), ⁇ -butyrolactone (GBL), acetonitrile (AN), sulfolane (SL), etc. It is preferable to use a single solvent or a mixed solvent.
  • a room temperature molten salt (ionic melt) containing lithium ions can be used as the non-aqueous electrolyte.
  • a secondary battery having a wide operating temperature can be obtained by selecting an ionic melt composed of lithium ions, an organic cation and an anion, which is liquid at 100 ° C. or less, preferably at room temperature or less.
  • the thickness of the stainless steel member that can be used as the case is desirably 0.2 mm or less.
  • the stainless steel member is composed of a composite film material in which a metal foil made of stainless steel and a rigid organic resin film are laminated in this order on a heat-fusible resin film (thermoplastic resin film) located in the innermost layer. It is possible.
  • heat-fusible resin film for example, a polyethylene (PE) film, a polypropylene (PP) film, a polypropylene-polyethylene copolymer film, an ionomer film, an ethylene vinyl acetate (EVA) film, or the like can be used.
  • a polyethylene terephthalate (PET) film, a nylon film, etc. can be used, for example.
  • the case may be composed of a case main body having a concave portion that can be a main portion for accommodating the electrode group, and an outer portion outside the concave portion, and a lid.
  • the case main body and the lid may be an integrated member that is seamless and continuous.
  • Electrode lead As the electrode lead that can be electrically connected to the positive electrode, that is, the positive electrode lead, for example, aluminum, titanium, an alloy based on them, stainless steel, or the like can be used.
  • the negative electrode lead that can be electrically connected to the negative electrode that is, the negative electrode lead, for example, nickel, copper and alloys based on them can be used.
  • the negative electrode potential is nobler than 1 V with respect to metallic lithium, for example, when lithium titanate is used as the negative electrode active material, aluminum or an aluminum alloy can be used as the negative electrode lead material. In this case, it is preferable to use aluminum or an aluminum alloy for both the positive electrode lead and the negative electrode lead because the light weight and the electric resistance can be kept small.
  • the positive electrode lead and the negative electrode lead are not much higher than the strength of the positive electrode current collector or the negative electrode current collector connected to the positive electrode lead because stress concentration at the connection portion is reduced.
  • ultrasonic welding which is one of the preferred methods, is applied as means for connecting to the current collector, stronger welding can be easily performed when the Young's modulus of the positive electrode lead or the negative electrode lead is smaller.
  • annealed pure aluminum JIS 1000 series is preferable as a material for the positive electrode lead or the negative electrode lead.
  • the thickness of the positive electrode lead is desirably 0.1 to 1 mm, and a more preferable range is 0.2 to 0.5 mm.
  • the thickness of the negative electrode lead is desirably 0.1 to 1 mm, and a more preferable range is 0.2 to 0.5 mm.
  • the folded bipolar electrode 11 is housed in the exterior member 61.
  • the electrode body 2 of the bipolar electrode 1 is used to form a laminate 2X of the electrode body 2 laminated in three layers (electrode bodies 2A to 2C), and the laminate 2X of the electrode body 2 and the negative electrode
  • the electrode laminate 6 was formed by integrally laminating the member 2t1 and the positive electrode member 2t2. And this electrode laminated body 6 divides one plate body into a plurality of parts with a predetermined length in one direction, and sequentially folds the divided parts 8 alternately and folds them in a zigzag shape, 1, the zigzag bipolar electrode 11 shown in FIG. 2 is formed. Therefore, by folding the bipolar electrode 11 in a zigzag manner, the energy density can be improved with a small volume.
  • FIG. 8 shows a first modification of the nonaqueous electrolyte battery 60 of the first embodiment.
  • the bipolar electrode 11 is folded in a zigzag manner as shown in the fifth embodiment, the center point position O of the folded portion 12 on one side of the folded portion 12 adjacent to the overlapping direction of the folded portion 12 is The portions are bent in a state where the portions are alternately shifted in the direction orthogonal to the overlapping direction.
  • the current collection efficiency of the bipolar batteries according to Example 5 (see FIG. 9) and Example 6 (see FIG. 10) was measured. The measurement was performed by reading the resistance value when a current of 50 mA, 100 mA, and 500 mA was passed. The result is shown in FIG. In FIG. 12, the measurement value A is a measurement result when the current collecting tab is one place, and the measurement value B is a measurement result when the current collecting tab is five places. As is clear from FIG. 12, the resistance was reduced by about half by increasing the number of current collecting tabs to five compared to the case where the number of current collecting tabs was only one.
  • Example 2 the constant current charge / discharge test in Example 2 and Comparative Example 2 was performed.
  • the average operating voltage was calculated from the test results, and the obtained values are shown in Table 1.
  • the bipolar battery in which the positive electrode active material layer is formed on one plate surface of the current collector and the negative electrode active material is formed on the other plate surface is intended to increase the energy density and reduce the resistance.
  • a bipolar battery, a method of manufacturing the same, and a battery pack can be provided.

Abstract

実施の形態は、集電体の一方の板面に正極活物質層、同他方の板面に負極活物質をそれぞれ形成するバイポーラ型電池の高エネルギー密度化と低抵抗化を図ることができる非水電解質電池及び電池パックを提供することが課題である。 非水電解質電池６０は、バイポーラ電極１１と、非水電解質層７と、を具備する。バイポーラ電極１１は、集電体３と、集電体３の一面に形成された正極活物質層４と、集電体３の他面に形成された負極活物質層５とを有する。バイポーラ電極１１は、一方向に所定の長さで複数に区分けし、各区分け部分８間を順次、互い違いにそれぞれ折り曲げて折り畳んで重ねてある。

Description

非水電解質電池及び電池パック
　本発明の実施形態は、非水電解質電池及び電池パックに関する。
　近年、高エネルギー密度電池として、リチウムイオン二次電池のような非水電解質電池の研究開発が盛んに進められている。非水電解質電池は、ハイブリッド自動車や、電気自動車、携帯電話基地局の無停電電源用などの電源として期待されている。しかしながら、リチウムイオン二次電池の単電池を大型化しても単電池から得られる電圧は３．７Ｖ程度と低電圧である。そのため、高出力を得るためには、大型化した単電池から大電流を取り出す必要があるので、装置全体が大型化する問題がある。
　これらの問題を解決する電池として、バイポーラ型電池が提案されている。バイポーラ型電池は、集電体の一方の板面に正極活物質層を形成するとともに、同他方の板面に負極活物質層を形成するバイポーラ電極と電解質層とを挟んで複数枚直列に積層した構造の電池である。このバイポーラ型電池では、単電池内部で直列に積層するため、単電池においても高電圧を得ることができる。よって、高出力を得る際にも高電圧定電流で出力が得られ、さらには、電池接続部の電気抵抗を大幅に低減できる。
　リチウムイオン二次電池では、液状の電解質を用いた構造が用いられている。しかしながら、バイポーラ型電池は単電池中で正極と負極が繰り返されるため、リチウムイオン二次電池の液状の電解質を用いた構造をバイポーラ型電池に適応することはできない。すなわち、バイポーラ型電池の構造上、電極層間に存在する電解液が互いに触れることによりイオン伝導による短絡（液絡）が起きないように、各電極間を独立させた構造をとる必要がある。
　これまでに、液状の電解質を含まない高分子固体電解質を用いたバイポーラ型電池が提案されている。この方法を用いると電池内に液状の電解質を含まないことから、電極層間のイオン伝導による短絡（液絡）の可能性が低くなる。しかし、一般的に固体電解質のイオン伝導度は液状の電解質に比べて１／１０から１／１００程度と非常に低い。このため、電池の出力密度が低くなってしまう問題が生じるため、実用化にはいたっていない。
　これらの事情を鑑みて、液状の電解質を半固形化したゲル電解質を用いたバイポーラ型電池が提案されている。ゲル電解質は、ポリエチレンオキサイド（ＰＥＯ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）などの高分子に電解液を染み込ませたゲル状の電解質である。このゲル電解質は、イオン伝導度が高く、電池の出力密度も十分に得られることが期待される。
特表２０１２－５２１６２４号公報 特表２０１２－５１６５４２号公報
　バイポーラ型電池を大型化（高エネルギー密度化）するためには課題が残っている。バイポーラ型電池を高エネルギー密度化する方法として、正負極の電極面積を大きくする方法や、小面積のバイポーラ型単電池を並列に接続する方法などが考えられる。従来の電極構造を持つリチウムイオン二次電池は、正負極の電極とセパレータを隙間なく渦巻き状に巻き付けて、電池外装に高密度で充填することで高エネルギー密度化を図っている。しかし、バイポーラ型電池においては、その構造上、正極及び負極が一体となって形成されていることから、渦巻き状の巻き付けにより対極が互いに接触することになる。このため、バイポーラ電極層間にセパレータやポリマーなどの絶縁層を挟むなどしない限りは短絡してしまうという問題がある。
　しかしながら、この場合はセパレータやポリマーを挟むことにより電極体の厚みが増えて電極の充填率が下がる。そのため、この方法を用いて高エネルギー密度化することは従来困難である。また、渦巻き状の巻き付けによって電極面積を拡大した場合においても、電池の電流取り出し端子部に接続するための電極集電タブを複数個所から取り出すことが困難である。このことから、電極面積が大きくなる程に電池の内部抵抗が増大することがバイポーラ型電池における高出力化の妨げとなっている。したがって、バイポーラ型電池におけるこれらの問題を解決し、高出入力と高エネルギー密度を兼ね備えるための技術が必要とされている。
　本実施の形態は、集電体の一方の板面に正極活物質層、同他方の板面に負極活物質をそれぞれ形成するバイポーラ型電池の高エネルギー密度化と低抵抗化を図ることができる非水電解質電池及び電池パックを提供することを課題とする。
　実施形態によれば、非水電解質電池は、バイポーラ電極と、非水電解質と、を具備する。バイポーラ電極は、集電体と、前記集電体の一面に形成された正極活物質層と、前記集電体の他面に形成された負極活物質層とを有する。前記バイポーラ電極は、一方向に所定の長さで複数に区分けし、各区分け部分間を順次、互い違いにそれぞれ折り曲げて折り畳んで重ねてある。
図１は、第１の実施の形態の非水電解質電池の概略構成を示す縦断面図である。 図２は、第１の実施の形態の非水電解質電池のバイポーラ電極の概略構成を示す斜視図である。 図３は、バイポーラ電極の実施例１の概略構成を示す縦断面図である。 図４は、バイポーラ電極の実施例２の電極積層体の概略構成を示す縦断面図である。 図５は、図１のＡ部の拡大断面図である。 図６は、第１の実施の形態の非水電解質電池の電池パックの概略構成を示す分解斜視図である。 図７は、図６の電池パックの電気回路を示すブロック図である。 図８は、第１の実施の形態の非水電解質電池の変形例の概略構成を示す要部の側面図である。 図９は、第１の実施の形態の非水電解質電池の集電タブの取り付け状態を示す概略構成図である。 図１０は、第１の実施の形態の非水電解質電池の集電タブの取り付け状態の変形例を示す概略構成図である。 図１１は、図１０の非水電解質電池の概略構成を示す縦断面図である。 図１２は、図９および図１０の非水電解質電池における集電体の抵抗試験結果を示す図である。 図１３Ａは、比較例１の両面正極の電極の概略構成を示す縦断面図である。 図１３Ｂは、比較例１の両面負極の電極の概略構成を示す縦断面図である。 図１３Ｃは、比較例１の積層型電池の概略構成を示す縦断面図である。
　以下に、第１の実施形態に係る非水電解質電池及び電池パックについて図面を参照して説明する。なお、実施形態を通して共通の構成には同一の符号を付すものとし、重複する説明は省略する。また、各図は実施形態の説明とその理解を促すための模式図であり、その形状や寸法、比などは実際の装置と異なる個所があるが、これらは以下の説明と公知の技術を参酌して適宜、設計変更することができる。
　（第１実施形態）　
　図１乃至図７は、第１の実施の形態を示す。図１は、第１の実施形態に係る一例の非水電解質電池６０の概略断面図である。図１に示す非水電解質電池６０は、ほぼ箱形の外装部材６１と、この外装部材６１内に収納されたつづら折り状のバイポーラ電極１１とを有する。外装部材６１は、例えば２枚の樹脂フィルムの間に金属層を介在したラミネートフィルムからなる。図２は、バイポーラ電極１１の概略構成を示す斜視図である。
　［実施例１］　
　図３は、バイポーラ電極１の電極本体２の基本構造を示す。図３に示すようにバイポーラ電極１の電極本体２は、集電体３と、集電体３の一面に形成された正極活物質層４と、集電体３の他面に形成された負極活物質層５とを有する。集電体３の素材にはアルミニウムを用い、１辺が例えば５ｃｍの正方形に成形した。正極活物質層４にはリン酸マンガンリチウム（以下ＬＭＰ）、負極活物質層５にはチタン酸リチウム（以下ＬＴＯ）を用いた。正極活物質層４は、リチウムを吸蔵及び放出可能である。負極活物質層５は、１．５Ｖ付近に反応電位が存在する。ＬＭＰもしくはＬＴＯと導電助剤、粘結材をそれぞれ電極本体２の総重量に対してカーボンを５ｗｔ％、ポリフッ化ビニリデンを１０ｗｔ％混合した。これらの混合物を成形することで、実施例１に係るバイポーラ電極１を作製した。
　［実施例２］　
　図４に示すように実施例１に記載のバイポーラ電極１の電極本体２を用いて３層（電極本体２Ａ～２Ｃ）に積層した電極本体２の積層体２Ｘを形成する。この積層体２Ｘの各電極本体２Ａ～２Ｃ間にはそれぞれ電解質層７があり、電極本体２Ａ～２Ｃ同士が触れないようにする。さらに、図４中で、最上段の位置の電極本体２Ａの上側には負極部材２ｔ１が電解質層７を介して積層されている。図４中で、最下段の位置の電極本体２Ｃの下側には正極部材２ｔ２が電解質層７を介して積層されている。ここで、負極部材２ｔ１は、集電体３の下面側に負極活物質層５のみが形成されている。正極部材２ｔ２は、集電体３の上面側に正極活物質層４のみが形成されている。これらの電極本体２の積層体２Ｘと、負極部材２ｔ１と、正極部材２ｔ２とが一体的に積層されて電極積層体６を形成し、バイポーラ電池を作製した。これにより、実施例２に係るバイポーラ電池を得た。
　［実施例３］　
　集電体３の１辺（長辺）を例えば４５ｃｍとし、もう１辺（短辺）を例えば５ｃｍに成形した。得られた長方形の板状の集電体３を用いた以外は、実施例１と同様にバイポーラ電極１を作製した。すなわち、長方形の板状の集電体３の一方の板面に正極活物質層４を形成するとともに、同他方の板面に負極活物質層５を形成している。
　［実施例４］　
　実施例３に記載のバイポーラ電極１の電極本体２を３層（電極本体２Ａ～２Ｃ）に積層した電極本体２の積層体２Ｘと、負極部材２ｔ１と、正極部材２ｔ２とが一体的に積層された長方形の板状の電極積層体６を形成する。そして、実施例２と同様に作製することで、実施例４のバイポーラ電池を得た。さらに、この長方形の板状の電極積層体６をつづら折り状に折り畳んで重ねて実施例４に係るつづら折りバイポーラ電極１１（図２参照）を得た。このとき、図２に示すように電極積層体６は、１つの板体を一方向に所定の長さで複数に区分けし、各区分け部分８間を順次、互い違いにそれぞれ折り曲げてつづら折り状に折り畳んで重ねてある。各区分け部分８は、例えば、５ｃｍ毎に順次、互い違いにそれぞれ折り返すようにつづら折りにすることでバイポーラ電極１１が形成されている。なお、隣接する区分け部分８間の折り返し部分を折り返し部１２と称する。
　［実施例５］（第１の実施形態の変形例）　
　実施例４に記載のつづら折りバイポーラ電極１１を作製するとき、各区分け部分８の折り返し部１２までの長さを図８中の下から５ｃｍ、６ｃｍ、５ｃｍ、４ｃｍ、５ｃｍ、６ｃｍ、５ｃｍ、５ｃｍの順につづら折りにした以外は、実施例４と同様に図８に示すバイポーラ電極１１を作製した。これにより、図８に示すようにバイポーラ電極１１は、つづら折りにするとき、区分け部分８の左右の両端に交互に折り返し部１２が形成される。そして、区分け部分８の一端側の折り返し部１２の中心点位置Ｏは、折り返し部１２の重ね合わせ方向に対して隣接する部分が重ね合わせ方向と直交する方向に交互にずらした状態で折り曲げてある。ここでは、図９に示すように一端側の折り返し部１２の１つに１つの正極用の集電用タブ１３ａが形成されている。他端側の折り返し部１２の１つに１つの負極用の集電用タブ１３ｂとが設けられている。
　［実施例６］　
　実施例５に記載のつづら折りバイポーラ電極１１において、図１０に示すように各折り返し地点に集電用タブを正負極の各５ヶ所、合計１０ヶ所に溶接して設置した。図１０中で、１４ａは、正極の集電用タブ、１４ｂは、負極の集電用タブである。これ以外は、実施例５と同様につづら折りバイポーラ電極１１を作製した。
　図１に示すように第１の実施形態に係る非水電解質電池６０では、上記実施例５の構造のバイポーラ電極１１が外装部材（ケース）６１内に収納されている。外装部材６１の内周面には、例えば不織布や、樹脂材料などの絶縁部材６２が配設されている。
　バイポーラ電極１１の外周端近傍において、正極用の集電用タブ１３ａは、正極部材２ｔ２の集電体３に接続され、負極用の集電用タブ１３ｂは、負極部材２ｔ１の集電体３に接続されている。これらの負極用の集電用タブ１３ｂ及び正極用の集電用タブ１３ａは、外装部材６１の図示しない開口部から外部に延出され、負極端子６３（図６参照）及び正極端子６４（図６参照）にそれぞれ接続されている。外装部材６１の開口部を負極用の集電用タブ１３ｂ及び正極用の集電用タブ１３ａを挟んでヒートシールすることによりバイポーラ電極１１及び非水電解質を完全密封している。
　また、図６は、第１の実施の形態の非水電解質電池６０の電池パック９０の概略構成を示す分解斜視図である。図７は、図６の電池パック９０の電気回路を示すブロック図である。図６及び図７に示す電池パック９０は、複数個の単電池９１を備える。単電池９１は、図１を参照しながら説明した非水電解質電池６０である。
　複数の単電池９１は、外部に延出した負極端子６３及び正極端子６４が同じ向きに揃えられるように積層され、粘着テープ６５で締結することにより組電池６６を構成している。これらの単電池９１は、図７に示すように互いに電気的に直列に接続されている。
　プリント配線基板６７は、単電池９１の負極端子６３及び正極端子６４が延出する側面に対向して配置されている。プリント配線基板６７には、図７に示すようにサーミスタ６８、保護回路６９及び外部機器への通電用端子７０が搭載されている。なお、組電池６６と対向するプリント配線基板６７の面には組電池６６の配線と不要な接続を回避するために絶縁板（図示せず）が取り付けられている。
　正極側リード７１は、組電池６６の最下層に位置する正極端子６４に接続され、その先端はプリント配線基板６７の正極側コネクタ７２に挿入されて電気的に接続されている。負極側リード７３は、組電池６６の最上層に位置する負極端子６３に接続され、その先端はプリント配線基板６７の負極側コネクタ７４に挿入されて電気的に接続されている。これらのコネクタ７２及び７４は、プリント配線基板６７に形成された配線７５及び７６を通して保護回路６９に接続されている。
　サーミスタ６８は、単電池９１の温度を検出し、その検出信号は保護回路６９に送信される。保護回路６９は、所定の条件で保護回路６９と外部機器への通電用端子７０との間のプラス側配線７７ａ及びマイナス側配線７７ｂを遮断できる。所定の条件の一例とは、例えば、サーミスタ６８の検出温度が所定温度以上になったときである。また、所定の条件の他の例とは、例えば、単電池９１の過充電、過放電、過電流等を検出したときである。この過充電等の検出は、個々の単電池９１もしくは組電池６６全体について行われる。
　個々の単電池９１を検出する場合、電池電圧を検出してもよいし、正極電位もしくは負極電位を検出してもよい。後者の場合、個々の単電池９１中に参照極として用いるリチウム電極が挿入される。図６及び図７の電池パック９０の場合、単電池９１それぞれに電圧検出のための配線７８が接続されている。これら配線７８を通して検出信号が保護回路６９に送信される。
　正極端子６４及び負極端子６３が突出する側面を除く組電池６６の三側面には、ゴムもしくは樹脂からなる保護シート７９がそれぞれ配置されている。
　組電池６６は、各保護シート７９及びプリント配線基板６７と共に収納容器８０内に収納される。すなわち、収納容器８０の長辺方向の両方の内側面と短辺方向の内側面それぞれに保護シート７９が配置され、短辺方向の反対側の内側面にプリント配線基板６７が配置される。組電池６６は、保護シート７９及びプリント配線基板６７で囲まれた空間内に位置する。蓋８１は、収納容器８０の上面に取り付けられている。
　なお、組電池６６の固定には粘着テープ６５に代えて、熱収縮テープを用いてもよい。この場合、組電池６６の両側面に保護シート７９を配置し、熱収縮チューブを周回させた後、熱収縮チューブを熱収縮させて組電池６６を結束させる。
　図６及び図７では単電池９１を直列接続した形態を示したが、電池容量を増大させるためには並列に接続してもよい。組み上がった電池パック９０を直列及び／又は並列に接続することもできる。
　また、電池パック９０の態様は用途により適宜変更される。電池パック９０の用途としては、大電流特性でのサイクル特性が望まれるものが好ましい。具体的な用途としては、デジタルカメラの電源用や、二輪乃至四輪のハイブリッド電気自動車、二輪乃至四輪の電気自動車、アシスト自転車等の車載用が挙げられる。電池パック９０は、特に、車載用が好適である。
　次に、第１の実施の形態に係る非水電解質電池６０をより詳細に説明する。電極群は、非水電解質を保持することができる。非水電解質も、電極群と共に、外装部材６１の主部に収納され得る。
　第１の実施の形態に係る非水電解質電池６０は、リード挟持部に設けられた開口部を介しての非水電解質の漏出、すなわち、電池内部から電池外部への非水電解質の漏出を防ぐこともできる。特に、第１の実施の形態に係る非水電解質電池６０のうち、電極リードがリード挟持部に設けられた開口部の周縁に熱シールされているものは、熱シールが高いシール性を示す。そのため、電池内部から電池外部への非水電解質の漏出を更に防ぐことができる。電極群は正極及び負極を含み得る。更に、電極群は、正極と負極との間に介在したセパレータを含むこともできる。
　正極は、正極集電体と正極集電体上に形成された正極材料層とを備えることができる。正極材料層は、正極集電体の両面上に形成されていてもよいし、又は片面のみに形成されていてもよい。また、正極集電体は、いずれの面上にも正極材料層が形成されていない正極材料層無担持部を含んでいてもよい。
　正極材料層は、正極活物質を含むことができる。正極材料層は、導電剤及び結着剤を更に含むことができる。導電剤は、集電性能を高め、且つ、正極活物質と正極集電体との間の接触抵抗を抑えるために配合することができる。結着剤は、分散された正極活物質の間隙を埋め、また、正極活物質と正極集電体とを結着させるために配合することができる。
　正極は、例えば正極集電体の正極材料層無担持部を介して、電極リード、すなわち正極リードに接続することができる。正極と正極リードとの接続は、例えば溶接によって行うことができる。
　負極は、負極集電体と負極集電体上に形成された負極材料層とを備えることができる。負極材料層は、負極集電体の両面上に形成されていてもよいし、又は片面のみに形成されていてもよい。また、負極集電体は、いずれの面上にも負極材料層が形成されていない負極材料層無担持部を含んでいてもよい。
　負極材料層は、負極活物質を含むことができる。負極材料層は、導電剤及び結着剤を更に含むことができる。導電剤は、集電性能を高め、且つ、負極活物質と負極集電体との間の接触抵抗を抑えるために配合することができる。結着剤は、分散された負極活物質の間隙を埋め、また、負極活物質と負極集電体とを結着させるために配合することができる。
　負極は、例えば負極集電体の負極材料層無担持部を介して、電極リード、すなわち負極リードに接続することができる。負極と負極リードとの接続は、例えば溶接によって行うことができる。
　以下、第１の実施の形態に係る非水電解質電池において用いることができる部材及び材料について説明する。
　［１］負極　
　負極は、例えば、負極活物質、導電剤及び結着剤を適当な溶媒に分散させて得られる負極剤ペーストを、負極集電体の片側又は両面に塗布し、これを乾燥させることにより作製することができる。乾燥後、負極剤ペーストを、プレスをすることもできる。
　負極活物質としては、例えばリチウムイオンを吸蔵及び放出することができる炭素質物、金属酸化物、金属硫化物、金属窒化物、合金、軽金属などを挙げることができる。
　リチウムイオンを吸蔵及び放出することができる炭素質物としては、例えばコークス、炭素繊維、熱分解気相炭素物、黒鉛、樹脂焼成体、メソフェーズピッチ系炭素繊維又はメソフェーズ球状カーボンの焼成体などを挙げることができる。中でも、２５００℃以上で黒鉛化したメソフェーズピッチ系炭素繊維又はメソフェーズ球状カーボンを用いることが、電極容量を高くすることができるため好ましい。
　金属酸化物としては、例えば、チタン含有金属複合酸化物、例えばＳｎＢ０．４Ｐ０．６Ｏ３．１やＳｎＳｉＯ３などのスズ系酸化物、例えばＳｉＯなどのケイ素系酸化物、例えばＷＯ３などのタングステン系酸化物などが挙げられる。これら金属酸化物の中で、金属リチウムに対する電位が０．５Ｖよりも高い負極活物質、例えばチタン酸リチウムのようなチタン含有金属複合酸化物を用いることが、電池を急速に充電した場合でも負極上でのリチウムデンドライトの発生を抑えることができ、ひいては劣化を抑えることができるため、好ましい。
　チタン含有金属複合酸化物としては、例えば、酸化物合成時はリチウムを含まないチタン系酸化物、リチウムチタン酸化物、リチウムチタン酸化物の構成元素の一部を例えばＮｂ、Ｍｏ，Ｗ，Ｐ、Ｖ、Ｓｎ、Ｃｕ、Ｎｉ及びＦｅよりなる群から選択される少なくとも１種類の異種元素で置換したリチウムチタン複合酸化物などを挙げることができる。リチウムチタン酸化物としては、例えば、スピネル構造を有するチタン酸リチウム（例えばＬｉ４＋ｘＴｉ５Ｏ１２（ｘは、充放電により０≦ｘ≦３の範囲内で変化し得るものである））、ブロンズ構造（Ｂ）又はアナターゼ構造のチタン酸化物(例えばＬｉｘＴｉＯ２（０≦ｘ≦１）、充電前の組成はＴｉＯ２)、ラムステライド型のチタン酸リチウム（例えばＬｉ２＋ｙＴｉ３Ｏ７（ｙは、充放電により０≦ｙ≦３の範囲内で変化し得るものである）、で表されるニオブチタン酸化物（例えばＬｉｘＮｂaＴｉＯ７(０≦ｘ、より好ましい範囲は０≦ｘ≦１、１≦ａ≦４)）などを挙げることができる。
　チタン系酸化物としては、ＴｉＯ２、ＴｉとＰ、Ｖ、Ｓｎ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｏ及びＦｅよりなる群から選択される少なくとも１種類の元素とを含有する金属複合酸化物などが挙げられる。ＴｉＯ２はアナターゼ型で熱処理温度が３００～５００℃の低結晶性のものが好ましい。ＴｉとＰ、Ｖ、Ｓｎ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｏ及びＦｅよりなる群から選択される少なくとも１種類の元素とを含有する金属複合酸化物としては、例えば、ＴｉＯ２－Ｐ２Ｏ５、ＴｉＯ２－Ｖ２Ｏ５、ＴｉＯ２－Ｐ２Ｏ５－ＳｎＯ２、ＴｉＯ２－Ｐ２Ｏ５－ＭｅＯ（ＭｅはＣｕ、Ｎｉ、Ｃｏ及びＦｅよりなる群から選択される少なくとも１種類の元素）などを挙げることができる。この金属複合酸化物は、結晶相とアモルファス相とが共存もしくは、アモルファス相単独で存在したミクロ構造であることが好ましい。このようなミクロ構造であることによりサイクル性能が大幅に向上することができる。中でも、リチウムチタン酸化物、ＴｉとＰ、Ｖ、Ｓｎ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｏ及びＦｅよりなる群から選択される少なくとも１種類の元素を含有する金属複合酸化物が好ましい。
　金属硫化物として硫化リチウム（ＴｉＳ２）、硫化モリブデン（ＭｏＳ２）、硫化鉄（ＦｅＳ、ＦｅＳ２、ＬｉｘＦｅＳ２（ここで、０＜ｘ≦１である）などが挙げられる。金属窒化物としては、リチウムコバルト窒化物（ＬｉｘＣｏｙＮ（ここで、０＜ｘ＜４、０＜ｙ＜０．５である））などが挙げられる。
　負極活物質としては、スピネル構造を有するチタン酸リチウムを使用することが望ましい。
　導電剤としては、炭素材料を用いることができる。炭素材料としては、例えば、アセチレンブラック、カーボンブラック、コークス、炭素繊維、黒鉛等を挙げることができる。
　結着剤としては、例えば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）、エチレン－プロピレン－ジエン共重合体（ＥＰＤＭ）、スチレン－ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）等を用いることができる。
　負極集電体としては、負極電位に応じて種々の金属箔等を用いることができるが、例えばアルミニウム箔、アルミニウム合金箔、ステンレス箔、チタン箔、銅箔、ニッケル箔などが挙げられる。このときの箔の厚さは、８μｍ以上２５μｍ以下であることが好ましい。また、負極電位が金属リチウムに対して０．３Ｖよりも貴となり得る場合、例えば負極活物質としてリチウムチタン酸化物を使用する場合、アルミニウム箔やアルミニウム合金箔を用いることが、電池重量を抑えることができるため好ましい。
　アルミニウム箔及びアルミニウム合金箔の平均結晶粒径は、５０μｍ以下であることが好ましい。これにより、負極集電体の強度を飛躍的に増大させることができるため、負極を高いプレス圧で高密度化することが可能となり、電池容量を増大させることができる。また、高温環境下（４０℃以上）における過放電サイクルでの負極集電体の溶解及び腐食劣化を防ぐことができるため、負極インピーダンスの上昇を抑制することができる。更に、出力特性、急速充電、充放電サイクル特性も向上させることができる。平均結晶粒径のより好ましい範囲は３０μｍ以下であり、更に好ましい範囲は５μｍ以下である。
　平均結晶粒径は次のようにして求められる。集電体表面の組織を光学顕微鏡で組織観察し、１ｍｍ×１ｍｍ内に存在する結晶粒の数ｎを求める。このｎを用いてＳ＝１ｘ１０６／ｎ（μｍ２）から平均結晶粒子面積Ｓを求める。得られたＳの値から下記（Ａ）式により平均結晶粒子径ｄ（μｍ）を算出することができる。　
　　　　ｄ＝２（Ｓ／π）１／２　　　　　　　（Ａ）
　平均結晶粒子径の範囲が５０μｍ以下の範囲にあるアルミニウム箔又はアルミニウム合金箔は、材料組成、不純物、加工条件、熱処理履歴ならび焼なましの加熱条件など多くの因子に複雑に影響され、前記結晶粒子径（直径）は、製造工程の中で、前記諸因子を組み合わせて調整される。
　アルミニウム箔及びアルミニウム合金箔の厚さは、２０μｍ以下であることが好ましく、より好ましくは１５μｍ以下である。アルミニウム箔の純度は９９％以上が好ましい。アルミニウム合金としては、マグネシウム、亜鉛、ケイ素などの少なくとも１種の元素を含む合金が好ましい。一方、鉄、銅、ニッケル、クロムなどの遷移金属の含有量は１％以下にすることが好ましい。なお、車載用の場合、アルミニウム合金箔を用いることが特に好ましい。
　前記負極の活物質、導電剤及び結着剤の配合比は、負極活物質８０～９５重量％、導電剤３～２０重量％、結着剤１．５～７重量％の範囲にすることが好ましい。
　［２］正極　
　正極は、例えば、正極活物質、導電剤及び結着剤を適当な溶媒に分散させて得られる正極剤ペーストを、正極集電体の片側又は両面に塗布し、これを乾燥させることにより作製することができる。乾燥後、正極剤ペーストは、プレスを行うこともできる。
　正極活物質としては、種々の酸化物、硫化物などが挙げられる。例えば、二酸化マンガン（ＭｎＯ２）、酸化鉄、酸化銅、酸化ニッケル、リチウムマンガン複合酸化物（例えばＬｉｘＭｎ２Ｏ４又はＬｉｘＭｎＯ２（ここで、０≦ｘ≦１．２である））、リチウムニッケル複合酸化物（例えばＬｉｘＮｉＯ２（ここで、０≦ｘ≦１．２である））、リチウムコバルト複合酸化物（ＬｉｘＣｏＯ２（ここで、０≦ｘ≦１．２である））、リチウムニッケルコバルト複合酸化物（例えばＬｉＮｉ１－ｙＣｏｙＯ２（ここで、０＜ｙ≦１である））、リチウムマンガンコバルト複合酸化物（例えばＬｉＭｎｙＣｏ１－ｙＯ２（ここで、０＜ｙ≦１である））、スピネル型リチウムマンガンニッケル複合酸化物（ＬｉｘＭｎ２－ｙＮｉｙＯ４（ここで、０≦ｘ≦１．２であり、０＜ｙ≦１である））、オリビン構造を有するリチウムリン酸化物（ＬｉｘＦｅＰＯ４、ＬｉｘＦｅ１－ｙＭｎｙＰＯ４、ＬｉｘＭｎＰＯ４、ＬｉｘＭｎ１－ｙＦｅｙＰＯ４、ＬｉｘＣｏＰＯ４など（ここで、０≦ｘ≦１．２であり、０＜ｙ≦１である））、硫酸鉄（Ｆｅ２（ＳＯ４）３）、バナジウム酸化物（例えばＶ２Ｏ５）などが挙げられる。
　また、正極活物質としては、ポリアニリンやポリピロールなどの導電性ポリマー材料、ジスルフィド系ポリマー材料、イオウ（Ｓ）、フッ化カーボンなどの有機材料及び無機材料も挙げることができる。
　より好ましい正極活物質は、熱安定性の高いスピネル型マンガンリチウム（ＬｉｘＭｎ２Ｏ４（ここで、０≦ｘ≦１．１である））、オリビン型リン酸鉄リチウム（ＬｉｘＦｅＰＯ４（ここで、０≦ｘ≦１である））、オリビン型リン酸マンガンリチウム（ＬｉｘＭｎＰＯ４（ここで、０≦ｘ≦１である））、オリビン型リン酸マンガン鉄リチウム（ＬｉｘＭｎ１－ｙＦｅｙＰＯ４（ここで、０≦ｘ≦１であり、０＜ｙ≦０．５である））などが挙げられる。
　或いは、これらを二種以上混合したものも用いることができる。
　導電剤としては、例えばアセチレンブラック、カーボンブラック、人工黒鉛、天然黒鉛、導電性ポリマー等を用いることができる。
　結着剤としては、例えば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）、ＰＶｄＦの水素もしくはフッ素のうち、少なくとも１つを他の置換基で置換した変性ＰＶｄＦ、フッ化ビニリデン－６フッ化プロピレンの共重合体、ポリフッ化ビニリデン－テトラフルオロエチレン－６フッ化プロピレンの３元共重合体等を用いることができる。
　結着剤を分散させるための有機溶媒としては、Ｎ－メチル－２－ピロリドン（ＮＭＰ）、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）等が使用される。
　正極集電体としては、例えば厚さ８～２５μｍのアルミニウム箔、アルミニウム合金箔、ステンレス箔、チタン箔等を挙げることができる。
　正極集電体は、アルミニウム箔若しくはアルミニウム合金箔が好ましく、負極集電体と同様にアルミニウム箔若しくはアルミニウム合金箔の平均結晶粒径は５０μｍ以下であることが好ましい。より好ましくは、アルミニウム箔若しくはアルミニウム合金箔の平均結晶粒径は３０μｍ以下であり、更に好ましくは５μｍ以下である。前記平均結晶粒径が５０μｍ以下であることにより、アルミニウム箔又はアルミニウム合金箔の強度を飛躍的に増大させることができ、正極を高いプレス圧で高密度化することが可能になり、電池容量を増大させることができる。
　平均結晶粒径の範囲が５０μｍ以下の範囲にあるアルミニウム箔又はアルミニウム合金箔は、材料組織、不純物、加工条件、熱処理履歴、ならびに焼鈍条件など複数の因子に複雑に影響され、前記結晶粒径は製造工程の中で、前記諸因子を組合せて調整される。
　アルミニウム箔及びアルミニウム合金箔の厚さは、２０μｍ以下であることが好ましく、より好ましくは１５μｍ以下である。アルミニウム箔の純度は９９％以上が好ましい。アルミニウム合金としては、マグネシウム、亜鉛、ケイ素、などの元素を含む合金が好ましい。一方、鉄、銅、ニッケル、クロムなどの遷移金属の含有量は１％以下にすることが好ましい。
　前記正極の活物質、導電剤及び結着剤の配合比は、正極活物質８０～９５重量％、導電剤３～２０重量％、結着剤１．５～７重量％の範囲にすることが好ましい。
　［３］セパレータ　
　セパレータとしては、例えば、多孔質セパレータを用いることができる。多孔質セパレータとしては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、セルロース、又はポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）を含む多孔質フィルム、合成樹脂製不織布等を挙げることができる。中でも、ポリエチレンか、あるいはポリプロピレン、又は両者からなる多孔質フィルムは、電池温度が上昇した場合に細孔を閉塞して充放電電流を大幅に減衰させるシャットダウン機能を付加しやすく、二次電池の安全性を向上できるため、好ましい。低コスト化の観点からは、セルロース系のセパレータを用いることが好ましい。
　［４］非水電解質　
　非水電解質としては、ＬｉＢＦ４、ＬｉＰＦ６、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＣｌＯ４、ＬｉＣＦ３ＳＯ３、ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ２）２、ＬｉＮ（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）２、Ｌｉ（ＣＦ３ＳＯ２）３Ｃ、ＬｉＢ［（ＯＣＯ）２］２などから選ばれる一種以上のリチウム塩を０．５～２ｍｏｌ／Ｌの範囲内にある濃度で有機溶媒に溶解した有機電解液が挙げられる。
　有機溶媒としては、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、エチレンカーボネート（ＥＣ）などの環状カーボネートや、ジエチレルカーボネート（ＤＥＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、メチルエチルカーボネート（ＭＥＣ）などの鎖状カーボネートや、ジメトキシエタン（ＤＭＥ）、ジエトキシエタン（ＤＥＥ）などの鎖状エーテルや、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、ジオキソラン（ＤＯＸ）などの環状エーテルや、γ-ブチロラクトン（ＧＢＬ）、アセトニトリル（ＡＮ）、スルホラン（ＳＬ）などの単独もしくは混合溶媒を用いることが好ましい。
　また、非水電解質としては、リチウムイオンを含有した常温溶融塩（イオン性融体）を用いることもできる。リチウムイオンと有機物カチオンとアニオンから構成されるイオン性融体であり、１００℃以下、好ましくは室温以下でも液状であるものを選択すると、広い動作温度の二次電池を得ることができる。
　［５］ケース　
　ケースとして使用され得るステンレス部材の厚さは、０．２ｍｍ以下にすることが望ましい。例えば、ステンレス部材は、最内層に位置する熱融着性樹脂フィルム（熱可塑性樹脂フィルム）の上にステンレスからなる金属箔及び剛性を有する有機樹脂フィルムをこの順序で積層した複合フィルム材から構成することが可能である。
　熱融着性樹脂フィルムとしては、例えばポリエチレン（ＰＥ）フィルム、ポリプロピレン（ＰＰ）フィルム、ポリプロピレン－ポリエチレン共重合体フィルム、アイオノマーフィルム、エチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）フィルム等を用いることができる。また、前記剛性を有する有機樹脂フィルムとしては、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム、ナイロンフィルム等を用いることができる。
　ケースは、電極群を収納する主部となり得る凹部及びこの凹部の外側の外郭部を有するケース本体と、蓋体とから構成されていてもよい。この場合、ケース本体と蓋体とは、シームレスで連続している一体部材であってもよい。
　［６］電極リード　
　正極に電気的に接続され得る電極リード、すなわち正極リードとしては、例えばアルミニウム、チタン及びそれらをもとにした合金、ステンレスなどを用いることができる。
　負極に電気的に接続され得る電極リード、すなわち負極リードとしては、例えばニッケル、銅及びそれらをもとにした合金などを用いることができる。負極電位が金属リチウムに対し１Ｖよりも貴な場合、例えば負極活物質としてチタン酸リチウムを使用した場合などは、負極リードの材料としてアルミニウムあるいはアルミニウム合金を用いることができる。この場合、正極リード及び負極リード共に、アルミニウム又はアルミニウム合金を用いることが、軽量かつ電気抵抗を小さく抑えることができるため好ましい。
　正極リード及び負極リードは、機械的特性の観点では、それに接続される正極集電体又は負極集電体の強度を大きく超えて高強度でない方が、接続部分の応力集中が緩和されるため好ましい。集電体との接続手段として、好ましい方法の一つである超音波溶接を適用した場合、正極リードあるいは負極リードのヤング率が小さい方が、強固な溶接を容易に行うことが可能となる。
　例えば焼鈍処理した純アルミ（ＪＩＳ１０００番台）は、正極リード又は負極リードの材料として好ましい。
　正極リードの厚さは、０．１～１ｍｍにすることが望ましく、より好ましい範囲は、０．２～０．５ｍｍである。
　負極リードの厚さは、０．１～１ｍｍにすることが望ましく、より好ましい範囲は、０．２～０．５ｍｍである。
　上記構成の第１の実施形態に係る非水電解質電池６０では、外装部材６１内につづら折り状のバイポーラ電極１１を収納した。本実施の形態では、バイポーラ電極１の電極本体２を用いて３層（電極本体２Ａ～２Ｃ）に積層した電極本体２の積層体２Ｘを形成し、この電極本体２の積層体２Ｘと、負極部材２ｔ１と、正極部材２ｔ２とを一体的に積層させて電極積層体６を形成した。そして、この電極積層体６は、１つの板体を一方向に所定の長さで複数に区分けし、各区分け部分８間を順次、互い違いにそれぞれ折り曲げてつづら折り状に折り畳んで重ねることで、図１、図２に示すつづら折りバイポーラ電極１１を形成している。そのため、バイポーラ電極１１をつづら折りにすることで、小体積ながらエネルギー密度を向上させることができる。
　（第１実施形態の第１の変形例）　
　図８は、第１の実施の形態の非水電解質電池６０の第１の変形例を示す。本変形例は、実施例５で示したようにバイポーラ電極１１を、つづら折りにするとき、片側の折り返し部１２の中心点位置Ｏが折り返し部１２の重ね合わせ方向に対して隣接する折り返し部１２の部分が重ね合わせ方向と直交する方向に交互にずらした状態で折り曲げたものである。
　本変形例では、電極積層体６をつづら折りに折り曲げる作業時に、曲げの内側の電極本体２の壁面と、曲げの外側の電極本体２の壁面とで発生する長手方向のずれを左右の両端の折り返し部１２間で互いに打ち消しあう状態で、吸収させることができる。そのため、複数段に折り返し部１２を設けた場合でも、電極積層体６の各段の電極本体２間の内部応力を低減することができる。
　（第１実施形態の第２の変形例）　
　図１０および図１１は、第１実施形態の非水電解質電池６０の第２の変形例を示す。本変形例は、図１０に示すようにバイポーラ電極１１を、つづら折りにするとき、折り返し部１２毎に集電タブ（正極の集電用タブ１４ａおよび負極の集電用タブ１４ｂ）を取り付ける構成にしたものである。
　本変形例では、さらに、集電効率を上げ、高出力化が期待できる。実施例５（図９参照）および実施例６（図１０参照）に係るバイポーラ型電池の集電効率を測定した。測定は、電流を５０ｍＡ、１００ｍＡ、５００ｍＡ流した時の抵抗値を読み取った。その結果を、図１２に示す。図１２中で、測定値Ａが集電タブが１カ所、測定値Ｂが集電タブが５カ所の場合の測定結果である。この図１２からも明らかなとおり、集電タブが１カ所のみのときに比べ、集電タブを５カ所に増やすことで抵抗が約半減した。
　［比較例１］　
　図１３Ａに示すように集電体２１の両面に正極活物質層２２を形成した。また、図１３Ｂに示すように集電体２１の両面に負極活物質層２３を形成した。これにより、比較例１に係る第１電極２４と第２電極２５とを得た。
　［比較例２］　
　図１３Ｃは、比較例１に記載の第１電極２４と第２電極２５とを用いて交互に５層に積層し、積層型電池２６を作製した。電極間には電解質層２７があり、電極同士が触れないようにする。これにより、比較例２に係る積層型電池２６を得た。
　次に、上記実施例２および比較例２における定電流充放電試験を行った。その試験結果から平均作動電圧を算出し、得られた値を表１に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　この表１に示す通り、実施例２のようにバイポーラ電極の電極積層体６を用いることで、積層したバイポーラ型電池における作動電圧が比較例２の積層型電池２６よりも高くなることが分かる。
　これらの実施形態によれば、集電体の一方の板面に正極活物質層、同他方の板面に負極活物質をそれぞれ形成するバイポーラ型電池の高エネルギー密度化と低抵抗化を図ることができるバイポーラ型電池とその製造方法及び電池パックを提供することができる。
　本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
　　１…バイポーラ電極、２、２Ａ～２Ｃ…電極本体、２Ｘ…積層体、２ｔ１…負極部材、２ｔ２…正極部材、３…集電体、４…正極活物質層、５…負極活物質層、６…電極積層体、７…電解質層、８…区分け部分、１１…バイポーラ電極、１２…折り返し部。

Claims (8)

  1. 集電体と、前記集電体の一面に形成された正極活物質層と、前記集電体の他面に形成された負極活物質層とを有するバイポーラ電極と、
    　非水電解質と、を具備し、
    　前記バイポーラ電極は、一方向に所定の長さで複数に区分けし、各区分け部分間を順次、互い違いにそれぞれ折り曲げて折り畳んで重ねてある非水電解質電池。
  2. 前記負極活物質層は、１．５Ｖ付近に反応電位が存在する請求項１に記載の非水電解質電池。
  3. 前記集電体は、アルミニウムを用いている請求項１に記載の非水電解質電池。
  4. 前記正極活物質層は、リチウムを吸蔵及び放出可能であり、
    　前記負極活物質と、
    　前記正極活物質層と、
    　非水電解質と、を含むことを特徴とする請求項２に記載の非水電解質電池。
  5. 前記バイポーラ電極を複数積層させた積層体を設け、
    　前記積層体は、前記バイポーラ電極を一方向に所定の長さで複数に区分けし、各区分け部分間を順次、互い違いにそれぞれ折り曲げて折り畳んで重ねてある請求項１に記載の非水電解質電池。
  6. 前記バイポーラ電極は、片側の折り返し部の中心点位置が前記折り返し部の重ね合わせ方向に対して隣接する部分が前記重ね合わせ方向と直交する方向に交互にずらした状態で折り曲げてある請求項５に記載の非水電解質電池。
  7. 前記バイポーラ電極は、前記折り返し部毎に集電タブを取り付けてある請求項６に記載の非水電解質電池。
  8. 請求項１または５のいずれかに記載の非水電解質電池と、
    　前記非水電解質電池を収容する外装部材と、
    　を有する非水電解質電池の電池パック。
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