JP2006156000A - バイポーラ電池およびその製造方法、組電池、自動車 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】第1面に正極、第2面に負極が形成された集電体12からなるバイポーラ電極がセパレータを介して複数積層されたバイポーラ電極の集電体12の端面17にそれぞれ導電線21を異方導電フィルム24により接続したバイポーラ電池。
【選択図】図5
Description
集電体12は、製法上、スプレーコートなどの薄膜製造技術により、いかような形状を有するものにも製膜積層して形成し得る必要上、たとえば、アルミニウム、銅、チタン、ニッケル、ステンレス鋼(SUS)、これらの合金などの金属粉末を主成分として、これにバインダー(樹脂)、溶剤を含む集電体金属ペーストを加熱して成形してなるものであり、上記金属粉末およびバインダーにより形成されてなるものである。また、これら金属粉末を1種単独で用いてもよいし、2種以上を混合して用いてもよいし、さらに、製法上の特徴を生かして金属粉末の種類の異なるものを多層に積層したものであってもよい。
正極は、正極活物質を含む。このほかにも、イオン伝導性を高めるために電解質、リチウム塩、導電助材などが含まれ得る。特に、正極または負極の少なくとも一方に電解質、好ましくは高分子電解質が含まれていることが望ましいが、バイポーラ電池の電池特性をより向上させるためには、双方に含まれることが好適である。
負極13は、負極活物質を含む。このほかにも、イオン伝導性を高めるために電解質、リチウム塩や導電材などが含まれ得る。負極活物質の種類以外は、基本的に「正極」の項で記載した内容と同様であるため説明を省略する。
ここで用いているセパレータ15は電解質層となるもので、正極11および負極13内の活物質そのものが混合することなく分離させた状態を保ち、かつ、イオンのみを通過させるものである。このようなセパレータ15としては、たとえば、高分子繊維や高分子膜などを基材として、この基材に、高分子骨格中に数質量%〜98質量%程度電解液を保持させたゲル電解質を保持させて、膜状に整形したものである。
セパレータ15に含ませる電解質としては、たとえば、高分子ゲル電解質である。この電解質は多層構造とすることもでき、正極側と負極側とで、電解質の種類や成分配合比を変えた層を形成することもできる。
正極および負極の端子板48および49は、電池全体の電極端子としての機能を有する。電池の薄型化の観点からは、この端子板48および49も極力薄い方がよいが、製膜により積層されてなる電極(正極および負極)、電解質、および集電体はいずれも機械的強度が弱いため、これらを両側から挟示し支持するだけの強度を持たせることが望ましい。さらに、端子部での内部抵抗を抑える観点から、正極および負極端子板の厚さは、通常0.1〜2mm程度が望ましいといえる。
バイポーラ電池は、外部からの衝撃、環境劣化を防止するために、使用する際の外部からの衝撃、環境劣化を防止するために、バイポーラ電池本体である型板を含めた電池積層体全体を電池外装材または電池ケースに収容するとよい。
ラミネートパックされた電池40は、さらにこの電池40を複数個直列および/または並列に接続して組電池や電池モジュールとして提供することも可能である。そして、このような組電池や組電池モジュールを制作する場合でも、バイポーラ電池1を構成する部品の一つひとつの形状が同じでその製造コストを低減させることができるため、このようなバイポーラ電池1の集合体である組電池や組電池モジュールもまた、その製造コストを大きく低減することが可能となる。
図15は、組電池モジュール60を搭載する自動車100の概略図であり、図16はこの組電池モジュール60を含む自動車内の電気系統の一例を示すブロック図である。
11…正極活物質層、
12…集電体、
13…負極活物質層、
15…セパレータ、
16…シール材、
17…端面、
20…フレキシブル配線、
21…導電線、
24…異方導電フィルム、
25…導電性微粒子、
26、28…クリップ部材、
40…電池、
50…組電池、
60…組電池モジュール、
100…自動車、
110…電池コントロールユニット、
115…電圧計。
Claims (11)
- 集電体の第1面に正極が形成され、前記第1面と対向する第2面に負極が形成されたバイポーラ電極と、
前記正極と前記負極の間に電解質層を介在させて前記バイポーラ電極が複数枚積層された状態の前記集電体の端面に接続された導電線と、
を有することを特徴とするバイポーラ電池。 - 前記導電線は、一つの支持部材に複数本互いに絶縁された状態で配置されており、当該複数本の導電線の配置ピッチが、前記複数枚積層された状態の前記集電体の端面のピッチと等しいことを特徴とする請求項1記載のバイポーラ電池。
- 前記導電線は、前記支持部材の外側から保持部材により前記端面方向へ保持されている特徴とする請求項2記載のバイポーラ電池。
- 前記導電線は、前記端面と異方性導電材料によって接続されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一つに記載のバイポーラ電池。
- 前記導電線は、前記バイポーラ電池を覆うパッケージの外側に引き出されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一つに記載のバイポーラ電池。
- 前記導電線は、前記端面のある辺と隣接する辺から30mm以内の位置で前記端面と接続され、前記端面のある辺から前記隣接する辺方向へ延長されて前記パッケージから引き出されていることを特徴とする請求項5記載のバイポーラ電池。
- 前記バイポーラ電極は、同一形状であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一つに記載のバイポーラ電池。
- 集電体の第1面に正極が形成され、前記第1面と対向する第2面に負極が形成されたバイポーラ電極を複数、前記正極と前記負極の間に電解質層を介在させて積層する段階と、
前記積層された状態のバイポーラ電池の前記集電体の端面を整列させる段階と、
整列させた前記端面に異方性導電材料を介して導電線を接続する段階と、
を有することを特徴とするバイポーラ電池の製造方法。 - 前記集電体の端面を整列させる段階は、
積層されたバイポーラ電池の前記端面を整列させる側を裁断することにより行われることを特徴とする請求項8記載のバイポーラ電池の製造方法。 - 請求項1〜7のいずれか一つに記載のバイポーラ電池を複数個直列および/または並列に接続したことを特徴とする組電池。
- 請求項10記載の組電池を電動動力源の電源として用いたことを特徴とする自動車。
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