JP2008117626A - 双極型二次電池 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】集電体2の一方の面に正極層3が形成され、他方の面に負極層4が形成された双極型電極5を、電解質層を挟んで複数枚直列に配設し、これにより前記正極層、電解質層および負極層の積層構造からなる単電池層7を積層した形の電池要素8を構成し、前記単電池層の外周部に前記集電体間を絶縁するシール材9を設けた双極型二次電池において、前記電池要素の周辺部の少なくとも一辺における前記集電体に前記正極層および負極層よりも外方向に延在する延在部Lを設け、前記集電体の延在部上に前記シール材9を設けると共に、前記シール材のさらに外周部における前記集電体の延在部上に、シール材の存在しない非シール部10を形成し、前記非シール部に電圧測定用あるいは温度検出用の検出要素11を配置し接触させる。
【選択図】 図1
Description
図1は本発明の第1の実施形態に係る双極型二次電池の構造の一部を示す概略断面図、図2は同じく第1の実施形態に係る双極型二次電池の構造を示す斜視図、図3はその上面図である。
図5〜図7に本発明の第2の実施形態を示す。
図8〜図10に本発明の第3の実施形態を示す。前提となる単電池層7の積層構造は、図1〜図4の場合と同じであり、電池要素8の周辺部の一辺において、集電体2は単電池層7よりも外側に延在する延在部Lを有しており、セパレータ6はこの集電体2の外側に長さDだけ延在している。
上記第1〜第3の実施形態のさらに好適な実施形態として、上記リード線12にフレキシブル配線20を用いた構成例を、図11〜図12に示す。
図14〜図15に本発明の第5の実施形態を示す。前提となる単電池層7および電池要素8の積層構造は、図1〜図3の場合と同じであり、電池要素8の周辺部の一辺において、集電体2は単電池層7よりも外側に延在する延在部Lを有しており、セパレータ6はこの集電体2の外側に長さDだけ延出している。
図17〜図20は本発明の他の実施形態を示したもので、図17は双極型二次電池1の外観図である。図18はこの双極型二次電池1の内部の1段分の電池要素8の構成を示した概略断面図、図19はその電池要素8を多段に積層した双極型二次電池モジュール33を示したもので図17のA−A断面図、図20は図17のB−B断面図である。
「正極層3」
以下の材料を所定の比で混合して正極スラリーを作製した。
以下の材料を所定の比で混合して負極スラリーを作製した。
以下の材料を所定の比で混合して電解質材料を作製した。
双極型電極5の電極層(正極層3および負極層4)の周辺部における集電体2上のシール材未塗布部分(電極未塗布部分)に、ディスペンサを用いて、シール材9、正確にはシール材前駆体としての1液性未硬化エポキシ樹脂を塗布した。このシール材9は、図2のように、集電体2の長方形の表面に、その外周部に沿って、所定幅W1で長方形の枠状に塗布した。この際、シール材9の外周部の一辺には、検出要素11である電圧測定用リード線12の接続リード部24が配置でき且つ電気的に接続できるようにするために、さらに外周部に約10mmを、シール材未塗布部分つまり非シール部10として残し、これにより集電体2上に集電体露出部2aを形成した。本実施例では、これらの非シール部10のうち、セパレータ下側の第1のシール材9aが存する外側の非シール部10が、電圧測定用リード線12の接続リード部24が配置される部位となる。
<電圧測定用リード線12の取り付け>
上記のように双極型電極5の正極層3の周辺部において、集電体2上のシール材未塗布部分に、第1のシール材9aを塗布する際、その第1のシール材9aの外周部に、シール材9を塗布せずに残しておく部分(非シール部10)を作った。そして、この非シール部10(集電体露出部2a)に、検出要素11である電圧測定用リード線12の接続リード部24を、導電性接着剤を介して接着した。
上記のシール材9の形成工程およびリード線12の取り付け工程を複数回繰り返して、6層の双極型電極5を配置した双極型電池構造体を作製した。
上記双極型電池構造体を、真空中で、熱プレス機により面圧1kg/cm2、80℃で1時間熱プレスすることにより、未硬化のシール材9(エポキシ樹脂)を硬化させた。この工程によりシール材9を所定の厚みまでプレスし、さらに硬化を行うことが可能になる。
以上で製作した双極型電池構造体を、アルミラミネート外装材からなる外装フィルム15で挟み込み、四辺を熱融着により接着した。その際、電流取り出し用の第1、第2の電極タブ13、14については、まず高導電性材料からなる第1、第2の導電部材35、36にて電極面のすべてを覆い、次いで、その上からアルミラミネート外装材にて真空密封し、外装15から導電性のタブとして引き出した。
上記の製造方法によると、被取り付け面である集電体2上の領域が集電体露出部2aであるので、電圧測定用リード線12の接続リード部24を取り付けることが容易であり、また、その取り付け手段が超音波溶接よりも簡易な導電性接着剤を介して接着により行われるので、容易に電圧測定用リード線12の接続リード部24を取り付けることができた。また単電池層7を積層しながら電圧測定用リード線12の接続リード部24を取り付ける方法のみならず、単電池層7を積層し電池要素8を構成した後であっても、非シール部10の空間を利用して差し込む方法によっても、電圧測定用リード線12の接続リード部24を集電体2に取り付けることができた。
2 集電体、
2a 集電体露出部、
3 正極活物質層(正極層)、
4 負極活物質層(負極層)、
5 双極型電極、
6 セパレータ、
7 単電池層、
8 電池要素、
9 シール材、
9a 第1のシール材、
9b 第2のシール材、
9c 回り込んだ部分、
9d 回り込んだ部分、
10 非シール部(集電体露出部)、
10a 空間部、
11 検出要素、
12 リード線、
13、14 電極タブ、
15 外装フィルム、
16 モニタータブ、
17 抵抗体、
18 非接着部、
19 接着部、
20 フレキシブル配線、
21 フレキシブル基板、
22 導電パターン、
23 カバー材、
24 接続リード部、
25 延出部、
26 温度センサ、
27 真空シール部、
28 温度ヒューズ、
29 引出リード、
30 温度異常検出部、
31 ガス解放機構、
32 小孔、
33 双極型二次電池モジュール、
34 導電性スペーサ、
35、36 導電部材、
37、38 補強樹脂、
L 延在部。
Claims (10)
- 集電体の一方の面に正極層が形成され、他方の面に負極層が形成された双極型電極を、電解質層を挟んで複数枚直列に配設し、これにより前記正極層、前記電解質層および前記負極層の積層構造からなる単電池層を積層した形の電池要素を構成し、前記単電池層の外周部に前記集電体間を絶縁するシール材を設けた双極型二次電池において、
前記電池要素の周辺部の少なくとも一辺における前記集電体に前記正極層および前記負極層よりも外方向に延在する延在部を設け、
前記集電体の延在部上に前記シール材を設けると共に、前記シール材のさらに外周部における前記集電体の延在部上に、前記シール材の存在しない非シール部を形成し、
前記非シール部に電圧測定用あるいは温度検出用の検出要素を配置して接触させた、ことを特徴とする双極型二次電池。 - 前記電解質層が、前記正極層と前記負極層の間に配置されたセパレータに保持した電解質から成り、前記セパレータが前記電極層の集電体より大きいことを特徴とする請求項1に記載の双極型二次電池。
- 前記非シール部が前記電池要素の周辺部の一辺のみに設けられていることを特徴とする請求項1または2に記載の双極型二次電池。
- 前記非シール部が複数枚直列に配設された双極型電極の一方の面のみに配置されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の双極型二次電池。
- 前記検出要素として、リード線の先端部が配置されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の双極型二次電池。
- 前記リード線の先端部には、温度センサを絶縁物で被覆したセンシング部が設けられていることを特徴とする請求項5に記載の双極型二次電池。
- 前記温度センサが、サーミスタ、白金測温抵抗体、熱電対又は温度ヒューズのいずれかであることを特徴とする請求項6に記載の双極型二次電池。
- 前記温度センサが温度ヒューズからなり、この温度ヒューズを絶縁物で被覆したセンシング部が2以上の前記単電池層の集電体に設けられ、それらの温度ヒューズが直列に接続されて温度リレーとして構成されていることを特徴とする請求項6に記載の双極型二次電池。
- 前記リード線が、金属箔の導電パターンを合成樹脂で被覆したフレキシブル配線からなることを特徴とする請求項5〜8のいずれかに記載の双極型二次電池。
- 前記複数枚直列に配設された双極型電極をラミネート外装フィルムにて覆うとともに、当該外装フィルムの熱融着シール構造の間から前記フレキシブル配線を引き出したことを特徴とする請求項5〜8のいずれかに記載の双極型二次電池。
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