JP2008130455A - 双極型電池、双極型電極の製造方法、組電池、および車両 - Google Patents

Abstract

【課題】放電回路素子が損傷されることを防止し、電池性能の低下を抑制することができる双極型電池を提供する。
【解決手段】集電体１１の一方の面に正極活物質層１２が形成され、他方の面に負極活物質層１３が形成されてなる双極型電極１４を、イオン伝導層１５を介して複数積層してなる電池要素１０と、電池要素１０の隣接する集電体１１間に設けられ、当該集電体１１に発生されている電荷を放電する有機半導体層を含む放電回路手段２０と、イオン伝導層１５の端部から一体的に延長されて放電回路手段２０と集電体１１との間に設けられ、放電回路手段２０に対応する位置に導電領域を有して放電回路手段２０と集電体１１とを電気的に接続するとともに、弾性を有して放電回路手段２０を保護する延長部３０と、を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、双極型電池、双極型電極の製造方法、組電池、および車両に関する。本発明は、特に、電圧バランスを自動的にとることができる放電回路を内蔵した双極型電池、双極型電極の製造方法、組電池、および車両に関する。

電気自動車（ＥＶ）およびハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）のモータ駆動用電源として、リチウムイオン電池およびニッケル水素電池などの二次電池の開発が盛んである。

モータ駆動用電源としては、下記の特許文献１に示すような双極型電池が知られている。特許文献１に開示されている双極型電池は、隣接する電極間に放電回路素子を備えるものである。このような構成にすると、双極型電池を構成する単電池層の電圧バランスが補正され、双極型電池の信頼性および安定性が向上する。

しかしながら、上記双極型電池では、極端に薄い有機半導体層が放電回路素子に含まれるため、外部から振動や圧力が作用する場合に当該素子と接触する集電体などの凹凸によって素子の有機半導体層が損傷され、電池性能が低下するという問題がある。
特開２００６−１５６３５７号公報

本発明は、上記の問題を解決するためになされたものである。したがって、本発明の目的は、放電回路素子が損傷されることを防止し、電池性能の低下を抑制することができる双極型電池および組電池を提供することである。

また、本発明の他の目的は、上記双極型電池または組電池を搭載した車両を提供することである。

また、本発明のさらに他の目的は、上記双極型電池の製造方法を提供することである。

本発明の上記目的は、下記の手段によって達成される。

本発明の双極型電池は、集電体の一方の面に正極活物質層が形成され、他方の面に負極活物質層が形成されてなる双極型電極を、イオン伝導層を介して複数積層してなる電池要素と、前記電池要素の隣接する集電体間に設けられ、当該集電体に発生されている電荷を放電する有機半導体層を含む放電回路手段と、前記イオン伝導層の端部から一体的に延長されて前記放電回路手段と集電体との間に設けられ、前記放電回路手段に対応する位置に導電領域を有して前記放電回路手段と集電体とを電気的に接続するとともに、弾性を有して前記放電回路手段を保護する延長部と、を有することを特徴とする。

本発明の組電池は、上記双極型電池が、直列、並列、または直並列に電気的に接続されてなることを特徴とする。

本発明の車両は、上記双極型電池または組電池を駆動用電源として搭載したことを特徴とする。

本発明の双極型電池の製造方法は、弾性を有するイオン伝導層の延長部に導電領域を形成する工程と、前記延長部の導電領域上に有機半導体層を含む放電回路手段を形成する工程と、集電体の一方の面に正極活物質層を設け、他方の面に負極活物質層を設けて双極型電極を複数形成する工程と、隣接する前記双極型電極の正極活物質層と負極活物質層とが対向するように、前記イオン伝導層を介して前記複数の双極型電極を積層する工程と、を有することを特徴とする。

本発明の双極型電池および組電池によれば、有機半導体層が損傷されることが防止され、電池性能の低下を抑制することができる。

また、本発明の組電池を搭載した車両によれば、長期に渡り安定した性能を発揮することができる。

また、本発明の双極型電池の製造方法によれば、有機半導体層が損傷されることが防止され、電池性能の低下を抑制することができる双極型電池を提供することができる。

以下、添付の図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、理解を容易にするために、図面には各構成要素が誇張して示されている。

（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態における双極型電池を示す断面図である。図１に示されるとおり、本実施の形態の双極型電池１００は、電池要素１０、放電回路素子２０、延長部３０、および外装ケース５０を有する。

電池要素１０は、物質の化学反応などを利用して電気を発生させるものである。電池要素１０は、一枚の集電体（集電箔）１１の一方の面に正極活物質層１２が形成され他方の面に負極活物質層１３が形成されてなる双極型電極１４がイオン伝導層１５を介して複数直列に接続されて構成される。複数積層された双極型電極１４のうち最下位の双極型電極１４の下部には、集電体１１の一方の面に正極活物質層１２のみが形成されてなる正極末端極１６がイオン伝導層１５を介して積層され、最上位の双極型電極１４の上部には、集電体１１の一方の面に負極活物質層１３のみが形成されてなる負極末端極１７がイオン伝導層１５を介して積層される。ここで、隣接する一対の集電体１１間に配置される正極活物質層１２、イオン伝導層１５、および負極活物質層１３は、発電の最小要素である単電池層１８を構成する。また、本実施の形態の双極型電池１００は、たとえば、リチウムイオン二次電池であって、電池要素自体は、一般的な双極型電池と同様であるため、詳細な説明は省略する。

放電回路素子２０は、単電池層１８で発生される電気を放電する放電回路手段である。本実施の形態の放電回路素子２０は、電池要素１０の隣接する集電体１１間にそれぞれ設けられており、集電体１１に発生されている電荷を受けて放電する有機半導体層を有する。放電回路素子２０は、基準電圧機能を有しており、所定の閾値以上の電圧が印加される場合には積極的に放電し、当該閾値以下の電圧では積極的には放電しない。このように構成される放電回路素子２０によれば、単電池層１８が発電する際の電圧に応じて放電回路素子２０が放電することによって各単電池層１８の電圧が所定値以下に維持され、単電池層１８の電圧バランスが調整される。放電回路素子２０についての詳細な説明は後述する。

延長部３０は、放電回路素子２０と集電体１１との間に設けられ、放電回路素子２０に対応する位置に導電領域を有して集電体１１と放電回路素子２０とを電気的に接続するとともに、弾性を有して放電回路素子２０を保護するものである。本実施の形態における延長部３０は、イオン伝導層１５を構成するセパレータがイオン伝導層１５の端部からシール部材７０の外部に一体的に延長されてなる。このような延長部３０、すなわちセパレータは、ポリイミド、アラミド、ポリオレフィン、およびセルロースなどの樹脂材料から形成される。但し、製造時に熱が印加される場合があるので、延長部３０は熱可塑性の材料でないことが好ましい。延長部３０についての詳細な説明は後述する。

外装ケース５０は、電池要素１０、放電回路素子２０、および延長部３０を内部に収容して封止するものである。外装ケース５０は、たとえば、２枚のアルミラミネートフィルム５１，５２が相互に熱融着されてなり、正極末端極１６および負極末端極１７の集電体１１にそれぞれ接続される正極タブ５３および負極タブ５４が導出される。外装ケース自体も、一般的な双極型電池の外装ケースと同様であるため、詳細な説明は省略する。

次に、図２を参照して、本実施の形態の双極型電池における放電回路素子２０および延長部３０について詳細に説明する。図２は、図１に示す双極型電池の部分拡大図である。

本実施の形態における双極型電池１００の単電池層１８は、下側集電体１１ａ上に正極活物質層１２、イオン伝導層１５、および負極活物質層１３が順次に積層されて構成される。負極活物質層１３上には、上側集電体１１ｂが設けられている。

本実施の形態の単電池層１８を上部から見る場合、集電体１１は矩形状に形成されており、矩形状の集電体１１の外縁部に沿って正極活物質層１２および負極活物質層１３を取り囲むようにシール部材７０が形成されている。集電体１１は、ミクロンオーダの厚さを有するステンレスなどから形成され、サブミクロンオーダの表面粗さ（表面粗さ：約２００ｎｍ）を有する。シール部材７０の外側に位置する集電体１１ａの端部には、放電回路素子２０が形成されている。

イオン伝導層１５は、液状もしくはゲル状の電解質またはポリマー電解質と当該電解質を保持するセパレータとから構成されており、当該セパレータは、集電体１１よりも大きな矩形状に形成されている。すなわち、本実施の形態のイオン伝導層１５は、シール部材７０の外部に延長される延長部３０を有している。延長部３０は、上述した機能に加え、集電体１１ａ，１１ｂの短絡を防止する役割も果たす。

そして、図２に示されるとおり、シール部材７０の外側に位置する下側集電体１１ａの端部には、下側弾性部材３５、下部電極６４、放電回路素子２０、延長部３０、配線部材６０、および上側集電体１１ｂが順次に形成されている。

下側弾性部材３５は、絶縁性および弾性を有して放電回路素子２０の下部を保護する。下側弾性部材３５は、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリアセタール、およびエポキシなどの樹脂から形成される。好ましくは、下側弾性部材３５の厚さは、下側集電体１１ａの表面粗さよりも大きい。

下部電極６４は、下側集電体１１ａから上方に延長される第１電極部６２と当該第１電極部６２から水平方向に延長されて放電回路素子２０の下部と連結される第２電極部６３とから構成される。このような断面逆凹状の下部電極６４は、下側弾性部材３５を取り囲むように配置され、放電回路素子２０と下側集電体１１ａとを電気的に接続する。本実施の形態における下部電極６４は、ナノオーダの粒子サイズを有する銀（Ａｇ）、金(Ａu)などからなる金属微粒子（以下、金属ナノ粒子と称する）により形成される。

放電回路素子２０は、下部電極６４の第２電極部６３上部に設けられている。本実施の形態において、放電回路素子２０は、第１電極部６２と隣接する第２電極部６３の端部よりも内側の領域に形成されている。言い換えれば、放電回路素子２０と第１電極部６２とは、第２電極部６３によって水平方向に相互に離隔されている。放電回路素子２０は、下部電極６４上に順次に積層される高仕事関数金属層２１、有機半導体層２２、および低仕事関数金属層２３を有する。高仕事関数金属層２１は、金（Ａｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、およびパラジウム（Ｐｄ）などの金属または酸化インジウムスズ（ＩＴＯ：Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、酸化インジウムと酸化亜鉛（ＩＺＯ：Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）などの金属酸化物から形成される。有機半導体層２２は、ポリフェニレンビニレン、ポリチオフェン、ポリフルオレン、ポリフェニレン、ポリピロール、ポリアセチレン、およびこれらの誘導体などの高分子系の有機物、または、（ａ）ナフタレン、アントラセン、テトラセン、ペンタセン、ヘキサセン、およびこれらの誘導体から選択される少なくとも１種のアセン分子材料、（ｂ）フタロシアニン系化合物、アゾ系化合物、ペリレン系化合物、およびこれらの誘導体から選択される少なくとも１種の顔料、もしくは（ｃ）ヒドラゾン化合物、トリフェニルメタン化合物、ジフェニルメタン化合物、スチルベン化合物、アリールビニル化合物、ピラゾリン化合物、トリフェニルアミン化合物、トリアリールアミン化合物、およびこれらの誘導体から選択される少なくとも１種の化合物からなる低分子系の有機物から形成される。低仕事関数金属層２３は、アルミニウム（Ａｌ）、インジウム（Ｉｎ）、銀（Ａｇ）、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、ガリウム（Ｇａ）、タリウム（Ｔｌ）、およびチタン（Ｔｉ）などの金属から形成される。このように構成される放電回路素子２０は、サブミクロンオーダの厚さ（厚さ：約１００ｎｍ）を有し、上述したとおり、集電体１１に生成される電荷を放電することができる。なお、高仕事関数金属層２１および低仕事関数金属層２３は省略されることができ、放電回路素子の構成も上記形態に限定されず、種々の形態を用いることができる。

延長部３０は、弾性を有して放電回路素子２０の上部を保護している。また、延長部３０は、放電回路素子２０の上部に導電領域３０ａを有しており、導電領域３０ａを介して放電回路素子２０と上側集電体１１ｂとを電気的に接続する。このような導電領域３０ａは、多孔質のセパレータの微細孔に金属ナノ粒子が充填されることにより形成され、厚さ方向のみならず面方向にも導電性を有する。

配線部材６０は、延長部３０の導電領域３０ａ上に設けられ、放電回路素子２０と上側集電体１１ｂとを電気的に接続する。本実施の形態における配線部材６０は、金属ナノ粒子、あるいは金属ナノ粒子よりも粒子サイズが大きく、低コストで形成可能な金属マイクロ粒子（たとえば、銀ペースト）により形成されることができる。

以上のとおり構成される本実施の形態の双極型電池１００では、単電池層１８の電圧を調整するために設けられた放電回路素子２０が弾性を有する延長部３０および下側弾性部材３５によって覆われている。したがって、延長部３０および下側弾性部材３５が集電体１１の表面の凹凸を吸収することにより、放電回路素子２０の損傷が防止される。また、導電領域３０ａおよび下部電極６４は、微細な金属ナノ粒子から形成されるとともに、外部から力が作用する場合には、延長部３０および下側弾性部材３５とともにそれぞれ変形するため、導電領域３０ａおよび下部電極６４による放電回路素子２０の損傷も防止される。

次に、図３を参照しつつ、本実施の形態の双極型電池の製造方法について説明する。図３は、図１に示す双極型電池の製造方法を示すフローチャートである。本実施の形態における双極型電池の製造方法では、クリーンな環境下でセパレータ上に放電回路素子２０を形成した後、別途に作成された双極型電極１４とセパレータとを積層して双極型電池１００を組み立てる。

まず、セパレータに導電領域３０ａが形成される（ステップＳ１０１）。具体的には、図４に示されるとおり、延長部３０に該当するセパレータの端部に、銀、金などの金属ナノ粒子と分散材とが混合されたペースト（金属ナノインク）が塗布されて焼結処理される。その結果、セパレータの微細孔に金属ナノ粒子が充填されるとともに、セパレータ表面にも金属ナノ粒子が残存し、厚さ方向のみならず面方向にも導電性を有する導電領域３０ａが形成される。なお、このような導電領域を付与する技術自体は、一般的な金属ペーストの塗布および焼結技術と同様であるため、詳細な説明は省略する。

次に、ステップＳ１０１に示す処理で形成されたセパレータの導電領域３０ａに放電回路素子２０が形成される（ステップＳ１０２）。具体的には、一般的な成膜技術またはインクジェット技術を用いて、セパレータの導電領域３０ａに低仕事関数金属層２３、有機半導体層２２、および高仕事関数金属層２１が順次に積層される。このような成膜処理は、クリーンルーム内などのクリーン環境下で実施されることができる。なお、配線部材６０ならびに下側弾性部材３５および下部電極６４は、放電回路素子２０とともにセパレータ上に形成されることもでき、あるいは、ステップＳ１０３に示す処理において、集電体１１上に形成されることもできる。

次に、放電回路素子２０とは別に、双極型電極１４が複数形成される（ステップＳ１０３）。具体的には、集電体１１の一方の面に正極活物質層１２が設けられ、他方の面に負極活物質層１３が設けられて双極型電極１４が複数形成される。このような双極型電極１４を形成する処理は、クリーン環境下で実施される必要がなく、一般的な作業環境化で実施されることができる。なお、双極型電極を形成する処理自体も、一般的な双極型電極の形成処理と同様であるため、詳細な説明は省略する。

次に、双極型電池が組み立てられる（ステップＳ１０４）。具体的には、ステップＳ１０１，Ｓ１０２に示す処理で放電回路素子２０が形成されたセパレータと電解質とからなるイオン伝導層１５を介して、ステップＳ１０３に示す処理で形成された隣接する双極型電極１４の正極活物質層１２と負極活物質層１３とが対向するように複数積層される。そして、集電体１１間に配置されるシール部材７０で熱融着することにより、電池要素１０が形成される。最後に、電極タブ５３，５４が導出されつつ電池要素１０が外装ケース５０に収容されて、図１に示すような双極型電池１００が完成される。

以上のとおり、図３に示すフローチャートの処理によれば、放電回路素子の作製環境と双極型電極の作製環境とが分離される。したがって、双極型電池作製時の作業性が向上される。また、正極および負極活物質が金属ナノ粒子の焼成温度にさらされないため、双極型電極の損傷が抑制される。

なお、上述した本実施の形態における双極型電池１００では、延長部３００と上側集電体１１ｂとの間には、配線部材６０が設けられた。しかしながら、図５に示されるとおり、たとえば、配線部材６０の内部に弾性部材３６を形成することもできる。このような構成にすると、弾性を有する延長部３０と弾性部材３５，３６とによって、より確実に放電回路素子２０を保護することができる。

以上のとおり、説明した本実施の形態は、以下の効果を奏する。

（ａ）本実施の形態の双極型電池は、集電体の一方の面に正極活物質層が形成され、他方の面に負極活物質層が形成されてなる双極型電極を、イオン伝導層を介して複数積層してなる電池要素と、電池要素の隣接する集電体間に設けられ、当該集電体に発生されている電荷を放電する有機半導体層を含む放電回路素子と、イオン伝導層の端部から一体的に延長されて放電回路素子と集電体との間に配置され、放電回路素子に対応する位置に導電領域を有して放電回路素子と集電体とを電気的に接続するとともに、弾性を有して放電回路素子を保護する延長部と、を有する。したがって、車両搭載時の振動や電池構成部材の積層時、プレス時に放電回路素子の上下に形成された電極が放電回路素子の有機半導体層を貫通して短絡することを防止することができる。その結果、有機半導体層が損傷されることが防止され、電池性能の低下を抑制することができる。また、弾性部材を別途に準備する場合と比較して、部材が共通化されていることにより、双極型電池の構造が単純化され、製造工程も簡略化される。

（ｂ）イオン伝導層は、複数の微細孔を備える多孔質のセパレータを含み、延長部の導電領域は、セパレータの微細孔に金属ナノ粒子が充填されてなる。したがって、セパレータに導電性を付与することができる。

（ｃ）延長部は、ポリイミド、アラミド、ポリオレフィン、およびセルロースからなる群から選択された少なくとも１種を含む。したがって、延長部とセパレータとを一体的に形成することができる。

（ｄ）本実施の形態の双極型電池の製造方法は、弾性を有するイオン伝導層の延長部に導電領域を形成する工程と、延長部の導電領域上に有機半導体層を含む放電回路素子を形成する工程と、集電体の一方の面に正極活物質層を設け、他方の面に負極活物質層を設けて双極型電極を複数形成する工程と、隣接する双極型電池の正極活物質層と負極活物質層とが対向するように、イオン伝導層を介して複数の双極型電極を積層する工程と、を有する。したがって、電極作製環境と放電回路素子作製環境とを分けることができるため、作業性が向上する。また、正極および負極活物質が金属ナノ粒子の焼成温度にさらされないため、双極型電極の損傷が抑制される。

（第２の実施の形態）
図６は、本発明の第２の実施の形態における双極型電池を説明するための断面図である。本実施の形態の双極型電池１００は、延長部３０が放電回路素子２０の上下を保護している点を除けば、第１の実施の形態と同様であるため、双極型電池についての詳細な説明は省略する。

図６に示されるとおり、本実施の形態における延長部３０は、イオン伝導層１５の端部から延長され、放電回路素子２０を挟み込むように放電回路素子２０の外側で折り返されている。より具体的には、イオン伝導層１５の端部から外部に向かって延長される延長部３０が折曲部で折り返されて、上側延長部と下側延長部とに分離される。上側延長部は放電回路素子２０の上部に位置し、下側延長部は放電回路素子２０の下部に位置する。上側延長部および下側延長部それぞれの放電回路素子２０に対応する位置には、導電領域３０ａがそれぞれ形成されている。上側延長部の上部には上側配線部材６０ｂが設けられ、上側延長部の導電領域３０ａを介して放電回路素子２０と上側集電体１１ｂとを電気的に接続している。同様に、下側延長部の下部には下側配線部材６０ａが設けられ、下側延長部の導電領域３０ａを介して放電回路素子２０と下側集電体１１ａとを電気的に接続している。

以上のとおり構成される本実施の形態の双極型電池１００では、単電池層１８の電圧を調整するために設けられた放電回路素子２０が弾性を有する上側延長部および下側延長部によって覆われている。したがって、延長部３０が集電体１１の表面の凹凸を吸収することにより、放電回路素子２０の損傷が防止される。さらに、延長部３０が放電回路素子２０の両面を覆っているため、第１の実施の形態における弾性部材３５および下部電極６４が省略され、電池の構成および製造工程がより簡素化される。

なお、上述した本実施の形態における双極型電池では、上側延長部と上側集電体１１ｂとの間、および下側延長部と下側集電体１１ａとの間には、配線部材６０ｂ，６０ａが設けられた。しかしながら、図７に示されるとおり、上側配線部材６０ｂの内部に弾性部材３６を形成し、下側配線部材６０ａの内部に弾性部材３５を形成することもできる。このような構成にすると、弾性を有するセパレータおよび弾性部材によって、より確実に放電回路素子２０を保護することができる。

また、本実施の形態とは異なり、放電回路素子２０を上下から挟み込むことなく、延長部３０が放電回路素子２０の外側で折り返されることもできる（図８参照）。このような構成にすると、上側集電体１１ｂと放電回路素子２０との間の空間を補うスペーサとして、重畳されたセパレータが機能することができる。

以上のとおり、説明した本実施の形態は、第１の実施の形態の効果に加えて、以下の効果を奏する。

（ｅ）延長部は、放電回路素子を挟み込むように折り返されている。したがって、放電回路素子の上部のみならず、下部および側部を保護することができる。また、別途の弾性部材が省略され、電池の構成および製造工程がより簡素化される。

（ｆ）延長部は、放電回路素子と集電体との間の空間を充填するように折り返されている。したがって、配線部材を低減または省略することができる。

（第３の実施の形態）
以上説明してきた双極型電池１００は、直列または並列に複数接続されて電池モジュール２００（図９参照）を形成し、この電池モジュール２００がさらに直列または並列に複数接続されて組電池３００を形成することができる。図示する電池モジュール２００は、上記双極型電池１００を複数個積層してモジュールケース内に収納し、各双極型電池１００を並列に接続したものである。図９（Ａ）〜図９（Ｃ）は、各々本発明の第３の実施の形態における組電池の平面図、正面図、および側面図である。作成された電池モジュール２００は、バスバーのような電気的な接続手段を用いて相互に接続され、電池モジュール２００は接続治具３１０を用いて複数段積層される。何個の双極型電池１００を接続して電池モジュール２００を作成するか、また、何段の電池モジュール２００を積層して組電池３００を作成するかは、搭載される車両（電気自動車）の電池容量や出力に応じて決定される。

以上のとおり、説明した本実施の形態は、第１および第２の実施の形態の効果に加えて、以下の効果を奏する。

（ｇ）本実施の形態の組電池は、双極型電池が、直列、並列、または直並列に電気的に接続されてなる。したがって、電池モジュールが複数直並列に接続されてなる組電池は、高容量、高出力を得ることができ、一つ一つの電池モジュールの信頼性が高いことから、組電池としての長期的な信頼性の維持が可能である。また、一部の組電池モジュールが故障しても、その故障部分を交換するだけで修理が可能になる。

（第４の実施の形態）
図１０は、本発明の第４の実施の形態における車両として自動車を示す概略構成図である。上述した双極型電池１００、電池モジュール２００、および／または組電池３００を自動車および電車などの車両に搭載し、モータなどの電気機器の駆動用電源に使用することができる。

組電池３００を、電気自動車４００に搭載するには、図１０に示すとおり、電気自動車４００の車体中央部の座席下に搭載する。座席下に搭載すれば、車内空間およびトランクルームを広く取ることができるからである。なお、組電池３００を搭載する場所は、座席下に限らず、後部トランクルームの下部でもよいし、車両前方のエンジンルームでも良い。以上のような組電池３００を用いた電気自動車４００は高い耐久性を有し、長期間使用しても十分な出力を提供しうる。さらに、燃費、走行性能に優れた電気自動車、ハイブリッド自動車を提供できる。

なお、本発明では、組電池３００だけではなく、使用用途によっては、電池モジュール２００のみを搭載するようにしてもよいし、これら組電池３００と電池モジュール２００とを組み合わせて搭載するようにしてもよい。また、本発明の組電池または電池モジュールを搭載することのできる車両としては、上記の電気自動車およびハイブリッド自動車などが好ましいが、これらに制限されるものではない。

以上のとおり、説明した本実施の形態は、第１〜第３の実施の形態の効果に加えて、以下の効果を奏する。

（ｈ）本実施の形態の車両は、双極型電池または組電池を駆動用電源として搭載する。したがって、長期に渡り安定した性能を発揮する車両を得ることができる。

以上のとおり、第１〜第４の実施の形態において、本発明の双極型電池、双極型電池の製造方法、組電池、および車両を説明した。しかしながら、本発明は、その技術思想の範囲内において当業者が適宜に追加、変形、省略することができることはいうまでもない。

たとえば、第１〜第４の実施の形態では、配線部材および下部電極などの電流経路を用いて、集電体と放電回路素子とが電気的に接続された。しかしながら、弾性部材に導電性が付与されることにより、配線部材および下部電極が省略されることもできる。この場合、弾性部材には、カーボン、金属、導電性酸化物、および導電性有機物などの導電性物質が含まれることにより、導電性を有する弾性保護膜３０が実現される。

本発明の第１の実施の形態における双極型電池を示す断面図である。 図１に示す双極型電池の部分拡大図である。 図１に示す双極型電池の製造方法を示すフローチャートである。 図１に示す双極型電池の導電領域を説明するための図である。 図１に示す双極型電池の変形例を示す図である。 本発明の第２の実施の形態における双極型電池を示す断面図である。 図６に示す双極型電池の変形例を示す図である。 図６に示す双極型電池の変形例を示す図である。 本発明の第３の実施の形態における組電池を示す図である。 本発明の第４の実施の形態における車両として自動車を示す概略構成図である。

符号の説明

１０ 電池要素、
２０ 放電回路素子、
３０ 延長部、
５０ 外装ケース、
１００ 双極型電池、
２００ 電池モジュール、
３００ 組電池、
４００ 自動車。

Claims (8)

1. 集電体の一方の面に正極活物質層が形成され、他方の面に負極活物質層が形成されてなる双極型電極を、イオン伝導層を介して複数積層してなる電池要素と、
   前記電池要素の隣接する集電体間に設けられ、当該集電体に発生されている電荷を放電する有機半導体層を含む放電回路手段と、
   前記イオン伝導層の端部から一体的に延長されて前記放電回路手段と集電体との間に設けられ、前記放電回路手段に対応する位置に導電領域を有して前記放電回路手段と集電体とを電気的に接続するとともに、弾性を有して前記放電回路手段を保護する延長部と、を有することを特徴とする双極型電池。
2. 前記イオン伝導層は、複数の微細孔を備える多孔質のセパレータを含み、
   前記延長部の導電領域は、前記セパレータの微細孔に金属粒子が充填されてなることを特徴とする請求項１に記載の双極型電池。
3. 前記延長部は、ポリイミド、アラミド、ポリオレフィン、およびセルロースからなる群から選択された少なくとも１種を含むことを特徴とする請求項１に記載の双極型電池。
4. 前記延長部は、前記放電回路手段を挟み込むように折り返されていることを特徴とする請求項１に記載の双極型電池。
5. 前記延長部は、前記放電回路手段と前記集電体との間の空間を充填するように折り返されていることを特徴とする請求項１に記載の双極型電池。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の双極型電池が、直列、並列、または直並列に電気的に接続されてなることを特徴とする組電池。
7. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の双極型電池または請求項６に記載の組電池を駆動用電源として搭載したことを特徴とする車両。
8. 弾性を有するイオン伝導層の延長部に導電領域を形成する工程と、
   前記延長部の導電領域上に有機半導体層を含む放電回路手段を形成する工程と、
   集電体の一方の面に正極活物質層を設け、他方の面に負極活物質層を設けて双極型電極を複数形成する工程と、
   隣接する前記双極型電極の正極活物質層と負極活物質層とが対向するように、前記イオン伝導層を介して前記複数の双極型電極を積層する工程と、を有することを特徴とする双極型電極の製造方法。

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