JP2016186870A - 電極ユニット、電池、及び電極ユニットの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】導電材の腐食が防止された電極ユニット、該電極ユニットを備える電池、該電極ユニットを少ない工数で、容易に、精度良く製造することができる電極ユニットの製造方法を提供する。【解決手段】電極ユニット５は、板状をなす金属製の導電材５２と、グラファイトシート、ゴムシート、及びカーボンナノチューブを含む合成樹脂材料からなる群から選択され、導電性及び電解液非透過性を有し、導電材５２の両平面に設けられた被覆材５３，５３と、酸性又はアルカリ性の電解液を含有し、被覆材５３，５３の表面に設けられた電極材５０，５１と、導電材５２の側面を覆い、被覆材５３，５３の対向する両面の周縁部に接着された第１シーラント５４と、導電材５２のタブの基端部側部分を覆う第２シーラントとを備える。【選択図】図４

Description

本発明は、電極材及び導電材を有する電極ユニット、該電極ユニットを備える電池、及び該電極ユニットの製造方法に関する。

電池は、デジタル家電製品、電気自動車、ハイブリッド自動車及び太陽光発電設備等に広く用いられている。この電池として、リチウムイオン二次電池、バナジウム固体塩電池（特許文献１）等が挙げられる。バナジウム固体塩電池は、活物質による酸化還元反応を利用して充放電を行う。活物質としては、バナジウムイオン又はバナジウムを含むイオンが用いられる。

例えばバナジウム固体塩電池等の電池は、活物質及び酸性の電解液を有する電極材と、電極材に対向する銅等の導電材とを備える電極ユニットを、極性が異なる電極材が隔膜を介して対向する状態で複数並設し、外装袋に収容してセルを構成し、セルをケースに収容してなる。

上記バナジウム固体塩電池のように、電極材が酸性の電解液を有する場合、この電解液が導電材に接触すると、導電材は腐食される。これにより、電池の充放電性能等の性能の低下、又は故障等の問題が生じる虞がある。また、電解液としてアルカリ性の電解液を使用した場合においても同様の問題が生ずる虞がある。

特開２０１４−２３５８３３号公報

本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであり、導電材の腐食が防止された電極ユニット、該電極ユニットを備える電池、該電極ユニットを少ない工数で、容易に、精度良く製造することができる電極ユニットの製造方法を提供することを目的とする。

第１発明に係る電極ユニットは、板状をなす金属製の導電材と、導電性及び電解液非透過性を有し、前記導電材の両平面に設けられた被覆材と、酸性又はアルカリ性の電解液を含有し、各被覆材の表面に設けられた電極材と、前記導電材の側面を覆い、両被覆材の対向する両面の周縁部に接着されたシーラントとを備えることを特徴とする。

本発明においては、導電材は被覆材及びシーラントにより封止されており、電極材に接触しない。即ち、導電材の両平面は両被覆材に覆われ、側面はシーラントに覆われているので両電極材に直接接触しない。
従って、電極材に含まれる電解液に係る酸性又はアルカリ性物質は導電材と反応することがなく、導電材の腐食は防止されている。
被覆材は導電性であるので、電極材と導電材との間の電子の移動は担保されている。

第２発明に係る電極ユニットは、第１発明において、各電極材を覆い、その内側の面の周縁部が前記シーラントに接着された隔膜をさらに備えることを特徴とする。

本発明においては、電極材を覆い、その内側の面の周縁部がシーラントに接着された隔膜をさらに備えるので、該隔膜を備える電極ユニットに、極性が異なる電極材を有する他の電極ユニットを、隔膜を介し、互いの電極材が対向するように積層することができる。 隔膜が介在するので、異なる電極材の電極液が混ざることはなく、複数の電極ユニットを積層して、電池容量の向上を図ることができる。

第３発明に係る電極ユニットは、第２発明において、前記シーラントは、前記電極材の側面より外側に突出した突出部を備え、該突出部に前記隔膜の前記周縁部が接着されていることを特徴とする。

本発明においては、隔膜の周縁部を突出部に接着するので、熱溶着等により接着した場合、隔膜にテンションがかかり、隔膜にしわが生じることが抑制され、電極材間のプロトンの移動に支障が生じることがない。

第４発明に係る電極ユニットは、第１乃至第３発明のいずれかにおいて、前記導電材は、該導電材の周縁部の一部から突出し、端子に接続するためのタブを備え、前記タブの基端部側部分を覆うシーラントを備えることを特徴とする。

本発明においては、タブの腐食が防止されている。

第５発明に係る電極ユニットは、第１乃至第４発明のいずれかにおいて、前記導電材と前記被覆材との間に、該導電材及び被覆材を接着する導電接着層を有することを特徴とする。

本発明においては、容易に、導電材と被覆材とを接着することができる。導電接着層は導電性を有するので、電極材と導電材との間の電子の移動は担保されている。

第６発明に係る電池は、第１発明の電極ユニットと、第２発明の電極ユニットとを交互に積層してあることを特徴とする。

本発明においては、第１発明の電極ユニットと、第２発明の電極ユニットとを備えるので、導電材の腐食が防止され、電池の充放電性能等の性能の低下、又は故障等の問題が生じることが防止されている。
そして、隔膜を有さない第１発明の電極ユニットと、隔膜を有する第２発明の電極ユニットとを、隔膜を二重に重ねることなく、一枚の隔膜を介し極性が異なる電極材が対向するように、交互に積層することができ、厚みの増加が抑制された状態で、電池容量を向上させることができる。

第７発明に係る電池は、第６発明において、前記電極材は、活物質としてバナジウムイオン又はバナジウムを含むイオンを含有することを特徴とする。

本発明においては、電極材が活物質としてバナジウムイオン又はバナジウムを含むイオンを含有しており、酸性又はアルカリ性の電解液を含有する電池において、導電材が腐食することが防止されている。

第８発明に係る電極ユニットの製造方法は、導電性及び電解液非透過性を有するシートの一面に、前記シートの端縁部を残した状態で活物質層を形成し、前記活物質層を形成した前記シートから、前記端縁部の一部を有する状態で、複数の電極ユニット材を切り出し、その周縁部の一部からタブが突出し、前記シートより平面面積が小さい導電材を、前記タブが一の電極ユニット材の前記端縁部の一部に対向する状態で、該電極ユニット材の前記シートに導電接着材により接着し、前記タブの基端部側部分、及び前記導電材の周縁部の外側を覆うシーラントを配し、前記導電材に、他の電極ユニット材のシートを、該電極ユニット材の前記端縁部の一部が前記タブに対向する状態で、導電接着材により接着し、両電極ユニット材の両シートの対向する面の周縁部と前記シーラントとを接着することを特徴とする。

本発明においては、導電材が被覆材及びシーラントにより封止された電極ユニットを少ない工数で、容易に、精度良く製造することができる。

本発明によれば、導電材の両平面は２枚の被覆材に覆われ、側面はシーラントに覆われているので、導電材の腐食が防止されている。

本発明の実施の形態に係る電極ユニットを含むセル１を示す模式的平面図である。 図１のII−II線模式的断面図である。 電極ユニット５の模式的平面図である。 図３のIV−IV線模式的断面図である。 図３のＶ−Ｖ線模式的断面図である。 電極ユニット６の模式的断面図である。 電極ユニット５の製造方法の工程Ａ〜Ｃを説明するための模式的平面図である。 電極ユニット５の製造方法の工程Ｄ及びＥを説明するための模式的平面図である。 導電シートに電極材を間欠塗布した場合を示す模式的平面図である。

以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。
以下、セル１がバナジウム固体塩電池のセルである場合について説明するが、本実施の形態の電池はバナジウム固体塩電池に限定されるものではない。
図１〜図３に示すように、セル１は、外装袋２と、外装袋２の周縁部の一部から突出した正極端子３及び負極端子４と、２つの正極の電極ユニット５と、２つの正極の電極ユニット７と、３つの負極の電極ユニット６とを備える。正極端子３，負極端子４は、基端部側がシール材３０，４０に覆われた状態で、外装袋２の周縁部の一部から突出している。このセル１単体、又はセル１と他のセルとを組み合わせてケース（不図示）に収容することにより電池が構成される。

図３は電極ユニット５を示す模式的平面図、図４は図３のIV−IV線模式的断面図、図５は図３のＶ−Ｖ線模式的断面図である。
電極ユニット５は、電極材５０，５１、導電材５２、被覆材５３，５３、第１シーラント５４、第２シーラント５４ａ、及び導電接着層５５，５５を備える。
導電材５２は角型平板状をなし、導電材５２の両平面に、導電接着層５５，５５を介し、導電材５２より一回り大きい被覆材５３，５３が接着されている。被覆材５３，５３の表面には、被覆材５３，５３と略同一の大きさを有する電極材５０，５１が形成されている。被覆材５３，５３の対向する面の周縁部同士は、矩形枠状をなす第１シーラント５４により接着されている。第１シーラント５４により、導電材５２の側面が覆われ、導電材５２は、被覆材５３，５３、及び第１シーラント５４により封止されている。導電材５２の側面は第１シーラント５４に接着されていても、接着されていなくてもよい。なお、第１シーラント５４は複数枚のシーラントにより構成されていてもよい。

導電材５２は、周縁部の一部から突出し、正極端子３に接続するためのタブ５２ａを有する。タブ５２ａの基端部寄りの部分は第２シーラント５４ａにより覆われている。第１シーラント５４と第２シーラント５４ａとは一体化されていてもよく、別体であってもよい。
被覆材５３は、第２シーラント５４ａに対応する部分に、第２シーラント５４ａの略半分の突出長を有する突出部５３ａを有しており、第２シーラント５４ａの図５における下部は、突出部５３ａにより覆われている。なお、突出部５３ａは、第２シーラント５４ａに対応する部分に設ける場合に限定されるものではない。突出部５３ａは、被覆材５３の周縁部の一部又は全部に設けることができる。また、突出部５３ａは設けないことにしてもよい。

以下、電極ユニット５の各部について詳述する。
導電材５２は、銅、アルミニウム、ニッケル等の金属箔からなるのが好ましい。厚みは、５〜１００μｍであるのが好ましい。厚みが１００μｍ以下である場合、電池は、軽量かつ小型化される。
被覆材５３は導電性及び電解液非透過性であり、グラファイトシート、ゴムシート、及びカーボンナノチューブ、カーボン、グラファイト等を含む合成樹脂材料からなる群から選択される。被覆材５３の厚みは１〜１００μｍであるのが好ましい。この場合、電極材５０，５１と、導電材５２との電気伝導性が低下することがなく、電池の内部抵抗を小さくすることができる。

導電接着層５５は導電材５２の本体と同一の平面形状を有し、さらに、タブ５２ａの基端部に接着される突出部５５ａ（図５参照）を有する。
導電性接着層５５の材料（導電接着材）としては、例えば銅、及び銀等の金属粉をアクリル系接着剤に分散させ、シート状に成形したものが挙げられ、具体的には前記金属粉が分散されたアクリル系接着剤を銅基材の両面にコーティングし、シート状に成形したものが挙げられる。また、等方導電性接着剤をシート状に成形したものも挙げられる。
導電性接着層５５は、

電極材５０，５１は、被覆材５３と同一の平面形状を有する。電極材５０，５１は、被覆材５３に、バナジウムイオン又はバナジウムを含むイオンを活物質として含有する固体状の化合物を含む析出物を担持させてなる。
バナジウム化合物を含む溶液、半固体状物、又は固体状物を、被覆材５３に塗布又は含侵させた後、乾燥させることで、被覆材５３に析出物が担持される。半固体状物としては、バナジウム化合物に硫酸水溶液を加えたスラリー状物や、バナジウム化合物にシリカ等を加えたゲル状物等が挙げられる。具体的には活物質、バインダー、及び炭素を含む半固体状物であるスラリーを、被覆材５３に塗布、乾燥して、電極材５０，５１を形成する例が挙げられる。
なお、炭素フェルト等の炭素材に、バナジウム化合物を含む溶液、半固体状物、又は固体状物を塗布又は含侵させ、乾燥させることにより、活物質を含有する固体状の化合物を含む析出物を担持させた炭素材を得、該炭素材を被覆材５３に設けることにしてもよい。

電極材５０、５１に含まれるバナジウムイオン又はバナジウムを含むイオンは、酸化還元反応によって、５価及び４価の間で酸化数が変化するバナジウムを含むイオンであるのが好ましい。５価及び４価の間で酸化数が変化するバナジウムを含むイオンとしては、ＶＯ²⁺（IV）、ＶＯ₂ ⁺（V ）が例示される。

正極用の活物質として、炭素材に担持させるバナジウム化合物は、酸化硫酸バナジウム（IV）（ＶＯＳＯ₄ ・ｎＨ₂ Ｏ）、酸化硫酸バナジウム（V）（（ＶＯ₂ ）₂ ＳＯ₄ ・ｎＨ₂ Ｏ）を挙げることができる。これらの混合物を用いてもよい。ｎは、０又は１〜６の整数を示す。

電極材５０，５１に含まれる電解液は、硫酸水溶液であるのが好ましい。硫酸水溶液として、例えば硫酸の濃度が９０質量％未満の希硫酸等を用いることができる。電解液は、電池のＳＯＣを０〜１００％まで取り得るのに過不足のない量である。電解液の量は、例えばバナジウム化合物１００ｇに対して、２Ｍ（ｍｏｌ／Ｌ）の硫酸７０ｍＬである。

第１シーラント５４及び第２シーラント５４ａは電解液非透過性であり、その材料としては、例えばポリプロピレン又はポリエチレン等が挙げられる。ポロプロピレン又はポリエチレン等を用いることにより、熱溶着で容易に被覆材５３，５３の対向面の周縁部同士を第１シーラント５４により接着することができる。

電極ユニット７は電極ユニット５と同様の構成を有する。
図２における上側の電極ユニット７の場合、電極材７０、導電材７２、被覆材７３，７３、第１シーラント７４、第２シーラント（不図示）、及び導電接着層７５，７５を備える。
導電材７２は角型平板状をなし、両平面に、導電接着層７５，７５を介し、導電材７２より一回り大きい被覆材７３，７３が接着されている。
下側の被覆材７３の表面には、被覆材７３と略同一の大きさを有する電極材７０が形成されている。被覆材７３，７３の対向する面の周縁部同士は、矩形枠状をなす第１シーラント７４により接着されている。第１シーラント７４は、上側の被覆材７３の上面の周縁部も覆い、第１シーラント７４の上面は、外装袋２の上側の半体２１の内面に接着されている。なお、第１シーラント７４の上面は、外装袋２の上側の半体２１の内面に接着されていなくてもよい。

図２における下側の電極ユニット７の場合、電極材７１、導電材７２、被覆材７３，７３、第１シーラント７４、及び導電接着層７５，７５を備える。
導電材７２は角型平板状をなし、両平面に、導電接着層７５，７５を介し、導電材７２より一回り大きい被覆材７３，７３が接着されている。
上側の被覆材７３の表面には、被覆材７３と略同一の大きさを有する電極材７１が形成されている。被覆材７３，７３の対向する面の周縁部同士は、矩形枠状をなす第１シーラント７４により接着されている。第１シーラント７４は、下側の被覆材７３の下面の周縁部も覆い、第１シーラント７４の下面は、外装袋２の下側の半体２２の内面に接着されている。なお、第１シーラント７４の下面は、外装袋２の下側の半体２２の内面に接着されていなくてもよい。

第１シーラント７４により、導電材７２の側面が覆われ、導電材７２は、被覆材７３，７３、及び第１シーラント７４により封止されている。導電材７２の側面は第１シーラント７４に接着されていても、接着されていなくてもよい。なお、第１シーラント７４は複数枚のシーラントにより構成されていてもよい。

導電材７２は、周縁部の一部から突出し、正極端子３に接続するためのタブ（不図示）を有する。タブの基端部は前記第２シーラントにより覆われている。第１シーラント７４と第２シーラントとは一体化されていてもよく、別体であってもよい。

電極ユニット７の電極材７０，７１、導電材７２、被覆材７３、第１シーラント７４、及び第２シーラントは電極ユニット５と同様の材料を用いてなる。

外装袋２の半体２１，２２は電解液非透過性である。半体２１，２２は、合成樹脂層及び金属層を含有するラミネートシートからなるのが好ましい。
合成樹脂層の材料としては、ポリプロピレン、ポリエチレン、ナイロン６，ナイロン６６等のポリアミド等が挙げられる。合成樹脂層の厚みは、５〜２００μｍであるのが好ましい。この場合、電池は、良好な気密性を有する。
金属層の材料としては、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金、鉄、ステンレス、チタン、チタン合金等が挙げられる。金属層の厚みは、５〜１００μｍであるのが好ましい。この場合、金属層にピンホール等を発生させることなく、良好な遮水性を保持することができる。
半体２１，２２の厚みは特に限定されないが、１５〜２５０μｍであるのが好ましい。厚みが１５〜２５０μｍである場合、十分な強度を有するとともに、電池がコンパクトになる。

図６は電極ユニット６を示す模式的断面図である。
電極ユニット６は、電極材６０，６１、導電材６２、被覆材６３，６３、第１シーラント６４、第２シーラント（不図示）、導電接着層６５，６５、及び隔膜６６，６６を備える。
導電材６２は角型平板状をなし、両平面に、導電接着層６５，６５を介し、導電材６２より一回り大きい被覆材６３，６３が接着されている。被覆材６３，６３の表面には、被覆材６３，６３と略同一の大きさを有する電極材６０，６１が形成されている。

被覆材６３，６３の対向する面の周縁部同士は、矩形枠状をなす第１シーラント６４により接着されている。第１シーラント６４により、導電材６２の側面が覆われ、導電材６２は、被覆材６３，６３、及び第１シーラント６４により封止されている。導電材６２の側面は第１シーラント６４に接着されていても、接着されていなくてもよい。なお、第１シーラント６４は複数枚のシーラントにより構成されていてもよい。
電極ユニット５の第１シーラント５４と異なり、電極ユニット６の第１シーラント６４は、導電材６２と反対側に、即ち、外側に突出した突出部６４ｂを有する。

導電材６２は、周縁部の一部から突出し、負極端子４に接続するためのタブ（不図示）を有する。タブの基端部は前記第２シーラントにより覆われている。第１シーラント６４と第２シーラントとは一体化されていてもよく、別体であってもよい。

隔膜６６，６６は電極材６０，６１を覆い、その内側の面の周縁部が電極材６０，６１、及び被覆材６３，６３の側面に沿って折れ曲がった状態で、第１シーラント６４の突出部６４ｂの上面，下面に接着されている。

電極ユニット６の導電材６２、被覆材６３、第１シーラント６４、及び第２シーラントは電極ユニット５と同様の材料を用いてなる。

電極材６０，６１に含まれるバナジウムイオン又はバナジウムを含むイオンは、酸化還元反応によって、２価及び３価の間で酸化数が変化するバナジウムイオンであるのが好ましい。２価及び３価の間で酸化数が変化するバナジウムイオンとしては、Ｖ²⁺（II）、Ｖ³⁺（III ）が例示される。
負極用の活物質であるバナジウム化合物としては、硫酸バナジウム（II）（ＶＳＯ₄ ・ｎＨ₂ Ｏ）、硫酸バナジウム（III ）（Ｖ₂ （ＳＯ₄ ）₃ ・ｎＨ₂ Ｏ）が挙げられる。これらの混合物が用いられ得る。ｎは、０又は１〜６の整数を示す。
電極材６０，６１は、これら活物質、バインダー、及び炭素を含む半固体状物であるスラリーを、被覆膜６３に塗布し、乾燥したものである。

隔膜６６としては、例えば水素イオン（プロトン）又は硫酸イオンを通過させることができるイオン交換膜を用いることができる。

以下、電極ユニット５の製造方法について、詳述する。
図７及び図８は電極ユニット５の製造方法の工程Ａ〜Ｅを説明するための模式的平面図である。ここでは、被覆材５３がグラファイトシートからなり、導電材５２が銅箔からなり、導電接着層５５が、銅、及び銀等の金属粉が分散されたアクリル系接着剤を銅基材の両面にコーティングし、シート状に成形した導電接着材を切り出してなる場合について説明する。

まず、グラファイトシート５３０の一面上に、グラファイトシート５３０の幅方向の一方の端縁部を所定幅残した状態で、例えばコンマコータ（登録商標）、又はスロットダイコータ等のコータを用いて、上述の正極用のバナジウム化合物を含む半固体状物であるスラリーを塗布、乾燥し、活物質層５１０を形成する（図７Ａ）。

次に、前記端縁部を、前記突出部５３ａを残した状態で切断し、グラファイトシート５３０、即ち被覆材５３上に、活物質層５１０、即ち電極材５０又は５１が形成された複数の電極ユニット材５１１を、活物質層５１０が形成されたグラファイトシート５３０から切り出す（図７Ｂ）。図７Ｂにおいては、電極材５１を有する電極ユニット材５１１を示している。

前記電極ユニット材５１１を裏返し、タブ５２ａを有し、本体が被覆材５３より一回り小さい導電材５２を、前記導電接着層５５により、電極ユニット材５１１の被覆材５３に接着する（図７Ｃ）。導電接着層５５の前記突出部５５ａは、タブ５２ａの基端部を被覆材５３に接着する。

タブ５２ａの基端部に相当する部分が切り欠かかれた枠状をなす第１シーラント５４を被覆材５３の周縁部に配し、輪状をなす第２シーラント５４ａをタブ５２ａの基端部寄りの部分に嵌める（図８Ｄ）。

そして、電極材５０を有する他の電極ユニット材５１１を、その被覆材５３が導電材５２に対向する状態で、導電材５２上に、前記導電接着層５５により接着する。
熱溶着により、両電極ユニット材５１１の両被覆材５３の対向する面の周縁部と第１シーラント５４とを接着し、第２シーラント５４ａを介し、タブ５２ａと突出部５３ａとを接着する（図８Ｅ）。
以上より、導電材５２の両面に導電接着層５５，５５を介し、被覆材５３，５３が設けられ、被覆材５３，５３の表面に電極材５０，５１が設けられた電極ユニット５が得られる。

以上のように、本実施の形態においては、グラファイトシート５３０の一面の端縁部以外の部分に活物質層５１０を形成した後、突出部５３ａを残した状態で、複数の電極ユニット材５１１を切り出し、２枚の電極ユニット材のグラファイトシート５３０側、即ち被覆材５３側で導電材５２を挟み、導電材５２の側面を第１シーラント５４で覆って、熱溶着により、被覆材５３，５３の対向する面と第１シーラント５４とを接着する。
従って、導電材５２の両平面に、導電材５２より一回り大きい被覆材５３，５３が設けられ、被覆材５３，５３に同一の大きさを有する電極材５０，５１が設けられた電極ユニット５を、少ない工数で、容易に得ることができる。

図９に示すように、導電材５２の母材である導電シート５２０に、活物質層５１０を間欠的に複数並べて形成することにした場合、活物質層５１０、即ち、電極材の形状が四角形状にならないという問題がある。図９に示すように、搬送方向の先端部の縦寸法が他部の縦寸法より大きくなる。
これは、導電シート５２０に上述のスラリーを塗布する場合、スラリーが導電シート５２０に接触するときに圧力及びスラリーの粘度の影響を受けるためである。
これに対し、本実施の形態の場合、グラファイトシート５３０の端縁部以外の全面にスラリーを塗布した後、四角形状に切り出すので、寸法精度が良好である。
本実施の形態においては、電極材を導電材より大きくして電池容量を大きくすることができ、しかも、導電材５２を被覆材５３，５３及び第１シーラント５４及び第２シーラント５４ａにより封止することができる。

なお、電極ユニット５の製造方法は、上述した場合に限定されるものではなく、上述の工程Ｃの後、導電材５２の他面に導電接着層５５を介し、他の電極ユニット材を接着し、その後、導電材５２の側面の外側，タブ５２ａの基端部側に第１シーラント５４，第２シーラント５４ａを配し、被覆材５３，５３と第１シーラント５４とを接着させることにしてもよい。
上述したように、第１シーラント５４と第２シーラント５４ａとが一体化されたものを用いることにしてもよい。
さらに、第１シーラント５４は厚み方向に二分されており、工程Ｃの被覆材５３に導電材５２を接着する前に、第１シーラント５４の一方の半体を被覆材５３に配し、導電材５２を被覆材５３に接着した後、第１シーラント５４の他方の半体を一方の半体に重ね、被覆材５３，５３と第１シーラント５４とを接着させることにしてもよい。これにより、タブ５２ａの基端部を第１シーラント５４により覆うことができる。

電極ユニット７は、被覆材７３上に電極材７０又は７１が形成された電極ユニット材と、電極材を有さない被覆材７３とを、導電材７２の両面に接着すること以外は、電極ユニット５と同様にして製造される。

電極ユニット６は、第１シーラント５４の代わりに、突出部６４ｂを有する第１シーラント６４を用いること、及び隔膜６６，６６により電極材６０，６１を覆い、隔膜６６，６６の内側の面の周縁部を突出部６４ｂに接着する工程を有すること以外は、電極ユニット５と同様にして製造される。
本実施の形態においては、隔膜６６の周縁部を突出部６４ｂに接着するので、熱溶着等により接着した場合、隔膜６６にテンションがかかり、隔膜６６にしわが生じることが抑制され、隣り合う他の電極ユニットとの電極材間のプロトンの移動に支障が生じることがない。

以上のようにして製造された電極ユニット７に、電極ユニット６、電極ユニット５、電極ユニット６、電極ユニット５、電極ユニット６、及び電極ユニット７を順に積層する。
各電極ユニット５の導電材５２のタブ５２ａ、及び各電極ユニット６の導電材６２のタブの先端部は、互いに重ね合わされた状態で正極端子３に接続される。
各電極ユニット６の導電材６２のタブの先端部は互いに重ね合わされた状態で負極端子４に接続される。

そして、導電材７２，７２が固定された半体２１，２２を内側が対向するように合わせ、半体２１，２２の周縁部の一部から正極端子３及び負極端子４が突出する状態で、周縁部を圧接し、接着することにより外装袋２が形成され、セル１が得られる。なお、半体２１，２２は最初から一体化されていてもよい。

以上のように構成されたセル１の電極ユニット７の電極材７１と電極ユニット６の電極材６０との間、電極ユニット６の電極材６１と電極ユニット５の電極材５０との間、電極ユニット５の電極材５１と電極ユニット６の電極材６０との間、及び電極ユニット６の電極材６１と電極ユニット７の電極材７０との間において、下記式(1)及び(2)の反応が生じる。
正極：ＶＯＸ₂ ・ｎＨ₂ Ｏ（ｓ）⇔ＶＯ₂ Ｘ・ｎＨ₂ Ｏ（ｓ）＋ＨＸ＋Ｈ⁺ ＋ｅ^- （１）
負極：ＶＸ₃ ・ｎＨ₂ Ｏ（ｓ）＋ｅ^- ⇔２ＶＸ₂ ・ｎＨ₂ Ｏ（ｓ）＋Ｘ^- （２）
式中、Ｘは１価の陰イオンを表す。Ｘがｍ価の陰イオンである場合、結合係数（１／ｍ）が考慮される。ｎは種々の値をとり得る。

前記式（１）及び（２）の反応を利用してセル１を用いたバナジウム固体塩電池の充放電が行われる。このとき、正極端子３，負極端子４を介して、外部の負荷又は充電器等との間で充放電が行われる。式（１）及び（２）の反応において隔膜６６を介して、電極材７１，６０間、電極材６１，５０間、電極材５１，６０間、及び電極材６１，７０間でプロトンが移動する。

本実施の形態においては、上述したように、電極ユニット５の導電材５２は、両平面が被覆材５３，５３に覆われ、側面が第１シーラント５４により覆われている。これにより、電極材５０，５１に含まれる電解液が導電材５２に直接接触せず、電解液に係る酸性物質が導電材５２と反応することがなく、導電材５２の腐食が防止されている。
電極ユニット６の導電材６２は、両平面が被覆材６３，６３に覆われ、側面が第１シーラント６４により覆われている。これにより、電極材６０，６１に含まれる電解液が導電材６２に直接接触せず、電解液の酸性物質が導電材６２と反応することがなく、導電材６２の腐食が防止されている。
電極ユニット７の導電材７２は、両平面が被覆材７３，７３に覆われ、側面が第１シーラント７４により覆われている。これにより、電極材７０又は７１に含まれる電解液が導電材７２に直接接触せず、電解液の酸性物質が導電材７２と反応することがなく、導電材７２の腐食が防止されている。

そして、電極ユニット５の導電材５２のタブ５２ａの基端部側部分は、第２シーラント５４ａ及び被覆材５３ａ、並びに導電接着層５５の突出部に覆われているので、電極材５０，５１に含まれる電解液と接触せず、腐食が防止されている。
電極ユニット６，電極ユニット７の導電材６２，７２のタブも同様に腐食が防止されている。

本実施の形態の電極ユニット５の電極材５０，５１、電極ユニット６の電極材６０，６１の極性は同一であっても異なっていてもよい。電極ユニット５が負極で電極ユニット６が正極であってもよい。電極ユニット６の隔膜６６を挟んで対向する電極材の極性が異なるように、電極ユニット５及び電極ユニット６を積層すればよい。
従って、電極ユニット５，６の個数（１以上の所定の数）、電極材５０，５１、電極材６０，６１の極性等の組み合わせを考慮して、電池容量の向上、及び電池の設計の多様化を図ることができる。

本発明は上述した実施の形態の内容に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。即ち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
例えば、実施の形態の電池は、バナジウム固体塩電池に限定されるものではない。即ち、活物質はバナジウムでなく、鉄又はクロムである構成でもよく、電解液は、酸性でなくアルカリ性とする構成であってもよい。
また、各電極ユニットの構成、材料、電極材の極性等も前記実施の形態において説明した場合に限定されるものではない。

１ セル
２ 外装袋
３ 正極端子
４ 負極端子
５、６、７ 電極ユニット
５０、５１、６０、６１、７０、７１ 電極材
５２、６２、７２ 導電材
５３、６３、７３ 被覆材
５４、６４、７４ 第１シーラント
５４ａ 第２シーラント
６６ 隔膜

Claims (8)

1. 板状をなす金属製の導電材と、
   導電性及び電解液非透過性を有し、前記導電材の両平面に設けられた被覆材と、
   酸性又はアルカリ性の電解液を含有し、各被覆材の表面に設けられた電極材と、
   前記導電材の側面を覆い、両被覆材の対向する両面の周縁部に接着されたシーラントと
   を備えることを特徴とする電極ユニット。
2. 各電極材を覆い、その内側の面の周縁部が前記シーラントに接着された隔膜をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の電極ユニット。
3. 前記シーラントは、前記電極材の側面より外側に突出した突出部を備え、
   該突出部に前記隔膜の前記周縁部が接着されていることを特徴とする請求項２に記載の電極ユニット。
4. 前記導電材は、該導電材の周縁部の一部から突出し、端子に接続するためのタブを備え、
   前記タブの基端部側部分を覆うシーラントを備えることを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項に記載の電極ユニット。
5. 前記導電材と前記被覆材との間に、該導電材及び被覆材を接着する導電接着層を有することを特徴とする請求項１から４までのいずれか１項に記載の電極ユニット。
6. 請求項１に記載の電極ユニットと、
   請求項２に記載の電極ユニットと
   を交互に積層してあることを特徴とする電池。
7. 前記電極材は、活物質としてバナジウムイオン又はバナジウムを含むイオンを含有することを特徴とする請求項６に記載の電池。
8. 導電性及び電解液非透過性を有するシートの一面に、前記シートの端縁部を残した状態で活物質層を形成し、
   前記活物質層を形成した前記シートから、前記端縁部の一部を有する状態で、複数の電極ユニット材を切り出し、
   その周縁部の一部からタブが突出し、前記シートより平面面積が小さい導電材を、前記タブが一の電極ユニット材の前記端縁部の一部に対向する状態で、該電極ユニット材の前記シートに導電接着材により接着し、
   前記タブの基端部側部分、及び前記導電材の周縁部の外側を覆うシーラントを配し、
   前記導電材に、他の電極ユニット材のシートを、該電極ユニット材の前記端縁部の一部が前記タブに対向する状態で、導電接着材により接着し、
   両電極ユニット材の両シートの対向する面の周縁部と前記シーラントとを接着する
   ことを特徴とする電極ユニットの製造方法。
   

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