JPH0922735A - 積層型ポリマー電解質二次電池 - Google Patents
積層型ポリマー電解質二次電池Info
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- JPH0922735A JPH0922735A JP7171128A JP17112895A JPH0922735A JP H0922735 A JPH0922735 A JP H0922735A JP 7171128 A JP7171128 A JP 7171128A JP 17112895 A JP17112895 A JP 17112895A JP H0922735 A JPH0922735 A JP H0922735A
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- negative electrode
- electrolytic solution
- positive electrode
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
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- Secondary Cells (AREA)
- Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 充放電時において複数の素電池の電圧を検知
することが可能な積層型ポリマー電解質二次電池を提供
する。 【解決手段】 活物質、非水電解液およびこの電解液を
保持するポリマーを含む正極と、リチウムイオンを吸蔵
放出する炭素質材料を含み、かつ非水電解液を保持した
負極と、前記正極および負極の間に介在された非水電解
液およびこの電解液を保持するポリマーを含む固体ポリ
マー電解質層とを備えたポリマー電解質素電池を複数積
層して直列接続した構造の積層型ポリマー電解質二次電
池であって、前記各素電池は、それら電池の電圧を測定
するための端子がそれぞれ取り付けられていることを特
徴とする。
することが可能な積層型ポリマー電解質二次電池を提供
する。 【解決手段】 活物質、非水電解液およびこの電解液を
保持するポリマーを含む正極と、リチウムイオンを吸蔵
放出する炭素質材料を含み、かつ非水電解液を保持した
負極と、前記正極および負極の間に介在された非水電解
液およびこの電解液を保持するポリマーを含む固体ポリ
マー電解質層とを備えたポリマー電解質素電池を複数積
層して直列接続した構造の積層型ポリマー電解質二次電
池であって、前記各素電池は、それら電池の電圧を測定
するための端子がそれぞれ取り付けられていることを特
徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、複数のポリマー電
解質素電池が直列接続された積層型ポリマー電解質二次
電池に関する。
解質素電池が直列接続された積層型ポリマー電解質二次
電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、電子機器の発達にともない、小型
で軽量、かつエネルギー密度が高く、更に繰り返し充放
電が可能な二次電池の開発が要望されている。このよう
な二次電池としては、リチウムまたはリチウム合金を活
物質とする負極と、モリブデン、バナジウム、チタンあ
るいはニオブなどの酸化物、硫化物もしくはセレン化物
を活物質とする正極とを具備したリチウム二次電池が知
られている。しかしながら、リチウムまたはリチウム合
金を活物質とする負極を備えた二次電池は、充放電サイ
クルを繰り返すと負極にリチウムのデンドライトが発生
するため、充放電サイクル寿命が短いという問題点があ
る。
で軽量、かつエネルギー密度が高く、更に繰り返し充放
電が可能な二次電池の開発が要望されている。このよう
な二次電池としては、リチウムまたはリチウム合金を活
物質とする負極と、モリブデン、バナジウム、チタンあ
るいはニオブなどの酸化物、硫化物もしくはセレン化物
を活物質とする正極とを具備したリチウム二次電池が知
られている。しかしながら、リチウムまたはリチウム合
金を活物質とする負極を備えた二次電池は、充放電サイ
クルを繰り返すと負極にリチウムのデンドライトが発生
するため、充放電サイクル寿命が短いという問題点があ
る。
【０００３】このようなことから、負極に、例えばコー
クス、黒鉛、炭素繊維、樹脂焼成体、熱分解気相炭素の
ようなリチウムイオンを吸蔵放出する炭素質材料を用
い、ＬｉＰＦ6 のような電解質およびエチレンカーボネ
ート、プロピレンカーボネートのような非水溶媒からな
る電解液を用いた非水溶媒二次電池が提案されている。
前記非水溶媒二次電池は、デンドライト析出による負極
特性の劣化を改善することができるため、電池寿命と安
全性を向上することができる。
クス、黒鉛、炭素繊維、樹脂焼成体、熱分解気相炭素の
ようなリチウムイオンを吸蔵放出する炭素質材料を用
い、ＬｉＰＦ6 のような電解質およびエチレンカーボネ
ート、プロピレンカーボネートのような非水溶媒からな
る電解液を用いた非水溶媒二次電池が提案されている。
前記非水溶媒二次電池は、デンドライト析出による負極
特性の劣化を改善することができるため、電池寿命と安
全性を向上することができる。
【０００４】一方、米国特許第５，２９６，３１８号明
細書には正極、負極および電解質層にポリマーを添加す
ることにより柔軟性が付与されたハイブリッドポリマー
電解質を有する再充電可能なリチウムインターカレーシ
ョン電池、つまりポリマー電解質二次電池が開示されて
いる。このようなポリマー電解質二次電池は、集電体に
活物質、非水電解液およびこの電解液を保持するポリマ
ーを含む正極層を積層した正極と集電体にリチウムイオ
ンを吸蔵放出し得る炭素質材料、非水電解液およびこの
電解液を保持するポリマーを含む負極層を積層した負極
との間に非水電解液およびこの電解液を保持するポリマ
ーを含む固体ポリマー電解質層が介在された構造の素電
池を備えている。
細書には正極、負極および電解質層にポリマーを添加す
ることにより柔軟性が付与されたハイブリッドポリマー
電解質を有する再充電可能なリチウムインターカレーシ
ョン電池、つまりポリマー電解質二次電池が開示されて
いる。このようなポリマー電解質二次電池は、集電体に
活物質、非水電解液およびこの電解液を保持するポリマ
ーを含む正極層を積層した正極と集電体にリチウムイオ
ンを吸蔵放出し得る炭素質材料、非水電解液およびこの
電解液を保持するポリマーを含む負極層を積層した負極
との間に非水電解液およびこの電解液を保持するポリマ
ーを含む固体ポリマー電解質層が介在された構造の素電
池を備えている。
【０００５】ところで、前記素電池の用途の一つとして
前記素電池を直列接続になるように複数積層して単一の
素電池の積層数分、電圧を高めた積層型ポリマー電解質
二次電池を組み立てることが考えられている。この積層
型ポリマー電解質二次電池において、最上層の素電池の
電極（例えば正極）と最下層の素電池の負極とに充放電
器を接続することにより充放電を行うことが可能であ
る。
前記素電池を直列接続になるように複数積層して単一の
素電池の積層数分、電圧を高めた積層型ポリマー電解質
二次電池を組み立てることが考えられている。この積層
型ポリマー電解質二次電池において、最上層の素電池の
電極（例えば正極）と最下層の素電池の負極とに充放電
器を接続することにより充放電を行うことが可能であ
る。
【０００６】しかしながら、前記二次電池を構成する複
数の素電池は互いに電池性能が必ずしも一定ではないた
め、前記充電時においてある素電池の電圧が他の素電池
より高くなる場合が起こる。このようにある素電池の電
圧が他の素電池より高くなると、過充電状態になり、そ
の電池性能が損なわれる。また、放電時においても前述
した素電池間の性能ばらつきによりある素電池が過放電
状態になる。このような過放電が起こると、負極の集電
体が溶解したり、負極活物質が劣化してこの後の充電に
支障となる。
数の素電池は互いに電池性能が必ずしも一定ではないた
め、前記充電時においてある素電池の電圧が他の素電池
より高くなる場合が起こる。このようにある素電池の電
圧が他の素電池より高くなると、過充電状態になり、そ
の電池性能が損なわれる。また、放電時においても前述
した素電池間の性能ばらつきによりある素電池が過放電
状態になる。このような過放電が起こると、負極の集電
体が溶解したり、負極活物質が劣化してこの後の充電に
支障となる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、充放電時に
おいて複数の素電池の電圧を検知することが可能な積層
型ポリマー電解質二次電池を提供しようとするものであ
る。本発明は、複数の素電池を直列接続するために積層
する際、各素電池間で隣接する正負極間が電池反応を生
じするのを防止した信頼性の高い積層型ポリマー電解質
二次電池を提供しようとするものである。
おいて複数の素電池の電圧を検知することが可能な積層
型ポリマー電解質二次電池を提供しようとするものであ
る。本発明は、複数の素電池を直列接続するために積層
する際、各素電池間で隣接する正負極間が電池反応を生
じするのを防止した信頼性の高い積層型ポリマー電解質
二次電池を提供しようとするものである。
【０００８】本発明は、複数の素電池を直列接続するた
めに積層する際、各素電池の正極の集電体同士が接触す
るのを防止した信頼性の高い積層型ポリマー電解質二次
電池を提供しようとするものである。
めに積層する際、各素電池の正極の集電体同士が接触す
るのを防止した信頼性の高い積層型ポリマー電解質二次
電池を提供しようとするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明に係わる積層型ポ
リマー電解質二次電池は、活物質、非水電解液およびこ
の電解液を保持するポリマーを含む正極と、リチウムイ
オンを吸蔵放出する炭素質材料を含み、かつ非水電解液
を保持した負極と、前記正極および負極の間に介在され
た非水電解液およびこの電解液を保持するポリマーを含
む固体ポリマー電解質層とを備えたポリマー電解質素電
池を複数積層して直列接続した構造の積層型ポリマー電
解質二次電池であって、前記各素電池は、それら電池の
電圧を測定するための端子がそれぞれ取り付けられてい
ることを特徴とするものである。
リマー電解質二次電池は、活物質、非水電解液およびこ
の電解液を保持するポリマーを含む正極と、リチウムイ
オンを吸蔵放出する炭素質材料を含み、かつ非水電解液
を保持した負極と、前記正極および負極の間に介在され
た非水電解液およびこの電解液を保持するポリマーを含
む固体ポリマー電解質層とを備えたポリマー電解質素電
池を複数積層して直列接続した構造の積層型ポリマー電
解質二次電池であって、前記各素電池は、それら電池の
電圧を測定するための端子がそれぞれ取り付けられてい
ることを特徴とするものである。
【００１０】本発明に係わる別の積層型ポリマー電解質
二次電池は、アルミニウム箔からなる集電体に活物質、
非水電解液およびこの電解液を保持するポリマーを含む
正極層を積層した正極と、銅箔にリチウムイオンを吸蔵
放出する炭素質材料を含み、かつ非水電解液を保持した
負極層を積層した負極と、前記正極の正極層および前記
負極の負極層の間に介在された非水電解液およびこの電
解液を保持するポリマーを含む固体ポリマー電解質層と
を備えたポリマー電解質素電池を複数積層して直列接続
した構造の積層型ポリマー電解質二次電池であって、前
記各素電池の積層部において互いに隣接して配置された
アルミニウム箔および銅箔は、Ａｌ−Ｃｕクラッド箔に
より形成されていることを特徴とするものである。
二次電池は、アルミニウム箔からなる集電体に活物質、
非水電解液およびこの電解液を保持するポリマーを含む
正極層を積層した正極と、銅箔にリチウムイオンを吸蔵
放出する炭素質材料を含み、かつ非水電解液を保持した
負極層を積層した負極と、前記正極の正極層および前記
負極の負極層の間に介在された非水電解液およびこの電
解液を保持するポリマーを含む固体ポリマー電解質層と
を備えたポリマー電解質素電池を複数積層して直列接続
した構造の積層型ポリマー電解質二次電池であって、前
記各素電池の積層部において互いに隣接して配置された
アルミニウム箔および銅箔は、Ａｌ−Ｃｕクラッド箔に
より形成されていることを特徴とするものである。
【００１１】本発明に係わるさらに別の積層型ポリマー
電解質二次電池は、活物質、非水電解液およびこの電解
液を保持するポリマーを含む正極と、リチウムイオンを
吸蔵放出する炭素質材料を含み、かつ非水電解液を保持
した負極と、前記正極および負極の間に介在された非水
電解液およびこの電解液を保持するポリマーを含む固体
ポリマー電解質層とを備えたポリマー電解質素電池を複
数積層して直列接続した構造の積層型ポリマー電解質二
次電池であって、積層方向に沿う面は、絶縁膜により被
覆されていることを特徴とするものである。
電解質二次電池は、活物質、非水電解液およびこの電解
液を保持するポリマーを含む正極と、リチウムイオンを
吸蔵放出する炭素質材料を含み、かつ非水電解液を保持
した負極と、前記正極および負極の間に介在された非水
電解液およびこの電解液を保持するポリマーを含む固体
ポリマー電解質層とを備えたポリマー電解質素電池を複
数積層して直列接続した構造の積層型ポリマー電解質二
次電池であって、積層方向に沿う面は、絶縁膜により被
覆されていることを特徴とするものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係わる積層型ポリ
マー電解質二次電池を図１、図２を参照して説明する。
積層型ポリマー電解質二次電池１は、図１に示すように
例えば３つのポリマー電解質素電池２1 〜２3 を互いに
負極と正極が接触して直列接続するように積層されてい
る。前記各素電池２1 〜２3 は、例えばアルミニウム箔
からなる集電体３に正極層４を積層した構造の正極と、
例えば銅箔からなる集電体５に負極層６を積層した構造
の負極と、前記正極の正極層４と前記負極の負極層６の
間に介在された固体ポリマー電解質層７とから構成され
ている。前記第１の素電池２1 の前記正極の集電体３お
よび前記負極の集電体５には、図２に示すように前記集
電体３と一体化された短冊状の正極端子８および前記集
電体５と一体化された短冊状の負極端子９がそれぞれ延
出されている。前記負極端子９は、前記第２の素電池２
2 の正極の端子を兼用している。前記第３の素電池２3
の前記正極の集電体３および前記負極の集電体５には、
前記集電体３と一体化された短冊状の正極端子１０およ
び前記集電体５と一体化された短冊状の負極端子１１が
それぞれ延出されている。前記負極端子１０は、前記第
２の素電池２2 の負極の端子を兼用している。
マー電解質二次電池を図１、図２を参照して説明する。
積層型ポリマー電解質二次電池１は、図１に示すように
例えば３つのポリマー電解質素電池２1 〜２3 を互いに
負極と正極が接触して直列接続するように積層されてい
る。前記各素電池２1 〜２3 は、例えばアルミニウム箔
からなる集電体３に正極層４を積層した構造の正極と、
例えば銅箔からなる集電体５に負極層６を積層した構造
の負極と、前記正極の正極層４と前記負極の負極層６の
間に介在された固体ポリマー電解質層７とから構成され
ている。前記第１の素電池２1 の前記正極の集電体３お
よび前記負極の集電体５には、図２に示すように前記集
電体３と一体化された短冊状の正極端子８および前記集
電体５と一体化された短冊状の負極端子９がそれぞれ延
出されている。前記負極端子９は、前記第２の素電池２
2 の正極の端子を兼用している。前記第３の素電池２3
の前記正極の集電体３および前記負極の集電体５には、
前記集電体３と一体化された短冊状の正極端子１０およ
び前記集電体５と一体化された短冊状の負極端子１１が
それぞれ延出されている。前記負極端子１０は、前記第
２の素電池２2 の負極の端子を兼用している。
【００１３】前記各素電池２1 〜２3 の端子８〜１１
は、検出器１２に接続され、前記検出器１２により各素
電池２1 〜２3 の電圧Ｖ1 〜Ｖ3 が検出される。充放電
器１３は、前記積層型ポリマー電解質二次電池１を充電
するための充電器、または前記二次電池１によって駆動
される機器であり、この充放電器１３は前記第１の素電
池２1 の正極端子８と前記第３の素電池２3 の負極端子
１１に接続されている。常開型スイッチ１４は、前記充
放電器１３と前記第３の素電池２3 の負極端子１１との
間に介在され、前記検出器１２から制御信号が入力され
るとオフされるようになっている。
は、検出器１２に接続され、前記検出器１２により各素
電池２1 〜２3 の電圧Ｖ1 〜Ｖ3 が検出される。充放電
器１３は、前記積層型ポリマー電解質二次電池１を充電
するための充電器、または前記二次電池１によって駆動
される機器であり、この充放電器１３は前記第１の素電
池２1 の正極端子８と前記第３の素電池２3 の負極端子
１１に接続されている。常開型スイッチ１４は、前記充
放電器１３と前記第３の素電池２3 の負極端子１１との
間に介在され、前記検出器１２から制御信号が入力され
るとオフされるようになっている。
【００１４】次に、前述した正極層４、負極層６、固体
ポリマー電解質層７について詳細に説明する。 １）正極層２ この正極層２は、活物質、導電材、非水電解液およびこ
の電解液を保持するポリマーを含む。
ポリマー電解質層７について詳細に説明する。 １）正極層２ この正極層２は、活物質、導電材、非水電解液およびこ
の電解液を保持するポリマーを含む。
【００１５】前記活物質としては、例えばリチウムマン
ガン複合酸化物、二酸化マンガン、Ｌｉy ＮｉＯ2 （た
だし、ｙは原子比で０．０５＜ｙ≦１．０である）のよ
うなリチウム含有ニッケル酸化物、Ｌｉy ＣｏＯ2 （た
だし、ｙは原子比で０．０５＜ｙ≦１．０である）のよ
うなリチウム含有コバルト酸化物、Ｌｉy Ｃｏz Ｎｉ
1-z Ｏ2 （ただし、ｙ、ｚは原子比でそれぞれ０．０５
＜ｙ≦１．０、０＜ｚ＜１．０である）のようなリチウ
ム含有ニッケルコバルト酸化物、リチウムを含む非晶質
五酸化バナジウムのような種々の酸化物、二硫化チタ
ン、二硫化モリブテンのようなカルコゲン化合物等を用
いることができる。特に、リチウムマンガン複合酸化物
が好ましい。かかるリチウムマンガン複合酸化物の中で
も、組成式がＬｉx Ｍｎ2 Ｏ4 （ただし、ｘは原子比で
０．０５＜ｘ≦２．０である）で表されるものを用いる
ことが好ましい。このような組成のリチウムマンガン複
合酸化物を含む正極を備えたポリマー電解質二次電池
は、放電容量が向上される。
ガン複合酸化物、二酸化マンガン、Ｌｉy ＮｉＯ2 （た
だし、ｙは原子比で０．０５＜ｙ≦１．０である）のよ
うなリチウム含有ニッケル酸化物、Ｌｉy ＣｏＯ2 （た
だし、ｙは原子比で０．０５＜ｙ≦１．０である）のよ
うなリチウム含有コバルト酸化物、Ｌｉy Ｃｏz Ｎｉ
1-z Ｏ2 （ただし、ｙ、ｚは原子比でそれぞれ０．０５
＜ｙ≦１．０、０＜ｚ＜１．０である）のようなリチウ
ム含有ニッケルコバルト酸化物、リチウムを含む非晶質
五酸化バナジウムのような種々の酸化物、二硫化チタ
ン、二硫化モリブテンのようなカルコゲン化合物等を用
いることができる。特に、リチウムマンガン複合酸化物
が好ましい。かかるリチウムマンガン複合酸化物の中で
も、組成式がＬｉx Ｍｎ2 Ｏ4 （ただし、ｘは原子比で
０．０５＜ｘ≦２．０である）で表されるものを用いる
ことが好ましい。このような組成のリチウムマンガン複
合酸化物を含む正極を備えたポリマー電解質二次電池
は、放電容量が向上される。
【００１６】前記導電材としては、例えば人造黒鉛、ア
セチレンブラックなどのカーボンブラック等を用いるこ
とができる。前記電解液は、非水溶媒に電解質を溶解す
ることにより調製される。
セチレンブラックなどのカーボンブラック等を用いるこ
とができる。前記電解液は、非水溶媒に電解質を溶解す
ることにより調製される。
【００１７】前記非水溶媒としては、例えばエチレンカ
ーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボ
ネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネー
ト、γ−ブチロラクトン、スルホラン、アセトニトリ
ル、１，２−ジメトキシエタン、１，３−ジメトキシプ
ロパン、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、２−
メチルテトラヒドロフラン、γ−ブチロラクトン等を挙
げるできる。前記非水溶媒は、単独で使用しても、２種
以上混合して使用してもよい。
ーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボ
ネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネー
ト、γ−ブチロラクトン、スルホラン、アセトニトリ
ル、１，２−ジメトキシエタン、１，３−ジメトキシプ
ロパン、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、２−
メチルテトラヒドロフラン、γ−ブチロラクトン等を挙
げるできる。前記非水溶媒は、単独で使用しても、２種
以上混合して使用してもよい。
【００１８】前記非水電解液に含まれる電解質として
は、例えば過塩素酸リチウム（ＬｉＣｌＯ4 ）、六フッ
化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ6 ）、ホウフッ化リチウム
（ＬｉＢＦ4 ）、六フッ化砒素リチウム（ＬｉＡｓＦ
6 ）、トリフルオロメタスルホン酸リチウム（ＬｉＣＦ
3 ＳＯ3 ）、ビストリフルオロメチルスルホニルイミド
リチウム［ＬｉＮ（ＣＦ3 ＳＯ2 ）2 ］などのリチウム
塩（電解質）が挙げられる。 前記電解質の前記非水溶
媒に対する溶解量は、０．５〜２．０モル／ｌとするこ
とが望ましい。
は、例えば過塩素酸リチウム（ＬｉＣｌＯ4 ）、六フッ
化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ6 ）、ホウフッ化リチウム
（ＬｉＢＦ4 ）、六フッ化砒素リチウム（ＬｉＡｓＦ
6 ）、トリフルオロメタスルホン酸リチウム（ＬｉＣＦ
3 ＳＯ3 ）、ビストリフルオロメチルスルホニルイミド
リチウム［ＬｉＮ（ＣＦ3 ＳＯ2 ）2 ］などのリチウム
塩（電解質）が挙げられる。 前記電解質の前記非水溶
媒に対する溶解量は、０．５〜２．０モル／ｌとするこ
とが望ましい。
【００１９】前記ポリマーとしては、例えばビニリデン
フロライドーヘキサフルオロプロピレン（ＶＤＦ−ＨＦ
Ｐ）の共重合体を用いることができる。このような共重
合体において、ＶＤＦは共重合体の骨格部で機械的強度
の向上に寄与し、ＨＦＰは前記共重合体に非晶質の状態
で取り込まれ、前記電解液の保持とリチウムイオンの透
過部として機能する。前記ＨＦＰの共重割合は、前記共
重合体の合成方法にも依存するが、通常、最大で２０重
量％前後である。
フロライドーヘキサフルオロプロピレン（ＶＤＦ−ＨＦ
Ｐ）の共重合体を用いることができる。このような共重
合体において、ＶＤＦは共重合体の骨格部で機械的強度
の向上に寄与し、ＨＦＰは前記共重合体に非晶質の状態
で取り込まれ、前記電解液の保持とリチウムイオンの透
過部として機能する。前記ＨＦＰの共重割合は、前記共
重合体の合成方法にも依存するが、通常、最大で２０重
量％前後である。
【００２０】２）負極層４ この負極層４は、リチウムイオンを吸蔵放出する炭素質
材料、非水電解液およびこの電解液を保持するポリマー
を含む。
材料、非水電解液およびこの電解液を保持するポリマー
を含む。
【００２１】前記炭素質材料としては、例えば有機高分
子化合物（例えば、フェノール樹脂、ポリアクリロニト
リル、セルロース等）を焼成することにより得られるも
の、コークスや、ピッチを焼成することにより得られる
もの、メソフェーズピッチを焼成することにより得られ
るもの、または人造グラファイト、天然グラファイト等
を挙げることができる。中でも、アルゴンガス、窒素ガ
ス等の不活性ガス雰囲気中において、５００℃〜３００
０℃の温度で、常圧または減圧状態で前記有機高分子化
合物を焼成して得られる炭素質材料を用いることが好ま
しい。
子化合物（例えば、フェノール樹脂、ポリアクリロニト
リル、セルロース等）を焼成することにより得られるも
の、コークスや、ピッチを焼成することにより得られる
もの、メソフェーズピッチを焼成することにより得られ
るもの、または人造グラファイト、天然グラファイト等
を挙げることができる。中でも、アルゴンガス、窒素ガ
ス等の不活性ガス雰囲気中において、５００℃〜３００
０℃の温度で、常圧または減圧状態で前記有機高分子化
合物を焼成して得られる炭素質材料を用いることが好ま
しい。
【００２２】前記非水電解液およびポリマーは、前述し
た正極層で説明したのと同様なものが用いられる。 ３）ポリマー電解質層５ このポリマー電解質層５は、非水電解液およびこの電解
液を保持するポリマーを含む。
た正極層で説明したのと同様なものが用いられる。 ３）ポリマー電解質層５ このポリマー電解質層５は、非水電解液およびこの電解
液を保持するポリマーを含む。
【００２３】前記非水電解液およびポリマーは、前述し
た正極層で説明したのと同様なものが用いられる。以上
説明した図１、図２に示す構成の積層型ポリマー電解質
二次電池１において、各素電池２1 〜２3 は検出器１２
に接続される端子８〜１１を有する。このような二次電
池１に充放電器１３を通して所定の電圧を所定時間供給
して充電を行う際、前記検出器１２により各素電池２1
〜２3 の電圧Ｖ1 〜Ｖ3 をそれぞれ検出することができ
る。この電圧検出において、例えば第２の素電池２2 の
電圧Ｖ2 が他の素電池（第１、第３の素電池）２1 、２
3 の電圧Ｖ1 、Ｖ3 より高く、所定値を越えたことが検
出された場合、前記検出器１２から制御信号が常開型ス
イッチ１４に出力され、充電が停止される。前記所定値
は、充電時の最大充電可能電圧、例えば４．３Ｖに設定
される。その結果、前記第２の素電池２2 が過充電状態
になるのを防止することができる。
た正極層で説明したのと同様なものが用いられる。以上
説明した図１、図２に示す構成の積層型ポリマー電解質
二次電池１において、各素電池２1 〜２3 は検出器１２
に接続される端子８〜１１を有する。このような二次電
池１に充放電器１３を通して所定の電圧を所定時間供給
して充電を行う際、前記検出器１２により各素電池２1
〜２3 の電圧Ｖ1 〜Ｖ3 をそれぞれ検出することができ
る。この電圧検出において、例えば第２の素電池２2 の
電圧Ｖ2 が他の素電池（第１、第３の素電池）２1 、２
3 の電圧Ｖ1 、Ｖ3 より高く、所定値を越えたことが検
出された場合、前記検出器１２から制御信号が常開型ス
イッチ１４に出力され、充電が停止される。前記所定値
は、充電時の最大充電可能電圧、例えば４．３Ｖに設定
される。その結果、前記第２の素電池２2 が過充電状態
になるのを防止することができる。
【００２４】一方、前記二次電池１に充放電器１３を通
して所定のカットオフ電圧で放電を行う際、前記検出器
１２により各素電池２1 〜２3 の電圧Ｖ1 〜Ｖ3 をそれ
ぞれ検出することができる。この電圧検出において、例
えば第２の素電池２2 の電圧Ｖ2 が他の素電池（第１、
第３の素電池）２1 、２3 の電圧Ｖ1 、Ｖ3 より低く、
所定値以下となったことが検出された場合、前記検出器
１２から制御信号が常開型スイッチ１４に出力され、放
電が停止される。前記所定値は、放電可能最小電圧、例
えば２．７Ｖに設定される。その結果、前記第２の素電
池２2 が過放電状態になり、前記素電池２2 の負極層６
が劣化されるのを防止することができる。
して所定のカットオフ電圧で放電を行う際、前記検出器
１２により各素電池２1 〜２3 の電圧Ｖ1 〜Ｖ3 をそれ
ぞれ検出することができる。この電圧検出において、例
えば第２の素電池２2 の電圧Ｖ2 が他の素電池（第１、
第３の素電池）２1 、２3 の電圧Ｖ1 、Ｖ3 より低く、
所定値以下となったことが検出された場合、前記検出器
１２から制御信号が常開型スイッチ１４に出力され、放
電が停止される。前記所定値は、放電可能最小電圧、例
えば２．７Ｖに設定される。その結果、前記第２の素電
池２2 が過放電状態になり、前記素電池２2 の負極層６
が劣化されるのを防止することができる。
【００２５】したがって、充電操作において積層型ポリ
マー電解質二次電池を構成するある素電池が過充電状態
になったり、放電時において前記二次電池を構成するあ
る素電池が過放電状態になるのを防止できるため、信頼
性の向上と寿命向上を達成することができる。
マー電解質二次電池を構成するある素電池が過充電状態
になったり、放電時において前記二次電池を構成するあ
る素電池が過放電状態になるのを防止できるため、信頼
性の向上と寿命向上を達成することができる。
【００２６】なお、前述した図１に示す例では充電時に
おいてある素電池が所定値より高いことを検出器で検出
した場合、前記検出器から常開型スイッチをオフするこ
とにより前記素電池が過充電状態になるのを防止するよ
うにしたが、これに限定されない。例えば、各素電池の
端子間に可変抵抗器を介装し、充電時において前記検出
器により他の素電池に比べて電圧の高い素電池が検出さ
れた場合、前記検出器の制御信号により前記電圧の高い
素電池の端子間に介装した可変抵抗器の抵抗値が大きく
なるように制御することにより、各素電池間の電圧を平
均化して特定の素電池が過充電状態になるのを防止して
もよい。一方、放電時において前記検出器により電圧の
低い素電池が検出された場合、前記検出器の制御信号に
より前記電圧の低い素電池の端子間に介装した可変抵抗
器の抵抗値が小さくなるように制御することにより、各
素電池間の電圧を平均化して特定の素電池が過放電状態
になるのを防止してもよい。
おいてある素電池が所定値より高いことを検出器で検出
した場合、前記検出器から常開型スイッチをオフするこ
とにより前記素電池が過充電状態になるのを防止するよ
うにしたが、これに限定されない。例えば、各素電池の
端子間に可変抵抗器を介装し、充電時において前記検出
器により他の素電池に比べて電圧の高い素電池が検出さ
れた場合、前記検出器の制御信号により前記電圧の高い
素電池の端子間に介装した可変抵抗器の抵抗値が大きく
なるように制御することにより、各素電池間の電圧を平
均化して特定の素電池が過充電状態になるのを防止して
もよい。一方、放電時において前記検出器により電圧の
低い素電池が検出された場合、前記検出器の制御信号に
より前記電圧の低い素電池の端子間に介装した可変抵抗
器の抵抗値が小さくなるように制御することにより、各
素電池間の電圧を平均化して特定の素電池が過放電状態
になるのを防止してもよい。
【００２７】次に、本発明に係わる別の積層型ポリマー
電解質二次電池を図３〜図５を参照して説明する。積層
型ポリマー電解質二次電池１は、図３に示すように例え
ば３つのポリマー電解質素電池２1 〜２3 を互いに負極
と正極が接触して直列接続するように積層されている。
前記各素電池２1 〜２3 は、例えばアルミニウム箔から
なる集電体３に正極層４を積層した構造の正極と、例え
ば銅箔からなる集電体５に負極層６を積層した構造の負
極と、前記正極の正極層４と前記負極の負極層６の間に
介在された固体ポリマー電解質層７とから構成されてい
る。前記第１の素電池２1 の前記負極の集電体５と前記
第２の素電池２2 の前記正極の集電体３、および前記第
２の素電池２2 の前記負極の集電体５と前記第３の素電
池２3 の前記正極の集電体３は、それぞれ図４に示すＡ
ｌ−Ｃｕクラッド箔１５により形成されている。前記第
１の素電池２1 の前記正極の集電体３には、前記集電体
３と一体化された短冊状の正極端子８が延出されてい
る。前記第１、第２の素電池２1 、２2 間の前記Ａｌ−
Ｃｕクラッド箔１５には、前記Ａｌ−Ｃｕクラッド箔１
５と一体化され、負極および正極を兼用する短冊状の端
子１６が延出されている。前記第２、第３の素電池２
2 、２3 間の前記Ａｌ−Ｃｕクラッド箔１５には、前記
Ａｌ−Ｃｕクラッド箔１５と一体化され、負極および正
極を兼用する短冊状の端子１７が延出されている。前記
第３の素電池２3 の記負極の集電体５には、前記集電体
５と一体化された短冊状の負極端子１１が延出されてい
る。前記各素電池２1 〜２3 の端子８、１１、１６、１
７は、前述した図１と同様に検出器に接続される。前記
第１の素電池２1 の正極端子８と前記第３の素電池２3
の負極端子１１には、前述した図１と同様に充放電器が
接続される。
電解質二次電池を図３〜図５を参照して説明する。積層
型ポリマー電解質二次電池１は、図３に示すように例え
ば３つのポリマー電解質素電池２1 〜２3 を互いに負極
と正極が接触して直列接続するように積層されている。
前記各素電池２1 〜２3 は、例えばアルミニウム箔から
なる集電体３に正極層４を積層した構造の正極と、例え
ば銅箔からなる集電体５に負極層６を積層した構造の負
極と、前記正極の正極層４と前記負極の負極層６の間に
介在された固体ポリマー電解質層７とから構成されてい
る。前記第１の素電池２1 の前記負極の集電体５と前記
第２の素電池２2 の前記正極の集電体３、および前記第
２の素電池２2 の前記負極の集電体５と前記第３の素電
池２3 の前記正極の集電体３は、それぞれ図４に示すＡ
ｌ−Ｃｕクラッド箔１５により形成されている。前記第
１の素電池２1 の前記正極の集電体３には、前記集電体
３と一体化された短冊状の正極端子８が延出されてい
る。前記第１、第２の素電池２1 、２2 間の前記Ａｌ−
Ｃｕクラッド箔１５には、前記Ａｌ−Ｃｕクラッド箔１
５と一体化され、負極および正極を兼用する短冊状の端
子１６が延出されている。前記第２、第３の素電池２
2 、２3 間の前記Ａｌ−Ｃｕクラッド箔１５には、前記
Ａｌ−Ｃｕクラッド箔１５と一体化され、負極および正
極を兼用する短冊状の端子１７が延出されている。前記
第３の素電池２3 の記負極の集電体５には、前記集電体
５と一体化された短冊状の負極端子１１が延出されてい
る。前記各素電池２1 〜２3 の端子８、１１、１６、１
７は、前述した図１と同様に検出器に接続される。前記
第１の素電池２1 の正極端子８と前記第３の素電池２3
の負極端子１１には、前述した図１と同様に充放電器が
接続される。
【００２８】前記正極層４、負極層６および固体ポリマ
ー電解質層７は、前述した１）〜３）の項で説明したの
と同様なものが用いられる。前述した積層型ポリマー電
解質二次電池１は、例えば次ような方法により組み立て
られる。
ー電解質層７は、前述した１）〜３）の項で説明したの
と同様なものが用いられる。前述した積層型ポリマー電
解質二次電池１は、例えば次ような方法により組み立て
られる。
【００２９】まず、図５に示すように正極層４と負極層
６の間にＡｌ−Ｃｕクラッド箔１５をＡｌの集電体３が
前記正極層４側、Ｃｕの集電体５が負極層６側にそれぞ
れ位置するように配置して積層し、さらに正極層４側に
固体ポリマー電解質層７を積層したものを１ユニットと
する。つづいて、このユニットを２つ重ね、さらにこの
積層物の上面に固体ポリマー電解質層７、正極層４およ
びＡｌ箔からなる集電体３をこの順序で積層した後、前
記２つのユニットからなる積層物の下面に負極層６およ
びＣｕ箔からなる集電体５をこの順序で積層することに
より図３に示す構造の積層型ポリマー電解質二次電池１
が組み立てられる。
６の間にＡｌ−Ｃｕクラッド箔１５をＡｌの集電体３が
前記正極層４側、Ｃｕの集電体５が負極層６側にそれぞ
れ位置するように配置して積層し、さらに正極層４側に
固体ポリマー電解質層７を積層したものを１ユニットと
する。つづいて、このユニットを２つ重ね、さらにこの
積層物の上面に固体ポリマー電解質層７、正極層４およ
びＡｌ箔からなる集電体３をこの順序で積層した後、前
記２つのユニットからなる積層物の下面に負極層６およ
びＣｕ箔からなる集電体５をこの順序で積層することに
より図３に示す構造の積層型ポリマー電解質二次電池１
が組み立てられる。
【００３０】このような構成の積層型ポリマー電解質二
次電池１は、３つのポリマー電解質素電池２1 〜２3 を
互いに負極と正極が接触して直列接続するように積層す
る際、負極および正極の集電体としてＡｌ−Ｃｕクラッ
ド箔１５を用いているため、Ａｌ箔からなる集電体とＣ
ｕ箔からなる集電体の間で電池反応を生じてそれら集電
体が腐食するのを防止することができる。
次電池１は、３つのポリマー電解質素電池２1 〜２3 を
互いに負極と正極が接触して直列接続するように積層す
る際、負極および正極の集電体としてＡｌ−Ｃｕクラッ
ド箔１５を用いているため、Ａｌ箔からなる集電体とＣ
ｕ箔からなる集電体の間で電池反応を生じてそれら集電
体が腐食するのを防止することができる。
【００３１】すなわち、積層型ポリマー電解質二次電池
において２つの素電池を一方の素電池のＣｕ箔からなる
負極の集電体と他方の素電池のＡｌ箔からなる正極の集
電体とを重ねて直列接続する場合、前記集電体間に電解
液が介在される恐れがある。このようにＣｕ箔の集電体
とＡｌ箔の集電体の間に電解液が介在されると、それら
集電体間で電池反応が生じて集電体が腐食する。
において２つの素電池を一方の素電池のＣｕ箔からなる
負極の集電体と他方の素電池のＡｌ箔からなる正極の集
電体とを重ねて直列接続する場合、前記集電体間に電解
液が介在される恐れがある。このようにＣｕ箔の集電体
とＡｌ箔の集電体の間に電解液が介在されると、それら
集電体間で電池反応が生じて集電体が腐食する。
【００３２】本発明は、図３に示すように２つの素電池
（例えば２1 、２2 ）の負極および正極の集電体として
Ａｌ−Ｃｕクラッド箔１５を用いていることによって、
負極および正極の集電体間に電解液が侵入するのを阻止
することができる。その結果、Ａｌ箔からなる集電体３
とＣｕ箔からなる集電体５の間での電池反応を阻止でき
るため、前記集電体３、５が腐食するのを防止すること
ができる。したがって、信頼性の高い積層型ポリマー電
解質二次電池を実現することができる。
（例えば２1 、２2 ）の負極および正極の集電体として
Ａｌ−Ｃｕクラッド箔１５を用いていることによって、
負極および正極の集電体間に電解液が侵入するのを阻止
することができる。その結果、Ａｌ箔からなる集電体３
とＣｕ箔からなる集電体５の間での電池反応を阻止でき
るため、前記集電体３、５が腐食するのを防止すること
ができる。したがって、信頼性の高い積層型ポリマー電
解質二次電池を実現することができる。
【００３３】また、図３に示す積層型ポリマー電解質二
次電池は検知器に接続される端子８、１１、１６、１７
を有するため、前述した図１に示す積層型ポリマー電解
質二次電池と同様に充電操作において前記二次電池を構
成するある素電池が過充電状態になったり、放電時にお
いて前記二次電池を構成するある素電池が過放電状態に
なるのを防止できるため、信頼性の向上と寿命向上を達
成することができる。
次電池は検知器に接続される端子８、１１、１６、１７
を有するため、前述した図１に示す積層型ポリマー電解
質二次電池と同様に充電操作において前記二次電池を構
成するある素電池が過充電状態になったり、放電時にお
いて前記二次電池を構成するある素電池が過放電状態に
なるのを防止できるため、信頼性の向上と寿命向上を達
成することができる。
【００３４】次に、本発明に係わるさらに別の積層型ポ
リマー電解質二次電池を図６を参照して説明する。な
お、図６において前述した図１と同様な部材は同符号を
付して説明を省略する。
リマー電解質二次電池を図６を参照して説明する。な
お、図６において前述した図１と同様な部材は同符号を
付して説明を省略する。
【００３５】図６の積層型ポリマー電解質二次電池１
は、３つのポリマー電解質素電池２1〜２3 の積層方向
に沿う４つの面（側面）が絶縁テープ１８により被覆さ
れている。
は、３つのポリマー電解質素電池２1〜２3 の積層方向
に沿う４つの面（側面）が絶縁テープ１８により被覆さ
れている。
【００３６】図６に示すように３つのポリマー電解質素
電池２1 〜２3 の積層方向に沿う４つの面（側面）に絶
縁テープ１８を被覆することによって、上下に隣接する
２つの素電池（例えば２1 、２2 ）の正極の集電体３が
互いに接触するのを防止することができる。また、２つ
の素電池（例えば２1 、２2 ）において互いに接触する
前記Ｃｕ箔からなる負極集電体とＡｌ箔からなる正極集
電体の間への電解液の侵入を前記絶縁テープ１８により
阻止することができるため、前記集電体間で電池反応が
起こるのを防止することができる。その結果、複数の素
電池２1 〜２3が良好に直列接続された信頼性の高い積
層型ポリマー電解質二次電池１を実現できる。
電池２1 〜２3 の積層方向に沿う４つの面（側面）に絶
縁テープ１８を被覆することによって、上下に隣接する
２つの素電池（例えば２1 、２2 ）の正極の集電体３が
互いに接触するのを防止することができる。また、２つ
の素電池（例えば２1 、２2 ）において互いに接触する
前記Ｃｕ箔からなる負極集電体とＡｌ箔からなる正極集
電体の間への電解液の侵入を前記絶縁テープ１８により
阻止することができるため、前記集電体間で電池反応が
起こるのを防止することができる。その結果、複数の素
電池２1 〜２3が良好に直列接続された信頼性の高い積
層型ポリマー電解質二次電池１を実現できる。
【００３７】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば充
放電時において複数の素電池の電圧を検知することが可
能で、充電時にある素電池が過充電を生じたり、放電時
にある素電池が過放電を生じたりするのを防止した高信
頼性で長寿命の積層型ポリマー電解質二次電池を提供で
きる。
放電時において複数の素電池の電圧を検知することが可
能で、充電時にある素電池が過充電を生じたり、放電時
にある素電池が過放電を生じたりするのを防止した高信
頼性で長寿命の積層型ポリマー電解質二次電池を提供で
きる。
【００３８】また、本発明によれば複数の素電池を直列
接続するために積層する際、各素電池間で隣接する正負
極間が電池反応を生じするのを防止した信頼性の高い積
層型ポリマー電解質二次電池を提供できる。
接続するために積層する際、各素電池間で隣接する正負
極間が電池反応を生じするのを防止した信頼性の高い積
層型ポリマー電解質二次電池を提供できる。
【００３９】さらに、本発明によれば複数の素電池を直
列接続するために積層する際、各素電池の正極の集電体
同士が接触するのを防止した信頼性の高い積層型ポリマ
ー電解質二次電池を提供できる。
列接続するために積層する際、各素電池の正極の集電体
同士が接触するのを防止した信頼性の高い積層型ポリマ
ー電解質二次電池を提供できる。
【図１】本発明に係る積層型ポリマー電解質二次電池が
組み込まれた充放電システムを示す概略図。
組み込まれた充放電システムを示す概略図。
【図２】図１の積層型ポリマー電解質二次電池を示す平
面図。
面図。
【図３】本発明に係る別の積層型ポリマー電解質二次電
池を示す断面図。
池を示す断面図。
【図４】図３の積層型ポリマー電解質二次電池に用いら
れるＡｌ−Ｃｕクラッド箔を示す断面図。
れるＡｌ−Ｃｕクラッド箔を示す断面図。
【図５】図３の積層型ポリマー電解質二次電池の組み立
てに用いられるＡｌ−Ｃｕクラッド箔を有するユニット
を示す断面図。
てに用いられるＡｌ−Ｃｕクラッド箔を有するユニット
を示す断面図。
【図６】本発明に係るさらに別の積層型ポリマー電解質
二次電池を示す斜視図。
二次電池を示す斜視図。
１…積層型ポリマー電解質二次電池、２1 〜２3 …ポリ
マー電解質素電池、３、５…集電体、４…正極層、６…
負極層、７…ポリマー電解質層、８〜１１、１６、１７
…端子、１２…検出器、１３…充放電器、１５…Ａｌ−
Ｃｕクラッド箔。
マー電解質素電池、３、５…集電体、４…正極層、６…
負極層、７…ポリマー電解質層、８〜１１、１６、１７
…端子、１２…検出器、１３…充放電器、１５…Ａｌ−
Ｃｕクラッド箔。
Claims (3)
- 【請求項１】 活物質、非水電解液およびこの電解液を
保持するポリマーを含む正極と、リチウムイオンを吸蔵
放出する炭素質材料を含み、かつ非水電解液を保持した
負極と、前記正極および負極の間に介在された非水電解
液およびこの電解液を保持するポリマーを含む固体ポリ
マー電解質層とを備えたポリマー電解質素電池を複数積
層して直列接続した構造の積層型ポリマー電解質二次電
池であって、 前記各素電池は、それら電池の電圧を測定するための端
子がそれぞれ取り付けられていることを特徴とする積層
型ポリマー電解質二次電池。 - 【請求項２】 アルミニウム箔からなる集電体に活物
質、非水電解液およびこの電解液を保持するポリマーを
含む正極層を積層した正極と、銅箔にリチウムイオンを
吸蔵放出する炭素質材料を含み、かつ非水電解液を保持
した負極層を積層した負極と、前記正極の正極層および
前記負極の負極層の間に介在された非水電解液およびこ
の電解液を保持するポリマーを含む固体ポリマー電解質
層とを備えたポリマー電解質素電池を複数積層して直列
接続した構造の積層型ポリマー電解質二次電池であっ
て、 前記各素電池の積層部において互いに隣接して配置され
たアルミニウム箔および銅箔は、Ａｌ−Ｃｕクラッド箔
により形成されていることを特徴とする積層型ポリマー
電解質二次電池。 - 【請求項３】 活物質、非水電解液およびこの電解液を
保持するポリマーを含む正極と、リチウムイオンを吸蔵
放出する炭素質材料を含み、かつ非水電解液を保持した
負極と、前記正極および負極の間に介在された非水電解
液およびこの電解液を保持するポリマーを含む固体ポリ
マー電解質層とを備えたポリマー電解質素電池を複数積
層して直列接続した構造の積層型ポリマー電解質二次電
池であって、 積層方向に沿う面は、絶縁膜により被覆されていること
を特徴とする積層型ポリマー電解質二次電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7171128A JPH0922735A (ja) | 1995-07-06 | 1995-07-06 | 積層型ポリマー電解質二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7171128A JPH0922735A (ja) | 1995-07-06 | 1995-07-06 | 積層型ポリマー電解質二次電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0922735A true JPH0922735A (ja) | 1997-01-21 |
Family
ID=15917508
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7171128A Pending JPH0922735A (ja) | 1995-07-06 | 1995-07-06 | 積層型ポリマー電解質二次電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0922735A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002075455A (ja) * | 2000-08-24 | 2002-03-15 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | リチウム二次電池 |
| JP2004087238A (ja) * | 2002-08-26 | 2004-03-18 | Nissan Motor Co Ltd | 積層型電池 |
| JP2004319362A (ja) * | 2003-04-18 | 2004-11-11 | Nissan Motor Co Ltd | バイポーラ二次電池 |
| JP2006127857A (ja) * | 2004-10-27 | 2006-05-18 | Nissan Motor Co Ltd | バイポーラ電池、組電池及びそれらの電池を搭載した車両 |
| JP2006156000A (ja) * | 2004-11-26 | 2006-06-15 | Nissan Motor Co Ltd | バイポーラ電池およびその製造方法、組電池、自動車 |
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