双極型二次電池
【課題】シール性の更なる向上を図り得る双極型二次電池を提供する。
【解決手段】双極型二次電池１００は、集電体１１１の一方の面に正極活物質層１１３が形成され他方の面に負極活物質層１１２が形成された双極型電極１１０を、セパレータ１４０を介して複数積層した構成を有する。双極型二次電池は、一方の面に正極活物質層を囲んで配置される第１のシール部材１２２と、他方の面に負極活物質層を囲んで配置される第２のシール部材１２０と、を有する。また双極型二次電池は、第１のシール部材に設けられ集電体の端部からはみ出す第１のはみ出し部１２３と、第２のシール部材に設けられ集電体の端部からはみ出す第２のはみ出し部１２１と、を有する。そして双極型二次電池は、第１のはみ出し部および第２のはみ出し部が集電体の端部に向かって折込まれてなる折込部１３０を有する。
【解決手段】双極型二次電池１００は、集電体１１１の一方の面に正極活物質層１１３が形成され他方の面に負極活物質層１１２が形成された双極型電極１１０を、セパレータ１４０を介して複数積層した構成を有する。双極型二次電池は、一方の面に正極活物質層を囲んで配置される第１のシール部材１２２と、他方の面に負極活物質層を囲んで配置される第２のシール部材１２０と、を有する。また双極型二次電池は、第１のシール部材に設けられ集電体の端部からはみ出す第１のはみ出し部１２３と、第２のシール部材に設けられ集電体の端部からはみ出す第２のはみ出し部１２１と、を有する。そして双極型二次電池は、第１のはみ出し部および第２のはみ出し部が集電体の端部に向かって折込まれてなる折込部１３０を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、双極型二次電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
双極型二次電池は、一般に、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た双極型電極を、セパレータを介して複数積層した構成を有する。そして、例えば特許文献１に記載されているように、電解液の漏れを防止するためのシール部材を集電体の端部付近に有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１２２８８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところでシール部材は、一部、集電体の端部からはみ出すように設けられ、集電体の一方の面の側に配置されたシール部材と、集電体の他方の面の側に配置されたシール部材との間で、集電体の端部からはみ出した部分に隙間が生じる。このため、例えば双極型電極およびセパレータ等を外装材によって封止するとき、力が加わり、集電体の端部からはみ出したシール部材同士が隙間を挟み込むように変形する。
【０００５】
本発明者らは、このことに着目し、シール部材の変形を抑制することによって、シール性の更なる向上を試みた。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するための本発明の双極型二次電池は、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た双極型電極を、セパレータを介して複数積層した構成を有する。双極型二次電池は、一方の面に正極活物質層を囲んで配置される第１のシール部材と、他方の面に負極活物質層を囲んで配置される第２のシール部材と、を有する。また双極型二次電池は、第１のシール部材に設けられ集電体の端部からはみ出す第１のはみ出し部と、第２のシール部材に設けられ集電体の端部からはみ出す第２のはみ出し部と、を有する。そして双極型二次電池は、第１のはみ出し部および第２のはみ出し部が集電体の端部に向かって折込まれてなる折込部を有する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の双極型二次電池は、折込部を有し、第１のシール部材および第２のシール部材の変形を抑制するため、シール性の更なる向上を図り得る。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】双極型リチウムイオン二次電池の概要を模式的に示す概略斜視図である。
【図２】図１の２−２線に沿う断面図である。
【図３】（Ａ）は第１のシール部材、および第２のシール部材の折込を説明するための部分拡大断面概略図、（Ｂ）は第１実施形態の発電要素の部分拡大概略断面図である。
【図４】（Ａ）は一のセパレータの折込を説明するための部分拡大断面概略図、（Ｂ）は第２実施形態の発電要素の部分拡大概略断面図である。
【図５】第３実施形態の発電要素の部分拡大概略断面図である。
【図６】第４実施形態の発電要素の部分拡大概略断面図である。
【図７】（Ａ）は一のセパレータ、および他のセパレータの折込を説明するための部分拡大断面概略図、（Ｂ）は第５実施形態の発電要素の部分拡大概略断面図である。
【図８】第６実施形態の発電要素の部分拡大概略断面図である。
【図９】第７実施形態の発電要素の部分拡大概略断面図である。
【図１０】シール部材の例を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。なお、以下で説明する実施形態において、各実施形態で共通する機能を有する部材については、類似の符号を付し、また、重複する説明は省略する。
【００１０】
＜第１実施形態＞
図１において概説すると、第１実施形態の双極型リチウムイオン二次電池１００は、略矩形で扁平な形状を有する。そして対向する側端部から電力を取り出すための正極タブ１０４、負極タブ１０６が引き出されている。双極型リチウムイオン二次電池１００は、実際に充放電反応が進行する発電要素１０２と、これを封止する外装材１０８とを有する。
【００１１】
外装材１０８として、ラミネートフィルム、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート等を好適に用いることができる。ラミネートフィルムは、アルミニウム、ステンレス、ニッケル、銅等の金属（合金を含む）からなる金属箔を、ポリプロピレンフィルム等の絶縁性の合成樹脂膜で被覆したものである。
【００１２】
図２に示すように、発電要素１０２は、集電体１１１の一方の面に電気的に接続した正極活物質層１１３が形成され、集電体１１１の他方の面に電気的に接続した負極活物質層１１２が形成された複数の双極型電極１１０を有する。
【００１３】
発電要素１０２は、セパレータ１４０を介して双極型電極１１０を複数積層した構成を有する。一の双極型電極１１０の正極活物質層１１３と一の双極型電極１１０と隣り合う他の双極型電極１１０の負極活物質層１１２とがセパレータ１４０を介して向き合う。また、一の双極型電極１１０の負極活物質層１１２と一の双極型電極１１０と隣り合うさらに他の双極型電極１１０の正極活物質層１１３とがセパレータ１４０を介して向き合う。
【００１４】
隣接する正極活物質層１１３、セパレータ１４０、および負極活物質層１１２は、１つの単電池層を構成する。したがって、双極型リチウムイオン二次電池１００は、単電池層が積層されてなる構成を有するとも言える。
【００１５】
積層方向の最も外側に位置する最外層集電体１０５、１０７では、片面のみに正極活物質層１１３、または負極活物質層１１２が形成されている。ただし、正極活物質層１１３、または負極活物質層１１２が両面に形成されてもよい。双極型リチウムイオン二次電池１００は、最外層集電体１０５、１０７に隣接する集電板１０１、１０３を有し、これが外装材１０８の外まで伸びて正極タブ１０４、または負極タブ１０６を形成する。
【００１６】
図３に示すように、双極型リチウムイオン二次電池１００は、電解液の漏れを防止するため、集電体１１１の一方の面に正極活物質層１１３を囲んで配置される第１のシール部材１２２と、集電体１１１の他方の面に負極活物質層１１２を囲んで配置される第２のシール部材１２０と、を有する。第１のシール部材１２２、および第２のシール部材１２０は、集電体同士の間を絶縁する。
【００１７】
集電体１１１の材質は、特に限定されないが、具体的な例として、例えば、鉄、クロム、ニッケル、マンガン、チタン、モリブデン、バナジウム、ニオブ、アルミニウム、銅、銀、金、白金およびカーボンよりなる群から選ばれてなる少なくとも１種類の集電体材料、より好ましくはアルミニウム、チタン、銅、ニッケル、銀、またはステンレス（ＳＵＳ）よりなる群から選ばれてなる少なくとも１種類の材料等が好ましく挙げられ、これらは単層構造（例えば、箔の形態）で用いてもよいし、異なる種類の層で構成された多層構造で用いてもよいし、これらで被覆されたクラッド材（例えば、ニッケルとアルミニウムのクラッド材、銅とアルミニウムのクラッド材）を用いてもよい。あるいは、これらの集電体材料の組み合わせのめっき材等も好ましく使える。また、上記集電体材料である金属（アルミニウムを除く）表面に、他の集電体材料であるアルミニウムを被覆させた集電体１１１であってもよい。また、場合によっては、２つ以上の上記集電体材料である金属箔を張り合わせた集電体１１１を用いてもよい。上述の材質は、耐食性、導電性、または加工性等に優れる。
【００１８】
集電体１１１は導電性を有する樹脂を含んでもよい。好適には、集電体１１１は、導電性を有する樹脂層からなる。樹脂層は、導電性を有し、必須に樹脂を含み、集電体１１１の役割を果たす。
【００１９】
樹脂層が導電性を有するには、具体的な形態として、樹脂を構成する高分子材料が導電性高分子である形態が挙げられる。導電性高分子は、導電性を有し、電荷移動媒体として用いられるイオンに関して伝導性を有さない材料から選択される。これらの導電性高分子は、共役したポリエン系がエネルギー帯を形成し伝導性を示すと考えられている。代表的な例としては電解コンデンサなどで実用化が進んでいるポリエン系導電性高分子を用いることができる。
【００２０】
また樹脂層が導電性を有するには、具体的な形態として、樹脂層が樹脂および導電性フィラー（導電材）を含む形態が挙げられる。導電性フィラー（導電材）は、導電性を有する材料から選択される。好ましくは、導電性を有する樹脂層内のイオン透過を抑制する観点から、電荷移動媒体として用いられるイオンに関して伝導性を有さない材料を用いるのが望ましい。具体的には、アルミニウム材、ステンレス（ＳＵＳ）材、グラファイトやカーボンブラックなどのカーボン材、銀材、金材、銅材、チタン材などが挙げられるが、これらに限定されるわけではない。
【００２１】
正極活物質層１１３は、正極活物質を含む。このほかにも、導電助剤、バインダーなどが含まれ得る。正極活物質として、例えば、リチウム−遷移金属酸化物、リチウム−遷移金属リン酸化合物、またはリチウム遷移金属硫酸化合物を挙げられる。
【００２２】
負極活物質層１１２は、負極活物質を含む。このほかにも、導電助剤、バインダーなどが含まれ得る。負極活物質として、例えば、炭素材料、リチウム−遷移金属化合物、金属材料、またはリチウム−金属合金材料を挙げられる。
【００２３】
セパレータ１４０は、特に制限されず、公知のものを使用できる。例えば、微孔性ポリエチレンフィルム、微孔性ポリプロピレンフィルム、微孔性エチレン−プロピレンコポリマーフィルムなどのポリオレフィン系樹脂、ならびにアラミド、ポリイミド、セルロースなどの多孔膜または不織布、これらの積層体などが挙げられる。
【００２４】
セパレータ１４０は電解質を保持する。電解質は、例えば、高分子ゲル電解質（ゲルポリマー系電解質）、または液体電解質である。
【００２５】
ここで、ゲル電解質（高分子ゲル電解質）とは、マトリックスポリマー（ホストポリマー）中に電解液を保持させたものをいう。マトリックスポリマーとしては、例えば、ポリエチレンオキシドを主鎖または側鎖に持つポリマー（ＰＥＯ）、ポリプロピレンオキシドを主鎖または側鎖に持つポリマー（ＰＰＯ）、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリメタクリル酸エステル、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、ポリフッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンの共重合体（ＰＶｄＦ−ＨＦＰ）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリ（メチルアクリレート）（ＰＭＡ）、ポリ（メチルメタクリレート）（ＰＭＭＡ）などが挙げられる。また、上記のポリマー等の混合物、変成体、誘導体、ランダム共重合体、交互共重合体、グラフト共重合体、ブロック共重合体なども使用できる。これらのうち、ＰＥＯ、ＰＰＯおよびそれらの共重合体、ＰＶｄＦ、ＰＶｄＦ−ＨＦＰを用いることが望ましい。
【００２６】
また、電解液（可塑剤）としては通常リチウムイオン電池に用いられる電解液を用いることが可能である。かかる電解液とは、電解質塩を溶媒に溶かしたものであり、電解質塩としては、ＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＣｌＯ４、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＴａＦ６、ＬｉＳｂＦ６、ＬｉＡｌＣｌ４、Ｌｉ２Ｂ１０Ｃｌ１０、ＬｉＩ、ＬｉＢｒ、ＬｉＣｌ、ＬｉＡｌＣｌ、ＬｉＨＦ２、ＬｉＳＣＮ等の無機酸陰イオン塩、ＬｉＣＦ３ＳＯ３、Ｌｉ（ＣＦ３ＳＯ２）２Ｎ、ＬｉＢＯＢ（リチウムビスオキサイドボレート）、ＬｉＢＥＴＩ（リチウムビス（パーフルオロエチレンスルホニルイミド）；Ｌｉ（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）２Ｎとも記載）等の有機酸陰イオン塩などが挙げられる。これらの電解質塩は、単独で使用されてもあるいは２種以上の混合物の形態で使用されてもよい。また、溶媒としては、エチレンカーボネート（ＥＣ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、γ−ブチロラクトン（ＧＢＬ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、メチルエチルカーボネート、テトラヒドロフラン、２−メチルテトラヒドロフラン、ジメトキシエタン、スルホラン、アセトニトリルなどが挙げられる。このような電解液を液体電解質として用いることができる。
【００２７】
第１のシール部材１２２、および第２のシール部材１２０は、例えば、加圧変形させることによって集電体１１１に密着するゴム系樹脂を利用することができる。また、第１のシール部材１２２、および第２のシール部材１２０は、加熱加圧して熱融着させることによって集電体１１１に密着するオレフィン系樹脂などの熱融着可能な樹脂を好適に利用することができる。
【００２８】
ゴム系樹脂としては、特に制限されるものではないが、好ましくは、シリコン系ゴム、フッ素系ゴム、オレフィン系ゴム、ニトリル系ゴムよりなる群から選択されるゴム系樹脂である。これらのゴム系樹脂は、シール性、耐アルカリ性、耐薬品性、耐久性・耐候性、耐熱性などに優れ、使用環境下でもこれらの優れた性能、品質を劣化させずに長期間維持することができる。
【００２９】
熱融着可能な樹脂としては、シール部として発電要素１０２のあらゆる使用環境下にて、優れたシール効果を発揮することができるものであれば特に制限されるものではない。好ましくは、シリコン、エポキシ、ウレタン、ポリブタジエン、オレフィン系樹脂（ポリプロピレン、ポリエチレンなど）、パラフィンワックスよりなる群から選択される樹脂である。これらの熱融着可能な樹脂は、シール性、耐アルカリ性、耐薬品性、耐久性・耐候性、耐熱性などに優れ、使用環境下でもこれらの優れた性能、品質を劣化させずに長期間維持することができる。
【００３０】
双極型リチウムイオン二次電池１００は、第１のシール部材１２２に設けられ集電体１１１の端部からはみ出す第１のはみ出し部１２３と、第２のシール部材１２０に設けられ集電体１１１の端部からはみ出す第２のはみ出し部１２１と、を有する。
【００３１】
そして、これら第１のはみ出し部１２３および第２のはみ出し部１２１が集電体１１１の端部に向かって折込まれてなる折込部１３０を双極型リチウムイオン二次電池１００は有する。第１のシール部材１２２の厚みと第２のシール部材１２０の厚みとの合計は、好ましくは集電体１１１の厚み以上である。また、好ましくは、第１のシール部材１２２の厚みと第２のシール部材１２０の厚みとの合計は、集電体１１１の厚み＋セパレータ１４０の厚み×０．５以下である。
【００３２】
一の双極型電極１１０に配置された第１のシール部材１２２と、他の双極型電極１１０に配置された第２のシール部材１２０とは、互いに重なり合い、正極活物質層１１３、セパレータ１４０、および負極活物質層１１２を囲んでシールする。また、一の双極型電極１１０に配置された第２のシール部材１２０と、さらに他の双極型電極１１０に配置された第１のシール部材１２２とは、互いに重なり合い、正極活物質層１１３、セパレータ１４０、および負極活物質層１１２を囲んでシールする。双極型リチウムイオン二次電池１００は、集電体１１１の外周全体に沿って第１のはみ出し部１２３および第２のはみ出し部１２１を有し、また、集電体１１１の外周全体に沿って折込部１３０が設けられる。
【００３３】
双極型リチウムイオン二次電池１００は、直列または並列に複数接続されて電池モジュールを形成でき、電池モジュールがさらに直列または並列に複数接続されて組電池を形成できる。電池モジュールは、双極型リチウムイオン二次電池１００を複数個積層してモジュールケース内に収納し、各双極型リチウムイオン二次電池１００を並列に接続したものである。
【００３４】
作成された電池モジュールは、バスバーのような電気的な接続部材を用いて相互に接続され、複数段積層される。
【００３５】
第１実施形態の効果を述べる。
【００３６】
本実施形態と異なり、第１のはみ出し部１２３、および第２のはみ出し部１２１が折込まれずに伸びていると、これらの間に隙間が生じる。そして、例えば外装材１０８によって封止するとき、力が加わり、第１のシール部材１２２、および第２のシール部材１２０はこの隙間を挟み込むように変形する。特に、積層方向の中心側に位置する第１のシール部材１２２、および第２のシール部材１２０に比べ、積層方向外側に位置する第１のシール部材１２２、および第２のシール部材１２０は大きく変形する。
【００３７】
一方で双極型リチウムイオン二次電池１００は、折込部１３０を有し、第１のシール部材１２２および第２のシール部材１２０の変形を抑制するため、シール性の向上、ひいては長期信頼性の向上を図り得る。
【００３８】
また本実施形態では、第１のシール部材１２２の厚みと第２のシール部材１２０の厚みとの合計が、集電体１１１の厚み以上である。つまり折込部１３０の厚みが、隙間以上である。したがって面圧がかかり易く、シール部材同士が密着するため、シール性が優れる。
【００３９】
本実施形態と異なり、集電体１１１の外周の一部にのみ折込部１３０が設けられ、また、集電体１１１が樹脂を含むと、シール部材を熱融着させる際、集電体１１１が溶融してシール部材の外側に出て、集電体同士の微小短絡が生ずる虞がある。一方、本実施形態では、集電体１１１の外周全体に沿って折込部１３０が設けられるため、上述のような集電体同士の微小短絡を抑制でき好ましい。
【００４０】
また本実施形態では、第１のはみ出し部１２３および第２のはみ出し部１２１を折込むことによって折込部１３０が形成されるため、一体的で、例えば隙間にスペーサのような別部材を配置する場合に比べ耐震振動性が優れる。
【００４１】
集電体１１１の材料として金属材料を用いることによって、導電性、耐熱性、および強度の向上を図り得る。また、集電体１１１の材料として導電性の樹脂を用いることによって、集電体１１１が軽量化し、電池の重量あたりの出力密度向上を図り得る。また、集電体１１１の材料として導電性の樹脂を用いることによって、金属材料のような溶出を抑制して耐溶剤性の向上を図り得る。
【００４２】
正極活物質層１１３が、リチウム−遷移金属酸化物、リチウム−遷移金属リン酸化合物、またはリチウム遷移金属硫酸化合物を正極活物質として含むことによって、容量、出力特性に優れた電池を構成できる。
【００４３】
負極活物質層１１２が、炭素材料、リチウム−遷移金属化合物、金属材料、またはリチウム−金属合金材料を負極活物質として含むことによって、容量、出力特性に優れた電池を構成できる。
【００４４】
双極型リチウムイオン二次電池１００は、液体電解質またはゲル電解質を含み、電解液を含まない全固体電解質に比べイオンが効率良く輸送されるため、イオン伝導度の向上、ひいては出力向上を図り得る。
【００４５】
＜第２実施形態＞
図４において説明すると、第２実施形態は第１実施形態と略同様であるが、折込部２３１が第１実施形態と異なり、また、第１のシール部材２２２Ａと第２のシール部材２２０Ａとが互いに接する。
【００４６】
第２実施形態では、セパレータ２４０の端部が、第１のシール部材２２２Ａと第２のシール部材２２０との間、および第１のシール部材２２３と第２のシール部材２２０Ａとの間からはみ出している。そして折込部２３１は、一のセパレータ２４０の端部が第１のはみ出し部２２３と第２のはみ出し部２２１との間に折込まれた構成を有する。セパレータ２４０の厚みは、好ましくは、集電体２１１の厚みと同じ、または集電体２１１の厚みより厚い。
【００４７】
第１のシール部材２２２、および第２のシール部材２２０Ａは、熱融着によって、セパレータ２４０を封止する。また、第１のシール部材２２２Ａ、および第２のシール部材２２０は、熱融着によって、セパレータ２４０を封止する。
【００４８】
第２実施形態の効果を述べる。
【００４９】
第２実施形態の双極型リチウムイオン二次電池は、折込部２３１を有し、第１のシール部材２２２および第２のシール部材２２０の変形を抑制するため、シール性の向上、ひいては長期信頼性の向上を図り得る。
【００５０】
また本実施形態では、セパレータ２４０の厚みは、集電体２１１の厚みと同じ、または集電体２１１の厚みより厚い。つまり折込部２３１の厚みが、第１のはみ出し部２２３と第２のはみ出し部２２１との間の隙間以上である。したがって面圧がかかり易く、シール部材同士、およびシール部材とセパレータ２４０とが密着するため、シール性が優れる。
【００５１】
本実施形態では、セパレータ２４０の端部がシール部材からはみ出しているため、放熱性向上、ひいては電解液の劣化抑制を図り得る。
【００５２】
本実施形態と異なり、集電体２１１の外周の一部にのみ折込部２３１が設けられ、また、集電体２１１が樹脂を含むと、シール部材を熱融着させる際、集電体２１１が溶融してシール部材の外側に出て、集電体同士の微小短絡が生ずる虞がある。一方、本実施形態では、集電体２１１の外周全体に沿って折込部２３１が設けられるため、上述のような集電体同士の微小短絡を抑制でき好ましい。
【００５３】
集電体２１１の材料として金属材料を用いることによって、導電性、耐熱性、および強度の向上を図り得る。また、集電体２１１の材料として導電性の樹脂を用いることによって、集電体２１１が軽量化し、電池の重量あたりの出力密度向上を図り得る。また、集電体２１１の材料として導電性の樹脂を用いることによって、金属材料のような溶出を抑制して耐溶剤性の向上を図り得る。
【００５４】
正極活物質層２１３が、リチウム−遷移金属酸化物、リチウム−遷移金属リン酸化合物、またはリチウム遷移金属硫酸化合物を正極活物質として含むことによって、容量、出力特性に優れた電池を構成できる。
【００５５】
負極活物質層２１２が、炭素材料、リチウム−遷移金属化合物、金属材料、またはリチウム−金属合金材料を負極活物質として含むことによって、容量、出力特性に優れた電池を構成できる。
【００５６】
第２実施形態の双極型リチウムイオン二次電池は、液体電解質またはゲル電解質を含み、電解液を含まない全固体電解質に比べイオンが効率良く輸送されるため、イオン伝導度の向上、ひいては出力向上を図り得る。
【００５７】
＜第３実施形態＞
図５において説明すると、第３実施形態は、第２実施形態と略同様であるが、第１のはみ出し部３２３と第２のはみ出し部３２１との間に配置されるスペーサ３３２をさらに有する点で第２実施形態と異なる。
【００５８】
スペーサ３３２は、例えば、ポリプロピレンやポリエチレンなどの熱可塑性樹脂、エポキシなどの熱硬化性樹脂によって形成できる。また、スペーサ３３２は、第１のシール部材３２２および第２のシール部材３２０より低融点のものが好ましい。スペーサ３３２の厚さは、好ましくは、集電体３１１の厚みと同じ、または集電体３１１の厚みより厚い。
【００５９】
第３実施形態の効果を述べる。
【００６０】
第３実施形態の双極型リチウムイオン二次電池は、折込部３３１、およびスペーサ３３２を有し、第１のシール部材３２２および第２のシール部材３２０の変形を抑制するため、シール性の向上、ひいては長期信頼性の向上を図り得る。
【００６１】
また本実施形態では、セパレータ３４０の厚みは、集電体３１１の厚みと同じ、または集電体３１１の厚みより厚く、また、スペーサ３３２の厚さは、集電体３１１の厚みと同じ、または集電体３１１の厚みより厚い。つまり折込部３３１の厚み、およびスペーサ３３２の厚みが、隙間以上である。したがって面圧がかかり易く、シール部材同士、シール部材とセパレータ３４０、およびシール部材とスペーサ３３２が密着するため、シール性が優れる。
【００６２】
本実施形態では、セパレータ３４０の端部がシール部材からはみ出しているため、放熱性向上、ひいては電解液の劣化抑制を図り得る。
【００６３】
本実施形態と異なり、集電体３１１の外周の一部にのみ折込部３３１およびスペーサ３３２が設けられ、また、集電体３１１が樹脂を含むと、シール部材を熱融着させる際、集電体３１１が溶融してシール部材の外側に出て、集電体３１１同士の微小短絡が生ずる虞がある。一方、本実施形では、集電体３１１の外周全体に沿って折込部３３１、およびスペーサ３３２が設けられるため、上述のような集電体３１１同士の微小短絡を抑制でき好ましい。
【００６４】
集電体３１１の材料として金属材料を用いることによって、導電性、耐熱性、および強度の向上を図り得る。また、集電体３１１の材料として導電性の樹脂を用いることによって、集電体３１１が軽量化し、電池の重量あたりの出力密度向上を図り得る。また、集電体３１１の材料として導電性の樹脂を用いることによって、金属材料のような溶出を抑制して耐溶剤性の向上を図り得る。
【００６５】
正極活物質層３１３が、リチウム−遷移金属酸化物、リチウム−遷移金属リン酸化合物、またはリチウム遷移金属硫酸化合物を正極活物質として含むことによって、容量、出力特性に優れた電池を構成できる。
【００６６】
負極活物質層３１２が、炭素材料、リチウム−遷移金属化合物、金属材料、またはリチウム−金属合金材料を負極活物質として含むことによって、容量、出力特性に優れた電池を構成できる。
【００６７】
第３実施形態の双極型リチウムイオン二次電池は、液体電解質またはゲル電解質を含み、電解液を含まない全固体電解質に比べイオンが効率良く輸送されるため、イオン伝導度の向上、ひいては出力向上を図り得る。
【００６８】
＜第４実施形態＞
図６に示すように、第４実施形態は、第１実施形態の構成と第２実施形態の構成とを組み合わせた構成を有する。つまり、第４実施形態の双極型リチウムイオン二次電池は、第１実施形態の折込部１３０と同様の構成の折込部４３０と、第２実施形態の折込部２３１と同様の構成の折込部４３１とを有する。
【００６９】
折込部４３０は、第１のシール部材４２２に設けられ集電体４１１の端部からはみ出す第１のはみ出し部４２３、および第２のシール部材４２０に設けられ集電体４１１の端部からはみ出す第２のはみ出し部４２１が、集電体４１１の端部に向かって折込まれた構成を有する。第１のシール部材４２２の厚みと第２のシール部材４２０の厚みとの合計は、好ましくは集電体４１１の厚み以上である。また、好ましくは、第１のシール部材４２２の厚みと第２のシール部材４２０の厚みとの合計は、集電体４１１の厚み＋セパレータ４４０の厚み×０．５以下である。
【００７０】
折込部４３１は、セパレータ４４０の端部が第１のはみ出し部４２３と第２のはみ出し部４２１との間に折込まれた構成を有する。セパレータ４４０の厚みは、好ましくは、集電体４１１の厚みと同じ、または集電体４１１の厚みより厚い。
【００７１】
第４実施形態の効果を述べる。
【００７２】
双極型リチウムイオン二次電池は、折込部４３０、および折込部４３１を有し、第１のシール部材４２２および第２のシール部材４２０の変形を抑制するため、シール性の向上、ひいては長期信頼性の向上を図り得る。
【００７３】
また本実施形態では、第１のシール部材４２２の厚みと第２のシール部材４２０の厚みとの合計は、集電体４１１の厚み以上である。また、セパレータ４４０の厚みは、集電体４１１の厚みと同じ、または集電体４１１の厚みより厚い。つまり折込部４３０、および折込部４３１の厚みが、隙間以上である。したがって面圧がかかり易く、シール部材同士、およびシール部材とセパレータ４４０とが密着するため、シール性が優れる。
【００７４】
本実施形態では、セパレータ４４０の端部がシール部材からはみ出しているため、放熱性向上、ひいては電解液の劣化抑制を図り得る。
【００７５】
本実施形態と異なり、集電体４１１の外周の一部にのみ折込部４３０、４３１が設けられ、また、集電体４１１が樹脂を含むと、シール部材を熱融着させる際、集電体４１１が溶融してシール部材の外側に出て、集電体同士の微小短絡が生ずる虞がある。一方、本実施形態では、集電体４１１の外周全体に沿って折込部４３０、４３１が設けられるため、上述のような集電体同士の微小短絡を抑制でき好ましい。
【００７６】
また本実施形態では、第１のシール部材４２２のはみ出し部４２３、および第２のシール部材４２０のはみ出し部４２１を折込むことによって折込部４３０が形成されるため、一体的で、例えば隙間にスペーサのような別部材を配置する場合に比べ耐震振動性が優れる。
【００７７】
集電体４１１の材料として金属材料を用いることによって、導電性、耐熱性、および強度の向上を図り得る。また、集電体４１１の材料として導電性の樹脂を用いることによって、集電体４１１が軽量化し、電池の重量あたりの出力密度向上を図り得る。また、集電体４１１の材料として導電性の樹脂を用いることによって、金属材料のような溶出を抑制して耐溶剤性の向上を図り得る。
【００７８】
正極活物質層４１３が、リチウム−遷移金属酸化物、リチウム−遷移金属リン酸化合物、またはリチウム遷移金属硫酸化合物を正極活物質として含むことによって、容量、出力特性に優れた電池を構成できる。
【００７９】
負極活物質層４１２が、炭素材料、リチウム−遷移金属化合物、金属材料、またはリチウム−金属合金材料を負極活物質として含むことによって、容量、出力特性に優れた電池を構成できる。
【００８０】
第４実施形態の双極型リチウムイオン二次電池は、液体電解質またはゲル電解質を含み、電解液を含まない全固体電解質に比べイオンが効率良く輸送されるため、イオン伝導度の向上、ひいては出力向上を図り得る。
【００８１】
＜第５実施形態＞
図７において説明すると、第５実施形態は第１実施形態と略同様であるが、折込部５３３が第１実施形態と異なり、また、第１のシール部材５２２Ａと第２のシール部材５２０Ａとが接する。
【００８２】
第５実施形態では、第１のシール部材５２２と第２のシール部材５２０Ａとの間から、一のセパレータ５４０の端部がはみ出しており、第１のシール部材５２２Ａと第２のシール部材５２０との間から、他のセパレータ５４０の端部がはみ出している。第１のシール部材５２２、および第２のシール部材５２０Ａは、熱融着によって一のセパレータ５４０を封止する。また、第１のシール部材５２２Ａ、および第２のシール部材５２０は、熱融着によって他のセパレータ５４０を封止する。
【００８３】
そして折込部５３３は、一のセパレータ５４０の端部と、他のセパレータ５４０の端部とが第１のはみ出し部５２３と第２のはみ出し部５２１との間に折込まれた構成を有する。一のセパレータ５４０の厚みと他のセパレータ５４０の厚みとの合計は、好ましくは、集電体５１１の厚みと同じ、または集電体５１１の厚みより厚い。
【００８４】
第５実施形態の効果を述べる。
【００８５】
双極型リチウムイオン二次電池は、折込部５３３を有し、第１のシール部材５２３および第２のシール部材５２１の変形を抑制するため、シール性の向上、ひいては長期信頼性の向上を図り得る。
【００８６】
また本実施形態では、一のセパレータ５４０の厚みと、他のセパレータ５４０の厚みとの合計は、集電体５１１の厚みと同じ、または集電体５１１の厚みより厚い。つまり折込部５３３の厚みが、隙間以上である。したがって面圧がかかり易く、シール部材同士、およびシール部材とセパレータ５４０とが密着するため、シール性が優れる。
【００８７】
本実施形態では、セパレータ５４０の端部がシール部材からはみ出しているため、放熱性向上、ひいては電解液の劣化抑制を図り得る。
【００８８】
本実施形態と異なり、集電体５１１の外周の一部にのみ折込部５３３が設けられ、また、集電体５１１が樹脂を含むと、シール部材を熱融着させる際、集電体５１１が溶融してシール部材の外側に出て、集電体同士の微小短絡が生ずる虞がある。一方、本実施形態では、集電体５１１の外周全体に沿って折込部５３３が設けられるため、上述のような集電体同士の微小短絡を抑制でき好ましい。
【００８９】
集電体５１１の材料として金属材料を用いることによって、導電性、耐熱性、および強度の向上を図り得る。また、集電体５１１の材料として導電性の樹脂を用いることによって、集電体５１１が軽量化し、電池の重量あたりの出力密度向上を図り得る。また、集電体５１１の材料として導電性の樹脂を用いることによって、金属材料のような溶出を抑制して耐溶剤性の向上を図り得る。
【００９０】
正極活物質層５１３が、リチウム−遷移金属酸化物、リチウム−遷移金属リン酸化合物、またはリチウム遷移金属硫酸化合物を正極活物質として含むことによって、容量、出力特性に優れた電池を構成できる。
【００９１】
負極活物質層５１２が、炭素材料、リチウム−遷移金属化合物、金属材料、またはリチウム−金属合金材料を負極活物質として含むことによって、容量、出力特性に優れた電池を構成できる。
【００９２】
第５実施形態の双極型リチウムイオン二次電池は、液体電解質またはゲル電解質を含み、電解液を含まない全固体電解質に比べイオンが効率良く輸送されるため、イオン伝導度の向上、ひいては出力向上を図り得る。
【００９３】
＜第６実施形態＞
図８において説明すると、第６実施形態は、第５実施形態と略同様であるが、第１のはみ出し部６２３と第２のはみ出し部６２１との間に配置されるスペーサ６３２をさらに有する点で第５実施形態と異なる。
【００９４】
スペーサ６３２は、例えば、ポリプロピレンやポリエチレンなどの熱可塑性樹脂、エポキシなどの熱硬化性樹脂によって形成できる。また、スペーサ６３２は、第１のシール部材および第２のシール部材より低融点のものが好ましい。スペーサ６３２の厚さは、好ましくは、集電体６１１の厚みと同じ、または集電体６１１の厚みより厚い。
【００９５】
第６実施形態の効果を述べる。
【００９６】
第６実施形態の双極型リチウムイオン二次電池は、折込部６３３、およびスペーサ６３２を有し、第１のシール部材および第２のシール部材の変形を抑制するため、シール性の向上、ひいては長期信頼性の向上を図り得る。
【００９７】
また本実施形態では、セパレータ６４０の厚みは、集電体６１１の厚みと同じ、または集電体６１１の厚みより厚く、また、スペーサ６３２の厚さは、集電体６１１の厚みと同じ、または集電体６１１の厚みより厚い。つまり折込部６３３の厚み、およびスペーサ６３２の厚みが、隙間以上である。したがって面圧がかかり易く、シール部材同士、シール部材とセパレータ６４０、およびシール部材とスペーサ６３２が密着するため、シール性が優れる。
【００９８】
本実施形態では、セパレータ６４０の端部がシール部材からはみ出しているため、放熱性向上、ひいては電解液の劣化抑制を図り得る。
【００９９】
本実施形態と異なり、集電体６１１の外周の一部にのみ折込部６３３が設けられ、また、集電体６１１が樹脂を含むと、シール部材を熱融着させる際、集電体６１１が溶融してシール部材の外側に出て、集電体同士の微小短絡が生ずる虞がある。一方、本実施形態双極型リチウムイオン二次電池では、集電体６１１の外周全体に沿って折込部６３３、およびスペーサ６３２が設けられるため、上述のような集電体同士の微小短絡を抑制でき好ましい。
【０１００】
集電体６１１の材料として金属材料を用いることによって、導電性、耐熱性、および強度の向上を図り得る。また、集電体６１１の材料として導電性の樹脂を用いることによって、集電体６１１が軽量化し、電池の重量あたりの出力密度向上を図り得る。また、集電体６１１の材料として導電性の樹脂を用いることによって、金属材料のような溶出を抑制して耐溶剤性の向上を図り得る。
【０１０１】
正極活物質層６１３が、リチウム−遷移金属酸化物、リチウム−遷移金属リン酸化合物、またはリチウム遷移金属硫酸化合物を正極活物質として含むことによって、容量、出力特性に優れた電池を構成できる。
【０１０２】
負極活物質層６１２が、炭素材料、リチウム−遷移金属化合物、金属材料、またはリチウム−金属合金材料を負極活物質として含むことによって、容量、出力特性に優れた電池を構成できる。
【０１０３】
第６実施形態の双極型リチウムイオン二次電池は、液体電解質またはゲル電解質を含み、電解液を含まない全固体電解質に比べイオンが効率良く輸送されるため、イオン伝導度の向上、ひいては出力向上を図り得る。
【０１０４】
＜第７実施形態＞
図９に示すように、第７実施形態は、第１実施形態の構成と第５実施形態の構成とを組み合わせた構成を有する。つまり、第７実施形態の双極型リチウムイオン二次電池は、第１実施形態の折込部１３０の構成と同様の構成の折込部７３０と、第５実施形態の折込部５３３と同様の構成の折込部７３３とを有する。
【０１０５】
折込部７３０は、第１のシール部材７２２に設けられ集電体７１１の端部からはみ出す第１のはみ出し部７２３、および第２のシール部材７２０に設けられ集電体７１１の端部からはみ出す第２のはみ出し部７２１が、集電体７１１の端部に向かって折込まれた構成を有する。第１のシール部材７２２の厚みと第２のシール部材７２０の厚みとの合計は、好ましくは、集電体７１１の厚み以上である。また、好ましくは、第１のシール部材７２２の厚みと第２のシール部材７２０の厚みとの合計は、集電体７１１の厚み＋セパレータ７４０の厚み×０．５以下である。
【０１０６】
折込部７３３は、一のセパレータ７４０の端部、および他のセパレータ７４０の端部が第１のはみ出し部７２３と第２のはみ出し部７２１との間に折込まれた構成を有する。一のセパレータ７４０の厚みと他のセパレータ７４０の厚みとの合計は、好ましくは、集電体７１１の厚みと同じ、または集電体７１１の厚みより厚い。
【０１０７】
第７実施形態の効果を述べる。
【０１０８】
双極型リチウムイオン二次電池は、折込部７３０、および折込部７３３を有し、第１のシール部材７２２および第２のシール部材７２０の変形を抑制するため、シール性の向上、ひいては長期信頼性の向上を図り得る。
【０１０９】
また本実施形態では、第１のシール部材７２２の厚みと第２のシール部材７２０の厚みとの合計は、集電体７１１の厚み以上である。また、一のセパレータ７４０の厚みと他のセパレータ７４０の厚みとの合計は、集電体７１１の厚みと同じ、または集電体７１１の厚みより厚い。つまり折込部７３０、および折込部７３３の厚みが、隙間以上である。したがって面圧がかかり易く、シール部材同士、およびシール部材とセパレータ７４０とが密着するため、シール性が優れる。
【０１１０】
本実施形態では、セパレータ７４０の端部がシール部材からはみ出しているため、放熱性向上、ひいては電解液の劣化抑制を図り得る。
【０１１１】
本実施形態と異なり、集電体７１１の外周の一部にのみ折込部７３０、７３３が設けられ、また、集電体７１１が樹脂を含むと、シール部材を熱融着させる際、集電体７１１が溶融してシール部材の外側に出て、集電体同士の微小短絡が生ずる虞がある。一方、本実施形では、集電体７１１の外周全体に沿って折込部７３０、７３３が設けられるため、上述のような集電体同士の微小短絡を抑制でき好ましい。
【０１１２】
また本実施形態では、第１のシール部材７２２のはみ出し部７２３、および第２のシール部材７２０のはみ出し部７２１を折込むことによって折込部７３０が形成されるため、一体的で、例えば隙間にスペーサのような別部材を配置する場合に比べ耐震振動性が優れる。
【０１１３】
集電体７１１の材料として金属材料を用いることによって、導電性、耐熱性、および強度の向上を図り得る。また、集電体７１１の材料として導電性の樹脂を用いることによって、集電体７１１が軽量化し、電池の重量あたりの出力密度向上を図り得る。また、集電体７１１の材料として導電性の樹脂を用いることによって、金属材料のような溶出を抑制して耐溶剤性の向上を図り得る。
【０１１４】
正極活物質層７１３が、リチウム−遷移金属酸化物、リチウム−遷移金属リン酸化合物、またはリチウム遷移金属硫酸化合物を正極活物質として含むことによって、容量、出力特性に優れた電池を構成できる。
【０１１５】
負極活物質層７１２が、炭素材料、リチウム−遷移金属化合物、金属材料、またはリチウム−金属合金材料を負極活物質として含むことによって、容量、出力特性に優れた電池を構成できる。
【０１１６】
第７実施形態の双極型リチウムイオン二次電池は、液体電解質またはゲル電解質を含み、電解液を含まない全固体電解質に比べイオンが効率良く輸送されるため、イオン伝導度の向上、ひいては出力向上を図り得る。
【０１１７】
次に実施例１〜７、および比較例について説明する。まず、各実施例および比較例で共通する構成について説明する。
【０１１８】
＜正極活物質層＞
正極活物質層の作製にあたり、正極活物質、導電助剤、バインダー、およびスラリー粘度調整溶媒を所定の比で混合して正極スラリーを作製した。正極活物質として、ＬｉＭｎ２０４を用いた。導電助剤としてアセチレンブラックを用いた。バインダーとしてポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）を用いた。スラリー粘度調整溶媒としてＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）を用いた。各材料の割合は、正極活物質８５ｗｔ％、導電助剤５ｗｔ％、およびバインダー１０ｗｔ％である。
【０１１９】
そして、導電性フィラーを含むポリエチレン（ＰＥ）から構成される集電体の片面に正極スラリーを塗布し、乾燥させて正極活物質層を形成した。正極活物質層の厚みが６０μｍとなるようにプレスした。
【０１２０】
＜負極活物質層＞
負極活物質層の作製にあたり、負極活物質、バインダー、およびスラリー粘度調整溶媒を所定の比で混合して負極スラリーを作製した。負極活物質として、ハードカーボンを用いた。バインダーとしてポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）を用いた。スラリー粘度調整溶媒としてＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）を用いた。各材料の割合は、負極活物質９０ｗｔ％、およびバインダー１０ｗｔ％である。
【０１２１】
そして、導電性フィラーを含むポリエチレン（ＰＥ）から構成される集電体の片面に負極スラリーを塗布し、乾燥させて負極活物質層を形成した。負極活物質層の厚みが５０μｍとなるようにプレスした。こうして集電体としての導電性高分子膜の片面に正極活物質層が形成され、片面に負極活物質層が形成された双極型電極が作製される。
【０１２２】
＜集電体＞
導電性を有する層としてポリエチレン樹脂にカーボン材料を分散させた導電性高分子材料を延伸によってフィルム状に成形し用いた。厚さは１００μｍである。
【０１２３】
双極型電極を１４０×９０ｍｍの寸法で切断した。正極活物質層および負極活物質層の各々の周辺部１０ｍｍをシールしろとした。つまり、正極活物質層および負極活物質層の寸法は、それぞれ、１２０×７０ｍｍとした。
【０１２４】
＜電解液＞
電解液として、１Ｍ ＬｉＰＦ６／ＥＣ＋ＤＥＣ（溶媒体積比１：１）を用いた。ここで、ＥＣはエチレンカーボネート、ＤＥＣはジエチルカーボネートである。
【０１２５】
＜セパレータ＞
セパレータとして、ポリエチレン（ＰＥ）製のものを用いた。セパレータの厚みは３５μｍである。
【０１２６】
＜シール部材＞
図１０に示すように、シール部材はフレーム型で、ポリエチレン（ＰＥ）製フィルムである。シール部材は、双極型電極の正極活物質層および負極活物質層の周りに配置される。シール部材は、略矩形形状で、その一辺が集電体の端部からはみ出す。はみ出し部が設けられたこのシール部材の一辺を、電解液を注入するための注液部とする。
【０１２７】
＜実施例１＞
実施例１では、集電体の端部からはみ出すシール部材のはみ出し部とはみ出し部との隙間（図１（Ａ）を参照。）にスペーサを挿入した。スペーサは、ポリプロピレン（ＰＰ）製である。スペーサの厚さは７０μｍであり、他の寸法は１６０×３０μｍである。双極型電極を６つ作製し、全ての双極型電極について、はみ出し部とはみ出し部との隙間にスペーサを挿入した。
【０１２８】
はみ出し部とはみ出し部との間にスペーサを挿入した後、注液部（はみ出し部が設けられスペーサが挿入された１辺）と異なるシール部材の３辺に熱および圧力を加えてプレスし、シール部材を集電体に融着させた。プレスの条件は、０．１ＭＰａ、１４０℃、５ｓｅｃである。
【０１２９】
そして６つの双極型電極を積層した。注液部と異なるシール部材の３辺に積層方向から熱および圧力を加えてプレスし、重なり合ったシール部材同士を融着させる。プレスの条件は、０．２ＭＰａ、１４０℃、５ｓｅｃである。この段階で注液部は開いたままであり、双極型電極の積層体は、シール部材の３辺が封止された袋状の構成を有する。
【０１３０】
注液部から電解液を注入した後、真空密封することによって注液部を閉じ、双極型リチウムイオン二次電池を作製した。真空密封にあたり、集電板としてのＡｌ板によって、双極型電極の積層体を積層方向から挟み込む。そして、Ａｌ板、および双極型電極の積層体をアルミラミネートフィルムによって覆い、大気圧によって加圧し、真空密封した。真空密封によって、Ａｌ板と双極型電極との接触が高まる。
【０１３１】
Ａｌ板の厚みは１００μｍである。また、Ａｌ板の寸法は１３０×８０ｍｍであり、双極型電極を厚み方向に投影させた投影面の全体を覆う。またＡｌ板の一部が伸びて正極タブ、または負極タブを形成する。
【０１３２】
＜実施例２＞
実施例２は実施例１と略同様であるが、６つの双極型電極の全てについてはみ出し部とはみ出し部との隙間にスペーサを挿入するのではなく、２つの双極型電極についてのみ、はみ出し部とはみ出し部との間にスペーサを挿入した。そして双極型電極の積層に際し、スペーサを挿入した２つの双極型電極を積層方向の最も外側に配置した。つまり、スペーサを挿入した２つの双極型電極が、他の４つの双極型電極を挟む。
【０１３３】
＜実施例３＞
実施例３は、上述の第１実施形態に対応している。つまり、はみ出し部を集電体の端部に向かって折込むことによって折込部を形成した。双極型電極を６つ作製し、全ての双極型電極について折込部を形成した。
【０１３４】
折込部の形成後、注液部（はみ出し部が設けられ折込部が形成された１辺）と異なるシール部材の３辺に熱および圧力を加えてプレスし、シール部材を集電体に融着させた。プレスの条件は、０．１ＭＰａ、１４０℃、５ｓｅｃである。
【０１３５】
そして６つの双極型電極を積層した。注液部と異なるシール部材の３辺に積層方向から熱および圧力を加えてプレスし、重なり合ったシール部材同士を融着させる。プレスの条件は、０．２ＭＰａ、１４０℃、５ｓｅｃである。電解液の注入、および真空密封については実施例１と同様である。
【０１３６】
＜実施例４＞
実施例４は、上述の第５実施形態に対応している。つまり、はみ出し部とはみ出し部との間に２つのセパレータの端部を折込むことによって、折込部を形成した。
【０１３７】
実施例１と同様に双極型電極にシール部材を融着させ、その後、６つの双極型電極を積層した。そして、はみ出し部とはみ出し部との間に２つのセパレータの端部を折込んだ。注液部（はみ出し部が設けられたシール部材の１辺）と異なるシール部材の３辺に積層方向から熱および圧力を加えてプレスし、重なり合ったシール部材同士を融着させる。プレスの条件は、０．２ＭＰａ、１４０℃、５ｓｅｃである。電解液の注入、および真空密封については実施例１と同様である。
【０１３８】
＜実施例５＞
実施例５は、上述の第２実施形態に対応している。つまり、はみ出し部とはみ出し部との間に１つのセパレータの端部を折込むことによって、折込部を形成した。
【０１３９】
実施例１と同様に双極型電極にシール部材を融着させ、その後、６つの双極型電極を積層した。そして、はみ出し部とはみ出し部との間に１つのセパレータの端部を折込んだ。注液部（はみ出し部が設けられたシール部材の１辺）と異なるシール部材の３辺に積層方向から熱および圧力を加えてプレスし、重なり合ったシール部材同士を融着させる。プレスの条件は、０．２ＭＰａ、１４０℃、５ｓｅｃである。電解液の注入、および真空密封については実施例１と同様である。
【０１４０】
＜実施例６＞
実施例６は、上述の第３実施形態に対応している。つまり、はみ出し部とはみ出し部との間に１つのセパレータの端部を折込むことによって折込部を形成し、また、はみ出し部とはみ出し部との間にスペーサを挿入した。
【０１４１】
実施例１と同様に双極型電極にシール部材を融着させ、その後、６つの双極型電極を積層した。そして、はみ出し部とはみ出し部との間に１つのセパレータの端部を折込み、また、スペーサを挿入した。スペーサは実施例１で説明したものと同様である。
【０１４２】
注液部（はみ出し部が設けられたシール部材の１辺）と異なるシール部材の３辺に積層方向から熱および圧力を加えてプレスし、重なり合ったシール部材同士を融着させた。プレスの条件は、０．２ＭＰａ、１４０℃、５ｓｅｃである。電解液の注入、および真空密封については実施例１と同様である。
【０１４３】
＜実施例７＞
実施例７は実施例１と略同様であるが、スペーサの厚さが実施例７と実施例１とで異なる。実施例７ではスペーサの厚さが１１０μｍである。他の構成等については、実施例７は実施例１と同様であるので、重複する説明を省略する。
【０１４４】
＜比較例＞
比較例は、実施例１と略同様であるが、スペーサを設けない点で実施例１と異なる。つまり、比較例ではスペーサがなく、はみ出し部とはみ出し部との間に隙間がある。
【０１４５】
実施例１と同様に双極型電極にシール部材を融着させ、その後、６つの双極型電極を積層した。積層後のプレス、電解液の注入、および真空密封については実施例１と同様である。
【０１４６】
実施例および比較例を表１にまとめて示す。
【０１４７】
【表１】
【０１４８】
実施例および比較例のそれぞれについて、電池作製後、容量維持率を求めた。容量維持率は、（保存試験後放電容量／初回放電時電池容量）×１００％である。まず、０．５Ｃで５時間、初回充電放電を行った。ここで、各単電池層における上限電圧は４．２Ｖである。その後、２５℃、４５℃の保存試験を、ＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）１００％で１週間行い、保存後の容量測定を０．５Ｃの充放電測定によって行った。評価結果を表２に示す。
【０１４９】
【表２】
【０１５０】
評価結果から比較例の容量維持率に比べ実施例の容量維持率が高いことが確認できる。容量維持率が高い方が容量の損失が小さく、電解液の漏れをより防止できると言えるため、評価結果より、折込部、およびスペーサがシール性向上に有効であることが分かる。
【０１５１】
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の範囲内で種々改変できる。例えば、双極型二次電池は、エネルギー密度、および出力密度の点から、リチウムイオン二次電池であることが好ましいが、これに限定されない。双極型二次電池は、例えば、ナトリウムイオン二次電池、カリウムイオン二次電池、ニッケル水素二次電池、ニッケルカドミウム二次電池であってもよい。
【０１５２】
また、双極型二次電池は、第２実施形態の折込部２３１、および第５実施形態の折込部５３３を有してもよい。
【符号の説明】
【０１５３】
１００ 双極型リチウムイオン二次電池（双極型二次電池に相当する。）、
１０１、１０３ 集電板、
１０２ 発電要素、
１０４ 正極タブ、
１０６ 負極タブ、
１０８ 外装材、
１１０、２１０、３１０、４１０、５１０、６１０、７１０ 双極型電極、
１１１、２１１、３１１、４１１、５１１、６１１、７１１ 集電体、
１１２、２１２、３１２、４１２、５１２、６１２、７１２ 負極活物質層、
１１３、２１３、３１３、４１３、５１３、６１３、７１３ 正極活物質層、
１２２、２２２、３２２、４２２、５２２、６２２、７２２ 第１のシール部材、
２２２Ａ、５２２Ａ 第１のシール部材、
１２３、２２３、３２３、４２３、５２３、６２３、７２３ 第１のはみ出し部、
１２０、２２０、３２０、４２０、５２０、６２０、７２０ 第２のシール部材、
２２０Ａ、５２０Ａ 第２のシール部材、
１２１、２２１、３２１、４２１、５２１、６２１、７２１ 第２のはみ出し部、
１４０ セパレータ、
２４０、３４０、４４０ セパレータ（請求項２のセパレータに相当する。）
５４０、６４０、７４０ セパレータ（請求項３のセパレータに相当する。）
１３０、４３０、７３０ 折込部（請求項１の折込部に相当する。）、
２３１、３３１、４３１ 折込部（請求項２の折込部に相当する。）、
５３３、６３３、７３３ 折込部（請求項３の折込部に相当する。）、
３３２、６３２ スペーサ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、双極型二次電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
双極型二次電池は、一般に、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た双極型電極を、セパレータを介して複数積層した構成を有する。そして、例えば特許文献１に記載されているように、電解液の漏れを防止するためのシール部材を集電体の端部付近に有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１２２８８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところでシール部材は、一部、集電体の端部からはみ出すように設けられ、集電体の一方の面の側に配置されたシール部材と、集電体の他方の面の側に配置されたシール部材との間で、集電体の端部からはみ出した部分に隙間が生じる。このため、例えば双極型電極およびセパレータ等を外装材によって封止するとき、力が加わり、集電体の端部からはみ出したシール部材同士が隙間を挟み込むように変形する。
【０００５】
本発明者らは、このことに着目し、シール部材の変形を抑制することによって、シール性の更なる向上を試みた。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するための本発明の双極型二次電池は、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た双極型電極を、セパレータを介して複数積層した構成を有する。双極型二次電池は、一方の面に正極活物質層を囲んで配置される第１のシール部材と、他方の面に負極活物質層を囲んで配置される第２のシール部材と、を有する。また双極型二次電池は、第１のシール部材に設けられ集電体の端部からはみ出す第１のはみ出し部と、第２のシール部材に設けられ集電体の端部からはみ出す第２のはみ出し部と、を有する。そして双極型二次電池は、第１のはみ出し部および第２のはみ出し部が集電体の端部に向かって折込まれてなる折込部を有する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の双極型二次電池は、折込部を有し、第１のシール部材および第２のシール部材の変形を抑制するため、シール性の更なる向上を図り得る。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】双極型リチウムイオン二次電池の概要を模式的に示す概略斜視図である。
【図２】図１の２−２線に沿う断面図である。
【図３】（Ａ）は第１のシール部材、および第２のシール部材の折込を説明するための部分拡大断面概略図、（Ｂ）は第１実施形態の発電要素の部分拡大概略断面図である。
【図４】（Ａ）は一のセパレータの折込を説明するための部分拡大断面概略図、（Ｂ）は第２実施形態の発電要素の部分拡大概略断面図である。
【図５】第３実施形態の発電要素の部分拡大概略断面図である。
【図６】第４実施形態の発電要素の部分拡大概略断面図である。
【図７】（Ａ）は一のセパレータ、および他のセパレータの折込を説明するための部分拡大断面概略図、（Ｂ）は第５実施形態の発電要素の部分拡大概略断面図である。
【図８】第６実施形態の発電要素の部分拡大概略断面図である。
【図９】第７実施形態の発電要素の部分拡大概略断面図である。
【図１０】シール部材の例を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。なお、以下で説明する実施形態において、各実施形態で共通する機能を有する部材については、類似の符号を付し、また、重複する説明は省略する。
【００１０】
＜第１実施形態＞
図１において概説すると、第１実施形態の双極型リチウムイオン二次電池１００は、略矩形で扁平な形状を有する。そして対向する側端部から電力を取り出すための正極タブ１０４、負極タブ１０６が引き出されている。双極型リチウムイオン二次電池１００は、実際に充放電反応が進行する発電要素１０２と、これを封止する外装材１０８とを有する。
【００１１】
外装材１０８として、ラミネートフィルム、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート等を好適に用いることができる。ラミネートフィルムは、アルミニウム、ステンレス、ニッケル、銅等の金属（合金を含む）からなる金属箔を、ポリプロピレンフィルム等の絶縁性の合成樹脂膜で被覆したものである。
【００１２】
図２に示すように、発電要素１０２は、集電体１１１の一方の面に電気的に接続した正極活物質層１１３が形成され、集電体１１１の他方の面に電気的に接続した負極活物質層１１２が形成された複数の双極型電極１１０を有する。
【００１３】
発電要素１０２は、セパレータ１４０を介して双極型電極１１０を複数積層した構成を有する。一の双極型電極１１０の正極活物質層１１３と一の双極型電極１１０と隣り合う他の双極型電極１１０の負極活物質層１１２とがセパレータ１４０を介して向き合う。また、一の双極型電極１１０の負極活物質層１１２と一の双極型電極１１０と隣り合うさらに他の双極型電極１１０の正極活物質層１１３とがセパレータ１４０を介して向き合う。
【００１４】
隣接する正極活物質層１１３、セパレータ１４０、および負極活物質層１１２は、１つの単電池層を構成する。したがって、双極型リチウムイオン二次電池１００は、単電池層が積層されてなる構成を有するとも言える。
【００１５】
積層方向の最も外側に位置する最外層集電体１０５、１０７では、片面のみに正極活物質層１１３、または負極活物質層１１２が形成されている。ただし、正極活物質層１１３、または負極活物質層１１２が両面に形成されてもよい。双極型リチウムイオン二次電池１００は、最外層集電体１０５、１０７に隣接する集電板１０１、１０３を有し、これが外装材１０８の外まで伸びて正極タブ１０４、または負極タブ１０６を形成する。
【００１６】
図３に示すように、双極型リチウムイオン二次電池１００は、電解液の漏れを防止するため、集電体１１１の一方の面に正極活物質層１１３を囲んで配置される第１のシール部材１２２と、集電体１１１の他方の面に負極活物質層１１２を囲んで配置される第２のシール部材１２０と、を有する。第１のシール部材１２２、および第２のシール部材１２０は、集電体同士の間を絶縁する。
【００１７】
集電体１１１の材質は、特に限定されないが、具体的な例として、例えば、鉄、クロム、ニッケル、マンガン、チタン、モリブデン、バナジウム、ニオブ、アルミニウム、銅、銀、金、白金およびカーボンよりなる群から選ばれてなる少なくとも１種類の集電体材料、より好ましくはアルミニウム、チタン、銅、ニッケル、銀、またはステンレス（ＳＵＳ）よりなる群から選ばれてなる少なくとも１種類の材料等が好ましく挙げられ、これらは単層構造（例えば、箔の形態）で用いてもよいし、異なる種類の層で構成された多層構造で用いてもよいし、これらで被覆されたクラッド材（例えば、ニッケルとアルミニウムのクラッド材、銅とアルミニウムのクラッド材）を用いてもよい。あるいは、これらの集電体材料の組み合わせのめっき材等も好ましく使える。また、上記集電体材料である金属（アルミニウムを除く）表面に、他の集電体材料であるアルミニウムを被覆させた集電体１１１であってもよい。また、場合によっては、２つ以上の上記集電体材料である金属箔を張り合わせた集電体１１１を用いてもよい。上述の材質は、耐食性、導電性、または加工性等に優れる。
【００１８】
集電体１１１は導電性を有する樹脂を含んでもよい。好適には、集電体１１１は、導電性を有する樹脂層からなる。樹脂層は、導電性を有し、必須に樹脂を含み、集電体１１１の役割を果たす。
【００１９】
樹脂層が導電性を有するには、具体的な形態として、樹脂を構成する高分子材料が導電性高分子である形態が挙げられる。導電性高分子は、導電性を有し、電荷移動媒体として用いられるイオンに関して伝導性を有さない材料から選択される。これらの導電性高分子は、共役したポリエン系がエネルギー帯を形成し伝導性を示すと考えられている。代表的な例としては電解コンデンサなどで実用化が進んでいるポリエン系導電性高分子を用いることができる。
【００２０】
また樹脂層が導電性を有するには、具体的な形態として、樹脂層が樹脂および導電性フィラー（導電材）を含む形態が挙げられる。導電性フィラー（導電材）は、導電性を有する材料から選択される。好ましくは、導電性を有する樹脂層内のイオン透過を抑制する観点から、電荷移動媒体として用いられるイオンに関して伝導性を有さない材料を用いるのが望ましい。具体的には、アルミニウム材、ステンレス（ＳＵＳ）材、グラファイトやカーボンブラックなどのカーボン材、銀材、金材、銅材、チタン材などが挙げられるが、これらに限定されるわけではない。
【００２１】
正極活物質層１１３は、正極活物質を含む。このほかにも、導電助剤、バインダーなどが含まれ得る。正極活物質として、例えば、リチウム−遷移金属酸化物、リチウム−遷移金属リン酸化合物、またはリチウム遷移金属硫酸化合物を挙げられる。
【００２２】
負極活物質層１１２は、負極活物質を含む。このほかにも、導電助剤、バインダーなどが含まれ得る。負極活物質として、例えば、炭素材料、リチウム−遷移金属化合物、金属材料、またはリチウム−金属合金材料を挙げられる。
【００２３】
セパレータ１４０は、特に制限されず、公知のものを使用できる。例えば、微孔性ポリエチレンフィルム、微孔性ポリプロピレンフィルム、微孔性エチレン−プロピレンコポリマーフィルムなどのポリオレフィン系樹脂、ならびにアラミド、ポリイミド、セルロースなどの多孔膜または不織布、これらの積層体などが挙げられる。
【００２４】
セパレータ１４０は電解質を保持する。電解質は、例えば、高分子ゲル電解質（ゲルポリマー系電解質）、または液体電解質である。
【００２５】
ここで、ゲル電解質（高分子ゲル電解質）とは、マトリックスポリマー（ホストポリマー）中に電解液を保持させたものをいう。マトリックスポリマーとしては、例えば、ポリエチレンオキシドを主鎖または側鎖に持つポリマー（ＰＥＯ）、ポリプロピレンオキシドを主鎖または側鎖に持つポリマー（ＰＰＯ）、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリメタクリル酸エステル、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、ポリフッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンの共重合体（ＰＶｄＦ−ＨＦＰ）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリ（メチルアクリレート）（ＰＭＡ）、ポリ（メチルメタクリレート）（ＰＭＭＡ）などが挙げられる。また、上記のポリマー等の混合物、変成体、誘導体、ランダム共重合体、交互共重合体、グラフト共重合体、ブロック共重合体なども使用できる。これらのうち、ＰＥＯ、ＰＰＯおよびそれらの共重合体、ＰＶｄＦ、ＰＶｄＦ−ＨＦＰを用いることが望ましい。
【００２６】
また、電解液（可塑剤）としては通常リチウムイオン電池に用いられる電解液を用いることが可能である。かかる電解液とは、電解質塩を溶媒に溶かしたものであり、電解質塩としては、ＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＣｌＯ４、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＴａＦ６、ＬｉＳｂＦ６、ＬｉＡｌＣｌ４、Ｌｉ２Ｂ１０Ｃｌ１０、ＬｉＩ、ＬｉＢｒ、ＬｉＣｌ、ＬｉＡｌＣｌ、ＬｉＨＦ２、ＬｉＳＣＮ等の無機酸陰イオン塩、ＬｉＣＦ３ＳＯ３、Ｌｉ（ＣＦ３ＳＯ２）２Ｎ、ＬｉＢＯＢ（リチウムビスオキサイドボレート）、ＬｉＢＥＴＩ（リチウムビス（パーフルオロエチレンスルホニルイミド）；Ｌｉ（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）２Ｎとも記載）等の有機酸陰イオン塩などが挙げられる。これらの電解質塩は、単独で使用されてもあるいは２種以上の混合物の形態で使用されてもよい。また、溶媒としては、エチレンカーボネート（ＥＣ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、γ−ブチロラクトン（ＧＢＬ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、メチルエチルカーボネート、テトラヒドロフラン、２−メチルテトラヒドロフラン、ジメトキシエタン、スルホラン、アセトニトリルなどが挙げられる。このような電解液を液体電解質として用いることができる。
【００２７】
第１のシール部材１２２、および第２のシール部材１２０は、例えば、加圧変形させることによって集電体１１１に密着するゴム系樹脂を利用することができる。また、第１のシール部材１２２、および第２のシール部材１２０は、加熱加圧して熱融着させることによって集電体１１１に密着するオレフィン系樹脂などの熱融着可能な樹脂を好適に利用することができる。
【００２８】
ゴム系樹脂としては、特に制限されるものではないが、好ましくは、シリコン系ゴム、フッ素系ゴム、オレフィン系ゴム、ニトリル系ゴムよりなる群から選択されるゴム系樹脂である。これらのゴム系樹脂は、シール性、耐アルカリ性、耐薬品性、耐久性・耐候性、耐熱性などに優れ、使用環境下でもこれらの優れた性能、品質を劣化させずに長期間維持することができる。
【００２９】
熱融着可能な樹脂としては、シール部として発電要素１０２のあらゆる使用環境下にて、優れたシール効果を発揮することができるものであれば特に制限されるものではない。好ましくは、シリコン、エポキシ、ウレタン、ポリブタジエン、オレフィン系樹脂（ポリプロピレン、ポリエチレンなど）、パラフィンワックスよりなる群から選択される樹脂である。これらの熱融着可能な樹脂は、シール性、耐アルカリ性、耐薬品性、耐久性・耐候性、耐熱性などに優れ、使用環境下でもこれらの優れた性能、品質を劣化させずに長期間維持することができる。
【００３０】
双極型リチウムイオン二次電池１００は、第１のシール部材１２２に設けられ集電体１１１の端部からはみ出す第１のはみ出し部１２３と、第２のシール部材１２０に設けられ集電体１１１の端部からはみ出す第２のはみ出し部１２１と、を有する。
【００３１】
そして、これら第１のはみ出し部１２３および第２のはみ出し部１２１が集電体１１１の端部に向かって折込まれてなる折込部１３０を双極型リチウムイオン二次電池１００は有する。第１のシール部材１２２の厚みと第２のシール部材１２０の厚みとの合計は、好ましくは集電体１１１の厚み以上である。また、好ましくは、第１のシール部材１２２の厚みと第２のシール部材１２０の厚みとの合計は、集電体１１１の厚み＋セパレータ１４０の厚み×０．５以下である。
【００３２】
一の双極型電極１１０に配置された第１のシール部材１２２と、他の双極型電極１１０に配置された第２のシール部材１２０とは、互いに重なり合い、正極活物質層１１３、セパレータ１４０、および負極活物質層１１２を囲んでシールする。また、一の双極型電極１１０に配置された第２のシール部材１２０と、さらに他の双極型電極１１０に配置された第１のシール部材１２２とは、互いに重なり合い、正極活物質層１１３、セパレータ１４０、および負極活物質層１１２を囲んでシールする。双極型リチウムイオン二次電池１００は、集電体１１１の外周全体に沿って第１のはみ出し部１２３および第２のはみ出し部１２１を有し、また、集電体１１１の外周全体に沿って折込部１３０が設けられる。
【００３３】
双極型リチウムイオン二次電池１００は、直列または並列に複数接続されて電池モジュールを形成でき、電池モジュールがさらに直列または並列に複数接続されて組電池を形成できる。電池モジュールは、双極型リチウムイオン二次電池１００を複数個積層してモジュールケース内に収納し、各双極型リチウムイオン二次電池１００を並列に接続したものである。
【００３４】
作成された電池モジュールは、バスバーのような電気的な接続部材を用いて相互に接続され、複数段積層される。
【００３５】
第１実施形態の効果を述べる。
【００３６】
本実施形態と異なり、第１のはみ出し部１２３、および第２のはみ出し部１２１が折込まれずに伸びていると、これらの間に隙間が生じる。そして、例えば外装材１０８によって封止するとき、力が加わり、第１のシール部材１２２、および第２のシール部材１２０はこの隙間を挟み込むように変形する。特に、積層方向の中心側に位置する第１のシール部材１２２、および第２のシール部材１２０に比べ、積層方向外側に位置する第１のシール部材１２２、および第２のシール部材１２０は大きく変形する。
【００３７】
一方で双極型リチウムイオン二次電池１００は、折込部１３０を有し、第１のシール部材１２２および第２のシール部材１２０の変形を抑制するため、シール性の向上、ひいては長期信頼性の向上を図り得る。
【００３８】
また本実施形態では、第１のシール部材１２２の厚みと第２のシール部材１２０の厚みとの合計が、集電体１１１の厚み以上である。つまり折込部１３０の厚みが、隙間以上である。したがって面圧がかかり易く、シール部材同士が密着するため、シール性が優れる。
【００３９】
本実施形態と異なり、集電体１１１の外周の一部にのみ折込部１３０が設けられ、また、集電体１１１が樹脂を含むと、シール部材を熱融着させる際、集電体１１１が溶融してシール部材の外側に出て、集電体同士の微小短絡が生ずる虞がある。一方、本実施形態では、集電体１１１の外周全体に沿って折込部１３０が設けられるため、上述のような集電体同士の微小短絡を抑制でき好ましい。
【００４０】
また本実施形態では、第１のはみ出し部１２３および第２のはみ出し部１２１を折込むことによって折込部１３０が形成されるため、一体的で、例えば隙間にスペーサのような別部材を配置する場合に比べ耐震振動性が優れる。
【００４１】
集電体１１１の材料として金属材料を用いることによって、導電性、耐熱性、および強度の向上を図り得る。また、集電体１１１の材料として導電性の樹脂を用いることによって、集電体１１１が軽量化し、電池の重量あたりの出力密度向上を図り得る。また、集電体１１１の材料として導電性の樹脂を用いることによって、金属材料のような溶出を抑制して耐溶剤性の向上を図り得る。
【００４２】
正極活物質層１１３が、リチウム−遷移金属酸化物、リチウム−遷移金属リン酸化合物、またはリチウム遷移金属硫酸化合物を正極活物質として含むことによって、容量、出力特性に優れた電池を構成できる。
【００４３】
負極活物質層１１２が、炭素材料、リチウム−遷移金属化合物、金属材料、またはリチウム−金属合金材料を負極活物質として含むことによって、容量、出力特性に優れた電池を構成できる。
【００４４】
双極型リチウムイオン二次電池１００は、液体電解質またはゲル電解質を含み、電解液を含まない全固体電解質に比べイオンが効率良く輸送されるため、イオン伝導度の向上、ひいては出力向上を図り得る。
【００４５】
＜第２実施形態＞
図４において説明すると、第２実施形態は第１実施形態と略同様であるが、折込部２３１が第１実施形態と異なり、また、第１のシール部材２２２Ａと第２のシール部材２２０Ａとが互いに接する。
【００４６】
第２実施形態では、セパレータ２４０の端部が、第１のシール部材２２２Ａと第２のシール部材２２０との間、および第１のシール部材２２３と第２のシール部材２２０Ａとの間からはみ出している。そして折込部２３１は、一のセパレータ２４０の端部が第１のはみ出し部２２３と第２のはみ出し部２２１との間に折込まれた構成を有する。セパレータ２４０の厚みは、好ましくは、集電体２１１の厚みと同じ、または集電体２１１の厚みより厚い。
【００４７】
第１のシール部材２２２、および第２のシール部材２２０Ａは、熱融着によって、セパレータ２４０を封止する。また、第１のシール部材２２２Ａ、および第２のシール部材２２０は、熱融着によって、セパレータ２４０を封止する。
【００４８】
第２実施形態の効果を述べる。
【００４９】
第２実施形態の双極型リチウムイオン二次電池は、折込部２３１を有し、第１のシール部材２２２および第２のシール部材２２０の変形を抑制するため、シール性の向上、ひいては長期信頼性の向上を図り得る。
【００５０】
また本実施形態では、セパレータ２４０の厚みは、集電体２１１の厚みと同じ、または集電体２１１の厚みより厚い。つまり折込部２３１の厚みが、第１のはみ出し部２２３と第２のはみ出し部２２１との間の隙間以上である。したがって面圧がかかり易く、シール部材同士、およびシール部材とセパレータ２４０とが密着するため、シール性が優れる。
【００５１】
本実施形態では、セパレータ２４０の端部がシール部材からはみ出しているため、放熱性向上、ひいては電解液の劣化抑制を図り得る。
【００５２】
本実施形態と異なり、集電体２１１の外周の一部にのみ折込部２３１が設けられ、また、集電体２１１が樹脂を含むと、シール部材を熱融着させる際、集電体２１１が溶融してシール部材の外側に出て、集電体同士の微小短絡が生ずる虞がある。一方、本実施形態では、集電体２１１の外周全体に沿って折込部２３１が設けられるため、上述のような集電体同士の微小短絡を抑制でき好ましい。
【００５３】
集電体２１１の材料として金属材料を用いることによって、導電性、耐熱性、および強度の向上を図り得る。また、集電体２１１の材料として導電性の樹脂を用いることによって、集電体２１１が軽量化し、電池の重量あたりの出力密度向上を図り得る。また、集電体２１１の材料として導電性の樹脂を用いることによって、金属材料のような溶出を抑制して耐溶剤性の向上を図り得る。
【００５４】
正極活物質層２１３が、リチウム−遷移金属酸化物、リチウム−遷移金属リン酸化合物、またはリチウム遷移金属硫酸化合物を正極活物質として含むことによって、容量、出力特性に優れた電池を構成できる。
【００５５】
負極活物質層２１２が、炭素材料、リチウム−遷移金属化合物、金属材料、またはリチウム−金属合金材料を負極活物質として含むことによって、容量、出力特性に優れた電池を構成できる。
【００５６】
第２実施形態の双極型リチウムイオン二次電池は、液体電解質またはゲル電解質を含み、電解液を含まない全固体電解質に比べイオンが効率良く輸送されるため、イオン伝導度の向上、ひいては出力向上を図り得る。
【００５７】
＜第３実施形態＞
図５において説明すると、第３実施形態は、第２実施形態と略同様であるが、第１のはみ出し部３２３と第２のはみ出し部３２１との間に配置されるスペーサ３３２をさらに有する点で第２実施形態と異なる。
【００５８】
スペーサ３３２は、例えば、ポリプロピレンやポリエチレンなどの熱可塑性樹脂、エポキシなどの熱硬化性樹脂によって形成できる。また、スペーサ３３２は、第１のシール部材３２２および第２のシール部材３２０より低融点のものが好ましい。スペーサ３３２の厚さは、好ましくは、集電体３１１の厚みと同じ、または集電体３１１の厚みより厚い。
【００５９】
第３実施形態の効果を述べる。
【００６０】
第３実施形態の双極型リチウムイオン二次電池は、折込部３３１、およびスペーサ３３２を有し、第１のシール部材３２２および第２のシール部材３２０の変形を抑制するため、シール性の向上、ひいては長期信頼性の向上を図り得る。
【００６１】
また本実施形態では、セパレータ３４０の厚みは、集電体３１１の厚みと同じ、または集電体３１１の厚みより厚く、また、スペーサ３３２の厚さは、集電体３１１の厚みと同じ、または集電体３１１の厚みより厚い。つまり折込部３３１の厚み、およびスペーサ３３２の厚みが、隙間以上である。したがって面圧がかかり易く、シール部材同士、シール部材とセパレータ３４０、およびシール部材とスペーサ３３２が密着するため、シール性が優れる。
【００６２】
本実施形態では、セパレータ３４０の端部がシール部材からはみ出しているため、放熱性向上、ひいては電解液の劣化抑制を図り得る。
【００６３】
本実施形態と異なり、集電体３１１の外周の一部にのみ折込部３３１およびスペーサ３３２が設けられ、また、集電体３１１が樹脂を含むと、シール部材を熱融着させる際、集電体３１１が溶融してシール部材の外側に出て、集電体３１１同士の微小短絡が生ずる虞がある。一方、本実施形では、集電体３１１の外周全体に沿って折込部３３１、およびスペーサ３３２が設けられるため、上述のような集電体３１１同士の微小短絡を抑制でき好ましい。
【００６４】
集電体３１１の材料として金属材料を用いることによって、導電性、耐熱性、および強度の向上を図り得る。また、集電体３１１の材料として導電性の樹脂を用いることによって、集電体３１１が軽量化し、電池の重量あたりの出力密度向上を図り得る。また、集電体３１１の材料として導電性の樹脂を用いることによって、金属材料のような溶出を抑制して耐溶剤性の向上を図り得る。
【００６５】
正極活物質層３１３が、リチウム−遷移金属酸化物、リチウム−遷移金属リン酸化合物、またはリチウム遷移金属硫酸化合物を正極活物質として含むことによって、容量、出力特性に優れた電池を構成できる。
【００６６】
負極活物質層３１２が、炭素材料、リチウム−遷移金属化合物、金属材料、またはリチウム−金属合金材料を負極活物質として含むことによって、容量、出力特性に優れた電池を構成できる。
【００６７】
第３実施形態の双極型リチウムイオン二次電池は、液体電解質またはゲル電解質を含み、電解液を含まない全固体電解質に比べイオンが効率良く輸送されるため、イオン伝導度の向上、ひいては出力向上を図り得る。
【００６８】
＜第４実施形態＞
図６に示すように、第４実施形態は、第１実施形態の構成と第２実施形態の構成とを組み合わせた構成を有する。つまり、第４実施形態の双極型リチウムイオン二次電池は、第１実施形態の折込部１３０と同様の構成の折込部４３０と、第２実施形態の折込部２３１と同様の構成の折込部４３１とを有する。
【００６９】
折込部４３０は、第１のシール部材４２２に設けられ集電体４１１の端部からはみ出す第１のはみ出し部４２３、および第２のシール部材４２０に設けられ集電体４１１の端部からはみ出す第２のはみ出し部４２１が、集電体４１１の端部に向かって折込まれた構成を有する。第１のシール部材４２２の厚みと第２のシール部材４２０の厚みとの合計は、好ましくは集電体４１１の厚み以上である。また、好ましくは、第１のシール部材４２２の厚みと第２のシール部材４２０の厚みとの合計は、集電体４１１の厚み＋セパレータ４４０の厚み×０．５以下である。
【００７０】
折込部４３１は、セパレータ４４０の端部が第１のはみ出し部４２３と第２のはみ出し部４２１との間に折込まれた構成を有する。セパレータ４４０の厚みは、好ましくは、集電体４１１の厚みと同じ、または集電体４１１の厚みより厚い。
【００７１】
第４実施形態の効果を述べる。
【００７２】
双極型リチウムイオン二次電池は、折込部４３０、および折込部４３１を有し、第１のシール部材４２２および第２のシール部材４２０の変形を抑制するため、シール性の向上、ひいては長期信頼性の向上を図り得る。
【００７３】
また本実施形態では、第１のシール部材４２２の厚みと第２のシール部材４２０の厚みとの合計は、集電体４１１の厚み以上である。また、セパレータ４４０の厚みは、集電体４１１の厚みと同じ、または集電体４１１の厚みより厚い。つまり折込部４３０、および折込部４３１の厚みが、隙間以上である。したがって面圧がかかり易く、シール部材同士、およびシール部材とセパレータ４４０とが密着するため、シール性が優れる。
【００７４】
本実施形態では、セパレータ４４０の端部がシール部材からはみ出しているため、放熱性向上、ひいては電解液の劣化抑制を図り得る。
【００７５】
本実施形態と異なり、集電体４１１の外周の一部にのみ折込部４３０、４３１が設けられ、また、集電体４１１が樹脂を含むと、シール部材を熱融着させる際、集電体４１１が溶融してシール部材の外側に出て、集電体同士の微小短絡が生ずる虞がある。一方、本実施形態では、集電体４１１の外周全体に沿って折込部４３０、４３１が設けられるため、上述のような集電体同士の微小短絡を抑制でき好ましい。
【００７６】
また本実施形態では、第１のシール部材４２２のはみ出し部４２３、および第２のシール部材４２０のはみ出し部４２１を折込むことによって折込部４３０が形成されるため、一体的で、例えば隙間にスペーサのような別部材を配置する場合に比べ耐震振動性が優れる。
【００７７】
集電体４１１の材料として金属材料を用いることによって、導電性、耐熱性、および強度の向上を図り得る。また、集電体４１１の材料として導電性の樹脂を用いることによって、集電体４１１が軽量化し、電池の重量あたりの出力密度向上を図り得る。また、集電体４１１の材料として導電性の樹脂を用いることによって、金属材料のような溶出を抑制して耐溶剤性の向上を図り得る。
【００７８】
正極活物質層４１３が、リチウム−遷移金属酸化物、リチウム−遷移金属リン酸化合物、またはリチウム遷移金属硫酸化合物を正極活物質として含むことによって、容量、出力特性に優れた電池を構成できる。
【００７９】
負極活物質層４１２が、炭素材料、リチウム−遷移金属化合物、金属材料、またはリチウム−金属合金材料を負極活物質として含むことによって、容量、出力特性に優れた電池を構成できる。
【００８０】
第４実施形態の双極型リチウムイオン二次電池は、液体電解質またはゲル電解質を含み、電解液を含まない全固体電解質に比べイオンが効率良く輸送されるため、イオン伝導度の向上、ひいては出力向上を図り得る。
【００８１】
＜第５実施形態＞
図７において説明すると、第５実施形態は第１実施形態と略同様であるが、折込部５３３が第１実施形態と異なり、また、第１のシール部材５２２Ａと第２のシール部材５２０Ａとが接する。
【００８２】
第５実施形態では、第１のシール部材５２２と第２のシール部材５２０Ａとの間から、一のセパレータ５４０の端部がはみ出しており、第１のシール部材５２２Ａと第２のシール部材５２０との間から、他のセパレータ５４０の端部がはみ出している。第１のシール部材５２２、および第２のシール部材５２０Ａは、熱融着によって一のセパレータ５４０を封止する。また、第１のシール部材５２２Ａ、および第２のシール部材５２０は、熱融着によって他のセパレータ５４０を封止する。
【００８３】
そして折込部５３３は、一のセパレータ５４０の端部と、他のセパレータ５４０の端部とが第１のはみ出し部５２３と第２のはみ出し部５２１との間に折込まれた構成を有する。一のセパレータ５４０の厚みと他のセパレータ５４０の厚みとの合計は、好ましくは、集電体５１１の厚みと同じ、または集電体５１１の厚みより厚い。
【００８４】
第５実施形態の効果を述べる。
【００８５】
双極型リチウムイオン二次電池は、折込部５３３を有し、第１のシール部材５２３および第２のシール部材５２１の変形を抑制するため、シール性の向上、ひいては長期信頼性の向上を図り得る。
【００８６】
また本実施形態では、一のセパレータ５４０の厚みと、他のセパレータ５４０の厚みとの合計は、集電体５１１の厚みと同じ、または集電体５１１の厚みより厚い。つまり折込部５３３の厚みが、隙間以上である。したがって面圧がかかり易く、シール部材同士、およびシール部材とセパレータ５４０とが密着するため、シール性が優れる。
【００８７】
本実施形態では、セパレータ５４０の端部がシール部材からはみ出しているため、放熱性向上、ひいては電解液の劣化抑制を図り得る。
【００８８】
本実施形態と異なり、集電体５１１の外周の一部にのみ折込部５３３が設けられ、また、集電体５１１が樹脂を含むと、シール部材を熱融着させる際、集電体５１１が溶融してシール部材の外側に出て、集電体同士の微小短絡が生ずる虞がある。一方、本実施形態では、集電体５１１の外周全体に沿って折込部５３３が設けられるため、上述のような集電体同士の微小短絡を抑制でき好ましい。
【００８９】
集電体５１１の材料として金属材料を用いることによって、導電性、耐熱性、および強度の向上を図り得る。また、集電体５１１の材料として導電性の樹脂を用いることによって、集電体５１１が軽量化し、電池の重量あたりの出力密度向上を図り得る。また、集電体５１１の材料として導電性の樹脂を用いることによって、金属材料のような溶出を抑制して耐溶剤性の向上を図り得る。
【００９０】
正極活物質層５１３が、リチウム−遷移金属酸化物、リチウム−遷移金属リン酸化合物、またはリチウム遷移金属硫酸化合物を正極活物質として含むことによって、容量、出力特性に優れた電池を構成できる。
【００９１】
負極活物質層５１２が、炭素材料、リチウム−遷移金属化合物、金属材料、またはリチウム−金属合金材料を負極活物質として含むことによって、容量、出力特性に優れた電池を構成できる。
【００９２】
第５実施形態の双極型リチウムイオン二次電池は、液体電解質またはゲル電解質を含み、電解液を含まない全固体電解質に比べイオンが効率良く輸送されるため、イオン伝導度の向上、ひいては出力向上を図り得る。
【００９３】
＜第６実施形態＞
図８において説明すると、第６実施形態は、第５実施形態と略同様であるが、第１のはみ出し部６２３と第２のはみ出し部６２１との間に配置されるスペーサ６３２をさらに有する点で第５実施形態と異なる。
【００９４】
スペーサ６３２は、例えば、ポリプロピレンやポリエチレンなどの熱可塑性樹脂、エポキシなどの熱硬化性樹脂によって形成できる。また、スペーサ６３２は、第１のシール部材および第２のシール部材より低融点のものが好ましい。スペーサ６３２の厚さは、好ましくは、集電体６１１の厚みと同じ、または集電体６１１の厚みより厚い。
【００９５】
第６実施形態の効果を述べる。
【００９６】
第６実施形態の双極型リチウムイオン二次電池は、折込部６３３、およびスペーサ６３２を有し、第１のシール部材および第２のシール部材の変形を抑制するため、シール性の向上、ひいては長期信頼性の向上を図り得る。
【００９７】
また本実施形態では、セパレータ６４０の厚みは、集電体６１１の厚みと同じ、または集電体６１１の厚みより厚く、また、スペーサ６３２の厚さは、集電体６１１の厚みと同じ、または集電体６１１の厚みより厚い。つまり折込部６３３の厚み、およびスペーサ６３２の厚みが、隙間以上である。したがって面圧がかかり易く、シール部材同士、シール部材とセパレータ６４０、およびシール部材とスペーサ６３２が密着するため、シール性が優れる。
【００９８】
本実施形態では、セパレータ６４０の端部がシール部材からはみ出しているため、放熱性向上、ひいては電解液の劣化抑制を図り得る。
【００９９】
本実施形態と異なり、集電体６１１の外周の一部にのみ折込部６３３が設けられ、また、集電体６１１が樹脂を含むと、シール部材を熱融着させる際、集電体６１１が溶融してシール部材の外側に出て、集電体同士の微小短絡が生ずる虞がある。一方、本実施形態双極型リチウムイオン二次電池では、集電体６１１の外周全体に沿って折込部６３３、およびスペーサ６３２が設けられるため、上述のような集電体同士の微小短絡を抑制でき好ましい。
【０１００】
集電体６１１の材料として金属材料を用いることによって、導電性、耐熱性、および強度の向上を図り得る。また、集電体６１１の材料として導電性の樹脂を用いることによって、集電体６１１が軽量化し、電池の重量あたりの出力密度向上を図り得る。また、集電体６１１の材料として導電性の樹脂を用いることによって、金属材料のような溶出を抑制して耐溶剤性の向上を図り得る。
【０１０１】
正極活物質層６１３が、リチウム−遷移金属酸化物、リチウム−遷移金属リン酸化合物、またはリチウム遷移金属硫酸化合物を正極活物質として含むことによって、容量、出力特性に優れた電池を構成できる。
【０１０２】
負極活物質層６１２が、炭素材料、リチウム−遷移金属化合物、金属材料、またはリチウム−金属合金材料を負極活物質として含むことによって、容量、出力特性に優れた電池を構成できる。
【０１０３】
第６実施形態の双極型リチウムイオン二次電池は、液体電解質またはゲル電解質を含み、電解液を含まない全固体電解質に比べイオンが効率良く輸送されるため、イオン伝導度の向上、ひいては出力向上を図り得る。
【０１０４】
＜第７実施形態＞
図９に示すように、第７実施形態は、第１実施形態の構成と第５実施形態の構成とを組み合わせた構成を有する。つまり、第７実施形態の双極型リチウムイオン二次電池は、第１実施形態の折込部１３０の構成と同様の構成の折込部７３０と、第５実施形態の折込部５３３と同様の構成の折込部７３３とを有する。
【０１０５】
折込部７３０は、第１のシール部材７２２に設けられ集電体７１１の端部からはみ出す第１のはみ出し部７２３、および第２のシール部材７２０に設けられ集電体７１１の端部からはみ出す第２のはみ出し部７２１が、集電体７１１の端部に向かって折込まれた構成を有する。第１のシール部材７２２の厚みと第２のシール部材７２０の厚みとの合計は、好ましくは、集電体７１１の厚み以上である。また、好ましくは、第１のシール部材７２２の厚みと第２のシール部材７２０の厚みとの合計は、集電体７１１の厚み＋セパレータ７４０の厚み×０．５以下である。
【０１０６】
折込部７３３は、一のセパレータ７４０の端部、および他のセパレータ７４０の端部が第１のはみ出し部７２３と第２のはみ出し部７２１との間に折込まれた構成を有する。一のセパレータ７４０の厚みと他のセパレータ７４０の厚みとの合計は、好ましくは、集電体７１１の厚みと同じ、または集電体７１１の厚みより厚い。
【０１０７】
第７実施形態の効果を述べる。
【０１０８】
双極型リチウムイオン二次電池は、折込部７３０、および折込部７３３を有し、第１のシール部材７２２および第２のシール部材７２０の変形を抑制するため、シール性の向上、ひいては長期信頼性の向上を図り得る。
【０１０９】
また本実施形態では、第１のシール部材７２２の厚みと第２のシール部材７２０の厚みとの合計は、集電体７１１の厚み以上である。また、一のセパレータ７４０の厚みと他のセパレータ７４０の厚みとの合計は、集電体７１１の厚みと同じ、または集電体７１１の厚みより厚い。つまり折込部７３０、および折込部７３３の厚みが、隙間以上である。したがって面圧がかかり易く、シール部材同士、およびシール部材とセパレータ７４０とが密着するため、シール性が優れる。
【０１１０】
本実施形態では、セパレータ７４０の端部がシール部材からはみ出しているため、放熱性向上、ひいては電解液の劣化抑制を図り得る。
【０１１１】
本実施形態と異なり、集電体７１１の外周の一部にのみ折込部７３０、７３３が設けられ、また、集電体７１１が樹脂を含むと、シール部材を熱融着させる際、集電体７１１が溶融してシール部材の外側に出て、集電体同士の微小短絡が生ずる虞がある。一方、本実施形では、集電体７１１の外周全体に沿って折込部７３０、７３３が設けられるため、上述のような集電体同士の微小短絡を抑制でき好ましい。
【０１１２】
また本実施形態では、第１のシール部材７２２のはみ出し部７２３、および第２のシール部材７２０のはみ出し部７２１を折込むことによって折込部７３０が形成されるため、一体的で、例えば隙間にスペーサのような別部材を配置する場合に比べ耐震振動性が優れる。
【０１１３】
集電体７１１の材料として金属材料を用いることによって、導電性、耐熱性、および強度の向上を図り得る。また、集電体７１１の材料として導電性の樹脂を用いることによって、集電体７１１が軽量化し、電池の重量あたりの出力密度向上を図り得る。また、集電体７１１の材料として導電性の樹脂を用いることによって、金属材料のような溶出を抑制して耐溶剤性の向上を図り得る。
【０１１４】
正極活物質層７１３が、リチウム−遷移金属酸化物、リチウム−遷移金属リン酸化合物、またはリチウム遷移金属硫酸化合物を正極活物質として含むことによって、容量、出力特性に優れた電池を構成できる。
【０１１５】
負極活物質層７１２が、炭素材料、リチウム−遷移金属化合物、金属材料、またはリチウム−金属合金材料を負極活物質として含むことによって、容量、出力特性に優れた電池を構成できる。
【０１１６】
第７実施形態の双極型リチウムイオン二次電池は、液体電解質またはゲル電解質を含み、電解液を含まない全固体電解質に比べイオンが効率良く輸送されるため、イオン伝導度の向上、ひいては出力向上を図り得る。
【０１１７】
次に実施例１〜７、および比較例について説明する。まず、各実施例および比較例で共通する構成について説明する。
【０１１８】
＜正極活物質層＞
正極活物質層の作製にあたり、正極活物質、導電助剤、バインダー、およびスラリー粘度調整溶媒を所定の比で混合して正極スラリーを作製した。正極活物質として、ＬｉＭｎ２０４を用いた。導電助剤としてアセチレンブラックを用いた。バインダーとしてポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）を用いた。スラリー粘度調整溶媒としてＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）を用いた。各材料の割合は、正極活物質８５ｗｔ％、導電助剤５ｗｔ％、およびバインダー１０ｗｔ％である。
【０１１９】
そして、導電性フィラーを含むポリエチレン（ＰＥ）から構成される集電体の片面に正極スラリーを塗布し、乾燥させて正極活物質層を形成した。正極活物質層の厚みが６０μｍとなるようにプレスした。
【０１２０】
＜負極活物質層＞
負極活物質層の作製にあたり、負極活物質、バインダー、およびスラリー粘度調整溶媒を所定の比で混合して負極スラリーを作製した。負極活物質として、ハードカーボンを用いた。バインダーとしてポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）を用いた。スラリー粘度調整溶媒としてＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）を用いた。各材料の割合は、負極活物質９０ｗｔ％、およびバインダー１０ｗｔ％である。
【０１２１】
そして、導電性フィラーを含むポリエチレン（ＰＥ）から構成される集電体の片面に負極スラリーを塗布し、乾燥させて負極活物質層を形成した。負極活物質層の厚みが５０μｍとなるようにプレスした。こうして集電体としての導電性高分子膜の片面に正極活物質層が形成され、片面に負極活物質層が形成された双極型電極が作製される。
【０１２２】
＜集電体＞
導電性を有する層としてポリエチレン樹脂にカーボン材料を分散させた導電性高分子材料を延伸によってフィルム状に成形し用いた。厚さは１００μｍである。
【０１２３】
双極型電極を１４０×９０ｍｍの寸法で切断した。正極活物質層および負極活物質層の各々の周辺部１０ｍｍをシールしろとした。つまり、正極活物質層および負極活物質層の寸法は、それぞれ、１２０×７０ｍｍとした。
【０１２４】
＜電解液＞
電解液として、１Ｍ ＬｉＰＦ６／ＥＣ＋ＤＥＣ（溶媒体積比１：１）を用いた。ここで、ＥＣはエチレンカーボネート、ＤＥＣはジエチルカーボネートである。
【０１２５】
＜セパレータ＞
セパレータとして、ポリエチレン（ＰＥ）製のものを用いた。セパレータの厚みは３５μｍである。
【０１２６】
＜シール部材＞
図１０に示すように、シール部材はフレーム型で、ポリエチレン（ＰＥ）製フィルムである。シール部材は、双極型電極の正極活物質層および負極活物質層の周りに配置される。シール部材は、略矩形形状で、その一辺が集電体の端部からはみ出す。はみ出し部が設けられたこのシール部材の一辺を、電解液を注入するための注液部とする。
【０１２７】
＜実施例１＞
実施例１では、集電体の端部からはみ出すシール部材のはみ出し部とはみ出し部との隙間（図１（Ａ）を参照。）にスペーサを挿入した。スペーサは、ポリプロピレン（ＰＰ）製である。スペーサの厚さは７０μｍであり、他の寸法は１６０×３０μｍである。双極型電極を６つ作製し、全ての双極型電極について、はみ出し部とはみ出し部との隙間にスペーサを挿入した。
【０１２８】
はみ出し部とはみ出し部との間にスペーサを挿入した後、注液部（はみ出し部が設けられスペーサが挿入された１辺）と異なるシール部材の３辺に熱および圧力を加えてプレスし、シール部材を集電体に融着させた。プレスの条件は、０．１ＭＰａ、１４０℃、５ｓｅｃである。
【０１２９】
そして６つの双極型電極を積層した。注液部と異なるシール部材の３辺に積層方向から熱および圧力を加えてプレスし、重なり合ったシール部材同士を融着させる。プレスの条件は、０．２ＭＰａ、１４０℃、５ｓｅｃである。この段階で注液部は開いたままであり、双極型電極の積層体は、シール部材の３辺が封止された袋状の構成を有する。
【０１３０】
注液部から電解液を注入した後、真空密封することによって注液部を閉じ、双極型リチウムイオン二次電池を作製した。真空密封にあたり、集電板としてのＡｌ板によって、双極型電極の積層体を積層方向から挟み込む。そして、Ａｌ板、および双極型電極の積層体をアルミラミネートフィルムによって覆い、大気圧によって加圧し、真空密封した。真空密封によって、Ａｌ板と双極型電極との接触が高まる。
【０１３１】
Ａｌ板の厚みは１００μｍである。また、Ａｌ板の寸法は１３０×８０ｍｍであり、双極型電極を厚み方向に投影させた投影面の全体を覆う。またＡｌ板の一部が伸びて正極タブ、または負極タブを形成する。
【０１３２】
＜実施例２＞
実施例２は実施例１と略同様であるが、６つの双極型電極の全てについてはみ出し部とはみ出し部との隙間にスペーサを挿入するのではなく、２つの双極型電極についてのみ、はみ出し部とはみ出し部との間にスペーサを挿入した。そして双極型電極の積層に際し、スペーサを挿入した２つの双極型電極を積層方向の最も外側に配置した。つまり、スペーサを挿入した２つの双極型電極が、他の４つの双極型電極を挟む。
【０１３３】
＜実施例３＞
実施例３は、上述の第１実施形態に対応している。つまり、はみ出し部を集電体の端部に向かって折込むことによって折込部を形成した。双極型電極を６つ作製し、全ての双極型電極について折込部を形成した。
【０１３４】
折込部の形成後、注液部（はみ出し部が設けられ折込部が形成された１辺）と異なるシール部材の３辺に熱および圧力を加えてプレスし、シール部材を集電体に融着させた。プレスの条件は、０．１ＭＰａ、１４０℃、５ｓｅｃである。
【０１３５】
そして６つの双極型電極を積層した。注液部と異なるシール部材の３辺に積層方向から熱および圧力を加えてプレスし、重なり合ったシール部材同士を融着させる。プレスの条件は、０．２ＭＰａ、１４０℃、５ｓｅｃである。電解液の注入、および真空密封については実施例１と同様である。
【０１３６】
＜実施例４＞
実施例４は、上述の第５実施形態に対応している。つまり、はみ出し部とはみ出し部との間に２つのセパレータの端部を折込むことによって、折込部を形成した。
【０１３７】
実施例１と同様に双極型電極にシール部材を融着させ、その後、６つの双極型電極を積層した。そして、はみ出し部とはみ出し部との間に２つのセパレータの端部を折込んだ。注液部（はみ出し部が設けられたシール部材の１辺）と異なるシール部材の３辺に積層方向から熱および圧力を加えてプレスし、重なり合ったシール部材同士を融着させる。プレスの条件は、０．２ＭＰａ、１４０℃、５ｓｅｃである。電解液の注入、および真空密封については実施例１と同様である。
【０１３８】
＜実施例５＞
実施例５は、上述の第２実施形態に対応している。つまり、はみ出し部とはみ出し部との間に１つのセパレータの端部を折込むことによって、折込部を形成した。
【０１３９】
実施例１と同様に双極型電極にシール部材を融着させ、その後、６つの双極型電極を積層した。そして、はみ出し部とはみ出し部との間に１つのセパレータの端部を折込んだ。注液部（はみ出し部が設けられたシール部材の１辺）と異なるシール部材の３辺に積層方向から熱および圧力を加えてプレスし、重なり合ったシール部材同士を融着させる。プレスの条件は、０．２ＭＰａ、１４０℃、５ｓｅｃである。電解液の注入、および真空密封については実施例１と同様である。
【０１４０】
＜実施例６＞
実施例６は、上述の第３実施形態に対応している。つまり、はみ出し部とはみ出し部との間に１つのセパレータの端部を折込むことによって折込部を形成し、また、はみ出し部とはみ出し部との間にスペーサを挿入した。
【０１４１】
実施例１と同様に双極型電極にシール部材を融着させ、その後、６つの双極型電極を積層した。そして、はみ出し部とはみ出し部との間に１つのセパレータの端部を折込み、また、スペーサを挿入した。スペーサは実施例１で説明したものと同様である。
【０１４２】
注液部（はみ出し部が設けられたシール部材の１辺）と異なるシール部材の３辺に積層方向から熱および圧力を加えてプレスし、重なり合ったシール部材同士を融着させた。プレスの条件は、０．２ＭＰａ、１４０℃、５ｓｅｃである。電解液の注入、および真空密封については実施例１と同様である。
【０１４３】
＜実施例７＞
実施例７は実施例１と略同様であるが、スペーサの厚さが実施例７と実施例１とで異なる。実施例７ではスペーサの厚さが１１０μｍである。他の構成等については、実施例７は実施例１と同様であるので、重複する説明を省略する。
【０１４４】
＜比較例＞
比較例は、実施例１と略同様であるが、スペーサを設けない点で実施例１と異なる。つまり、比較例ではスペーサがなく、はみ出し部とはみ出し部との間に隙間がある。
【０１４５】
実施例１と同様に双極型電極にシール部材を融着させ、その後、６つの双極型電極を積層した。積層後のプレス、電解液の注入、および真空密封については実施例１と同様である。
【０１４６】
実施例および比較例を表１にまとめて示す。
【０１４７】
【表１】
【０１４８】
実施例および比較例のそれぞれについて、電池作製後、容量維持率を求めた。容量維持率は、（保存試験後放電容量／初回放電時電池容量）×１００％である。まず、０．５Ｃで５時間、初回充電放電を行った。ここで、各単電池層における上限電圧は４．２Ｖである。その後、２５℃、４５℃の保存試験を、ＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）１００％で１週間行い、保存後の容量測定を０．５Ｃの充放電測定によって行った。評価結果を表２に示す。
【０１４９】
【表２】
【０１５０】
評価結果から比較例の容量維持率に比べ実施例の容量維持率が高いことが確認できる。容量維持率が高い方が容量の損失が小さく、電解液の漏れをより防止できると言えるため、評価結果より、折込部、およびスペーサがシール性向上に有効であることが分かる。
【０１５１】
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の範囲内で種々改変できる。例えば、双極型二次電池は、エネルギー密度、および出力密度の点から、リチウムイオン二次電池であることが好ましいが、これに限定されない。双極型二次電池は、例えば、ナトリウムイオン二次電池、カリウムイオン二次電池、ニッケル水素二次電池、ニッケルカドミウム二次電池であってもよい。
【０１５２】
また、双極型二次電池は、第２実施形態の折込部２３１、および第５実施形態の折込部５３３を有してもよい。
【符号の説明】
【０１５３】
１００ 双極型リチウムイオン二次電池（双極型二次電池に相当する。）、
１０１、１０３ 集電板、
１０２ 発電要素、
１０４ 正極タブ、
１０６ 負極タブ、
１０８ 外装材、
１１０、２１０、３１０、４１０、５１０、６１０、７１０ 双極型電極、
１１１、２１１、３１１、４１１、５１１、６１１、７１１ 集電体、
１１２、２１２、３１２、４１２、５１２、６１２、７１２ 負極活物質層、
１１３、２１３、３１３、４１３、５１３、６１３、７１３ 正極活物質層、
１２２、２２２、３２２、４２２、５２２、６２２、７２２ 第１のシール部材、
２２２Ａ、５２２Ａ 第１のシール部材、
１２３、２２３、３２３、４２３、５２３、６２３、７２３ 第１のはみ出し部、
１２０、２２０、３２０、４２０、５２０、６２０、７２０ 第２のシール部材、
２２０Ａ、５２０Ａ 第２のシール部材、
１２１、２２１、３２１、４２１、５２１、６２１、７２１ 第２のはみ出し部、
１４０ セパレータ、
２４０、３４０、４４０ セパレータ（請求項２のセパレータに相当する。）
５４０、６４０、７４０ セパレータ（請求項３のセパレータに相当する。）
１３０、４３０、７３０ 折込部（請求項１の折込部に相当する。）、
２３１、３３１、４３１ 折込部（請求項２の折込部に相当する。）、
５３３、６３３、７３３ 折込部（請求項３の折込部に相当する。）、
３３２、６３２ スペーサ。
【特許請求の範囲】
【請求項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た双極型電極を、セパレータを介して複数積層した双極型二次電池であって、
前記一方の面に前記正極活物質層を囲んで配置される第１のシール部材と、
前記他方の面に前記負極活物質層を囲んで配置される第２のシール部材と、
前記第１のシール部材に設けられ前記集電体の端部からはみ出す第１のはみ出し部と、
前記第２のシール部材に設けられ前記集電体の端部からはみ出す第２のはみ出し部と、
前記第１のはみ出し部および前記第２のはみ出し部が前記集電体の端部に向かって折込まれてなる折込部と、を有する双極型二次電池。
【請求項２】
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た双極型電極を、セパレータを介して複数積層した双極型二次電池であって、
前記一方の面に前記正極活物質層を囲んで配置される第１のシール部材と、
前記他方の面に前記負極活物質層を囲んで配置される第２のシール部材と、
前記第１のシール部材に設けられ前記集電体の端部からはみ出す第１のはみ出し部と、
前記第２のシール部材に設けられ前記集電体の端部からはみ出す第２のはみ出し部と、
前記第１のシール部材と前記第２のシール部材との間からはみ出す一の前記セパレータの端部が前記第１のはみ出し部と前記第２のはみ出し部との間に折込まれてなる折込部と、を有する双極型二次電池。
【請求項３】
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た双極型電極を、セパレータを介して複数積層した双極型二次電池であって、
前記一方の面に前記正極活物質層を囲んで配置される第１のシール部材と、
前記他方の面に前記負極活物質層を囲んで配置される第２のシール部材と、
前記第１のシール部材に設けられ前記集電体の端部からはみ出す第１のはみ出し部と、
前記第２のシール部材に設けられ前記集電体の端部からはみ出す第２のはみ出し部と、
前記第１のシール部材と前記第２のシール部材との間からはみ出す一の前記セパレータの端部、および前記第１のシール部材と前記第２のシール部材との間からはみ出す他の前記セパレータの端部が前記第１のはみ出し部と前記第２のはみ出し部との間に折込まれてなる折込部と、を有する双極型二次電池。
【請求項４】
請求項１に記載の折込部、請求項２に記載の折込部、および請求項３に記載の折込部のうちの少なくともいずれか２つを有する双極型二次電池。
【請求項５】
前記第１のはみ出し部と前記第２のはみ出し部との間に配置されたスペーサを有する請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載の双極型二次電池。
【請求項６】
前記第１のシール部材の厚みと前記第２のシール部材の厚みとの合計、および／または前記スペーサの厚さは、前記集電体の厚み以上である請求項１〜請求項５のいずれか１つに記載の双極型二次電池。
【請求項７】
前記集電体は、金属材料、または導電性を有する樹脂を含む請求項１〜請求項６のいずれか１つに記載の双極型二次電池。
【請求項８】
前記正極活物質層は、リチウム−遷移金属酸化物、リチウム−遷移金属リン酸化合物、またはリチウム遷移金属硫酸化合物を含む請求項１〜請求項７のいずれか１つに記載の双極型二次電池。
【請求項９】
前記負極活物質層は、炭素材料、リチウム−遷移金属化合物、金属材料、またはリチウム−金属合金材料を含む請求項１〜請求項８のいずれか１つに記載の双極型二次電池。
【請求項１０】
液体電解質またはゲル電解質を含む請求項１〜請求項９のいずれか１つに記載の双極型二次電池。
【請求項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た双極型電極を、セパレータを介して複数積層した双極型二次電池であって、
前記一方の面に前記正極活物質層を囲んで配置される第１のシール部材と、
前記他方の面に前記負極活物質層を囲んで配置される第２のシール部材と、
前記第１のシール部材に設けられ前記集電体の端部からはみ出す第１のはみ出し部と、
前記第２のシール部材に設けられ前記集電体の端部からはみ出す第２のはみ出し部と、
前記第１のはみ出し部および前記第２のはみ出し部が前記集電体の端部に向かって折込まれてなる折込部と、を有する双極型二次電池。
【請求項２】
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た双極型電極を、セパレータを介して複数積層した双極型二次電池であって、
前記一方の面に前記正極活物質層を囲んで配置される第１のシール部材と、
前記他方の面に前記負極活物質層を囲んで配置される第２のシール部材と、
前記第１のシール部材に設けられ前記集電体の端部からはみ出す第１のはみ出し部と、
前記第２のシール部材に設けられ前記集電体の端部からはみ出す第２のはみ出し部と、
前記第１のシール部材と前記第２のシール部材との間からはみ出す一の前記セパレータの端部が前記第１のはみ出し部と前記第２のはみ出し部との間に折込まれてなる折込部と、を有する双極型二次電池。
【請求項３】
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た双極型電極を、セパレータを介して複数積層した双極型二次電池であって、
前記一方の面に前記正極活物質層を囲んで配置される第１のシール部材と、
前記他方の面に前記負極活物質層を囲んで配置される第２のシール部材と、
前記第１のシール部材に設けられ前記集電体の端部からはみ出す第１のはみ出し部と、
前記第２のシール部材に設けられ前記集電体の端部からはみ出す第２のはみ出し部と、
前記第１のシール部材と前記第２のシール部材との間からはみ出す一の前記セパレータの端部、および前記第１のシール部材と前記第２のシール部材との間からはみ出す他の前記セパレータの端部が前記第１のはみ出し部と前記第２のはみ出し部との間に折込まれてなる折込部と、を有する双極型二次電池。
【請求項４】
請求項１に記載の折込部、請求項２に記載の折込部、および請求項３に記載の折込部のうちの少なくともいずれか２つを有する双極型二次電池。
【請求項５】
前記第１のはみ出し部と前記第２のはみ出し部との間に配置されたスペーサを有する請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載の双極型二次電池。
【請求項６】
前記第１のシール部材の厚みと前記第２のシール部材の厚みとの合計、および／または前記スペーサの厚さは、前記集電体の厚み以上である請求項１〜請求項５のいずれか１つに記載の双極型二次電池。
【請求項７】
前記集電体は、金属材料、または導電性を有する樹脂を含む請求項１〜請求項６のいずれか１つに記載の双極型二次電池。
【請求項８】
前記正極活物質層は、リチウム−遷移金属酸化物、リチウム−遷移金属リン酸化合物、またはリチウム遷移金属硫酸化合物を含む請求項１〜請求項７のいずれか１つに記載の双極型二次電池。
【請求項９】
前記負極活物質層は、炭素材料、リチウム−遷移金属化合物、金属材料、またはリチウム−金属合金材料を含む請求項１〜請求項８のいずれか１つに記載の双極型二次電池。
【請求項１０】
液体電解質またはゲル電解質を含む請求項１〜請求項９のいずれか１つに記載の双極型二次電池。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１１−７１０４４（Ｐ２０１１−７１０４４Ａ）
【公開日】平成２３年４月７日（２０１１．４．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２２２９４７（Ｐ２００９−２２２９４７）
【出願日】平成２１年９月２８日（２００９．９．２８）
【出願人】（０００００３９９７）日産自動車株式会社 (16,386)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年４月７日（２０１１．４．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月２８日（２００９．９．２８）
【出願人】（０００００３９９７）日産自動車株式会社 (16,386)
【Ｆターム（参考）】
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