双極型電池のシール構造の製造方法、双極型電池の製造方法、双極型電池のシール構造、および双極型電池
【課題】硬化反応後の熱硬化性樹脂を含む樹脂集電体とシール材との接合を強固にしてシール性を向上させる双極型電池のシール構造の製造方法、双極型電池の製造方法、およびこれらの方法によってそれぞれ製造される双極型電池のシール構造、双極型電池を提供する。
【解決手段】双極型電池のシール構造の製造方法は、硬化反応前の熱硬化性樹脂からなる第１のシール材８１と熱可塑性樹脂からなる第２のシール材８２とを接合させてシールアッシー８０を作製する工程と、硬化反応後の熱硬化性樹脂を含む樹脂集電体６０にシールアッシーを接合させて、シールアッシーと樹脂集電体との間をシールした集電体アッシー９０を作製する工程と、を含む。
【解決手段】双極型電池のシール構造の製造方法は、硬化反応前の熱硬化性樹脂からなる第１のシール材８１と熱可塑性樹脂からなる第２のシール材８２とを接合させてシールアッシー８０を作製する工程と、硬化反応後の熱硬化性樹脂を含む樹脂集電体６０にシールアッシーを接合させて、シールアッシーと樹脂集電体との間をシールした集電体アッシー９０を作製する工程と、を含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、双極型電池のシール構造の製造方法、双極型電池の製造方法、双極型電池のシール構造、および双極型電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境保護運動の高まりを背景として、電気自動車（ＥＶ）、ハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）、および燃料電池車（ＦＣＶ）の開発が進められている。これらのモータ駆動用電源として、繰り返し充放電可能な双極型電池が注目されている。
【０００３】
双極型電池の電極には、集電体の一方の面に負極を形成し、他方の面に正極を形成した双極型電極が用いられている。集電体には、正極、および負極に浸透させた電解質の漏れや揮発などを防止するためのシール部を設けている。シール部は、樹脂材料からなるホットメルトタイプのシール材を集電体に重ねて、熱をかけて接合させて形成する。
【０００４】
双極型電極に利用される集電体は、双極型電池の性能を向上する観点より、種々の材料の中から選択して構成する。集電体の軽量化を図るために、金属箔に代えて高分子材料を利用した集電体が提案されている（特許文献１を参照）。特許文献１は、高分子材料として、例えば、熱硬化性樹脂を選択することを開示している。シール材としてホットメルトタイプの熱可塑性樹脂を利用し、ホットプレスによって集電体に接合してシール部を形成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１９０６４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
熱可塑性樹脂を利用するシール方法は、加熱した高分子材料（樹脂）と集電体のシール部における高分子材料とを相溶させた後、冷却して固化させて行う。樹脂同士を接合させてシール部を形成させる場合、接合部における物質の混ざり合いやすさを示すＳＰ値（溶解度パラメータ）がシール性に大きな影響を与える。
【０００７】
ＳＰ値は物質の親和性を表す物性値である。ＳＰ値が近い物質同士は混ざり合いやすく、ＳＰ値の差が大きくなる物質同士ほど混ざり合いにくい。物質同士が混ざり合いやすい方が、硬化した際の結合が強固になるため、大きな接合力を得ることができる。
【０００８】
一般的に、熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂とでは、熱硬化性樹脂同士を比べた場合と比較して、ＳＰ値の差が大きくなる。熱硬化性樹脂を含む集電体と熱可塑性樹脂を材料とするシール材とは混ざり合いにくく、接合力が低下する。
【０００９】
熱可塑性樹脂からなる既存のホットメルトタイプのシール材を利用する場合、熱硬化性樹脂を含む集電体との間における接合力が低下する。この接合力の低下がシール部におけるシール性の低下を招き、電解質の漏れや揮発などによる双極型電池のサイクル特性の低下を生じさせる。
【００１０】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、双極型電池のシール構造に関し、硬化反応後の熱硬化性樹脂を含む樹脂集電体とシール材との接合を強固にしてシール性を向上させる双極型電池のシール構造の製造方法、双極型電池の製造方法、およびこれらの方法によってそれぞれ製造される双極型電池のシール構造、双極型電池を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る双極型電池のシール構造の製造方法は、硬化反応前の熱硬化性樹脂からなる第１のシール材と熱可塑性樹脂からなる第２のシール材とを少なくとも積層する工程を含む。さらに、第１のシール材の硬化反応が生じる温度よりも低い温度によって第１のシール材、および第２のシール材を加熱し、第１のシール材と第２のシール材を接合させて、シールアッシーを作製する工程を含む。さらに、硬化反応後の熱硬化性樹脂を含む樹脂集電体において電極が形成された面の外周部に第１のシール材を向かい合わせて、シールアッシーを重ねる工程を含む。そして、第１のシール材の硬化反応が生じる温度によってシールアッシー、および樹脂集電体を加熱し、シールアッシーと樹脂集電体との間をシールした集電体アッシーを作製する工程を含む。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、シールアッシーを作製する工程において、第１のシール材と第２のシール材との接合を、第１のシール材に硬化反応が生じる温度よりも低い温度によって加熱して行う。このため、樹脂集電体にシールアッシーを接合させる工程において、第１のシール材に硬化反応を進行させて接合を行うことができる。これによって、樹脂集電体とシールアッシーとの接合を強固にして双極型電池のシール性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施形態に係る双極型電池全体の概略断面図である。
【図２】実施形態に係る双極型電池の製造方法の全体工程図である。
【図３】図３（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ、実施形態に係る各工程を説明するための概略断面図であり、図３（Ａ）はステップＳ１１に係る工程を説明するための図、図３（Ｂ）はステップＳ１２に係る工程を説明するための図である。
【図４】図４（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ、実施形態に係る各工程を説明するための概略断面図であり、図４（Ａ）はステップＳ１３に係る工程を説明するための図、図４（Ｂ）はステップＳ１４に係る工程を説明するための図である。
【図５】図５（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ、実施形態に係る各工程を説明するための概略断面図であり、図５（Ａ）はステップＳ１５に係る工程を説明するための図、図５（Ｂ）はステップＳ１６、ステップＳ１７に係る工程を説明するための図である。
【図６】比較例のシール構造を説明するための概略断面図である。
【図７】図７（Ａ）〜（Ｃ）はそれぞれ、変形例に係る双極型電池を説明するための概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
まず、好ましい実施形態であるリチウムイオン二次電池の全体構造について説明する。双極型電池は、特に説明したものを除き、一般的なリチウムイオン二次電池についての公知の形態で作製することができ、説明した形態のみに特に限定されるものではない。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。図面の寸法比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。
【００１５】
図１を参照して、双極型電池１０は、充放電反応が進行する略矩形の発電要素２０を外装材であるラミネートシート５５の内部に封止して形成している。
【００１６】
発電要素２０は、積層体４０を複数積層して構成している。積層体４０は、樹脂集電体６０の第１の面６１（一方の面に相当する）に正極６５（電極に相当する）を形成し、第２の面６２（他方の面に相当する）に負極６７（電極に相当する）を形成した双極型電極５０、および正極６５、負極６７に浸透させる電解質を含む電解質層を備える。電解質層は、基材としてのセパレータ７０の面方向中央部に電解質を保持させて形成している。
【００１７】
隣接する正極６５、電解質層、負極６７は、一つの単電池層３０を構成する。したがって、双極型電池１０は、単電池層３０が複数積層した構成を備える。発電要素２０における正極側の最外層に位置する樹脂集電体６０ａには正極６５のみを形成している。一方、発電要素２０における負極側の最外層に位置する樹脂集電体６０ｂには負極６７のみを形成している。最外層に位置する樹脂集電体６０ａの第１、第２の面６１、６２にそれぞれ正極６５を形成することも可能である。同様に、最外層に位置する樹脂集電体６０ｂの第１、第２の面６１、６２にそれぞれ負極６７を形成することも可能である。
【００１８】
発電要素２０の最外層に位置する樹脂集電体６０ａ、６０ｂには、高導電性部材からなる集電板５７を接続している。図中省略するが、集電板５７の一部を外装材であるラミネートシート５５の外部へ引き出して配置している。発電要素２０から外部へ電流を引き出すための電極タブとして利用することを可能にするためである。
【００１９】
電解質層からの電解質の漏れや揮発などを防止することを目的としてシール部８８を形成している。シール部８８は、電解質の漏れや揮発などを防止して、双極型電池１０にサイクル特性の低下が生じることを防止する。隣接する樹脂集電体６０間に液絡が生じることを防止する機能や、電池外部から内部へ水等が浸入することを防止する機能も発揮する。
【００２０】
ここで、図５（Ａ）、（Ｂ）には、製造過程における双極型電池１０の一部を拡大した断面図を示す。双極型電池１０は、熱硬化性樹脂を含む樹脂集電体６０と、熱硬化性樹脂からなる第１のシール材８１と熱可塑性樹脂からなる第２のシール材８２とを接合して形成されたシールアッシー８０と、を有している。樹脂集電体６０にシールアッシー８０の第１のシール材８１を接合することによって、シールアッシー８０と樹脂集電体６０との間をシールしている。樹脂集電体６０において正極６５が形成された第１の面６１、および負極６７が形成された第２の面６２のそれぞれに、第１のシール材８１を介してシールアッシー８０をそれぞれ接合させている。そして、双極型電池１０は、樹脂集電体６０に電解質が浸透するポーラス状のセパレータ７０を重ねた積層体４０と、複数の積層体４０を第２のシール材８２同士を向かい合わせて積層させた発電要素２０と、を有している。第２のシール材８２同士を融着して、シールアッシー８０間をシールしている。
【００２１】
樹脂集電体６０に接合させた各シールアッシー８０は、シール部８８を形成するためのシール構造８５を構成する。シール部８８は、樹脂集電体６０に接合した隣接する二つのシールアッシー８０間を第２のシール材８２によってシールして形成している。
【００２２】
次に、双極型電池の各構成要素について説明する。
【００２３】
[樹脂集電体]
樹脂集電体６０は導電性を有する樹脂層を含む。好適には、樹脂集電体６０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、必須に熱硬化性樹脂を含み、集電体の役割を果たす。熱硬化性樹脂としては、例えば、ポリイミド系熱硬化性樹脂を用いることが好ましいが、これに限定されるものではなく、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を使用することも可能である。例えば、上記熱硬化性樹脂材料を所定比で混合したものを硬化させて成形し、樹脂層として用いることが可能である。樹脂集電体６０の具体的な構成について説明する。
【００２４】
樹脂層が導電性を有するには、具体的な形態として、１）樹脂を構成する高分子材料が導電性高分子である形態、２）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。
【００２５】
上記１）の形態における導電性高分子は、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て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。具体的には、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアセチレン、ポリパラフェニレン、ポリフェニレンビニレン、ポリアクリロニトリル、ポリオキサジアゾール、またはこれらの混合物などが好ましい。電子伝導性および電池内で安定に使用できるという観点から、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアセチレンがより好ましい。
【００２６】
上記２）の形態に用い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。
【００２７】
具体的には、アルミニウム材、ステンレス（ＳＵＳ）材、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。これらの導電性フィラーは１種単独で用いられてもよいし、２種以上併用してもよい。また、これらの合金材が用いられてもよい。好ましくは銀材、金材、アルミニウム材、ステンレス材、カーボン材、より好ましくはカーボン材である。また、これらの導電性フィラー（導電材）は、粒子系セラミック材料や樹脂材料の周りに導電性材料（上記導電材）をめっき等でコーティングしたものでもよい。
【００２８】
前記カーボン材としては、例えば、アセチレンブラック、バルカン、ブラックパール、カーボンナノファイバー、ケッチェンブラック、カーボンナノチューブ、カーボンナノホーン、カーボンナノバルーン、ハードカーボン、およびフラーレンからなる群より選択される少なくとも１種が挙げられる。これらのカーボン材は電位窓が非常に広く、正極電位および負極電位の双方に対して幅広い範囲で安定であり、さらに導電性に優れている。また、カーボン材は非常に軽量なため、質量の増加が最小限になる。さらに、カーボン材は、電極の導電助剤として用いられることが多いため、これらの導電助剤と接触しても、同材料であるがゆえに接触抵抗が非常に低くなる。なお、カーボン材を導電性粒子として用いる場合には、カーボンの表面に疎水性処理を施すことにより電解質のなじみ性を下げ、集電体の空孔に電解質が染み込みにくい状況を作ることも可能である。
【００２９】
導電性フィラー（導電材）の形状は、特に制限はなく、粒子状、粉末状、繊維状、板状、塊状、布状、またはメッシュ状などの公知の形状を適宜選択することができる。例えば、樹脂に対して広範囲に亘って導電性を付与したい場合は、粒子状の導電材料を使用することが好ましい。一方、樹脂において特定方向への導電性をより向上させたい場合は、繊維状等の形状に一定の方向性を有するような導電材料を使用することが好ましい。
【００３０】
また、樹脂層が導電性フィラーを含む形態の場合、樹脂層を形成する樹脂は、上記導電性フィラーに加えて、当該導電性フィラーを結着させる導電性のない高分子材料を含んでいてもよい。樹脂層の構成材料として導電性のない高分子材料を用いることによって、導電性フィラーの結着性を高め、電池の信頼性を高めることができる。高分子材料は、印加される正極電位および負極電位に耐えうる材料から選択される。
【００３１】
導電性のない高分子材料の例としては、好ましくは、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエーテルニトリル（ＰＥＮ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、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）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）または、これらの混合物が挙げられる。これらの材料は電位窓が非常に広く正極電位、負極電位のいずれに対しても安定である。また軽量であるため、電池の高出力密度化が可能となる。これらの中でも、好ましくはポリイミドである。
【００３２】
導電性フィラーの含有量も特に制限はない。特に、樹脂が導電性高分子材料を含み、十分な導電性が確保できる場合は、導電性フィラーを必ずしも添加する必要はない。しかしながら、樹脂が非導電性高分子材料のみからなる場合は、導電性を付与するために導電性フィラーの添加が必須となる。この際の導電性フィラーの含有量は、非導電性高分子材料の全質量に対して、好ましくは５〜３５ｗｔ％であり、より好ましくは５〜２５ｗｔ％であり、さらに好ましくは５〜１５ｗｔ％である。かような量の導電性フィラーを樹脂に添加することにより、樹脂の質量増加を抑制しつつ、非導電性高分子材料にも十分な導電性を付与することができる。
【００３３】
上記樹脂層には、導電性フィラーおよび樹脂の他、他の添加剤を含んでいてもよいが、好ましくは、導電性フィラーおよび樹脂からなる。
【００３４】
樹脂層は、従来公知の手法により製造できる。例えば、スプレー法またはコーティング法を用いることにより製造可能である。具体的には、高分子材料を含むスラリーを調製し、これを塗布し硬化させる手法が挙げられる。スラリーの調製に用いられる高分子材料の具体的な形態については上述した通りであるため、ここでは説明を省略する。前記スラリーに含まれる他の成分としては、導電性フィラーが挙げられる。導電性フィラーの具体例についても上述の通りであるために、ここでは説明を省略する。あるいは、高分子材料および導電性フィラー、その他の添加剤を従来公知の混合方法にて混合し、得られた混合物をフィルム状に成形することで得られる。また、例えば、特開２００６−１９０６４９号公報に記載の方法のように、インクジェット方式により樹脂層を作製してもよい。また、市販の導電性を有する樹脂フィルムを使用してもよい。市販品の例としては、例えば、宇部興産株式会社製のユーピレックス（登録商標）−Ｓ ５０Ｓ、株式会社カネカ製のアピカル（登録商標）、東レ・デュポン株式会社製のカプトン（登録商標）などの導電性を有する熱硬化性ポリイミドフィルムが挙げられる。
【００３５】
例えば、樹脂層が熱硬化性ポリイミドである樹脂集電体を製造する場合は、樹脂層の前駆体としてポリアミック酸を用い、次のような方法で製造することもできる。すなわち、ポリアミック酸と導電材料とを混合した溶液を、平滑な支持体上に塗布し加熱乾燥してフィルム状にした後、さらに熱処理により前駆体を重合させ集電体とする方法である。
【００３６】
ポリアミック酸のフィルムを作製する際の加熱手段は特に制限されず、従来公知のものを使用することができ、例えば、熱風乾燥機、熱窒素乾燥機、遠赤外線乾燥機、高周波誘導加熱装置などが挙げられる。また、加熱時間も特に制限されないが、好ましくは５〜１８０分、より好ましくは１０〜１２０分である。さらに、加熱温度も特に制限されないが、好ましくは７０〜１５０℃、より好ましくは８０〜１２０℃である。
【００３７】
得られたポリアミック酸のフィルムをポリイミドフィルムとする場合の熱処理は、２段階で行うことが好ましい。好ましくは１段目の熱処理を１００〜２５０℃で１〜１０分間行い、２段目の熱処理を４００〜６００℃で０．１〜１５分間行う。また、１段目の熱処理終了後から２段目の熱処理開始までの昇温条件は、１〜１５℃／秒が好ましい。一般には、上記ポリアミック酸のフィルムを作製する際の乾燥温度よりも高温で熱処理することにより、イミド化反応が進行して、ポリイミドフィルムを得ることができる。
【００３８】
樹脂集電体６０の厚さは、特に限定されるものではないが、電池の出力密度を高める上では、薄いほど好ましい。双極型電池１０においては、正極６５および負極６７の間に存在する樹脂集電体６０は、積層方向に水平な方向の電気抵抗が高くてもよいため、樹脂集電体６０の厚さを薄くすることが可能である。具体的には、樹脂集電体６０の厚さは、０．１〜１５０μｍであることが好ましく、１０〜１００μｍであることがより好ましい。なお、該樹脂集電体６０は単層構造でもよいし、２層以上の多層構造であってもよい。
【００３９】
[正極]
正極６５の正極活物質は、例えば、ＬｉＭｎ２Ｏ４などのリチウム−マンガン複合酸化物、ＬｉＮｉＯ２などのリチウム−ニッケル複合酸化物、ＬｉＣｏＯ２などのリチウム−コバルト複合酸化物などである。しかし、これらに特に限定されない。なお、容量および出力特性の観点から、リチウム−遷移金属複合酸化物を適用することが好ましい。
【００４０】
[負極]
負極６７の負極活物質は、例えば、ハードカーボン（難黒鉛化炭素材料）である。しかし、これに特に限定されず、黒鉛系炭素材料や、リチウム−遷移金属複合酸化物を利用することも可能である。特に、カーボンおよびリチウム−遷移金属複合酸化物からなる負極活物質は、容量および出力特性の観点から好ましい。
【００４１】
[電解質層]
電解質層の一部であるセパレータ７０の素材は、例えば、電解質を浸透し得る通気性を有するポーラス状のポリエチレン樹脂（ＰＥ）である。しかし、これに特に限定されず、ポリプロピレン樹脂（ＰＰ）、その他にもポリオレフィン樹脂、ＰＰ／ＰＥ／ＰＰの３層構造をした積層物、ポリアミド、ポリイミド、アラミド、不織布を利用することも可能である。不織布は、例えば、綿、レーヨン、アセテート、ナイロン、ポリエステルなどである。セパレータ７０の微細孔の径は、最大で１μｍ以下（通常、数十ｎｍ程度の孔径である）であることが望ましい。
【００４２】
電解質のホストポリマーは、例えば、ＨＦＰ（ヘキサフルオロプロピレン）コポリマーを１０％含むＰＶＤＦ−ＨＦＰ（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）である。しかし、これに特に限定されず、その他のリチウムイオン伝導性を持たない高分子や、イオン伝導性を有する高分子（固体高分子電解質）を適用することも可能である。その他のリチウムイオン伝導性を持たない高分子は、例えば、ポリアクリロニトリル、ポリメチルメタクリレートである。イオン伝導性を有する高分子は、例えば、ポリエチレンオキシドやポリプロピレンオキシドである。
【００４３】
ホストポリマーによって保持する電解液は、例えば、プロピレンカーボネート（ＰＣ）およびエチレンカーボネート（ＥＣ）からなる有機溶媒、支持塩としてのリチウム塩（ＬｉＰＦ６）を含んでいる。有機溶媒は、ポリプロピレンカーボネートおよびエチレンカーボネートに特に限定されず、その他の環状カーボネート類、ジメチルカーボネート等の鎖状カーボネート類、テトラヒドロフラン等のエーテル類を適用することが可能である。リチウム塩は、ＬｉＰＦ６に特に限定されず、その他の無機酸陰イオン塩、ＬｉＣＦ３ＳＯ３等の有機酸陰イオン塩を適用することが可能である。
【００４４】
[外装材]
外装材としては、例えば、ラミネートシート５５が用いられ得る。ラミネートシート５５は、ポリプロピレン樹脂（ＰＰ）、アルミニウム、ナイロンがこの順に積層されてなる３層構造として構成されたものを用いることができる。なお、場合によっては、従来公知の金属缶ケースを外装材として用いることができる。
【００４５】
[集電板]
高導電性部材からなる集電板５７には、例えば、アルミニウム、銅、チタン、ニッケル、ステンレス、これらの合金を用いることができる。
【００４６】
[シール部]
シール部８８は、第１のシール材８１と第２のシール材８２からなる２層構造のシールアッシー８０を利用して形成している。
【００４７】
第１のシール材８１には、熱硬化性樹脂を利用している。例えば、ポリイミド、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂、およびこれらを混合したものを適宜選択することができる。
【００４８】
第２のシール材８２には、公知のホットメルトタイプの熱可塑性樹脂を利用している。例えば、ポリエチレン樹脂（ＰＥ）、ポリプロピレン樹脂（ＰＰ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリトリメチレンテレフタレート（ＰＴＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリブチレンナフタレート（ＰＢＮ）などのポリエステル樹脂等を利用することが可能である。耐蝕性、耐薬品性、作り易さ（製膜性）、経済性などの観点から、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートが、第２のシール材８２として好ましい。なお、第２のシール材８２は１種のみを用いてもよいし、２種以上組み合わせて用いてもよい。
【００４９】
シールアッシー８０は、第１のシール材８１と第２のシール材８２を接合して作製している（図３をも参照）。
【００５０】
樹脂集電体６０へのシール材の接合に先立って、第１のシール材８１と第２のシール材８２を仮接合させたシールアッシー８０を作製している。シールアッシー８０の作製に際し、熱による硬化反応が生じる前の熱硬化性樹脂を第１のシール材８１として準備している。
【００５１】
第１のシール材８１と第２のシール材８２の接合は、ホットプレス機１００ａによって加熱して両者を軟化させて行う。使用するホップレス機１００ａは特に限定されるものではなく、樹脂材料の熱融着等に用いられる公知のものを適宜採用することができる。後述するホットプレス機１００ｂ、１００ｃについても同様である。
【００５２】
軟化した第１のシール材８１と軟化した第２のシール材８２は物理的に密着する。密着させた状態で熱可塑性樹脂からなる第２のシール材８２を冷却して固化させる。第２のシール材８２が固化して、第１のシール材８１と第２のシール材８２が接合する。
【００５３】
加熱条件は、第１のシール材８１の硬化反応が数％程度進行する温度、および時間に設定している。第１のシール材８１の硬化反応が過度に進行することを防ぐためである。後に行われる樹脂集電体６０に第１のシール材８１を接合する工程において、第１のシール材８１の硬化反応を十分に進行させて接合を行うことを可能にしている（図４（Ｂ）をも参照）。
【００５４】
シールアッシー８０を作製する工程における第１のシール材８１の硬化反応の進行の程度は、樹脂集電体６０に第１のシール材８１を接合する工程において硬化反応を利用した接合を行うことが可能になる範囲内に収められていればよく、特に限定されるものではない。
【００５５】
シールアッシー８０の厚みは、５〜２００μｍであることが好ましく、１０〜１５０μｍであることがより好ましいが、これに限定されるものではない。
【００５６】
シール部８８の形成に先立って、シールアッシー８０を樹脂集電体６０に接合させて集電体アッシー９０を作製している（図４をも参照）。
【００５７】
集電体アッシー９０の作製は、樹脂集電体６０に第１のシール材８１を向かい合わせてシールアッシー８０を重ねた後、第１のシール材８１の硬化反応を進行させて行う。前述したシールアッシー８０を作製する工程において加熱条件を調整し、第１のシール材８１の硬化反応が過度に進行することを防止している。このため、第１のシール材８１の硬化反応を十分に進行させて接合を行うことが可能になっている。
【００５８】
樹脂集電体６０において正極６５を形成した第１の面６１の外周部６３、および負極６７を形成した第２の面６２の外周部６３にシールアッシー８０を重ねた状態とし、シールアッシー８０、および樹脂集電体６０をホットプレス機１００ｂによって加熱して接合している。加熱条件は、第１のシール材８１の硬化反応が十分に進行する温度、および時間に設定している。
【００５９】
樹脂集電体６０には、構成材料として硬化反応後の熱硬化性樹脂が含まれている。熱硬化性樹脂は、熱による分子間の架橋反応で硬化して不溶不融となるため、再加熱しても軟化しない。このため、樹脂集電体６０と第１のシール材８１を軟化させて互いに物理的に密着させた状態で接合を行うことが難しい。そこで、熱硬化性樹脂同士のＳＰ値の差が小さいことに着目して、熱硬化性樹脂からなる第１のシール材８１の硬化反応を進行させて行う接合方法を採用している。
【００６０】
樹脂同士の接合によってシール部を形成させる場合、接合部における物質の混ざり合いやすさを示すＳＰ値がシール部のシール性に大きな影響を与える。ＳＰ値は物質の親和性を表す物性値である。ＳＰ値が近い物質同士は混ざり合いやすく、ＳＰ値の差が大きくなる物質同士ほど混ざり合いにくくなる。一般的に、熱硬化性樹脂同士はＳＰ値の差が小さいため混ざり合いやすく、強固に接合を行うことが可能になっている。これに対して、熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂とではＳＰ値の差が大きくなるため混ざり合いにくく、接合力が低下する。これによって、シール部におけるシール性の低下を招くことになる。
【００６１】
樹脂集電体６０に重ねた硬化する前の第１のシール材８１は、硬化反応が進行する過程において軟化する。高分子材料である第１のシール材８１を軟化させて、高分子材料である樹脂集電体６０と相溶させる。熱硬化性樹脂からなる第１のシール材８１と樹脂集電体６０に含まれる熱硬化性樹脂とではＳＰ値の差が小さいため、第１のシール材８１が樹脂集電体６０に混ざりやすくなっている。混ざり合った状態で加熱する温度を上げて、第１のシール材８１の硬化反応を進行させる。第１のシール材８１の硬化反応が十分に進行することによって、樹脂集電体６０と第１のシール材８１とが強固に接合されることになる。このように、第１のシール材８１を樹脂集電体６０に接合させて、シールアッシー８０と樹脂集電体６０との間をシールした集電体アッシー９０を作製している。
【００６２】
シールアッシー８０は、樹脂集電体６０の正極６５を形成した第１の面６１、および負極６７を形成した第２の面６２に接合している（図４をも参照）。
【００６３】
樹脂集電体６０の第１の面６１、および第２の面６２の両面に一度の加熱作業によってシールアッシー８０を接合させている。樹脂集電体６０の第１の面６１、および第２の面６２に別々にシールアッシー８０を接合させる作業を行う場合に比べて、双極型電池１０の製造工程数を減らすことができる。さらに、セパレータ７０とともに樹脂集電体６０を積層して積層体４０を形成する際、シールアッシー８０と樹脂集電体６０が一体化した集電体アッシー９０として取り扱うことが可能になる。双極型電池の作製に際し、シール材と集電体を別途に準備して積層する場合に比べて、作業を簡略化して行うことが可能になっている。
【００６４】
シール部８８は、電解質層の基材となるセパレータ７０と集電体アッシー９０を積層して形成した積層体４０を複数積層させた後、第２のシール材８２同士を融着してシールすることによって形成している（図５をも参照）。
【００６５】
積層体４０は、シールアッシー８０の第２のシール材８２同士が向かい合うように積層している。電解質にゲル状電解質、液電解質を利用する場合には、第２のシール材８２によってセパレータ７０の外周部を挟み込ませるように積層を行う。セパレータ７０の外周部を挟み込ませることによって、電解質の漏れ、および樹脂集電体６０間の液絡を好適に防止することが可能になるためである。電解質に固体高分子電解質を利用する場合には、第２のシール材８２によってセパレータ７０の外周部を挟み込ませて積層を行う必要はなく、セパレータ７０の外周部を挟み込まない形態によって積層させることが可能である。
【００６６】
第２のシール材８２を向かい合わせた状態でホットプレス機１００ｃによって加熱し、第２のシール材８２を溶かして融着している。融着した第２のシール材８２が冷却して固化し、隣接するシールアッシー８０間をシールする。このようにして、シール部８８を形成させる。シール部８８を形成する際の加熱条件は、熱可塑性樹脂である第２のシール材８２の融点よりも高い温度とし、融着が可能な加熱時間に設定している。第２のシール材８２を融着して形成したシール部８８は、正極６５および負極６７に浸透させる電解質の漏れや揮発、外部からの水の浸入などを好適に防止する。
【００６７】
第１のシール材８１と第２のシール材８２とを積層した２層構造のシールアッシー８０を利用してシール部８８を形成している。シールアッシー８０を２層構造とすることによって、熱硬化性樹脂からなる第１のシール材８１（第１の層）によってシールアッシー８０と樹脂集電体６０との接合力を高めるとともに、熱可塑性樹脂からなる第２のシール材８２（第２の層）によるガス抜き機能をシール部８８に備えさせることが可能になっている。第２のシール材８２を熱可塑性樹脂によって形成しているため、一度融着させた第２のシール材８２同士の接合を切断して、さらに再接合させることができる。双極型電池１０の製造過程、および充放電時に双極型電池１０の内部にガスが発生した際、第２のシール材８２を切断してガスを抜くことができ、ガスの滞留に伴う性能劣化を防ぐことができる。
【００６８】
双極型電池１０の充放電時に、樹脂集電体６０に膨張、収縮が生じる場合がある。熱可塑性樹脂からなる第２のシール材８２は、熱硬化性樹脂からなる第１のシール材８１に比べて伸長し易い。樹脂集電体６０が膨張、収縮する際、第２のシール材８２が柔軟に変形することによって、第１のシール材８１と樹脂集電体６０との接合界面で生じる応力を緩和させる。樹脂集電体６０から第１のシール材８１が剥離することを好適に防止することができ、シール部８８におけるシール性を長期にわたって維持することが可能になっている。
【００６９】
次に、実施形態に係る双極型電池の製造方法について説明する。
【００７０】
図２を参照して、双極型電池１０の製造方法は、第１のシール材８１と第２のシール材８２を積層する工程（Ｓ１１）と、第１のシール材８１と第２のシール材８２を接合してシールアッシー８０を作製する工程（Ｓ１２）と、樹脂集電体６０にシールアッシー８０を重ねる工程（Ｓ１３）と、樹脂集電体６０にシールアッシー８０を接合させて集電体アッシー９０を作製する工程（Ｓ１４）と、集電体アッシー９０とセパレータ７０を積層して積層体４０を形成する工程（Ｓ１５）と、積層体４０を積層する工程（Ｓ１６）と、第２のシール材８２同士を融着させる工程（Ｓ１７）と、を含む。
【００７１】
図３（Ａ）を参照して、硬化反応前の熱硬化性樹脂からなる第１のシール材８１と、熱可塑性樹脂からなる第２のシール材８２を積層する（Ｓ１１）。
【００７２】
図３（Ｂ）を参照して、第１のシール材８１と第２のシール材８２を積層した状態でホットプレス機１００ａによって加熱する（Ｓ１２）。
【００７３】
加熱を行う温度は、第１のシール材８１の硬化反応が数％程度進行する温度にする。これによって、第１のシール材８１の硬化反応が過度に進行することを防ぐ。集電体アッシー９０を作製する工程（Ｓ１４）において、第１のシール材８１の硬化反応を十分に進行させて接合を行うことを可能にしている。
【００７４】
加熱によって第１のシール材８１と第２のシール材８２が軟化し、両者が物理的に密着する。密着した状態で第２のシール材８２を冷却して固化させる。第１のシール材８１と第２のシール材８２とを接合させて、シールアッシー８０を完成させる。
【００７５】
図４（Ａ）を参照して、樹脂集電体６０にシールアッシー８０を重ねる（Ｓ１３）。
【００７６】
シールアッシー８０は、正極６５を取り囲むように樹脂集電体６０の第１の面６１の外周部分６３に重ねる。シールアッシー８０の第１のシール材８１は樹脂集電体６０の第１の面６１に向かい合わせる。同様にして、負極６７を取り囲むように樹脂集電体６０の第２の面６２の外周部分６３にもシールアッシー８０を重ねる。シールアッシー８０の第１のシール材８１を樹脂集電体６０の第２の面６２に向かい合わせる。
【００７７】
第１のシール材８１と第２のシール材８２を接合したシールアッシー８０を準備しているため、樹脂集電体６０にシール材を重ねる作業を簡略化して行うことが可能になっている。作業時におけるシールアッシー８０の取り扱いが容易なため、シール位置を定めながら精度よく積層させることができる。これによって、樹脂集電体６０とシールアッシー８０との間のシール性の向上を図ることができる。
【００７８】
図４（Ｂ）を参照して、樹脂集電体６０にシールアッシー８０を接合させて集電体アッシー９０を作製する（Ｓ１４）。
【００７９】
樹脂集電体６０にシールアッシー８０を重ねた状態でホットプレス機１００ｂによって加熱する。高分子材料である第１のシール材８１を軟化させて、高分子材料である樹脂集電体６０と相溶させる。加熱する温度を徐々に上げて行き、第１のシール材８１の硬化反応を進行させる。硬化反応が十分に進行して第１のシール材８１が樹脂集電体６０に接合する。シールアッシー８０と樹脂集電体６０との間をシールした集電体アッシー９０を完成させる。集電体アッシー９０に接合したシールアッシー８０はそれぞれシール部８８を形成するためのシール構造８５を構成する。
【００８０】
樹脂集電体６０において正極６５が形成された第１の面６１、および負極６７が形成された第２の面６２のそれぞれにシールアッシー８０を重ねた状態で加熱して接合を行っている。樹脂集電体６０の第１の面６１、および第２の面６２の両面に同時にシールアッシー８０を接合させることができ、樹脂集電体６０の第１の面６１、および第２の面６２に別々にシールアッシー８０を接合させる作業を行う場合に比べて、双極型電池１０の製造工程数を減らすことができ、製造効率を向上させることができる。
【００８１】
ここで図６には、硬化反応後の熱硬化性樹脂を含む樹脂集電体２６０にホットメルトタイプの熱可塑性樹脂からなるシール材２８０を接合させた比較例に係るシール構造を示す。
【００８２】
樹脂集電体２６０には、製作段階において硬化させた硬化反応後の熱硬化性樹脂が含まれている。樹脂集電体２６０が加熱しても軟化しないため、シール材２８０と樹脂集電体２６０とを物理的に密着させた状態で接合を行うことが難しい。さらに、樹脂集電体２６０に含まれる熱硬化性樹脂と、熱可塑性樹脂からなるシール材２８０とではＳＰ値の差が大きいため、軟化したシール材２８０が樹脂集電体２６０に混ざりにくい。したがって、ホットメルトタイプの熱可塑性樹脂からなるシール材２８０を利用した比較例に係るシール構造にあっては、シール材２８０と樹脂集電体２６０との接合力が著しく低下する。これによって、シール部のシール性が低下するため、電解質の漏れや揮発等による双極型電池のサイクル特性の低下を招くことになる。
【００８３】
これに対して、本実施形態にあっては、硬化反応前の熱硬化性樹脂からなる第１のシール材８１と熱可塑性樹脂からなる第２のシール材８２とを接合して作製したシールアッシー８０を、第１のシール材８１の硬化反応を進行させて硬化反応後の熱硬化性樹脂を含む樹脂集電体６０に接合している。
【００８４】
第１のシール材８１に硬化反応前の熱硬化性樹脂を利用し、第２のシール材８２に熱可塑性樹脂を利用している。このため、シールアッシー８０を作製する工程において、第１のシール材８１、および第２のシール材８２を軟化させて物理的に両者を密着させた状態で接合を行うことができる。さらに、シールアッシー８０を作製する工程において、第１のシール材８１と第２のシール材８２との接合を、第１のシール材８１に過度な硬化反応が進行する温度よりも低い温度によって加熱して行っている。このため、集電体アッシー９０を作製する工程において、第１のシール材８１の硬化反応を十分に進行させて樹脂集電体６０に第１のシール材８１を接合させることができる。そして、熱硬化性樹脂を含む樹脂集電体６０と第１のシール材８１とではＳＰ値の差が小さいため、第１のシール材８１の硬化反応が進行する過程において、高分子材料である第１のシール材８１を軟化させて、高分子材料である樹脂集電体６０に相溶させて接合を行うことができる。これによって、樹脂集電体６０とシールアッシー８０との接合を強固にすることができる。
【００８５】
図５（Ａ）を参照して、集電体アッシー９０にセパレータ７０を積層して積層体４０を形成する（Ｓ１５）。
【００８６】
積層体４０を形成する際、シールアッシー８０と樹脂集電体６０とが一体化した集電体アッシー９０として取り扱うことが可能になっている。シール材と集電体を別途に準備して積層する場合に比べて、作業を簡略化して行うことができる。
【００８７】
図５（Ｂ）を参照して、シールアッシー８０の第２のシール材８２同士を向かい合わせて積層体４０を複数積層させる（Ｓ１６）。
【００８８】
複数積層した積層体４０は、双極型電池１０の発電要素２０を構成する。
【００８９】
次に、シールアッシー８０、および樹脂集電体６０を第２のシール材８２の融点よりも高い温度によって加熱して、第２のシール材８２同士を融着させる（Ｓ１７）。
【００９０】
電解質を注入するための注入口を形成するように一部を除いて融着して袋状に封止する。封止した状態で液電解質を注入し、正極６５および負極６７に浸透させる。融着させるための加熱は、ホットプレス機１００ｃによって行う。
【００９１】
電解質を注入した後、第２のシール材８２の残りの部分を融着させる。第２のシール材８２を融着させて、隣接するシールアッシー８０間をシールする。このようにして、シール部８８を完成させる。シール部８８は、電解質の漏れや揮発、外部からの水の浸入を好適に防止するシール機能を発揮する。
【００９２】
以上の工程を行うことによって、硬化反応後の熱硬化性樹脂を含む樹脂集電体６０とシールアッシー８０との接合を強固にすることができ、シール部８８におけるシール性を向上させた双極型電池１０を提供することが可能になる。
【００９３】
上述したように本実施形態にあっては、硬化反応前の熱硬化性樹脂からなる第１のシール材８１と熱可塑性樹脂からなる第２のシール材８２とを接合して作製したシールアッシー８０を、硬化反応後の熱硬化性樹脂を含む樹脂集電体６０に接合させて集電体アッシー９０を作製している。シールアッシー８０を作製する工程において、第１のシール材８１と第２のシール材８２との接合を、第１のシール材８１に硬化反応が生じる温度よりも低い温度によって加熱して行う。このため、樹脂集電体６０にシールアッシー８０を接合させる工程において、第１のシール材８１の硬化反応を十分に進行させて接合を行うことができる。これによって、樹脂集電体６０とシールアッシー８０との接合を強固にして双極型電池１０のシール性を向上させることができ、双極型電池１０のサイクル特性の低下を抑制することができる。
【００９４】
樹脂集電体６０の第１の面６１および、第２の面６２にシールアッシー８０を接合した集電体アッシー９０を作製している。樹脂集電体６０の第１の面６１、および第２の面６２の両面に同時にシールアッシー８０を接合させている。このため、樹脂集電体６０の第１の面６１、および第２の面６２に別々にシールアッシー８０を接合させる作業を行う場合に比べて、双極型電池１０の製造工程数を減らすことができ、製造効率を向上させることができる。積層体４０を形成する際、シールアッシー８０と樹脂集電体６０とが一体化した集電体アッシー９０として取り扱うことができる。シール材と集電体を別途に準備して積層する場合に比べて、作業を簡略化して行うことができる。
【００９５】
硬化反応後の熱硬化性樹脂を含む樹脂集電体６０とシールアッシー８０との接合を強固にすることができ、シール部８８におけるシール性を向上させた双極型電池１０を提供することが可能になる。
【００９６】
上述した実施形態は、適宜変更することが可能である。シールアッシー８０の形状や、シールアッシー８０を接合する位置は、実施形態において説明したものに限定されるものではなく、第１のシール材の硬化反応を進行させて樹脂集電体との接合を行うことが可能な範囲内において、適宜変更することが可能である。
【００９７】
また、下記の変形例に示すように、シールアッシー８０は、第１のシール材８１と第２のシール材８２が積層されてなる２層を少なくとも有していればよく、さらに複数のシール材を積層させた３層以上の多層構造に形成することも可能である。
【００９８】
（変形例）
図７には、前述した実施形態の変形例を示す。本変形例にあっては、シールアッシー８０を、熱硬化性樹脂からなる第１のシール材８１（第１の層）、熱可塑性樹脂からなる第２のシール材８２（第２の層）、および熱硬化性樹脂からなる第３のシール材８３（第３の層）の３層構造に形成している。このような点において、第１のシール材８１と第２のシール材８２を積層した２層構造のシールアッシー８０を利用する前述の実施形態と相違する。前述した実施形態と同一の部材および同一の工程については、その説明を一部省略する。
【００９９】
図７（Ａ）を参照して、シールアッシー８０は、第１のシール材８１、第２のシール材８２、第３のシール材８３を積層した状態で加熱して形成している。
【０１００】
加熱条件は、第１のシール材８１、および第３のシール材８３の硬化反応が数％程度進行する温度、および時間に設定している。
【０１０１】
積層した状態で加熱することによって、第１のシール材８１、第２のシール材８２、および第３のシール材８３が軟化して、隣接する層同士が密着する。密着した状態で第２のシール材８２を冷却して固化させている。第１のシール材８１と第３のシール材８３が第２のシール材８２を介して接合した状態になる。
【０１０２】
図７（Ｂ）を参照して、樹脂集電体６０の第１の面６１に３層構造のシールアッシー８０を接合させて集電体アッシー９０を作製する。シールアッシー８０によってシールアッシー８０と樹脂集電体６０との間をシールさせる。
【０１０３】
図７（Ｃ）を参照して、集電体アッシー９０にセパレータ７０を重ねて積層体４０を形成する。積層体４０を複数積層させて電池要素２０を形成する。
【０１０４】
積層した後、ホットプレス機によって加熱を行う。加熱条件は、第１のシール材８１、および第３のシール材８３の硬化反応を十分に進行させることが可能な温度、および時間に設定する。
【０１０５】
シールアッシー８０の第１のシール材８１と樹脂集電体６０とを接合させてシールを行う。同様にして、シールアッシー８０の第３のシール材８３と隣接する他の樹脂集電体６０とを接合させてシールを行う。電解質の漏れや揮発、外部からの水の浸入等を防止するシール部８８を形成させる。
【０１０６】
熱可塑性樹脂からなる第２のシール材８２は、樹脂集電体６０に接合した熱硬化性樹脂からなる第１のシール材８１に比べて伸長し易い。上述した実施形態と同様に、樹脂集電体６０が膨張、収縮する際、第２のシール材８２が柔軟に変形することによって、樹脂集電体６０から第１のシール材８１が剥離することを好適に防止することが可能になっている。
【０１０７】
樹脂集電体６０に３層構造のシールアッシー８０を接合させているため、熱硬化性樹脂からなる第１のシール材８１（第１の層）によって一の樹脂集電体６０との接合を行いつつ、熱硬化性樹脂からなる第３のシール材８３（第３の層）によって一の樹脂集電体６０に隣接する他の樹脂集電体６０との接合を行うことが可能になる。２層構造のシールアッシーを樹脂集電体６０の第１の面６１および第２の面６２の両面にそれぞれ接合させる実施形態と比較して、作業性を向上させることができる。
【０１０８】
熱硬化性樹脂からなる第１のシール材８１および熱硬化性樹脂からなる第３のシール材８３を熱硬化性樹脂を含む樹脂集電体６０に接合させるため、シールアッシー８０と樹脂集電体６０との接合力を向上させることができる。これによって、樹脂集電体６０間のシール性をより向上させることができ、サイクル特性の低下を好適に抑制することができる。
【０１０９】
（実施例）
以下、第１のシール材と第２のシール材からなる２層構造のシールアッシーを用いた双極型電池に関する実施例を説明する。実施例に係る双極型電池は、以下のように製造した。
【０１１０】
＜樹脂集電体の作製＞
ポリイミドなどの熱硬化性樹脂材料を基材とした。基材にアセチレンブラックなどの導電助剤を混ぜた。その後、押し出し成型法によって薄膜化して、矩形形状に作製した。
【０１１１】
＜正極の作製＞
以下の材料を所定の比で混合して正極材料を作製した。
【０１１２】
正極活物質として、ＬｉＭｎ２０４（８５ｗｔ％）を用いた。導電助剤として、アセチレンブラック（５ｗｔ％）を用いた。バインダーとして、ＰＶＤＦ（１０ｗｔ％）を用いた。スラリー粘度調整溶媒として、ＮＭＰを用い、これにより塗布のための粘度調整を実施した。樹脂集電体６０の片面に上記のスラリーを塗布し、乾燥させて正極６５を作製した。
【０１１３】
＜負極の作製＞
以下の材料を所定の比で混合して負極材料を作製した。
【０１１４】
正極活物質として、ハードカーボン（８５ｗｔ％）を用いた。導電助剤として、アセチレンブラック（５ｗｔ％）を用いた。バインダーとして、ＰＶＤＦ（１０ｗｔ％）を用いた。スラリー粘度調整溶媒として、ＮＭＰを用い、これにより塗布のための粘度調整を実施した。樹脂集電体６０の片面に上記のスラリーを塗布し、乾燥させて樹脂集電体６０の第１の面６１に正極６５、第２の面６２に負極６７を塗布した双極型電極５０を完成させた。
【０１１５】
＜電解質材料の作製＞
電解液としてポリカーボネートとエチレンカーボネートを１：１で混合し、リチウム塩には１ＭＬｉＰＦ６（９０ｗｔ％）を用いて電解質材料を作製した。
【０１１６】
＜シールアッシーの作製＞
第１のシール材８１には硬化反応前の熱硬化性樹脂であるエポキシ樹脂を用いた。第２のシール材８２にはポリエチレンとポリプロピレンを混合した熱可塑性樹脂を用いた。第１のシール材８１と第２のシール材８２を積層して、加熱することによって２層構造のシールアッシー８０を作製した。温度条件を８０℃とし、圧力条件を０．２ＭＰａとし、１０秒間加熱した。
【０１１７】
＜集電体アッシーの作製＞
正極６５、および負極６７を形成した樹脂集電体６０にシールアッシー８０を接合させて、集電体アッシー９０を作製した。樹脂集電体６０の四辺の外周に沿ってシールアッシー８０を重ねた状態で加熱し、第１のシール材８１を硬化させて接合した。温度条件を１４０℃とし、圧力条件を１．０ＭＰａとし、１５分間加熱した。
【０１１８】
＜シール部の形成＞
集電体アッシー６０とセパレータ７０を交互に複数積層して発電要素２０を形成した。樹脂集電体６０に重ねたシールアッシー８０のうち、三辺に熱プレスを実施した。熱プレスによってシールアッシー８０の第２のシール材８２同士を融着させて袋状にシールした。シールをしてない一辺から電解質材料を注入した。
【０１１９】
その後、残りの一辺を熱プレスによって融着させてシールしてシール部８８を形成した。第２のシール材８２の融着は、温度条件を２００℃とし、圧力条件を０．２ＭＰａとし、１分間実施した。
【０１２０】
＜双極型電池の作製＞
シール部８８を形成した発電要素にＡ１版の大きさを備えた強電集電板５７を接続させた。強電集電板５７が備える引き出し部を、発電要素２０の投影面外部へ引き出して配置した。強電集電板５７は、発電要素２０を挟み込むように最外層に位置する樹脂集電体６０ａ、６０ｂのそれぞれに接続させた。
【０１２１】
発電要素２０、および強電集電板５７をアルミラミネート５５によって覆わせて真空密閉し、発電要素２０全体を大気圧によって押圧した。強電集電板５７−発電要素２０間の接触が加圧によって高められた双極型電池１０を完成させた。
【０１２２】
次に、製造した双極型電池の評価試験について説明する。
【０１２３】
＜双極型電池の評価試験＞
上記の手順によって製造した双極型電池１０について、以下の方法により性能評価を行った。
【０１２４】
２５℃の雰囲気下、定電流方式（ＣＣ、電流：０．５Ｃ）で４．２Ｖまで充電し、１０分間休止させた後、定電流方式（ＣＣ、電流０．５Ｃ）で２．５Ｖまで放電し、放電後１０分間休止させた。この充放電過程を１サイクルとして、５０サイクルの充放電試験を行った。
【０１２５】
比較例として、熱可塑性樹脂からなる従来のホットメルトタイプのシール材を利用したシール構造を備える双極型電池を準備した。シール材、およびシール構造以外は、本実施例に係る工程と同様の手順によって作製した。比較例について上記の充放電試験を実施し、本実施例の試験結果と比較検討した。
【０１２６】
本実施例に係る双極型電池１０にあっては、５０サイクル後に９０％以上の容量維持率を示した。一方、比較例にあっては、充放電試験の初期にシール材の剥離による電解液の漏れが発生し、放電維持率が著しく低下した。本実施例に係る双極型電池１０は、従来のシール構造を備える双極型電池と比較して、シール部８８のシール性が向上するため、サイクル特性が向上するという結果が示された。
【符号の説明】
【０１２７】
１０ 双極型電池、
２０ 発電要素、
３０ 単電池層、
４０ 積層体、
５０ 双極型電極、
６０ 樹脂集電体、
６０ａ、６０ｂ 最外層に位置する樹脂集電体、
６１ 第１の面（一方の面）、
６２ 第２の面（他方の面）、
６３ 外周部、
６５ 正極（電極）、
６７ 負極（電極）、
７０ セパレータ、
８０ シールアッシー
８１ 第１のシール材、
８２ 第２のシール材、
８３ 第３のシール材、
８５ シール構造、
８８ シール部、
９０ 集電体アッシー。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、双極型電池のシール構造の製造方法、双極型電池の製造方法、双極型電池のシール構造、および双極型電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境保護運動の高まりを背景として、電気自動車（ＥＶ）、ハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）、および燃料電池車（ＦＣＶ）の開発が進められている。これらのモータ駆動用電源として、繰り返し充放電可能な双極型電池が注目されている。
【０００３】
双極型電池の電極には、集電体の一方の面に負極を形成し、他方の面に正極を形成した双極型電極が用いられている。集電体には、正極、および負極に浸透させた電解質の漏れや揮発などを防止するためのシール部を設けている。シール部は、樹脂材料からなるホットメルトタイプのシール材を集電体に重ねて、熱をかけて接合させて形成する。
【０００４】
双極型電極に利用される集電体は、双極型電池の性能を向上する観点より、種々の材料の中から選択して構成する。集電体の軽量化を図るために、金属箔に代えて高分子材料を利用した集電体が提案されている（特許文献１を参照）。特許文献１は、高分子材料として、例えば、熱硬化性樹脂を選択することを開示している。シール材としてホットメルトタイプの熱可塑性樹脂を利用し、ホットプレスによって集電体に接合してシール部を形成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１９０６４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
熱可塑性樹脂を利用するシール方法は、加熱した高分子材料（樹脂）と集電体のシール部における高分子材料とを相溶させた後、冷却して固化させて行う。樹脂同士を接合させてシール部を形成させる場合、接合部における物質の混ざり合いやすさを示すＳＰ値（溶解度パラメータ）がシール性に大きな影響を与える。
【０００７】
ＳＰ値は物質の親和性を表す物性値である。ＳＰ値が近い物質同士は混ざり合いやすく、ＳＰ値の差が大きくなる物質同士ほど混ざり合いにくい。物質同士が混ざり合いやすい方が、硬化した際の結合が強固になるため、大きな接合力を得ることができる。
【０００８】
一般的に、熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂とでは、熱硬化性樹脂同士を比べた場合と比較して、ＳＰ値の差が大きくなる。熱硬化性樹脂を含む集電体と熱可塑性樹脂を材料とするシール材とは混ざり合いにくく、接合力が低下する。
【０００９】
熱可塑性樹脂からなる既存のホットメルトタイプのシール材を利用する場合、熱硬化性樹脂を含む集電体との間における接合力が低下する。この接合力の低下がシール部におけるシール性の低下を招き、電解質の漏れや揮発などによる双極型電池のサイクル特性の低下を生じさせる。
【００１０】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、双極型電池のシール構造に関し、硬化反応後の熱硬化性樹脂を含む樹脂集電体とシール材との接合を強固にしてシール性を向上させる双極型電池のシール構造の製造方法、双極型電池の製造方法、およびこれらの方法によってそれぞれ製造される双極型電池のシール構造、双極型電池を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る双極型電池のシール構造の製造方法は、硬化反応前の熱硬化性樹脂からなる第１のシール材と熱可塑性樹脂からなる第２のシール材とを少なくとも積層する工程を含む。さらに、第１のシール材の硬化反応が生じる温度よりも低い温度によって第１のシール材、および第２のシール材を加熱し、第１のシール材と第２のシール材を接合させて、シールアッシーを作製する工程を含む。さらに、硬化反応後の熱硬化性樹脂を含む樹脂集電体において電極が形成された面の外周部に第１のシール材を向かい合わせて、シールアッシーを重ねる工程を含む。そして、第１のシール材の硬化反応が生じる温度によってシールアッシー、および樹脂集電体を加熱し、シールアッシーと樹脂集電体との間をシールした集電体アッシーを作製する工程を含む。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、シールアッシーを作製する工程において、第１のシール材と第２のシール材との接合を、第１のシール材に硬化反応が生じる温度よりも低い温度によって加熱して行う。このため、樹脂集電体にシールアッシーを接合させる工程において、第１のシール材に硬化反応を進行させて接合を行うことができる。これによって、樹脂集電体とシールアッシーとの接合を強固にして双極型電池のシール性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施形態に係る双極型電池全体の概略断面図である。
【図２】実施形態に係る双極型電池の製造方法の全体工程図である。
【図３】図３（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ、実施形態に係る各工程を説明するための概略断面図であり、図３（Ａ）はステップＳ１１に係る工程を説明するための図、図３（Ｂ）はステップＳ１２に係る工程を説明するための図である。
【図４】図４（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ、実施形態に係る各工程を説明するための概略断面図であり、図４（Ａ）はステップＳ１３に係る工程を説明するための図、図４（Ｂ）はステップＳ１４に係る工程を説明するための図である。
【図５】図５（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ、実施形態に係る各工程を説明するための概略断面図であり、図５（Ａ）はステップＳ１５に係る工程を説明するための図、図５（Ｂ）はステップＳ１６、ステップＳ１７に係る工程を説明するための図である。
【図６】比較例のシール構造を説明するための概略断面図である。
【図７】図７（Ａ）〜（Ｃ）はそれぞれ、変形例に係る双極型電池を説明するための概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
まず、好ましい実施形態であるリチウムイオン二次電池の全体構造について説明する。双極型電池は、特に説明したものを除き、一般的なリチウムイオン二次電池についての公知の形態で作製することができ、説明した形態のみに特に限定されるものではない。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。図面の寸法比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。
【００１５】
図１を参照して、双極型電池１０は、充放電反応が進行する略矩形の発電要素２０を外装材であるラミネートシート５５の内部に封止して形成している。
【００１６】
発電要素２０は、積層体４０を複数積層して構成している。積層体４０は、樹脂集電体６０の第１の面６１（一方の面に相当する）に正極６５（電極に相当する）を形成し、第２の面６２（他方の面に相当する）に負極６７（電極に相当する）を形成した双極型電極５０、および正極６５、負極６７に浸透させる電解質を含む電解質層を備える。電解質層は、基材としてのセパレータ７０の面方向中央部に電解質を保持させて形成している。
【００１７】
隣接する正極６５、電解質層、負極６７は、一つの単電池層３０を構成する。したがって、双極型電池１０は、単電池層３０が複数積層した構成を備える。発電要素２０における正極側の最外層に位置する樹脂集電体６０ａには正極６５のみを形成している。一方、発電要素２０における負極側の最外層に位置する樹脂集電体６０ｂには負極６７のみを形成している。最外層に位置する樹脂集電体６０ａの第１、第２の面６１、６２にそれぞれ正極６５を形成することも可能である。同様に、最外層に位置する樹脂集電体６０ｂの第１、第２の面６１、６２にそれぞれ負極６７を形成することも可能である。
【００１８】
発電要素２０の最外層に位置する樹脂集電体６０ａ、６０ｂには、高導電性部材からなる集電板５７を接続している。図中省略するが、集電板５７の一部を外装材であるラミネートシート５５の外部へ引き出して配置している。発電要素２０から外部へ電流を引き出すための電極タブとして利用することを可能にするためである。
【００１９】
電解質層からの電解質の漏れや揮発などを防止することを目的としてシール部８８を形成している。シール部８８は、電解質の漏れや揮発などを防止して、双極型電池１０にサイクル特性の低下が生じることを防止する。隣接する樹脂集電体６０間に液絡が生じることを防止する機能や、電池外部から内部へ水等が浸入することを防止する機能も発揮する。
【００２０】
ここで、図５（Ａ）、（Ｂ）には、製造過程における双極型電池１０の一部を拡大した断面図を示す。双極型電池１０は、熱硬化性樹脂を含む樹脂集電体６０と、熱硬化性樹脂からなる第１のシール材８１と熱可塑性樹脂からなる第２のシール材８２とを接合して形成されたシールアッシー８０と、を有している。樹脂集電体６０にシールアッシー８０の第１のシール材８１を接合することによって、シールアッシー８０と樹脂集電体６０との間をシールしている。樹脂集電体６０において正極６５が形成された第１の面６１、および負極６７が形成された第２の面６２のそれぞれに、第１のシール材８１を介してシールアッシー８０をそれぞれ接合させている。そして、双極型電池１０は、樹脂集電体６０に電解質が浸透するポーラス状のセパレータ７０を重ねた積層体４０と、複数の積層体４０を第２のシール材８２同士を向かい合わせて積層させた発電要素２０と、を有している。第２のシール材８２同士を融着して、シールアッシー８０間をシールしている。
【００２１】
樹脂集電体６０に接合させた各シールアッシー８０は、シール部８８を形成するためのシール構造８５を構成する。シール部８８は、樹脂集電体６０に接合した隣接する二つのシールアッシー８０間を第２のシール材８２によってシールして形成している。
【００２２】
次に、双極型電池の各構成要素について説明する。
【００２３】
[樹脂集電体]
樹脂集電体６０は導電性を有する樹脂層を含む。好適には、樹脂集電体６０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、必須に熱硬化性樹脂を含み、集電体の役割を果たす。熱硬化性樹脂としては、例えば、ポリイミド系熱硬化性樹脂を用いることが好ましいが、これに限定されるものではなく、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を使用することも可能である。例えば、上記熱硬化性樹脂材料を所定比で混合したものを硬化させて成形し、樹脂層として用いることが可能である。樹脂集電体６０の具体的な構成について説明する。
【００２４】
樹脂層が導電性を有するには、具体的な形態として、１）樹脂を構成する高分子材料が導電性高分子である形態、２）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。
【００２５】
上記１）の形態における導電性高分子は、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て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。具体的には、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアセチレン、ポリパラフェニレン、ポリフェニレンビニレン、ポリアクリロニトリル、ポリオキサジアゾール、またはこれらの混合物などが好ましい。電子伝導性および電池内で安定に使用できるという観点から、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアセチレンがより好ましい。
【００２６】
上記２）の形態に用い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。
【００２７】
具体的には、アルミニウム材、ステンレス（ＳＵＳ）材、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。これらの導電性フィラーは１種単独で用いられてもよいし、２種以上併用してもよい。また、これらの合金材が用いられてもよい。好ましくは銀材、金材、アルミニウム材、ステンレス材、カーボン材、より好ましくはカーボン材である。また、これらの導電性フィラー（導電材）は、粒子系セラミック材料や樹脂材料の周りに導電性材料（上記導電材）をめっき等でコーティングしたものでもよい。
【００２８】
前記カーボン材としては、例えば、アセチレンブラック、バルカン、ブラックパール、カーボンナノファイバー、ケッチェンブラック、カーボンナノチューブ、カーボンナノホーン、カーボンナノバルーン、ハードカーボン、およびフラーレンからなる群より選択される少なくとも１種が挙げられる。これらのカーボン材は電位窓が非常に広く、正極電位および負極電位の双方に対して幅広い範囲で安定であり、さらに導電性に優れている。また、カーボン材は非常に軽量なため、質量の増加が最小限になる。さらに、カーボン材は、電極の導電助剤として用いられることが多いため、これらの導電助剤と接触しても、同材料であるがゆえに接触抵抗が非常に低くなる。なお、カーボン材を導電性粒子として用いる場合には、カーボンの表面に疎水性処理を施すことにより電解質のなじみ性を下げ、集電体の空孔に電解質が染み込みにくい状況を作ることも可能である。
【００２９】
導電性フィラー（導電材）の形状は、特に制限はなく、粒子状、粉末状、繊維状、板状、塊状、布状、またはメッシュ状などの公知の形状を適宜選択することができる。例えば、樹脂に対して広範囲に亘って導電性を付与したい場合は、粒子状の導電材料を使用することが好ましい。一方、樹脂において特定方向への導電性をより向上させたい場合は、繊維状等の形状に一定の方向性を有するような導電材料を使用することが好ましい。
【００３０】
また、樹脂層が導電性フィラーを含む形態の場合、樹脂層を形成する樹脂は、上記導電性フィラーに加えて、当該導電性フィラーを結着させる導電性のない高分子材料を含んでいてもよい。樹脂層の構成材料として導電性のない高分子材料を用いることによって、導電性フィラーの結着性を高め、電池の信頼性を高めることができる。高分子材料は、印加される正極電位および負極電位に耐えうる材料から選択される。
【００３１】
導電性のない高分子材料の例としては、好ましくは、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエーテルニトリル（ＰＥＮ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、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）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）または、これらの混合物が挙げられる。これらの材料は電位窓が非常に広く正極電位、負極電位のいずれに対しても安定である。また軽量であるため、電池の高出力密度化が可能となる。これらの中でも、好ましくはポリイミドである。
【００３２】
導電性フィラーの含有量も特に制限はない。特に、樹脂が導電性高分子材料を含み、十分な導電性が確保できる場合は、導電性フィラーを必ずしも添加する必要はない。しかしながら、樹脂が非導電性高分子材料のみからなる場合は、導電性を付与するために導電性フィラーの添加が必須となる。この際の導電性フィラーの含有量は、非導電性高分子材料の全質量に対して、好ましくは５〜３５ｗｔ％であり、より好ましくは５〜２５ｗｔ％であり、さらに好ましくは５〜１５ｗｔ％である。かような量の導電性フィラーを樹脂に添加することにより、樹脂の質量増加を抑制しつつ、非導電性高分子材料にも十分な導電性を付与することができる。
【００３３】
上記樹脂層には、導電性フィラーおよび樹脂の他、他の添加剤を含んでいてもよいが、好ましくは、導電性フィラーおよび樹脂からなる。
【００３４】
樹脂層は、従来公知の手法により製造できる。例えば、スプレー法またはコーティング法を用いることにより製造可能である。具体的には、高分子材料を含むスラリーを調製し、これを塗布し硬化させる手法が挙げられる。スラリーの調製に用いられる高分子材料の具体的な形態については上述した通りであるため、ここでは説明を省略する。前記スラリーに含まれる他の成分としては、導電性フィラーが挙げられる。導電性フィラーの具体例についても上述の通りであるために、ここでは説明を省略する。あるいは、高分子材料および導電性フィラー、その他の添加剤を従来公知の混合方法にて混合し、得られた混合物をフィルム状に成形することで得られる。また、例えば、特開２００６−１９０６４９号公報に記載の方法のように、インクジェット方式により樹脂層を作製してもよい。また、市販の導電性を有する樹脂フィルムを使用してもよい。市販品の例としては、例えば、宇部興産株式会社製のユーピレックス（登録商標）−Ｓ ５０Ｓ、株式会社カネカ製のアピカル（登録商標）、東レ・デュポン株式会社製のカプトン（登録商標）などの導電性を有する熱硬化性ポリイミドフィルムが挙げられる。
【００３５】
例えば、樹脂層が熱硬化性ポリイミドである樹脂集電体を製造する場合は、樹脂層の前駆体としてポリアミック酸を用い、次のような方法で製造することもできる。すなわち、ポリアミック酸と導電材料とを混合した溶液を、平滑な支持体上に塗布し加熱乾燥してフィルム状にした後、さらに熱処理により前駆体を重合させ集電体とする方法である。
【００３６】
ポリアミック酸のフィルムを作製する際の加熱手段は特に制限されず、従来公知のものを使用することができ、例えば、熱風乾燥機、熱窒素乾燥機、遠赤外線乾燥機、高周波誘導加熱装置などが挙げられる。また、加熱時間も特に制限されないが、好ましくは５〜１８０分、より好ましくは１０〜１２０分である。さらに、加熱温度も特に制限されないが、好ましくは７０〜１５０℃、より好ましくは８０〜１２０℃である。
【００３７】
得られたポリアミック酸のフィルムをポリイミドフィルムとする場合の熱処理は、２段階で行うことが好ましい。好ましくは１段目の熱処理を１００〜２５０℃で１〜１０分間行い、２段目の熱処理を４００〜６００℃で０．１〜１５分間行う。また、１段目の熱処理終了後から２段目の熱処理開始までの昇温条件は、１〜１５℃／秒が好ましい。一般には、上記ポリアミック酸のフィルムを作製する際の乾燥温度よりも高温で熱処理することにより、イミド化反応が進行して、ポリイミドフィルムを得ることができる。
【００３８】
樹脂集電体６０の厚さは、特に限定されるものではないが、電池の出力密度を高める上では、薄いほど好ましい。双極型電池１０においては、正極６５および負極６７の間に存在する樹脂集電体６０は、積層方向に水平な方向の電気抵抗が高くてもよいため、樹脂集電体６０の厚さを薄くすることが可能である。具体的には、樹脂集電体６０の厚さは、０．１〜１５０μｍであることが好ましく、１０〜１００μｍであることがより好ましい。なお、該樹脂集電体６０は単層構造でもよいし、２層以上の多層構造であってもよい。
【００３９】
[正極]
正極６５の正極活物質は、例えば、ＬｉＭｎ２Ｏ４などのリチウム−マンガン複合酸化物、ＬｉＮｉＯ２などのリチウム−ニッケル複合酸化物、ＬｉＣｏＯ２などのリチウム−コバルト複合酸化物などである。しかし、これらに特に限定されない。なお、容量および出力特性の観点から、リチウム−遷移金属複合酸化物を適用することが好ましい。
【００４０】
[負極]
負極６７の負極活物質は、例えば、ハードカーボン（難黒鉛化炭素材料）である。しかし、これに特に限定されず、黒鉛系炭素材料や、リチウム−遷移金属複合酸化物を利用することも可能である。特に、カーボンおよびリチウム−遷移金属複合酸化物からなる負極活物質は、容量および出力特性の観点から好ましい。
【００４１】
[電解質層]
電解質層の一部であるセパレータ７０の素材は、例えば、電解質を浸透し得る通気性を有するポーラス状のポリエチレン樹脂（ＰＥ）である。しかし、これに特に限定されず、ポリプロピレン樹脂（ＰＰ）、その他にもポリオレフィン樹脂、ＰＰ／ＰＥ／ＰＰの３層構造をした積層物、ポリアミド、ポリイミド、アラミド、不織布を利用することも可能である。不織布は、例えば、綿、レーヨン、アセテート、ナイロン、ポリエステルなどである。セパレータ７０の微細孔の径は、最大で１μｍ以下（通常、数十ｎｍ程度の孔径である）であることが望ましい。
【００４２】
電解質のホストポリマーは、例えば、ＨＦＰ（ヘキサフルオロプロピレン）コポリマーを１０％含むＰＶＤＦ−ＨＦＰ（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）である。しかし、これに特に限定されず、その他のリチウムイオン伝導性を持たない高分子や、イオン伝導性を有する高分子（固体高分子電解質）を適用することも可能である。その他のリチウムイオン伝導性を持たない高分子は、例えば、ポリアクリロニトリル、ポリメチルメタクリレートである。イオン伝導性を有する高分子は、例えば、ポリエチレンオキシドやポリプロピレンオキシドである。
【００４３】
ホストポリマーによって保持する電解液は、例えば、プロピレンカーボネート（ＰＣ）およびエチレンカーボネート（ＥＣ）からなる有機溶媒、支持塩としてのリチウム塩（ＬｉＰＦ６）を含んでいる。有機溶媒は、ポリプロピレンカーボネートおよびエチレンカーボネートに特に限定されず、その他の環状カーボネート類、ジメチルカーボネート等の鎖状カーボネート類、テトラヒドロフラン等のエーテル類を適用することが可能である。リチウム塩は、ＬｉＰＦ６に特に限定されず、その他の無機酸陰イオン塩、ＬｉＣＦ３ＳＯ３等の有機酸陰イオン塩を適用することが可能である。
【００４４】
[外装材]
外装材としては、例えば、ラミネートシート５５が用いられ得る。ラミネートシート５５は、ポリプロピレン樹脂（ＰＰ）、アルミニウム、ナイロンがこの順に積層されてなる３層構造として構成されたものを用いることができる。なお、場合によっては、従来公知の金属缶ケースを外装材として用いることができる。
【００４５】
[集電板]
高導電性部材からなる集電板５７には、例えば、アルミニウム、銅、チタン、ニッケル、ステンレス、これらの合金を用いることができる。
【００４６】
[シール部]
シール部８８は、第１のシール材８１と第２のシール材８２からなる２層構造のシールアッシー８０を利用して形成している。
【００４７】
第１のシール材８１には、熱硬化性樹脂を利用している。例えば、ポリイミド、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂、およびこれらを混合したものを適宜選択することができる。
【００４８】
第２のシール材８２には、公知のホットメルトタイプの熱可塑性樹脂を利用している。例えば、ポリエチレン樹脂（ＰＥ）、ポリプロピレン樹脂（ＰＰ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリトリメチレンテレフタレート（ＰＴＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリブチレンナフタレート（ＰＢＮ）などのポリエステル樹脂等を利用することが可能である。耐蝕性、耐薬品性、作り易さ（製膜性）、経済性などの観点から、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートが、第２のシール材８２として好ましい。なお、第２のシール材８２は１種のみを用いてもよいし、２種以上組み合わせて用いてもよい。
【００４９】
シールアッシー８０は、第１のシール材８１と第２のシール材８２を接合して作製している（図３をも参照）。
【００５０】
樹脂集電体６０へのシール材の接合に先立って、第１のシール材８１と第２のシール材８２を仮接合させたシールアッシー８０を作製している。シールアッシー８０の作製に際し、熱による硬化反応が生じる前の熱硬化性樹脂を第１のシール材８１として準備している。
【００５１】
第１のシール材８１と第２のシール材８２の接合は、ホットプレス機１００ａによって加熱して両者を軟化させて行う。使用するホップレス機１００ａは特に限定されるものではなく、樹脂材料の熱融着等に用いられる公知のものを適宜採用することができる。後述するホットプレス機１００ｂ、１００ｃについても同様である。
【００５２】
軟化した第１のシール材８１と軟化した第２のシール材８２は物理的に密着する。密着させた状態で熱可塑性樹脂からなる第２のシール材８２を冷却して固化させる。第２のシール材８２が固化して、第１のシール材８１と第２のシール材８２が接合する。
【００５３】
加熱条件は、第１のシール材８１の硬化反応が数％程度進行する温度、および時間に設定している。第１のシール材８１の硬化反応が過度に進行することを防ぐためである。後に行われる樹脂集電体６０に第１のシール材８１を接合する工程において、第１のシール材８１の硬化反応を十分に進行させて接合を行うことを可能にしている（図４（Ｂ）をも参照）。
【００５４】
シールアッシー８０を作製する工程における第１のシール材８１の硬化反応の進行の程度は、樹脂集電体６０に第１のシール材８１を接合する工程において硬化反応を利用した接合を行うことが可能になる範囲内に収められていればよく、特に限定されるものではない。
【００５５】
シールアッシー８０の厚みは、５〜２００μｍであることが好ましく、１０〜１５０μｍであることがより好ましいが、これに限定されるものではない。
【００５６】
シール部８８の形成に先立って、シールアッシー８０を樹脂集電体６０に接合させて集電体アッシー９０を作製している（図４をも参照）。
【００５７】
集電体アッシー９０の作製は、樹脂集電体６０に第１のシール材８１を向かい合わせてシールアッシー８０を重ねた後、第１のシール材８１の硬化反応を進行させて行う。前述したシールアッシー８０を作製する工程において加熱条件を調整し、第１のシール材８１の硬化反応が過度に進行することを防止している。このため、第１のシール材８１の硬化反応を十分に進行させて接合を行うことが可能になっている。
【００５８】
樹脂集電体６０において正極６５を形成した第１の面６１の外周部６３、および負極６７を形成した第２の面６２の外周部６３にシールアッシー８０を重ねた状態とし、シールアッシー８０、および樹脂集電体６０をホットプレス機１００ｂによって加熱して接合している。加熱条件は、第１のシール材８１の硬化反応が十分に進行する温度、および時間に設定している。
【００５９】
樹脂集電体６０には、構成材料として硬化反応後の熱硬化性樹脂が含まれている。熱硬化性樹脂は、熱による分子間の架橋反応で硬化して不溶不融となるため、再加熱しても軟化しない。このため、樹脂集電体６０と第１のシール材８１を軟化させて互いに物理的に密着させた状態で接合を行うことが難しい。そこで、熱硬化性樹脂同士のＳＰ値の差が小さいことに着目して、熱硬化性樹脂からなる第１のシール材８１の硬化反応を進行させて行う接合方法を採用している。
【００６０】
樹脂同士の接合によってシール部を形成させる場合、接合部における物質の混ざり合いやすさを示すＳＰ値がシール部のシール性に大きな影響を与える。ＳＰ値は物質の親和性を表す物性値である。ＳＰ値が近い物質同士は混ざり合いやすく、ＳＰ値の差が大きくなる物質同士ほど混ざり合いにくくなる。一般的に、熱硬化性樹脂同士はＳＰ値の差が小さいため混ざり合いやすく、強固に接合を行うことが可能になっている。これに対して、熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂とではＳＰ値の差が大きくなるため混ざり合いにくく、接合力が低下する。これによって、シール部におけるシール性の低下を招くことになる。
【００６１】
樹脂集電体６０に重ねた硬化する前の第１のシール材８１は、硬化反応が進行する過程において軟化する。高分子材料である第１のシール材８１を軟化させて、高分子材料である樹脂集電体６０と相溶させる。熱硬化性樹脂からなる第１のシール材８１と樹脂集電体６０に含まれる熱硬化性樹脂とではＳＰ値の差が小さいため、第１のシール材８１が樹脂集電体６０に混ざりやすくなっている。混ざり合った状態で加熱する温度を上げて、第１のシール材８１の硬化反応を進行させる。第１のシール材８１の硬化反応が十分に進行することによって、樹脂集電体６０と第１のシール材８１とが強固に接合されることになる。このように、第１のシール材８１を樹脂集電体６０に接合させて、シールアッシー８０と樹脂集電体６０との間をシールした集電体アッシー９０を作製している。
【００６２】
シールアッシー８０は、樹脂集電体６０の正極６５を形成した第１の面６１、および負極６７を形成した第２の面６２に接合している（図４をも参照）。
【００６３】
樹脂集電体６０の第１の面６１、および第２の面６２の両面に一度の加熱作業によってシールアッシー８０を接合させている。樹脂集電体６０の第１の面６１、および第２の面６２に別々にシールアッシー８０を接合させる作業を行う場合に比べて、双極型電池１０の製造工程数を減らすことができる。さらに、セパレータ７０とともに樹脂集電体６０を積層して積層体４０を形成する際、シールアッシー８０と樹脂集電体６０が一体化した集電体アッシー９０として取り扱うことが可能になる。双極型電池の作製に際し、シール材と集電体を別途に準備して積層する場合に比べて、作業を簡略化して行うことが可能になっている。
【００６４】
シール部８８は、電解質層の基材となるセパレータ７０と集電体アッシー９０を積層して形成した積層体４０を複数積層させた後、第２のシール材８２同士を融着してシールすることによって形成している（図５をも参照）。
【００６５】
積層体４０は、シールアッシー８０の第２のシール材８２同士が向かい合うように積層している。電解質にゲル状電解質、液電解質を利用する場合には、第２のシール材８２によってセパレータ７０の外周部を挟み込ませるように積層を行う。セパレータ７０の外周部を挟み込ませることによって、電解質の漏れ、および樹脂集電体６０間の液絡を好適に防止することが可能になるためである。電解質に固体高分子電解質を利用する場合には、第２のシール材８２によってセパレータ７０の外周部を挟み込ませて積層を行う必要はなく、セパレータ７０の外周部を挟み込まない形態によって積層させることが可能である。
【００６６】
第２のシール材８２を向かい合わせた状態でホットプレス機１００ｃによって加熱し、第２のシール材８２を溶かして融着している。融着した第２のシール材８２が冷却して固化し、隣接するシールアッシー８０間をシールする。このようにして、シール部８８を形成させる。シール部８８を形成する際の加熱条件は、熱可塑性樹脂である第２のシール材８２の融点よりも高い温度とし、融着が可能な加熱時間に設定している。第２のシール材８２を融着して形成したシール部８８は、正極６５および負極６７に浸透させる電解質の漏れや揮発、外部からの水の浸入などを好適に防止する。
【００６７】
第１のシール材８１と第２のシール材８２とを積層した２層構造のシールアッシー８０を利用してシール部８８を形成している。シールアッシー８０を２層構造とすることによって、熱硬化性樹脂からなる第１のシール材８１（第１の層）によってシールアッシー８０と樹脂集電体６０との接合力を高めるとともに、熱可塑性樹脂からなる第２のシール材８２（第２の層）によるガス抜き機能をシール部８８に備えさせることが可能になっている。第２のシール材８２を熱可塑性樹脂によって形成しているため、一度融着させた第２のシール材８２同士の接合を切断して、さらに再接合させることができる。双極型電池１０の製造過程、および充放電時に双極型電池１０の内部にガスが発生した際、第２のシール材８２を切断してガスを抜くことができ、ガスの滞留に伴う性能劣化を防ぐことができる。
【００６８】
双極型電池１０の充放電時に、樹脂集電体６０に膨張、収縮が生じる場合がある。熱可塑性樹脂からなる第２のシール材８２は、熱硬化性樹脂からなる第１のシール材８１に比べて伸長し易い。樹脂集電体６０が膨張、収縮する際、第２のシール材８２が柔軟に変形することによって、第１のシール材８１と樹脂集電体６０との接合界面で生じる応力を緩和させる。樹脂集電体６０から第１のシール材８１が剥離することを好適に防止することができ、シール部８８におけるシール性を長期にわたって維持することが可能になっている。
【００６９】
次に、実施形態に係る双極型電池の製造方法について説明する。
【００７０】
図２を参照して、双極型電池１０の製造方法は、第１のシール材８１と第２のシール材８２を積層する工程（Ｓ１１）と、第１のシール材８１と第２のシール材８２を接合してシールアッシー８０を作製する工程（Ｓ１２）と、樹脂集電体６０にシールアッシー８０を重ねる工程（Ｓ１３）と、樹脂集電体６０にシールアッシー８０を接合させて集電体アッシー９０を作製する工程（Ｓ１４）と、集電体アッシー９０とセパレータ７０を積層して積層体４０を形成する工程（Ｓ１５）と、積層体４０を積層する工程（Ｓ１６）と、第２のシール材８２同士を融着させる工程（Ｓ１７）と、を含む。
【００７１】
図３（Ａ）を参照して、硬化反応前の熱硬化性樹脂からなる第１のシール材８１と、熱可塑性樹脂からなる第２のシール材８２を積層する（Ｓ１１）。
【００７２】
図３（Ｂ）を参照して、第１のシール材８１と第２のシール材８２を積層した状態でホットプレス機１００ａによって加熱する（Ｓ１２）。
【００７３】
加熱を行う温度は、第１のシール材８１の硬化反応が数％程度進行する温度にする。これによって、第１のシール材８１の硬化反応が過度に進行することを防ぐ。集電体アッシー９０を作製する工程（Ｓ１４）において、第１のシール材８１の硬化反応を十分に進行させて接合を行うことを可能にしている。
【００７４】
加熱によって第１のシール材８１と第２のシール材８２が軟化し、両者が物理的に密着する。密着した状態で第２のシール材８２を冷却して固化させる。第１のシール材８１と第２のシール材８２とを接合させて、シールアッシー８０を完成させる。
【００７５】
図４（Ａ）を参照して、樹脂集電体６０にシールアッシー８０を重ねる（Ｓ１３）。
【００７６】
シールアッシー８０は、正極６５を取り囲むように樹脂集電体６０の第１の面６１の外周部分６３に重ねる。シールアッシー８０の第１のシール材８１は樹脂集電体６０の第１の面６１に向かい合わせる。同様にして、負極６７を取り囲むように樹脂集電体６０の第２の面６２の外周部分６３にもシールアッシー８０を重ねる。シールアッシー８０の第１のシール材８１を樹脂集電体６０の第２の面６２に向かい合わせる。
【００７７】
第１のシール材８１と第２のシール材８２を接合したシールアッシー８０を準備しているため、樹脂集電体６０にシール材を重ねる作業を簡略化して行うことが可能になっている。作業時におけるシールアッシー８０の取り扱いが容易なため、シール位置を定めながら精度よく積層させることができる。これによって、樹脂集電体６０とシールアッシー８０との間のシール性の向上を図ることができる。
【００７８】
図４（Ｂ）を参照して、樹脂集電体６０にシールアッシー８０を接合させて集電体アッシー９０を作製する（Ｓ１４）。
【００７９】
樹脂集電体６０にシールアッシー８０を重ねた状態でホットプレス機１００ｂによって加熱する。高分子材料である第１のシール材８１を軟化させて、高分子材料である樹脂集電体６０と相溶させる。加熱する温度を徐々に上げて行き、第１のシール材８１の硬化反応を進行させる。硬化反応が十分に進行して第１のシール材８１が樹脂集電体６０に接合する。シールアッシー８０と樹脂集電体６０との間をシールした集電体アッシー９０を完成させる。集電体アッシー９０に接合したシールアッシー８０はそれぞれシール部８８を形成するためのシール構造８５を構成する。
【００８０】
樹脂集電体６０において正極６５が形成された第１の面６１、および負極６７が形成された第２の面６２のそれぞれにシールアッシー８０を重ねた状態で加熱して接合を行っている。樹脂集電体６０の第１の面６１、および第２の面６２の両面に同時にシールアッシー８０を接合させることができ、樹脂集電体６０の第１の面６１、および第２の面６２に別々にシールアッシー８０を接合させる作業を行う場合に比べて、双極型電池１０の製造工程数を減らすことができ、製造効率を向上させることができる。
【００８１】
ここで図６には、硬化反応後の熱硬化性樹脂を含む樹脂集電体２６０にホットメルトタイプの熱可塑性樹脂からなるシール材２８０を接合させた比較例に係るシール構造を示す。
【００８２】
樹脂集電体２６０には、製作段階において硬化させた硬化反応後の熱硬化性樹脂が含まれている。樹脂集電体２６０が加熱しても軟化しないため、シール材２８０と樹脂集電体２６０とを物理的に密着させた状態で接合を行うことが難しい。さらに、樹脂集電体２６０に含まれる熱硬化性樹脂と、熱可塑性樹脂からなるシール材２８０とではＳＰ値の差が大きいため、軟化したシール材２８０が樹脂集電体２６０に混ざりにくい。したがって、ホットメルトタイプの熱可塑性樹脂からなるシール材２８０を利用した比較例に係るシール構造にあっては、シール材２８０と樹脂集電体２６０との接合力が著しく低下する。これによって、シール部のシール性が低下するため、電解質の漏れや揮発等による双極型電池のサイクル特性の低下を招くことになる。
【００８３】
これに対して、本実施形態にあっては、硬化反応前の熱硬化性樹脂からなる第１のシール材８１と熱可塑性樹脂からなる第２のシール材８２とを接合して作製したシールアッシー８０を、第１のシール材８１の硬化反応を進行させて硬化反応後の熱硬化性樹脂を含む樹脂集電体６０に接合している。
【００８４】
第１のシール材８１に硬化反応前の熱硬化性樹脂を利用し、第２のシール材８２に熱可塑性樹脂を利用している。このため、シールアッシー８０を作製する工程において、第１のシール材８１、および第２のシール材８２を軟化させて物理的に両者を密着させた状態で接合を行うことができる。さらに、シールアッシー８０を作製する工程において、第１のシール材８１と第２のシール材８２との接合を、第１のシール材８１に過度な硬化反応が進行する温度よりも低い温度によって加熱して行っている。このため、集電体アッシー９０を作製する工程において、第１のシール材８１の硬化反応を十分に進行させて樹脂集電体６０に第１のシール材８１を接合させることができる。そして、熱硬化性樹脂を含む樹脂集電体６０と第１のシール材８１とではＳＰ値の差が小さいため、第１のシール材８１の硬化反応が進行する過程において、高分子材料である第１のシール材８１を軟化させて、高分子材料である樹脂集電体６０に相溶させて接合を行うことができる。これによって、樹脂集電体６０とシールアッシー８０との接合を強固にすることができる。
【００８５】
図５（Ａ）を参照して、集電体アッシー９０にセパレータ７０を積層して積層体４０を形成する（Ｓ１５）。
【００８６】
積層体４０を形成する際、シールアッシー８０と樹脂集電体６０とが一体化した集電体アッシー９０として取り扱うことが可能になっている。シール材と集電体を別途に準備して積層する場合に比べて、作業を簡略化して行うことができる。
【００８７】
図５（Ｂ）を参照して、シールアッシー８０の第２のシール材８２同士を向かい合わせて積層体４０を複数積層させる（Ｓ１６）。
【００８８】
複数積層した積層体４０は、双極型電池１０の発電要素２０を構成する。
【００８９】
次に、シールアッシー８０、および樹脂集電体６０を第２のシール材８２の融点よりも高い温度によって加熱して、第２のシール材８２同士を融着させる（Ｓ１７）。
【００９０】
電解質を注入するための注入口を形成するように一部を除いて融着して袋状に封止する。封止した状態で液電解質を注入し、正極６５および負極６７に浸透させる。融着させるための加熱は、ホットプレス機１００ｃによって行う。
【００９１】
電解質を注入した後、第２のシール材８２の残りの部分を融着させる。第２のシール材８２を融着させて、隣接するシールアッシー８０間をシールする。このようにして、シール部８８を完成させる。シール部８８は、電解質の漏れや揮発、外部からの水の浸入を好適に防止するシール機能を発揮する。
【００９２】
以上の工程を行うことによって、硬化反応後の熱硬化性樹脂を含む樹脂集電体６０とシールアッシー８０との接合を強固にすることができ、シール部８８におけるシール性を向上させた双極型電池１０を提供することが可能になる。
【００９３】
上述したように本実施形態にあっては、硬化反応前の熱硬化性樹脂からなる第１のシール材８１と熱可塑性樹脂からなる第２のシール材８２とを接合して作製したシールアッシー８０を、硬化反応後の熱硬化性樹脂を含む樹脂集電体６０に接合させて集電体アッシー９０を作製している。シールアッシー８０を作製する工程において、第１のシール材８１と第２のシール材８２との接合を、第１のシール材８１に硬化反応が生じる温度よりも低い温度によって加熱して行う。このため、樹脂集電体６０にシールアッシー８０を接合させる工程において、第１のシール材８１の硬化反応を十分に進行させて接合を行うことができる。これによって、樹脂集電体６０とシールアッシー８０との接合を強固にして双極型電池１０のシール性を向上させることができ、双極型電池１０のサイクル特性の低下を抑制することができる。
【００９４】
樹脂集電体６０の第１の面６１および、第２の面６２にシールアッシー８０を接合した集電体アッシー９０を作製している。樹脂集電体６０の第１の面６１、および第２の面６２の両面に同時にシールアッシー８０を接合させている。このため、樹脂集電体６０の第１の面６１、および第２の面６２に別々にシールアッシー８０を接合させる作業を行う場合に比べて、双極型電池１０の製造工程数を減らすことができ、製造効率を向上させることができる。積層体４０を形成する際、シールアッシー８０と樹脂集電体６０とが一体化した集電体アッシー９０として取り扱うことができる。シール材と集電体を別途に準備して積層する場合に比べて、作業を簡略化して行うことができる。
【００９５】
硬化反応後の熱硬化性樹脂を含む樹脂集電体６０とシールアッシー８０との接合を強固にすることができ、シール部８８におけるシール性を向上させた双極型電池１０を提供することが可能になる。
【００９６】
上述した実施形態は、適宜変更することが可能である。シールアッシー８０の形状や、シールアッシー８０を接合する位置は、実施形態において説明したものに限定されるものではなく、第１のシール材の硬化反応を進行させて樹脂集電体との接合を行うことが可能な範囲内において、適宜変更することが可能である。
【００９７】
また、下記の変形例に示すように、シールアッシー８０は、第１のシール材８１と第２のシール材８２が積層されてなる２層を少なくとも有していればよく、さらに複数のシール材を積層させた３層以上の多層構造に形成することも可能である。
【００９８】
（変形例）
図７には、前述した実施形態の変形例を示す。本変形例にあっては、シールアッシー８０を、熱硬化性樹脂からなる第１のシール材８１（第１の層）、熱可塑性樹脂からなる第２のシール材８２（第２の層）、および熱硬化性樹脂からなる第３のシール材８３（第３の層）の３層構造に形成している。このような点において、第１のシール材８１と第２のシール材８２を積層した２層構造のシールアッシー８０を利用する前述の実施形態と相違する。前述した実施形態と同一の部材および同一の工程については、その説明を一部省略する。
【００９９】
図７（Ａ）を参照して、シールアッシー８０は、第１のシール材８１、第２のシール材８２、第３のシール材８３を積層した状態で加熱して形成している。
【０１００】
加熱条件は、第１のシール材８１、および第３のシール材８３の硬化反応が数％程度進行する温度、および時間に設定している。
【０１０１】
積層した状態で加熱することによって、第１のシール材８１、第２のシール材８２、および第３のシール材８３が軟化して、隣接する層同士が密着する。密着した状態で第２のシール材８２を冷却して固化させている。第１のシール材８１と第３のシール材８３が第２のシール材８２を介して接合した状態になる。
【０１０２】
図７（Ｂ）を参照して、樹脂集電体６０の第１の面６１に３層構造のシールアッシー８０を接合させて集電体アッシー９０を作製する。シールアッシー８０によってシールアッシー８０と樹脂集電体６０との間をシールさせる。
【０１０３】
図７（Ｃ）を参照して、集電体アッシー９０にセパレータ７０を重ねて積層体４０を形成する。積層体４０を複数積層させて電池要素２０を形成する。
【０１０４】
積層した後、ホットプレス機によって加熱を行う。加熱条件は、第１のシール材８１、および第３のシール材８３の硬化反応を十分に進行させることが可能な温度、および時間に設定する。
【０１０５】
シールアッシー８０の第１のシール材８１と樹脂集電体６０とを接合させてシールを行う。同様にして、シールアッシー８０の第３のシール材８３と隣接する他の樹脂集電体６０とを接合させてシールを行う。電解質の漏れや揮発、外部からの水の浸入等を防止するシール部８８を形成させる。
【０１０６】
熱可塑性樹脂からなる第２のシール材８２は、樹脂集電体６０に接合した熱硬化性樹脂からなる第１のシール材８１に比べて伸長し易い。上述した実施形態と同様に、樹脂集電体６０が膨張、収縮する際、第２のシール材８２が柔軟に変形することによって、樹脂集電体６０から第１のシール材８１が剥離することを好適に防止することが可能になっている。
【０１０７】
樹脂集電体６０に３層構造のシールアッシー８０を接合させているため、熱硬化性樹脂からなる第１のシール材８１（第１の層）によって一の樹脂集電体６０との接合を行いつつ、熱硬化性樹脂からなる第３のシール材８３（第３の層）によって一の樹脂集電体６０に隣接する他の樹脂集電体６０との接合を行うことが可能になる。２層構造のシールアッシーを樹脂集電体６０の第１の面６１および第２の面６２の両面にそれぞれ接合させる実施形態と比較して、作業性を向上させることができる。
【０１０８】
熱硬化性樹脂からなる第１のシール材８１および熱硬化性樹脂からなる第３のシール材８３を熱硬化性樹脂を含む樹脂集電体６０に接合させるため、シールアッシー８０と樹脂集電体６０との接合力を向上させることができる。これによって、樹脂集電体６０間のシール性をより向上させることができ、サイクル特性の低下を好適に抑制することができる。
【０１０９】
（実施例）
以下、第１のシール材と第２のシール材からなる２層構造のシールアッシーを用いた双極型電池に関する実施例を説明する。実施例に係る双極型電池は、以下のように製造した。
【０１１０】
＜樹脂集電体の作製＞
ポリイミドなどの熱硬化性樹脂材料を基材とした。基材にアセチレンブラックなどの導電助剤を混ぜた。その後、押し出し成型法によって薄膜化して、矩形形状に作製した。
【０１１１】
＜正極の作製＞
以下の材料を所定の比で混合して正極材料を作製した。
【０１１２】
正極活物質として、ＬｉＭｎ２０４（８５ｗｔ％）を用いた。導電助剤として、アセチレンブラック（５ｗｔ％）を用いた。バインダーとして、ＰＶＤＦ（１０ｗｔ％）を用いた。スラリー粘度調整溶媒として、ＮＭＰを用い、これにより塗布のための粘度調整を実施した。樹脂集電体６０の片面に上記のスラリーを塗布し、乾燥させて正極６５を作製した。
【０１１３】
＜負極の作製＞
以下の材料を所定の比で混合して負極材料を作製した。
【０１１４】
正極活物質として、ハードカーボン（８５ｗｔ％）を用いた。導電助剤として、アセチレンブラック（５ｗｔ％）を用いた。バインダーとして、ＰＶＤＦ（１０ｗｔ％）を用いた。スラリー粘度調整溶媒として、ＮＭＰを用い、これにより塗布のための粘度調整を実施した。樹脂集電体６０の片面に上記のスラリーを塗布し、乾燥させて樹脂集電体６０の第１の面６１に正極６５、第２の面６２に負極６７を塗布した双極型電極５０を完成させた。
【０１１５】
＜電解質材料の作製＞
電解液としてポリカーボネートとエチレンカーボネートを１：１で混合し、リチウム塩には１ＭＬｉＰＦ６（９０ｗｔ％）を用いて電解質材料を作製した。
【０１１６】
＜シールアッシーの作製＞
第１のシール材８１には硬化反応前の熱硬化性樹脂であるエポキシ樹脂を用いた。第２のシール材８２にはポリエチレンとポリプロピレンを混合した熱可塑性樹脂を用いた。第１のシール材８１と第２のシール材８２を積層して、加熱することによって２層構造のシールアッシー８０を作製した。温度条件を８０℃とし、圧力条件を０．２ＭＰａとし、１０秒間加熱した。
【０１１７】
＜集電体アッシーの作製＞
正極６５、および負極６７を形成した樹脂集電体６０にシールアッシー８０を接合させて、集電体アッシー９０を作製した。樹脂集電体６０の四辺の外周に沿ってシールアッシー８０を重ねた状態で加熱し、第１のシール材８１を硬化させて接合した。温度条件を１４０℃とし、圧力条件を１．０ＭＰａとし、１５分間加熱した。
【０１１８】
＜シール部の形成＞
集電体アッシー６０とセパレータ７０を交互に複数積層して発電要素２０を形成した。樹脂集電体６０に重ねたシールアッシー８０のうち、三辺に熱プレスを実施した。熱プレスによってシールアッシー８０の第２のシール材８２同士を融着させて袋状にシールした。シールをしてない一辺から電解質材料を注入した。
【０１１９】
その後、残りの一辺を熱プレスによって融着させてシールしてシール部８８を形成した。第２のシール材８２の融着は、温度条件を２００℃とし、圧力条件を０．２ＭＰａとし、１分間実施した。
【０１２０】
＜双極型電池の作製＞
シール部８８を形成した発電要素にＡ１版の大きさを備えた強電集電板５７を接続させた。強電集電板５７が備える引き出し部を、発電要素２０の投影面外部へ引き出して配置した。強電集電板５７は、発電要素２０を挟み込むように最外層に位置する樹脂集電体６０ａ、６０ｂのそれぞれに接続させた。
【０１２１】
発電要素２０、および強電集電板５７をアルミラミネート５５によって覆わせて真空密閉し、発電要素２０全体を大気圧によって押圧した。強電集電板５７−発電要素２０間の接触が加圧によって高められた双極型電池１０を完成させた。
【０１２２】
次に、製造した双極型電池の評価試験について説明する。
【０１２３】
＜双極型電池の評価試験＞
上記の手順によって製造した双極型電池１０について、以下の方法により性能評価を行った。
【０１２４】
２５℃の雰囲気下、定電流方式（ＣＣ、電流：０．５Ｃ）で４．２Ｖまで充電し、１０分間休止させた後、定電流方式（ＣＣ、電流０．５Ｃ）で２．５Ｖまで放電し、放電後１０分間休止させた。この充放電過程を１サイクルとして、５０サイクルの充放電試験を行った。
【０１２５】
比較例として、熱可塑性樹脂からなる従来のホットメルトタイプのシール材を利用したシール構造を備える双極型電池を準備した。シール材、およびシール構造以外は、本実施例に係る工程と同様の手順によって作製した。比較例について上記の充放電試験を実施し、本実施例の試験結果と比較検討した。
【０１２６】
本実施例に係る双極型電池１０にあっては、５０サイクル後に９０％以上の容量維持率を示した。一方、比較例にあっては、充放電試験の初期にシール材の剥離による電解液の漏れが発生し、放電維持率が著しく低下した。本実施例に係る双極型電池１０は、従来のシール構造を備える双極型電池と比較して、シール部８８のシール性が向上するため、サイクル特性が向上するという結果が示された。
【符号の説明】
【０１２７】
１０ 双極型電池、
２０ 発電要素、
３０ 単電池層、
４０ 積層体、
５０ 双極型電極、
６０ 樹脂集電体、
６０ａ、６０ｂ 最外層に位置する樹脂集電体、
６１ 第１の面（一方の面）、
６２ 第２の面（他方の面）、
６３ 外周部、
６５ 正極（電極）、
６７ 負極（電極）、
７０ セパレータ、
８０ シールアッシー
８１ 第１のシール材、
８２ 第２のシール材、
８３ 第３のシール材、
８５ シール構造、
８８ シール部、
９０ 集電体アッシー。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
硬化反応前の熱硬化性樹脂からなる第１のシール材と熱可塑性樹脂からなる第２のシール材とを少なくとも積層する工程と、
前記第１のシール材の硬化反応が生じる温度よりも低い温度によって前記第１のシール材、および前記第２のシール材を加熱し、前記第１のシール材と前記第２のシール材を接合させて、シールアッシーを作製する工程と、
硬化反応後の熱硬化性樹脂を含む樹脂集電体において電極が形成された面の外周部に前記第１のシール材を向かい合わせて、前記シールアッシーを重ねる工程と、
前記第１のシール材の硬化反応が生じる温度によって前記シールアッシー、および前記樹脂集電体を加熱し、前記シールアッシーの前記第１のシール材を前記樹脂集電体に接合させて、前記シールアッシーと前記樹脂集電体との間をシールした集電体アッシーを作製する工程と、を含む双極型電池のシール構造の製造方法。
【請求項２】
前記シールアッシーを重ねる工程において、前記樹脂集電体において正極が形成された一方の面の外周部、および負極が形成された他方の面の外周部のそれぞれに、前記シールアッシーを重ね、
前記集電体アッシーを作製する工程において、前記樹脂集電体の前記一方の面、および前記他方の面のそれぞれに、前記シールアッシーの前記第１のシール材を接合させる、請求項１に記載の双極型電池のシール構造の製造方法。
【請求項３】
請求項２に記載された方法によって作製された集電体アッシーに、電解質が浸透するポーラス状のセパレータを重ねて、積層体を形成する工程と、
複数の前記積層体を、前記第２のシール材同士を向かい合わせて積層する工程と、
前記第２のシール材の融点よりも高い温度によって前記シールアッシー、および前記樹脂集電体を加熱し、前記第２のシール材同士を融着させる工程と、を含む双極型電池の製造方法。
【請求項４】
熱硬化性樹脂を含む樹脂集電体と、
熱硬化性樹脂からなる第１のシール材と熱可塑性樹脂からなる第２のシール材とを接合して形成されたシールアッシーと、を有し、
前記樹脂集電体に前記シールアッシーの前記第１のシール材が接合され、前記シールアッシーと前記樹脂集電体との間がシールされた、双極型電池のシール構造。
【請求項５】
前記樹脂集電体において正極が形成された一方の面、および負極が形成された他方の面のそれぞれに、前記第１のシール材を介して前記シールアッシーがそれぞれ接合された、請求項４に記載の双極型電池のシール構造。
【請求項６】
請求項５に記載されたシール構造を有する双極型電池であって、
前記樹脂集電体に電解質が浸透するポーラス状のセパレータを重ねた積層体と、
複数の前記積層体を、前記第２のシール材同士を向かい合わせて積層させた発電要素と、を有し、
前記第２のシール材同士が融着してシールされた、双極型電池。
【請求項１】
硬化反応前の熱硬化性樹脂からなる第１のシール材と熱可塑性樹脂からなる第２のシール材とを少なくとも積層する工程と、
前記第１のシール材の硬化反応が生じる温度よりも低い温度によって前記第１のシール材、および前記第２のシール材を加熱し、前記第１のシール材と前記第２のシール材を接合させて、シールアッシーを作製する工程と、
硬化反応後の熱硬化性樹脂を含む樹脂集電体において電極が形成された面の外周部に前記第１のシール材を向かい合わせて、前記シールアッシーを重ねる工程と、
前記第１のシール材の硬化反応が生じる温度によって前記シールアッシー、および前記樹脂集電体を加熱し、前記シールアッシーの前記第１のシール材を前記樹脂集電体に接合させて、前記シールアッシーと前記樹脂集電体との間をシールした集電体アッシーを作製する工程と、を含む双極型電池のシール構造の製造方法。
【請求項２】
前記シールアッシーを重ねる工程において、前記樹脂集電体において正極が形成された一方の面の外周部、および負極が形成された他方の面の外周部のそれぞれに、前記シールアッシーを重ね、
前記集電体アッシーを作製する工程において、前記樹脂集電体の前記一方の面、および前記他方の面のそれぞれに、前記シールアッシーの前記第１のシール材を接合させる、請求項１に記載の双極型電池のシール構造の製造方法。
【請求項３】
請求項２に記載された方法によって作製された集電体アッシーに、電解質が浸透するポーラス状のセパレータを重ねて、積層体を形成する工程と、
複数の前記積層体を、前記第２のシール材同士を向かい合わせて積層する工程と、
前記第２のシール材の融点よりも高い温度によって前記シールアッシー、および前記樹脂集電体を加熱し、前記第２のシール材同士を融着させる工程と、を含む双極型電池の製造方法。
【請求項４】
熱硬化性樹脂を含む樹脂集電体と、
熱硬化性樹脂からなる第１のシール材と熱可塑性樹脂からなる第２のシール材とを接合して形成されたシールアッシーと、を有し、
前記樹脂集電体に前記シールアッシーの前記第１のシール材が接合され、前記シールアッシーと前記樹脂集電体との間がシールされた、双極型電池のシール構造。
【請求項５】
前記樹脂集電体において正極が形成された一方の面、および負極が形成された他方の面のそれぞれに、前記第１のシール材を介して前記シールアッシーがそれぞれ接合された、請求項４に記載の双極型電池のシール構造。
【請求項６】
請求項５に記載されたシール構造を有する双極型電池であって、
前記樹脂集電体に電解質が浸透するポーラス状のセパレータを重ねた積層体と、
複数の前記積層体を、前記第２のシール材同士を向かい合わせて積層させた発電要素と、を有し、
前記第２のシール材同士が融着してシールされた、双極型電池。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−２１０６３５（Ｐ２０１１−２１０６３５Ａ）
【公開日】平成２３年１０月２０日（２０１１．１０．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−７８７４０（Ｐ２０１０−７８７４０）
【出願日】平成２２年３月３０日（２０１０．３．３０）
【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１０月２０日（２０１１．１０．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月３０日（２０１０．３．３０）
【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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