(57)【要約】【課題】集電体の面方向における電流の流れを制限することができる集電体を提供する。【解決手段】本発明の集電体２３は、電池電極を構成する板状の集電体２３であって、第１の半導体領域２３ｐと第２の半導体領域２３ｎとを有する。第１の半導体領域２３ｐは、第１の導電型を有する。第２の半導体領域２３ｎは、集電体２３の面方向において第１の半導体領域２３ｐに隣接して配置され、第１の導電型とは異なる第２の導電型を有する。【選択図】図１
2010086900.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池電極を構成する板状の集電体であって、
第１の導電型を有する第１の半導体領域と、前記集電体の面方向において前記第１の半導体領域に隣接して配置され、前記第１の導電型とは異なる第２の導電型を有する第２の半導体領域と、を有することを特徴とする集電体。
【請求項２】
前記第１および第２の半導体領域は、前記集電体の厚さ方向の全体にわたって形成されていることを特徴とする請求項１に記載の集電体。
【請求項３】
前記第１および第２の半導体領域は、それぞれ矩形状に形成されており、
複数の前記第１および第２の半導体領域が、碁盤目状に交互に連続して配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の集電体。
【請求項４】
前記第１および第２の半導体領域は、それぞれ帯状に形成されており、
複数の前記第１の半導体領域と前記第２の半導体領域とが、交互に連続して配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の集電体。
【請求項５】
前記第１および第２の半導体領域の一方は、格子状に形成されており、他方は、前記格子状の半導体領域に囲まれるように複数形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の集電体。
【請求項６】
前記第１および第２の半導体領域は、所定間隔で周期的に配置されていることを特徴とする請求項３〜５のいずかれ１項に記載の集電体。
【請求項７】
前記第１および第２の半導体領域は、ポリシリコン、アモルファスシリコン、金属酸化物、または導電性高分子体からなる板材に、少なくとも１種の不純物が添加されて形成されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の集電体。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の集電体と、
前記集電体の一方の面に形成される正極活物質層と、
前記集電体の他方の面に形成される負極活物質層と、を有することを特徴とする双極型電極。
【請求項９】
請求項８に記載の双極型電極が、セパレータを介して複数積層されてなることを特徴とする双極型電池。
【請求項１０】
請求項９に記載の双極型電池を、複数直列、並列、または直列と並列とを組み合わせて接続したことを特徴とする組電池。
【請求項１１】
請求項９に記載の双極型電池または請求項１０に記載の組電池を駆動用電源として搭載したことを特徴とする車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、集電体、双極型電極、双極型電池、組電池、および車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車（ＥＶ）およびハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）のモータ駆動用電源として、リチウム電池およびニッケル水素電池などの二次電池の開発が盛んである。二次電池としては、高出力密度を実現可能な双極型電池が注目されている（たとえば、特許文献１）。
【０００３】
双極型電池は、集電体の一方の面に正極活物質層が形成され、他方の面に負極活物質層が形成されてなる双極型電極が、セパレータを介して複数積層されて構成される。このような双極型電池では、セパレータを介して積層方向に隣接する一対の双極型電極によって単電池層が形成されており、双極型電池は、複数の単電池層が直列に接続された構成を有している。
【特許文献１】特開平４−２４８２７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記双極型電池では、隣接する電極間で内部短絡が発生した場合、集電体の面内で短絡部に向かって電流が流れ、電池の温度が上昇するという問題がある。このような電池の温度上昇は、電池機能の停止を引き起こす可能性がある。
【０００５】
本発明は、上述した問題を解決するためになされたものである。したがって、本発明の目的は、集電体の面方向における電流の流れを制限することができる集電体および双極型電極を提供することである。
【０００６】
また、本発明の他の目的は、温度上昇が抑制される双極型電池および組電池を提供することである。
【０００７】
また、本発明のさらに他の目的は、上記双極型電池および組電池を用いた車両を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の上記目的は、下記の手段によって達成される。
【０００９】
本発明の集電体は、電池電極を構成する板状の集電体であって、第１の半導体領域と第２の半導体領域とを有する。前記第１の半導体領域は、第１の導電型を有する。前記第２の半導体領域は、前記集電体の面方向において前記第１の半導体領域に隣接して配置され、前記第１の導電型とは異なる第２の導電型を有する。
【００１０】
本発明の双極型電極は、上記集電体と、前記集電体の一方の面に形成される正極活物質層と、前記集電体の他方の面に形成される負極活物質層と、を有する。
【００１１】
本発明の双極型電池は、上記双極型電極が、セパレータを介して複数積層されてなる。
【００１２】
本発明の組電池は、上記双極型電池を、複数直列、並列、または直列と並列とを組み合わせて接続している。
【００１３】
本発明の車両は、上記双極型電池または上記組電池を駆動用電源として搭載している。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の集電体および双極型電極によれば、互いに隣接する第１および第２の半導体領域の整流作用により、集電体の面方向における電流の流れが制限される。
【００１５】
本発明の双極型電池および組電池によれば、内部短絡時の短絡部への電流集中が抑制されるため、電池の温度上昇が防止される。
【００１６】
本発明の車両によれば、電池の温度上昇が防止されるため、信頼性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、添付の図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、図中、同様の部材には同一の符号を用いた。
【００１８】
図１は、本発明の一実施の形態における双極型電池の概略構成を示す断面図である。本発明の双極型電池は、集電体に整流機能を持たせることにより、集電体の厚さ方向の電流の流れを維持しつつ、集電体の面方向の電流の流れを制限するものである。なお、本実施の形態の双極型電池は、たとえば、リチウム二次電池である。
【００１９】
図１に示すとおり、本実施の形態の双極型電池１０は、電力を発生する発電要素２０が、外装部材３０の内部に収容されて構成されている。外装部材３０の端部には、発電要素２０で発生される電力を取り出すための電極タブ４１，４２が設けられている。
【００２０】
発電要素２０は、扁平な矩形状であって、複数の双極型電極２１がセパレータ２２を介して複数積層されて構成される。双極型電極２１は、一枚の板状の集電体２３と、集電体２３の一方の面に形成される正極活物質層（以下、正極と称する）２４と、集電体２３の他方の面に形成される負極活物質層（以下、負極と称する）２５とを有する。本実施の形態の集電体２３は、互いに隣接して配置されるｐ型の導電型を有する第１の半導体領域とｎ型の導電型を有する第２の半導体領域とを備える。集電体２３についての詳細な説明は後述する。なお、正極活物質および負極活物質は、一般的なリチウム二次電池で用いられる材料と同様であるため、詳細な説明は省略する。
【００２１】
複数の双極型電極２１は、正極２４と負極２５とがセパレータ２２を介して対向するように積層される。積層方向に隣接する集電体２３間に配置される正極２４、セパレータ２２、および負極２５は、発電の最小要素としての単電池層２６を構成する。すなわち、本実施の形態の双極型電池１０では、集電体２３を介して、複数の単電池層２６が電気的に直列に接続されている。積層方向に隣接する集電体２３間には、電解液の漏出を防止するために集電体２３の周縁部に沿ってシール部材２７が設けられている。また、発電要素２０の最上層には、負極２５が形成された第１のエンドプレート２８がセパレータ２２を介して配置されており、最下層には、正極２４が形成された第２のエンドプレート２９がセパレータ２２を介して配置されている。第１および第２のエンドプレート２８，２９は、外装部材３０の外部に導出されて、負極タブ４１および正極タブ４２を構成している。
【００２２】
外装部材３０は、扁平な矩形状であって、電気絶縁性を有する第１および第２の外装部材３０ａ，３０ｂから形成される。第１の外装部材３０ａは、発電要素２０を収容する凹部を有しており、第２の外装部材３０ｂは、当該凹部の周縁部において、発電要素２０を挟み込むように第１の外装部材３０ａと熱融着によって相互に接合されている。第１および第２の外装部材３０ａ，３０ｂは、３層のシートからなるラミネートフィルムであって、相互に接合される接合面から表面に向かって、熱融着層、金属層、および最表層を有している。
【００２３】
次に、図２を参照して、本実施の形態における集電体２３について詳細に説明する。
【００２４】
図２は、図１に示す双極型電池における集電体を説明するための図である。図２（Ａ）は、図１に示す双極型電池における集電体の上面図であり、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。上述したとおり、本実施の形態の集電体２３は、厚さ方向における電流の流れを維持しつつ、面方向における電流の流れを制限する整流機能を備えている。
【００２５】
図２（Ａ）に示すとおり、本実施の形態における集電体２３は、矩形状の板材より形成され、互いに異なる導電型を有する第１の半導体領域２３ｐと第２の半導体領域２３ｎとを備える。第１の半導体領域２３ｐは、電荷担体として正孔が用いられるｐ型の導電型を有し、第２の半導体領域２３ｎは、電荷担体として電子が用いられるｎ型の導電型を有する。第１の半導体領域２３ｐおよび第２の半導体領域２３ｎは、それぞれ矩形状に形成されており、複数の第１および第２の半導体領域２３ｐ，２３ｎは、集電体２３の面方向において碁盤目状に交互に連続して配置されている。また、図２（Ｂ）に示すとおり、第１および第２の半導体領域２３ｐ，２３ｎは、集電体２３の厚さ方向の全体にわたって形成されている。
【００２６】
第１および第２の半導体領域２３ｐ，２３ｎは、集電体２３の面内で互いに隣接しており、境界部においてｐｎ接合を形成している。ｐｎ接合を形成する第１および第２の半導体領域２３ｐ，２３ｎは、集電体２３の面方向の電流の流れを制限するダイオードとして機能する。より具体的には、第１および第２の半導体領域２３ｐ，２３ｎでは、第１の半導体領域２３ｐから第２の半導体領域２３ｎへの電流の流れが許容される一方で、第２の半導体領域２３ｎから第１の半導体領域２３ｐへの電流の流れが制限される。
【００２７】
このような整流機能を備える第１および第２の半導体領域２３ｐ，２３ｎが碁盤目状に複数配置される本実施の形態の集電体２３では、集電体２３の面方向における電流の拡散が防止される。より具体的には、複数の第１および第２の半導体領域２３ｐ，２３ｎによって、所定のオン電圧よりも高い電圧が印加されない限り集電体２３の面方向における電流の流れが許容されず、集電体２３の面方向における電流の拡散が防止される。
【００２８】
一方、第１および第２の半導体領域２３ｐ，２３ｎの一方が形成される集電体２３の厚さ方向は、電流の流れが許容されている。すなわち、本実施の形態の集電体２３では、面方向に互いに隣接して複数形成される第１および第２の半導体領域２３ｐ，２３ｎにより、面方向における電流の拡散が防止される一方で、厚さ方向における電流の流れが許容される。言い換えれば、本実施の形態の集電体２３は、集電体２３の厚さ方向の抵抗率よりも面方向の抵抗率が大きくなるように電気伝導度の異方性が付与されている。
【００２９】
次に、本実施の形態のおける集電体２３の製造工程を説明する。
【００３０】
本実施の形態の集電体２３は、ポリシリコンよりなる板材に２種の不純物を添加して形成される。具体的には、まず、集電体の基材となるポリシリコン基板を準備する。ポリシリコン基板は、１〜１００μｍの厚さを有し、好ましくは、ｐ−型の導電型を有する。次に、第１の半導体領域に対応する開口部を備えたマスクを用いて、ポリシリコン基板にＢ（ホウ素）イオンを注入することにより、ｐ型の第１の半導体領域２３ｐを形成する。そして、第２の半導体領域に対応する開口部を備えたマスクを用いて、ポリシリコン基板にＰ（リン）イオンを注入することにより、ｎ型の第２の半導体領域２３ｎを形成する。なお、集電体の厚さ方向の電気抵抗を低減する見地から、集電体の厚さは薄い方が好ましく、集電体に用いられる基板の厚さおよび基板に注入されるイオンの種類などに応じて、イオンのドーズ量は決定される。なお、ポリシリコン基板にドーパントを注入する処理自体は、一般的なイオン注入処理であるため、詳細な説明は省略する。また、本実施の形態とは異なり、たとえば、基板表面に不純物を蒸着したあとに熱拡散させる熱拡散法によって第１および第２の半導体領域を形成してもよい。
【００３１】
本実施の形態の集電体に用いられる基板としては、ポリシリコン、アモルファスシリコン、金属酸化物、および導電性高分子体などが挙げられる。金属酸化物としては、ＩＴＯ、ＺｎＯ、ＳｎＯ、ＣｄＯ、ＣｄＧａ２Ｏ４などが挙げられ、導電性高分子体としては、有機半導体、ペンタセンなどが挙げられる。基板に添加されるドーパントとしては、たとえば、ポリシリコンおよびアモルファスシリコンに対しては、Ｂ、Ａｌ、Ｇａなどのｐ型のドーパントが挙げられ、Ｎ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂなどのｎ型のドーパントが挙げられる。また、ＺｎＯに対しては、Ｐ、Ｎなどのｐ型のドーパントが挙げられ、Ｇａ、Ａｌ、Ｉｎ、、Ｆなどのｎ型のドーパントが挙げられる。しかしながら、ＺｎＯは、ｎ型の導電型を有するため、図３に示すとおり、ＺｎＯ基板にｐ型のドーパントのみを添加することによって、第１および第２の半導体領域を形成することができる。同様に、ＣｄＯは、ｎ型の導電型を有するため、ＣｄＯ基板にＺｎといったｐ型のドーパントのみを添加することによって、第１および第２の半導体領域を形成することができる。
【００３２】
次に、図４を参照しつつ、本実施の形態のおける集電体２３の作用効果について説明する。図４は、図１に示す双極型電池における集電体の面方向の電流−電圧特性を示す図である。なお、図４では、参考のために、一般的な集電体を用いた場合を比較例として示している。図４中の実線は、本実施の形態における集電体の電流−電圧特性を表しており、破線は、一般的な金属製の集電体の電流−電圧特性を表している。また、図４中の一点鎖線は、導電性の樹脂から形成される集電体の電流−電圧特性を表している。
【００３３】
図４の破線および一点鎖線で示すとおり、金属製および導電樹脂製の集電体では、集電体の面方向における電流の流れが制限されないため、集電体に印加される電圧に比例して、集電体の面方向に電流が流れる。なお、導電樹脂製の集電体は、金属製の集電体よりも電気抵抗率が高いため、薄膜化により面方向に流れる電流をより小さくすることができる。しかしながら、導電樹脂製の集電体であっても、集電体の面方向の電流拡散を防止できない。したがって、金属製および導電樹脂製の集電体では、電極間で内部短絡が発生した場合、短絡部に電流が集中して双極型電池の温度上昇が引き起こされる。
【００３４】
一方、図４の実線で示すとおり、本実施の形態の集電体２３では、交互に複数配置される第１の半導体領域２３ｐと第２の半導体領域２３ｎとによって複数のｐｎ接合が形成されるため、面方向における電流の流れが制限される。より具体的には、複数の第１および第２の半導体領域２３ｐ，２３ｎは、リチウム単電池層の電圧（４Ｖ程度）よりも高いオン電圧（たとえば、２０Ｖ）を有するスイッチング素子を構成する。そして、複数の第１および第２の半導体領域２３ｐ，２３ｎにより、オン電圧よりも低い印加電圧領域において、集電体２３の面方向に電流が流れることが防止される。なお、このようなオン電圧は、第１および第２の半導体領域２３ｐ，２３ｎの数が多いほど高くなる。
【００３５】
そして、このように構成される本実施の形態の集電体２３および双極型電極１０によれば、厚さ方向における電流の流れが維持される一方で、面方向における電流の拡散が防止される。したがって、外部衝撃などにより内部短絡が発生した場合であっても、集電体の面方向に電流が流れて短絡部に電流が集中することが防止される。その結果、内部短絡が発生した場合であっても、短絡部への電流集中に起因する双極型電池の温度上昇が防止される。
【００３６】
次に、図５および図６を参照して、本実施の形態における組電池および車両について説明する。
【００３７】
以上説明してきた双極型電池１０は、直列または並列に複数接続されて電池モジュール５０を形成し、電池モジュール５０がさらに直列または並列に複数接続されて組電池６０を形成することができる。電池モジュール５０は、双極型電池１０を複数個積層してモジュールケース内に収納し、各双極型電池１０を並列に接続したものである。図５は、本実施の形態における組電池の斜視図である。作成された電池モジュール５０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。組電池６０に用いる双極型電池１０の個数および電池モジュール５０の積層数は、搭載される車両の電池容量および出力に応じて決定される。
【００３８】
図６は、本実施の形態における車両として電気自動車を示す概略構成図である。上述した双極型電池１０、電池モジュール５０、および／または組電池６０を自動車および電車などの車両に搭載し、モータなどの電気機器の駆動用電源に使用することができる。図６に示すとおり、本実施の形態の電気自動車７０は、車体中央部の座席下に組電池６０を搭載する。組電池６０から電力が供給されるモータによって駆動輪が回転し、電気自動車７０が走行する。
【００３９】
そして、このような構成の電気自動車７０では、内部短絡が発生した場合であっても、双極型電池１０および組電池６０の温度上昇が防止されるため、電池機能は停止せず、電気自動車７０の信頼性が向上する。
【００４０】
（変形例）
次に、図７〜図９を参照して、本実施の形態における集電体の変形例を説明する。図７〜図９は、図１に示す双極型電池における集電体の変形例を示す図である。
【００４１】
図７に示すとおり、本変形例の集電体２３では、第１および第２の半導体領域２３ｐ，２３ｎは、帯状に形成され、一の方向に沿って複数の第１および第２の半導体領域２３ｐ，２３ｎが交互に連続して配置される。図７（Ａ）は、矩形状の集電体２３の長手方向に沿って第１および第２の半導体領域２３ｐ，２３ｎが交互に配置される実施の形態であり、図７（Ｂ）は、集電体２３の幅方向に沿って第１および第２の半導体領域２３ｐ，２３ｎが配置される実施の形態である。また、図７（Ｃ）は、集電体２３の長手方向に対して傾斜した方向に沿って、第１および第２の半導体領域２３ｐ，２３ｎが交互に連続して配置される実施の形態である。
【００４２】
また、図８に示すとおり、帯状の第１および第２の半導体領域２３ｐ，２３ｎが閉空間を形成するようにそれぞれ形成され、交互に配置されてもよい。図８に示す変形例では、たとえば、第１の半導体領域２３ｐよりも抵抗率が大きい第２の半導体領域２３ｎの方が、より大きな幅を有するように形成される。また、集電体２３の厚さ方向に流れる電流のバラツキを防止する見地から、本変形例における第１および第２の半導体領域２３ｐ，２３ｎは、所定の間隔で周期的に形成されることが好ましい。
【００４３】
そして、このように構成される集電体２３によれば、一の方向に沿って交互に配置される複数の第１および第２の半導体領域２３ｐ，２３ｎにより、当該一の方向に沿った電流の流れが制限される。そして、第１および第２の半導体領域２３ｐ，２３ｎが碁盤目状に配置される上記実施の形態に比べて、比較的簡単に第１および第２の半導体領域２３ｐ，２３ｎを形成することができる。
【００４４】
なお、さらに他の変形例として、図９に示すとおり、第１の半導体領域２３ｐが格子状に形成されて、格子状の第１の半導体領域２３ｐに囲まれるように、第２の半導体領域２３ｎが複数形成されてもよい。
【００４５】
以上のとおり、説明した本実施の形態は、以下の効果を奏する。
【００４６】
（ａ）本実施の形態の集電体は、ｐ型の導電型を有する第１の半導体領域と、集電体の面方向において第１の半導体領域に隣接して配置されるｎ型の導電型を有する第２の半導体領域と、を有する。したがって、互いに隣接する第１および第２の半導体領域の整流作用により、集電体の面方向における電流の流れを制限することができる。
【００４７】
（ｂ）第１および第２の半導体領域は、集電体の厚さ方向の全体にわたって形成されている。したがって、集電体の面方向における電流の流れをより厳密に制限することができる。
【００４８】
（ｃ）第１および第２の半導体領域は、それぞれ矩形状に形成されており、複数の第１および第２の半導体領域が、碁盤目状に交互に連続して配置されている。したがって、集電体の面内において、異なる２つの方向の電流の流れを制限することができる。また、矩形状の第１および第２の半導体領域の大きさを小さくすることにより、電流の拡散パスを小さくすることができる。
【００４９】
（ｄ）第１および第２の半導体領域は、それぞれ帯状に形成されており、複数の第１の半導体領域と第２の半導体領域とが、交互に連続して配置されている。したがって、集電体の面内において、帯状の第１および第２の半導体領域に対して直角な方向の電流の流れを制限することができる。また、第１および第２の半導体領域を比較的簡単に形成することができる。
【００５０】
（ｅ）第１の半導体領域は、格子状に形成されており、第２の半導体領域は、格子状の第１の半導体領域に囲まれるように複数形成されている。したがって、集電体の面方向における電流の流れを制限することができる。
【００５１】
（ｆ）第１および第２の半導体領域は、所定間隔で周期的に配置されている。したがって、集電体の厚さ方向に流れる電流のバラツキを防止することができる。その結果、集電体の面内における温度分布のバラツキを抑制することができる。
【００５２】
（ｇ）第１および第２の半導体領域は、ポリシリコン、アモルファスシリコン、金属酸化物、または導電性高分子体からなる板材に、少なくとも１種の不純物が添加されて形成される。したがって、第１および第２の半導体領域を有する集電体を形成することができる。また、不純物の添加量を制御することにより、第１および第２の半導体領域の抵抗率を調整することができる。
【００５３】
（ｈ）本実施の形態の双極型電極は、上記集電体と、集電体の一方の面に形成される正極活物質層と、集電体の他方の面に形成される負極活物質層と、を有する。したがって、集電体の面方向における電流の流れを制限することができる。
【００５４】
（ｉ）本実施の形態の双極型電池は、上記双極型電極が、セパレータを介して複数積層されてなる。したがって、内部短絡時の短絡部への電流集中が抑制されるため、双極型電池の温度上昇が防止される。
【００５５】
（ｊ）本実施の形態の組電池は、上記双極型電池を、複数直列、並列、または直列と並列とを組み合わせて接続してなる。したがって、内部短絡時の短絡部への電流集中が抑制されるため、組電池の温度上昇が防止される。
【００５６】
（ｋ）本実施の形態の電気自動車は、上記双極型電池または組電池を駆動用電源として搭載している。したがって、電池の温度上昇が防止されるため、信頼性が向上する。
【００５７】
以上のとおり、上述した実施の形態において、本発明の集電体、双極型電極、双極型電池、組電池、および車両を説明した。しかしながら、本発明は、その技術思想の範囲内において当業者が適宜に追加、変形、省略することができることはいうまでもない。
【００５８】
たとえば、上述した実施の形態では、第１および第２の半導体領域は、集電体の厚さ方向の全体にわたって形成された。しかしながら、第１および第２の半導体領域は、必ずしも集電体の厚さ方向の全体にわたって形成される必要はなく、所定の深さまで不純物が添加されて形成されてもよい。この場合、不純物が添加されていない第１および第２の半導体領域の下部領域は、第１および第２の半導体領域によって厚さが低減されて抵抗率が増加するため、集電体の面方向に流れる電流を抑制することができる。
【００５９】
また、上述した実施の形態では、第１および第２の半導体領域は、基板上に所定間隔で周期的に形成された。しかしながら、第１および第２の半導体領域は、集電体の面内での位置に応じて種々の大きさおよび濃度に形成されることができる。この場合、たとえば、集電体の中心部において第１および第２の半導体領域の大きさ（幅）が小さく、集電体の周縁部において第１および第２の半導体領域の大きさ（幅）が大きくなるように形成されることができる。あるいは、たとえば、集電体の中心部の方が周縁部よりもドーパントの濃度が高くなるように、第１および第２の半導体領域が形成されてもよい。
【００６０】
また、第１および第２の半導体領域の形状も上記実施の形態に限定されず、たとえば、ｎ型の導電型を有する基板に、ｐ型のドーパントが円形状または楕円形状に注入されて、半導体領域が島状に形成されてもよい。
【００６１】
また、上述した実施の形態では、発電要素の最上層および最下層のエンドプレート上に負極および正極がそれぞれ直接的に形成された。しかしながら、エンドプレートと負極および正極との間には、集電体が設けられてもよい。
【実施例】
【００６２】
以下、実施例を用いて本発明の実施の形態をより詳細に説明する。しかしながら、本発明は、本実施例によって何ら限定されるものではない。
【００６３】
厚さ３μｍのポリシリコン基板に対して、４つの第１の半導体領域と３つの第２の半導体領域とが交互に連続して配置されるＰ／Ｎ／Ｐ／Ｎ／Ｐ／Ｎ／Ｐの繰り返し構造を形成した。ｐ型の導電型を有する第１の半導体領域は、５０ｋｅＶのイオン注入エネルギー、かつ、１×１０１５個／ｃｍ２のドーズ量でポリシリコン基板にＢイオンを注入して形成した。ｎ型の導電型を有する第２の半導体領域は、５０ｋｅＶのイオン注入エネルギー、かつ、３．８×１０１４個／ｃｍ２のドーズ量でＰイオンを注入して形成した。
【００６４】
このように形成したポリシリコン基板の両端に電圧を印加して、電流が流れ始める電圧値（すなわち、オン電圧）を測定したところ、順方向および逆方向とも２０Ｖであった。リチウム二次電池の単電池層で発生される電力の電圧は４Ｖ程度であるため、複数の第１および第２の半導体領域が交互に形成されたポリシリコン基板よりなる集電体では、集電体の面方向には電流が流れないことが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の一実施の形態における双極型電池の概略構成を示す断面図である。
【図２】図１に示す双極型電池における集電体を説明するための図である。
【図３】図１に示す双極型電池における集電体の変形例を説明するための図である。
【図４】図１に示す双極型電池における集電体の面方向の電流−電圧特性を示す図である。
【図５】図１に示す双極型電池を用いた組電池の斜視図である。
【図６】図１に示す双極型電池を用いた電気自動車を示す概略構成図である。
【図７】図１に示す双極型電池における集電体の変形例を示す図である。
【図８】図１に示す双極型電池における集電体の変形例を示す図である。
【図９】図１に示す双極型電池における集電体の変形例を示す図である。
【符号の説明】
【００６６】
１０  双極型電池、
２０  発電要素、
２１  双極型電極、
２２  セパレータ、
２３  集電体、
２３ｐ  第１の半導体領域、
２３ｎ  第２の半導体領域、
２４  正極活物質、
２５  負極活物質、
２６  単電池層、
３０  外装部材、
４１，４２  電極タブ、
５０  電池モジュール、
６０  組電池、
７０  電気自動車（車両）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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