(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極、電解質、負極を順次積層して構成される単電池層を少なくとも一つ以上積層した発電要素と、
前記発電要素の最外側の正極面上に備えられる第１集電板と、
前記発電要素の最外側の負極面上に備えられる第２集電板と、
前記第１集電板および前記第２集電板のうち少なくとも一方の集電板に形成され、当該集電板の一辺の縁部の幅の半分以上に形成される導電性の凸部と、
前記凸部に取り付けられ、当該凸部から電流を取り出す端子と、
前記発電要素を覆う外装材と、
を有し、
前記凸部は前記外装材の内部であって前記外装材に接触しない位置に備えられる電池。
【請求項２】
前記端子に取り付けられた線状の導電線をさらに有する、請求項１に記載の電池。
【請求項３】
前記凸部は、前記発電要素側に突出している、請求項１または２に記載の電池。
【請求項４】
前記凸部は、前記第１集電板および前記第２集電板の両方に設けられる請求項１〜３のいずれか一項に記載の電池。
【請求項５】
前記第１集電板および前記第２集電板の両方に設けられる凸部は、前記発電要素を中心に対称的に配置される請求項４に記載の電池。
【請求項６】
前記端子は、前記凸部の端部に形成されている請求項１〜５のいずれか一項に記載の電池。
【請求項７】
前記凸部は、取り付けられる前記集電板の幅と略等しく形成される請求項１〜６のいずれか一項に記載の電池。
【請求項８】
軸方向に対して垂直に切った前記凸部の断面積は前記正極または前記負極の表面積の０．０４％以上である請求項１〜７のいずれか一項に記載の電池。
【請求項９】
双極型電池である、請求項１〜８のいずれか一項に記載の電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の電池は、正極、電解質、負極を順次積層した発電要素を少なくとも一つ以上積層し、積層方向の両端部にそれぞれ集電板を備えている。この集電板には、面上において、集電板の外周部の一辺の一部分に電力を取り出すためのタブを備えている。（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−６３７７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来は、電池で発生した電力を取り出す際に、集電板の一辺の長さに対して一辺の長さが短いタブを設置するため、集電板とタブとの接続部が小さいため、その接続部分に電流が集中しやすい構造になっていた。逆に、集電板とタブが接続していない部分には電流があまり流れない。そのため、タブ接続部とその他の部分とでは、電流密度が異なり電位差に違いが生じ、電圧の急峻な変動が起こっていた。その電圧の変動が発電要素内部の電極に影響し、同一電極内において劣化速度の違いが生じ、電池の寿命を低下させる虞があった。【０００５】
そこで本発明の目的は、寿命を向上させた電池を提供することである。
【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は、発電要素と、第１集電板と、第２集電板と、導電性の凸部と、端子と、外装材とを有する。発電要素は、正極、電解質、負極を順次積層して構成される単電池層を少なくとも一つ以上積層して形成される。第１集電板は、発電要素の最外側の正極面上に備えられる。第２集電板は、発電要素の最外側の負極面上に備えられる。導電性の凸部は、第１集電板および第２集電板のうち少なくとも一方の集電板に形成され、当該集電板の一辺の縁部の幅の半分以上に形成される。端子は、凸部に取り付けられ、当該凸部から電流を取り出す。外装材は、発電要素を覆う。凸部は外装材の内部であって外装材に接触しない位置に備えられる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の電池は、集電板の端辺の幅の半分以上の幅を有する凸部を備え、当該凸部に端子を接続して電流を取り出す。これにより、集電板と凸部との接触部を大きく確保でき、電流の集中を緩和できる。したがって、電流密度の差による電圧勾配も低減でき、結果として、電極の劣化速度の違いを抑制でき、電池の寿命を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】双極型二次電池の構成を模式的に表した斜視図である。
【図２】図１の双極型二次電池の断面図である。
【図３】双極型二次電池の発電要素の構造を示す概略断面図である。
【図４】発電要素を貫通する電流径路長を示す概念図である。
【図５】集電板における電流および電圧分布を示す概念図である。
【図６】集電板と棒材の電流パス長と面内電流分布を示す概念図である。
【図７】第２実施形態における集電板と棒材の電流パス長と面内電流分布を示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態を添付した図面を参照して説明する。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。また、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。
【００１０】
まず、好ましい実施形態として双極型リチウムイオン二次電池（双極型二次電池）について説明するが、以下の実施形態のみには制限されない。また、双極型二次電池以外の他の電池にも適用することができる。
【００１１】
（第１実施形態）
図１は、双極型二次電池１０の構成を模式的に表した斜視図である。図２は、図１の双極型二次電池１０の断面図である。
【００１２】
図１および図２に示すように、双極型二次電池１０は充放電反応が起こる略矩形の発電要素２１の両端面上に第１集電板２５と第２集電板２７を備えた構造からなる。発電要素２１の両端面は、一方が正極面であり、他方が負極面である。正極面上には第１集電板２５、負極面上には第２集電板２７が備えられるが、それぞれ逆に備えられても構わない。
【００１３】
第１集電板２５および第２集電板２７のうち少なくとも一方の集電板２５、２７には、導電性の棒材（凸部）４１、４２が備えられる。以下の実施形態では、第１集電板２５および第２集電板２７の両方に、第１棒材４１および第２棒材４２が設けられる場合について説明する。
【００１４】
第１棒材４１および第２棒材４２は、それぞれ第１集電板２５および第２集電板２７の端辺の幅の半分以上の幅を有し、発電要素２１側に突出する。以下の実施形態では、第１棒材４１および第２棒材４２は、第１集電板２５および第２集電板２７の端辺の幅とほぼ等しい幅を有する場合について説明する。第１棒材４１の延長方向の一端部には、双極型二次電池１０で発生した電気を取り出すための端子４３を備える。同様に、第２棒材４２には、電気を取り出すための端子４４が備えられる。ここで、電気を取り出すための端子を使用して、双極型二次電池を充電することができるのは言うまでもない。
【００１５】
また、第１棒材４１および第２棒材４２の端子４３、４４には、導電線４５、４６、電力線、バスバー、リード線などが取り付けられ、それらを通じて充放電がなされる。また導電線４５、４６、電力線、バスバー、リード線などを使用して、隣り合う双極型二次電池と直列／並列に接続することで、目的に応じた電圧／電流を供給できる組電池を形成してもよい。
【００１６】
なお、双極型二次電池１０は、従来公知の製造方法により製造することができる。
【００１７】
以下、双極型リチウムイオン二次電池に採用される場合を例に挙げて双極型二次電池１０を構成するそれぞれの部材について説明する。しかし、ここに例示した、活物質の種類、電解質、集電板、集電体、バインダ、支持塩（リチウム塩）、その他必要に応じて添加される化合物の選択について、特に制限はない。使用用途に応じて、従来公知の知見を適宜参照することにより選択すればよい。
【００１８】
（発電要素）
図３は、双極型二次電池１０の発電要素２１の構造を示す概略断面図である。
【００１９】
図３に示すように、発電要素２１は、正極１３、電解質１７、負極１５を順に積層した単電池層１９を集電体１１を介して積層した構造からなる。積層数は、双極型二次電池１０に求める電圧／電流に基づいて決定すればよい。また、図３においては集電体１１を介して積層することで発電要素２１としているが、そのように積層せずに１層のみ、つまり１つの単電池層１９のみでも発電要素２１となりうる。双極型電極２３は正極１３、集電体１１、負極１５を積層した構成からなる。
【００２０】
（正極（正極活物質層）および負極（負極活物質層））
正極１３および負極１５は、それぞれ活物質を含み正極活物質層１３および負極活物質層１５を有し、必要に応じてその他の添加剤をさらに含む。
【００２１】
正極活物質層１３は、例えば、ＬｉＭｎ２Ｏ４、ＬｉＣｏＯ２、ＬｉＮｉＯ２、Ｌｉ（Ｎｉ−Ｃｏ−Ｍｎ）Ｏ２およびこれらの遷移金属の一部が他の元素により置換されたもの等のリチウム−遷移金属複合酸化物、リチウム−遷移金属リン酸化合物、リチウム−遷移金属硫酸化合物などが挙げられる。場合によっては、２種以上の正極活物質が併用されてもよい。好ましくは、容量、出力特性の観点から、リチウム−遷移金属複合酸化物が、正極活物質として用いられる。なお、上記以外の正極活物質が用いられてもよいことは勿論である。
【００２２】
負極活物質層１５は、例えば、グラファイト、ソフトカーボン、ハードカーボン等の炭素材料、リチウム−遷移金属複合酸化物（例えば、Ｌｉ４Ｔｉ５Ｏ１２）、金属材料、リチウム合金系負極材料などが挙げられる。場合によっては、２種以上の負極活物質が併用されてもよい。好ましくは、容量、出力特性の観点から、炭素材料またはリチウム−遷移金属複合酸化物が、負極活物質として用いられる。なお、上記以外の負極活物質が用いられてもよいことは勿論である。
【００２３】
正極活物質層１３および負極活物質層１５は、ポリフッ化ビニリデン、ポリイミド、スチレン・ブタジエンゴム、カルボキシメチルセルロース、ポリプロピレン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリアクリロニトリル、ポリアミドなどのバインダを含んでも良い。これらのバインダは、耐熱性に優れ、さらに電位窓が非常に広く正極電位、負極電位双方に安定であり活物質層に使用が可能となる。これらのバインダは、１種単独で用いてもよいし、２種併用してもよい。さらに、活物質層に含まれうるその他の添加剤としては、例えば、導電助剤、電解質塩（リチウム塩）、イオン伝導性ポリマー等が挙げられる。
【００２４】
正極１３の厚さは、特に限定するものではなく、配合量について述べたように、電池の使用目的（出力重視、エネルギー重視など）、イオン伝導性を考慮して決定すべきである。一般的な正極活物質層の厚さは１０〜５００μｍ程度である。
【００２５】
負極１５は、負極活物質の種類以外基本的に、正極１３についての説明で記載した内容と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【００２６】
（電解質層）
電解質層１７を構成する電解質としては、液体電解質またはポリマー電解質が用いられうる。
【００２７】
液体電解質は、可塑剤である有機溶媒に支持塩であるリチウム塩が溶解した形態を有する。可塑剤として用いられうる有機溶媒としては、例えば、エチレンカーボネート（ＥＣ）やプロピレンカーボネート（ＰＣ）等のカーボネート類が例示される。また、支持塩（リチウム塩）としては、ＬｉＢＥＴＩ等の電極の活物質層に添加されうる化合物が同様に採用されうる。
【００２８】
一方、ポリマー電解質は、電解液を含むゲル電解質と、電解液を含まない真性ポリマー電解質に分類される。
【００２９】
ゲル電解質は、イオン伝導性ポリマーからなるマトリックスポリマーに、上記の液体電解質が注入されてなる構成を有する。マトリックスポリマーとして用いられるイオン伝導性ポリマーとしては、例えば、ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）、ポリプロピレンオキシド（ＰＰＯ）、およびこれらの共重合体等が挙げられる。かようなポリアルキレンオキシド系ポリマーには、リチウム塩などの電解質塩がよく溶解しうる。
【００３０】
なお、電解質層が液体電解質やゲル電解質から構成される場合には、電解質層にセパレータを用いてもよい。セパレータの具体的な形態としては、例えば、ポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィンからなる微多孔膜が挙げられる。
【００３１】
真性ポリマー電解質は、上記のマトリックスポリマーに支持塩（リチウム塩）が溶解してなる構成を有し、可塑剤である有機溶媒を含まない。したがって、電解質層が真性ポリマー電解質から構成される場合には電池からの液漏れの心配がなく、電池の信頼性が向上しうる。
【００３２】
ゲル電解質や真性ポリマー電解質のマトリックスポリマーは、架橋構造を形成することによって、優れた機械的強度を発現しうる。架橋構造を形成させるには、適当な重合開始剤を用いて、高分子電解質形成用の重合性ポリマー（例えば、ＰＥＯやＰＰＯ）に対して熱重合、紫外線重合、放射線重合、電子線重合等の重合処理を施せばよい。
【００３３】
電解質１７の厚さは、特に限定するものではない。しかしながら、コンパクトなバイポーラ電池を得るためには、電解質としての機能が確保できる範囲で極力薄くすることが好ましい。一般的な固体高分子電解質層の厚さは１０〜１００μｍ程度である。
【００３４】
（集電体）
集電板１１の材質としては、活物質層１３、１５と外部とを電気的に接合するための部材であって、導電性の材料から構成される。集電体１１の具体的な形態について特に制限はない。導電性を有する限り、その材料、構造などは特に限定されず、一般的なリチウムイオン二次電池に用いられている従来公知の形態が採用されうる。例えば、金属や導電性高分子が採用されうる。電気の取り出しやすさの観点からは、好適には金属材料が用いられる。具体的には、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種類の集電体材料が挙げられる。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種類の集電体材料などが挙げられる。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。これらのほか、ニッケルとアルミニウムとのクラッド材、銅とアルミニウムとのクラッド材、あるいはこれらの金属の組み合わせのめっき材などが好ましく用いられうる。また、金属表面にアルミニウムが被覆されてなる箔であってもよい。他にも、所定温度を越えると急激に抵抗が増加するＰＴＣ素子（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ素子）であってもよい。これらのなかでも、電子伝導性、電池作動電位という観点からは、アルミニウム、銅が好ましい。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てもよい。上述の材質は、耐食性、導電性、または加工性などに優れる。
【００３５】
集電体１１の一般的な厚さは、１〜５０μｍである。ただし、この範囲を外れる厚さの集電体を用いてもよい。また、集電体１１の構造も、箔状、不織布状、多孔質状などの構造であればよい。
【００３６】
（絶縁部）
絶縁部３１は、電解質層１７からの電解液の漏れによる液絡を防止する。また、絶縁部３１は、電池内で隣り合う集電体どうしが接触したり、発電要素２１における単電池層１９の端部の僅かな不揃いなどに起因する短絡が起こったりするのを防止する目的で設けられる。
【００３７】
絶縁部３１を構成する材料としては、絶縁性、固体電解質の脱落に対するシール性や外部からの水分の透湿に対するシール性（密封性）、電池動作温度下での耐熱性などを有するものであればよい。例えば、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリイミド樹脂、ゴムなどが用いられうる。特に、耐蝕性、耐薬品性、作り易さ（製膜性）、経済性などの観点から、ポリエチレン樹脂やポリプロピレン樹脂が、絶縁部３１の構成材料として好ましく用いられる。
【００３８】
（第１集電板（正極集電板）および第２集電板（負極集電板））
第１および第２集電板２５、２７の材料は、特に制限されるものではなく、双極型二次電池用の集電板として従来用いられている公知の高導電性材料が使用され得るアルミニウム、銅、チタン、ニッケル、ステンレス鋼（ＳＵＳ）、これらの合金等の金属材料が好ましく、より好ましくは軽量、耐食性、高導電性の観点からアルミニウム、銅などが好ましい、特に好ましくはアルミニウムである。集電板２５、２７は、上記の材料をインクジェット方式により基材へ吹き付けるか、あるいは、めっき、被覆、複数の金属材料の張り合わせによって形成される。また、集電体は、樹脂を含むこともできる。
【００３９】
集電板２５、２７の積層方向から見た面積は、発電要素４０の双極型電極２３の積層方向両端面の面積よりも大きい。したがって、集電板２５、２７に応力を均等にかけることができる。
【００４０】
第１集電板２５は、端部集電体１１と機械的に締結されておらず、外装材２９により密封したときに作用する圧力による金属接触によって、端部集電体１１と電気的に連結されている。正極集電板２５と端部集電体１１との間には、導電性に優れた接着性または非接着性の塗布剤を介在させてもよい。第２集電体２７についても同様である。
【００４１】
なお、集電板２５、２７とでは、同一の材質が用いられてもよいし、異なる材質が用いられてもよい。また、発電要素２１の最外層に位置する集電体１１を延長することにより集電板２５、２７としても良い。
【００４２】
（棒材）
棒材（凸部）４１、４２は、集電板２５、２７のそれぞれの外周の一部または全部に備えられる。特に、棒材４１、４２は、それぞれの集電体２５、２７の一辺の縁部にのみ備えられるのが好ましい。さらに、棒材４１と４２は発電要素２１を中心にして対向する位置に備えられるのがよい。
【００４３】
また、棒材４１、４２が備えられる面は集電板２５、２７の発電要素２１が備えられる面、すなわち、発電要素２１側に備えられることが好ましい。しかし、棒材４１、４２は、発電要素２１とは反対の面、いずれの面に備えられてもよい。
【００４４】
棒材４１、４２の材質としては、例えば、金属や導電性高分子が採用されうる。電気の取り出しやすさの観点からは、好適には金属材料が用いられる。具体的には、例えば、アルミニウム、ニッケル、鉄、ステンレス鋼、チタン、銅などの金属材料が挙げられる。これらのほか、ニッケルとアルミニウムとのクラッド材、銅とアルミニウムとのクラッド材、あるいはこれらの金属の組み合わせのめっき材などが好ましく用いられうる。また、金属表面にアルミニウムが被覆されてなる棒材であってもよい。
【００４５】
棒材４１、４２は、第１棒材４１および第２棒材４２は、それぞれ第１集電板２５および第２集電板２７の端辺の幅の半分以上の幅を有し、発電要素２１側に突出する。
【００４６】
棒材４１、４２の断面積は、電極面積の０．０４％以上であることが好ましい。そうすることによって、電動車両駆動用電源として供される非水系二次電池の要求する制御精度を達成することができる。なお、ここで言う棒材４１、４２の断面積は、当該棒材４１、４２を軸方向（伸延方向）に対して垂直に切ったときの断面の面積である。
【００４７】
棒材４１、４２上にそれぞれ端子４３、４４を設置することで、電池外部に電流を取り出すことができる。端子４３、４４は、任意の場所に少なくともそれぞれ一つ以上設置することができる。特に、端子４３、４４の位置はそれぞれ最も遠く離れた位置に設置するのが好ましい。
【００４８】
（電池外装材）
電池外装材２９としては、公知の金属缶ケースを用いることができるほか、発電要素２１を覆うことができる、アルミニウムを含むラミネートフィルムを用いた袋状のケースが用いられうる。ラミネートフィルムには、例えば、ＰＰ、アルミニウム、ナイロンをこの順に積層してなる３層構造のラミネートフィルム等を用いることができるが、これらに何ら制限されるものではない。高出力化や冷却性能に優れ、ＥＶ（電気自動車）、ＨＥＶ（ハイブリッド自動車）用の大型機器用電池に好適に利用することができるという観点から、ラミネートフィルムが望ましい。なお、図３に示すように棒材４１、４２が電池外装材２９の内部に備えられているが、棒材４１、４２は電池外装材２９の外部に備えても良い。
【００４９】
（導電線およびバスバー）
電池外部に電流を取り出すための導電線４５、４６として、電力線、リード線、バスバーなどを用いてもよい。導電線は最外層集電体や集電板に電気的に接続され、電池外装材であるラミネートシートの外部に取り出される。
【００５０】
導電線４５、４６を構成する材料は、特に制限されず、双極型二次電池用の導電線として従来用いられている公知の高導電性材料が用いられうる。導電線の構成材料としては、例えば、アルミニウム、銅、チタン、ニッケル、ステンレス鋼（ＳＵＳ）、これらの合金等の金属材料が好ましく、より好ましくは軽量、耐食性、高導電性の観点からアルミニウム、銅などが好ましい。なお、導電線４５と導電線４６とでは、同一の材質が用いられてもよいし、異なる材質が用いられてもよい。
【００５１】
なお、電池外装材２９から取り出された部分は、周辺機器や配線などに接触して漏電したりして製品（例えば、自動車部品、特に電子機器等）に影響を与えないように、耐熱絶縁性の熱収縮チューブなどにより被覆するのが好ましい。
【００５２】
（集電機構）
本実施形態の作用として、発電要素２１から電流を取り出す集電機構について説明する。
【００５３】
図４は、発電要素２１を貫通する電流径路長を示す概念図である。図５は、材上の端子の設置位置のバリエーションを示す図である。図６は、棒材から電流を取り出すための端子の位置を変化させた際の、集電板と棒材の電流パス長と面内電流分布を示す概念図である。
【００５４】
発電要素２１は、電気を貯蔵／放出し、これと面接触によって電気的に導通する集電板および集電板の一辺の縁部に配置された棒材を介して、棒材４１、４２の端部に備えられた端子４３、４４から電力線４５、４６を通じて電流を充放電する。発電要素２０の形状が長方形であることを前提に説明するが、これに限定されるわけではない。
【００５５】
図４に示すように、電流は棒材４２から発電要素２１を貫通し棒材４１の端子から外部に流れる。ここで、図４（ａ）と図４（ｂ）において、棒材４１と４２の設置場所について説明する。図４（ａ）における棒材４１、４２の設置位置は、発電要素２１を中心に対照的に設置される。図４（ｂ）における棒材４１、４２の設置位置は、発電要素２１の同じ側面に設置される。電流が流れる経路は、例えば、図４（ａ）に示すように、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３の経路があり、図４（ｂ）では、Ｐ４、Ｐ５、Ｐ６の経路がある。図４（ａ）に示すように、棒材４１と４２が互いに反対位置にあり電流を取り出していれば、経路においてＰ１、Ｐ２、Ｐ３は同じ距離であり、発電要素２１に対して負荷が均等にかかることになる。それに対し、図４（ｂ）に示すように、棒材４１と４２が同じ側にあり電流を取り出せば、経路はＰ４＞Ｐ５＞Ｐ６順に長く、発電要素２１に対して負荷が均等にかからない。つまり、電流の経路によらず、その経路長が均等である方が、発電要素２１のどこを通過する電流も同等の電気抵抗を持った経路を伝送されるので電圧の負均一性を排除することができる。よって、図４（ａ）のように、棒材４１と４２は発電要素２１を中心に対照的に配置されるのが好ましい。図４（ａ）の形態の方が、図４（ｂ）の形態よりもより電圧勾配を低減できるからである。ただし、図４（ｂ）においても、棒材４１および棒材４２は、第１集電板２５および第２集電板２７の端辺の幅の半分以上の幅を有する。したがって、図４（ｂ）の紙面に対して垂直な方向には電圧勾配がない。その点では、図４（ａ）および図４（ｂ）のいずれの形態においても有利である。
【００５６】
次に、棒材上の端子の設置位置のバリエーションについて説明する。図５に示すように、電流は棒材４２から発電要素２１を通過し棒材４１の端子から外部インバータ（ＩＮＶ）などに流れる。ここで、図５（ａ）と図５（ｂ）において、棒材４１と４２の設置場所について説明する。図５（ａ）における棒材４１、４２上の端子４３、４４の設置位置は、それぞれ対照的に設置される。図５（ｂ）における棒材４１、４２上の端子４３、４４の設置位置は、同じ方向の端部に設置される。図５（ａ）および図５（ｂ）のいずれにおいても、第１集電板２５および第２集電板２７の端辺の幅の半分以上の幅を有する棒材４１、４２のおかげで、電圧勾配がない。図５（ｂ）の形態では、端子４３、４４が対角ではなく同側に設けられている。したがって、図５（ｂ）の形態では、導電線４３、４４を同側から引き出すことができ、製造が容易にできる。
【００５７】
次に、棒材の両端部の電位差について説明する。集電板および棒材の電流／電圧分布は以下の数式により表現できる。ここで、電流密度をｊ［Ａ／ｍ２］（＝定数）、抵抗率をρ［Ω・ｍ］、棒材の断面積をＡ［ｍ２］、集電板の厚さをｔ［ｍ］、集電板の寸法をＬ［ｍ］×Ｗ［ｍ］とする。
【００５８】
図５に示すように、集電板にｌ軸、ｗ軸の２軸で定義される座標を適用した場合、所定のｗにおけるｌ軸に平行な電流分布は数式１のように表現できる。
【００５９】
【数１】
0005510458.tif 000002
【００６０】
但し、簡単のためｗのみに依存する電圧の差は無いものとする。
【００６１】
したがって、棒材に接する電極板の末端における電流はｊＬｄｗであり、棒材に沿った電流分布は数式２のように表現できる。
【００６２】
【数２】
0005510458.tif 000003
【００６３】
一方、棒材に沿った電圧分布は上記電流分布と棒材の特性から数式３のように表現できる。
【００６４】
【数３】
0005510458.tif 000004
【００６５】
すなわち、棒材の両端の電位差ΔＥｍａｘは数式４のように表現できる。
【００６６】
【数４】
0005510458.tif 000005
【００６７】
双極型二次電池を出入りする電流の総和Ｉは数式５のように表現できるので、数式４の電位差ΔＥｍａｘは数式６のように書き換えられる。
【００６８】
【数５】
0005510458.tif 000006
【００６９】
【数６】
0005510458.tif 000007
【００７０】
ΔＥｍａｘを最小とするためには、Ｗを小さくする。すなわち同じ面積の発電要素を設計するに当たり、Ｌをより大と設計するか、棒材の断面積Ａをより大とすることが有効である。
【００７１】
このように、第１実施形態における双極型二次電池１０によれば、発電要素を間にして対向するように集電板の一辺の全長に渡り備えられた棒材４１、４２が適宜な断面積を有するので、電気抵抗が低下し、棒材に均一的に電流を集めることができる。また、電極面内の任意部位を垂直に貫通する電流径路はいずれかの経路によらず、その両極間の電気抵抗が全般的に均一となるので、電位分布を更に均一化することができる。よって、棒材を備えた方向に集電板全体の電流を均一に集めることができので、電流集中が起こらないため、電圧の急峻な変動を最小限に抑えることができ、電極の劣化速度を遅らせ、電池の寿命を向上させることができる。特に、棒材断面積を電極面積の０．０４％以上にすることによって、電動車両駆動用電源として供される非水系二次電池の要求する制御精度を達成することができる。
【００７２】
なお、棒材４１、４２は、第１集電板２５および第２集電板２７の端辺の幅の半分以上の幅を有していれば、電位分布を均一にでき、電極の劣化速度を遅らせることができる。
【００７３】
また、棒材４１、４２は、集電板２５、２７から発電要素２１側（内側）に突出して備えられている。したがって、棒材４１、４２は、発電要素２１の高さの範囲内に収まるので、スペース効率も良い。
【００７４】
加えて、棒材４１、４２に取り付けられた端子４３、４４には、導電線４５、４６が取り付けられている。導電線４５、４６は、線状部材なので、図３に示すように、電池外装材２９から引き出す際に、密閉性を確保し易い。
【００７５】
（第２実施形態）
第２実施形態の双極型二次電池１０は、電流を取り出すための端子の位置が第１実施形態とは異なる。具体的には、図７に示すように、第２実施形態における電流を取り出すための端子４７、４８の位置は、第１棒材の中点（４７）と、第２棒材の中点（４８）と、に位置する。
【００７６】
端子４７、４８をそれぞれ第１棒材４１、第２棒材４２の中点に配置することで、電線あるいはバスバーを棒材の中心つまり発電要素２１の中央線上から電力を取り出すことができる。この場合、数式６のΔＥｍａｘはＷ寸法をＷ／２に置き換えて計算することができる。ΔＥｍａｘは一意に規定された許容値であるので、これを変数の置き換え前後で同等とすると棒材断面積はＡ／２で済み、体積、質量、コストの低減に寄与することができる。
【００７７】
このように、第２実施形態における双極型二次電池１０によれば、第１実施形態の効果に加え、さらに、辺に沿う電流の経路の最大長さを短縮できるので、許容される電位差と実用電流から規定される棒材断面積を最小化できる。
【００７８】
最後に、本発明を適用する電池の種類は、特に制限されないが、例えば、非水電解質電池である。また、非水電解質電池の構造・形態で区別した場合には、積層型（扁平型）電池、巻回型（円筒型）電池など特に制限されず、従来公知のいずれの構造にも適用されうる。
【００７９】
同様に非水電解質電池の電解質の形態で区別した場合にも、特に制限はない。例えば、非水電解液をセパレータに含浸させた液体電解質型電池、ポリマー電池とも称される高分子ゲル電解質型電池および固体高分子電解質（全固体電解質）型電池のいずれにも適用されうる。高分子ゲル電解質および固体高分子電解質に関しては、これらを単独で使用することもできるし、これら高分子ゲル電解質や固体高分子電解質をセパレータに含浸させて使用することもできる。
【００８０】
さらに、電池の電極材料ないし電極間を移動する金属イオンで見た場合にも、特に制限されず、公知のいずれの電極材料等にも適用されうる。例えば、リチウムイオン二次電池、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、ニッケル水素電池などが挙げられる。なかでも車両の駆動電源用や補助電源用として使用する場合は、好ましくは、リチウムイオン二次電池が挙げられるである。これはリチウムイオン二次電池では、セル（単電池層）の電圧が大きく、高エネルギー密度、高出力密度が達成できるためである。
【００８１】
巻回型（円筒型）電池とする場合は、一方の棒を中心にして巻き取って構成することで、同様の効果を得ることができる。
【００８２】
さらには、充放電する二次電池に対して放電のみの一次電池であっても適用可能である。なぜなら、電流取り出し時においては上述した実施形態と同様に作用するためである。
【００８３】
なお、上記実施形態１、２では、棒状の棒材４１、４２を設ける場合について説明した。しかし、本発明は棒材４１、４２に限定されない。集電板から発電要素側に突出し、また集電板の端辺の幅の半分以上の幅を有する凸部であれば、棒状ではなくても、棒材４１、４２の代わりに備えることができる。
【００８４】
また、上記実施形態１、２では、第１集電板２５および第２集電板２７の両方に棒材４１、４２を設ける場合について説明した。しかし、これに限定されない。少なくとも、一方の集電板に上記棒材（凸部）を設けることによって、電圧勾配を低減する効果が得られる。両方に設けた場合には、より電圧勾配を低減できる。
【符号の説明】
【００８５】
１０    双極型二次電池、
１１    集電体、
１３    正極、
１５    負極、
１７    電解質、
１９    単電池層、
２１    発電要素、
２３    双極型電極、
２５    第１集電板、
２７    第２集電板、
２９    ラミネートフィルム、
３１    絶縁部、
４１    第１棒材、
４２    第２棒材、
４３、４４    端子、
４５、４６    電力線。
【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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