(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
集電体の一方の面に正極を形成し他方の面に負極を形成した双極型電極を準備する工程と、
電解質が浸透するよう通気性を有したポーラス状のセパレータを準備する工程と、
前記セパレータにおける第１の面の側に前記電解質が位置するように、前記双極型電極、前記セパレータ、および前記電解質を重ねて、サブアッシーユニットを形成する工程と、
前記サブアッシーユニットを複数積層し、前記電解質を、前記セパレータを通して、前記セパレータにおける第２の面の側に重なる前記正極または前記負極にまで浸透させて、アッシーユニットを形成する工程と、を有する双極型電池の製造方法。
【請求項２】
前記サブアッシーユニットを形成する工程は、
前記双極型電極に前記セパレータを重ねる前に、前記正極および前記負極のうち前記セパレータを重ねる側の電極に前記電解質を塗布する工程、
前記双極型電極に前記セパレータを重ねる前に、前記セパレータにおける前記双極型電極に重ねる側の面に前記電解質を塗布する工程、
前記双極型電極に前記セパレータを重ねた後に、前記セパレータにおける前記双極型電極に重ねた側とは反対側の外表面に電解質を塗布する工程、のいずれか１つを含む請求項１に記載に双極型電池の製造方法。
【請求項３】
前記サブアッシーユニットを形成する工程において、前記電解質の量は、前記正極および前記負極のうちの一方の電極に担持させる量、前記セパレータ内に浸透させる量、および前記セパレータを通して他方の電極にまで浸透させる量を加えた量である請求項１または請求項２に記載の双極型電池の製造方法。
【請求項４】
前記サブアッシーユニットを形成する工程において、前記正極および前記負極のうち前記セパレータを重ねる電極とは反対側の電極に、電極内に浸透して電極の表面に露出しない量の電解質を予め塗布する請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の双極型電池の製造方法。
【請求項５】
前記電解質が前記双極型電極と前記セパレータとの間に位置する場合、前記サブアッシーユニットを形成する工程において、
前記正極および前記負極のうちの一方の電極の厚さと、前記電解質の厚さとの合計厚さを超えないように、かつ、前記一方の電極の周囲を取り囲むように、前記集電体の上に第１のシール材を配置し、
他方の電極の厚さと、前記セパレータを通して前記他方の電極の表面に露出するように浸透させる電解質の厚さとの合計厚さを超えないように、かつ、前記他方の電極の周囲を取り囲むように、前記セパレータの上に第２のシール材を配置する請求項１に記載の双極型電池の製造方法。
【請求項６】
前記電解質が前記双極型電極に重ねた前記セパレータの外表面に位置する場合、前記サブアッシーユニットを形成する工程において、
前記正極および前記負極のうちの一方の電極の厚さと、前記セパレータを通して前記一方の電極の表面に露出するように浸透させる電解質の厚さとの合計厚さを超えないように、かつ、前記一方の電極の周囲を取り囲むように、前記集電体の上に第１のシール材を配置し、
他方の電極の厚さと、前記電解質の厚さとの合計厚さを超えないように、かつ、前記他方の電極の周囲を取り囲むように、前記セパレータの上に第２のシール材を配置する請求項１に記載の双極型電池の製造方法。
【請求項７】
前記アッシーユニットを形成する工程において、前記サブアッシーユニットを積層した方向に前記第１と第２のシール材を加圧して、前記集電体、前記セパレータおよび前記第１と第２のシール材を密着させ、前記電解質の漏れを防止するシール部を形成する請求項５または請求項６に記載の双極型電池の製造方法。
【請求項８】
前記アッシーユニットを形成する工程において、積層した複数の前記サブアッシーユニットを加熱する請求項１〜請求項７のいずれか１つに記載の双極型電池の製造方法。
【請求項９】
前記アッシーユニットを形成する工程において、前記正極および前記負極のうちの一方の電極と前記セパレータとの間でイオンを伝導する電解質を含んだ第１の層と、前記セパレータ内に電解質を浸透させた第２の層と、他方の電極と前記セパレータとの間でイオンを伝導する電解質を含んだ第３の層とを有する電解質層を形成する請求項１〜請求項８のいずれか１つに記載の双極型電池の製造方法。
【請求項１０】
前記電解質は、高分子ゲル電解質であり、
前記アッシーユニットを形成する工程において、前記高分子ゲル電解質における液電解質を、前記セパレータを通して、前記セパレータにおける前記第２の面の側に重なる前記正極または前記負極にまで浸透させる請求項１〜請求項９のいずれか１つに記載に双極型電池の製造方法。
【請求項１１】
前記正極および前記負極のうち電極内におけるイオン拡散が低い方の電極内に前記液電解質のみを浸透させる請求項１０に記載の双極型電池の製造方法。
【請求項１２】
前記電解質は、高分子ゲル電解質であり、
前記アッシーユニットを形成する工程において、前記正極内に染み込ませた高分子ゲル電解質のポリマー濃度と、前記負極内に染み込ませた高分子ゲル電解質のポリマー濃度とを異ならせる請求項１〜請求項９のいずれか１つに記載に双極型電池の製造方法。
【請求項１３】
前記正極および前記負極のうち電極内におけるイオン拡散が低い方の電極内におけるポリマー濃度の方を低くする請求項１２に記載の双極型電池の製造方法。
【請求項１４】
前記高分子ゲル電解質のポリマーが熱可塑系であり、
前記アッシーユニットを形成する工程において、積層した複数の前記サブアッシーユニットを加熱する請求項１０〜請求項１３のいずれか１つに記載に双極型電池の製造方法。
【請求項１５】
集電体の一方の面に正極を形成し他方の面に負極を形成した双極型電極と、
積層する前記双極型電極の間に介在し、電解質が浸透するよう通気性を有したポーラス状のセパレータを含む電解質層と、を有し、
前記電解質層が、
前記セパレータにおける第１の面の側に電解質が位置するように、前記双極型電極、前記セパレータ、および前記電解質を重ねることによって形成し、前記正極および前記負極のうちの一方の電極と前記セパレータとの間でイオンを伝導する高分子ゲル電解質を含んだ第１の層と、
前記第１の面に位置する電解質を前記セパレータ内に浸透させることによって形成する第２の層と、
前記第１の面に位置する高分子ゲル電解質における液電解質を前記セパレータを通して、前記セパレータにおける第２の面の側に重なる他方の電極にまで浸透させることによって形成し、前記他方の電極と前記セパレータとの間でイオンを伝導する液電解質を含んだ第３の層と、を有している双極型電池。
【請求項１６】
前記正極および前記負極のうち電極内におけるイオン拡散が低い方の電極内に前記液電解質のみが含まれている請求項１５に記載の双極型電池。
【請求項１７】
集電体の一方の面に正極を形成し他方の面に負極を形成した双極型電極と、
積層する前記双極型電極の間に介在し、電解質が浸透するよう通気性を有したポーラス状のセパレータを含む電解質層と、を有し、
前記電解質層が、
前記セパレータにおける第１の面の側に電解質が位置するように、前記双極型電極、前記セパレータ、および前記電解質を重ねることによって形成し、前記正極および前記負極のうちの一方の電極と前記セパレータとの間でイオンを伝導する高分子ゲル電解質を含んだ第１の層と、
前記第１の面に位置する電解質を前記セパレータ内に浸透させることによって形成する第２の層と、
他方の電極と前記セパレータとの間でイオンを伝導する高分子ゲル電解質と、前記第１の面に位置する高分子ゲル電解質におけるポリマーと液電解質と、を前記セパレータを通して、前記セパレータにおける第２の面の側に重なる他方の電極にまで浸透させることによって形成し、前記他方の電極と前記セパレータとの間でイオンを伝導するゲル電解質を含んだ第３の層と、を有し、
前記正極内に染み込ませた高分子ゲル電解質のポリマー濃度と、前記負極内に染み込ませた高分子ゲル電解質のポリマー濃度とが異なっている双極型電池。
【請求項１８】
前記正極および前記負極のうち電極内におけるイオン拡散が低い方の電極内におけるポリマー濃度の方が低い請求項１７に記載の双極型電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、双極型電池の製造方法、および双極型電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境保護のため二酸化炭素排出量の低減が切に望まれている。自動車業界では、電気自動車およびハイブリッド電気自動車の導入による二酸化炭素排出量の低減に期待が集まっており、その実用化の鍵を握るモータ駆動用電源として、双極型（バイポーラ）電池に注目が集まっている。
【０００３】
双極型電池は、集電体の一方の面に正極を形成し、他方の面に負極を形成した双極型電極に対して電解質層を設け、これらを積層して積層体を形成することによって、製造している（例えば、特許文献１、２参照。）。
【０００４】
双極型電極に対して電解質層を設けるとき、あるいは、これらを積層して積層体を形成するときに、正極または負極とセパレータとの間の電解質に気泡が混入して残留することがある。ここで、電解質層は、電解質が浸透しかつ正極と負極を区分けするセパレータの層、および正極または負極とセパレータとの間の電解質の層を含んでいる。
【０００５】
気泡が残っていると、その部位ではイオン透過および電子の移動ができないデッドスペースが発生し、出力低下の要因にもなるので、出力密度を向上させる際の課題となっている。
【特許文献１】特開平１１−２０４１３６号公報
【特許文献２】特開平９−２３２００３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記従来技術に伴う課題を解決するためになされたものであり、気泡混入を抑制することによって出力密度を向上させ、電池性能の優れた双極型電池を製造し得る双極型電池の製造方法、および電池性能の優れた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】
【０００７】
上記目的を達成する本発明に係る双極型電池の製造方法にあっては、まず、集電体の一方の面に正極を形成し他方の面に負極を形成した双極型電極を準備し、電解質が浸透するよう通気性を有したポーラス状のセパレータを準備する。次いで、前記セパレータにおける第１の面の側に前記電解質が位置するように、前記双極型電極、前記セパレータ、および前記電解質を重ねて、サブアッシーユニットを形成する。そして、前記サブアッシーユニットを複数積層し、前記電解質を、前記セパレータを通して、前記セパレータにおける第２の面の側に重なる前記正極または前記負極にまで浸透させて、アッシーユニットを形成する。
【０００８】
上記目的を達成する本発明に係る双極型電池は、集電体の一方の面に正極を形成し他方の面に負極を形成した双極型電極と、積層する前記双極型電極の間に介在し、電解質が浸透するよう通気性を有したポーラス状のセパレータを含む電解質層と、を有している。ここで、前記電解質層は、前記セパレータにおける第１の面の側に電解質が位置するように、前記双極型電極、前記セパレータ、および前記電解質を重ねることによって形成し、前記正極および前記負極のうちの一方の電極と前記セパレータとの間でイオンを伝導する高分子ゲル電解質を含んだ第１の層と、前記第１の面に位置する電解質を前記セパレータ内に浸透させることによって形成する第２の層と、前記第１の面に位置する高分子ゲル電解質における液電解質を前記セパレータを通して、前記セパレータにおける第２の面の側に重なる他方の電極にまで浸透させることによって形成し、前記他方の電極と前記セパレータとの間でイオンを伝導する液電解質を含んだ第３の層と、を有している。
また、上記目的を達成する本発明に係る双極型電池は、集電体の一方の面に正極を形成し他方の面に負極を形成した双極型電極と、積層する前記双極型電極の間に介在し、電解質が浸透するよう通気性を有したポーラス状のセパレータを含む電解質層と、を有している。ここで、前記電解質層は、前記セパレータにおける第１の面の側に電解質が位置するように、前記双極型電極、前記セパレータ、および前記電解質を重ねることによって形成し、前記正極および前記負極のうちの一方の電極と前記セパレータとの間でイオンを伝導する高分子ゲル電解質を含んだ第１の層と、前記第１の面に位置する電解質を前記セパレータ内に浸透させることによって形成する第２の層と、他方の電極と前記セパレータとの間でイオンを伝導する高分子ゲル電解質と、前記第１の面に位置する高分子ゲル電解質におけるポリマーと液電解質と、を前記セパレータを通して、前記セパレータにおける第２の面の側に重なる他方の電極にまで浸透させることによって形成し、前記他方の電極と前記セパレータとの間でイオンを伝導するゲル電解質を含んだ第３の層と、を有し、前記正極内に染み込ませた高分子ゲル電解質のポリマー濃度と、前記負極内に染み込ませた高分子ゲル電解質のポリマー濃度とが異なっている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、気泡の混入を抑制でき、電池性能の優れた双極型電池を製造し得る双極型電池の製造方法、および電池性能の優れた双極型電池を提供することが可能である。
請求項１５に記載の本願発明によれば、気泡混入を抑制することによって出力密度を向上させているのに加えて、一方の電極内に高分子ゲル電解質が染み込み、他方の電極内に液電解質のみが含まれているので、両方の電極に高分子ゲル電解質を染み込ませた場合に比較して、イオン電導度が増加するので電池抵抗が小さくなる。このようにイオン電導度の増加を図ることによって出力密度を向上させ、電池性能の優れた双極型電池を提供することができる。
請求項１７に記載の本願発明によれば、気泡混入を抑制することによって出力密度を向上させているのに加えて、一方の電極内に染み込ませた高分子ゲル電解質のポリマー濃度と、他方の電極内に染み込ませた高分子ゲル電解質のポリマー濃度とが異なっているので、両方の電極における高分子ゲル電解質のポリマー濃度が同じ場合に比較して、イオン電導度が増加するので電池抵抗が小さくなる。このようにイオン電導度の増加を図ることによって出力密度を向上させ、電池性能の優れた双極型電池を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。なお、理解を容易にするために、図面には各構成要素を誇張して示している。
【００１１】
（第１の実施形態）
図１は、実施形態に係る双極型電池１０を示す斜視図、図２は、双極型電池１０の要部を示す断面図、図３（Ａ）は、双極型電極１１０を示す断面図、図３（Ｂ）は、単電池層１１０ａの説明に供する断面図、図４は、アッシーユニット１０９、電解質層１２０およびシール部１１９を説明するための断面図、図５（Ａ）（Ｂ）は、サブアッシーユニット１０８および第１と第２のシール材１１４、１１６を説明するための断面図、図５（Ｃ）は、サブアッシーユニット１０８を積層し、セパレータ１２１を通して負極１１２の表面に露出するように電解質１２７を浸透させた状態を示す断面図、図６は、第１と第２のシール材１１４、１１６を加圧してシール部１１９を形成する様子を示す断面図、図７（Ａ）（Ｂ）は、双極型電極１１０とセパレータ１２１とを交互に積層するときに気泡３０が混入する様子を示す断面図である。図８は、図１に示す双極型電池１０を利用する組電池１３０を説明するための斜視図、図９は、図８に示す組電池１３０を搭載している車両１３８の概略図である。
【００１２】
本発明の双極型電池１０は、概説すれば、集電体１１１の一方の面に正極１１３を形成し他方の面に負極１１２を形成した双極型電極１１０と、積層する双極型電極１１０の間に介在し、電解質が浸透するよう通気性を有したポーラス状のセパレータ１２１を含む電解質層１２０と、を有している（図３（Ａ）（Ｂ）、および図４参照）。電解質層１２０は、正極１１３および負極１１２のうちの一方の電極とセパレータ１２１との間でイオンを伝導する電解質を含んだ第１の層１２４と、セパレータ１２１内に電解質を浸透させた第２の層１２３と、他方の電極とセパレータ１２１との間でイオンを伝導する電解質を含んだ第３の層１２５とを有している。第１の層１２４は、セパレータ１２１における第１の面１２１Ａの側に電解質が位置するように、双極型電極１１０、セパレータ１２１、および電解質を重ねることによって形成する。第２の層１２３は、第１の面１２１Ａに位置する電解質をセパレータ１２１内に浸透させることによって形成する。第３の層１２５は、第１の面１２１Ａに位置する電解質をセパレータ１２１を通して、セパレータ１２１における第２の面１２１Ｂの側に重なる他方の電極にまで浸透させることによって形成する（図５（Ａ）（Ｃ）参照）。これら第１〜第３の層１２４、１２３、１２５を形成することによって、電解質層１２０としての機能を十分に発揮する。
【００１３】
この双極型電池１０を製造するに際しては、まず、双極型電極１１０、およびセパレータ１２１を準備する。次いで、セパレータ１２１における第１の面１２１Ａの側に電解質１２６が位置するように、双極型電極１１０、セパレータ１２１、および電解質１２６を重ねて、サブアッシーユニット１０８を形成する（図５（Ｂ）参照）。そして、サブアッシーユニット１０８を複数積層し（図５（Ｃ）参照）、電解質１２６を、セパレータ１２１を通して、セパレータ１２１における第２の面１２１Ｂの側に重なる正極１１３または負極１１２にまで浸透させて、アッシーユニット１０９を形成する（図４参照）。図５（Ｃ）には、サブアッシーユニット１０８を積層し、セパレータ１２１を通して負極１１２の表面に露出するように電解質１２７を浸透させた状態を示している。
【００１４】
サブアッシーユニットを形成する工程において、電解質１２６の量は、正極１１３および負極１１２のうちの一方の電極に担持させる量、セパレータ１２１内に浸透させる量、およびセパレータ１２１を通して他方の電極にまで浸透させる量を加えた量である。電解質層１２０としての機能を十分に発揮させるためである。
【００１５】
セパレータ１２１における第１の面１２１Ａは、双極型電極１１０に重ねる側の面、または双極型電極１１０に重ねた側とは反対側の外表面である。したがって、電解質は、双極型電極１１０とセパレータ１２１との間、または、双極型電極１１０に重ねたセパレータ１２１の外表面に位置する。
【００１６】
第１の実施形態では、セパレータ１２１における第１の面１２１Ａは、双極型電極１１０に重ねる側の面であり、電解質は、双極型電極１１０とセパレータ１２１との間に位置している。また、双極型電極１１０にセパレータ１２１を重ねる前に、正極１１３および負極１１２のうちセパレータ１２１を重ねる側の電極に電解質を塗布している（図５（Ａ）参照）。
【００１７】
したがって、第１の実施形態の電解質層１２０にあっては、第１の層１２４は、正極１１３および負極１１２のうちの一方の電極に当該一方の電極の表面に露出する量の電解質を塗布することによって形成する。第２の層１２３は、一方の電極に塗布した電解質をセパレータ１２１内に浸透させることによって形成する。第３の層１２５は、一方の電極に塗布した電解質をセパレータ１２１を通して他方の電極の表面に露出するように浸透させることによって形成する（図４参照）。
【００１８】
第１の実施形態の双極型電池１０を製造するに際しては、まず、双極型電極１１０、およびセパレータ１２１を準備する。次いで、正極１１３および負極１１２のうちの一方の電極に、一方の電極の表面に露出する量の電解質１２６を塗布する（図５（Ａ）参照）。次いで、電解質を塗布した一方の電極の表面に、セパレータ１２１を重ねて、サブアッシーユニット１０８を形成する（図５（Ｂ）参照）。そして、サブアッシーユニット１０８を複数積層し（図５（Ｃ）参照）、一方の電極に塗布した電解質１２６を、セパレータ１２１を通して他方の電極にまで浸透させて、アッシーユニット１０９を形成する（図４参照）。図５（Ｃ）には、サブアッシーユニット１０８を積層し、セパレータ１２１を通して負極１１２の表面に露出するように電解質１２７を浸透させた状態を示している。
【００１９】
アッシーユニット１０９を形成する工程において、一方の電極とセパレータ１２１との間でイオンを伝導する電解質を含んだ第１の層１２４と、セパレータ１２１内に電解質を浸透させた第２の層１２３と、他方の電極とセパレータ１２１との間でイオンを伝導する電解質を含んだ第３の層１２５とを有する電解質層１２０を形成している（図４参照）。
【００２０】
本実施形態では、正極１１３に電解質を予め塗布し、この電解質をセパレータ１２１を通して負極１１２にまで浸透させている。したがって、正極１１３が「一方の電極」に相当し、負極１１２が「他方の電極」に相当する。また、電解質は、液体状または半固体のゲル状の電解質である。本実施形態では、高分子ゲル電解質を用いている。高分子ゲル電解質を構成するポリマーと電解液の比率は幅広く、ポリマー１００％を全固体高分子電解質、電解液１００％を液電解質とすると、その中間体はすべて高分子ゲル電解質にあたる。高分子ゲル電解質によれば、セパレータ１２１を通しての電解質の浸透を好適に行い得る。以下、詳述する。
【００２１】
図１および図２に示すように、双極型電池１０は、電池要素１００を外装ケース１０４に収納し、外部からの衝撃や環境劣化を防止している。
【００２２】
図２および図３（Ａ）を参照して、双極型電極１１０は、集電体１１１の一方の面に正極活物質層を設けて正極１１３を形成し、他方の面に負極活物質層を設けて負極１１２を形成している。図３（Ｂ）を参照して、隣接する一対の集電体１１１、１１１の間に挟まれる、正極１１３、電解質層１２０、および負極１１２によって単電池層１１０ａを構成している。単電池層１１０ａの積層数は、要求される電圧に応じて定める。
【００２３】
集電体１１１は、電子を通す一方、イオンを遮断することから、イオン隔壁とも指称される。電解質層１２０は、イオン透過層とも指称される。図４に示すように、電解質層１２０は、正極１１３と負極１１２とを区分けするセパレータ１２１に電解質を浸透させた第２の層１２３、正極１１３とセパレータ１２１との間でイオンを伝導する電解質を含んだ第１の層１２４、および、負極１１２とセパレータ１２１との間でイオンを伝導する電解質を含んだ第３の層１２５とを有している。セパレータ１２１は正極１１３と負極１１２を区分けする絶縁体であるが、セパレータ１２１の多孔内部に電解質が浸透することによって、イオンおよび電流が流れることになる。
【００２４】
図２を再び参照して、電池要素１００の最上位の双極型電極１１０の上に負極端子プレート１０２を配置し、最下位の双極型電極１１０の下に正極端子プレート１０１を配置している。端子プレート１０１、１０２は、高導電性部材からなり、最外層の電極投影面の全てを、少なくとも覆うように構成している。面方向の電流取り出しにおける低抵抗化を図ることができ、電池の高出力化が可能になる。高導電性部材は、例えば、アルミニウム、銅、チタン、ニッケル、ステンレス、これらの合金である。
【００２５】
電池要素１００の最上位および最下位は、双極型電極１１０でなくてもよい。正極活物質層または負極活物質層のみを片面に配置した末端極を積層してもよい。
【００２６】
双極型電池１０においては、電解質層１２０に含まれる電解質が染み出すと、単電池層１１０ａ同士が電気的に接続されてしまい、電池として十分に機能しなくなる。これを液絡と称する。液絡が生じることを防止するために、電解質の漏れを防止するシール部１１９を設けている。
【００２７】
図４を参照して、シール部１１９は、隣り合う集電体１１１同士の間の空間をセパレータ１２１によって２つに区画し、区画されたそれぞれの空間に第１と第２のシール材１１４、１１６を配置した形態を有している。セパレータ１２１と集電体１１１との間の空間において、正極１１３の周囲を取り囲むように第１のシール材１１４を配置し、負極１１２の周囲を取り囲むように第２のシール材１１６を配置している。したがって、隣り合う集電体１１１同士の間の空間に、セパレータ１２１を間に挟んで、第１のシール材１１４と第２のシール材１１６とを２段にわたって配置している。
【００２８】
アッシーユニット１０９を形成する工程において、サブアッシーユニット１０８を積層した方向に第１と第２のシール材１１４、１１６を加圧する。これによって、集電体１１１、セパレータ１２１および第１と第２のシール材１１４、１１６を密着させて、シール部１１９を形成している。なお、説明の便宜上、第１シール材１１４によって形成するシール層を第１シール層１１５と言い、第２シール材１１６によって形成するシール層を第２シール層１１７と言う（図２および図４参照）。
【００２９】
第１と第２のシール材１１４、１１６は、１液性未硬化エポキシ樹脂であるが、特に制限されない。例えば、その他の熱硬化型樹脂（ポリプロピレンやポリエチレン等）や、熱可塑型樹脂を適用することが可能である。使用環境下において良好なシール効果を発揮するものを、用途に応じて適宜選択することが好ましい。
【００３０】
図７（Ａ）（Ｂ）に、双極型電極１１０とセパレータ１２１とを交互に積層するときに、泡状の空気である気泡３０が混入する状態を示している。図７（Ａ）は、シール材１１４ａが電極１１３の厚さよりも厚いために、双極型電極１１０の上にセパレータ１２１を積層したときに、内部空間３１のうちシール材１１４ａの近傍に気泡３０が混入した状態を示している。図７（Ｂ）は、図７（Ａ）に示すセパレータ１２１の上にシール材１１６ａを配置し、双極型電極１１０をさらに積層したときに、上位の双極型電極１１０と下位のセパレータ１２１との間の内部空間３１に気泡３０が混入した状態を示している。
【００３１】
前述したように、空気が気泡３０となって残ると電池の出力低下の要因にもなることから、積層時にセパレータ１２１をしごく等する気泡除去作業を行っている。このような煩雑な作業をなくし、双極型電池１０の製造の簡素化を実現するためには、双極型電極１１０を積層するときのガス３０の残留を抑制することが重要である。
【００３２】
そこで、図５（Ａ）（Ｂ）に示すように、双極型電池１０にあっては、サブアッシーユニット１０８を形成する工程において、集電体１１１の上に配置する第１のシール材１１４の厚さを、正極１１３の厚さと、正極１１３の表面に露出した電解質１２６の厚さとの合計厚さを超えない厚さに設定してある。さらに、セパレータ１２１の上に配置する第２のシール材１１６の厚さを、負極１１２の厚さと、セパレータ１２１を通して負極１１２の表面に露出するように浸透させる電解質１２７の厚さとの合計厚さを超えない厚さに設定してある。このような寸法設定によって、セパレータ１２１を設けたときに、セパレータ１２１と第１のシール材１１４との間に隙間を形成する。これによって、第１シール材１１４によって囲まれた内部に、気泡が残留することを抑制する（図５（Ａ）（Ｂ）参照）。セパレータ１２１を設けるときに電解質１２６との間に空気が混入することがあるが、この空気は、通気性を有したセパレータ１２１自身を通って抜けるので、気泡となって残留することはない。
【００３３】
また、サブアッシーユニット１０８を積層して、セパレータ１２１を通して負極１１２の表面に電解質１２７が露出するように浸透させたときに、集電体１１１と第２のシール材１１６との間には隙間を形成する。これによって、第２のシール材１１６によって囲まれた内部に、気泡が残留することを抑制する（図５（Ｃ）参照）。
【００３４】
このように双極型電極１１０を積層するときの気泡３０の残留を抑制できるので、積層時にセパレータ１２１をしごく等する気泡除去作業が不要になる。煩雑な作業がなくなることを通して、双極型電池１０の量産化に寄与することができる。
【００３５】
なお、正極１１３の表面に露出した電解質１２６は、第１の層１２４を形成するための量に加えて、セパレータ１２１内に浸透させる量、およびセパレータ１２１を通して負極１１２にまで浸透させる量を含んでいる。このため、電解質１２６の厚さは、第１の層１２４よりも厚い寸法を有している。負極１１２の表面に露出した電解質１２７は、第３の層１２５を形成するための量に加えて、負極１１２の内部に浸透する量を含んでいる。このため、電解質１２７の厚さは、電解質が負極１１２の内部に十分ないし均一に浸透するまでは、第３の層１２５よりも厚い寸法を有している。
【００３６】
サブアッシーユニット１０８を積層することによって、集電体１１１と電解質層１２０との間の空間に、正極１１３の周囲および負極１１２の周囲を取り囲むように、第１と第２のシール材１１４、１１６を配置する。
【００３７】
サブアッシーユニット１０８の積層体１０８ａを平面的に加圧しても、第１と第２のシール材１１４、１１６を配置した部位には、加圧力が十分伝達しないため、シール不足が発生する虞がある。そこで、アッシーユニット１０９を形成する工程において、サブアッシーユニット１０８を積層した方向に第１と第２のシール材１１４、１１６を加圧して、集電体１１１、セパレータ１２１および第１と第２のシール材１１４、１１６を密着させ、シール部１１９を形成してある（図６参照）。
【００３８】
双極型電池１０の構成は、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用いる公知の材料を用いればよく、特に限定されるものではない。以下に、この双極型電池１０に使用することのできる集電体１１１、負極活物質層、正極活物質層、セパレータ１２１、電解質等について参考までに説明する。
【００３９】
集電体１１１は、例えば、ステンレススチール箔である。しかし、これに特に限定されず、アルミニウム箔、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、あるいはこれらの金属の組み合わせのめっき材を、利用することも可能である。
【００４０】
負極１１２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】
正極１１３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。
【００４２】
正極１１３および負極１１２の厚さは、特に限定されず、電池の使用目的（例えば、出力重視、エネルギー重視）や、イオン伝導性を考慮して設定する。
【００４３】
第１と第２のシール層１１５、１１７を構成する第１と第２のシール材１１４、１１６は、例えば、１液性未硬化エポキシ樹脂である。しかし、これに特に限定されず、その他の熱硬化型樹脂（ポリプロピレンやポリエチレン等）や、熱可塑型樹脂を適用することも可能である。なお、使用環境下において良好なシール効果を発揮するものを、用途に応じて適宜選択することが好ましい。
【００４４】
電解質層１２０の一部であるセパレータ１２１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ＰＥ（ポリエチレン）である。しかし、これに特に限定されず、ＰＰ（ポリプロピレン）などの他のポリオレフィン、ＰＰ／ＰＥ／ＰＰの３層構造をした積層体、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、アラミドなどである。セパレータの微細孔の径は、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。
【００４５】
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、ＰＡＮ（ポリアクリロニトリル）、ＰＭＭＡ（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、ＰＥＯ（ポリエチレンオキシド）やＰＰＯ（ポリプロピレンオキシド）である。
【００４６】
ホストポリマーによって保持する電解液は、例えば、ＰＣ（プロピレンカーボネート）およびＥＣ（エチレンカーボネート）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、ＰＣおよびＥＣ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。
【００４７】
図１および図２に示したように、電池要素１００は、単電池層１１０ａの積層体の形態で、外装ケース１０４に収容している。電池要素１００の最外層に位置する集電体１１１には、高導電性部材からなる端子リード１０１、１０２を接続している。高導電性部材は、例えば、アルミニウム、銅、チタン、ニッケル、ステンレス、これらの合金である。
【００４８】
端子プレート１０１、１０２は、外装ケース１０４の外部に延長しており、電池要素１００から電流を引き出すための電極タブを兼用している。なお、独立した別体の電極タブを配置し、直接的あるいはリードを利用して、端子プレート１０１、１０２と接続することによって、電池要素１００から電流を引き出すことも可能である。
【００４９】
外装ケース１０４は、軽量化および熱伝導性の観点から、アルミニウム、ステンレス、ニッケル、銅などの金属（合金を含む）をポリプロピレンフィルム等の絶縁体で被覆した高分子−金属複合ラミネートフィルムなどのシート材からなる。シート材の外周部の一部または全部を熱融着により接合することによって、外装ケース１０４は電池要素１００を封止する。
【００５０】
図８を参照して、双極型電池１０は、単独で使用することが可能であるが、例えば、組電池１３０の形態で利用することが可能である。組電池１３０は、双極型電池１０を直列化および／または並列化し、複数接続することによって構成している。組電池１３０は、導電バー１３２、１３４を有する。導電バー１３２、１３４は、双極型電池１０の内部から延長する端子プレート１０１、１０２に接続している。
【００５１】
双極型電池１０を接続して構成する際に、適宜、直列あるいは並列化することで、容量および電圧を自由に調整することができる。接続方法は、例えば、超音波溶接、熱溶接、レーザ溶接、リベット、かしめ、電子ビームである。
【００５２】
図９を参照して、組電池１３０自体を、直列化および／または並列化し、複数接続することで組電池モジュール（大型の組電池）１３６として提供することも可能である。
【００５３】
組電池モジュール１３６は、大出力を確保し得るため、例えば、車両１３８のモータ駆動用電源として搭載することが可能である。車両は、例えば、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、電車である。
【００５４】
組電池モジュール１３６は、例えば、内蔵する双極型電池１０毎あるいは組電池１３０毎の充電制御を行うなど、非常にきめ細かい制御ができるため、１回の充電あたりの走行距離の延長、車載電池としての寿命の長期化などの性能の向上を図ることが可能である。
【００５５】
次に、双極型電池１０の製造方法について説明する。
【００５６】
図１０は、実施形態に係る双極型電池１０の製造方法を説明するための全体工程図である。
【００５７】
実施形態に係る双極型電池１０の製造方法は、双極型電極１１０にセパレータ１２１を設けてなるサブアッシーユニット１０８を形成するサブアッシーユニット形成工程、サブアッシーユニット１０８を複数積層して一体化したアッシーユニット１０９を形成するアッシーユニット形成工程、および、アッシーユニット１０９を外装ケース１０４に収容するためのケーシング工程を有する。
【００５８】
図１１は、図１０に示すサブアッシーユニット形成工程を説明するための工程図、図１２は、図１１に示す電極形成工程を説明するための平面図、図１３は、図１１に示す電極形成工程を説明するための断面図、図１４は、図１１に示す電解質配置工程を説明するための断面図、図１５は、図１１に示す集電体１１１上への第１のシール材１１４の配置工程を説明するための平面図、図１６は、図１１に示す集電体１１１上への第１のシール材１１４の配置工程を説明するための断面図、図１７は、図１１に示すセパレータ配置工程を説明するための断面図、図１８は、図１１に示すセパレータ１２１上への第２のシール材１１６の配置工程を説明するための断面図である。
【００５９】
図１１に示すように、サブアッシーユニット形成工程は、電極形成工程、電解質配置工程、集電体１１１上への第１のシール材１１４の配置工程、セパレータ配置工程およびセパレータ１２１上への第２のシール材１１６の配置工程を有する。
【００６０】
電極形成工程においては、まず、正極スラリーを調整する。正極スラリーは、例えば、正極活物質［８５重量％］、導電助剤［５重量％］およびバインダ［１０重量％］を有し、粘度調整溶媒を添加することによって、所定の粘度にする。正極活物質は、ＬｉＭｎ２Ｏ４である。導電助剤は、アセチレンブラックである。バインダは、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）である。粘度調整溶媒は、ＮＭＰ（Ｎ−メチル−２−ピロリドン）である。正極スラリーは、ステンレススチール箔からなる集電体１１１の一方の面に塗布する。
【００６１】
導電助剤は、例えば、カーボンブラックやグラファイトを利用することも可能である。バインダおよび粘度調整溶媒は、ＰＶＤＦおよびＮＭＰに限定されない。
【００６２】
次に、負極スラリーを調整する。負極スラリーは、例えば、負極活物質［９０重量％］およびバインダ［１０重量％］を有し、粘度調整溶媒を添加することによって、所定の粘度にする。負極スラリーは、集電体１１１の他方の面に、塗布する。負極活物質は、ハードカーボンである。バインダおよび粘度調整溶媒は、ＰＶＤＦおよびＮＭＰである。負極スラリーは、集電体１１１の他方の面に、塗布する。
【００６３】
正極スラリーの塗膜および負極スラリーの塗膜は、例えば、真空オーブンを利用して、乾燥し、正極活物質層からなる正極１１３および負極活物質層からなる負極１１２を形成する（図１２および図１３参照）。この際、ＮＭＰは、揮発することで除去する。
【００６４】
正極１１３および負極１１２の厚さは、特に限定されず、電池の使用目的（例えば、出力重視、エネルギー重視）や、イオン伝導性を考慮して設定する。
【００６５】
電解質配置工程においては、双極型電極１１０にセパレータ１２１を重ねる前に、正極１１３および負極１１２のうちセパレータ１２１を重ねる側の一方の電極に、一方の電極の表面に露出する量の電解質１２６を塗布する。第１の実施形態では、電解質を塗布する工程において、一方の電極に相当する正極１１３のみに電解質１２６を塗布し、他方の電極に相当する負極１１２には電解質を塗布していない（図１４参照）。
【００６６】
この電解質を塗布する工程において、正極１１３に塗布する電解質の量は、正極１１３に担持させる量、セパレータ１２１内に浸透させる量、およびセパレータ１２１を通して負極１１２にまで浸透させる量を加えた量である。正極１１３に担持させる量は、具体的には、正極１１３の内部に浸透する量と、正極１１３の表面に露出させて第１の層１２４を形成するための量と、を含んでいる。セパレータ１２１内に浸透させる量は、具体的には、セパレータ１２１内に浸透させて第２の層１２３を形成するための量を含んでいる。セパレータ１２１を通して負極１１２にまで浸透させる量には、具体的には、負極１１２の内部に浸透する量と、負極１１２の表面に露出させて第３の層１２５を形成するための量と、を含んでいる。
【００６７】
本実施形態では、ゲル電解質を用いている。この電解質は、例えば、電解液［９０重量％］およびホストポリマー［１０重量％］を有し、粘度調整溶媒を添加することによって、塗布に適した粘度に調製してある。
【００６８】
電解液は、ＰＣ（プロピレンカーボネート）およびＥＣ（エチレンカーボネート）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。リチウム塩濃度は、例えば、１Ｍである。
【００６９】
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。粘度調製溶媒は、ＤＭＣ（ジメチルカーボネート）である。粘度調製溶媒は、ＤＭＣに限定されない。
【００７０】
集電体１１１上への第１のシール材１１４の配置工程においては、集電体１１１が露出している正極側外周部かつ正極１１３の周囲を取り囲むように延長して、第１のシール材１１４を配置する（図１５、図１６参照）。第１のシール材１１４の厚さは、正極１１３の厚さと、正極１１３の表面に露出した電解質１２６の厚さとの合計厚さを超えない厚さに設定してある（図５（Ａ）参照）。
【００７１】
セパレータ配置工程においては、セパレータ１２１を、正極１１３側の面の全てを覆うように配置する（図１７参照）。セパレータ１２１は、ポーラス状のＰＥである。セパレータ１２１を設けたときには、セパレータ１２１と第１のシール材１１４との間に、隙間を形成する。これによって、第１のシール材１１４によって囲まれた内部に、気泡が残留することを抑制する。セパレータ１２１を設けるときに電解質１２６との間に混入した空気は、セパレータ１２１自身を通って抜け、気泡となって残留することがない。
【００７２】
セパレータ１２１上への第２のシール材１１６の配置工程においては、セパレータ１２１の上に、第２のシール材１１６を配置する（図１８参照）。第２のシール材１１６の厚さは、負極１１２の厚さと、セパレータ１２１を通して負極１１２の表面に露出するように浸透させる電解質１２７の厚さとの合計厚さを超えない厚さに設定してある。第２のシール材１１６は、第１のシール材１１４の配置部位と相対するように（セパレータ１２１を挟んで重なるように）位置決めする（図１８参照）。第１と第の２シール材１１４、１１６は、例えば、１液性未硬化エポキシ樹脂からなる。
【００７３】
以上の工程によって、サブアッシーユニット１０８の形成が終了する。このサブアッシーユニット１０８にあっては、電解質を塗布した正極１１３の表面にはセパレータ１２１を設けている。さらに、サブアッシーユニット１０８を形成した段階では、負極１１２の表面には電解質を露出させていない。このため、電解質に触れることを防止するための保護フィルムを負極１１２の表面に貼り付ける必要がない。したがって、保護フィルムを用いることなくサブアッシーユニット１０８を簡単に取り扱うことが可能となる。
【００７４】
なお、セパレータ配置工程においては、セパレータ１２１と正極１１３との間に閉じ込められた気泡は、放置している間にセパレータ１２１自身を通って外部に抜けるが、気泡を積極的に吸引排出するようにしてもよい。つまり、セパレータ配置工程においては、真空ポンプに接続した多孔質盤上にセパレータ１２１を吸引しながら、双極型電極１１０にセパレータ１２１を設置するようにしてもよい。多孔質盤として、多孔質焼結金属盤を用いることができる。セパレータ１２１と正極１１３との間に閉じ込められた気泡をセパレータ１２１を通して積極的に吸引排出することによって、気泡の残留を一層少なくすることができる。
【００７５】
図１９は、図１０に示すアッシーユニット形成工程を説明するための工程図、図２０は、図１９に示すサブアッシーユニットセット工程を説明するための断面図、図２１は、図１９に示す積層工程およびプレス工程を説明するための概略図、図２２は、図１９に示すシール材浸透工程を説明するための概略図、図２３は、図１９に示すシール層形成工程を説明するための概略図、図２４は、図１９に示す界面形成工程を説明するための概略図、図２５は、図１９に示す初充電工程を説明するための概略図である。
【００７６】
アッシーユニット形成工程は、サブアッシーユニットセット工程、積層工程、プレス工程、シール材浸透工程、シール層形成工程、界面形成工程、初充電工程および気泡排出工程を有する。
【００７７】
サブアッシーユニットセット工程においては、マガジン１５０に、複数のサブアッシーユニット１０８を順次セットする（図２０参照）。
【００７８】
マガジン１５０は、サブアッシーユニット１０８のセットの際の干渉を避けるため、フレーム形状であり、サブアッシーユニット１０８の外周部の把持自在であるクランプ機構１５２を有する。
【００７９】
クランプ機構１５２は、サブアッシーユニット１０８が互いに接触しないように、積層方向に間隔をあけて配置する。積層方向は、サブアッシーユニット１０８の面方向に対して垂直な方向である。
【００８０】
クランプ機構１５２は、例えば、バネからなる弾性部材を有しており、弾性力に基づいて、皺などが生じないように、サブアッシーユニット１０８に張力を付与した状態で保持自在に構成してある。
【００８１】
積層工程においては、マガジン１５０を真空処理装置１６０の内部に配置し、真空下で、サブアッシーユニット１０８の積層体１０８ａを形成する（図２１参照）。真空度は、例えば、０．２〜０．５×１０５Ｐａである。正極１１３および負極１１２の両面に高分子ゲル電解質を塗布した場合には、サブアッシーユニットを積層するときに、上位のサブアッシーユニットにおける高分子ゲル電解質が露出した電極が、下位のサブアッシーユニットにおけるセパレータに重なる。このため、粘着性のある高分子ゲル電解質によって気泡を閉じ込めることがある。これに対して、第１の実施形態にあっては、サブアッシーユニット１０８を積層するときには、セパレータ１２１と、高分子ゲル電解質が露出していない負極１１２の表面とが重なる。このため、粘着性のある高分子ゲル電解質による気泡の閉じ込めは発生しない。さらに、真空下であるため、セパレータ１２１を設けるときに正極１１３表面の電解質との間に混入した空気がセパレータ１２１自身を通って容易に抜ける。これによって、気泡の混入をさらに抑制している。
【００８２】
積層体１０８ａの形成方法は、特に限定されず、例えば、受け台に向かってマガジン１５０を移動させながら、サブアッシーユニット１０８を把持するクランプ機構１５２を制御し、受け台に接触するタイミングで、サブアッシーユニット１０８の把持を順次解消することで、積層体１０８ａを形成することが可能である。
【００８３】
真空処理装置１６０は、真空手段１６２、プレス手段１７０および制御部１７８を有する。
【００８４】
真空手段１６２は、真空チャンバ１６３、真空ポンプ１６４および配管系１６５を有する。真空チャンバ１６３は、着脱自在（開放自在）の蓋部と、マガジン１５０およびプレス手段１７０が配置される固定式の基部を有する。真空ポンプ１６４は、例えば、遠心式であり、真空チャンバ１６３の内部を真空状態にするために使用する。配管系１６５は、真空ポンプ１６４と真空チャンバ１６３とを連結するために使用する。配管系１６５には、リークバルブ（不図示）を配置している。
【００８５】
プレス手段１７０は、基部プレート１７１および基部プレート１７１に対して近接離間自在に配置したプレスプレート１７３を有する。制御部１７８は、プレスプレート１７３の移動や押圧力を制御するために使用する。基部プレート１７１およびプレスプレート１７３に、シート状の弾性体を配置することも可能である。
【００８６】
プレス工程においては、積層体１０８ａは、真空状態を保持した状態で、プレスプレート１７３および基部プレート１７１によって、サブアッシーユニット１０８を積層した方向に加圧する（図２１参照）。加圧条件は、例えば、１〜２×１０６Ｐａである。この加圧によって、正極１１３のみに塗布したゲル電解質は、正極１１３の内部に浸透するとともに、セパレータ１２１内に浸透する。ゲル電解質はさらに、セパレータ１２１を通して負極１１２の側にまで浸透し、負極１１２の内部に浸透する。正極１１３の表面には、第１の層１２４を形成するために必要な量のゲル電解質が露出する。セパレータ１２１内には、第２の層１２３を形成するために必要な量のゲル電解質が浸透する。また、負極１１２の表面には、第３の層１２５を形成するために必要な量のゲル電解質が露出する。ゲル電解質の上記のような浸透作用は、積層工程においてもある程度進行している。
【００８７】
積層した複数のサブアッシーユニット１０８つまり積層体１０８ａを加熱することがより好ましい。加熱することによってゲル電解質が溶解するので、正極１１３、セパレータ１２１および負極１１２のそれぞれの内部に、電解質を十分かつ均等に浸透させることができるからである。また、加圧のみの場合に比べると、電解質の浸透作用を促進できるからである。
【００８８】
積層体１０８ａを加熱する加熱手段として、例えば、プレスプレート１７３および基部プレート１７１の内部に抵抗発熱体を配置することができる。プレスプレート１７３および基部プレート１７１の温度を上昇させて、積層体１０８ａを加熱することができる。プレスプレート１７３および基部プレート１７１のいずれか一方の内部に加熱手段を配置したり、プレスプレート１７３および基部プレート１７１の外部に加熱手段を配置したりすることも可能である。
【００８９】
第１と第２のシール材１１４、１１６によって囲まれた内部に、気泡が残留することを抑制するために、第１のシール材１１４の厚みを正極１１３と正極１１３の表面に露出した電解質１２６との合計厚みよりも小さくし、第２のシール材１１６の厚みを負極１１２と負極１１２の表面に露出した電解質１２７との合計厚みよも小さくしている。この場合、積層体１０８ａを平面的に加圧しても、充填部（第１と第２のシール材１１４、１１６を配置している部位）に、加圧力が十分伝達されないため、シール不足が発生する虞がある。
【００９０】
そのため、プレス手段２８０を使用し、積層体１０８ａにおける第１と第２のシール材１１４、１１６を主として加圧するためのシール材浸透工程を追加することによって、セパレータ１２１に、第１と第２のシール材１１４、１１６を十分浸透させている（図２２参照）。これによって、シール部１１９を形成する（図６参照）。
【００９１】
第１と第２のシール材１１４、１１６が浸透した部位は、シール層形成工程において、加熱することによって、熱硬化するため、第１と第２のシール層１１５、１１７の密着性が向上する（図４参照）。
【００９２】
プレス手段２８０は、積層体１０８ａを配置する基部プレート２８１、基部プレート２８１に対して近接離間自在に配置するプレスプレート２８３、および制御部（不図示）を有する。プレスプレート２８３は、分割しており、中央プレスプレート２８４および外周プレスプレート２８５を有する。
【００９３】
中央プレスプレート２８４は、積層体１０８ａの電極部（正極１１３および負極１１２を配置している部位）が位置する部位を支持するために使用する。外周プレスプレート２８５は、積層体１０８ａにおける充填部を加圧するために使用する。制御部は、中央プレスプレート２８４および外周プレスプレート２８５の移動や押圧力を制御するために使用する。
【００９４】
したがって、プレス手段２８０は、基部プレート２８１に配置した積層体１０８ａに対し、外周プレスプレート２８５を使用し、充填部のみを加圧することが可能である。サブアッシーユニット１０８を積層した方向に第１と第２のシール材１１４、１１６を加圧することによって、集電体１１１、セパレータ１２１および第１と第２のシール材１１４、１１６を密着させ、電解質の漏れを防止するシール部１１９を形成している。
【００９５】
中央プレスプレート２８４によって積層体１０８ａの電極部を押さえた後で、外周プレスプレート２８５による加圧を実施することが好ましい。この場合、電極部に位置する気泡を、外周部に移動させることが可能であるため、電極部に気泡が残留することを抑制する。
【００９６】
イオン透過および電子の移動ができないデッドスペースの発生が抑制されるため、使用時のイオンの移動は、害されず、電池抵抗は増大しないため、高出力密度を達成することができる。つまり、気泡３０の混入を抑制した双極型電池１０が得られるため、使用時におけるイオンの移動は、害されず、電池抵抗は増大しない。
【００９７】
なお、プレス工程およびシール材浸透工程を、必要に応じ、適宜一体化することも可能である。
【００９８】
シール層形成工程においては、積層体１０８ａをオーブン１９０に配置し、加熱する。これによって、積層体１０８ａに含まれる第１と第２のシール材１１４、１１６が熱硬化して、第１と第２のシール層１１５、１１７を形成する（図２３、図４参照）。加熱条件は、例えば、８０℃である。積層体１０８ａの加熱方法は、オーブンを使用する形態に、特に限定されない。
【００９９】
リチウム二次電池は、水分を嫌うが、第１と第２のシール層１１５、１１７を樹脂から構成しているため、水分の混入は、避けることができない。そのため、プレス工程における第１と第２のシール材１１４、１１６の前記所定の厚みは、第１と第２のシール層１１５、１１７の外気に触れる厚さの寸法を極小にして、侵入する水分を減らす見地から設定している。
【０１００】
第１と第２のシール材１１４、１１６は、熱可塑性樹脂を適用することも可能である。この場合、第１と第２のシール材１１４、１１６は、加熱することによって塑性変形し、第１と第２のシール層１１５、１１７を形成することとなる。
【０１０１】
界面形成工程においては、積層体１０８ａを、プレス手段１８０に配置し、加熱下で加圧する（図２４参照）。ゲル電解質の浸透作用が十分に進み、正極１１３とセパレータ１２１との間でイオンを伝導する電解質を含んだ第１の層１２４と、セパレータ１２１内に電解質を浸透させた第２の層１２３と、負極１１２とセパレータ１２１との間でイオンを伝導する電解質を含んだ第３の層１２５とを有する電解質層１２０を形成する（図４参照）。加熱温度および加圧条件は、例えば、８０℃および１〜２×１０６Ｐａである。これによって、サブアッシーユニット１０８を積層して一体化したアッシーユニット１０９を得る。
【０１０２】
プレス手段１８０は、基部プレート１８１、基部プレート１８１に対して近接離間自在に配置するプレスプレート１８３、下部加熱手段１８５、上部加熱手段１８７および制御部１８８を有する。下部加熱手段１８５および上部加熱手段１８７は、例えば、抵抗発熱体を有しており、基部プレート１８１およびプレスプレート１８３の内部に配置し、基部プレート１８１およびプレスプレート１８３の温度を上昇させるために使用する。制御部１８８は、プレスプレート１８３の移動や押圧力、下部加熱手段１８５および上部加熱手段１８７の温度を制御するために使用する。
【０１０３】
下部加熱手段１８５および上部加熱手段１８７の一方を省略したり、下部加熱手段１８５および上部加熱手段１８７を、基部プレート１８１およびプレスプレート１８３の外部に配置したりすることも可能である。基部プレート１８１およびプレスプレート１８３に、シート状の弾性体を配置することも可能である。
【０１０４】
初充電工程においては、アッシーユニット１０９と電気的に接続した充放電装置１９２によって、初回充電が行われ、気泡が発生する（図２５参照）。初充電条件は、例えば、正極１１３の塗布重量から概算した容量ベースで、２１Ｖ−０．５Ｃで４時間である。
【０１０５】
気泡排出工程においては、例えば、ローラをアッシーユニット１０９の表面に押圧することによって、アッシーユニット１０９の中央部に位置する気泡を、外周部に移動して取り除かれる。したがって、電池の出力密度を向上させることが可能である。この工程を経たアッシーユニット１０９は、電池要素１００を構成する。
【０１０６】
図１０に示すケーシング工程においては、アッシーユニット１０９よって構成する電池要素１００が、外装ケース１０４（図２参照）に収容する。これによって、双極型電池１０を製造する（図１および図２参照）。外装ケース１０４は、電池要素１００を２枚のシート状の外装材の間に配置し、外装材の外周部を接合することによって形成する。外装材は、ポリプロピレンフィルム等の絶縁体で被覆した高分子−金属複合ラミネートフィルムであり、その接合には、熱融着を適用する。
【０１０７】
なお、電池要素１００を、さらに複数積層した後に、外装ケース１０４に収容することで、双極型電池１０のさらなる大容量および／又は高出力を、図ることも可能である。積層工程およびプレス工程を、大気下で実施したり、シール層形成工程および界面形成工程を真空下で実施したりすることも可能である。
【０１０８】
電解質１２４、１２５、第１と第２のシール材１１４、１１６を適宜選択することによって、シール層形成工程および界面形成工程を一体化してもよい。第１と第２のシール材１１４、１１６の硬化および電解質層１２０の完成を同時に実施することによって、製造工程の短縮を図ることも可能である。シール層形成工程と界面形成工程との間に、各双極型単電池の電位をモニタするためのタブ（リード線）を、取り付けるための工程を追加することも可能である。
【０１０９】
以上のように、第１の実施形態は、気泡混入を抑制することによって出力密度を向上させ、電池性能の優れた双極型電池を製造する双極型電池の製造方法、および電池性能の優れた双極型電池を提供することができる。
【０１１０】
なお、高分子ゲル電解質は、ポリマー骨格に電解液を保持した熱可塑型であるため、漏液を防止し、液絡を防ぎ信頼性の高い双極型電池１０を構成することが可能である。また、ゲル電解質は、熱可塑型に限定されず、熱硬化型を適用することも可能である。この場合も、加熱下での加圧によって、電解質層１２０を硬化させて漏液を防止し、液絡を防ぐことが可能である。
【０１１１】
プレス工程および界面形成工程における面圧は、１〜２×１０６Ｐａに限定されず、電池要素１００の構成材料の強度等の物性を考慮し、適宜設定することが可能である。シール層形成工程における加熱温度は、８０℃に限定されず、電解液の耐熱性や、第１のシール材１１４（第１のシール層１１５）および第２のシール材１１６（第２のシール層１１７）の硬化温度などの物性を考慮し、例えば、６０℃〜１５０℃であることが好ましい。
【０１１２】
電解質は、ゲル電解質に限定されず、電解液系を適用することも可能である。この場合、電解質配置工程（図１４参照）において、例えば、マイクロピペットを用いて、電解液を、一方の電極、例えば、正極１１３に塗布し、滲み込ませる（図１４参照）。
【０１１３】
電解液は、ＰＣ（プロピレンカーボネート）およびＥＣ（エチレンカーボネート）からなる有機溶媒、支持塩としてのリチウム塩（ＬｉＰＦ６）および少量の界面活性剤を含んでいる。リチウム塩濃度は、例えば、１Ｍである。
【０１１４】
有機溶媒は、ＰＣおよびＥＣ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。
【０１１５】
（第１の実施形態の改変例）
上述した第１の実施形態では、電解質を塗布する工程において、一方の電極である正極１１３のみにゲル電解質を塗布しているが、本発明はこの場合に限定されるものではない。サブアッシーユニットを形成する工程において、正極１１３および負極１１２のうちセパレータ１２１を重ねる電極とは反対側の電極に、電極内に浸透して電極の表面に露出しない量の電解質を予め塗布することもできる。電解質の浸透不足を防ぐことができる。また電解質が電極表面に露出しないので、サブアッシーユニット１０８の積層時に気泡が混入することもない。第１の実施形態の改変例として、電解質を塗布する工程において、さらに、他方の電極である負極１１２に、負極１１２内に浸透して負極１１２の表面に露出しない量の電解質を塗布することもできる。正極１１３に塗布する電解質の量は、正極１１３に担持させる量、セパレータ１２１内に浸透させる量、およびセパレータ１２１を通して負極１１２にまで浸透させる量を加えた量である。セパレータ１２１を通して負極１１２にまで浸透させる量は、上述した実施形態に比べると、負極１１２に予め塗布した量を差し引いた量となる。
【０１１６】
このような改変例においても、サブアッシーユニット１０８を形成した段階では、負極１１２の表面には電解質を露出させていない。このため、電解質に触れることを防止するための保護フィルムを負極１１２の表面に貼り付ける必要がない。したがって、保護フィルムを用いることなくサブアッシーユニット１０８を簡単に取り扱うことが可能となる。また、サブアッシーユニット１０８を積層するときには、セパレータ１２１と、電解質が露出していない負極１１２の表面とが重なる。このため、粘着性のあるゲル電解質による気泡の閉じ込めは発生しない。
【０１１７】
（第２の実施形態）
図２６（Ａ）（Ｂ）は、第２の実施形態に係るサブアッシーユニット２０８を説明するための断面図、図２６（Ｃ）は、サブアッシーユニット２０８を積層し、セパレータ１２１を通して負極１１２の表面に露出するように電解質１２７を浸透させた状態を示す断面図である。なお、第１の実施形態と共通する部材には同じ符号を付し、その説明は一部省略する。
【０１１８】
第２の実施形態は、第１の実施形態と同様に、セパレータ１２１における第１の面１２１Ａは、双極型電極１１０に重ねる側の面であり、電解質は、双極型電極１１０とセパレータ１２１との間に位置している。但し、第２の実施形態は、双極型電極１１０にセパレータ１２１を重ねる前に、セパレータ１２１における双極型電極１１０に重ねる側の面（第１の面１２１Ａとなる）に電解質を塗布している。この点において、双極型電極１１０にセパレータ１２１を重ねる前に、正極１１３および負極１１２のうちセパレータ１２１を重ねる側の電極である正極１１３に電解質を塗布する第１の実施形態と相違している。
【０１１９】
第２の実施形態の双極型電池１０を製造するに際しては、まず、双極型電極１１０、およびセパレータ１２１を準備する。次いで、セパレータ１２１における第１の面１２１Ａに電解質１２６を塗布する（図２６（Ａ）参照）。図示例では、セパレータ１２１における第１の面１２１Ａは、セパレータ１２１の両面のうち正極１１３に接する側の面である。次いで、電解質を塗布したセパレータ１２１を、正極１１３に第１の面１２１Ａが向き合うように重ねて、サブアッシーユニット２０８を形成する（図２６（Ｂ）参照）。そして、サブアッシーユニット１０８を複数積層し（図２６（Ｃ）参照）、セパレータ１２１に塗布した電解質１２６を、セパレータ１２１を通して、セパレータ１２１における第２の面１２１Ｂの側に重なる負極１１２にまで浸透させて、アッシーユニット１０９を形成する（図４参照）。図２６（Ｃ）には、サブアッシーユニット２０８を積層し、セパレータ１２１を通して負極１１２の表面に露出するように電解質１２７を浸透させた状態を示している。
【０１２０】
第２の実施形態は、第１の実施形態と同様に、電解質１２６が双極型電極１１０とセパレータ１２１との間に位置している。この場合には、第１の実施形態と同様に、図２６（Ａ）（Ｂ）に示すように、集電体１１１の上に配置する第１のシール材１１４の厚さを、正極１１３の厚さと、セパレータ１２１に塗布した電解質１２６の厚さとの合計厚さを超えない厚さに設定してある。さらに、セパレータ１２１の上に配置する第２のシール材１１６の厚さを、負極１１２の厚さと、セパレータ１２１を通して負極１１２の表面に露出するように浸透させる電解質１２７の厚さとの合計厚さを超えない厚さに設定してある。
【０１２１】
図２７は、第２の実施形態における、電解質配置工程を説明するための断面図、図２８および図２９は、第２の実施形態における、集電体１１１上への第１のシール材１１４の配置工程を説明するための平面図および断面図、図３０は、第２の実施形態における、セパレータ配置工程を説明するための断面図である。
【０１２２】
第２の実施形態は、電解質配置工程、集電体１１１上への第１のシール材１１４の配置工程、およびセパレータ配置工程が、第１の実施形態と相違する。
【０１２３】
図２７を参照して、電解質配置工程においては、双極型電極１１０にセパレータ１２１を重ねる前に、セパレータ１２１における第１の面１２１Ａに電解質を塗布する。セパレータ１２１における第１の面１２１Ａは、セパレータ１２１の両面のうち正極１１３に接する側の面である。電解質１２６は、セパレータ１２１の第１の面１２１Ａのうち、正極１１３が接する部分のみに塗布する。正極１１３、負極１１２、セパレータ１２１の空孔に行きわたる十分な量の電解質を塗布する。第２の実施形態では、セパレータ１２１の第１の面１２１Ａにのみ電解質１２６を塗布し、正極１１３や負極１１２には電解質を塗布していない。
【０１２４】
図２８および図２９を参照して、集電体１１１上への第１のシール材１１４の配置工程においては、集電体１１１が露出している正極側外周部かつ正極１１３の周囲を取り囲むように延長して、第１のシール材１１４を配置する。
【０１２５】
図３０を参照して、セパレータ配置工程においては、電解質１２６を塗布したセパレータ１２１を、正極１１３側の面の全てを覆うように配置する。第１のシール材１１４の厚さは、正極１１３の厚さと、正極１１３の表面に露出した電解質１２６の厚さとの合計厚さを超えない厚さに設定してある。したがって、セパレータ１２１を設けたときには、セパレータ１２１と第１のシール材１１４との間に隙間を形成する。これによって、第１のシール材１１４によって囲まれた内部に、気泡が残留することを抑制する。セパレータ１２１を設けるときに電解質１２６との間に混入した空気は、セパレータ１２１自身を通って抜け、気泡となって残留することがない。
【０１２６】
以後の製造手順は第１の実施形態と同様であるので、説明は省略する。
【０１２７】
以上のように、セパレータ１２１の両面のうち双極型電極１１０に重ねる側である第１の面１２１Ａに電解質を塗布する第２の実施形態は、第１の実施形態と同様に、気泡混入を抑制することによって出力密度を向上させ、電池性能の優れた双極型電池を製造することができる。
【０１２８】
（第３の実施形態）
図３１（Ａ）（Ｂ）は、第３の実施形態に係るサブアッシーユニット３０８を説明するための断面図、図３１（Ｃ）は、サブアッシーユニット３０８を積層し、セパレータ１２１を通して正極１１３の表面に露出するように電解質１２７を浸透させた状態を示す断面図である。なお、第１の実施形態と共通する部材には同じ符号を付し、その説明は一部省略する。
【０１２９】
第３の実施形態は、第１、第２の実施形態と異なり、セパレータ１２１における第１の面１２１Ａは、双極型電極１１０に重ねた側とは反対側の外表面であり、電解質は、双極型電極１１０に重ねたセパレータ１２１の外表面に位置している。このため、第３の実施形態は、双極型電極１１０にセパレータ１２１を重ねた後に、セパレータ１２１における双極型電極１１０に重ねた側とは反対側の外表面（第１の面１２１Ａとなる）に電解質を塗布している。
【０１３０】
第３の実施形態の双極型電池１０を製造するに際しては、まず、双極型電極１１０、およびセパレータ１２１を準備する。次いで、正極１１３および負極１１２のうちの一方の電極にセパレータ１２１を重ねる（図３１（Ａ）参照）。図示例では、正極１１３にセパレータ１２１を重ねている。次いで、セパレータ１２１における第１の面１２１Ａに電解質１２６を塗布して、サブアッシーユニット３０８を形成する（図３１（Ｂ）参照）。セパレータ１２１における第１の面１２１Ａは、セパレータ１２１の両面のうち双極型電極１１０に重ねた側とは反対側の外表面である。そして、サブアッシーユニット１０８を複数積層し（図３１（Ｃ）参照）、セパレータ１２１に塗布した電解質１２６を、セパレータ１２１を通して、セパレータ１２１における第２の面１２１Ｂの側に重なる正極１１３にまで浸透させて、アッシーユニット１０９を形成する（図４参照）。図３１（Ｃ）には、サブアッシーユニット３０８を積層し、セパレータ１２１を通して正極１１３の表面に露出するように電解質１２７を浸透させた状態を示している。
【０１３１】
第３の実施形態は、電解質１２６が双極型電極１１０に重ねたセパレータ１２１の外表面に位置している。この場合には、図３１（Ｂ）（Ｃ）に示すように、集電体１１１の上に配置する第１のシール材１１４の厚さを、正極１１３の厚さと、セパレータ１２１を通して正極１１３の表面に露出するように浸透させる電解質１２７の厚さとの合計厚さを超えない厚さに設定してある。さらに、セパレータ１２１の上に配置する第２のシール材１１６の厚さを、負極１１２の厚さと、電解質１２６の厚さとの合計厚さを超えない厚さに設定してある。
【０１３２】
図３２は、第３の実施形態における、サブアッシーユニット形成工程を説明するための工程図である。図３３および図３４は、第３の実施形態における、集電体１１１上への第１のシール材１１４の配置工程を説明するための平面図および断面図、図３５は、第３の実施形態における、セパレータ配置工程を説明するための断面図、図３６は、第３の実施形態における、電解質配置工程を説明するための断面図、図３７は、第３の実施形態における、セパレータ１２１上への第２のシール材１１６の配置工程を説明するための断面図である。
【０１３３】
図３２に示すように、第３の実施形態のサブアッシーユニット形成工程は、電極形成工程、集電体１１１上への第１のシール材１１４の配置工程、セパレータ配置工程、電解質配置工程、およびセパレータ１２１上への第２のシール材１１６の配置工程を有する。第３の実施形態では、セパレータ配置工程の後に、電解質配置工程を実施する。
【０１３４】
図３３および図３４を参照して、集電体１１１上への第１のシール材１１４の配置工程においては、集電体１１１が露出している正極側外周部かつ正極１１３の周囲を取り囲むように延長して、第１のシール材１１４を配置する。
【０１３５】
図３５を参照して、セパレータ配置工程においては、セパレータ１２１を、正極１１３側の面の全てを覆うように配置する。正極１１３およびセパレータ１２１には未だ電解質１２６を塗布していないので、セパレータ１２１を設けたときに気泡を電解質に閉じ込めることはない。
【０１３６】
図３６を参照して、電解質配置工程においては、双極型電極１１０にセパレータ１２１を重ねた後に、セパレータ１２１における第１の面１２１Ａに電解質を塗布する。セパレータ１２１における第１の面１２１Ａは、セパレータ１２１の両面のうち正極１１３に重ねた側とは反対側の外表面である。電解質１２６は、セパレータ１２１の第１の面１２１Ａのうち、負極１１２が接する部分のみに塗布する。正極１１３、負極１１２、セパレータ１２１の空孔に行きわたる十分な量の電解質を塗布する。第３の実施形態では、セパレータ１２１の第１の面１２１Ａにのみ電解質１２６を塗布し、正極１１３や負極１１２には電解質を塗布していない。
【０１３７】
図３７を参照して、セパレータ１２１上への第２のシール材１１６の配置工程においては、セパレータ１２１の上に、第２のシール材１１６を配置する。第２のシール材１１６は、第１のシール材１１４の配置部位と相対するように（セパレータ１２１を挟んで重なるように）位置決めする。第１と第の２シール材１１４、１１６は、例えば、１液性未硬化エポキシ樹脂からなる。
【０１３８】
第１のシール材１１４の厚さは、正極１１３の厚さと、セパレータ１２１を通して正極１１３の表面に露出するように浸透させる電解質１２７の厚さとの合計厚さを超えない厚さに設定してある。したがって、アッシーユニットを形成する工程において、電解質１２６を、セパレータ１２１を通して正極１１３にまで浸透させたときに、セパレータ１２１と第１のシール材１１４との間に隙間を形成する。これによって、第１のシール材１１４によって囲まれた内部に、気泡が残留することを抑制する。
【０１３９】
さらに、第２のシール材１１６の厚さは、負極１１２の厚さと、残存する電解質１２６の厚さとの合計厚さを超えない厚さに設定してある。したがって、サブアッシーユニット１０８を積層して、セパレータ１２１を通して正極１１３の側に電解質１２７を浸透させても、集電体１１１と第２のシール材１１６との間に隙間を形成する。これによって、第２のシール材１１６によって囲まれた内部に、気泡が残留することを抑制する（図３１（Ｃ）参照）。
【０１４０】
以後の製造手順は第１の実施形態と同様であるので、説明は省略する。
【０１４１】
以上のように、セパレータ１２１の両面のうち双極型電極１１０に重ねた側とは反対側の外表面である第１の面１２１Ａに電解質を塗布する第３の実施形態は、第１、第２の実施形態と同様に、気泡混入を抑制することによって出力密度を向上させ、電池性能の優れた双極型電池を製造することができる。
【０１４２】
（実施例）
以下、第１〜第３の実施形態に関する実施例を説明する。作製した双極型電池は下記のとおりである。
【０１４３】
＜双極型電極の作製＞
正極活物質としてＬｉＮｉＯ２（８５重量％、平均粒径１５μｍ）に、導電助剤としてアセチレンブラック（５重量％）、バインダとしてポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）（１０重量％）、スラリー粘度調整溶媒としてＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）を塗布工程に最適な粘度になるまで添加し、正極スラリーを作製した。集電休であるステンレス箔（厚さ２０μｍ）の片面に正極スラリーを塗布し、乾燥させて正極を形成した。
【０１４４】
負極活物質としてハードカーボン（９０重量％、平均粒径２０μｍ）に、バインダとしてＰＶＤＦ（１０重量％）、スラリー粘度調整溶媒としてＮＭＰを塗布工程に最適な粘度になるまで添加し、負極スラリーを作製した。正極を塗布したステンレス箔の反対面に負極スラリーを塗布し、乾燥させて負極を形成した。
【０１４５】
集電体であるステンレス箔の両面に正極と負極とをそれぞれ形成し、双極型電極を形成した。この双極型電極に加熱ロールプレスを加え、電極をプレスした。プレス後の各電極の厚みは、正極が２０μｍ、負極が３０μｍであった。
【０１４６】
双極型電極を２４０ｍｍ×２９０ｍｍに切断し、正極および負極ともに外周部を２０ｍｍ剥がしとることによって、集電体であるステンレス箔表面を露出させた。以上によって、電極面が２００ｍｍ×２５０ｍｍであり、その外周部に２０ｍｍの集電体であるステンレス箔を露出させた双極型電極を作製した。
【０１４７】
＜高分子ゲル電解質の形成＞
ＰＣおよびＥＣからなる有機溶媒と、１ＭのＬｉＰＦ６とを含む電解液（９０重量％）に、ホストポリマーとしてＨＦＰコポリマーを１０％含むＰＶＤＦ−ＨＦＰ（１０重量％）、粘度調整溶媒としてＤＭＣを塗布工程に最適な粘度になるまで添加し、プレゲル電解質を作製した。この高分子ゲル電解質を表１に示すように正極電極部、負極電極部、セパレータの正極側の面、あるいはセパレータの負極側の面に塗布し、ＤＭＣを乾燥させることによって、高分子ゲル電解質の染み込んだ双極型電極を完成させた。塗工する電解質の量は正極、負極、セパレータの空孔率を計算し、十分必要な量を塗布した。
【０１４８】
さらに詳しくは、比較例では、電解質を正極電極部および負極電極部の両面に塗布し、ＤＭＣを乾燥させることによって、両面に電解質が染み込んだ双極型電極を完成させた。
【０１４９】
実施例１では、負極電極部の面上のみに、正極、負極、セパレータの空孔に行きわたる十分な量の電解質を塗布した。これによって、負極電極部のみに各層に必要な十分な量の電解質が染み込んだ双極型電極を完成させた。
【０１５０】
実施例２では、正極電極部の面上のみに、正極、負極、セパレータの空孔に行きわたる十分な量の電解質を塗布した。これによって、正極電極部のみに各層に必要な十分な量の電解質が染み込んだ双極型電極を完成させた。
【０１５１】
実施例３では、セパレータの両面のうち負極面に接する側の面であり、負極電極部が接する部分のみに、正極、負極、セパレータの空孔に行きわたる十分な量の電解質を塗布した。これによって、セパレータの負極面に接する側の面のみに各層に必要な十分な量の電解質が染み込んだ双極型電極を完成させた。
【０１５２】
実施例４では、セパレータの両面のうち正極面に接する側の面であり、正極電極部が接する部分のみに、正極、負極、セパレータの空孔に行きわたる十分な量の電解質を塗布した。これによって、セパレータの正極面に接する側の面のみに各層に必要な十分な量の電解質が染み込んだ双極型電極を完成させた。
【０１５３】
実施例５では、この工程では電解質を塗布しなかった。
【０１５４】
実施例６でも同様に、この工程では電解質を塗布しなかった。
【０１５５】
＜充填材（シール部前駆体）の形成＞
双極型電極の電解質塗布面側（両面塗布の場合は正極面）の周辺部の電極未塗布部分にディスペンサを用いて、電極の外周部にシール前駆体（１液性未硬化エポキシ樹脂）を塗布した（図１５、図１６を参照）。実施例５および実施例６は、電解質は未だ塗布していないので、実施例５では正極側、実施例６では負極側にシール前駆体を塗布した。
【０１５６】
次に、２５０ｍｍ×３００ｍｍのセパレータ（アラミド製不織布セパレータ：１２μｍ）を電解質塗布面側に集電体であるステンレス箔すべてを覆うように設置した（図１７を参照）。この工程では、真空ポンプに接続した多孔質盤上にセパレータを吸引しながら、双極型電極にセパレータを設置した。多孔質盤として、多孔質焼結金属盤を用いた。セパレータと電極との間に閉じ込めた気泡をセパレータを通して吸引排出することによって、気泡が残らないようにセパレータを貼り付けることができた。実施例５では正極側、実施例６では負極側にセパレータを設置した。
【０１５７】
さらに詳しくは、比較例では、正極の外周部にシール前駆体を塗布した。セパレータを多孔質盤上に設置して吸引しながら、正極の側にセパレータを貼り付けた。
【０１５８】
実施例１では、負極の外周部にシール前駆体を塗布した。セパレータを多孔質盤上に設置して吸引しながら、負極の側にセパレータを貼り付けた。
【０１５９】
実施例２では、正極の外周部にシール前駆体を塗布した。セパレータを多孔質盤上に設置して吸引しながら、正極の側にセパレータを貼り付けた。
【０１６０】
実施例３では、負極の外周部にシール前駆体を塗布した。セパレータの両面のうち電解質を塗布していない側の面を多孔質盤上に設置して吸引しながら、負極の側にセパレータを貼り付けた。
【０１６１】
実施例４では、正極の外周部にシール前駆体を塗布した。セパレータの両面のうち電解質を塗布していない側の面を多孔質盤上に設置して吸引しながら、正極の側にセパレータを貼り付けた。
【０１６２】
実施例５では、電解質は未だ塗布していない。実施例５では、正極の外周部にシール前駆体を塗布した。セパレータを多孔質盤上に設置して吸引しながら、正極の側にセパレータを貼り付けた。その後、設置したセパレータの上から、正極、負極、セパレータの空孔に行きわたる十分な量の電解質を塗布した。
【０１６３】
実施例６では、電解質は未だ塗布していない。実施例６では、負極の外周部にシール前駆体を塗布した。セパレータを多孔質盤上に設置して吸引しながら、負極の側にセパレータを貼り付けた。その後、設置したセパレータの上から、正極、負極、セパレータの空孔に行きわたる十分な量の電解質を塗布した。
【０１６４】
その後、セパレータの上から電極未塗布部分（上記のシール前駆体を塗布した部分と同じ部分）にディスペンサを用いて、電極の外周部にシール前駆体（１液性未硬化エポキシ樹脂）を塗布した（図１８を参照）。
【０１６５】
＜マガジンへのセット＞
作製した双極型電極を負極面を上にした状態で、各電極が接触せずかつ電極の面方向に対して垂直方向にずれがなく電極およびシール部位の外側を把持することのできる双極型電極保持用のマガジンに６枚セットした（図２０を参照）。
【０１６６】
一番下の双極型電極は、シール部位およびセパレータを設置しておらず、電解質を正極面に塗布していない。また、一番上の双極型電極は、電解質を負極面に塗布していない。
【０１６７】
＜真空チャンバ内への導入＞
マガジンを積層部位および加圧、加熱プレス部位を有する真空チャンバ内に導入し、真空チャンバ内を真空ポンプによって真空にした（図２１を参照）。
【０１６８】
＜電極の積層＞
真空中で、受け台に向かってマガジンを下降移動させながら双極型電極の把持を順次解消し、受け台上に双極型電極をずれのないように積層した。以上によって、単電池を５積層した双極型電池構造体を作製した（図２１を参照）。
【０１６９】
＜双極型電池のプレス＞
双極型電池構造体を真空中で電極受け台ごとプレス部位に移動し、熱プレス機によって面圧１ｋｇ／ｃｍ２、８０℃で１時間熱プレスした。これによって、電解質を可塑化させ電極間距離（正極−負極間）をセパレータの厚みまでプレスすると同時に未硬化のシール部（エポキシ樹脂）を硬化した。この工程によって、シール部を、所定の厚みまでプレスし、さらに硬化した。
【０１７０】
＜真空チャンバからの取り出し＞
真空チャンバ内をリークして大気圧に戻した後、双極型電池構造体を取り出し、高分子ゲル電解質型の双極型電池を完成させた。
【０１７１】
表１には、比較例および各実施例における、高分子ゲル電解質を塗布した電解質塗布面を示している。比較例では、正極および負極の両面に高分子ゲル電解質を塗布した。実施例１〜６では、正極あるいは負極のいずれかの面、セパレータの両面のうち電極に接する側の面、あるいはセパレータの外表面に高分子ゲル電解質を塗布した。表１には、後述する放電容量の評価、および内部抵抗の評価のそれぞれの結果も併せて示している。
【０１７２】
【表１】
0005552731.tif 000002
【０１７３】
＜評価１＞
双極型電池の解体による目視観察について説明する。
【０１７４】
製作した双極型電池を分解し、目視観察によって、気泡の混入状態を確認した。
【０１７５】
比較例では、正極とセパレータとの間に気泡が残っていることを確認できた。
【０１７６】
実施例１〜４では、電極とセパレータとの層間には、気泡はなかった。これによって、本実施例１〜４は、比較例に対して、気泡の混入が減少していることを確認できた。
【０１７７】
詳しいメカニズムは必ずしも明らかではないが、比較例のように、電解質を電極の両面に塗布していると、サブアッシーユニット同士を積層するときに、一方のサブアッシーユニットにおける電極と他方のサブアッシーユニットにおけるセパレータとの間に一度入った気泡が電解質の粘着によって容易には外部に抜けないからと考えられる。その一方、実施例１〜４では、サブアッシーユニット同士を積層するときに、一方のサブアッシーユニットにおける電解質を塗布していない表面を、他方のサブアッシーユニットにおけるセパレータに積層している。このようにすると、層間の粘着がないので容易に気泡を除去しながら、サブアッシーユニット同士を積層することができるからと考えられる。
【０１７８】
＜評価２＞
１Ｃ放電容量評価について説明する。
【０１７９】
比較例および実施例１〜６について、放電容量の評価を行った。正極の塗布重量から概算した容量ベースで、２１Ｖ−１Ｃで２時間充電を行った後、下限電圧１２．５Ｖで１Ｃ定電流放電を行い容量測定を行った。容量の測定結果も上記の表１に示す。表１中の放電容量は、正極の塗布重量から概算した理論容量を１００％としたときの放電容量の比率（％）を示している。
【０１８０】
表１に示した結果から明らかなように、実施例１〜６の電池は、容量が完全に出ていな比較例の双極型電池に対して、ほぼ理論値どおりの設計容量が放電できることがわかった。
【０１８１】
したがって、実施例の製造方法を用いることによって、容易に気泡を除去し、気泡の影響のほとんどない双極型電池を製造できることがわかった。
【０１８２】
＜評価３＞
満充電時の内部抵抗評価について説明する。
【０１８３】
比較例および実施例１〜６の各電池についてに、満充電状態（ＳＯＣ１００％、２１Ｖ）から２Ｃ放電を行い、１０秒後の電圧を測定し、電圧低下分から電池の内部抵抗を測定した。抵抗測定結果も上記の表１に示す。表１中の抵抗値は、比較例の抵抗値を１００％としたときの抵抗値の比率（％）を示している。
【０１８４】
表１に示した結果から明らかなように、実施例１〜６の電池は、比較例の電池に対して、すべて抵抗値が減少していた。
【０１８５】
したがって、実施例の製造方法を用いることによって、容易に気泡を除去できており、その結果、抵抗が減少していることを確認できた。
【０１８６】
比較例と、実施例１および実施例２との比較結果から、積層時に電解質による粘着のない層間同士を積層するほうが気泡の混入は少なく、また、正極側、負極側どちらに塗布しても、ほぼ同等の効果があることがわかった。
【０１８７】
実施例１、２と、実施例３、４との比較結果から、セパレータ上に電解質層を作製することによっても、同様の効果が得られることがわかった。
【０１８８】
実施例１、２と、実施例５、６との比較結果から、セパレータを設置した後に、セパレータ上に電解質層を作製することによっても、同様の効果が得られることがわかった。
【０１８９】
（第４の実施形態）
図３８は、第４の実施形態における、アッシーユニット４０９、および電解質層４２０を説明するための断面図、図３９（Ａ）（Ｂ）は、第４の実施形態に係るサブアッシーユニット４０８を説明するための断面図、図３９（Ｃ）は、サブアッシーユニット４０８を積層し、セパレータ４２１を通して負極１１２の表面に露出するように液電解質４２７を浸透させた状態を示す断面図である。なお、第１の実施形態と共通する部材には同じ符号を付し、その説明は一部省略する。
【０１９０】
前述したように、双極型電池は各層の電解質同士が接触すると液絡となり電池として機能しない。したがって、電解質に電解液を含む双極型電池を作製するときには、各層の電解質が接触しないように各層にシール基材を設けて液絡を防止している。
【０１９１】
電解質として高分子ゲル電解質を用いることによって、上記の液絡を防止することはできる。しかしながら、高分子ゲル電解質を用いると、液電解質と比較してイオン電導度が低下するので電池抵抗が大きくなる。これによって、電池の出力密度が低下してしまうという問題がある。
【０１９２】
そこで、第４の実施形態では、気泡混入を抑制することによって出力密度を向上させるのに加えて、イオン電導度の増加を図ることによって出力密度を向上させている。
【０１９３】
第４の実施形態のセパレータ４２１は、高分子ゲル電解質における液電解質を通す一方、高分子ゲル電解質のポリマーを通さないポーラス状のセパレータから構成してある。上述した第１、第２、および第３の実施形態においては、高分子ゲル電解質におけるポリマーがセパレータ１２１を通ることを排除するものではない。第４の実施形態は、第１の実施形態の構成に加えて、液電解質を選択的に透過させる機能をセパレータ４２１に付加してある。すなわち、アッシーユニットを形成する工程において、高分子ゲル電解質における液電解質を、セパレータ４２１を通して、セパレータ４２１における第２の面４２１Ｂの側に重なる正極または負極にまで浸透させている。セパレータ４２１における第１の面４２１Ａは、第１の実施形態と同様に、双極型電極１１０に重ねる側の面である。なお、第２、第３の実施形態の構成に加えて、液電解質を選択的に透過させる機能をセパレータ４２１に付加することもできる。
【０１９４】
第４の実施形態の双極型電池１０は、概説すれば、双極型電極１１０に対して電解質層４２０を設け、これらを複数積層することによって形成した積層体を有している（図３８参照）。特に、正極１１３および負極１１２のうちいずれか一方の電極内に高分子ゲル電解質が染み込み、他方の電極内に液電解質のみが含まれている。
【０１９５】
電解質層４２０は、高分子ゲル電解質における液電解質を通す一方、高分子ゲル電解質のポリマーを通さない通気性を有したポーラス状のセパレータ４２１を含んでいる。電解質層４２０は、正極１１３および負極１１２のうちの一方の電極とセパレータ４２１との間でイオンを伝導する電解質を含んだ第１の層４２４と、セパレータ４２１内に電解質を浸透させた第２の層４２３と、他方の電極とセパレータ４２１との間でイオンを伝導する電解質を含んだ第３の層４２５とを有している。第１の層４２４は、正極１１３および負極１１２のうちの一方の電極に高分子ゲル電解質を塗布することによって形成する。第２の層４２３は、一方の電極に塗布した高分子ゲル電解質における電解質をセパレータ４２１内に浸透させることによって形成する。第３の層４２５は、一方の電極に塗布した高分子ゲル電解質における液電解質をセパレータ４２１を通して他方の電極の表面に露出するように浸透させることによって形成する（図３８参照）。第１、第２の層４２４、４２３の電解質は、液体状または半固体のゲル状の電解質であるが、第３の層４２５の電解質は、液体状の電解質である。
【０１９６】
この双極型電池１０を製造するに際しては、まず、双極型電極１１０、およびセパレータ４２１を準備する。次いで、正極１１３および負極１１２のうちいずれか一方の電極に高分子ゲル電解質４２６を塗布する（図３９（Ａ）参照）。次いで、高分子ゲル電解質４２６を塗布した一方の電極の表面に、セパレータ４２１を重ねて、サブアッシーユニット４０８を形成する（図３９（Ｂ）参照）。そして、サブアッシーユニット４０８を複数積層し（図３９（Ｃ）参照）、一方の電極に塗布した高分子ゲル電解質４２６における液電解質４２７を、セパレータ４２１を通して他方の電極にまで浸透させて、アッシーユニット４０９を形成する（図３８参照）。図３９（Ｃ）には、サブアッシーユニット４０８を積層し、セパレータ４２１を通して負極１１２の表面に露出するように液電解質４２７を浸透させた状態を示している。
【０１９７】
アッシーユニット４０９を形成する工程において、一方の電極とセパレータ４２１との間でイオンを伝導する電解質を含んだ第１の層４２４と、セパレータ４２１内に電解質を浸透させた第２の層４２３と、他方の電極とセパレータ４２１との間でイオンを伝導する液電解質を含んだ第３の層４２５とを有する電解質層４２０を形成している（図３８参照）。
【０１９８】
本実施形態では、正極１１３に高分子ゲル電解質４２６を塗布し、高分子ゲル電解質４２６における液電解質４２７をセパレータ４２１を通して負極１１２にまで浸透させている。したがって、正極１１３が「一方の電極」に相当し、負極１１２が「他方の電極」に相当する。また、前述したように、高分子ゲル電解質を構成するポリマーと電解液の比率は幅広く、ポリマー１００％を全固体高分子電解質、電解液１００％を液電解質とすると、その中間体はすべて高分子ゲル電解質にあたる。
【０１９９】
液電解質を選択的に透過させる機能は、セパレータ４２１の微細孔の径の範囲を規定することによって、このセパレータ４２１に付加することができる。セパレータ４２１の素材は、第１の実施形態と同様に、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ＰＥ（ポリエチレン）である。しかし、これに特に限定されず、ＰＰ（ポリプロピレン）などの他のポリオレフィン、ＰＰ／ＰＥ／ＰＰの３層構造をした積層体、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、アラミドなどである。微孔膜セパレータの微細孔の径は、０．１μｍ〜０．５μｍ、不織布セパレータの微細孔の径は、１μｍ〜５μｍ程度が一般的であり、ポリマー粒子の大きさによって適宜選定することができる。
【０２００】
液電解質の粒径は、種類にもよるものの、０．０１μｍ以下と非常に小さい。このため、液電解質はポーラス状セパレータあるいは不織布セパレータを簡単に透過する。
【０２０１】
高分子ゲル電解質のポリマー粒子の大きさは、一概には言えないものであるが、分子鎖が伸びきって１μｍ程度になったと仮定する。この場合には、ポリマー粒子の大きさが、不織布セパレータにおける微細孔の径寸法と微孔膜セパレータにおける微細孔の径寸法との間となる。したがって、不織布セパレータを適用した場合にはポリマーも液電解質も透過し、微孔膜セパレータを適用した場合にはポリマーが透過せずに液電解質のみが透過する結果となる。セパレータの素材として不織布を用いることを除外するものではなく、ポリマー粒子の大きさを調整することによって、不織布セパレータであっても、液電解質を選択的に透過させる機能を付加することができる。ポリマー粒子の大きさは、分子量で調整することができ、分子量が大きいほうがポリマー粒子の大きさが大きくなる。したがって、ポリマー粒子の大きさが５μｍを越えるように分子量を大きくすることによって、不織布セパレータを用いて、液電解質のみを選択的に透過させることができる。なお、ポリマー粒子の大きさそのものの測定は困難であることから、ポリマーの分子量を変えながら液電解質を選択的に透過させる機能の良否を判定する作業を繰り返すトライアンドエラーによって、ポリマーの適切な分子量を決定する。
【０２０２】
図３９（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、第１の実施形態と同様に、サブアッシーユニット４０８を形成する工程において、集電体１１１の上に配置する第１のシール材１１４の厚さを、正極１１３の厚さと、正極１１３の表面に露出した高分子ゲル電解質４２６の厚さとの合計厚さを超えない厚さに設定してある。さらに、セパレータ４２１の上に配置する第２のシール材１１６の厚さを、負極１１２の厚さと、セパレータ４２１を通して負極１１２の表面に露出するように浸透させる液電解質４２７の厚さとの合計厚さを超えない厚さに設定してある。このような寸法設定によって、セパレータ１２１を設けたときに、セパレータ１２１と第１のシール材１１４との間に隙間を形成する。これによって、第１シール材１１４によって囲まれた内部に、気泡が残留することを抑制する（図３９（Ａ）（Ｂ）参照）。セパレータ４２１を設けるときに高分子ゲル電解質４２６との間に空気が混入することがあるが、この空気は、通気性を有したセパレータ４２１自身を通って抜けるので、気泡となって残留することはない。
【０２０３】
また、サブアッシーユニット４０８を積層して、セパレータ４２１を通して負極１１２の表面に電解質４２７が露出するように浸透させたときに、集電体１１１と第２のシール材１１６との間には隙間を形成する。これによって、第２のシール材１１６によって囲まれた内部に、気泡が残留することを抑制する（図３９（Ｃ）参照）。
【０２０４】
このように双極型電極１１０を積層するときの気泡３０の残留を抑制できるので、積層時にセパレータ４２１をしごく等する気泡除去作業が不要になる。煩雑な作業がなくなることを通して、双極型電池１０の量産化に寄与することができる。
【０２０５】
なお、正極１１３の表面に露出した高分子ゲル電解質４２６は、第１の層４２４を形成するための量に加えて、セパレータ４２１内に浸透させる量、およびセパレータ４２１を通して負極１１２にまで浸透させる液電解質４２７の量を含んでいる。このため、高分子ゲル電解質４２６の厚さは、第１の層４２４よりも厚い寸法を有している。負極１１２の表面に露出した液電解質４２７は、第３の層４２５を形成するための量に加えて、負極１１２の内部に浸透する量を含んでいる。このため、液電解質４２７の厚さは、液電解質４２７が負極１１２の内部に十分ないし均一に浸透するまでは、第３の層４２５よりも厚い寸法を有している。
【０２０６】
サブアッシーユニット４０８を積層することによって、集電体１１１と電解質層４２０との間の空間に、正極１１３の周囲および負極１１２の周囲を取り囲むように、第１と第２のシール材１１４、１１６を配置する。
【０２０７】
サブアッシーユニット４０８の積層体１０８ａを平面的に加圧しても、第１と第２のシール材１１４、１１６を配置した部位には、加圧力が十分伝達しないため、シール不足が発生する虞がある。そこで、アッシーユニット４０９を形成する工程において、サブアッシーユニット４０８を積層した方向に第１と第２のシール材１１４、１１６を加圧して、集電体１１１、セパレータ４２１および第１と第２のシール材１１４、１１６を密着させ、シール部１１９を形成してある（第１の実施形態における図６参照）。
【０２０８】
第４の実施形態の双極型電池１０の構成は、特に説明したものを除き、第１の実施形態と同様に、一般的なリチウムイオン二次電池に用いる公知の材料を用いればよく、特に限定されるものではない。したがって、説明は省略する。
【０２０９】
第４の実施形態のサブアッシーユニット４０８は、第１の実施形態と同様の手順によって形成する。すなわち、サブアッシーユニット形成工程は、電極形成工程、電解質配置工程、集電体１１１上への第１のシール材１１４の配置工程、セパレータ配置工程およびセパレータ１２１上への第２のシール材１１６の配置工程を有する（第１の実施形態における図１１参照）。
【０２１０】
図４０は、第４の実施形態における、電解質配置工程を説明するための断面図、図４１および図４２は、第４の実施形態における、集電体１１１上への第１のシール材１１４の配置工程を説明するための平面図および断面図、図４３は、第４の実施形態における、セパレータ配置工程を説明するための断面図、図４４は、第４の実施形態における、セパレータ１２１上への第２のシール材１１６の配置工程を説明するための断面図である。
【０２１１】
電極形成工程は、第１の実施形態と同様である。したがって、説明は省略する。
【０２１２】
電解質配置工程においては、正極１１３および負極１１２のうちの一方の電極に、一方の電極の表面に露出する量の高分子ゲル電解質４２６を塗布する。第４の実施形態では、電解質を塗布する工程において、一方の電極に相当する正極１１３のみに高分子ゲル電解質４２６を塗布し、他方の電極に相当する負極１１２には電解質を塗布していない（図４０参照）。
【０２１３】
この電解質を塗布する工程において、正極１１３に塗布する高分子ゲル電解質４２６の量は、正極１１３に担持させる量、セパレータ４２１内に浸透させる量、およびセパレータ４２１を通して負極１１２にまで浸透させる液電解質４２７の量を加えた量である。正極１１３に担持させる量は、具体的には、正極１１３の内部に浸透する量と、正極１１３の表面に露出させて第１の層４２４を形成するための量と、を含んでいる。セパレータ４２１内に浸透させる量は、具体的には、セパレータ４２１内に浸透させて第２の層４２３を形成するための量を含んでいる。セパレータ４２１を通して負極１１２にまで浸透させる液電解質４２７の量には、具体的には、負極１１２の内部に浸透する液電解質４２７の量と、負極１１２の表面に露出させて第３の層４２５を形成するための液電解質４２７の量と、を含んでいる。
【０２１４】
第４の実施形態で用いる高分子ゲル電解質４２６は、例えば、電解液［９０重量％］およびホストポリマー［１０重量％］を有し、粘度調整溶媒を添加することによって、塗布に適した粘度に調製してある。
【０２１５】
電解液は、ＰＣ（プロピレンカーボネート）およびＥＣ（エチレンカーボネート）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。リチウム塩濃度は、例えば、１Ｍである。
【０２１６】
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。粘度調製溶媒は、ＤＭＣ（ジメチルカーボネート）である。粘度調製溶媒は、ＤＭＣに限定されない。
【０２１７】
集電体１１１上への第１のシール材１１４の配置工程においては、集電体１１１が露出している正極側外周部かつ正極１１３の周囲を取り囲むように延長して、第１のシール材１１４を配置する（図４１、図４２参照）。第１のシール材１１４の厚さは、正極１１３の厚さと、正極１１３の表面に露出した高分子ゲル電解質４２６の厚さとの合計厚さを超えない厚さに設定してある（図３９（Ａ）も参照）。
【０２１８】
セパレータ配置工程においては、セパレータ４２１を、正極１１３側の面の全てを覆うように配置する（図４３参照）。セパレータ４２１は、ポーラス状のＰＥである。セパレータ４２１を設けたときに、セパレータ４２１と第１のシール材１１４との間に、隙間を形成する。これによって、第１のシール材１１４によって囲まれた内部に、気泡が残留することを抑制する。セパレータ４２１を設けるときに高分子ゲル電解質４２６との間に混入した空気は、セパレータ４２１自身を通って抜け、気泡となって残留することがない。
【０２１９】
セパレータ４２１上への第２のシール材１１６の配置工程においては、セパレータ４２１の上に、第２のシール材１１６を配置する（図４４参照）。第２のシール材１１６の厚さは、負極１１２の厚さと、セパレータ４２１を通して負極１１２の表面に露出するように浸透させる液電解質４２７の厚さとの合計厚さを超えない厚さに設定してある。第２のシール材１１６は、第１のシール材１１４の配置部位と相対するように（セパレータ４２１を挟んで重なるように）位置決めする（図４４参照）。第１と第の２シール材１１４、１１６は、例えば、１液性未硬化エポキシ樹脂からなる。
【０２２０】
以上の工程によって、サブアッシーユニット４０８の形成が終了する。このサブアッシーユニット４０８にあっては、高分子ゲル電解質４２６を塗布した正極１１３の表面にはセパレータ４２１を設けている。さらに、サブアッシーユニット４０８を形成した段階では、負極１１２の表面には電解質を露出させていない。このため、電解質に触れることを防止するための保護フィルムを負極１１２の表面に貼り付ける必要がない。したがって、保護フィルムを用いることなくサブアッシーユニット４０８を簡単に取り扱うことが可能となる。
【０２２１】
アッシーユニット４０９は、第１の実施形態と同様の手順によって形成する。すなわち、アッシーユニット形成工程は、サブアッシーユニットセット工程、積層工程、プレス工程、シール材浸透工程、シール層形成工程、界面形成工程、初充電工程および気泡排出工程を有する（第１の実施形態における図１９参照）。
【０２２２】
サブアッシーユニットセット工程においては、マガジン１５０に、複数のサブアッシーユニット４０８を順次セットする（第１の実施形態における図２０参照）。
【０２２３】
積層工程においては、マガジン１５０を真空処理装置１６０の内部に配置し、真空下で、サブアッシーユニット４０８の積層体１０８ａを形成する（第１の実施形態における図２１参照）。真空度は、例えば、０．２〜０．５×１０５Ｐａである。正極１１３および負極１１２の両面に高分子ゲル電解質を塗布した場合には、サブアッシーユニットを積層するときに、上位のサブアッシーユニットにおける高分子ゲル電解質が露出した電極が、下位のサブアッシーユニットにおけるセパレータに重なる。このため、粘着性のある高分子ゲル電解質によって気泡を閉じ込めることがある。これに対して、第４の実施形態にあっては、サブアッシーユニット４０８を積層するときには、セパレータ４２１と、高分子ゲル電解質が露出していない負極１１２の表面とが重なる。このため、粘着性のある高分子ゲル電解質による気泡の閉じ込めは発生しない。さらに、真空下であるため、セパレータ４２１を設けるときに正極１１３表面の高分子ゲル電解質４２６との間に混入した空気がセパレータ４２１自身を通って容易に抜ける。これによって、気泡の混入をさらに抑制している。
【０２２４】
プレス工程においては、積層体１０８ａは、真空状態を保持した状態で、プレスプレート１７３および基部プレート１７１によって、サブアッシーユニット４０８を積層した方向に加圧する（第１の実施形態における図２１参照）。加圧条件は、例えば、１〜２×１０６Ｐａである。この加圧と真空処理装置１６０の内部の負圧とによって、正極１１３のみに塗布した高分子ゲル電解質４２６は、正極１１３の内部に浸透するとともに、セパレータ４２１内に浸透する。高分子ゲル電解質４２６における液電解質４２７はさらに、セパレータ４２１を通して負極１１２の側にまで浸透し、負極１１２の内部に浸透する。正極１１３の表面には、第１の層４２４を形成するために必要な量の電解質が露出する。セパレータ４２１内には、第２の層４２３を形成するために必要な量の電解質が浸透する。また、負極１１２の表面には、第３の層４２５を形成するために必要な量の液電解質４２７が露出する。高分子ゲル電解質４２６およびその中の液電解質４２７の上記のような浸透作用は、積層工程においてもある程度進行している。
【０２２５】
正極１１３内に高分子ゲル電解質４２６が染み込み、負極１１２内に液電解質４２７のみが含まれているので、両方の電極１１３、１１２に高分子ゲル電解質を染み込ませた場合に比較して、イオン電導度が増加するので電池抵抗が小さくなる。このようにイオン電導度の増加を図ることによって、電池の出力密度を向上させることができる。
【０２２６】
高分子ゲル電解質４２６のポリマーは熱可塑系であり、この場合には、積層した複数のサブアッシーユニット４０８つまり積層体１０８ａを加熱（例えば、８０℃）することがより好ましい。加熱することによって高分子ゲル電解質４２６のゲル成分が軟化し、液電解質とポリマーとを分離できる状態となる。このため、正極１１３およびセパレータ４２１のそれぞれの内部に電解質を十分かつ均等に浸透させることができ、さらに、負極１１２の内部に液電解質４２７を十分かつ均等に浸透させることができるからである。また、加圧のみの場合に比べると、電解質４２６、４２７の浸透作用を促進できるからである。
【０２２７】
第１と第２のシール材１１４、１１６によって囲まれた内部に、気泡が残留することを抑制するために、第１のシール材１１４の厚みを正極１１３と正極１１３の表面に露出した高分子ゲル電解質４２６との合計厚みよりも小さくし、第２のシール材１１６の厚みを負極１１２と負極１１２の表面に露出した液電解質４２７との合計厚みよも小さくしている。この場合、積層体１０８ａを平面的に加圧しても、充填部（第１と第２のシール材１１４、１１６を配置している部位）に、加圧力が十分伝達しないため、シール不足が発生する虞がある。
【０２２８】
そのため、プレス手段２８０を使用し、積層体１０８ａにおける第１と第２のシール材１１４、１１６を主として加圧するためのシール材浸透工程を追加することによって、セパレータ１２１に、第１と第２のシール材１１４、１１６を十分浸透させている（第１の実施形態における図２２参照）。これによって、シール部１１９を形成する（第１の実施形態における図６参照）。
【０２２９】
シール層形成工程においては、積層体１０８ａをオーブン１９０に配置し、加熱する。これによって、積層体１０８ａに含まれる第１と第２のシール材１１４、１１６が熱硬化して、第１と第２のシール層１１５、１１７を形成する（図３８参照）。加熱条件は、例えば、８０℃である。積層体１０８ａの加熱方法は、オーブンを使用する形態に、特に限定されない。
【０２３０】
界面形成工程においては、積層体１０８ａを、プレス手段１８０に配置し、加熱下で加圧する（第１の実施形態における図２４参照）。電解質４２６、４２７の浸透作用が十分に進み、正極１１３とセパレータ４２１との間でイオンを伝導する電解質を含んだ第１の層４２４と、セパレータ４２１内に電解質を浸透させた第２の層４２３と、負極１１２とセパレータ４２１との間でイオンを伝導する液電解質４２７を含んだ第３の層４２５とを有する電解質層４２０を形成する（図３８参照）。加熱温度および加圧条件は、例えば、８０℃および１〜２×１０６Ｐａである。これによって、サブアッシーユニット４０８を積層して一体化したアッシーユニット４０９を得る。
【０２３１】
初充電工程および気泡排出工程は、第１の実施形態と同様である。したがって、説明は省略する。
【０２３２】
なお、高分子ゲル電解質４２６、第１と第２のシール材１１４、１１６を適宜選択することによって、シール層形成工程および界面形成工程を一体化してもよい。第１と第２のシール材１１４、１１６の硬化および電解質層４２０の完成を同時に実施することによって、製造工程の短縮を図ることも可能である。シール層形成工程と界面形成工程との間に、各双極型単電池の電位をモニタするためのタブ（リード線）を、取り付けるための工程を追加することも可能である。
【０２３３】
以上のように、第４の実施形態は、第１の実施形態と同様に、気泡混入を抑制することによって出力密度を向上させている。これに加えて、第４の実施形態は、正極１１３内に高分子ゲル電解質４２６が染み込み、負極１１２内に液電解質４２７のみが含まれているので、両方の電極１１３、１１２に高分子ゲル電解質を染み込ませた場合に比較して、イオン電導度が増加するので電池抵抗が小さくなる。このようにイオン電導度の増加を図ることによって出力密度を向上させ、電池性能の優れた双極型電池を製造する双極型電池の製造方法、および電池性能の優れた双極型電池を提供することができる。
【０２３４】
なお、高分子ゲル電解質４２６は、ポリマー骨格に電解液を保持した熱可塑型であるため、漏液を防止し、液絡を防ぎ信頼性の高い双極型電池１０を構成することが可能である。また、高分子ゲル電解質４２６は、熱可塑型に限定されず、熱硬化型を適用することも可能である。この場合も、加熱下での加圧によって、電解質層４２０を硬化させて漏液を防止し、液絡を防ぐことが可能である。
【０２３５】
プレス工程および界面形成工程における面圧は、１〜２×１０６Ｐａに限定されず、電池要素１００の構成材料の強度等の物性を考慮し、適宜設定することが可能である。シール層形成工程における加熱温度は、８０℃に限定されず、電解液の耐熱性や、第１のシール材１１４（第１のシール層１１５）および第２のシール材１１６（第２のシール層１１７）の硬化温度などの物性を考慮し、例えば、６０℃〜１５０℃であることが好ましい。
【０２３６】
負極１１２内に液電解質４２７が含まれている実施形態を示したが、正極１１３および負極１１２のうち電極内におけるイオン拡散が低い方の電極内に液電解質のみが含まれていることが好ましい。イオン拡散が低い方の電極に液電解質を含ませてイオン電導度を増加し、他方の電極のイオン電導度とのバランスを図ることによって、電池の出力密度を向上させることができるからである。
【０２３７】
イオン拡散が低い方の電極は、一般的に、距離が長くなる膜厚が厚い方の電極や、電解質を保持する空孔の体積が少ない方の電極である。したがって、正極１１３および負極１１２のうち、電極の膜厚が厚い方の電極内および／または電極の空孔体積が少ない方の電極内に、液電解質のみが含まれていることが好ましい。電池の出力密度を向上させることができるからである。
【０２３８】
図４５は、電極内のイオン拡散を測定する測定装置を示す原理図である。
【０２３９】
イオン拡散の大小は、電極の膜厚や空孔体積のほか、活物質や電解質の材質などの影響も受ける。そこで、図４５に示す測定装置５００を用いて、正極および負極のうちイオン拡散が低い方の電極を決定することができる。
【０２４０】
図示するように、評価対象の電極５０１−電解質５０２−Ｌｉ金属５０３を積層したテスト用セル５０４を、正極および負極のそれぞれについて作製する。電極以外の構成（例えば、セル面積、電解質、セパレータ、集電体５０５、あるいはＬｉ金属など）はすべて同様にする。作製したテスト用セル５０４を一対のステンレス製プレート５０６によって挟持し、１ｋＨｚの交流インピーダンス測定を行い、Ｌｉイオンの拡散を測定すれば、正極および負極のうちイオン拡散が低い方の電極を決定することができる。測定には、交流インピーダンス計５０７（例えば、ミリオームハイテスター（日置電機株式会社製））などを用いる。
【０２４１】
（第４の実施形態の改変例）
上述した第４の実施形態では、正極１１３に塗布した高分子ゲル電解質４２６における液電解質４２７を負極１１２内にまで浸透させているが、本発明はこの場合に限定されるものではない。例えば、高分子ゲル電解質４２６を塗布する工程において、さらに、他方の電極である負極１１２に、負極１１２内に浸透して負極１１２の表面に露出しない量の液電解質を予め塗布しておいてもよい。正極１１３に塗布する高分子ゲル電解質４２６の量は、正極１１３に担持させる量、セパレータ４２１内に浸透させる量、およびセパレータ４２１を通して負極１１２にまで浸透させる液電解質４２７の量を加えた量である。セパレータ４２１を通して負極１１２にまで浸透させる量は、上述した実施形態に比べると、負極１１２に予め塗布した液電解質の量を差し引いた量となる。
【０２４２】
さらに詳しくは、電解質配置工程（図４０参照）において、例えば、マイクロピペットを用いて、液電解質を負極１１２に塗布し、滲み込ませる。
【０２４３】
液電解質は、ＰＣ（プロピレンカーボネート）およびＥＣ（エチレンカーボネート）からなる有機溶媒、支持塩としてのリチウム塩（ＬｉＰＦ６）および少量の界面活性剤を含んでいる。リチウム塩濃度は、例えば、１Ｍである。
【０２４４】
有機溶媒は、ＰＣおよびＥＣ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。
【０２４５】
このような改変例においても、負極１１２内に液電解質４２７のみが含まれているので、両方の電極１１３、１１２に高分子ゲル電解質を染み込ませた場合に比較して、イオン電導度が増加するので電池抵抗が小さくなる。また、サブアッシーユニット４０８を形成した段階では、負極１１２の表面には電解質を露出させていない。このため、電解質に触れることを防止するための保護フィルムを負極１１２の表面に貼り付ける必要がない。したがって、保護フィルムを用いることなくサブアッシーユニット４０８を簡単に取り扱うことが可能となる。また、サブアッシーユニット４０８を積層するときには、セパレータ４２１と、電解質が露出していない負極１１２の表面とが重なる。このため、電解質による気泡の閉じ込めは発生しない。
【０２４６】
（実施例）
以下、第４の実施形態に関する実施例を説明する。作製した双極型電池は下記のとおりである。
【０２４７】
＜双極型電極の作製＞
正極活物質としてＬｉＭｎ２Ｏ４（８５重量％、平均粒径１５μｍ）に、導電助剤としてアセチレンブラック（５重量％）、バインダとしてポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）（１０重量％）、スラリー粘度調整溶媒としてＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）を塗布工程に最適な粘度になるまで添加し、正極スラリーを作製した。集電休であるステンレス箔（厚さ２０μｍ）の片面に正極スラリーを塗布し、乾燥させて正極を形成した。
【０２４８】
負極活物質としてハードカーボン（９０重量％、平均粒径２０μｍ）に、バインダとしてＰＶＤＦ（１０重量％）、スラリー粘度調整溶媒としてＮＭＰを塗布工程に最適な粘度になるまで添加し、負極スラリーを作製した。正極を塗布したステンレス箔の反対面に負極スラリーを塗布し、乾燥させて負極を形成した。
【０２４９】
集電体であるステンレス箔の両面に正極と負極とをそれぞれ形成し、双極型電極を形成した。この双極型電極に加熱ロールプレスを加え、電極をプレスした。プレス後の各電極の厚みおよび空孔率を、後述の表２に示す。
【０２５０】
双極型電極を２４０ｍｍ×２９０ｍｍに切断し、正極および負極ともに外周部を２０ｍｍ剥がしとることによって、集電体であるステンレス箔表面を露出させた。以上によって、電極面が２００ｍｍ×２５０ｍｍであり、その外周部に２０ｍｍの集電体であるステンレス箔を露出させた双極型電極を作製した。
【０２５１】
＜高分子ゲル電解質の形成＞
ＰＣおよびＥＣからなる有機溶媒と、１ＭのＬｉＰＦ６とを含む電解液（９０重量％）に、ホストポリマーとしてＨＦＰコポリマーを１０％含むＰＶＤＦ−ＨＦＰ（１０重量％）、粘度調整溶媒としてＤＭＣを塗布工程に最適な粘度になるまで添加し、プレゲル電解質を作製した。この高分子ゲル電解質を表２に示すように正極電極部、負極電極部、セパレータの正極側の面、あるいはセパレータの負極側の面に塗布し、ＤＭＣを乾燥させることによって、高分子ゲル電解質の染み込んだ双極型電極を完成させた。塗工する電解質の量は正極、負極、セパレータの空孔率を計算し、十分必要な量を塗布した。セパレータには、微細孔の径が０．１μｍ〜０．５μｍであって、液電解質を選択的に透過させる機能を備えている微孔膜セパレータを用いた。
【０２５２】
＜充填材（シール部前駆体）の形成＞
双極型電極の電解質塗布面側（両面塗布の場合は正極面）の周辺部の電極未塗布部分にディスペンサを用いて、電極の外周部にシール前駆体（１液性未硬化エポキシ樹脂）を塗布した（図４１、図４２を参照）。次に、２５０ｍｍ×３００ｍｍのセパレータ（ポリエチレンセパレータ：１２μｍ）を電解質塗布面側に集電体であるステンレス箔すべてを覆うように設置した（図４３を参照）。
【０２５３】
その後、セパレータの上から電極未塗布部分（上記のシール前駆体を塗布した部分と同じ部分）にディスペンサを用いて、電極の外周部にシール前駆体（１液性未硬化エポキシ樹脂）を塗布した（図４４を参照）。
【０２５４】
＜マガジンへのセット＞
作製した双極型電極を負極面を上にした状態で、各電極が接触せずかつ電極の面方向に対して垂直方向にずれがなく電極およびシール部位の外側を把持することのできる双極型電極保持用のマガジンに６枚セットした（第１の実施形態における図２０を参照）。
【０２５５】
一番下の双極型電極は、シール部位およびセパレータを設置しておらず、電解質を正極面に塗布していない。また、一番上の双極型電極は、電解質を負極面に塗布していない。
【０２５６】
＜真空チャンバ内への導入＞
マガジンを積層部位および加圧、加熱プレス部位を有する真空チャンバ内に導入し、真空チャンバ内を真空ポンプによって真空にした（第１の実施形態における図２１を参照）。
【０２５７】
＜電極の積層＞
真空中で、受け台に向かってマガジンを下降移動させながら双極型電極の把持を順次解消し、受け台上に双極型電極をずれのないように積層した。以上によって、単電池を５積層した双極型電池構造体を作製した（第１の実施形態における図２１を参照）。
【０２５８】
＜双極型電池のプレス＞
双極型電池構造体を真空中で電極受け台ごとプレス部位に移動し、熱プレス機によって面圧１ｋｇ／ｃｍ２、８０℃で１時間熱プレスした。これによって、電解質を可塑化させ電極間距離（正極−負極間）をセパレータの厚みまでプレスすると同時に未硬化のシール部（エポキシ樹脂）を硬化した。この工程によって、シール部を、所定の厚みまでプレスし、さらに硬化した。
【０２５９】
＜真空チャンバからの取り出し＞
真空チャンバ内をリークして大気圧に戻した後、双極型電池構造体を取り出し、高分子ゲル電解質型の双極型電池を完成させた。
【０２６０】
表２には、比較例および各実施例における、各電極の厚みと空孔率、高分子ゲル電解質を塗布した電解質塗布面を示している。比較例では、正極および負極の両面に高分子ゲル電解質を塗布した。実施例１〜１０では、正極あるいは負極のいずれかの面にのみ高分子ゲル電解質を塗布した。実施例１１では、セパレータの両面のうち正極面に接する側の面であり、正極電極部が接する部分のみに、正極、負極、セパレータの空孔に行きわたる十分な量の高分子ゲル電解質を塗布した。実施例１２では、セパレータの両面のうち負極面に接する側の面であり、負極電極部が接する部分のみに、正極、負極、セパレータの空孔に行きわたる十分な量の高分子ゲル電解質を塗布した。電解質塗工面とは、高分子ゲル電解質を塗工した極の面であり、ポーラス状のセパレータを通して反対側の極に液電解質が浸透するので、電解質塗工面と反対の極が液電解質である。
【０２６１】
【表２】
0005552731.tif 000003
【０２６２】
＜評価＞
比較例および実施例１〜１０について、放電容量の評価を行った。正極の塗布重量から概算した容量ベースで、２１Ｖ−１Ｃで２時間充電を行った後、抵抗測定を行った。２００ｍＡで放電を行い、５秒後の電圧を測定し、電圧低下分から抵抗を測定した。抵抗測定結果も上記の表２に示す。表２中の抵抗値は、比較例の抵抗値を１００％としたときの抵抗値の比率（％）を示している。
【０２６３】
表２に示した結果から明らかなように、実施例１〜１０の電池は、比較例の電池に対して、すべて抵抗値が減少していた。これは、実施例１〜１０の電池にあっては、片方の電極が電解液のみを含有していることから、電極内におけるイオン電導度が増加し、両方の電極内に高分子ゲル電解質が含まれている比較例の電池よりも電池抵抗が低減したからと考えられる。
【０２６４】
したがって、本発明のような双極型電池、および双極型電池の製造方法とすることによって、イオン電導度の増加を図ることによって出力密度を向上させ、電池性能の優れた双極型電池を得ることができることを確認した。
【０２６５】
実施例１、および２を比較して、正極、負極の膜厚、空孔率が同じである場合には、正極でも負極でもどちらか一方のみが液電解質であれば、ほぼ同等の効果があることがわかった。
【０２６６】
実施例３、４、５、および６を比較して、正極、負極の空孔率がともに同じである場合には、膜厚が厚い方に液電解質を配置する方が、電池抵抗を低減できる効果が大きいことがわかった。
【０２６７】
実施例７、８、９、および１０を比較して、正極、負極の膜厚がともに同じである場合には、空孔率が低い方に液電解質を配置する方が、電池抵抗を低減できる効果が大きいことがわかった。
【０２６８】
実施例１と実施例１１、実施例２と実施例１２を比較して、同様の電極仕様であれば、高分子ゲル電解質を電極上に塗布しても、セパレータ上に塗布しても、同様の効果が得られることがわかった。
【０２６９】
（その他の実施形態）
第４の実施形態では、アッシーユニット４０９を形成する工程において、一方の電極（正極１１３）に塗布した高分子ゲル電解質４２６における液電解質４２７のみを、セパレータ４２１を通して、他方の電極（負極１１２）にまで浸透させた。本発明は、高分子ゲル電解質におけるポリマーがセパレータ１２１を通ることを排除するものではなく、一方の電極に塗布した高分子ゲル電解質４２６における液電解質４２７を、ポリマーとともに、セパレータ４２１を通して、他方の電極にまで浸透させてもよい。そして、アッシーユニット４０９を形成する工程において、正極１１３内に染み込ませた高分子ゲル電解質のポリマー濃度と、負極１１２内に染み込ませた高分子ゲル電解質のポリマー濃度とを異ならせてもよい。これにより、正極１１３および負極１１２の両方に高分子ゲル電解質のポリマーが存在し、かつ、正極１１３内に染み込ませた高分子ゲル電解質のポリマー濃度と、負極１１２内に染み込ませた高分子ゲル電解質のポリマー濃度とが異なっている双極型電池を得ることができる。
【０２７０】
正極１１３および負極１１２のうち電極内におけるイオン拡散が低い方の電極内におけるポリマー濃度の方を低くすることが好ましい。イオン拡散が低い方の電極内における液電解質の濃度を他方の電極内における液電解質の濃度よりも相対的に高めることによってイオン電導度を増加し、他方の電極のイオン電導度とのバランスを図ることによって、電池の出力密度を向上させることができるからである。
【０２７１】
ポリマー濃度を異ならせる具体的製造方法として、次の２つがある。第１の方法として、ポリマー長さの異なる２種類以上のポリマーを高分子ゲル電解質に混ぜておき、この高分子ゲル電解質を双極型電極またはセパレータの片面のみに塗布する。それから、加熱真空プレスにて、ポリマー長さが短いポリマーを電解液とともにセパレータの反対側に浸透させる。第２の方法として、加熱真空プレスの前に双極型電極の一の面に、ポリマー濃度の低い高分子ゲル電解質を塗布し、同じ双極型電極の他の面に、ポリマー濃度の高い高分子ゲル電解質を塗布し、積層後に加熱真空プレスする。この２つ目の方法にあって、セパレータの孔よりも大きな１種類のポリマーをセパレータの両側に配置して濃度のみ異ならせても良いし、１つ目の方法のように、長さの異なる２種類以上のポリマーを用いてポリマー濃度を異ならせても良い。
【図面の簡単な説明】
【０２７２】
【図１】実施形態に係る双極型電池を示す斜視図である。
【図２】双極型電池の要部を示す断面図である。
【図３】図３（Ａ）は、双極型電極を示す断面図、図３（Ｂ）は、単電池層の説明に供する断面図である。
【図４】アッシーユニット、電解質層およびシール部を説明するための断面図である。
【図５】図５（Ａ）（Ｂ）は、サブアッシーユニットおよび第１と第２のシール材を説明するための断面図、図５（Ｃ）は、サブアッシーユニットを積層し、セパレータを通して負極の表面に露出するように電解質を浸透させた状態を示す断面図である。
【図６】第１と第２のシール材を加圧してシール部を形成する様子を示す断面図である。
【図７】図７（Ａ）（Ｂ）は、双極型電極とセパレータとを交互に積層するときに気泡が混入する様子を示す断面図である。
【図８】図１に示す双極型電池を利用する組電池を説明するための斜視図である。
【図９】図８に示す組電池を搭載している車両の概略図である。
【図１０】実施形態に係る双極型電池の製造方法を説明するための全体工程図である。
【図１１】図１０に示すサブアッシーユニット形成工程を説明するための工程図である。
【図１２】図１１に示す電極形成工程を説明するための平面図である。
【図１３】図１１に示す電極形成工程を説明するための断面図である。
【図１４】図１１に示す電解質配置工程を説明するための断面図である。
【図１５】図１１に示す集電体上への第１のシール材の配置工程を説明するための平面図である。
【図１６】図１１に示す集電体上への第１のシール材の配置工程を説明するための断面図である。
【図１７】図１１に示すセパレータ配置工程を説明するための断面図である。
【図１８】図１１に示すセパレータ上への第２のシール材の配置工程を説明するための断面図である。
【図１９】図１０に示すアッシーユニット形成工程を説明するための工程図である。
【図２０】図１９に示すサブアッシーユニットセット工程を説明するための断面図である。
【図２１】図１９に示す積層工程およびプレス工程を説明するための概略図である。
【図２２】図１９に示すシール材浸透工程を説明するための概略図である。
【図２３】図１９に示すシール層形成工程を説明するための概略図である。
【図２４】図１９に示す界面形成工程を説明するための概略図である。
【図２５】図１９に示す初充電工程を説明するための概略図である。
【図２６】図２６（Ａ）（Ｂ）は、第２の実施形態に係るサブアッシーユニットを説明するための断面図、図２６（Ｃ）は、サブアッシーユニットを積層し、セパレータを通して負極の表面に露出するように電解質を浸透させた状態を示す断面図である。
【図２７】第２の実施形態における、電解質配置工程を説明するための断面図である。
【図２８】第２の実施形態における、集電体上への第１のシール材の配置工程を説明するための平面図である。
【図２９】第２の実施形態における、集電体上への第１のシール材の配置工程を説明するための断面図である。
【図３０】第２の実施形態における、セパレータ配置工程を説明するための断面図である。
【図３１】図３１（Ａ）（Ｂ）は、第３の実施形態に係るサブアッシーユニットを説明するための断面図、図３１（Ｃ）は、サブアッシーユニットを積層し、セパレータを通して正極の表面に露出するように電解質を浸透させた状態を示す断面図である。
【図３２】第３の実施形態における、サブアッシーユニット形成工程を説明するための工程図である。
【図３３】第３の実施形態における、集電体上への第１のシール材の配置工程を説明するための平面図である。
【図３４】第３の実施形態における、集電体上への第１のシール材の配置工程を説明するための断面図である。
【図３５】第３の実施形態における、セパレータ配置工程を説明するための断面図である。
【図３６】第３の実施形態における、電解質配置工程を説明するための断面図である。
【図３７】第３の実施形態における、セパレータ上への第２のシール材の配置工程を説明するための断面図である。
【図３８】第４の実施形態における、アッシーユニット、および電解質層を説明するための断面図である。
【図３９】図３９（Ａ）（Ｂ）は、第４の実施形態に係るサブアッシーユニットを説明するための断面図、図３９（Ｃ）は、サブアッシーユニットを積層し、セパレータを通して負極の表面に露出するように液電解質を浸透させた状態を示す断面図である。
【図４０】第４の実施形態における、電解質配置工程を説明するための断面図である。
【図４１】第４の実施形態における、集電体上への第１のシール材の配置工程を説明するための平面図である。
【図４２】第４の実施形態における、集電体上への第１のシール材の配置工程を説明するための断面図である。
【図４３】第４の実施形態における、セパレータ配置工程を説明するための断面図である。
【図４４】第４の実施形態における、セパレータ上への第２のシール材の配置工程を説明するための断面図である。
【図４５】電極内のイオン拡散を測定する測定装置を示す原理図である。
【符号の説明】
【０２７３】
１０      双極型電池、
３０      気泡、
３１      内部空間、
１００    電池要素、
１０４    外装ケース、
１０８    サブアッシーユニット、
１０８ａ  サブアッシーユニットの積層体、
１０９    アッシーユニット、
１１０    双極型電極、
１１０ａ  単電池層、
１１１    集電体、
１１２    負極（他方の電極）、
１１３    正極（一方の電極）、
１１４    第１のシール材、
１１５    第１のシール層、
１１６    第２のシール材、
１１７    第２のシール層、
１１９    シール部、
１２０    電解質層、
１２１    セパレータ、
１２１Ａ  第１の面、
１２１Ｂ  第２の面、
１２３    第２の層、
１２４    第１の層、
１２５    第３の層、
１２６    電解質、
１２７    セパレータを通して浸透させた電解質、
１３０    組電池、
１３２、１３４    導電バー、
１３６    組電池モジュール、
１３８    車両、
２０８    サブアッシーユニット、
３０８    サブアッシーユニット、
４０８    サブアッシーユニット、
４０９    アッシーユニット、
４２０    電解質層、
４２１    セパレータ、
４２１Ａ  第１の面、
４２１Ｂ  第２の面、
４２３    第２の層、
４２４    第１の層、
４２５    第３の層、
４２６    高分子ゲル電解質、
４２７    セパレータを通して浸透させた液電解質。
【図１】
0005552731.tif 000004
【図２】
0005552731.tif 000005
【図３】
0005552731.tif 000006
【図４】
0005552731.tif 000007
【図５】
0005552731.tif 000008
【図６】
0005552731.tif 000009
【図７】
0005552731.tif 000010
【図８】
0005552731.tif 000011
【図９】
0005552731.tif 000012
【図１０】
0005552731.tif 000013
【図１１】
0005552731.tif 000014
【図１２】
0005552731.tif 000015
【図１３】
0005552731.tif 000016
【図１４】
0005552731.tif 000017
【図１５】
0005552731.tif 000018
【図１６】
0005552731.tif 000019
【図１７】
0005552731.tif 000020
【図１８】
0005552731.tif 000021
【図１９】
0005552731.tif 000022
【図２０】
0005552731.tif 000023
【図２１】
0005552731.tif 000024
【図２２】
0005552731.tif 000025
【図２３】
0005552731.tif 000026
【図２４】
0005552731.tif 000027
【図２５】
0005552731.tif 000028
【図２６】
0005552731.tif 000029
【図２７】
0005552731.tif 000030
【図２８】
0005552731.tif 000031
【図２９】
0005552731.tif 000032
【図３０】
0005552731.tif 000033
【図３１】
0005552731.tif 000034
【図３２】
0005552731.tif 000035
【図３３】
0005552731.tif 000036
【図３４】
0005552731.tif 000037
【図３５】
0005552731.tif 000038
【図３６】
0005552731.tif 000039
【図３７】
0005552731.tif 000040
【図３８】
0005552731.tif 000041
【図３９】
0005552731.tif 000042
【図４０】
0005552731.tif 000043
【図４１】
0005552731.tif 000044
【図４２】
0005552731.tif 000045
【図４３】
0005552731.tif 000046
【図４４】
0005552731.tif 000047
【図４５】
0005552731.tif 000048