(57)【要約】【課題】初充電時に発生したガスによる電池性能の低下を防ぎ、単電池層毎の容量バランスのとれたバイポーラ電池及びその製造方法を提供する。【解決手段】集電体３上に負極層５、絶縁層７、及び正極層１を含んで構成される単電池層８３の周囲を囲むように集電体に配置されるシール部６１の一辺に、絶縁性の粒子と樹脂が混合されたガス拡散層７１が形成されており、前記ガス拡散層の外側に、外装材で作製されたガスだまり部を設ける。初充電で発生したガスが、単電池層からガスだまり部に移動することで、初充電で発生したガスが単電池層に溜まることによる電池性能の低下を防ぐ。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
集電体上に負極層、絶縁層、正極層がこの順に設けられてなる単電池層が複数積層され、最上層には集電体が積層されて成り、かつ、前記正極層、絶縁層、及び負極層には電解質成分として液体電解質またはゲル電解質が添加されたバイポーラ電池において、
前記単電池層の外周部を囲むように、前記集電体上にシール部が一部の領域を除いて配置されており、
前記シール部が配置されない一部の領域には、絶縁性の粒子と樹脂が混合されたガス拡散層が形成されている、
ことを特徴とするバイポーラ電池。
【請求項２】
前記ガス拡散層は、前記正極層、絶縁層、及び負極層の外側に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のバイポーラ電池。
【請求項３】
前記ガス拡散層に含まれる絶縁性の粒子が無機材料からなる粒子であることを特徴とする請求項１または２に記載のバイポーラ電池。
【請求項４】
前記ガス拡散層に含まれる樹脂が、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエステル、ポリアミド、ポリイミド、シリコーン、プライマーまたはウレタンのいずれかから形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のバイポーラ電池。
【請求項５】
前記ガス拡散層に含まれる樹脂の重量比率が、ガス拡散層全体に対して５重量％以上５０重量％以下であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のバイポーラ電池。
【請求項６】
前記バイポーラ電池が外装材で包装された電池において、
前記ガス拡散層の外側に、外装材の一部からなるガスだまり部を設けたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のバイポーラ電池。
【請求項７】
請求項６に記載のバイポーラ電池を用いて、
初回の充電を行った後に、前記ガスだまり部を開封し、真空引きによりバイポーラ電池内部に残留するガスを排出させた後に、ガスだまり部を再封する工程を有することを特徴とする、バイポーラ電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バイポーラ電池、詳しくは、初充電時に発生するガスを拡散するガス拡散層を有するバイポーラ電池及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯機器、パーソナルコンピューター、ハイブリット自動車、電気自動車、家庭用蓄電用途として、例えばリチウムイオン二次電池のような非水電解質二次電池の研究開発が盛んに行われている。この非水電解質二次電池は、各用途に応じた出力を発現するために複数の電池を直列に接続して用いる必要がある。
【０００３】
しかしながら、複数電池を直列化する場合、各電池の接続部の電気抵抗による出力低下や、接続部に空間を要する為、出力密度、エネルギー密度が低下するという問題点がある。
【０００４】
この問題点を解決する為、例えば特許文献１のようなバイポーラ電池が開発されている。バイポーラ電池とは、集電体の一方の面に正極、他方に負極を形成したバイポーラ電極が電解質層を介して複数積層された構成であり、電池内で単電池が直列接続された電池である。
【０００５】
またリチウムイオン二次電池は、初充電を行うと水素、炭化水素、炭素酸化物などのガスが発生することが知られており、このようなガスが電池反応を阻害して電池性能を低下させることが広く知られている。
【０００６】
上記問題はバイポーラ電池においても同様で、初充電時にガスが発生する。
一般的なバイポーラ電池では、特許文献２のように単電池層がシール部で覆われており、この中にガスが溜まってしまう。このガスを除去するためには、上記シール部を一度剥がす必要があるが、バイポーラ電池は単電池層の積層体であることが一般的であり、シール部を剥がすことが非常に困難であり、また、シール部を再度作製することはさらに困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第４１３５４７３号公報
【特許文献２】特許第４９５６７７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、初充電で発生したガスを容易に排気でき、電池反応を阻害せず電池性能が低下しにくいバイポーラ電池及びその製造方法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】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明に係る請求項１の発明は、
集電体上に負極層、絶縁層、正極層がこの順に設けられてなる単電池層が複数積層され、最上層には集電体が積層されて成り、かつ、前記正極層、絶縁層、及び負極層には電解質成分として液体電解質またはゲル電解質が添加されたバイポーラ電池において、
前記単電池層の外周部を囲むように、前記集電体上にシール部が一部の領域を除いて配置されており、
前記シール部が配置されない一部の領域には、絶縁性の粒子と樹脂が混合されたガス拡散層が形成されていることを特徴とするバイポーラ電池である。
【００１０】
また請求項２の発明は、
前記ガス拡散層は、前記正極層、絶縁層、及び負極層の外側に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のバイポーラ電池である。
【００１１】
請求項３の発明は、
前記ガス拡散層に含まれる絶縁性の粒子が無機材料からなる粒子であることを特徴とする請求項１または２に記載のバイポーラ電池である。
【００１２】
請求項４の発明は、
前記ガス拡散層に含まれる樹脂が、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエステル、ポリアミド、ポリイミド、シリコーン、プライマーまたはウレタンのいずれかから形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のバイポーラ電池である。
【００１３】
請求項５の発明は、
前記ガス拡散層に含まれる樹脂の重量比率が、ガス拡散層全体に対して５重量％以上５０重量％以下であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のバイポーラ電池である。
【００１４】
請求項６の発明は、
前記バイポーラ電池が外装材で包装された電池において、
前記ガス拡散層の外側に、外装材の一部からなるガスだまり部を設けたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のバイポーラ電池である。
【００１５】
請求項７の発明は、
請求項６に記載のバイポーラ電池を用いて、
初回の充電を行った後に、前記ガスだまり部を開封し、真空引きによりバイポーラ電池内部に残留するガスを排出させた後に、ガスだまり部を再封する工程を有することを特徴とする、バイポーラ電池の製造方法である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のバイポーラ電池においては、初充電で発生したガスが単電池層からガスだまり部に移動する機構が形成され、そのガスだまり部を開封して、真空引きをすることにより発生したガスを排出し、その後外装材を再度ヒートシールすることで、バイポーラ電池を仕上げる。これにより、初充電時に発生したガスが単電池層に溜まることによる電池性能の低下を防ぎ、単電池層毎の容量バランスのとれたバイポーラ電池を作製することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】単極型正極の層構成を示す説明図。
【図２】単極型負極の層構成を示す説明図。
【図３】単極型負極／縁層積層体の層構成を示す説明図。
【図４】双極型電極の層構成を示す説明図。
【図５】双極型電極／絶縁層積層体の層構成を示す説明図。
【図６】バイポーラ電池のシール部を示す説明図。
【図７】バイポーラ電池のガス拡散層を示す説明図。
【図８】バイポーラ電池の層構成を示す説明図。
【図９】外装材で包んだバイポーラ電池の概略構成を示す説明図。
【図１０】再封止時のバイポーラ電池の概略構成を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に、本発明に係るバイポーラ電池に使用することのできる集電体、正極、負極、絶縁層、電解質、シール部等について説明する。
【００１９】
［集電体］
集電体としては、電子導電性を有しており、集電箔にかかる電池作動電位において電解液に溶出しにくい材料であれば特に限定はされないが、例えば、ステンレス、チタン、金、白金等の金属材料を用いることができる。また、アルミニウム箔、銅箔を貼り合せたクラッド金属箔を用いることもできる。
【００２０】
［正極活物質］
正極活物質としては、例えば、ニッケルコバルトマンガン酸リチウム（ＬｉＮｉｘＣｏ１−ｙ−ｘＭｎｙＯ２）、コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ２）、ニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ２）、マンガン酸リチウム（ＬｉＭｎ２Ｏ４）、リン酸鉄リチウム（ＬｉＦｅＰＯ４）、リン酸コバルトリチウム（ＬｉＣｏＰＯ４）、リン酸マンガンリチウム（ＬｉＭｎＰＯ４）、リン酸バナジウムリチウム（Ｌｉ３Ｖ２（ＰＯ４）３）等のリチウム遷移金属化合物を用いることができる。
【００２１】
［負極活物質］
負極層活物質としては、例えば、ハードカーボン、ソフトカーボン、グラファイト等の炭素材料や、Ｓｎ系合金、Ｓｉ系合金等の合金材料、ＬｉＣｏＮ等の窒化物、チタン酸リチウム（Ｌｉ４Ｔｉ５Ｏ１２）、リン酸バナジウムリチウム（Ｌｉ３Ｖ２（ＰＯ４）３）等のリチウム遷移金属酸化物を用いることができる。また、金属リチウム箔を用いてもよい。
【００２２】
［導電助剤］
導電助剤としては、アセチレンブラック、カーボンブラック、カーボンファイバー、グラファイト等が挙げられる。ただし、これらに限られるわけではない。
【００２３】
［バインダー］
正極、負極を構成する為のバインダーとしては、例えばポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、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）、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、ポリアクリル酸等を用いることができる。
【００２４】
［正極層形成用スラリー］
正極層形成用スラリーとしては、水性溶媒もしくは非水性溶媒に、少なくとも前記正極活物質、前記導電助剤、前記バインダーを分散、溶解させたスラリーを用いることができる。
【００２５】
［正極層］
正極層は、正極活物質、導電助剤、バインダーを少なくとも含有しており、上記導電助剤の含有量は、活物質質量に対して２０質量％未満であることが好ましい。２０質量％以上であると、活物質量が不足してリチウム吸蔵容量が低下してしまうことがある。
また、バインダーの含有量は活物質質量に対して２質量％以上１５質量％以下であることが好ましい。バインダーが２質量％より少ない場合、十分な結着をすることができず屈曲耐性が低い可能性がある。バインダーが、１５質量％より大きい場合には、電極体積当たりの電池容量が大きく低下する可能性がある。
更に、正極層の厚さは３００μｍ以下の範囲となることが好ましい。３００μｍよりも厚いと、屈曲耐性が低下すると共に、正極層の電子移動が阻害され、出力が低下する可能性がある。
【００２６】
［負極層形成用スラリー］
負極層形成用スラリーとしては、水性溶媒もしくは非水性溶媒に、少なくとも前記負極活物質、前記導電助剤、前記バインダーを分散、溶解させたスラリーを用いることができる。
【００２７】
［負極層］
負極層は、負極活物質、導電助剤、バインダーを少なくとも含有しており、上記導電助剤の含有量は、活物質質量に対して２０質量％未満であることが好ましい。２０質量％以上であると、活物質量が不足してリチウム吸蔵容量が低下してしまうことがある。
また、バインダーの含有量は活物質質量に対して２質量％以上１５質量％以下であることが好ましい。バインダーが２質量％より少ない場合、十分な結着をすることができず屈曲耐性が低い可能性がある。バインダーが１５質量％より大きい場合には、電極体積当たりの電池容量が大きく低下する可能性がある。
更に、負極層の厚さは２００μｍ以下の範囲となることが好ましい。２００μｍよりも厚いと、屈曲耐性が低下すると共に、負極層の電子移動が阻害され、出力が低下する可能性がある。
【００２８】
［絶縁層］
正極、負極を隔離する絶縁層としては、電子伝導性を有しない金属酸化物、イオン伝導性無機固体電解質から成るシートを用いることができる。
【００２９】
金属酸化物としては、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化マグネシウム、酸化ナトリウム、酸化カリウム、酸化カルシウム等を用いることができる。
【００３０】
固体電解質としては、ＮＡＳＩＣＯＮ型酸化物、ペロブスカイト型酸化物、ＬＩＳＩＣＯＮ型酸化物、ガーネット型酸化物、酸化物ガラス等を用いることができ、例えば、Ｌｉ１．３Ａｌ０．３Ｔｉ１．７（ＰＯ４）３、Ｌｉ１．５Ａｌ０．５Ｇｅ１．５（ＰＯ４）３、Ｌｉ０．２９Ｌａ０．５７ＴｉＯ３、Ｌｉ４ＳｉＯ４−Ｌｉ３ＰＯ４、Ｌｉ３ＢＯ３−Ｌｉ３ＰＯ４、Ｌｉ７Ｌａ３Ｚｒ２Ｏ１２、Ｌｉ３．４Ｖ０．６Ｓｉ０．４Ｏ４等を用いることができる。
【００３１】
［絶縁層形成用スラリー］
固体電解質から成るシートを作製するための固体電解質スラリーとしては、水性溶媒、非水性溶媒に、少なくとも前記固体電解質材料、前記バインダーを分散、溶解させたスラリーを用いることができる。
【００３２】
［単極型正極形成］
図１に示すように、集電体３上に、正極層形成用スラリーを例えばダイコート法、スプレー法、インクジェット法などで成膜して、溶媒を乾燥させて、正極層１の密度が１．０〜３．５ｇｃｍ−３になるようにプレス機で加圧することで、単極型正極１１を形成する。
【００３３】
［単極型負極形成］
図２に示すように、集電体３上に、負極層形成用スラリーを例えばダイコート法、スプレー法、インクジェット法などで成膜して、溶媒を乾燥させて、負極層５の密度が０．７〜１．５ｇｃｍ−３になるようにプレス機で加圧することで、単極型負極層２１を形成す
る。
【００３４】
［単極型負極／絶縁層積層体形成］
図３に示すように、前記負極層５上に、絶縁層形成用スラリーを例えばダイコート法、スプレー法、インクジェット法などで積層成膜して、溶媒を乾燥させて、負極層５の密度が０．７〜１．５ｇｃｍ−３になるようにプレス機で加圧することで、単極型負極／絶縁層積層体３１を形成する。
【００３５】
［双極型電極形成］
図４に示すように、集電体３上に、正極層形成用スラリーを例えばダイコート法、スプレー法、インクジェット法などで成膜して、溶媒を乾燥させることで、正極層１を形成する。次に、前記集電体３の正極層１とは異なる面に、前記負極層形成用スラリーを例えばスプレー法、インクジェット法などで成膜して、溶媒を乾燥させることで、負極層５を形成し、双極型電極４１を形成する。
【００３６】
[双極型電極／絶縁層積層体形成]
図５に示すように、前記負極層５上に、絶縁層形成用スラリーを例えばダイコート法、スプレー法、インクジェット法などで積層成膜して、溶媒を乾燥させて、正極密度が１．０〜３．５ｇｃｍ−３、負極密度が０．７〜１．５ｇｃｍ−３になるようにプレス機で加圧することで、集電体３の一方の面に正極層１、もう一方の面に負極層５／絶縁層７積層体を形成した双極型電極／絶縁層積層体５１を作製する。
【００３７】
［シール部の形成］
図６に示すように、集電体３上の周囲３辺に、電解質成分を透過しない樹脂材料をスプレー成膜、又はインクジェット成膜することで、もしくは電解質成分を透過しない樹脂フィルムを熱印加により接着させることで、シール部６１を形成する。シール部材質としては、例えばポリエチレン、ポリプロピレンなどを用いることができる。
【００３８】
[ガス拡散層の形成]
図７に示すように、ガス拡散層７１は、集電体３上のシール部を形成していない正極層１、または負極層５の外周の１辺に、スプレー製膜又は塗布製膜、あるいはインクジェット製膜することで製膜することができる。ガス拡散層７１の厚みとしては、積層したときの集電体３どうしが短絡しない程度に厚く、また、単電池層８３の厚み以下であることが好ましい。またガス拡散層７１は、正極層や負極層に接触すると接触部分で電池反応を阻害し、電池性能を低下させるおそれがあるため、これらに接触しないよう外側に配置することが好ましい。
【００３９】
[ガス拡散層の絶縁材料]
ガス拡散層に使用する絶縁材料は、無機材料が好ましく、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化マグネシウム等の金属酸化物が好ましい。
【００４０】
[ガス拡散層の樹脂]
ガス拡散層に使用する樹脂は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエステル、ポリアミド、ポリイミド、シリコーン、プライマーまたはウレタン等の高分子材料が好ましい。
【００４１】
[ガス拡散層スラリー溶媒]
ガス拡散層用スラリー溶媒は、樹脂を溶解する溶媒であれば特に制限は無く、ｎ−メチルピロリドン、トルエン、メチルエチルケトンとトルエンの混合溶媒等が挙げられる。
【００４２】
[ガス拡散層スラリーの調製]
ガス拡散層用スラリーを調製する際は、絶縁粒子、樹脂、溶媒をディスパーサー、ボー
ルミル、ビーズミル、プラネタリーミキサー等の混合機で混合する。スラリーの固形分の重量比率としては、３０重量％以上８０重量％以下が好ましい。固形分が３０重量％未満では、スラリー内で無機粒子が沈降し、塗工が困難なため好ましくない。また、８０重量％より大きいと、ガス拡散層の空孔量が足りず、ガスが拡散しづらくなるため好ましくない。
【００４３】
絶縁材料と樹脂の重量比率としては、樹脂比率が５重量％以上５０重量％以下であることが好ましい。樹脂が５重量％未満では、樹脂が少なく、ガス拡散層が形成出来ない。また、５０重量％より大きいと、樹脂が多すぎて空孔がほとんど出来ず、ガスが拡散しづらくなるため好ましくない。
【００４４】
［電解質］
電解質成分としては、ゲル電解質、イオン液体電解質、もしくはイオン液体ゲル電解質を用いることができる。
【００４５】
［イオン液体電解質］
イオン液体電解質としては、例えばトリエチレングリコールジメチルエーテル、テトラエチレングリコールジメチルエーテル等の鎖状ポリエーテル類と、例えばＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＣｌＯ４、ＬｉＣＦ３ＳＯ３、Ｌｉ（ＣＦ３ＳＯ２）２Ｎ、Ｌｉ（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）２Ｎ、Ｌｉ（ＳＯ２Ｆ）２Ｎの中から選ばれる、少なくとも１種類のリチウム塩の等量混合物を用いることができる。
【００４６】
［ゲル電解質］
ゲル電解質の電解液成分としては、リチウムイオン電池で通常用いられるものであればよく、例えばＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＣｌＯ４、ＬｉＣＦ３ＳＯ３、Ｌｉ（ＣＦ３ＳＯ２）２Ｎ、Ｌｉ（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）２Ｎ、Ｌｉ（ＳＯ２Ｆ）２Ｎの中から選ばれる、少なくとも１種類のリチウム塩を含み、例えばプロピレンカーボネート、エチレンカーボネート等の環状カーボネート類、ジメチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、ジエチルカーボネート等の鎖状カーボネート類、γ−ブチロラクトン等のラクトン類の中から選ばれる少なくとも１種類または２種以上を混合した、非プロトン性溶媒等の有機溶媒を用いたものなどを使用できる。
【００４７】
ゲル電解質、イオン液体ゲル電解質のゲル化材料としては、例えばポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、ビニリデンフルオライドとヘキサフルオロプロピレンの共重合体（ＰＶｄＦ-ＨＦＰ）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）などを用いることができる。
【００４８】
［ゲル電解質前駆体スラリー］
ゲル電解質前駆体スラリーとしては、前記ゲル電解質の電解液成分とゲル電解質のゲル化材料を、例えば６０：４０〜９８：２（質量比）で混合したスラリーを用いることができる。
【００４９】
［イオン液体ゲル電解質前駆体スラリー］
イオン液体ゲル電解質前駆体スラリーとしては、前記ゲル電解質の電解液成分とゲル電解質のゲル化材料を、例えば６０：４０〜９８：２（質量比）で混合したスラリーを用いることができる。
【００５０】
［積層工程］
図８に示すバイポーラ電池８１の積層工程について、以下に説明する。
前記単極型負極／絶縁層積層体３１の絶縁層７上に、ゲル電解質前駆体スラリー（図示
せず）をスプレー法、インクジェット法などで成膜することで、ゲル電解質前駆体スラリーが絶縁層７及び負極層５に含浸した負極層／絶縁層積層体３１を形成する。次に前記単極型負極／絶縁層積層体３１と双極型電極／絶縁層積層体５１を、正極面がゲル電解質前駆体に乗るように貼り合わせる。続いて、上記と同様の方法で、前記双極型負極／絶縁層積層体５１の絶縁層７上にゲル電解質前駆体スラリーをスプレー法、インクジェット法などで成膜し、別に作製した双極型電極／絶縁層積層体５１を、正極面がゲル電解質に付着するように貼り合わせる。
同様の操作を、所望の積層数になるまで繰り返す。
最後に、絶縁層７上にゲル電解質前駆体スラリーをスプレー法、インクジェット法などで成膜した双極型負極／絶縁層積層体５１のゲル電解質前駆体に単極型正極の正極層１が乗るように貼り合わせ、シール部６１及びガス拡散層７１をヒートシール等で熱硬化させることによりバイポーラ電池８１を形成する。
【００５１】
［ゲル化工程］
前記バイポーラ電池８１を、例えば５０℃以上１００℃以下に加温してゲル電解質前駆体をゲル化させて、ゲル電解質とする。尚、ゲル電解質ではなく、イオン液体を用いた場合には、ゲル化工程は省略できる。
【００５２】
［外装材封止工程］
図９に示すように、前記バイポーラ電池８１の外部からの衝撃、環境劣化を防止するために、バイポーラ電池８１を外装材９１又は電池ケースに収容し、外装材９１又は電池ケース外部に、負極タブ９３及び正極タブ９５が露出する構造とする。
【００５３】
外装材９１の材質としては、例えばアルミニウム、ステンレス、ニッケルなどの金属をポリプロピレンフィルム等の絶縁体で被覆したラミネートフィルムなどを用いることができ、その周辺部の一部または全部を熱融着にて接合することにより、バイポーラ電池８１を収納し密封する。尚、外装材９１は、ガス拡散層を備えた１辺の外周部が、図９のようにガスだまり部９７となっている。
【００５４】
[再封止工程]
初充電を実施したバイポーラ電池のガスだまり部９７を開封し、真空ヒートシーラー等で真空引きし、ガス抜きを実施する。その後、外装材９１をヒートシーラーで閉じ、バイポーラ電池８１を仕上げる。
【実施例】
【００５５】
次に、実際に上記バイポーラ電池を作製して評価を行った実施例について説明する。
【００５６】
（実施例１）
以下の手順により実施例１のバイポーラ電池を作製した。
まず、集電体３としては、ステンレス箔を使用した。
【００５７】
<単極型正極の作製>
単極型正極１１の正極層１は、ニッケルコバルトマンガン酸リチウム（ＬｉＮｉ１/３Ｃｏ１/３Ｍｎ１/３Ｏ２）に、導電助剤としてアセチレンブラック、バインダーとしてポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、溶媒としてＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）を混合して正極スラリーを作製し、集電体３であるステンレス箔（厚さ２０μｍ）に塗布し、１００℃  で乾燥させて、単極型正極１１の正極層１とした。
【００５８】
<単極型負極の作製>
単極型電極２１の負極層５は、グラファイト粒子に、導電助剤としてアセチレンブラッ
ク、バインダーとしてＰＶｄＦ、溶媒としてＮＭＰを混合して負極スラリーを作製し、集電体３であるステンレス箔（厚さ２０μｍ）に塗布し、１００℃で乾燥させて単極型負極２１の負極層５とした。
【００５９】
<単極型負極／絶縁層積層体の作製>
単極型負極／絶縁層積層体３１の絶縁層７は、Ｌｉ７Ｌａ３Ｚｒ２Ｏ１２（ＬＬＺ）に、バインダーとしてポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、溶媒としてＮＭＰを混合して絶縁層スラリーを作製し、負極層５上に塗布し、１００℃で乾燥させて単極型負極／絶縁層積層体３１の絶縁層７とした。
【００６０】
<双極型電極の正極層の作製>
双極型電極４１の正極層１は、単極型正極１１の正極層と同様の方法で正極スラリーを作製し、集電体３であるステンレス箔（厚さ２０μｍ）に塗布し、１００℃で乾燥させて双極型電極４１の正極層３とした。
【００６１】
<双極型負極の作製>
双極型電極４１の負極層５は、単極型負極／絶縁層積層体３１の負極層と同様の方法で負極スラリーを作製し、集電体３の正極層１とは異なる面に塗布し、１００℃で乾燥させて双極型電極の負極層５とした。
【００６２】
<双極型電極／絶縁層積層体の作製>
双極型電極４１に単極型負極／絶縁層積層体３１の絶縁層７と同様の方法で絶縁層スラリーを作製し、双極型電極４１の負極層５上に塗布し、１００℃で乾燥させて双極型電極／絶縁層積層体５１とした。
【００６３】
<シール部の作製>
単極型負極／絶縁層積層体３１及び、双極型電極／絶縁層積層体５１の集電体３上に、図６のように絶縁層７の周囲３辺に、シール部６１としてポリプロピレン樹脂フィルムを１８０℃で熱融着して貼り付けた。
【００６４】
<ガス拡散層の作製>
アルミナ粒子に、樹脂としてポリプロピレン、溶媒としてメチルエチルケトンとトルエンを８：２で混合したものを使用し、それらを混合してガス拡散層用スラリーを作製し、シール部が作製されていない上記集電体３上の残り１辺に、図７のように、作製したガス拡散層用スラリーを塗布し、８０℃で乾燥させて、ガス拡散層７１を作製した。
【００６５】
<ゲル電解質前駆体の調製>
ゲル化剤としてポリアクリロニトリル（ＡｖｅｒａｇｅＭ．Ｗ．１５万，Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ社製）を１０重量％、電解質としてエチレンカーボネート（ＥＣ）とジエチルカーボネート（ＤＥＣ）の３：７（重量比）で混合した溶媒に対して１ＭになるようにＬｉＰＦ６を溶解させた溶液を９０重量％となるように混合することで、ゲル電解質前駆体を調製した。
【００６６】
<ゲル電解質前駆体の注入>
単極型負極／絶縁層積層体３１及び双極型電極／絶縁層積層体５１の絶縁層７上に、上記ゲル電解質前駆体を塗布、注入した。
上記単極型負極／絶縁層積層体３１と双極型電極／絶縁層積層体５１を、双極型電極／絶縁層積層体５１の正極層が、単極型負極／絶縁層積層体３１の絶縁層７に重なるように積層し、シール部６１及びガス拡散層７１に上下から熱と圧力をかけて融着させた。
【００６７】
上記双極型電極／絶縁層積層体５１の絶縁層７にゲル電解質前駆体を塗布、注入し、その上から、別に作製した双極型電極／絶縁層積層体５１の正極面が、上記でゲル電解質が注入されている絶縁層７と重なるように積層し、シール部６１及びガス拡散層７１に上下から熱と圧力をかけて融着させた。
【００６８】
上記と同じ工程をもう一度実施し、双極型電極／絶縁層積層体５１を３個積層した。
【００６９】
最後に重ねた双極型電極／絶縁層積層体５１の絶縁層７にゲル電解質前駆体を塗布、注入し、その上から単極型正極１１を、その正極面が最後に重ねた双極型電極／絶縁層積層体５１の絶縁層７と重なるように積層し、シール部６１及びガス拡散層７１に上下から熱と圧力をかけて融着させ、バイポーラ電池８１を形成した。
【００７０】
<ゲル電解質の作製>
前記バイポーラ電池８１を８０℃加温することで、ゲル電解質前駆体をゲル化させてゲル電解質とした。
【００７１】
<外装材封入>
作製したバイポーラ電池８１を外装材９１に封入した。この際、ガス拡散層７１の外側には、外装材９１で作製したガスだまり部９７を形成した。
【００７２】
<初充電>
作製したバイポーラ電池を充放電評価装置に設置して、初充電を行った。充電電流は正極の塗工重量から換算された容量ベースで、０．０５Ｃ、２０時間充電を実施した。
【００７３】
<ガス抜き、再封止>
初充電後のバイポーラ電池のガスだまり部９７を図１０のようにはさみで切り取った。その後、真空ヒートシーラーにて、真空引きをしながら電池内部に残っているガスを排出し、図１０のように外装材に熱と圧力をかけて融着させて、実施例１のバイポーラ電池の作製を完了した。
【００７４】
（比較例１）
比較例１で作製したバイポーラ電池は、下記のこと以外は実施例１と同様にして作製した。
【００７５】
<シール部の作製>
単極型負極／絶縁層積層体３１の集電体３の周囲及び、双極型負極層、絶縁層積層体５１の集電体３の周囲４辺に、シール部６１としてポリプロピレン樹脂フィルムを１８０℃で貼り付けた。
【００７６】
<ガス拡散層の作製>
実施しなかった。
【００７７】
<外装材封入>
作製したバイポーラ電池８１を外装材に封入した。尚、実施例１とは違い比較例１のバイポーラ電池８１は、ガス拡散層７１が無く、ガスが外に排出される機構になっていないため、ガスだまり部９７は形成しなかった。
【００７８】
<ガス抜き、再封止>
実施しなかった。
【００７９】
<評価>
実施例１及び比較例１のバイポーラ電池を、６０℃、１Ｃの電流値で、定電流充放電を２００サイクル実施し、１サイクル目の容量（初期放電容量）に対して、２００サイクル目の容量がどのくらい維持しているのかを容量維持率（％）で表し、比較した（表１）。
【００８０】
【表１】
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【００８１】
<評価結果>
表１から、実施例１は比較例１と比較して、初期放電容量、２００サイクル目の放電容量、容量維持率全てにおいて良好であることが分かった。
この結果は、比較例１の電池が、初充電で発生したガスが電池内部にたまり、電池反応を阻害したことを示しており、実施例１のガス拡散層の効果が示されたと言える。
【産業上の利用可能性】
【００８２】
本発明に係るバイポーラ電池を、例えば電気自動車に用いることにより、航続距離が長く、長寿命な自動車を実現可能である。
【符号の説明】
【００８３】
１・・・正極層
３・・・集電体
５・・・負極層
７・・・絶縁層
１１・・・単極型正極
２１・・・単極型負極
３１・・・単極型負極／絶縁層積層体
４１・・・双極型電極
５１・・・双極型電極／絶縁層積層体
６１・・・シール部
７１・・・ガス拡散層
８１・・・バイポーラ電池
８３・・・単電池層
９１・・・外装材
９３・・・負極タブ
９５・・・正極タブ
９７・・・ガスだまり部
【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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【図１０】
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