(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極層と負極層との間にイオン伝導層を挟んだ状態で捲回される電池構成体が、複数個捲回され、
内側の電池構成体から外側の電池構成体に向かって、順次電気的に直列に接続され、前記内側の電池構成体の正極層または負極層の集電箔と、前記外側の電池構成体の負極層または正極層のうち前記内側の電池構成体とは異なる種類の極の集電箔とは共通する１枚の層であり、
絶縁体層が、前記内側の電池構成体と前記外側の電池構成体との間に配置され、前記内側の電池構成体の最外周部に沿って捲回されるとともに、
前記集電箔および前記絶縁体層は少なくとも１箇所以上の屈曲部を有し、それぞれが重なり合って配置されていることを特徴とするバイポーラ型２次電池。
【請求項２】
正極層と負極層との間にイオン伝導層を挟んだ状態で捲回される電池構成体が、複数個捲回され、
内側の電池構成体から外側の電池構成体に向かって、順次電気的に直列に接続され、前記内側の電池構成体の正極層または負極層の集電箔と、前記外側の電池構成体の負極層または正極層のうち前記内側の電池構成体とは異なる種類の極の集電箔とは共通する１枚の層であり、
絶縁体層が、前記内側の電池構成体と前記外側の電池構成体との間に配置され、前記内側の電池構成体の最外周部に沿って捲回されるとともに、
前記集電箔は１箇所以上の折り返し部を有し、前記絶縁体層の少なくとも一方の端部が前記折り返し部に重なり合って配置されていることを特徴とするバイポーラ型２次電池。
【請求項３】
前記絶縁体層の捲回方向の長さが、前記内側の電池構成体の最外周長以上に長くなってい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型２次電池。
【請求項４】
前記イオン伝導層が、固体電解質を含有していることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のバイポーラ型２次電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バイポーラ型２次電池の構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、複数の電池構成体を直列に接続したものを１個の電池としたバイポーラ２次電池が使用されている。そのなかで、面積方向にコンパクト化するために、複数の電池構成体が同心円状に同一の軸を捲回中心として捲回されたバイポーラ型２次電池が特許文献１に記載されている。具体的には、正極と負極との間に電解質を含みイオン伝導性のあるセパレータを挟んで形成した電池構成体が、絶縁体を介して複数個が同心円状に同一の軸を捲回中心として捲回され、各電池構成体を直列接続した例である。
【０００３】
また、複数の電池構成体を共通の固体電解質フィルムでつなぎ接合強度を増加させ、捲回時の信頼性を向上させるバイポーラ型２次電池が特許文献２に記載されている。このようなバイポーラ型２次電池では、固体電解質などのイオン伝導性フィルムを挟んで間隔を開けて交互に対向するように配置された正極と負極によって構成される複数個の発電要素が導電コネクタによって電気的に直列接続された集合電池が、絶縁フィルムを重ねて捲回されることで形成していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−３０７４６号公報
【特許文献２】特開平３−１１５５５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１のバイポーラ型２次電池は、電解質短絡を防ぐために袋状の絶縁体によって各電池構成体を包むと、各電池構成体が寸断されるため別途導電性のリードで接続しなければならず、高い接続強度を確保することが困難である。特許文献２のバイポーラ型２次電池は、発電要素を直列接続する導電コネクタの部分の強度低下が発生するおそれがある。このように、従来のバイポーラ型２次電池の構造では、製造時においても、電池として完成した後であっても、熱による体積膨張で発生するテンションに耐え得るに十分であるとは言えない。
【０００６】
本発明は、上記従来の課題を鑑みなされたものであり、その目的は、複数の電池構成体を接続したものを１個の電池としたバイポーラ２次電池において、各電池構成体間の接合強度を向上させ、十分な信頼性を確保したバイポーラ型２次電池を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し目的を達成するために、本発明のバイポーラ型２次電池は、正極層と負極層との間にイオン伝導層を挟んだ状態で捲回される電池構成体が、複数個捲回され、内側の電池構成体から外側の電池構成体に向かって、順次電気的に直列に接続され、前記内側の電池構成体の正極層または負極層の集電箔と、前記外側の電池構成体の負極層または正極層のうち前記内側の電池構成体とは異なる種類の極の集電箔とは共通する１枚の層であることを特徴とする。ただし、挟んだ状態とは、直接的間接的を問わない。
【０００８】
内側の電池構成体の正極または負極の集電箔と外側の電池構成体の負極または正極の集電箔を共通する１枚の層とすると、各電池構成体間の接合が不要となり強度が向上する。また、接合面による抵抗の増加がなく、内部抵抗が小さい電池を得ることが出来る。
【０００９】
本発明において、絶縁体層が、前記内側の電池構成体と前記外側の電池構成体との間に配置され、前記内側の電池構成体の最外周部に沿って捲回されることが好ましい。前記絶縁体層は、内側の電池構成体の最外周部に沿って捲込むだけでよく、各電池構成体を寸断しない。絶縁体層を配置することで、内側の電池構成体と外側の電池構成体間の電解質短絡が減少するため、絶縁性が向上する。
【００１０】
本発明において、前記絶縁体層の捲回方向の長さが、前記内側の電池構成体の周最外周以上に長くなっていることが好ましい。最外周以上の長さで内側の電池構成体の外周を覆うことで、内側の電池構成体のイオン伝導層が外側の電池構成体に露出する部分が無くなり、電解質短絡が減少するため、絶縁性が向上する。
【００１１】
本発明において、前記集電箔および前記絶縁体層は少なくとも一箇所以上の屈曲部を有し、それぞれが重なり合って配置されることが好ましい。各電池構成体間のイオンが伝導し得る可能性がある経路が長くなるため、絶縁性が向上する。また、屈曲があることで、温度変化などにより集電箔が伸縮した際に生じる応力が緩和されるため、信頼性が向上する。
【００１２】
本発明において、前記集電箔は一箇所以上の折り返し部を有し、前記絶縁体層の少なくとも一方の端部が前記折り返し部に重なり合って配置されていることが好ましい。このような構造により、屈曲部同様に絶縁性、信頼性が向上する。
【００１３】
本発明において、前記イオン伝導層が、固体電解質を含有していることが好ましい。固体電解質を含むことで、絶縁体層の外側から回り込む電解質による電解質短絡が減少し、絶縁性が向上する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は、複数の電池構成体を接続したものを１個の電池としたバイポーラ２次電池において、各電池構成体間の接合強度を向上させ、十分な信頼性を確保したバイポーラ型２次電池を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、バイポーラ型２次電池用極板を示す図である。
【図２】図２は、本実施形態に係るバイポーラ型２次電池が有する複数の電池構成体を展開したときの断面図を示す図である。
【図３】図３は、本実施形態に係るバイポーラ型２次電池が有する複数の電池構成体を捲回したときの捲回軸に垂直方向の断面図である。
【図４】図４は、絶縁体層と集電箔とに屈曲部を設けたときの断面図である。
【図５】図５は、集電箔に折り返し部を設けたときの断面図である。
【図６】図６は、比較例に係るバイポーラ型２次電池の構造を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、均等の範囲のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。
【００１７】
図１は、バイポーラ型２次電池用極板を示す図である。図２は、本実施形態に係るバイポーラ型２次電池が有する複数の電池構成体を展開したときの断面を示す図である。図３は、本実施形態に係るバイポーラ型２次電池が有する複数の電池構成体を捲回したときにおける捲回軸に垂直方向の断面図である。図１には実施形態１に係るバイポーラ型２次電池用極板の一例が示される。極板１０は、主として正極活物質と結合剤とから成る正極層１３が集電箔１１の表面に設けられた正極と、主として負極活物質と結合剤とから成る負極層１４が集電箔１１の表面に設けられた負極とで、集電箔１１が共通する一枚の層となっている。正極層１３及び負極層１４には、必要に応じて導電助剤が含まれる。正極層１３と負極層１４とは長手方向に二分するように集電箔１１の中央部に設けられた非塗布部１２により隔てられる。
【００１８】
図１に示す極板１０のように、集電箔１１の両表面に正極層１３および負極層１４を有する構成とすると、片面にのみ正極層１３および負極層１４を有する構成と比較して電池容積に対する活物質量の比率を高くすることが出来るので、容量密度の観点から好ましい。なお、言うまでも無いが、片面にのみ正極層１３および負極層１４を有する構成であっても、本実施形態の効果が達成出来る。
【００１９】
図１に示す極板１０を複数枚用い、異なる極板１０の正極層１３が設けられた正極面と負極層１４が設けられた負極面とが対向するように配置する。対向する正極面と負極面との間にイオン伝導層を配置し、イオン伝導層と接触する反対の側の負極面に、同じイオン伝導層を配置することで、複数個の電池構成体が直列に接続された電池集合体が形成される。ここで、イオン伝導層とは、固体電解質や、電解液を含浸させたセパレータを含む。
【００２０】
図２には極板１０を複数組配置して複数の電池構成体２Ａ、２Ｂ、２Ｃを有する電池構成体群１Ｃの断面が示される。電池構成体群１Ｃは、複数の電池構成体２Ａ、２Ｂ、２Ｃが２並列３直列に接続されている。垂直方向に積層された各電池構成体２Ａ、２Ｂ、２Ｃは、捲回されることで２組の正極層１３の正極面と負極層１４の負極面とがそれぞれイオン伝導層１５を挟んで対向し、２並列となる。また、捲回方向（図２の矢印Ｒで示す方向）に配置された３組の電池構成体２Ａ、２Ｂ、２Ｃにより３直列となる。絶縁体層１６を使用する際は集電箔１１ｉの無地部１２に沿って絶縁体層１６が配置される。
【００２１】
絶縁体層１６は、一端部が負極層１４の端部１４Ｔと対向し、他端部が正極層１３の端部１３Ｔに対向している。絶縁体層１６の一端部側の一部は、イオン伝導層１５と集電箔１１ｉとの間に配置されることが好ましい。このようにすることで、強度および絶縁性能を向上させることができる。
【００２２】
図２の如くの構成とすることにより、断面に対して垂直方向を捲回軸として、３組の電池構成体２Ａ、２Ｂ、２Ｃをロール状に捲回し、捲回型電池とすることができる。図３には、３組の電池構成体２Ａ、２Ｂ、２Ｃを捲回して得られたバイポーラ型２次電池１及びバイポーラ型２次電池１の捲回軸に対して垂直方向の断面が示される。バイポーラ型２次電池１が有する電池構成体の数は３組に限定されるものではなく、２組又は４組以上であってもよい。
【００２３】
図２に示す複数の電池構成体２Ａ、２Ｂ、２Ｃは、正極層１３と負極層１４との間にイオン伝導層１５を挟んだ状態で、図３に示すように捲回される。図３に示すように、複数の電池構成体２Ａ、２Ｂ、２Ｃは、内側の電池構成体２Ａから外側の電池構成体２Ｃに向かって順次捲回される。それぞれの電池構成体２Ａ、２Ｂ、２Ｃは、電気的に直列に接続される。このため、複数の電池構成体２Ａ、２Ｂ、２Ｃは、内側から外側に向かって順次電気的に直列に接続される。
【００２４】
電池構成体２Ｂは電池構成体２Ａの外側に配置され、電池構成体２Ｃは電池構成体２Ｂの外側に配置される。電池構成体２Ａと電池構成体２Ｂとの間において、内側の電池構成体２Ａの正極層１３または負極層１４の集電箔１１ｉと、外側の電池構成体２Ｂの負極層１３または正極層１４のうち内側の電池構成体２Ａとは異なる種類の極の集電箔１１ｉとは共通する１枚の層である。すなわち、集電箔１１ｉは、一枚の導体の層であり、内側の電池構成体２Ａとこれに隣接した外側の電池構成体２Ｂとの間で、異なる極の層同士を電気的に接続する。この関係は、電池構成体２Ｂと電池構成体２Ｃとの間でも同様である。このように、バイポーラ型２次電池１は、内側の電池構成体の正極層または負極層の集電箔と、外側の電池構成体の負極層または正極層のうち内側の電池構成体とは異なる種類の極の集電箔とは共通する１枚の層になっている。このような構造により、複数の電池構成体２Ａ、２Ｂ、２Ｃを接続したものを１個の電池としたバイポーラ２次電池１は、各電池構成体２Ａ、２Ｂ、２Ｃ間の接合強度が向上して、十分な信頼性が確保される。
【００２５】
図４は、絶縁体層と集電箔とに屈曲部を設けたときの断面図である。集電箔１１ｉの無地部（非塗布部）１２と絶縁体層１６とによって構成される内側の電池構成体と外側の電池構成体との共通部１７は、図４の如く集電箔１１ｉと絶縁体層１６とに同様な屈曲部１６ｔを設け、それぞれが重なり合うように配置することが好ましい。このようにすると強度、絶縁性を向上させることができるので好ましい。屈曲部１６ｔを設ける方法は任意であるが、例えば、集電箔１１ｉと絶縁体層１６とを重ねた状態で凹凸が設けられた金型でプレスするなどして屈曲部１６ｔを作製することができる。屈曲部１６ｔは、少なくとも１箇所以上あればよい。
【００２６】
図５は、集電箔に折り返し部を設けたときの断面図である。共通部１７は、図５の如く集電箔１１ｉに折り返し部１１ｉｖを設けて、絶縁体層１６の端部１６Ｔを折り返し部１１ｉｖに重なり合うように配置してもよい。このようにすると、強度、絶縁性を向上させることができるので好ましい。なお、本実施形態では、最内部にバイポーラ型２次電池１の正極が、最外部に負極が配置されているが、３組の電池構成体２Ａ、２Ｂ、２Ｃの捲回方向を逆にして、正極と負極との配置を逆にすることも出来る。折り返し部１１ｉｖは、少なくとも１箇所以上あればよい。
【００２７】
図２に示すように、電池構成体群１Ｃは、電池構成体２Ａと電池構成体２Ｂとの間および電池構成体２Ｂと電池構成体２Ｃとの間に段差がある。このため、電池構成体２Ａ、２Ｂ、２Ｃを捲回していくと、前記段差の部分に屈曲部１６ｔまたは折り返し部１１ｖｉが入り込む。このため、屈曲部１６ｔまたは折り返し部１１ｖｉによって集電箔１１と絶縁体層１６とが重なって厚くなったとしても、前記段差が厚くなった分を吸収できる。また、前記段差に屈曲部１６ｔまたは折り返し部１１ｖｉが入り込むので、これらに過度の力が作用することが抑制される。このため、バイポーラ型２次電池１は、屈曲部１６ｔまたは折り返し部１１ｖｉを設けた場合であっても、電池構成体２Ａ、２Ｂ、２Ｃ間の接合強度を向上させ、十分な信頼性を確保することができる。
【００２８】
以下、ポリマー固体電解質リチウムイオン２次電池を例にとって各構成部材について詳細に説明する。電解質中の電荷移動の担い手がリチウムイオンであるため、イオン伝導層１５としては、スルホン酸基やカルボン酸基等の陽イオン解離基と、該解離基とイオン結合したリチウムイオンとを有するポリマーからなる固体電解質フィルムを用いる。
【００２９】
なお固体電解質フィルムに用いるポリマーとしては、リチウムイオン伝導性があるものであれば何でも良く、具体的にはポリエチレンオキサイド樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリジビニルベンゼン樹脂、ポリテトラフルオロエチレン樹脂等の中から選択する。これらの樹脂は、置換基や側鎖が存在していても良く、変性ポリマーや架橋された三次元ポリマーとなっていても良い。また、膜強度を向上させるため、固体電解質中にアルミナ、シリカ、ゼオライトなどの無機酸化物粒子やガラスファイバーを含有させることも出来る。
【００３０】
固体電解質フィルムを作製する方法としては、モノマー溶液を熱重合や電子線架橋によりポリマーフィルムにする方法や、溶剤に溶解させたポリマー溶液を乾燥させフィルムにする方法などが選択出来る。このとき、セパレータを使用し、モノマー溶液またはポリマー溶液をセパレータに含浸させてからフィルム化させても良い。
【００３１】
前記セパレータとしては、微多孔性の膜、織布、不織布、これらのうち同一材または異種材の積層物等を用いることができる。中でも、微多孔性の膜は、過充電等による発熱で電池構成体の温度が異常に上昇すると、セパレータを構成する樹脂が塑性変形し微細な孔が塞がる、いわゆるシャットダウン現象を生じ、リチウムイオンの流れを遮断して、それ以上の発熱を防止し、過充電状態を安全に終了させることができるので好ましい。セパレータを形成する材料としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合ポリマー、エチレン−ブテン共重合ポリマー等を挙げることができる。セパレータの形成材料としては、前述した種類の中から選ばれる１種類または２種類以上を用いることができる。
【００３２】
より電池特性を向上させるために、界面抵抗の少ない電極と固体電解質フィルムとの接合界面を形成する手法としては、例えば、次のような方法が適用出来る。電極に予め固体電解質の良溶媒となる溶剤に溶かした溶液を含浸せしめておき、加熱などにより溶剤を乾燥させ、固体電解質複合電極を形成させる。前記固体電解質複合電極と固体電解質フィルムとを貼り合せ、電池として捲回した後、全体に溶剤を含浸せしめ、固体電解質を膨潤させる。次いで、溶剤を乾燥させることで、電極内の固体電解質と固体電解質フィルムとが接合一体化した接合界面を形成する。
【００３３】
集電箔１１は、多孔質構造の導電性基板または無孔の導電性基板を用いることができる。これら導電性基板は、電気伝導性の高い金属箔から形成することができる。電位窓の広いアルミニウム箔やニッケル箔、ステンレス箔などを用いると、選択出来る活物質の範囲が広がるため、より好ましい。
【００３４】
正極活物質としては、種々の酸化物、例えば二酸化マンガン、リチウムマンガン複合酸化物、リチウム含有ニッケル酸化物、リチウム含有コバルト酸化物、リチウム含有ニッケルコバルト酸化物、リチウム含有鉄酸化物、リチウムを含むバナジウム酸化物や、二硫化チタン、二硫化モリブデンなどのカルコゲン化合物などを挙げることができる。中でも、リチウム含有コバルト酸化物（例えば、ＬｉＣｏＯ２）、リチウム含有ニッケルコバルト酸化物（例えば、ＬｉＮｉ０．８Ｃｏ０．２Ｏ２）、リチウムマンガン複合酸化物（例えば、ＬｉＭｎ２Ｏ４、ＬｉＭｎＯ２）を用いると、高電圧が得られるために好ましい。なお、正極活物質としては、１種類の酸化物を単独で使用しても、あるいは２種類以上の酸化物を混合して使用しても良い。
【００３５】
前記負極活物質としては、例えば、黒鉛、コークス、炭素繊維、球状炭素、熱分解気相炭素質物、樹脂焼成体などの黒鉛質材料または炭素質材料が挙げられる。また、前記負極活性物質としては、熱硬化性樹脂、等方性ピッチ、メソフェーズピッチ系炭素、メソフェーズピッチ系炭素繊維、メソフェーズ小球体など（特に、メソフェーズピッチ系炭素繊維が容量や充放電サイクル特性が高くなり好ましい）に５００℃〜３０００℃で熱処理を施すことにより得られる黒鉛質材料または炭素質材料も使用できる。その他、前記負極活物質としては、リチウム含有チタン酸化物、カルコゲン化合物（代表例としては、二硫化チタン、二硫化モリブデン、セレン化ニオブ等）、軽金属（代表例としては、アルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウム合金、リチウム、リチウム合金等）等が挙げられる。これらの中でも、（００２）面の面間隔ｄ００２が０．３４ｎｍ以下である黒鉛結晶を有する黒鉛質材料を用いるのが好ましい。このような黒鉛質材料を負極活物質として含む負極を備えた非水電解液二次電池は、電池容量および大電流放電特性を大幅に向上することができる。
【００３６】
共通の集電箔１１としてアルミニウム箔を使用する場合は、アルミニウムが１Ｖ付近でリチウムと合金を形成してしまうため、負極活物質はリチウム含有チタン酸化物など酸化還元電位がリチウムに対して１Ｖ以上の物質が好ましい。ステンレス箔、ニッケル箔を使用する場合では、前述の活物質の中から任意に選択することが出来る。例えば、集電箔にステンレス箔を使用し、正極活物質にＬｉＣｏＯ２、負極活物質に黒鉛を選択すると高電圧かつ高容量が達成でき、好ましい。
【００３７】
前記導電助剤としては、例えばアセチレンブラック、カーボンブラック、黒鉛等を挙げることができる。前記結着剤は、活物質を集電体に保持させ、かつ活物質同士をつなぐ機能を有する。前記結着剤としては、例えばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、ポリエーテルサルフォン、エチレン−プロピレン−ジエン共重合体（ＥＰＤＭ）、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）等を用いることができる。
【００３８】
絶縁体層１６としては、絶縁性があって、固体電解質に対して安定なものであれば何でも良く、絶縁性の高いポリマーフィルム等を用いることができる。ポリマーフィルムを構成する材料としては、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等が挙げられる。絶縁体層１６は、これらのポリマーフィルムを構成する材料の中から少なくとも１つを選択することができる。極板１０を作製するには、正極活物質および負極活物質をそれぞれ導電剤および結着剤を混合した後適当な溶媒に懸濁し、この懸濁物を集電箔１１ｉ上にバーコータなどで塗布、乾燥して薄板状にする方法などがあげられる。
【００３９】
極板１０およびイオン伝導層としての固体電解質フィルム１５と絶縁体層としての絶縁性ポリマーフィルム１６とを複数枚用意し、図２の如く配置し、捲回することで、図３のような捲回された電池構成体群１Ｃを形成する。正極集電箔から電流を取り出して端子に接続する正極端子リードを円環状となった最内周に配置される電池構成体２Ａの集電箔１１ａの周面に、負極集電箔から電流を取り出して端子に接続する負極端子リードを最外周に配置される電池構成体２Ｃの集電箔１１ｃの周面にそれぞれ溶接する。そして、電池構成体群１Ｃを有底円筒状の電池缶に挿入し、正極タブと導通が確保され正極端子となる上蓋と負極タブと導通が確保され負極端子となる電池缶とをカシメ封口することにより円筒型のリチウム二次電池（バイポーラ型２次電池１）が組み立てられている。
【００４０】
各電池構成体２Ａ、２Ｂ、２Ｃの正極層および負極層の長さは、各電池構成体２Ａ、２Ｂ、２Ｃの電池容量が等しくなるように適宜調整する。具体的には、各電池構成体２Ａ、２Ｂ、２Ｃにおける最内周の正極は、一周以上捲回するまでは電解質を挟み対向する負極が存在しないため、集電箔１１ｃの面が露出した無地部とすることが出来る。各電池構成体２Ａ、２Ｂ、２Ｃにおける最外周の負極においても最後の一周は対向する正極が存在しないため、同様である。また、電極の構成を各電池構成体２Ａ、２Ｂ、２Ｃにおいて一様にした場合、電解質（本実施形態では固体電解質フィルム１５）を挟み正極層１３と負極層１４とが対向する面積を各電池構成体２Ａ、２Ｂ、２Ｃにおいて等しくすることが電池容量バランスの観点から好ましい。
【実施例】
【００４１】
以下に、ポリマー固体電解質リチウムイオン２次電池を例にとって本実施形態に係るバイポーラ型２次電池１の具体例を実施例１として説明する。
＜極板の作製＞
まず、マンガン酸リチウム（ＬｉＭｎ２Ｏ４）粉末９０質量％に、アセチレンブラック５質量％と、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）５質量％のジメチルフォルムアミド（ＤＭＦ）溶液とを加えて混合し、スラリを調製した。前記スラリを厚さが１５μｍのアルミニウム箔からなる集電箔１１の長手方向に二分した片側両面に塗布した後、乾燥し、プレスすることにより、正極層１３が集電箔の片側両面に担持された構造の極板１０を作製した。なお、前記正極層１３は厚さが片面当り６０μｍ、幅が５５ｍｍであった。
【００４２】
次いで、チタン酸リチウム（Ｌｉ３Ｔｉ４Ｏ１２）粉末を９０質量％に、アセチレンブラック５質量％と、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）５質量％のジメチルフォルムアミド（ＤＭＦ）溶液とを混合し、スラリを調製した。前記スラリを厚さが１２μｍの極板１０の正極層１３が塗布されていない側の集電箔１１の両面に塗布し、乾燥し、プレスすることにより、正極層１３と負極層１４とが集電箔１１の両端にそれぞれ担持された構造の極板１０を作製した。なお、前記負極層１４は厚さが片面当り５５μｍ、幅が５８ｍｍであった。また塗布時にさいしては、正極層１３も負極層１４も塗布されていない無地部１２の長さが１０ｍｍとなるように調整した。
【００４３】
＜電池構成体群および円筒型電池の作製＞
イオン伝導層としてのポリエチレンオキサイドフィルム（固体電解質フィルム１５）と作製した極板１０とを図２に示されるように積層し、これを捲回して電池構成体２Ａ、２Ｂ、２Ｃとした。電池構成体２Ａの最外周面にはポリエチレンオキサイドフィルム、すなわち固体電解質フィルム１５が位置するが、その最外周面に沿って絶縁体層１６としてのポリプロピレン（ＰＰ）製のフィルムを図３に示されるように最外周長以上捲回し、さらにその最外周に、以上に述べたと同様の電池構成体２Ｂを捲回して、この最外周面にも絶縁体層１６としてのポリプロピレン製のフィルムを捲回した。このように、絶縁体層１６としてのポリプロピレン製のフィルムの捲回を挟みながら電池構成体２Ｂの最外周にさらに電池構成体２Ｃを捲回していき、４個の電池構成体をロール状に捲回した。最後にこれらを有底円筒状の電池缶に挿入し、最内周の正極集電箔（集電箔１０ａ）の周面と上蓋とに正極端子リードを接続し、最外周の負極集電箔（集電箔１０ｂ）の周面と電池缶とに、負極端子リードを接続し、電池缶と上蓋をカシメ封口することで、本実施例に係るバイポーラ型二次電池１として、バイポーラ型ポリマー固体電解質リチウムイオン２次電池を得た。このようにして得られたバイポーラ型ポリマー固体電解質リチウムイオン２次電池を評価したところ、平均電圧として１０．８Ｖを得ることが出来た。
【００４４】
（比較例）
図６は、比較例に係るバイポーラ型２次電池の構造を示す図である。図６に示されるように、集電箔１１１を正極層１１３の部分と負極層１１４の部分とに分割し、それぞれを導電性リード１１８で接続した以外は本実施例と同様にしてバイポーラ型リチウムイオン２次電池を得た。ここで、導電性リード１１８にはステンレス製リードを使用した。このようにして得られたバイポーラ型２次電池としてのバイポーラ型ポリマー固体電解質リチウムイオン２次電池を評価したところ、平均電圧として１０．７Ｖを得ることが出来た。
【００４５】
本実施例及び比較例のバイポーラ型ポリマー固体電解質リチウムイオン２次電池に−４０℃〜＋１５０℃の熱衝撃試験（ＪＩＳ  Ｃ  ００２５）を行ったところ、本実施例では、平均電圧１０．７Ｖが得られたのに対し、比較例では安定した電圧を示さなかった。試験後に比較例のバイポーラ型ポリマー固体電解質リチウムイオン２次電池を分解した結果、接合部が剥離していた。これは、温度変化に伴う膨張と収縮により、異種材料が接合された部分では膨張率の違いから応力を生じ、これが繰り返されることで接合界面が破壊され、接合部が剥離、断線したためと考えられる。
【００４６】
この評価結果から分かるように、本実施例は、複数の電池構成体を接続したものを１個の電池としたバイポーラ型２次電池において、内側の電池構成体の正極または負極と外側の電池構成体の負極または正極の集電箔を共通する一枚の層により電気的に接続した。このような構造により、本実施例は、各電池構成体間の接合強度を向上させ、十分な信頼性を確保したバイポーラ型２次電池を提供することができた。なお、バイポーラ型２次電池は、ポリマー固体電解質リチウムイオン２次電池に限定されるものではなく、他の種類であってもよい。
【符号の説明】
【００４７】
１０  極板
１１（１１ａ、１１ｃ）  集電箔
１２  非塗布部
１３  正極層
１４  負極層
１５  イオン伝導層
１６  絶縁体層
１７  内側の電池構成体と外側の電池構成体の共通部
１８  導電性リード
【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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