(57)【要約】      （修正有）【課題】ゲル電解質を用いてなるバイポーラ電池において、電解質からの電解液の染み出しによる液絡（短絡）を防止し、信頼性の高いバイポーラ電池を提供する。【解決手段】集電体の一方の面に正極が形成され、他方の面に負極が形成されたバイポーラ電極を、電解質層４を挟んで複数枚直列に積層したバイポーラ電池において、前記電解質層が、不織布の中心部近傍に高分子ゲル電解質４ｃが保持され、同一の不織布の、ゲル電解質を保持させた部分の外周部に電解質シール用の樹脂が保持されてなる構造を有することを特徴とするバイポーラ電池。【選択図】            図９
2004158307.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
集電体の一方の面に正極が形成され、他方の面に負極が形成されたバイポーラ電極を、電解質層を挟んで複数枚直列に積層したバイポーラ電池において、
前記電解質層が、不織布の中心部近傍に高分子ゲル電解質が保持され、同一の不織布の、ゲル電解質を保持させた部分の外周部に電解質シール用の樹脂が保持されてなる構造を有することを特徴とするバイポーラ電池。
【請求項２】
前記電解質シール用の樹脂に、シリコン、エポキシ、ウレタン、ポリブタジエン、ポリプロピレン、ポリエチレン、パラフィンワックスから選択される樹脂を用いた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】
集電体の一方の面に正極が形成され、他方の面に負極が形成されたバイポーラ電極を、電解質層を挟んで複数枚直列に積層したバイポーラ電池において、
前記電解質層が、不織布の中心部近傍に高分子ゲル電解質が保持され、同一の不織布の、ゲル電解質を保持させた部分の外周部に全固体高分子電解質が保持されてなる構造を有することを特徴とするバイポーラ電池。
【請求項４】
正極活物質としてリチウム−遷移金属複合酸化物を用い、
負極活物質としてカーボンもしくはリチウム−遷移金属複合酸化物を用いてなることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のバイポーラ電池。
【請求項５】
請求項１〜４に記載のバイポーラ電池を複数個接続して構成した組電池。
【請求項６】
請請求項１〜４に記載のバイポーラ電池および／または請求項５に記載の組電池を駆動用電源として搭載してなることを特徴とする車両。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、正極活物質と負極活物質とが集電体の両側に配置されてなるバイポーラ電池に関し、より詳しくは、高分子固体電解質に比してイオン伝導度に優れた高分子ゲル電解質を用いてなるバイポーラ電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】
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（ＥＶ）やハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）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、これらの実用化の鍵を握るモータ駆動用二次電池の開発が鋭意行われている。二次電池としては、高エネルギー密度、高出力密度が達成できるリチウムイオン二次電池に注目が集まっている。ただし、自動車に適用するためには、大出力を確保するために、複数の二次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、接続部を介して電池を接続した場合、接続部の電気抵抗によって出力が低下してしまう。また、接続部を有する電池は空間的にも不利益を有する。即ち、接続部によって、電池の出力密度やエネルギー密度の低下がもたらされる。
【０００４】
この問題を解決するものとして、集電体の両側に正極活物質と負極活物質とを配置したバイポーラ電池が開発されている。
【０００５】
このうち、電解質として溶液を含まない高分子固体電解質を用いてなるバイポーラ電池が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。これによれば、電池内に溶液（電解液）を含まないため、液漏れやガス発生の心配がなく、信頼性が高く、また構造的にも密閉シールが不要なバイポーラ電池を提供できるものである。しかしながら、高分子固体電解質のイオン伝導度は、ゲル電解質と比べると低く、通常の使用環境では、電池の出力密度やエネルギー密度が十分でなく、実用化段階に至っていないのが現状であり、更なるイオン伝導度の向上が待たれている。
【０００６】
一方、電解液を有する電解質を用いてなるバイポーラ電池が提案されている（例えば、特許文献２、３参照。）。電解液を有する電解質、特にゲル電解質を用いれば、イオン伝導度に優れ、電池の出力密度やエネルギー密度も十分に得られるため、実用化段階に最も近いバイポーラ電池として期待されている。
【０００７】
【特許文献１】
特開２０００−１００４７１号公報
【特許文献２】
特開２００２−７５４５５号公報
【特許文献３】
特開平１１−２０４１３６号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ゲル電解質を用いてバイポーラ電池を構成しようとすると、電解質部分から電解液が染み出し、他の単電池層の電解質と接触し、液絡（短絡）するおそれがあった。
【０００９】
したがって本発明が目的とするところは、ゲル電解質を用いてなるバイポーラ電池において、電解質からの電解液の染み出しによる液絡（短絡）を防止し、信頼性の高いバイポーラ電池を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、集電体の一方の面に正極が形成され、他方の面に負極が形成されたバイポーラ電極を、電解質層を挟んで複数枚直列に積層したバイポーラリチウムイオン二次電池において、
前記電解質層が、不織布の中心部近傍に高分子ゲル電解質が保持され、同一の不織布の、ゲル電解質を保持させた部分の外周部に電解質シール用の樹脂が保持されてなる構造を有することを特徴とするバイポーラ電池である。
【００１１】
【発明の効果】
本発明のバイポーラ電池では、電解質層の構造を、不織布にゲル電解質を保持させ、同じ不織布の外周部に電解質シール用の樹脂を浸漬させて電解質シール部とすることで、高分子ゲル電解質からの電解液の漏れ出しによる液絡（短絡）を簡便かつ効果的に防ぐことができる。また、電解質シール部を、高分子ゲル電解質と一体で構成することにより、電池製造工程が大幅に簡略化される。すなわち、単電池層間の液絡（短絡）による自己放電を防止するために、単電池層間の外周囲に新たに絶縁体層を形成して電解液に対するシール性を持たせることも考えられるが、バイポーラ電池の構成及び製造工程が複雑化ないし煩雑化する。これに対し、本発明のバイポーラ電池は、特別な部材を設けなくとも、単電池層間の液絡を防止することができ、イオン伝導度に優れ、充放電特性などの電池特性に優れたコンパクトなバイポーラ電池を提供できる。そのため、信頼性が高く、優れたエネルギー密度および出力密度を保持できており各種産業において有用な電力源となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態につき、説明する。
【００１３】
本発明に係るバイポーラ電池は、集電体の一方の面に正極が形成され、他方の面に負極が形成されたバイポーラ電極を、電解質を挟んで複数枚直列に積層したバイポーラ電池において、
（１）前記電解質層が、不織布の中心部近傍に高分子ゲル電解質が保持され、同一の不織布の、ゲル電解質を保持させた部分の外周部に電解質シール用の樹脂が保持されてなる構造を有することを特徴とするもの（第一の実施形態）、および／または
（２）前記電解質層が、不織布の中心部近傍に高分子ゲル電解質が保持され、同一の不織布の、ゲル電解質を保持させた部分の外周部に全固体高分子電解質が保持されてなる構造を有することを特徴とするものである（第二の実施形態）。
【００１４】
上記第一の実施形態では、電池製造時（電極積層時）に簡易に電解質シール部（電解質シール用の樹脂が保持されてなる部分）を形成することができ、電解質の漏れ出しによる液絡（短絡）を防ぐことができる。また、電解質シール部を、ゲル電解質と一体で構成することにより、電池製造工程が簡略化される。
【００１５】
また、第二の実施形態では、外周部の全固体高分子電解質で、内部のゲル電解質の液の染み出しを防止することができ、電解質の漏れ出しによる液絡（短絡）を防ぐことができる。また、該外周部の全固体高分子電解質部でも電池反応が可能になる点で有利である。
【００１６】
図１〜４に本発明に係るバイポーラ電池の基本構成の概略を図面を用いて簡単に説明する。このうち、図１には、バイポーラ電池を構成するバイポーラ電極の構造を模式的に表わした概略断面図を示し、図２には、バイポーラ電池を構成する単電池層の構造を模式的に表わした概略断面図を示し、図３には、バイポーラ電池の全体構造を模式的に表わした概略断面図を示し、図４には、バイポーラ電池内に複数積層された単電池層が直列に接続されてなることを（記号化して）概念的に表わした概略図を示す。
【００１７】
図１〜４に示したように、１枚の集電体１の片面に正極層２を設け、もう一方の面に負極層３を設けたバイポーラ電極５（図１参照のこと）を、電解質層４を挟み隣合うバイポーラ電極５の電極層２、３が対向するようになっている。すなわち、バイポーラ電池１１では、集電体１の片方の面上に正極層２を有し、他方の面上に負極層３を有するバイポーラ電極（電極層）５を、電解質層４を介して複数枚積層した構造の電極積層体（バイポーラ電池本体）７からなるものである。最上層と最下層の電極５ａ、５ｂは、バイポーラ電極構造ではなく集電体１（または端子板）に必要な片面のみの電極層（正極層２または負極層３）を形成した構造となっている。
【００１８】
また、こうしたバイポーラ電極５等を複数枚積層した電極積層体７の最上層と最下層の電極５ａ、５ｂは、バイポーラ電極構造でなくてもよく、集電体１（または端子板）に必要な片面のみの電極層（正極層２または負極層３）を配置した構造としてもよい（図３参照のこと）。また、バイポーラ電池１１では、上下両端の集電体１にそれぞれ正極および負極リード８、９が接合されている。
【００１９】
バイポーラ電極の積層回数は、所望する電圧に応じて調節する。シート状電池の厚みを極力薄くしても十分な出力が確保できるのであれば、バイポーラ電極の積層回数を少なくしてもよい。
【００２０】
また、本発明のバイポーラ電池１１では、使用する際の外部からの衝撃、環境劣化を防止するために、電極積層体７部分を電池外装材（外装パッケージ）１０に減圧封入し、電極リード８、９を電池外装材（外装パッケージ）１０の外部に取り出した構造とするのがよい（図３、４参照のこと）。軽量化の観点からは、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アルミラミネートパックなどの高分子−金属複合ラミネートフィルムなど、従来公知の電池外装材を用いて、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、電極積層体７を収納し減圧封入（密封）し、電極リード８、９を電池外装材１０の外部に取り出した構成とするのが好ましい。このバイポーラ電池１１の基本構成は、図４に示すように、複数積層した単電池層（単セル）６が直列に接続された構成ともいえるものである。なお、本発明のバイポーラ電池は、リチウムイオンの移動によって充放電が媒介されるバイポーラリチウムイオン二次電池に用いられる。ただし、電池特性の向上等の効果が得られるのであれば、他の種類の電池に適用することを妨げるものではない。
【００２１】
従来の高分子ゲル電解質層を用いたバイポーラ電池では、図１１に示すように、集電体１の片面に１種類の正極材料を用いて正極層２を形成し、反対側の面に１種類の負極材料を用いて負極層３を形成してバイポーラ電極５を形成し、それらを高分子ゲル電解質（層）４’を挟んで積層している。したがって、高分子ゲル電解質中に含まれる電解液が染み出して、他の単電池層６の電解液と接触することで、短絡（液絡）をするおそれがあった。しかしながら、本発明では、以下に図面を用いて説明するような、電解質層を形成することにより、従来の問題点を解決し得たものである。ここで、図５は、本発明のバイポーラ電池に用いられる代表的な電解質層の製造過程の様子を模式的に表わした平面概略図および断面概略図である。
【００２２】
本発明のバイポーラ電池に用いられる電解質層は、図５〜７に示すように、電解質層に用いるサイズに相当する不織布４ａ（図５（Ａ）、（Ｂ）参照のこと。）の外周部に、適当な方法（例えば、電解質シール用の樹脂（溶液）を塗布等し、乾燥硬化する方法等）にて電解質シール樹脂部４ｂを形成する（図５（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｄ’）を参照のこと）。次に、不織布４ａの中心部近傍（電解質シール樹脂部４ｂで囲われた内部）に、適当な方法（例えば、高分子ゲル電解質用原料スラリー（単にプレゲル溶液ともいう）を塗布等し、重合硬化する方法等）にてゲル電解質部４ｃを形成する（図５（Ｅ）、（Ｆ）、（Ｆ’）を参照のこと）。これにより、不織布４ａの中心部近傍に高分子ゲル電解質が保持され、同一の不織布４ａの、ゲル電解質を保持させた部分（ゲル電解質部４ｃ）の外周部（電解質シール樹脂部４ｂ）に電解質シール用の樹脂が保持されてなる構造を有する、本発明の電解質層４を製造することができる。
【００２３】
なお、本発明では、上記電解質シール樹脂部４ｂに代えて、電解質層に用いるサイズに相当する不織布４ａの外周部に、適当な方法（例えば、全固体高分子電解質用の原料ポリマー（溶液）を塗布し、加熱乾燥する方法等）にて形成した、溶液（電解液）を含まない全固体高分子電解質部４ｂ’を用いて電解質層４を製造してもよい。
【００２４】
本発明では、不織布４ａに電解質シール用の樹脂や全固体高分子電解質用の原料ポリマーやプレゲル溶液等を含浸するなどして、不織布４ａの厚みを殆ど変えることなく、電解質シール樹脂部４ｂ、全固体高分子電解質部４ｂ’、ゲル電解質部４ｃを形成するようにしてもよいし（図５（Ｄ）、（Ｆ）参照のこと）、不織布４ａの厚みよりも厚くなるように電解質シール樹脂部４ｂ、全固体高分子電解質部４ｂ’、ゲル電解質部４ｃを形成するようにしてもよい（図５（Ｄ’）、（Ｆ’）参照のこと）。特に、不織布４ａの厚みよりも厚くする場合には、上記電解質シール樹脂部４ｂや全固体高分子電解質部４ｂ’の形成からゲル電解質部４ｃを形成するまでの操作を何回か繰り返して厚さを増やすようにしても良いし、適当な厚み調整治具を用いて一度の操作で所定の厚みを得るようにしてもよいなど、特に制限されるべきものではない。
【００２５】
高分子ゲル電解質層の厚さは、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、電解質層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。かかる観点から、本発明の高分子ゲル電解質層の厚さは５〜２００μｍ程度である。
【００２６】
上記高分子ゲル電解質４を用いた本発明のバイポーラ電池では、図６、７に示すように、従来の高分子ゲル電解質層４’を用いたバイポーラ電池と同様に（図１１と対比参照のこと。）、集電体１の片面に正極材料を用いて正極層２を形成し、反対側の面に負極材料を用いて負極層３を形成してバイポーラ電極５を形成し、上述したゲル電解質層４を挟んで積層すればよい。これにより、ゲル電解質層４のゲル電解質部４ｃ中に含まれる電解液は、その外周部の電解質シール樹脂部４ｂまたは高分子固体電解質部４ｂ’により該外周部内への移動ができず、外部にまで染み出すのを効果的に防止できる。そのため、他の単電池層６の電解液と接触することはなく、短絡（液絡）をすることのない高い安全性を有する高品質のバイポーラ電池を提供することができるものである。
【００２７】
特に、本発明では、図８に示すように、正極層２、負極層３が形成されていない電解質層４の外周部（周辺部）の電解質シール樹脂部４ｂまたは高分子固体電解質部４ｂ’の長さを１ｍｍ〜２ｃｍ程度、好ましくは５ｍｍ〜１ｃｍの幅を持つようにするのが特に望ましい。これは、例えば、図８に示すように、各単電池層６の好適な厚さは、１００〜２００μｍ程度である。それに対し、電極層２，３の一般的なサイズは１０ｃｍ×１０ｃｍ程度である。そのため、電極層２，３を積層した際には、電解質層４の外周部（周辺部）の電解質シール樹脂部４ｂまたは高分子固体電解質部４ｂ’を正極層２、負極層３よりも上記のように長く（幅広に）しておくことで、該正極層２、負極層３が形成されていない電解質層４の外周部（周辺部；図中、丸で囲った部分参照のこと。）の電解質シール樹脂部４ｂまたは高分子固体電解質部４ｂ’と集電体１は、必然的に密着し、電極層２、３側から電解液の染み出しが起こっても、これをシールすることもできるため極めて有用である。これは、電池外装材で封止することで、電解質層４の外周部（周辺部）の電解質シール樹脂部４ｂまたは高分子固体電解質部４ｂ’と集電体１とが必然的に密着するような負荷が加わるためである。なお、必要があれば、適当に圧力を加えるなどして、上記電解質層４の周辺部の電解質シール樹脂部４ｂまたは高分子固体電解質部４ｂ’と集電体１とを密着させるようにしてもよい。
【００２８】
ここで、本発明の電解質層４を構成する不織布（ノンウーブンファブリック）４ａとしては、特に制限されるべきものではない。すなわち、繊維を適当な方法でウェブ（薄綿）状またはマット状に配列させ、適当な接着剤あるいは繊維自身の融着力により接合して作ったシート状のものであればよい。上記接着剤としては、製造及び使用時の温度下で十分な耐熱性を有し、ゲル電解質に対しても反応性や溶解性等がなく安定したものであれば、特に制限されるべきものではなく、従来公知のものを利用できる。また、使用繊維としては、特に制限されるものではなく、例えば、綿、レーヨン、アセテート、ナイロン、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリイミド、アラミドなど従来公知のものを用いることができ、使用目的（電解質層に要求される機械強度など）に応じて、単独または混合して用いる。また、不織布のかさ密度は、含浸させた高分子ゲル電解質により十分な電池特性を得られるものであればよく、特に制限されるべきものではない。すなわち、あまり不織布のかさ密度が大きすぎると、電解質層中の非電解質材料が占める割合が大きくなりすぎ、電解質層におけるイオン伝導度などを損なうおそれがあるためである。
【００２９】
また、図５では、説明の都合上、電解質層と同じサイズの不織布を用いたが、実際の製造では、各種の印刷・塗布技術ないし薄膜形成技術を利用して、ロール状の不織布を利用して、該不織布上に連続的に電解質層を形成するようにしてもよいし、より大きな不織布を用いて、一度に大量の電解質層を形成するようにしてもよいなど各種量産化技術を適用することができる。
【００３０】
また、電解質層４を構成するゲル電解質（単に、ゲル電解質ともいう）としては、特に制限されるべきものではなく、従来のゲル電解質層に用いられているものを適宜利用することができる。ここで、ゲル電解質とは、ポリマーマトリックス中に電解液を保持させたものをいう。なお、本発明において、全固体高分子電解質（単に、高分子固体電解質ともいう）と、ゲル電解質との違いは、以下のとおりである。
【００３１】
・ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）などの全固体高分子電解質に、通常のリチウムイオン電池で用いられる電解液を含んだものがゲル電解質である。
【００３２】
・ポリふっ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）など、リチウムイオン伝導性をもたない高分子の骨格中に、電解液を保持させたものもゲル電解質にあたる。
【００３３】
・ゲル電解質を構成するのポリマー（ホストポリマーないしポリマーマトリックスとも称する。）と電解液の比率は幅広く、ポリマー１００質量％を全固体高分子電解質、電解液１００質量％を液体電解質とすると、その中間体はすべてゲル電解質にあたる。
【００３４】
上記ゲル電解質の、ホストポリマーとしては、特に制限されるべきものではなく、従来公知のものを利用することができるが、好ましくは、ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）、ポリプロピレンオキシド（ＰＰＯ）、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリふっ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン（ＰＶｄＦ−ＨＦＰ）、ポリ（メチルメタクリレート）（ＰＭＭＡ）およびそれらの共重合体が望ましく、溶媒には、エチレンカーボネート（ＥＣ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、γ−ブチロラクトン（ＧＢＬ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、およびそれらの混合物が望ましい。
【００３５】
上記ゲル電解質の、電解液（電解質塩および可塑剤）としては、特に制限されるべきものではなく、従来公知のものを利用することができる。具体的には、通常リチウムイオン電池で用いられるものであればよく、例えば、ＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＣｌＯ４、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＴａＦ６、ＬｉＡｌＣｌ４、Ｌｉ２Ｂ１０Ｃｌ１０等の無機酸陰イオン塩、ＬｉＣＦ３ＳＯ３、Ｌｉ（ＣＦ３ＳＯ２）２Ｎ、Ｌｉ（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）２Ｎ等の有機酸陰イオン塩の中から選ばれる、少なくとも１種類のリチウム塩（電解質塩）を含み、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；テトラヒドロフラン、２−メチルテトラヒドロフラン、１，４−ジオキサン、１，２−ジメトキシエタン、１，２−ジブトキシエタン等のエーテル類；γ−ブチロラクトン等のラクトン類；アセトニトリル等のニトリル類；プロピオン酸メチル等のエステル類；ジメチルホルムアミド等のアミド類；酢酸メチル、蟻酸メチルの中から選ばれる少なくともから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（可塑剤）を用いたものなどが使用できる。ただし、これらに限られるわけではない。
【００３６】
本発明におけるゲル電解質中の電解液の割合としては、特に制限されるべきものではないが、イオン伝導度などの観点から、数質量％〜９８質量％程度とするのが望ましい。本発明では、電解液の割合が７０質量％以上の、電解液が多いゲル電解質について、特に効果がある。
【００３７】
また、本発明では、ゲル電解質に含まれる電解液の量は、図９に示すようにゲル電解質内部で略均一になるようにしてもよいし、中心部から外周部に向けて傾斜的に少なくしていってもよい。前者は、より広範囲で反応性を得ることができるため好ましく、後者は、外周部の全固体高分子電解質部４ｂ’の電解液に対するシール性を高めることができる点で好ましい。中心部から外周部に向けて傾斜的に少なくしていく場合には、上記ホストポリマーには、リチウムイオン伝導性のあるポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）、ポリプロピレンオキシド（ＰＰＯ）およびそれらの共重合体を用いることが望ましい。
【００３８】
次に、上記第一の実施形態の電解質層を構成する電解質シール用の樹脂としては、電解液（アルカリ液）をシールすることができるものであれば特に制限されるべきものではなく、耐アルカリ性のある従来公知のシール樹脂を用いることができる。具体的には、例えば、シリコン、エポキシ、ウレタン、ポリブタジエン、ポリプロピレン、ポリエチレン、パラフィンワックスなどから選択される樹脂を用いるのが望ましい。これらの樹脂は、シール性（液密性）、耐薬品性、耐久性・耐候性、耐熱性などに優れ、ゲル電解質から電解液が染み出すのを効果的に防止することができ、電解質の漏れ出しによる液絡（短絡）を長期にわたり防ぐことができるからである。
【００３９】
上記第二の実施形態の電解質層を構成する全固体高分子電解質としては、特に制限されるべきものではなく、従来公知のものを利用することができる。具体的には、イオン伝導性を有する高分子から構成される層であり、イオン伝導性を示すのであれば材料は限定されない。全固体高分子電解質としては、ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）、ポリプロピレンオキシド（ＰＰＯ）、これらの共重合体のような公知の固体高分子電解質が挙げられる。固体高分子電解質中には、イオン伝導性を確保するためにリチウム塩が含まれる。リチウム塩としては、ＬｉＢＦ４、ＬｉＰＦ６、ＬｉＮ（ＳＯ２ＣＦ３）２、ＬｉＮ（ＳＯ２Ｃ２Ｆ５）２、またはこれらの混合物などが使用できる。ただし、これらに限られるわけではない。ＰＥＯ、ＰＰＯのようなポリアルキレンオキシド系高分子は、ＬｉＢＦ４、ＬｉＰＦ６、ＬｉＮ（ＳＯ２ＣＦ３）２、ＬｉＮ（ＳＯ２Ｃ２Ｆ５）２などのリチウム塩をよく溶解しうる。また、架橋構造を形成することによって、優れた機械的強度が発現する。
【００４０】
上記電解質層の中央近傍のゲル電解質部とその外周部の電解質シール樹脂部または全固体高分子電解質部との割合は、外周部の材料によっても異なるため一義的に決定することはできないが、外周部は、シール効果が得られる範囲内で極力少なくするのが、電池特性上望ましい。したがって、外周部の幅は、上述した集電体との密着を考慮しても、１ｍｍ〜１ｃｍ程度あれば、十分なシール効果を得ることができる。
【００４１】
以上が、本発明に係るバイポーラ電池の特徴部分の構成要素である電解質層を中心に説明したが、本発明のバイポーラ電池の他の構成要素については、特に制限されるべきものではなく、従来公知のバイポーラ電池に幅広く適用可能である。
【００４２】
以下、本発明のバイポーラ電池の構成要素ごとに簡単に説明するが、本発明がこれらに何ら制限されるべきものでないことは言うまでもない。
【００４３】
［集電体］
本発明で用いることのできる集電体としては、特に制限されるものではなく、従来公知のものを利用することができ、例えば、アルミニウム箔、ステンレス箔、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などが好ましく使える。また、金属表面に、アルミニウムを被覆させた集電体であってもよい。また、場合によっては、２つ以上の金属箔を張り合わせた集電体を用いてもよい。耐蝕性、作り易さ、経済性などの観点からは、アルミニウム箔を集電体として用いることが好ましい。
【００４４】
集電体の厚さは、特に限定されないが、通常は１〜１００μｍ程度である。
【００４５】
［正極層］
正極層は、正極活物質を含む。この他にも、電子伝導性を高めるための導電助剤、イオン伝導性を高めるためのリチウム塩、バインダ、高分子電解質などが含まれ得るが、高分子電解質層に高分子ゲル電解質を用いる場合には、正極活物質微粒子同士を結びつける従来公知のバインダ、電子伝導性を高めるための導電助剤などが含まれていればよく、高分子電解質の原料のホストポリマー、電解液やリチウム塩などは含まれていなくても良い。
【００４６】
このうち、正極活物質としては、溶液系のリチウムイオン電池でも使用される、遷移金属とリチウムとの複合酸化物（リチウム−遷移金属複合酸化物）を使用できる。具体的には、ＬｉＣｏＯ２などのＬｉ・Ｃｏ系複合酸化物、ＬｉＮｉＯ２などのＬｉ・Ｎｉ系複合酸化物、スピネルＬｉＭｎ２Ｏ４などのＬｉ・Ｍｎ系複合酸化物、ＬｉＦｅＯ２などのＬｉ・Ｆｅ系複合酸化物などが挙げられる。この他、ＬｉＦｅＰＯ４などの遷移金属とリチウムのリン酸化合物や硫酸化合物；Ｖ２Ｏ５、ＭｎＯ２、ＴｉＳ２、ＭｏＳ２、ＭｏＯ３などの遷移金属酸化物や硫化物；ＰｂＯ２、ＡｇＯ、ＮｉＯＯＨなどが挙げられる。
【００４７】
正極活物質の粒径は、バイポーラ電池の電極抵抗を低減するために、溶液タイプのリチウムイオン電池で用いられる一般に用いられる粒径よりも小さいものを使用するとよい。具体的には、正極活物質微粒子の平均粒径が０．１〜５μｍであるとよい。
【００４８】
上記導電助剤としては、アセチレンブラック、カーボンブラック、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。
【００４９】
上記バインダとしては、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）などが使用できる。ただし、これらに限られるわけではない。
【００５０】
上記高分子ゲル電解質は、上記に規定したように、イオン導伝性を有する固体高分子電解質に、通常リチウムイオン電池で用いられる電解液を含んだものであるが、さらに、リチウムイオン導伝性を持たない高分子の骨格中に、同様の電解液を保持させたものも含まれるものである。
【００５１】
ここで、高分子ゲル電解質に含まれる電解液（電解質塩および可塑剤）としては、通常リチウムイオン電池で用いられるものであればよく、例えば、ＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＣｌＯ４、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＴａＦ６、ＬｉＡｌＣｌ４、Ｌｉ２Ｂ１０Ｃｌ１０等の無機酸陰イオン塩、ＬｉＣＦ３ＳＯ３、Ｌｉ（ＣＦ３ＳＯ２）２Ｎ、Ｌｉ（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）２Ｎ等の有機酸陰イオン塩の中から選ばれる、少なくとも１種類のリチウム塩（電解質塩）を含み、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；テトラヒドロフラン、２−メチルテトラヒドロフラン、１，４−ジオキサン、１，２−ジメトキシエタン、１，２−ジブトキシエタン等のエーテル類；γ−ブチロラクトン等のラクトン類；アセトニトリル等のニトリル類；プロピオン酸メチル等のエステル類；ジメチルホルムアミド等のアミド類；酢酸メチル、蟻酸メチルの中から選ばれる少なくともから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（可塑剤）を用いたものなどが使用できる。ただし、これらに限られるわけではない。
【００５２】
高分子ゲル電解質に用いられるリチウムイオン導伝性を持たない高分子としては、例えば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリビニルクロライド（ＰＶＣ）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）などが使用できる。ただし、これらに限られるわけではない。なお、ＰＡＮ、ＰＭＭＡなどは、どちらかと言うとイオン伝導性がほとんどない部類に入るものであるため、上記イオン伝導性を有する高分子とすることもできるが、ここでは高分子ゲル電解質に用いられるリチウムイオン導伝性を持たない高分子として例示したものである。
【００５３】
上記リチウム塩としては、例えば、ＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＣｌＯ４、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＴａＦ６、ＬｉＡｌＣｌ４、Ｌｉ２Ｂ１０Ｃｌ１０等の無機酸陰イオン塩、Ｌｉ（ＣＦ３ＳＯ２）２Ｎ、Ｌｉ（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）２Ｎ等の有機酸陰イオン塩、またはこれらの混合物などが使用できる。ただし、これらに限られるわけではない。
【００５４】
高分子ゲル電解質中のホストポリマーと電解液との比率（質量比）は、使用目的などに応じて決定すればよいが、２：９８〜９０：１０の範囲である。すなわち、電極層の外周部からの電解液の染み出しについても、図８で説明したように、本発明のゲル電解質層の外周部を電極端部よりも適当に長くすることで効果的にシールすることができる。そのため、上記高分子ゲル電解質中のホストポリマーと電解液との比率（質量比）に関しても、比較的電池特性を優先したものとすることができる。
【００５５】
正極層における、正極活物質、導電助剤、バインダ、高分子電解質（ホストポリマー、電解液など）、リチウム塩の配合量は、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。例えば、正極層内における高分子電解質の配合量が少なすぎると、正極層内でのイオン伝導抵抗やイオン拡散抵抗が大きくなり、電池性能が低下してしまう。一方、正極層内における高分子電解質の配合量が多すぎると、電池のエネルギー密度が低下してしまう。従って、これらの要因を考慮して、目的に合致した高分子ゲル電解質量を決定する。
【００５６】
正極層の厚さは、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。一般的な正極層の厚さは１０〜５００μｍ程度である。
【００５７】
［負極層］
負極層は、負極活物質活物質を含む。この他にも、電子伝導性を高めるための導電助剤、バインダ、高分子電解質（ホストポリマー、電解液など）、イオン伝導性を高めるためのリチウム塩などが含まれ得るが、高分子電解質層に高分子ゲル電解質を用いる場合には、負極活物質微粒子同士を結びつける従来公知のバインダ、電子伝導性を高めるための導電助剤などが含まれていればよく、高分子電解質の原料のホストポリマー、電解液やリチウム塩などは含まれていなくても良い。
【００５８】
負極活物質の種類以外は、基本的に「正極層」の項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。
【００５９】
負極活物質としては、溶液系のリチウムイオン電池でも使用される負極活物質を用いることができる。具体的には、カーボン、金属酸化物、リチウム−金属複合酸化物などを用いることができるが、好ましくはカーボンもしくはリチウム−遷移金属複合酸化物である。これらを用いることで、容量、出力特性（例えば、電池電圧が高くできるなど）に優れた電池を構成できるからである。なお、リチウム−遷移金属複合酸化物としては、例えば、リチウム−チタン複合酸化物などを用いることができる。また、カーボンとしては、例えば、黒鉛、グラファイト、アセチレンブラック、カーボンブラックなどを用いることができる。
【００６０】
［高分子ゲル電解質層］
本発明の高分子ゲル電解質層、すなわち、（１）不織布の中心部近傍に高分子ゲル電解質が保持され、同一の不織布の、ゲル電解質を保持させた部分の外周部に電解質シール用の樹脂が保持されてなる構造を有する電解質層、および／または（２）不織布の中心部近傍に高分子ゲル電解質が保持され、同一の不織布の、ゲル電解質を保持させた部分の外周部に全固体高分子電解質が保持されてなる構造を有する電解質層を採用することができるものであり、これらに関しては、既に説明したとおりである。
【００６１】
なお、上記（１）と（２）の電解質層は、１つの電池の中で併用してもよい。
【００６２】
また、高分子電解質は、高分子ゲル電解質層、正極活物質層、負極活物質層に含まれ得るが、同一の高分子電解質を使用してもよく、層によって異なる高分子電解質を用いてもよい。
【００６３】
ところで、現在好ましく使用される高分子ゲル電解質用のホストポリマーは、ＰＥＯ、ＰＰＯのようなポリエーテル系高分子である。このため、高温条件下における正極側での耐酸化性が弱い。従って、溶液系のリチウムイオン電池で一般に使用される、酸化還元電位の高い正極剤を使用する場合には、負極の容量が、高分子ゲル電解質層を介して対向する正極の容量より少ないことが好ましい。負極の容量が対向する正極の容量より少ないと、充電末期に正極電位が上がり過ぎることを防止できる。なお、正極および負極の容量は、正極および負極を製造する際の理論容量として、製造条件から求めることができる。完成品の容量を測定装置で直接測定してもよい。
【００６４】
ただし、負極の容量を対向する正極の容量と比べて少ないと、負極電位が下がりすぎて電池の耐久性が損なわれる恐れがあるので充放電電圧に注意する必要がある。例えば、一のセル（単電池層）の平均充電電圧を使用する正極活物質の酸化還元電位に対して適切な値に設定して、耐久性が低下しないように注意する。
【００６５】
［絶縁層］
絶縁層は、集電体同士が接触したり、電解液が漏れ出したり、積層電極の端部の僅かな不ぞろいなどによる短絡が起こるのを防止する目的で、各電極の周囲に形成されてなるものである。
【００６６】
該絶縁層としては、絶縁性、電解液の漏出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く、例えば、エポキシ樹脂、ゴム、ポリエチレン、ポリプロピレンなどが使用できるが、耐蝕性、耐薬品性、作り易さ（製膜性）、経済性などの観点からは、エポキシ樹脂が好ましい。
【００６７】
［正極および負極端子板］
正極および負極端子板は、必要に応じて使用すればよい。用いる場合には、端子としての機能を有するほか、薄型化の観点からは極力薄い方がよいが、積層されてなる電極、電解質および集電体はいずれも機械的強度が弱いため、これらを両側から挟示し支持するだけの強度を持たせることが望ましい。さらに、端子部での内部抵抗を抑える観点から、正極および負極端子板の厚さは、通常０．１〜２ｍｍ程度が望ましいといえる。
【００６８】
正極および負極端子板の材質は、通常リチウムイオン電池で用いられる材質を用いることができる。例えば、アルミニウム、銅、チタン、ニッケル、ステンレス鋼（ＳＵＳ）、これらの合金などを利用することができる。耐蝕性、作り易さ、経済性などの観点からは、アルミニウムを用いることが好ましい。
【００６９】
正極端子板と負極端子板との材質は、同一の材質を用いてもよいし、異なる材質のものを用いてもよい。さらに、これら正極および負極端子板は、材質の異なるものを多層に積層したものであってもよい。
【００７０】
正極および負極端子板は、集電体と同じサイズであればよい。
【００７１】
［正極および負極リード］
正極および負極リードに関しては、通常リチウムイオン電池で用いられる公知のリードを用いることができる。なお、電池外装材（電池ケース）から取り出された部分は、自動車の熱源との距離がないことから、これらに接触して漏電したりして自動車部品（特に電子機器）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しておくのが好ましい。
【００７２】
［電池外装材（電池ケース）］
バイポーラ電池は、外部からの衝撃、環境劣化を防止するために、使用する際の外部からの衝撃、環境劣化を防止するために、バイポーラ電池本体である電池積層体全体を電池外装材ないし電池ケース（図示せず）に収容するとよい。軽量化の観点からは、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やアルミラミネートパックなど、従来公知の電池外装材を用いて、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、電池積層体を収納し密封した構成とするのが好ましい。この場合、上記正極および負極リードは、上記熱融着部に挟まれて上記電池外装材の外部に露出される構造とすればよい。また、熱伝導性に優れた高分子−金属複合ラミネートフィルムやアルミラミネートパックなどを用いることが、自動車の熱源から効率よく熱を伝え、電池内部を電池動作温度まですばやく加熱することができる点で好ましい。
【００７３】
次に、本発明では、上記のバイポーラ電池を複数個接続して構成した組電池とすることができる。すなわち、本発明のバイポーラ電池を少なくとも２個以上を用いて直列および／または並列に接続して構成した組電池とすることで、使用目的ごとの電池容量や出力に対する要求に、比較的安価に対応することが可能になる。
【００７４】
具体的には、例えば、上記のバイポーラ電池をＮ個並列に接続し、Ｎ個並列にしたバイポーラ電池をさらにＭ個直列にして金属製ないし樹脂製の組電池ケースに収納し、組電池とする。この際、バイポーラ電池の直列／並列接続数は、使用目的に応じて決定する。例えば、電気自動車（ＥＶ）やハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）など大容量電源として、高エネルギー密度、高出力密度が求められる車両の駆動用電源に適用し得るように組み合わせればよい。また、組電池用の正極端子および負極端子と、各バイポーラ電池の電極リードとは、リード線等を用いて電気的に接続すればよい。また、バイポーラ電池同士を直列／並列に接続する際には、スペーサやバスバーのような適当な接続部材を用いて電気的に接続すればよい。ただし、本発明の組電池は、ここで説明したものに制限されるべきものではなく、従来公知のものを適宜採用することができる。また、該組電池には、使用用途に応じて、各種計測機器や制御機器類を設けてもよく、例えば、電池電圧を監視するために電圧計測用コネクタなどを設けておいてもよいなど、特に制限されるものではない。
【００７５】
本発明では、上記のバイポーラ電池および／または組電池を駆動用電源として搭載した車両とすることができる。本発明のバイポーラ電池および／または組電池は、上述のように各種特性を有し、特に、コンパクトな電池である。このため、エネルギー密度および出力密度に関して、とりわけ厳しい要求がなされる車両、例えば、電気自動車やハイブリッド電気自動車等の駆動用電源として好適である。例えば、図１０に示したように、電気自動車ないしハイブリッド電気自動車１５の車体中央部の座席下に組電池１３を駆動用電源として搭載するのが、社内空間およびトランクルームを広く取れるため便利である。ただし、本発明では、これらに何ら制限されるべきものではなく、後部トランクルームの下部に搭載してもよいし、あるいは電気自動車のようにエンジンを搭載しないのであれば、車体前方のエンジンを搭載していた部分などに搭載することもできる。なお、本発明では、組電池１３だけではなく、使用用途によっては、バイポーラ電池を搭載するようにしてもよいし、これら組電池１３とバイポーラ電池を組み合わせて搭載するようにしてもよい。また、本発明のバイポーラ電池および／または組電池を駆動用電源として搭載することのできる車両としては、上記の電気自動車やハイブリッド電気自動車が好ましいが、これらに制限されるものではない。
【００７６】
本発明のバイポーラ電池の製造方法としては、特に制限されるべきものではなく、従来公知の各種の方法を適宜利用することができる。以下に、簡単に説明する。ただし、高分子ゲル電解質層の製造方法に関しては、既に図５を用いて説明したとおりであるので、ここでの説明は省略する。
【００７７】
（１）正極用組成物の塗布
まず、適当な集電体を準備する。正極用組成物は通常はスラリー（正極用スラリー）として得られ、集電体の一方の面に塗布される。
【００７８】
正極用スラリーは、正極活物質を含む溶液である。他成分として、導電助剤、バインダ、重合開始剤、高分子ゲル電解質の原料（ホストポリマー、電解液など）、およびリチウム塩などが任意で含まれるが、高分子電解質層に高分子ゲル電解質を用いる場合には、正極活物質微粒子同士を結びつける従来公知のバインダ、電子伝導性を高めるための導電助剤、溶媒などが含まれていればよく、高分子ゲル電解質の原料のホストポリマー、電解液やリチウム塩などは含まれていなくても良い。
【００７９】
高分子ゲル電解質の原料は、ＰＥＯ、ＰＰＯ、これらの共重合体などが挙げられ、分子内に架橋性の官能基（炭素−炭素二重結合など）を有することが好ましい。この架橋性の官能基を用いて高分子ゲル電解質を架橋することによって、機械的強度が向上する。
【００８０】
正極活物質、導電助剤、バインダ、リチウム塩に関しては、前述した化合物を用いることができる。
【００８１】
重合開始剤は、重合させる化合物に応じて選択する必要がある。例えば、光重合開始剤としてベンジルジメチルケタール、熱重合開始剤としてアゾビスイソブチロニトリルが挙げられる。
【００８２】
ＮＭＰなどの溶媒は、正極用スラリーの種類に応じて選択する。
【００８３】
正極活物質、リチウム塩、導電助剤の添加量は、バイポーラ電池の目的等に応じて調節すればよく、通常用いられる量を添加すればよい。重合開始剤の添加量は、高分子原料に含まれる架橋性官能基の数に応じて決定される。通常は高分子原料に対して０．０１〜１質量％程度である。
【００８４】
（２）正極層の形成
正極用スラリーが塗布された集電体を乾燥して、含まれる溶媒を除去する。それと同時に、正極用スラリーによっては、架橋反応を進行させて、高分子固体電解質の機械的強度を高めてもよい。乾燥は真空乾燥機などを用いることができる。乾燥の条件は塗布された正極用スラリーに応じて決定され、一義的に規定できないが、通常は４０〜１５０℃で５分〜２０時間である。
【００８５】
（３）負極用組成物の塗布
正極層が塗布された面と反対側の面に、負極活物質を含む負極用組成物（負極用スラリー）を塗布する。
【００８６】
負極用スラリーは、負極活物質を含む溶液である。他成分として、導電助剤、バインダ、重合開始剤、高分子ゲル電解質の原料（ホストポリマー、電解液など）およびリチウム塩などが任意で含まれる。使用される原料や添加量については、「（１）正極用組成物の塗布」の項での説明と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【００８７】
（４）負極層の形成
負極用スラリーが塗布された集電体を乾燥して、含まれる溶媒を除去する。それと同時に、負極用スラリーによっては、架橋反応を進行させて、高分子ゲル電解質の機械的強度を高めてもよい。この作業により、バイポーラ電極が完成する。乾燥は真空乾燥機などを用いることができる。乾燥の条件は塗布された負極用スラリーに応じて決定され、一義的に規定できないが、通常は４０〜１５０℃で５分〜２０時間である。
【００８８】
（５）バイポーラ電極と高分子ゲル電解質層との積層
別途、電極間に積層される高分子ゲル電解質層を準備する。該高分子ゲル電解質層は、既に図５を用いて説明した手順で作製すればよい。
【００８９】
以上のように作製したバイポーラ電極を高真空下で十分加熱乾燥してから、バイポーラ電極と高分子ゲル電解質層をそれぞれを適当なサイズに複数個切りだす。高分子ゲル電解質層の幅を、バイポーラ電極の集電体サイズよりも若干小さくすることが多い（図８参照のこと）。切りだされたバイポーラ電極と高分子ゲル電解質とを所定数張り合わせて、バイポーラ電池本体（電池積層体）を作製する。積層数は、バイポーラ電池に求める電池特性を考慮して決定される。高分子ゲル電解質層が一面または両面に形成されたバイポーラ電極を、直接貼り合わせてもよい。最外層の高分子ゲル電解質上には、それぞれ電極を配置する。正極側の最外層には、集電体上に正極層のみを形成した電極を配置する。負極側の最外層には、集電体上に負極層のみを形成した電極を配置する。バイポーラ電極と高分子ゲル電解質とを積層させてバイポーラ電池を得る段階は、不活性雰囲気下で行うことが好ましい。例えば、アルゴン雰囲気下や窒素雰囲気下でバイポーラ電池を作製するとよい。
【００９０】
（６）パッキング（電池の完成）
最後にバイポーラ電池本体（電池積層体）の両最外層の電子伝導性層上にそれぞれ、正極端子板、負極端子板を設置し、該正極端子板、負極端子板に、さらに正極リード、負極リードを接合（電気的に接続）して取り出す。正極リードおよび負極リードの接合方法としては特に制限されるべきものではないが、接合温度の低い超音波溶接等が好適に利用し得るものであるが、これに限定されるべきものではなく、従来公知の接合方法を適宜利用することができる。
【００９１】
電池積層体全体を、外部からの衝撃、環境劣化を防止するために、電池外装材ないし電池ケースで封止し、バイポーラ電池を完成させる。電池外装材（電池ケース）の材質は、内面がポリプロピレンフィルム等の絶縁体で被覆された金属（アルミニウム、ステンレス、ニッケル、銅など）が好適である。
【００９２】
【実施例】
本発明の効果を、以下の実施例および比較例を用いて説明する。ただし、本発明の技術的範囲が以下の実施例に限定されるものではない。
【００９３】
実施例１（第一の実施形態の例）
＜電極の形成＞
１．正極層
正極活物質として平均粒子径２μｍのスピネルＬｉＭｎ２Ｏ４［８５質量％］、導電助剤としてアセチレンブラック［５質量％］、バインダとしてＰＶＤＦ［１０質量％］およびスラリー粘度調整溶媒としてＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）（ＮＭＰは、電極乾燥時にすべて揮発させて除去するので、電極の構成材料ではなく、適当なスラリー粘度になるように適量を加えた。）からなる材料を上記比率（スラリー粘度調整溶媒を除く成分で換算した比率を示す。）にて混合して正極スラリーを作製した。
【００９４】
集電体であるＳＵＳ箔（厚さ２０μｍ）の片面に上記正極スラリーを塗布し、真空オーブンに入れ、１２０℃で１０分間乾燥させて乾燥厚さ５０μｍの正極層を形成した。
【００９５】
２．負極層
負極活物質としてＬｉ４Ｔｉ５Ｏ１２［８５質量％］、導電助剤としてアセチレンブラック［５質量％］、バインダとしてＰＶＤＦ［１０質量％］およびスラリー粘度調整溶媒としてＮＭＰ（適当なスラリー粘度になるように適量を加えた。）からなる材料を上記比率（スラリー粘度調整溶媒を除く成分で換算した比率を示す。）にて混合して負極スラリーを作製した。尚、負極活物質に用いたＬｉ４Ｔｉ５Ｏ１２の二次粒子の平均粒径は１０μｍで、０．２〜０．５μｍの一次粒子がある程度ネッキングした構造になっていた。
【００９６】
正極層を形成したＳＵＳ箔の反対面に、上記負極スラリーを塗布し、真空オーブンに入れ、１２０℃で１０分間乾燥させて乾燥厚さ５０μｍの負極層を形成した。
【００９７】
集電体であるＳＵＳ箔の両面に正極層と負極層がそれぞれ形成されることにより、バイポーラ電極が形成された（図１参照のこと）。
【００９８】
＜シール部の形成＞
厚さ５０μｍのポリプロピレン製の不織布の外周部の四辺を、外辺から１０ｃｍの幅で、電解質シール用の樹脂としてのエポキシ樹脂に浸漬させ、その後エポキシ樹脂を硬化させて、電解質シール部を形成した（図５（Ｃ）参照のこと）。
【００９９】
＜ゲル電解質層の形成＞
外周部に電解質シール部を形成した不織布の、該電解質シール部の内側に、ゲル電解質用の原料として、ホストポリマーとしてポリエチレンオキシドとポリプロピレンオキシドの共重合体（共重合比が５：１、重量平均分子量が８０００のものを用いた。）［５質量％］と、電解液としてＥＣ＋ＤＭＣ（ＥＣ：ＤＭＣ（体積比）＝１：３）と、リチウム塩（支持塩）として１．０Ｍ  Ｌｉ（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）２Ｎ（電解液とリチウム塩あわせて９５質量％とした。また、リチウム塩の量は、電解液に対して１．０Ｍとした。）と、重合開始剤としてＡＩＢＮ［ホストポリマーに対して０．１質量％］からなるプレゲル溶液を浸漬させて、不活性雰囲気下で９０℃で１時間熱重合させることにより、不織布の中心部にゲル電解質を保持させてゲル電解質層を形成した（図５（Ｅ）参照のこと）。得られたゲル電解質層の厚さは５０μｍであり、不織布よりも厚くはならなかった。
【０１００】
＜バイポーラ電池の形成＞
上記バイポーラ電極と、電解質保持不織布であるゲル電解質層を、電極の正極層と負極層がゲル電解質層を挟むように積層した。
【０１０１】
５層（単電池層５セル分）積層した後、電池積層体をラミネートパック（アルミニウムをポリプロピレンフィルムでラミネートしたもの；電池外装材）で封止し、バイポーラ電池を形成した。
【０１０２】
実施例２（第二の実施形態の例）
＜電極の形成＞
１．正極層
正極活物質として平均粒子径２μｍのスピネルＬｉＭｎ２Ｏ４［８５質量％］、導電助剤としてアセチレンブラック［５質量％］、バインダとしてＰＶＤＦ［１０質量％］およびスラリー粘度調整溶媒としてＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）（適当なスラリー粘度になるように適量を加えた。）からなる材料を上記比率（スラリー粘度調整溶媒を除く成分で換算した比率を示す。）にて混合して正極スラリーを作製した。
【０１０３】
集電体であるＳＵＳ箔（厚さ２０μｍ）の片面に上記正極スラリーを塗布し、真空オーブンに入れ、１２０℃で５分間乾燥させて乾燥厚さ５０μｍの正極層を形成した。
【０１０４】
２．負極層
負極活物質としてＬｉ４Ｔｉ５Ｏ１２［８５質量％］、導電助剤としてアセチレンブラック［５質量％］、バインダとしてＰＶＤＦ［１０質量％］およびスラリー粘度調整溶媒としてＮＭＰ（適当なスラリー粘度になるように適量を加えた。）からなる材料を上記比率（スラリー粘度調整溶媒を除く成分で換算した比率を示す。）にて混合して負極スラリーを作製した。尚、負極活物質に用いたＬｉ４Ｔｉ５Ｏ１２の二次粒子の平均粒径は１０μｍで、０．２〜０．５μｍの一次粒子がある程度ネッキングした構造になっていた。
【０１０５】
正極層を形成したＳＵＳ箔の反対面に、上記負極スラリーを塗布し、真空オーブンに入れ、１２０℃で５分間乾燥させて乾燥厚さ５０μｍの負極層を形成した。
【０１０６】
集電体であるＳＵＳ箔の両面に正極層と負極層がそれぞれ形成されることにより、バイポーラ電極が形成された（図１参照のこと）。
【０１０７】
＜全固体電解質部の形成＞
厚さ５０μｍのポリプロピレン製の不織布の外周部に、支持塩としてＬｉ（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）２Ｎ［２８質量％］と、重合開始剤として有機過酸化物（具体的にはｔ−ヘキシルパーオキシピパレート）［０．７質量％］とを含むポリマー（ポリエチレンオキシドとポリプロピレンオキシドの共重合体（共重合比が５：１、重量平均分子量が８０００のものを用いた。）からなる全固体電解質用材料を外辺から幅１０ｍｍで浸漬させ、真空雰囲気中、８０℃で１０時間加熱乾燥すると同時に重合（架橋反応を促進）させて全固体電解質部を形成した（図５（Ｃ）参照のこと）。
【０１０８】
＜ゲル電解質層の形成＞
外周部に全固体電解質部を形成した不織布の、該全固体電解質部の内側に、ゲル電解質用の原料として、ホストポリマーとしてポリエチレンオキシドとポリプロピレンオキシドの共重合体（共重合比が５：１、重量平均分子量が８０００のものを用いた。）［５質量％］と、電解液としてＥＣ＋ＤＭＣ（ＥＣ：ＤＭＣ（体積比）＝１：３）と、リチウム塩（支持塩）として１．０Ｍ  Ｌｉ（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）２Ｎ（電解液とリチウム塩あわせて９５質量％とした。また、リチウム塩の量は、電解液に対して１．０Ｍとした。）と、重合開始剤としてＡＩＢＮ［ホストポリマーに対して０．１質量％］からなるゲル電解質を保持させゲル電解質層を形成した（図５（Ｅ）参照のこと）。得られたゲル電解質層の厚さは５０μｍであり、不織布よりも厚くはならなかった。
【０１０９】
＜バイポーラ電池の形成＞
上記バイポーラ電極と、電解質保持不織布であるゲル電解質層を、電極の正極層と負極層がゲル電解質層を挟むように積層した。
【０１１０】
５層（単電池層５セル分）積層した後、電池積層体をラミネートパック（（アルミニウムをポリプロピレンフィルムでラミネートしたもの；電池外装材）で封止し、バイポーラ電池を形成した。
【０１１１】
比較例１
比較例１として電解質シール部を持たないゲル電解質層を用いた以外は実施例１と同様にして５層（単電池層５セル分）積層した後、電池積層体をラミネートパック（アルミニウムをポリプロピレンフィルムでラミネートしたもの；電池外装材）で封止してバイポーラ電池を形成した（図１１参照のこと。）。
【０１１２】
＜評価＞
上記実施例１、２および比較例１の各電池に充放電サイクル試験を行った。充放電サイクル試験は、２５℃で行い、充放電電流値は０．５ＣＡとした。
【０１１３】
電解質シール部を持たない比較例１の電池は、初回の充電を行っている途中に、電解液が単電池層外に染み出し、他の単電池層の電解質と接触して液絡が起こり、電池電圧が著しく低下した。
【０１１４】
他の電解質シール層を有する実施例１、２のバイポーラ電池は、５０サイクルを超えても各単電池層の電圧が維持され、液絡が生じていないことが確認された。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のバイポーラ電池を構成するバイポーラ電極の基本構造を模式的に表わした断面概略図である。
【図２】本発明のバイポーラ電池を構成する単電池層（単セル）の基本構造を模式的に表わした断面概略図である。
【図３】本発明のバイポーラ電池の基本構造を模式的に表わした断面概略図である。
【図４】本発明のバイポーラ電池の基本構成を模式的に表わしてなる概略図である。
【図５】本発明のバイポーラ電池に用いられる代表的な電解質層の製造過程の様子を模式的に表わした平面概略図および断面概略図である。図５（Ａ）は、製造前の電解質層の基材にあたる不織布を表す平面概略図である。図５（Ｂ）は、図５（Ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面概略図である。図５（Ｃ）は、不織布の外周部に電解質シール用樹脂部または全固体高分子電解質部を形成した段階の電解質層の製造過程の様子を模式的に表わした平面概略図である。図５（Ｄ）および図５（Ｄ’）は、図５（Ｃ）のＢ−Ｂ線に沿った断面概略図である。図５（Ｅ）は、不織布の中央部近傍にゲル電解質部を形成して電解質層の完成した様子を模式的に表わした平面概略図である。図５（Ｆ）および図５（Ｆ’）は、図５（Ｅ）のＣ−Ｃ線に沿った断面概略図である。
【図６】本発明の高分子ゲル電解質（第一の実施形態）を用いたバイポーラ電池の基本構造を模式的に表わしてなる断面概略図である。
【図７】本発明の高分子ゲル電解質（第二の実施形態）を用いたバイポーラ電池の基本構造を模式的に表わしてなる断面概略図である。
【図８】本発明のバイポーラ電池を構成する電極積層体（一部）の外周部近傍の構造を模式的に表わしてなる断面概略図である。
【図９】本発明のバイポーラ電池に用いられる代表的な電解質層を模式的に表わした平面概略図であり、図９（Ｂ）は、電解質層に含まれる電解液量を、図９（Ａ）のＡ−Ａ線に沿って表示した図面である。
【図１０】本発明に係るバイポーラ電池および／または組電池を駆動用電源として搭載した車両を模式的に表した概略図である。
【図１１】従来の高分子ゲル電解質を用いた本発明のバイポーラ電池の基本構造を模式的に表わしてなる断面概略図である。
【符号の説明】
１…集電体（金属箔）、
２…正極層、
３…負極層、
４…電解質層（電解質膜）、
４ａ…不織布、
４ｂ…電解質シール樹脂部、
４ｂ’…全固体高分子電解質部、
４ｃ…ゲル電解質部、
４’…高分子ゲル電解質層、
５…バイポーラ電極、
５ａ…集電体の必要な片面のみに正極層を配置した電極、
５ｂ…集電体の必要な片面のみに負極層を配置した電極、
６…単電池層（単セル）、
７…電極積層体、
８…正極リード、
９…負極リード、
１０…電池外装材、
１１…バイポーラリチウムイオン二次電池、
１３…組電池、
１５…車両（電気自動車又はハイブリッド電気自動車）。
【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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【図１１】
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