(57)【要約】【課題】電池が、外部から物が突き刺さったような破壊状態になった時には、電圧（電気容量）を残さず、速やかに放電し、確実に０Ｖになる構造を有する安全性の高い電池を提供する。【解決手段】集電体である金属箔に電極を形成し、この電極を電解質を挟んで積層することにより構成した積層型電池において、集電体の一部が延長されており、延長された部分で電極形成部分を包み込む構造になっていることを特徴とする積層型電池。【選択図】            図５
2004247209.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
集電体である金属箔に電極を形成し、この電極を電解質を挟んで積層することにより構成した積層型電池において、
集電体の一部が延長されており、延長された部分で電極形成部分を包み込む構造になっていることを特徴とする積層型電池。
【請求項２】
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リチウムイオン二次電池であることを特徴とする請求項１に記載の積層型電池。
【請求項３】
前記電解質に、高分子電解質を用いたことを特徴とする請求項１または２に記載の積層型電池。
【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たことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の積層型電池。
【請求項５】
請求項１〜４に記載の積層型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に記載の積層型電池および／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、積層型電池、特に電解質に高分子電解質を用いてなるポリマー電池に関する。
【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、電解質として高分子電解質を用いてなるバイポーラポリマー電池が提案されている（例えば、特許文献１、２参照。）。これらのうち高分子固体電解質を用いてなるバイポーラポリマー電池では、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ポリマー電池を提供できる利点を有するものである。また、高分子電解質として高分子ゲル電解質を用いてなるバイポーラポリマー電池では、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ポリマー電池として期待されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−１００４７１号公報
【特許文献２】
特開平１１−２０４１３６号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、こうしたバイポーラポリマー電池が、釘刺しのような状態になると、釘や電極の破断面を高分子電解質が覆い、短絡が起こらず、電池の電圧が残ったままとなる。特に各単電池層が電池として独立しているバイポーラ電池の場合には、電圧が残されたままになる単電池層が存在する可能性が非常に高くなる。
【０００８】
したがって本発明が目的とするところは、電池が、外部から物が突き刺さったような破壊状態になった時には、電圧（電気容量）を残さず、速やかに放電し、確実に０Ｖになる構造を有する安全性の高い電池を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、集電体である金属箔に電極を形成し、この電極を電解質を挟んで積層することにより構成した積層型電池において、集電体の一部が延長されており、延長された部分で電極形成部分を包み込む構造になっていることを特徴とする積層型電池である。
【００１０】
【発明の効果】
本発明の電池では、電極が形成された集電体の一部を延長し、延長部を折り曲げて延長部で電極形成部を包み込む構造にすることで、外部から釘等の突き刺さったような破壊状態になった時には、電極形成部を包み込んだ集電体延長部も破断する。ところが、この釘等や集電体延長部の破断面までは高分子電解質が覆うことはないため、この部分で確実に短絡が起こり速やかに放電する。これにより、電池（を構成する全ての単電池層）の電圧（電気容量）を残さず、確実に０Ｖにすることができ、破壊状態での電池の安全性を高めることができる。そのため、高エネルギー密度、高出力密度で大電流を取り出し得るＥＶやＨＥＶ等の駆動用電源等として搭載した電池が事故等で破壊状態になっても、電池に起因する感電や発火（ひいては可燃性燃料への引火）等の二次災害を防止することができる。よって、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、さらに事故災害時での高い信頼性、安全性を備えてなることにより、各種産業において有用な電力源となる。
【００１１】
【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。
【００１２】
本発明に係る積層型電池は、集電体である金属箔に電極を形成し、この電極を電解質を挟んで積層することにより構成した積層型電池において、集電体の一部が延長されており、延長された部分で電極形成部分を包み込む構造になっていることを特徴とするものである。これにより、外部から異物が突き刺さった場合に、電池を完全に短絡させることができる点で有利である。
【００１３】
本発明の対象となる積層型電池としては、バイポーラリチウムイオン二次電池、好ましくは電解質層に高分子電解質（詳しくは高分子固体電解質、高分子ゲル電解質）を用いたバイポーラリチウムイオン二次電池である。
【００１４】
これは、バイポーラリチウムイオン二次電池では、容量、出力特性に優れた電池を構成できるためである。また外部から異物が突き刺さった場合に、電池が完全に短絡しにくいバイポーラリチウムイオン二次電池においても、完全に短絡させることができるためである。更に、電解質に高分子固体電解質を用いたバイポーラリチウムイオン二次電池では、液絡の問題が無いため信頼性が高く、かつ簡易な構成で出力特性に優れたバイポーラ電池を形成することができるためである。また、また、外部から異物が突き刺さった場合に、電池が完全に短絡しにくい、高分子電解質を用いた電池においても、完全に短絡させることができるものである。すなわち、こうした電池にこそ本発明の真価・効力を十分に発揮し得るものといえる。
【００１５】
ただし、本発明では、決してこれらに制限されるべきものではなく、従来公知の積層型電池に適用可能である。すなわち、本発明の構造をとることで、集電体延長部で短絡させて放電できる。そのため集電体延長部の破断部で大電流が生じ発熱現象が生じても、その周辺部が発熱するにとどまり、電極部分で短絡した場合のような電極活物質の異常燃焼や電解液のガス化による電池破裂等の危険性を抑えることができるためである。
【００１６】
したがって、本発明では、高分子電解質を用いた積層型電池に何ら制限されるものではなく、例えば、電解質に電解液（詳しくはセパレータに電解液を含浸させたもの）を用いたバイポーラリチウムイオン二次電池、バイポーラ型ではないポリマーリチウムイオン二次電池、バイポーラ型ではない電解液タイプのリチウムイオン二次電池、バイポーラ型ではないリチウム二次電池などの積層型電池も本発明の対象となりえるものである。以下、本発明の積層型電池の好適な態様の１つである、電解質に高分子電解質（詳しくは高分子固体電解質または高分子ゲル電解質）を用いたバイポーラリチウムイオン二次電池（以下、単にバイポーラ電池もと称する）につき簡単に説明するが、これらに制限されるものではない。
【００１７】
図１〜４に、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（集電体延長部分で電極形成部分を包み込む構造になっている部分は図示せず。この点は、図５で詳しく説明する。）、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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
本発明では、図１〜４で説明したように、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リチウムイオン二次電池であって、さらに、図５（ｂ）に示すように、集電体１の一部が延長されており、延長された部分（集電体延長部ともいう）で電極形成部分を包み込む構造なっていることを特徴とするものである。ここで、図５（ａ）は、本発明の特徴部分の構造を解り易くしめすために、集電体１の一部が延長されたままの状態を模式的に表した展開図（ないし製造過程での折り曲げ前の組み立て状態図）を表わし、図５（ｂ）は、集電体延長部で電極形成部分を包み込む構造を模式的に表す電池側断面概略図を示す。
【００２３】
本発明では、図５（ａ）に示すように、集電体１の一部が延長されている。詳しくは、集電体１上の電極形成部（＝正極層２および負極層３）２１の左右（ないし前後）両端がそれぞれ延長されていてもよい（この延長された部分を集電体延長部２３ａ、２３ｂとする。）。本発明では、集電体延長部２３ａ、２３ｂを集電体１上の電極形成部２１の左右（ないし前後）両端に設けなくてもよく、例えば、集電体１上の電極形成部の右側（ないし左側）と前側（ないし後側）の端を延長してもよい（いわば、Ｌ字状形状になるように延長してもよい。）。ただし、集電体の生産性、取り扱い容易性の観点からは前者が望ましいといえる。さらに集電体延長部２３を集電体１上の電極形成部２１の前後左右の両端４箇所に設けてもよい。
【００２４】
なお、集電体１の厚さは、電極形成部２１と集電体延長部２３とで同じであっいてもよいし、異なっていてもよい。すなわち、端子リードの取り出し方によっては、当該集電体延長部２３は、正常状態では、電流の取り出しに端子として利用されない場合もあり、非常時にのみ機能すればよいのであれば、集電体延長部の方を薄くして、電池全体の厚さ及び重量軽減を図ることも可能である。
【００２５】
本発明では、図５（ａ）（ｂ）に示すように、上記集電体延長部２３ａ、２３ｂで電極形成部分２１を上下から包み込む構造（挟み込む構造）にとなっている。すなわち、上下の集電体延長部２３同士（更に、場合によっては集電体延長部と電極形成部）が正常状態で接触するのを防止する目的で、例えば、絶縁用セパレータ２５を載置（ないし挟持等）して固定する。その後、電極形成部に折り曲げによる負荷が加わらない位置（図５（ａ）の折り線部分）で、該集電体延長部２３ａ、２３ｂおよび絶縁用セパレータ２５を、図５（ａ）の太線矢印で示すように電極形成部２１の上側および下側にそれぞれ折り曲げて、集電体延長部２３ａ、２３ｂ（および絶縁用セパレータ２５）で電極形成部分２１を上下から包み込む（挟み込む）構造とする（図５（ｂ）参照のこと）。
【００２６】
したがって、上記集電体延長部２３ａ、２３ｂの長さは、図５（Ｂ）のように集電体延長部が両端にある場合には、折り曲げた際に電極形成部を覆い隠すことができる長さであればよい。一方、集電体延長部２３を集電体１上の電極形成部２１の前後左右の両端４箇所に設ける場合には、２つずつの集電体延長部２３で電極形成部２１を覆い隠すことができる長さであればよい。なお、図５（ｂ）に示すように、内側と外側の折り曲げ代部分の差長を勘案して、集電体延長部の内側よりも外側の方を長めにしてもよいが、実際には折り曲げ代部分の差長は極僅かであるため特にこの点を考慮しなくてもよい。
【００２７】
ここで、積層された上下の集電体延長部同士が接触して短絡するのを防止する目的で設置する絶縁処理部としては、上記に記載した絶縁用セパレータを設置して絶縁処理部とするものに何ら制限されるべきものではなく、従来公知の各種絶縁処理技術を適宜適用することができるものである。例えば、予め集電体１の集電体延長部２３表面に被覆した絶縁性フィルムを絶縁処理部として用いてもよいし、積層の際に該集電体延長部２３にスペーサのような間隔保持機能を有する絶縁部材を設置して絶縁処理部としてもよいし、折り曲げ前に集電体延長部２３を絶縁用樹脂の前駆体液に浸漬し硬化するなどして樹脂コーティングしたものを絶縁処理部としてもよいなど、特に制限されるべきものではない。好ましくは、製造段階で積層された集電体延長部を折り曲げ易く、また図５（ｂ）に示すように外部から異物が突き刺さった場合には、当該集電体延長部の破断部で確実に短絡させることができるような構造とするのがよい。そのためには、該絶縁処理部としては、図５（ａ）に示すように絶縁用セパレータを設置して絶縁処理部とするのがよい。なお、こうした絶縁用セパレータは、集電体延長部２３の片面で十分であるが、両面に設けてもよい。特に、図５（ｃ）、（ｄ）に示すように、１枚のセパレータを２つに折りたたんで、折り目を集電体延長部２３の１つの端面に当るようにして設置すれば、位置あわせが容易になる点で優れている。この場合、厚さ低減の観点から、積層する電極の全ての集電体延長部２３に設置しなくとも、積層する電極に対し一つ置きに（一個飛ばしに）設置するだけでもよい。
【００２８】
この際、該絶縁用セパレータは、ずれたりしないように、糊などで簡単に接着しておけばよく、絶縁用セパレータ全面を接着等により固定する必要は必ずしもなく、適当に数箇所糊等で接着固定しておくだけで十分である。これは折り曲げにより挟持され、組み立て後にはセパレータがずれたりするおそれはないためである。かかる観点からいえば、使用する絶縁用セパレータは、集電体延長部よりも大きめにしておくのがよいといえる。
【００２９】
また、使用する絶縁用セパレータは、できるだけ薄くて非粘性（硬いもの）が望ましい。粘性があると、柔らかくて粘性のある高分子電解質とまではいかないまでも、異物や集電体延長部の破断面を該セパレータないし接着剤が覆い、短絡が起き難くなるおそれがあるためである。
【００３０】
かかる観点から、使用する絶縁用セパレータとしては、粘性がなく硬い性質を有する絶縁性材料が望ましいことから、具体的には、ポリプロピレンフィルム、ポリイミドフィルム、ポリエチレンフィルムなどが好適に利用できる。
【００３１】
また、該絶縁用セパレータの厚さは、電極形成部分の上下に積層されることになるため、できるだけ薄いものが望ましく、具体的には１００μｍ以下であるのが望ましい。
【００３２】
また、使用する絶縁用セパレータは、電解液の滲み出しにより短絡することのないように、絶縁性の高いものが望ましく、通常の多孔性セパレータのように電解液等の保液性やイオン伝導性が求められるものとは異なり、こうした電解液の保液性や浸透性、イオン伝導性のない絶縁性の高いものが望ましい。
【００３３】
また使用する接着剤は、粘性がなく硬くなる性質を有する絶縁性材料が望ましいことから、具体的には、糊、樹脂テープなどが好適に利用できる。
【００３４】
なお、上記絶縁用セパレータ以外の絶縁処理を行う場合にも、絶縁用セパレータと同様の基準で、材料や厚さを選定すればよいといえる。
【００３５】
なお、電極リード８、９の取り付け位置は、図５（ｂ）に示すように、集電体延長部の一方または両方に設けてもよいし、図５（ａ）に示すように、集電体１が延長されていない辺の一方ないし両方に設けてもよいなど特に制限されるべきものではないが、電極形成部から端子までの電気抵抗低減の観点からは、後者である。
【００３６】
以上が、本発明の特徴部分の構成要素である集電体延長部の構造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。
【００３７】
以下、本発明のバイポーラ電池の他の構成要素を中心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。
【００３８】
［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。
【００３９】
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。
【００４０】
また、集電体の長さ（ないし形状）は、上記したように電極形成部に左右（ないし前後）の集電体延長部として必要な長さを加えた長さとすればよい。また上記したようにＬ字形状の場合には、電極形成部に左右の一方と、前後の一方に、それぞれ集電体延長部として必要な長さを加えた形状にすればよい。同様に前後左右の場合でも同様に集電体延長部として必要な長さを加えた長さとすればよい。なお、絶縁用セパレータ以外の絶縁処理部として、該集電体の集電体延長部に絶縁性フィルムを被覆したものを用いるような場合には、集電体の作製段階で、集電体１の集電体延長部２３表面に絶縁性フィルムを被覆してもよい。この場合、絶縁性フィルムの被覆は、集電体１の集電体延長部２３の片面でもよいし、両面でもよい。
【００４１】
［絶縁処理部］
集電体の一部である、集電体延長部同士が接触して短絡するのを防止する目的で設置する絶縁処理部（絶縁用セパレータ等）に関しては、上述したとおりであるため、ここでの説明は省略する。
【００４２】
［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材、バインダ、高分子電解質、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。
【００４３】
正極活物質としては、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）を好適に使用できる。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系複合酸化物およびこれらの遷移金属の一部を他の元素により置換したものなどが使用できる。これらリチウム−遷移金属複合酸化物は、反応性、サイクル耐久性に優れ、低コストな材料である。そのためこれらの材料を電極に用いることにより、出力特性に優れた電池を形成することができる点で有利である。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。
【００４４】
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。
【００４５】
上記導電助材としては、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。
【００４６】
上記バインダとしては、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ＳＢＲ、ポリイミドなどが使用できる。ただし、これらに限られるわけではない。
【００４７】
電解質層に高分子固体電解質を用いる場合には、正極層にも高分子固体電解質が含まれていることが望ましい。正極層における正極活物質間の空隙に高分子固体電解質を充填することによって、正極層におけるイオン伝導がスムーズになり、バイポーラ電池全体としての出力向上が図れるためである。
【００４８】
一方、電解質層に高分子ゲル電解質や電解液をセパレータに含浸させて用いる場合には、正極層に電解質が含まれていなくてもよく、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が含まれていればよい。
【００４９】
高分子固体電解質用高分子としては、特に限定されるものではなく、ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）、ポリプロピレンオキシド（ＰＰＯ）、これらの共重合体などが挙げられる。か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。本発明において高分子固体電解質は、正極活物質層または負極活物質層の少なくとも一方に含まれる。ただし、バイポーラ電池の電池特性をより向上させるためには、双方に含まれることが好適である。
【００５０】
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。
【００５１】
高分子ゲル電解質は、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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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、絶縁層や絶縁処理部を設け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。
【００５６】
正極層における、正極活物質、導電助材、バインダ、高分子電解質（ホストポリマー、電解液など）、リチウム塩等の成分配合量は、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。
【００５７】
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。
【００５８】
［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材、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。
【００５９】
高分子電解質層に高分子固体電解質を用いる場合には、負極層にも高分子固体電解質が含まれていることが望ましい。負極層における負極活物質間の空隙に高分子固体電解質を充填することによって、負極層におけるイオン伝導がスムーズになり、バイポーラ電池全体としての出力向上が図れるためである。
【００６０】
一方、高分子電解質層に高分子ゲル電解質や電解液をセパレータに含浸させて用いる場合には、負極層に電解質が含まれていなくてもよく、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が含まれていればよい。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。
【００６１】
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。これらカーボンもしくはリチウム−遷移金属複合酸化物は、反応性、サイクル耐久性に優れ、低コストな材料である。そのため、これらの材料を電極に用いることにより、出力特性に優れた電池を形成することができる。なお、リチウム−遷移金属複合酸化物としては、例えば、Ｌｉ４Ｔｉ５Ｏ１２などのリチウム−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）、ハードカーボン、ソフトカーボンなどを用いることができる。
【００６２】
［電解質層］
本発明の電解質層は、高分子電解質層であることが望ましいものであるので、以下これにつき説明するが、絶縁層を形成することにより、電解液を染み込ませたセパレータを用いることも可能である。なお、高分子電解質層に高分子固体電解質（全固体高分子）を用いることにより、液漏れがないので、簡易な構成でバイポーラ電池を形成できる。さらに、全固体高分子を用いることにより、液絡の問題が無いため信頼性が高く、かつ出力特性に優れた電池を形成することができるものである。また、高分子電解質層に高分子ゲル電解質を用いることにより、イオン伝導度に優れ、出力密度やエネルギー密度の高い電池を形成することができる。
【００６３】
（１）高分子固体電解質層
高分子電解質層に用いられる全固体高分子としては、イオン伝導性を有する高分子から構成されるものであり、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（高分子固体電解質）としては、例えば、ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）、ポリプロピレンオキシド（ＰＰＯ）、これらの共重合体のような公知のポリマー（高分子固体電解質）を使用することができる。
【００６４】
高分子固体電解質層中には、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。
【００６５】
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。
【００６６】
高分子固体電解質は、高分子固体電解質層、正極活物質層、負極活物質層に含まれ得るが、同一の高分子固体電解質を使用してもよく、層によって異なる高分子固体電解質を用いてもよい。
【００６７】
高分子固体電解質層の厚さは、特に限定するものではない。しかしながら、コンパクトな固体高分子電池を得るためには、高分子固体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。一般的な高分子固体電解質層の厚さは５〜２００μｍ程度である。
【００６８】
ところで、現在好ましく使用される高分子固体電解質用の高分子は、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、高分子固体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。ここで、「高分子固体電解質層を介して対向する正極」とは、同一の単電池層（セル）の構成要素である正極を指す。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。
【００６９】
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、一つの単電池層（セル）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。
【００７０】
（２）高分子ゲル電解質層
高分子ゲル電解質としては、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。
【００７１】
・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。
【００７２】
・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。
【００７３】
・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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
また、本発明では、ゲル電解質に含まれる電解液の量は、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。
【００７８】
［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。本発明では、集電体延長部が折り曲げられていない側（図５（ａ）の端子を形成している側）の電極の周囲に絶縁層を設けるのが効果的である。なお、集電体延長部側に絶縁層を設けてもよい。これは、車両駆動用電源として利用するような場合には、電池寿命の長期化が望まれていることを勘案すれば、使用期間中に、電解質層から上記集電体延長部や絶縁用セパレータを伝わって、極めてゆっくりではあるが外部にまで染み出すおそれもなくはないからである。なお、集電体延長部側にも絶縁層を形成する場合には、図５（ａ）の折り線よりも電極形成部側に設置するのがよい。
【００７９】
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、ポリイミド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。
【００８０】
［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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
正極および負極端子板は、集電体の電極形成部ないし電極形成部よりも外側に設定する折り線近傍までの範囲と同じサイズであればよい。
【００８４】
［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。
【００８５】
［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。
【００８６】
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構成し組電池化することにより、高容量、高出力の電池モジュールを形成することが出来る。そのため、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。
【００８７】
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。
【００８８】
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り、燃費、走行性能に優れた電気自動車、ハイブリッド自動車を提供できる。例えば、電気自動車ないしハイブリッド電気自動車の車体中央部の座席下に組電池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、電池は、車両の床下、トランクルーム、エンジンルーム、屋根、ボンネットフード内などに設置することができる。なお、本発明では、組電池だけではなく、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。
【００８９】
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、バイポーラ電極と電解質層とを積層する際に、集電体の一部が延長された集電体延長部に絶縁用セパレータ等の絶縁処理部を設け、さらにバイポーラ電極と電解質層とを積層後に該集電体延長部及び絶縁用セパレータを折り曲げて電極形成部を包み込む構造とする方法に関しては、既に図５を用いて説明した通りであるので、ここでの説明は省略ないし簡単にする。
【００９０】
（１）正極用組成物の塗布
まず、集電体延長部が加えられた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。
【００９１】
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、高分子電解質の原料（固体電解質用高分子ないしゲル電解質用ホストポリマー、電解液など）およびリチウム塩などが任意で含まれる。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。
【００９２】
高分子電解質用の高分子原料は、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電解質を架橋することによって、機械的強度が向上する。
【００９３】
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。
【００９４】
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。
【００９５】
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。
【００９６】
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。
【００９７】
（２）正極層（電極形成部）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。かかる乾燥処理により、集電体上に正極層（電極形成部）を形成する。
【００９８】
（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。
【００９９】
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、高分子電解質の原料（固体電解質用高分子ないしゲル電解質用ホストポリマー、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。
【０１００】
（４）負極層（電極形成部）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。かかる乾燥処理により、集電体上に負極層（電極形成部）を形成する。
【０１０１】
（５）電解質層の形成
高分子固体電解質層を用いる場合には、例えば、高分子固体電解質の原料高分子、リチウム塩等をＮＭＰのような溶媒に溶解させて調製した溶液を硬化させることによって製造される。また、高分子ゲル電解質層を用いる場合には、例えば、高分子ゲル電解質の原料として、ホストポリマーと電解液、リチウム塩、重合開始剤等からなるプレゲル溶液を不活性雰囲気下で加熱乾燥と同時に重合（架橋反応を促進）させることによって製造される。
【０１０２】
例えば、上記電極（正極および／または負極）上に、調製された上記溶液またはプレゲル溶液を塗布し、所定の厚さの電解質層またはその一部（電解質層厚さの半分程度の電解質膜）を形成する。その後、電解質層（膜）が積層された電極を硬化または加熱乾燥と同時に重合（架橋反応を促進）させることによって、電解質の機械的強度を高め、電解質層（膜）を製膜形成する（完成させる）。
【０１０３】
あるいは、別途、電極間に積層される電解質層またはその一部（電解質層厚さの半分程度の電解質膜）を準備する。電解質層（膜）は、上記溶液またはプレゲル溶液を、ＰＥＴフィルムなど適当なフィルム上に塗布し、硬化または加熱乾燥と同時に重合（架橋反応を促進）させることによって製造される。
【０１０４】
硬化または加熱乾燥は真空乾燥機（真空オーブン）などを用いることができる。加熱乾燥の条件は溶液またはプレゲル溶液に応じて決定され、一義的に規定できないが、通常は３０〜１１０℃で０．５〜１２時間である。
【０１０５】
電解質層（膜）の厚さは、スペーサなどを用いて制御できる。光重合開始剤を用いる場合には、光透過性のギャップに流し込み、乾燥及び光重合ができるような紫外線照射装置を用いて紫外線を照射して、電解質層内のポリマーを光重合させ架橋反応を進行させて製膜するとよい。ただし、この方法に限定されないことは勿論である。重合開始剤の種類に応じて、放射線重合、電子線重合、熱重合などを使いわける。
【０１０６】
また、上記で用いるフィルムは、製造過程で８０℃程度に加熱されることもありえるため、当該温度程度での十分な耐熱性を有し、さらに溶液またはプレゲル溶液との反応性がなく、製造過程で剥離し除去する必要上、離型性に優れたものを用いるのが望ましく、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリプロピレンフィルムなどを使用することができるが、これらに制限されるべきものではない。
【０１０７】
なお電解質層の幅は、バイポーラ電極の集電体の電極形成部サイズよりも若干小さくすることが多い。
【０１０８】
上記溶液またはプレゲル溶液の組成成分やその配合量などについては、使用目的に応じて適宜決定されるべきものである。
【０１０９】
なお、電解液を染み込ませたセパレータは、バイポーラ型でない従来の溶液系のバイポーラ電池に用いられる電解質層と同様の構成であり、従来公知の各種製造方法、例えば、電解液を染み込ませたセパレータをバイポーラ電極に挟み込んで積層する方法や真空注液法などにより製造できるため、以下、詳しい説明は省略する。
【０１１０】
（６）バイポーラ電極と高分子電解質層との積層
▲１▼電解質層（膜）が一面または両面に形成されたバイポーラ電極の場合には、高真空下で十分加熱乾燥してから、電解質層（膜）が形成された電極を適当なサイズに複数個切りだし、切り出された電極を直接貼り合わせて、バイポーラ電池本体（電極積層体）を作製する。
【０１１１】
▲２▼別々にバイポーラ電極と電解質層（膜）を作製した場合には、高真空下で十分加熱乾燥してから、バイポーラ電極と電解質層（膜）をそれぞれを適当なサイズに複数個切りだす。切りだされたバイポーラ電極と電解質層（膜）とを所定数張り合わせて、バイポーラ電池本体（電極積層体）を作製する。
【０１１２】
なお、積層時には、集電体延長部表面に、集電体同士が接触して短絡しないように、適当な厚さのポリイミドフィルム等の絶縁用フィルムを糊で数箇所接着しながら挟んで積層する（図５を参照のこと。）。ただし、本発明では、これに制限されるものではなく、上述したように、集電体の作製段階で、集電体延長部に絶縁性フィルム等の絶縁処理部を被覆形成しておけば、当該バイポーラ電極と高分子電解質層との積層工程では、従来のバイポーラ電池と何ら変わることなく作業を進めることができる。
【０１１３】
上記電極積層体の積層数は、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。また、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。バイポーラ電極と電解質層（膜）とを積層、あるいは電解質層（膜）が形成された電極を積層させてバイポーラ電池を得る段階は、電池内部に水分等が混入するのを防止する観点から、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。
【０１１４】
（７）絶縁層の形成
本発明では、例えば、電極積層体の電極形成部の周囲の四辺ないし二辺（集電体延長部に隣接する二辺）を、所定の幅でエポキシ樹脂（前駆体溶液）等に浸漬または樹脂を注入ないし含浸する。いずれの場合にも、事前に集電体延長部を離型性マスキング材等を用いてマスキング処理しておく。その後エポキシ樹脂を硬化させて、絶縁部を形成し、その後、マスキング材を剥がせばよい。
【０１１５】
（８）リード端子の接続
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、負極端子板の集電体延長部側ではない辺に、さらに正極リード、負極リードを接合（電気的に接続）する（図５参照のこと。）。正極リードおよび負極リードの接合方法としては、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。
【０１１６】
（９）集電体延長部分による電極形成部分の包み込み
電極積層体の集電体延長部および絶縁性セパレータなどの絶縁処理部を上下に折り曲げて、電極形成部分を上下から包み込む構造とする（図５（ａ）、（ｂ）参照のこと。）。この点に関しては、既に説明しているので、ここでの説明は省略する。
【０１１７】
（１０）パッキング（電池の完成）
最後に、集電体延長部分で電極形成部分を包み込む構造になっている電池積層体全体を、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。封止の際には、正極リード、負極リードの一部を電池外部に取り出す。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。
【０１１８】
【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。
【０１１９】
実施例１
＜電池の製造＞
１．正極層の形成
正極活物質として平均粒子径２μｍのスピネルＬｉＭｎ２Ｏ４［４１．７質量％］、導電助剤としてアセチレンブラック［８．３質量％］、高分子電解質の原料の、ホストポリマーとして、ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）とポリプロピレンオキシド（ＰＰＯ）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。）［３３．３質量％］、支持塩（リチウム塩）として、Ｌｉ（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）２Ｎ［１６．７質量％］、スラリー粘度調整溶媒としてＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）（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。）および熱重合開始剤としてＡＩＢＮ（ホストポリマー量に対して１０００質量ｐｐｍ）からなる材料を上記比率（スラリー粘度調整溶媒および熱重合開始剤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。
【０１２０】
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分間乾燥と同時に熱重合により硬化させて乾燥厚さ５０μｍの正極層を形成した。
【０１２１】
２．負極層の形成
負極活物質としてＬｉ４Ｔｉ５Ｏ１２［２１．８質量％］、導電助剤としてアセチレンブラック［８．４質量％］、高分子電解質の原料のホストポリマーとして、ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）とポリプロピレンオキシド（ＰＰＯ）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。）［４２．１質量％］、支持塩（リチウム塩）として、Ｌｉ（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）２Ｎ［２１．３質量％］、スラリー粘度調整溶媒として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。）および熱重合開始剤としてＡＩＢＮ（ホストポリマー量に対して１０００質量ｐｐｍ）からなる材料を上記比率（スラリー粘度調整溶媒および熱重合開始剤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。
【０１２２】
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分間乾燥と同時に熱重合により硬化させて乾燥厚さ５０μｍの負極層を形成した。
【０１２３】
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、図５（ａ）等参照のこと）。
【０１２４】
３．高分子電解質（層）膜の形成
正極、負極をそれぞれ両面に形成したバイポーラ電極の、正極、負極、それぞれの面に厚さ５０μｍの電解質膜を積層した。
【０１２５】
高分子電解質膜の作製は、次のように行った。下記の高分子原料を５３質量％、リチウム塩としてＬｉＮ（ＳＯ２Ｃ２Ｆ５）２を２６質量％、光重合開始剤としてベンジルジメチルケタールを高分子原料の０．１質量％加えて、溶媒としてドライアセトニトリル用いて溶液を調製したあとアセトニトリルを真空蒸留で除いた。テフロン（登録商標）スペーサーを用いて厚さを規定し、正極層、負極層をそれぞれ両面に形成したバイポーラ電極の正極層上にこの粘性の高い溶液を満たし、紫外線を２０分間照射して光重合（架橋）した。膜を取り出して、真空容器に入れて９０℃にて１２時間高真空下で加熱乾燥して残留水分と溶媒を除き、厚さ５０μｍの電解質膜を形成した。同様に、バイポーラ電極の、負極層上にも上記粘性の高い溶液を満たし、紫外線を２０分間照射して光重合（架橋）した。膜を取り出して、真空容器に入れて９０℃にて１２時間高真空下で加熱乾燥して残留水分と溶媒を除き、厚さ５０μｍの電解質膜を形成した。
【０１２６】
高分子原料には、文献（Ｊ．  Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍ．  Ｓｏｃ．，  １４５  （１９９８）  １５２１．）の方法に従って合成したポリエーテル形のネットワーク高分子原料を用いた。
【０１２７】
４．バイポーラ電池の形成
電解質膜を形成したバイポーラ電極を、正極と負極が電解質を挟んで対向するように積層して、単電池層を形成した。
【０１２８】
集電体延長部には、集電体同士が接触して短絡しないように、絶縁用フィルムとして厚さ１０μｍのポリイミドフィルムを挟んで積層した（図５を参照のこと。）。
【０１２９】
単電池層が１０層（単電池層１０セル分）形成されるように電極を積層した。その後、集電体延長部およびポリイミドフィルムを図５（ａ）に示すように、折り線に沿って上下方向にそれぞれ折り曲げて、図５（ｂ）に示すように、集電体延長部で電極塗布部分を上下から包み込む構造の電池積層体とした。
【０１３０】
この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。なお、電極リードは、図５（ｂ）に示すように、集電体延長部側に形成して電池外装材から外部に取り出した。
【０１３１】
比較例１
比較例１として集電体延長部を持たない集電体を用いた以外は実施例１と同様にして１０層（単電池層１０セル分）積層した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。
【０１３２】
＜評価＞
上記実施例１および比較例１の集電体延長部のない、従来の高分子電解質バイポーラ電池に対し、満充電で釘刺し試験を行った（図５（ｂ）参照のこと。）。
【０１３３】
従来のバイポーラ電池は、釘刺し後に各単電池層の電圧を計測したところ、３層の電圧が０Ｖになっており、残りの７層は３Ｖ以上の電圧を維持していた。
【０１３４】
それに対し本発明のバイポーラ電池は、釘刺し後にすべての単電池層の電圧が０Ｖになっていた。
【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】図５（ａ）は、本発明の特徴部分の構造を解り易くしめすために、集電体１の一部が延長されたままの状態を模式的に表した展開図（ないし製造過程での折り曲げ前の組み立て状態図）を表わし、図５（ｂ）は、集電体延長部で電極形成部分を包み込む構造を模式的に表す電池側断面概略図を示し、図５（ｃ）は、１枚のセパレータを２つに折りたたんで、折り目を集電体延長部の１つの端面に当るようにして設置する様子を表した概略説明図であり、図５（ｄ）は、１枚のセパレータを２つに折りたたんで、折り目を集電体延長部の１つの端面に当るようにして設置する他の様子を表した概略説明図である。
【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）、
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…バイポーラ電池、
２１…電極形成部（正極層および負極層）、
２３、２３ａ、２３ｂ…集電体延長部、
２５…絶縁用セパレータ。
【図１】
2004247209.tif 000003
【図２】
2004247209.tif 000004
【図３】
2004247209.tif 000005
【図４】
2004247209.tif 000006
【図５】
2004247209.tif 000007