(57)【要約】      （修正有）【課題】バイポーラ電池を用いて構成した組電池を車両の動力源として使用する場合であっても、バイポーラ電池の容量を増加し、電池の内部抵抗を低減でき、要求される高出力と高エネルギーを両立することのできる組電池を提供する。【解決手段】バイポーラ電池３と、一般電池５を前記バイポーラ電池の正極１３と負極１５の組み合わせの構成の数だけ直列接続した一般電池群７の２種類の電池を並列構造にした組電池１であって、前記バイポーラ電池には構成される各単電池層に連結した検知用のタブ９を有し、前記検知用のタブと同一電位レベルの一般電池の直列毎のタブ連結部１１が電気的に結合されていることを特徴とする組電池。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バイポーラ電池と、一般電池を前記バイポーラ電池の正極と負極の組み合わせの構成の数だけ直列接続した一般電池群の２種類の電池を並列構造にした組電池であって、
前記バイポーラ電池には構成される各単電池層に連結した検知用のタブを有し、
前記検知用のタブと同一電位レベルの一般電池の直列毎のタブ連結部が電気的に結合されていることを特徴とする組電池。
【請求項２】
前記バイポーラ電池の正極及び負極タブの合計断面積が、前記検知用のタブと前記一般電池の直列毎の連結タブとの結線の断面積の少なくとも倍以上有することを特徴とする請求項１に記載の組電池。
【請求項３】
前記一般電池のタブ同士の接合が、振動溶着によりなされていることを特徴とする請求項１または２に記載の組電池。
【請求項４】
前記検知用のタブと前記一般電池の直列毎の連結タブの全結線の材質のヤング率が、検知用のタブ及び一般電池の直列毎の連結タブの材質のヤング率と同等以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の組電池。
【請求項５】
前記バイポーラ電池表面上の重心と、前記一般電池群投影外形の重心間の距離が、バイポーラ電池若しくは一般電池群外形の短辺の長短辺長さよりも短いことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の組電池。
【請求項６】
前記バイポーラ電池表面上に、前記一般電池群の少なくとも一部が重なることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の組電池。
【請求項７】
前記バイポーラ電池の正極活物質材料が、Ｌｉ−Ｍｎ系複合酸化物であることを特徴とする特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の組電池。
【請求項８】
前記バイポーラ電池の負極活物質材料が、結晶性炭素材および非結晶性炭素材から選ばれてなることを特徴とする特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の組電池。
【請求項９】
請求項１〜８に記載の組電池を少なくとも２以上直列、並列、または直列と並列の複合接続したことを特徴とする複合組電池。
【請求項１０】
請求項１〜８に記載の組電池、又は請求項９に記載の複合組電池を搭載してなることを特徴とする車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バイポーラ電池と、一般電池を該バイポーラ電池の正極と負極の組み合わせの構成の数だけ直列接続した直列一般電池（一般電池群）の２種類の電池を並列構造にした組電池に関する。
【０００２】
バイポーラ電池は、通常、一般的に、電池内部の正極と負極の組み合わせの構成（単電池層＝セル）が複数直列接続されている、いわば、正極と負極の組み合わせの構成が複数存在するバイポーラ構造の電池である（図１４参照のこと）。またこのようなバイポーラ電池に対し、一般電池は、通常、一般的に、電池内部の正極と負極の組み合わせの構成が並列接続されている、いわば正極と負極の組み合わせの構成が１つであるバイポーラ構造でない電池をいう（図１５参照のこと）。
【背景技術】
【０００３】
近年、環境保護運動の高まりを背景として電気自動車（ＥＶ）、ハイブリット自動車（ＨＥＶ）、燃料電池車（ＦＣＶ）の導入を促進すべく、これらのモータ駆動用電池の開発が行われている。この用途には、繰り返し充電可能な二次電池が使用される。ＥＶ、ＨＥＶ、ＦＣＶのモータ駆動のような高出力及び高エネルギー密度が要求される用途では、単一の大型電池は事実上作れず、複数個の電池を直列に接続して構成した組電池を使用することが一般的であった。また、このような組電池を構成する一個の電池として、複数のバイポーラ電極から構成されるバイポーラ二次電池が提案されている。
【０００４】
該バイポーラ二次電池は、下記特許文献１、２にも記載されているように、複数のバイポーラ電極から構成される電池であり、従来の薄型ラミネート型電池よりも、薄型、軽量で放熱性が良好であるなど、種々の優れた特性を備えている。特に、バイポーラ電池では、そのバイポーラ電極構造により電池内のセル（単電池）を直列に接続した構成をとるため、出力特性に優れている。
【特許文献１】特開２０００−１００４７１号公報
【特許文献２】特開２０００−１９５４９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１、２に記載のバイポーラ二次電池を複数個直列に接続して構成した組電池を車両の動力源として使用する場合には、出力特性は十分である反面、エネルギー特性が十分得られない問題があった。すなわち、車両で使用する電池に求められる性能は、例えばパワーウインドーやデフォッガーやドアミラー等の補器の連続駆動（数百Ｗ）やピーク駆動（数ＫＷ）を作動できることや、低温時にエンジンを始動する（数ＫＷ）、低温でパワーアスストや回生をするなどがあり、高出力と高エネルギーが共に要求される。そのどちらかの性能を維持しつつ、他の性能を上げると電池、ひいては組電池が大きくなり、重量・容積的に経済的でなかった。上記特許文献１、２に記載のバイポーラ二次電池を用いて組電池を構成する場合、出力性能を維持しつつ、他のエネルギー性能を上げようとすると、電池の表面積を上げる必要があり、電池、ひいては組電池が大きくなり、重量・容積的に経済的でなかった。さらに上記特許文献１、２に記載のバイポーラ二次電池の表面積を上げて容量を増加すると内部抵抗が増加する問題があった。
【０００６】
そこで、本発明は、以上のような従来の技術の問題点を解消するために成されたものであり、バイポーラ電池を用いて構成した組電池を車両の動力源として使用する場合であっても、バイポーラ電池の容量を増加し、電池の内部抵抗を低減でき、要求される高出力と高エネルギーを両立することのできる組電池の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、バイポーラ電池と、一般電池を前記バイポーラ電池の正極と負極の組み合わせの構成の数だけ直列接続した一般電池群の２種類の電池を並列構造にした組電池であって、
前記バイポーラ電池には構成される各単電池層に連結した検知用のタブ（以下、単に検知タブともいう）を有し、
前記検知タブと同一電位レベルの一般電池の直列毎のタブ連結部（以下、単に一般直列連結タブともいう）が電気的に結合されていることを特徴とする組電池により達成することができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の組電池では、２つの異なった特性の電池（バイポーラ電池＋一般電池群）を並列接続することで効率よく、高出力とエネルギーの両性能を両立させることが可能となった。
【０００９】
また本発明の組電池では、バイポーラ電池の各単電池層（以下、単電池層を単にセルないし電池単位ともいう）に検知タブを設けることで、各単電池層の電圧を検知し、各単電池層のＳＯＣ異常を察知することができる（図２〜４参照のこと）。
【００１０】
さらに本発明の組電池では、バイポーラ電池の各単電池層の検知タブと電圧的に同レベルの一般電池群の一般直列連結タブを連結することで、この組電池を安定に作動させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に添付図面を参照して、本発明にかかる組電池の好適な実施の形態を、説明する。
【００１２】
図１は、本発明の組電池の代表的な実施形態を模式的に表した平面概略図である。
【００１３】
図１に示すように、本発明の組電池１は、バイポーラ電池３と、一般電池５を前記バイポーラ電池１の正極と負極の組み合わせの構成の数だけ直列接続した一般電池群７の２種類の電池を並列構造にした組電池１であって、前記バイポーラ電池３には構成される各単電池層に連結した検知タブ９を有し、前記検知タブ９と同一電位レベルの一般電池の直列毎のタブ連結部（一般直列連結タブ）１１が電気的に結合されていることを特徴とするものである。
【００１４】
上記構成を有する本発明の組電池１では、正極と負極の組合せが複数である複数電池単位のバイポーラ電池３と、その直列数が該バイポーラ電池３の電池単位数と同じ、一般電池５の直列電池（一般電池群）７を並列接続してなるものである。かかる構成とすることにより、バイポーラ電池３の両端（＋端子１３、−端子１５）と、一般電池群７の両端（＋端子（正極タブ）１７、−端子（負極タブ）１９）がほぼ同一電圧になり（ＳＯＣを統一した場合）、高出力のバイポーラ電池３と、高エネルギーの一般電池群７の両方の特性を併せ持つ組電池１を構成できる（図１等参照のこと）。なお、電池内部が直列接続された構造のバイポーラ電池３では電池単位数＝バイポーラ電池内部のセル（図３参照のこと）の数となる。電池内部が並列接続された構造の一般電池５を直列接続した構造の一般電池群７では電池単位数＝一般電池群を構成する一般電池７の数となる。
【００１５】
また、本発明の組電池１では、バイポーラ電池３の各電池単位（＝各セル）の電圧を外部より検知するために、検知タブ９を取り出す構造にしている（図１、２、４参照のこと）。これによりバイポーラ電池３の全体電圧（外部端子１３、１５間電圧）と各電池単位（各検知タブ９Ｂ〜９Ｌ）のＳＯＣを計測することが可能となり、電池、ひいては組電池を安定に使用できるようになる。
【００１６】
さらに、本発明の組電池１では、バイポーラ電池３の外部端子（例えば、＋端子１３＝検知タブ９Ｍ）に対する各検知タブ９（９Ａ〜９Ｌ）の電位と等電位の一般電池群７の一般直列連結タブ１１（１１Ｂ〜１１Ｌ、更に一般電池群７の両端の電極タブ１７、１９を含む。）とを電気的に連結することで、等電位にすることができる。即ち、容量が小さく、小さな容量ばらつきが大きなＳＯＣ変動を起こす可能性のあるバイポーラ電池３側の各電池単位に対し、容量が大きく、比較的電流の出入りによって容量ばらつきが起き難い一般電池群７の各電位を連結する、即ち検知タブ９（Ａ〜Ｍ）と一般直列連結タブ１１（Ｂ〜Ｌ、更に電極タブ１７、１９を含む）とを結線２１（Ａ〜Ｍ）で電気的に結合することで、バイポーラ電池３側の各セルごとの電圧バラツキを一般電池群７の一般電池５が抑制することが可能となり、安定して使用が可能な電池３、５、ひいては組電池１が構成できる。
【００１７】
ここで、同一電位レベルとは、電池単位数が同じ位置の電位レベルをいう。例えば、単層４Ｖの電池（＝単電池層；セル）を３層したバイポーラ電池３は、１電池（セル）単位目は４Ｖ、２電池（セル）単位目は８Ｖ、３電池（セル）単位は、１２Ｖというようになる。一方、一般電池群７の一般電池５（電池電圧４Ｖ）が３直列された場合は、１直電池分（一般電池１つ）で４Ｖ、２直列（一般電池２つを直列）で８Ｖ、３直列（一般電池３つを直列）で１２Ｖとなる。このとき電位の等しい位置を連結するということである（図１参照のこと）。実際、ＳＯＣにより電圧の変動がある電池では、例えば、Ｌｉイオン電池は、ＳＯＣ０％２．５Ｖ、ＳＯＣ１００％４．２Ｖというように電位が変化する。この場合は、一般電池群７とバイポーラ電池３のＳＯＣをそろえた場合の電位レベルで接続を行う。
【００１８】
発明の効果においても説明したように、ＥＶ、ＨＥＶ、ＦＣＶ等の車両で使用する電池に求められる性能は、例えば、パワーウインドーやデフォッガーやドアミラー等の補器の連続駆動（数百Ｗ）やピーク駆動（数ＫＷ）を作動できることや、低温時にエンジンを始動する（数ＫＷ）、低温でパワーアスストや回生をするなどがあり、高出力とエネルギーが共に要求される。そのどちらかの性能を維持しつつ、他の性能を上げると電池が大きくなり、重量・容積的に経済的でない可能性が高い。そこで、本発明では、上記したように２つの異なった特性の電池であるバイポーラ電池３と一般電池群７を並列接続することで効率よく、両性能を両立させることが可能となったものである。
【００１９】
このうちバイポーラ電池３は、全体の電圧（端子１３、１５間電圧）のみ計測していると内部の各層（＝各単電池層２４＝各セル）の電圧（ＳＯＣ）がばらつく可能性がある。例えば、図３に示すように、１電池単位（１単電池層）４Ｖの構成で該単電池層２４が１０層（セル数が１０）のバイポーラ電池３を製造すると、バイポーラ電池３全体では４０Ｖになるが、内部の各単電池層２４が４Ｖ、３．５Ｖ、４．５Ｖ等とばらついても全体の電圧だけからは判明がつかない。しかし、内部の各単電池層２４の１つでも過充電状態や、過放電状態になるとその単電池層が電池的に不安定になり、バイポーラ電池３を安定に作動させることが困難になる。そこで検知用のタブ９を設定し、各単電池層２４の電圧を検知し、各単電池層２４のＳＯＣ異常を察知することとしたものである（図２〜４参照のこと）。
【００２０】
さらに、本発明では、バイポーラ電池３の各単電池層２４の検知タブ９と電圧的に同レベルの一般電池群７の一般直列連結タブ１１を結線２１で連結することで、この組電池１を安定に作動させることが可能となる。この点を図５及び図６を用いて詳しく説明する。図５（ａ）は、図１の組電池の構成を簡略化し、バイポーラ電池側の電池内部の各層が直列接続された構成と、一般電池群側の各一般電池が直列接続された構成を示すと共に、バイポーラ電池側の検知用タブと同一電位レベルの一般電池の直列毎の一般直列連結タブが結線で電気的に結合されている様子を模式的に表した概略図面である。図５（ｂ）は、図５（ａ）の測定点にて大電流放電後の時間推移に伴うバイポーラ電池側と一般電池群側の電流値の変化を計測し、グラフに示したものである。図６（ａ）は、本発明の組電池と対比すべく、図５（ａ）の組電池の構成において、バイポーラ電池側の検知用タブと同一電位レベルの一般電池の直列毎の一般直列連結タブを電気的に結合することなく組電池としている様子を模式的に表した概略図面である。図６（ｂ）は、図６（ａ）の測定点にて大電流放電後の時間推移に伴うバイポーラ電池側と一般電池群側の電流値の変化を計測し、グラフに示したものである。
【００２１】
図５（ａ）では、バイポーラ電池３側の電池内部の５つの単電池層（セル）２４が直列に接続された構成と、一般電池群７側では５つの一般電池５が直列に接続された構成を示すと共に、バイポーラ電池３側の検知用タブ（図示せず）と同一電位レベルの一般電池５の直列毎の一般直列連結タブ（図示せず）が結線２１で電気的に結合されている。図５に示すように、例えば、バイポーラ電池３内部の各単電池層２４の容量が１０ｍＡｈで、一般電池５の容量が１０００ｍＡｈとした場合、仮に１０ｍＡで電流を流すと約１時間でバイポーラ電池３は容量が無くなり、ＳＯＣは１００％→０％になってしまう。このとき各単電池層２７に１０％の容量ばらつきがあると、容量平均より１０％低い単電池層２７では、ＳＯＣが１００％を超えたり、０％を割ったりと電池が不安定な領域に入ってしまう。一方、一般電池５では同様に電流を流しても約９９０ｍＡｈの容量が残り、ＳＯＣは殆どずれない。ここでバイポーラ電池３と一般電池５を並列接続すると、両電池の両端の電位が等しくなるため、大きな容量の一般電池５のＳＯＣに向かって、バイポーラ電池３のＳＯＣが移動していくため、安定なＳＯＣ範囲を維持できる（図５（ｂ）参照のこと）。この点を、図５（ｂ）を用いて説明すると、放電時間０では、組電池１が大電流放電を終えた直後であり、バイポーラ電池３側には容量が残っていない状態である。大電流放電後からＡまで時間が経過した時点では、容量が豊富な一般電池５からバイポーラ電池３に電流が流れ込む状態となる。大電流放電後からＢまで時間が経過した時点では、一時的に電流値が０になる点である。大電流放電後からＣまで時間が経過した時点では、一部電流がバイポーラ電池３から一般電池５に逆流する状態である。大電流放電後からＤまで時間が経過した時点以降は、バイポーラ電池３と一般電池５が電流的に安定する状態（電流値が０になる）となる。
【００２２】
また、本発明の組電池１では、一般電池群７のＳＯＣ制御だけでは足りない場合には、本発明の構造に更に外部回路を用いて、回路的に電圧・ＳＯＣを制御することで更に安定な組電池を構成することが可能となるが、特に限定されるものではない。
【００２３】
一方、図６（ａ）に示すように、バイポーラ電池３と一般電池群７の並列構造のみでは、バイポーラ電池３側の容量のばらつきにより、不安定なＳＯＣ領域に入る可能性があった。この点を図６（ｂ）を用いて説明すると、放電時間０では、組電池１が大電流放電を終えた直後であり、バイポーラ電池３側には容量が残っていない状態である。大電流放電後からＡまで時間が経過した時点では、容量が豊富な一般電池５からバイポーラ電池３に電流が流れ込む状態となる。大電流放電後からＢまで時間が経過した時点では、一時的に電流値が０になる点である（ここまでは、図５（ｂ）と同様である）。その後、大電流放電後からＣまで時間が経過した時点では、バイポーラ電池３と一般電池５が電流的に安定する前に一時的に電流値が逆転する状態である。この後安定化してゆくが、その時間が図５（ａ）の連結仕様に対し、長時間かかる。即ち、バイポーラ電池３側で過充電状態が長く続くことになる。そのためバイポーラ電池３側の容量のばらつきにより、不安定なＳＯＣ領域に入る可能性がある。
【００２４】
本発明の組電池では、バイポーラ電池３の正極タブ１３及び負極タブ１５の各断面積が、検知用のタブ９と前記一般電池の直列毎の連結タブ１１との結線２１の断面積の少なくとも倍以上有することが望ましい。これは、バイポーラ電池３の正極タブ１３及び負極タブ１５は、高出力のバイポーラ電池３が使用される場合の大電流を流しても発熱等が問題ない程度に大きくする必要があるが、検知タブ９と一般直列連結タブ１１の結線２１は、基本的に大電流を流さない（大電流を流す必要もない）ため、断面積を大きくする必要がないためである。また、結線２１の断面積が大きくなると、連結の結線２１が太くなり、電池重量・体積的にメリットが小さくなる。また、結線２１の断面積が大きいと抵抗が小さく、電流が流れ易くなるが、あまり大きな電流が検知タブ９から流れると、バイポーラ電池３の各単電池層２７（図３参照のこと）のばらつきが逆に大きくなる可能性がある。従って、正極タブ１３及び負極タブ１５の各断面積は、結線２１（１本）の断面積の２倍以上が望ましい。更には、各結線２１のトータルの断面積の２倍以上が更に望ましい。
【００２５】
また、本発明の組電池では、一般電池５の電極タブ同士の接合が、振動溶着によりなされていることが望ましい。すなわち、一般電池５の直列毎のタブ連結部（一般直列連結タブ）１１の接合（一般電池５を直列接続する場合の接続方法）が、振動溶着によりなされていることが望ましい。これは、タブの接続抵抗が一般的に低くなるためである。またタブ面に対し、複数スポットで振動溶着を行うことにより、結合部位の剛性が上がり、一般電池群の剛性が高くなる利点もあるためである。さらに振動溶着では、通常のスポット溶着に比べ、接合時の温度上昇が小さく、電池要素材料（電極活物質、セパレータ、電解質等）や電池外装材のシール部への影響等を抑えることができる。また、リベット接合に比べ、接続抵抗のばらつきが小さくなる。ただし、本発明はこれらに制限されるものではなく、一般電池５の電極タブ同士を接合し、連結するためには、振動溶着（超音波溶接）のほか、熱溶接、レーザ溶接または電子ビーム溶接を用いることもできる。また、一般電池５の直列毎のタブの接合は、図１にあるようにタブ同士を直接接合してもよいし、配置によっては、リベットのようなバスバー１２を用いて、またはカシメの手法を用いることができる。さらにバスバー１２と一般電池５のタブを連結する場合にも、振動溶着（超音波溶接）のほか、熱溶接、レーザ溶接または電子ビーム溶接を用いてもよいなど、特に制限されるものではない。
【００２６】
同様に、バイポーラ電池３の検知タブ９（検知タブ９Ｍ、９Ａを兼ねる電極タブ１３、１５を含む）と一般直列連結タブ１１（１１Ｂ〜１１Ｌ、更に一般電池群７の両端の電極タブ１７、１９を含む。）とを結線２１で電気的に連結するにも、振動溶着（超音波溶接）、熱溶接、レーザ溶接または電子ビーム溶接を用いることもできる。またカシメの手法を用いることもできるなど、特に制限されるものではない。
【００２７】
また、上記検知タブ９と一般直列連結タブ１１の全結線２１（Ａ〜Ｍ）の抵抗が、それら全体の平均値に対し、＋３０％〜−３０％の範囲にあることが望ましい。結線２１の抵抗が異なるとバイポーラ電池３の各単電池層２７の容量ばらつきが大きくなる可能性が高くなるためである。さらに、結線２１の抵抗の平均値に対し、それぞれの結線抵抗が＋３０％〜−３０％の範囲にあることが望ましい。この範囲内であれば、容量ばらつきがあっても問題が少ないからである。また、この幅は電池の安定動作の寿命によって決まるため、幅が小さい方が望ましい。好ましくは、＋１０％〜−１０％にあると良い。
【００２８】
また、本発明の組電池では、検知タブ９と一般直列連結タブ１１の全結線２１（Ａ〜Ｍ）の材質のヤング率が、検知タブ９及び一般直列連結タブ１１の材質と同等以下であることが望ましい。バイポーラ電池３と一般電池群７を並列接続した組電池１は、結線２１によって一体化される組電池であるため、振動の影響を受け易い可能性がある。そこでその接続部であるタブ９、１１と結線２１自体が振動的に耐性があるためには、タブ９、１１と結線２１のヤング率が近い値であるか、タブ９、１１のヤング率が結線２１のものよりも大きいことが相応しい。ヤング率の値が近い場合は全体が剛性的に一体化され、相応しく。結線２１のヤング率が小さい場合は、バイポーラ電池３全体と、一般電池群７全体が一体となり、結線部を節として振動し、振動に弱いタブ部の接合部が揺れるのを防止できる。
【００２９】
上記ヤング率の要件を満足する材質としては、バイポーラ電池３の検知タブ９は、Ｌｉイオン電池で構成する場合は、ＳＵＳ（２００ＧＰａ）、Ｔｉ（１１０ＧＰａ）、銅とアルミのクラッド材になる。一般電池５の場合、正極タブ１７がＡｌ（７０ＧＰａ）、負極タブ１９がＮｉ（２００ＧＰａ）、Ｃｕ（１３０ＧＰａ）であるため、一般直列連結タブ１１（正極タブ１７＋負極タブ１９）はこれら２種の材質からなる。そのため結線２１としては、Ａｌ線、Ｃｕ線、鉄（１１０Ｇｐａ）線を用いることが望ましい。ただし、本発明では、これらに制限されるものではない。なお、一般電池５の直列毎のタブ連結部にバスバー１２を用いる場合、上記ヤング率の要件を満足するバスバー１２の材質としては、銅、アルミニウム等になる。図１の一般直列連結タブ１１（Ｉ）では結線２１（Ｉ）をバスバー１２に接合することもあるためである。
【００３０】
検知タブ３と一般直列連結タブ１１の間の結線の模式図を図１、図８に示す。図１は、上記した通りである。図８は、本発明の組電池の代表的な他の実施形態を模式的に表した平面概略図である。
【００３１】
図８に示す本発明の組電池１でも、バイポーラ電池３と、一般電池５を前記バイポーラ電池１の正極と負極の組み合わせの構成の数だけ直列接続した一般電池群７の２種類の電池を並列構造にした組電池１であって、前記バイポーラ電池３には構成される各単電池層に連結した検知タブ９を有し、前記検知タブ９と同一電位レベルの一般電池５の直列毎のタブ連結部（一般直列連結タブ）１１が電気的に結合されている。図１の組電池の構成上の違いは、図８では、バイポーラ電池３の電極タブ１３、１５を共に電池の上辺から取り出すと共に、一般電池群７を構成する一般電池５を該バイポーラ電池３の左右両辺に同数（８個）づつ配置したものである。そのため、該バイポーラ電池３では、検知タブ９も、同様にバイポーラ電池３の左右両辺から取り出している。
【００３２】
図８にあるように、結線２１は、出来るだけ長さが等しく、且つバイポーラ電池３と一般電池群７の距離が離れないように配線することが望ましい。また、リード線ではなく、金属板でもよい。配線図は、この実施例には限定されず、前記の目的を満足すればこれらと異なる配線でも良い。同様に、一般電池５の直列毎のタブ連結部（一般直列連結タブ）１１は電気的に結合されていればよく、図１で用いたように、一般電池５の電極タブ同士を直接接合してもよいし、金属板やリベットのようなバスバー１２を用いてもよい。さらに図８にあるように、リード線のような結線（例えば、一般直列連結タブ１１Ｂ参照のこと）で電気的に結合してもよい。本発明では、こうしたリード線のような結線による一般電池５の直列毎のタブ連結部も含めて一般直列連結タブと称している。
【００３３】
次に、本発明の組電池では、バイポーラ電池表面上の重心と、前記一般電池群投影外形の重心間の距離が、バイポーラ電池若しくは一般電池群外形の短辺の長短辺長さと短短辺長さの範囲にあることが望ましい（但し、バイポーラ電池表面上に、一般電池群の少なくとも一部が重なる場合を除く）。
【００３４】
図７は、図１の組電池を、バイポーラ電池表面上の重心と、前記一般電池群投影外形の重心間の距離が、バイポーラ電池若しくは一般電池群外形の短辺の長短辺長さと短短辺長さの範囲になるように配置してなる防振構造の実施形態を模式的に表した概略平面図である。したがって、図１の組電池と構成自体は同じであるため、上記重心間の距離の要件以外の説明は省略する。併せて、図中の符号も、図１と同様であり、上記重心間の距離の要件を説明するのに特に必要ないため、符号の一部は省略した。図８、９においても、基本的には、図１の組電池の構成は同じであり、タブや一般電池群の配置が異なるだけであるので、重心間の距離の要件以外の説明は省略する。併せて、図中の符号も、図１と同様であり、重心間の距離の要件を説明するのに特に必要ないため、符号の一部は省略した。
【００３５】
図７では、図１の組電池１を、バイポーラ電池３表面上の重心Ｇ１と、一般電池群７の投影外形の重心Ｇ２間の距離Ｌが、バイポーラ電池３若しくは一般電池群７外形の短辺の長短辺長さＬ１と短短辺長さＬ２の範囲になるように配置されている。即ち、図７では、バイポーラ電池３の重心Ｇ１と一般電池群７の重心Ｇ２間の距離Ｌが、バイポーラ電池３の短辺（図７：長短辺）と一般電池群の短辺（図７：短短辺）の長さの範囲に含まれるようにしている。こうすることで、バイポーラ電池３と一般電池群７間の距離Ｌを出来るだけ小さくし、一体化することで組電池全体の剛性を上げ、振動に対する耐性を付与することができる。図１０に、図７の結線がある組電池（発明構造）と、図７の組電池において検知タブと一般直列連結タブを電気的に結合しない（結線がない）組電池（従来構造）の振動の様子を示す。図１０に示すように、結線が無い場合は組電池全体に剛性がないため、振動伝達率に大きなピークが見られるが、結線がある場合は、組電池に剛性が付与され、且つ重心位置が近いことから、防振効果を発揮し、ピークと残体の振動レベルが下がっていることがわかる。なお、図１０の組電池の振動試験は、本発明にかかる組電池が車両に搭載された場合に、車両から受ける振動によって組電池がどのように振動するのかを測定し、周波数−振動伝達率の特性を表したものである。この測定方法については、後述する実施例にて説明する。
【００３６】
一方、図８の組電池のように一般電池群７の配置をバイポーラ電池３の両側にし、組電池１全体を対象配置にすることも望ましい。詳しくは、バイポーラ電池３表面上の重心Ｇ１と、バイポーラ電池３の右側に分割配置された一般電池群７ａの投影外形の重心Ｇ２間の距離Ｌａが、バイポーラ電池３若しくは一般電池群７ａ外形の短辺の長短辺長さＬ１と短短辺長さＬ２の範囲になるように配置されている。同様に、バイポーラ電池３表面上の重心Ｇ１と、バイポーラ電池３の左側に分割配置された一般電池群７ｂの投影外形の重心Ｇ３間の距離Ｌｂが、バイポーラ電池３若しくは一般電池群７ｂ外形の短辺の長短辺長さＬ１と短短辺長さＬ３の範囲になるように配置されている。即ち、図８では、バイポーラ電池３の重心Ｇ１と一般電池群７の重心Ｇ２、Ｇ３間の距離Ｌａ、Ｌｂが、バイポーラ電池３の短辺（図８：長短辺Ｌ１）と一般電池群の短辺（図８：短短辺Ｌ２、Ｌ３）の長さの範囲に含まれるようにしている。この場合は、２つの一般電池群７にそれぞれ重心Ｇ２、Ｇ３が存在するため、それぞれの重心Ｇ１・Ｇ２間及び重心Ｇ１・Ｇ３間距離Ｌａ、Ｌｂで前記の要件、即ち、Ｌ２＜Ｌａ＜Ｌ１及びＬ３＜Ｌｂ＜Ｌ１を満たすことが望ましい。このように組電池１全体を対象配置にすることで組電池１全体のバランスが向上し、変振動を防止することが可能となるからである。
【００３７】
更に、本発明の組電池では、バイポーラ電池表面上に、一般電池群の少なくとも一部が重なることが望ましい。この場合には、バイポーラ電池表面上の重心と、前記一般電池群投影外形の重心間の距離が、バイポーラ電池若しくは一般電池群外形の短辺の長短辺長さよりも短いことが望ましく、バイポーラ電池若しくは一般電池群外形の短辺の短短辺長さよりも短いことがより望ましい。
【００３８】
図９は、図８の組電池を点線部分で折り曲げることにより、バイポーラ電池の上に重ねることで電池の投影面積を縮小させた組電池の一実施形態を表したものであり、バイポーラ電池表面上に一般電池群を重ねる前の様子を模式的に表した概略平面図である。この手法は、バイポーラ電池３と一般電池群７ａ、７ｂの重心Ｇ１・Ｇ２間及び重心Ｇ１・Ｇ３間距離Ｌａ、Ｌｂが特に小さくなるため、組電池１全体の剛性が向上し、防振に優れている。図９では、点線部分で折り曲げることで、バイポーラ電池３表面上の重心Ｇ１と、前記一般電池群７ａ、７ｂの投影外形の重心Ｇ２、Ｇ３間の距離Ｌａ、Ｌｂが、Ｌａ＜Ｌ２＜Ｌ１及びＬｂ＜Ｌ３＜Ｌ１となり、短短辺長さＬ２、Ｌ３よりも短くすることができる。
【００３９】
図９では、図８の組電池を点線部分で折り曲げてもよいように配線２１の材質を選択するのが望ましい。強度が高すぎると折り曲げた際やその後の振動により破損の恐れがあるためである。
【００４０】
なお、上記重心Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３は、図７〜９に示すように、電池の電極タブ及び検知タブを含めて形成される投影外形Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３を基準とする。
【００４１】
電池の長辺方向の各重心Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３の位置は、図７〜９に示すように、それぞれが水平線上（一直線上）にくるように配置するのが望ましい。
【００４２】
また、バイポーラ電池３若しくは一般電池群７外形の短辺の長短辺長さとは、バイポーラ電池３の短辺と、一般電池群７外形の短辺のうち、長いほうの短辺の長さをいう。逆に、ここでいうバイポーラ電池３若しくは一般電池群７外形の短辺の短短辺長さとは、バイポーラ電池３の短辺と、一般電池群７外形の短辺のうち、短いほうの短辺の長さをいう。図７では、バイポーラ電池３の短辺の長さの方が一般電池群７外形の短辺の長さよりも長いため、バイポーラ電池３の短辺の長さが長短辺長さＬ１となる。そして、一般電池群７外形の短辺の長さが短短辺長さＬ２となる。ただし、一般電池群７が２以上に分割されて配置されている場合（図８、９参照のこと）には、それぞれ分割された一般電池群７につき、一般電池群７投影外形の重心（図８、９：Ｇ２、Ｇ３）及び一般電池群７外形の短辺の長さによる長短辺長さないし短短辺長さ（図８、９：Ｌ２、Ｌ３）が存在することになる。
【００４３】
上記実施形態で例示するバイポーラ二次電池３の平面形状は長方形であり、発電要素（電池本体）２に接続される正極タブ１３と負極タブ１５は、その長方形の対向する２辺のそれぞれから別々に引き出されている場合を示す。ただし、本発明では、正極タブと負極タブは、長方形の電池の１辺のみから並列的に引き出されていてもよいし、長方形の電池の隣接する２辺のそれぞれから別々に引き出されていてもよいなど、特に制限されるものではない。
【００４４】
以下、本発明に用いることのできるバイポーラ電池の代表的な実施形態として、正極タブ１３と負極タブ１５とがそれぞれ異なる辺から引き出されているバイポーラ二次電池（実施形態１とする）及び、正極タブ１３と負極タブ１５とが同一の辺から引き出されているバイポーラ二次電池（実施形態２とする）の各実施形態をそれぞれ図面を用いてそれぞれ説明する。
【００４５】
（１）実施形態１のバイポーラ二次電池
図２は本実施形態にかかるバイポーラ二次電池の外観図であり、（ａ）がその正面図を、（ｂ）がその側面図を、（ｃ）がそのＡ−Ａ断面図を示している。また、図３は、図２のバイポーラ二次電池の電圧検知用タブの取り出し方を変えたものの内部構造及びタブ連結構造を模式的に表した電池内部の断面概略図である。図２では、バイポーラ電池の電圧検知用タブをその右側のみから引き出した例を表しており、図３では、バイポーラ電池の電圧検知用タブを左右両側から引き出した例を表している。
【００４６】
図２に図示されているように、バイポーラ二次電池３は、その内部に発電要素（電池本体）２を備え、その発電要素２には正極タブ１３、負極タブ１５、電圧検知用タブ９（図９Ｂ〜９Ｊ）が接続されている。発電要素２は、正面から見ると長方形の形状を有する直方体の三次元立体である。発電要素２は、たとえばラミネートフィルムのような長方形の２枚の高分子金属複合フィルム２２によって上下方向から挟まれ、その周囲が熱融着されて封止される。正極タブ１３、負極タブ１５、電圧検出用タブ９は、高分子金属複合フィルム２２から外部に露出している。なお、負極タブ１５が高分子金属複合フィルム２２から引き出される部分の断面は図２（ｃ）に示すようになっており、その封止部分２３では高分子金属複合フィルム２２が負極タブ１５の周囲に密着し、外部からの水分の浸入を防止している。
【００４７】
正極タブ１３と負極タブ１５は、図示されているように、長方形形状を有するバイポーラ二次電池３の対向する２辺からそれぞれ引き出されている。すなわち、正極タブ１３は長方形の１辺（上側）から引き出されとともに、負極タブ１５は正極タブ１３を引き出した辺に対向する１辺（下側）から引き出される。
【００４８】
また、電圧検知用タブ９は、図示されているように、正極タブ１３および負極タブ１５とは異なる方向から引き出している。すなわち、電圧検知用タブ９は、正極タブ１３と負極タブ１５が引き出されている辺以外の辺から引き出される。このように、電極タブである正極タブ１３及び負極タブ１５と、電圧検知用タブ９とは、電池の異なる辺から取り出すのが配線などの都合上便利であるほか、シール部の気密性確保の観点からも望ましいといえる。
【００４９】
電圧検知用タブ９の合計断面積は、正極タブ１３と負極タブ１５の合計断面積以下になるように、各電圧検知用タブ９の厚みを決めている。電圧検知用タブ９の断面積を正極タブ１３と負極タブ１５との関係において決めているのは、これらのタブが車両側の電極に固定して取り付けられたときに、バイポーラ二次電池３を主に支えるのが正極タブ１３と負極タブ１５になるようにし、バイポーラ二次電池３を補助的に支えるのが電圧検知用タブ９となりようにするためである。このようにすることによって、正極タブ１３と負極タブ１５に比較して剛性の小さい電圧検知用タブ９に過度な負担がかからなくなって振動によるタブの断裂を生じることがなくなり、車両に搭載しても十分な信頼性を保つことができるからである。
【００５０】
高分子金属複合フィルム２５の各辺から引き出す電圧検知用タブ９の数は、それを引き出す辺の数とその辺の長さに応じて配分する。図２に示したバイポーラ電池３の場合、電圧検知用タブ９がその右側のみから引き出されている。電圧検知用タブ９の配置間隔はその幅よりも狭くなっている。ただし、本発明では、各電圧検知用タブ９の幅と各電圧検知用タブ９の配置間隔とを等しくしてもよいなど、特に制限されるものではない。
【００５１】
電圧検知用タブ９は、すべての単電池層２４−１〜−１０の端子間電圧を検知することができる（図３参照のこと）。
【００５２】
実施態様１のバイポーラ二次電池３の場合、一般電池群７が全てバイポーラ電池３の右側に配置されているため、結線２１の配線が容易なように、電圧検知用タブ９が片側（右側）のみから引き出している。
【００５３】
一方、後述する図８や９のように、一般電池群７をバイポーラ電池３の両側に分けて配置するような場合には、図３に示すように、電圧検知用タブ９を左右両側から引き出せばよいといえる。かかる配置は、後述するように組電池の振動抑制効果の点で優れている。
【００５４】
特に、電圧検知用タブ９をバイポーラ電池３の左右両側から均等な本数引き出すとともに、各電圧検知用タブ９の幅と各電圧検知用タブ９の配置間隔を等しくすると、バイポーラ二次電池３をバランス良く支えることができるようになり、また、電圧検知用タブ９に過度な負担がかからなくなって振動によるタブの断裂を生じることがなくなり、車両に搭載しても十分な信頼性を保つことができるようになる。また、電圧検知用タブ９の配置間隔が等しいと、タブ相互間の短絡を防止でき、タブを接続するためのソケットが取り付けやすくなる。
【００５５】
図３は、バイポーラ二次電池３内部の発電要素２の内部構成を示すと共に、発電要素２における正極タブ１３、負極タブ１５、電圧検知用タブ９の接続状態を示す図である。
【００５６】
発電要素２は、図示されているように、集電体２５（２５Ｂ〜２５Ｊ）の一方の面に正極層２６が形成されその他方の面に負極層２７が形成されたバイポーラ電極２８が９本設けられている。また、発電要素２の積層方向両端に位置する集電体２５Ａおよび２５Ｋには、正極層２６Ａ、負極層２７Ｋの一方の電極層のみが形成されている。これらのバイポーラ電極２８は、隣り合うバイポーラ電極２８の正極層２６と負極層２７とを向き合わせ、バイポーラ電極２８間に電解質層２９を介在させて積層されている。
【００５７】
本実施形態では、９本のバイポーラ電極２８、正極層２６Ａまたは負極層２７Ｋのみを有する２つの集電体２５Ａおよび２５Ｋ、１０個の電解質層２９を図に示すように積層して発電要素２を形成している。したがって、２つの集電体２５間で単電池層２４−１から−１０が形成される。本実施形態では、単電池層の端子間電圧を４．２Ｖにしているので、発電要素２の端子間電圧は４２Ｖになる。バイポーラ二次電池３は、１つあたりの単電池層の端子間電圧がバイポーラ電極を用いない、例えば、リチウムイオン二次電池などのような一般的な二次電池（即ち、一般電池５）の端子間電圧に比較して高いので、容易に高電圧の電池を構成することができる。
【００５８】
発電要素２の積層方向両端に位置する集電体２５Ａと２５Ｋにはそれぞれ負極タブ１５と正極タブ１３が接続される。正極タブ１３と負極タブ１５には、図示されていない車両の負荷（モータ、電装品など）が接続され、これらのタブ１３、１５には、非常に大きな充放電電流が流れる。また、発電要素２が備えるすべての集電体（１１本）には、単電池層の端子間電圧を検知するための電圧検知用タブ９（９Ａ〜９Ｋ）が接続される。正極タブ１３と負極タブ１５の幅および厚み（換言すれば断面積）は、主にそれに流れるであろう充放電時の電流値により決定される。一方、電圧検知用タブ９の幅及び厚みは、主にバイポーラ二次電池３の振動を抑制する観点（換言すれば正極タブ１３と負極タブ１５により不足する剛性を補う観点）から決定される。
【００５９】
図３では、電圧検知用タブ９を発電要素２の２辺に振り分けており、また、すべての単電池層の端子間電圧の検知を可能にするため、電池要素２の真中に位置する集電体２５Ｆには、対向する辺に引き出される２本の電圧検知用タブ９Ｆを接続してある。したがって、図３の２４−１〜−１０の単電池層の端子間電圧を検出することができる。
【００６０】
また、電圧検知用タブ９は、図３に示すように、発電要素２の辺の長手方向にバイポーラ電極２８の積層順に整列して引き出している。つまり、発電要素２の右側の辺に、発電要素２の一番下に位置する集電体２５Ａに接続される電圧検知用タブ９Ａからその真中に位置する集電体２５Ｆに接続される電圧検知用タブ９Ｆを順番に整列して引き出し、発電要素２の左側の辺に、発電要素２の真中に位置する集電体２５Ｆに接続される電圧検知用タブ９Ｆからその一番上に位置する集電体２５Ｋに接続される電圧検知用タブ９Ｋを順番に整列して引き出している。
【００６１】
このように、電圧検知用タブ９Ａ〜９Ｋを整列して引き出すと、各電圧検知用タブ９の封止部分の密封性が良好になり、バイポーラ二次電池３の信頼性が向上する。また、バイポーラ二次電池３をバランス良く支えることができるようになり、電圧検知用タブ９に過度な負担がかからなくなって振動によるタブの断裂を生じることがなくなり、車両に搭載しても十分な信頼性を保つことができる。
【００６２】
さらに、本実施形態にかかるバイポーラ二次電池では、図２と図３とは電圧検知用タブ９の数が異なっている。図２のバイポーラ二次電池３では、電池の右側から９本の電圧検知用タブ９（９Ｂ〜９Ｊ）が引き出されている。図３のバイポーラ二次電池３では、電池の左右両側からそれぞれ６本の電圧検知用タブ９（９Ａ〜９Ｆ、９Ｆ〜９Ｋ）が引き出されている。図２では、電圧検知用タブ９は、発電要素２の積層方向両端に位置する集電体（図３の集電体２５Ａおよび２５Ｋに相当する）以外の集電体（図３の集電体２５Ｂ〜２５Ｊに相当する）に接続されている。したがって、図２のバイポーラ二次電池３の場合、図３に示した単電池層２４−２〜−９の端子間電圧を検出することができる。図３に関しては既に説明したように全ての単電池層２４−１〜−１０の端子間電圧を検出することができる。但し、図１に示すように、電圧検知用タブ９は、発電要素２の積層方向両端に位置する集電体以外の集電体に接続されていれば、対応する一般電池群７の一般直列連結タブ１１と電気的に結合することができるため、本発明の作用効果を有効に発現することができる。
【００６３】
（２）実施形態２のバイポーラ二次電池
図４は本実施形態にかかるタイプのバイポーラ二次電池の外観図であり、（ａ）がその正面図を、（ｂ）がその側面図を、（ｃ）がそのＡ−Ａ断面図を示している。
【００６４】
図示されているように、バイポーラ二次電池３は、その内部に発電要素２（図３参照のこと）を備え、その発電要素２には正極タブ１３、負極タブ１５、電圧検出用タブ９（１９Ａ〜９Ｋ）が接続されている。発電要素２は、正面から見ると長方形の形状を有する直方体の三次元立体である。発電要素２は、たとえばラミネートフィルムのような長方形の２枚の高分子金属複合フィルム２２によって上下方向から挟まれ、その周囲が熱融着されて封止される。正極タブ１３、負極タブ１５、電圧検出用タブ９は、高分子金属複合フィルム２３から外部に露出している。なお、負極タブ１５が高分子金属複合フィルム２２から引き出される部分の断面は図４（ｃ）に示すようになっており、その封止部分２３では高分子金属複合フィルム２２が正極タブ１３と負極タブ１５の周囲に密着し、外部からの水分の浸入を防止している。
【００６５】
正極タブ１３と負極タブ１５は、図示されているように、長方形形状を有するバイポーラ二次電池３の同一の１辺からから引き出されている。すなわち、正極タブ１３と負極タブ１５は長方形の１辺（上側）から引き出されている。
【００６６】
また、電圧検知用タブ９は、図示されているように、正極タブ１３および負極タブ１５とは異なる方向から引き出している。すなわち、電圧検知用タブ９は、正極タブ１３と負極タブ１５が引き出されている辺以外の２辺から引き出される。
【００６７】
電圧検知用タブ９の合計断面積は、実施形態１と同様、正極タブ１３と負極タブ１５の合計断面積以下になるように、各電圧検知用タブ９の厚みを決めている。
【００６８】
高分子金属複合フィルム２２の各辺から引き出す電圧検知用タブ９の数は、それを引き出す辺の数とその辺の長さに応じて配分する。図４では、バイポーラ二次電池３の右側から６本の電圧検知用タブ９（９Ａ〜９Ｆ）が、その左側からも６本の電圧検知用タブ９（９Ｆ〜９Ｋ）が引き出されている。また、左右の辺から引き出されている電圧検知用タブ９は、各電圧検知用タブ９の幅と各電圧検知用タブ９の配置間隔とが等しくしてある。
【００６９】
電圧検知用タブ９を左右均等な本数引き出すとともに、各電圧検知用タブ１８の幅と各電圧検知用タブ９の配置間隔を等しくすると、バイポーラ二次電池３をバランス良く支えることができるようになり、また、電圧検知用タブ９に過度な負担がかからなくなって振動によるタブの断裂を生じる可能性が低くなり、振動の多い車両に搭載しても十分な信頼性を確保することができるようになる。
【００７０】
なお、発電要素２の構造と発電要素２における正極タブ１３、負極タブ１５、電圧検知用タブ９の接続状態は実施形態１と同一であるので、これらの説明は省略する。
【００７１】
ただし、本実施形態は、これらに何ら制限されるものではなく、例えば、電圧検知用タブが、電極タブ１３、１５の取り出し辺以外の他の１辺のみから引き出されていてもよいし、電池の３辺からなる点で異なっている。
【００７２】
このタイプのバイポーラ二次電池３の場合、図７に示した構成のバイポーラ二次電池３と比較すると、電圧検知用タブ９が片側のみから引き出されているため、振動に対する剛性の低下は否めない。しかし、その低下は各電圧検知用タブ９の幅や厚みを調整することによってある程度までは抑えることができる。
【００７３】
以上、本発明にかかるバイポーラ二次電池を２つの実施形態に分けて説明したが、本発明のバイポーラ二次電池の各構成要素は次のような材料を用いて構成することができる。同様に、本発明の一般電池の各構成要素も次のような材料を用いて構成することができる。即ち、本発明のバイポーラ二次電池とび一般電池とは、基本的には電池内部の単電池層が直列接続されているか、並列接続されているか異なるだけであり、電池を構成する各構成要素に関しては特に異なるものではない。そのため、以下の説明では、本発明に用いることのできる一般電池とバイポーラ電池の構成を図面を用いて簡単に説明するが、決してこれらに制限されるべきものではない。図１４は、代表的な一般電池の全体構造を模式的に表わした概略断面図を示す。図１５は、代表的な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す。
【００７４】
図１４に、代表的な一般電池である、バイポーラ型でない扁平型（積層型）の非水電解質リチウムイオン二次電池の断面概略図を示す。図１４に示すリチウムイオン二次電池３１では、電池外装材３２に高分子−金属を複合したラミネートフィルムを用いて、その周辺部の全部を熱融着にて接合することにより、正極集電体３３の両面に正極活物質層３４が形成された正極板、電解質層３５、および負極集電体３６の両面（発電要素の最下層および最上層用は片面）に負極活物質層３７が形成された負極板を積層した発電要素３８を収納し密封した構成を有している。また、上記の各正極板及び負極板と導通される正極（端子）リード３９および負極（端子）リード４０が、各電極板の正極集電体３３及び負極集電体３６に超音波溶接や抵抗溶接等により取り付けられ、上記熱融着部に挟まれて上記の電池外装材３２の外部に露出される構造を有している。
【００７５】
図１５に、代表的なバイポーラ電池である、バイポーラ型の非水電解質リチウムイオン二次電池（以下、単にバイポーラ電池とも称する）の全体構造を模式的に表わした概略断面図を示す。図１５に示したように、バイポーラ電池４１では、１枚または２枚以上で構成される集電体４２の片面に正極活物質層４３を設け、もう一方の面に本発明の負極活物質層４４を設けたバイポーラ電極４５を、電解質層４６を挟み隣合うバイポーラ電極４５の正極活物質４３と負極活物質層４４とが対向するようになっている。すなわち、バイポーラ電池４１では、集電体４２の片方の面上に正極活物質層４３を有し、他方の面上に負極活物質層４４を有するバイポーラ電極４５を、電解質層４６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）４７からなるものである。また、こうしたバイポーラ電極４５等を複数枚積層した電極積層体４７の最上層と最下層の電極４５ａ、４５ｂは、バイポーラ電極構造でなくてもよく、集電体４２（または端子板）に必要な片面のみの正極活物質層４３または負極活物質層４４を配置した構造としてもよい。また、バイポーラ電池４１では、上下両端の集電体４２にそれぞれ正極および負極リード４８、４９が接合されている。
【００７６】
なお、バイポーラ電極４５（電極４５ａ、４５ｂを含む）の積層回数は、所望する電圧に応じて調節する。また、バイポーラ電池４１では、電池の厚みを極力薄くしても十分な出力が確保できれば、バイポーラ電極４５の積層回数を少なくしてもよい。また、本発明のバイポーラ電池４１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４７部分を電池外装材（外装パッケージ）５０に減圧封入し、電極リード４８、４９を電池外装材５０の外部に取り出した構造とするのがよい。このバイポーラ電池４１の基本構成は、複数積層した単電池層（単セル）が直列に接続された構成ともいえるものである。このバイポーラ電池は、その電極構造が異なることを除いては、基本的には上述した一般電池と同様であるため、以下では、本発明のバイポーラ二次電池及び一般電池に共通する各構成要素各構成要素につき、共にリチウムイオン二次電池を例にとり以下にまとめて説明する。ただし、本発明のバイポーラ二次電池及び一般電池は、電極材料ないし電極間を移動する金属イオンで見た場合には、リチウムイオン二次電池のほか、ナトリウムイオン二次電池、カリウムイオン二次電池、ニッケル水素二次電池、ニッケルカドミウム二次電池などにも適用できるなど、特に制限されるべきものではない。
【００７７】
［集電体］
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る。例えば、アルミニウム箔、ステンレス（ＳＵＳ）箔、チタン箔、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、ＳＵＳ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。複合集電体を用いる場合、正極集電体の材料としては、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、ＳＵＳ、チタンなどの導電性金属を用いることができるが、アルミニウムが特に好ましい。一方、負極集電体の材料としては、例えば、銅、ニッケル、銀、ＳＵＳなどの導電性金属を用いることができるが、ＳＵＳ及びニッケル等が特に好ましい。また、複合集電体においては、正極集電体と負極集電体とは、互いに直接あるいは第三の材料からなる導電性を有する中間層を介して電気的に接続していれば良い。
【００７８】
複合集電体における正極集電体および負極集電体の各厚みは、通常通りでよく両集電体とも、例えば、１〜１００μｍ程度である。好ましくは集電体（複合集電体を含む）の厚さが１〜１００μｍ程度であるのが電池の薄型化の観点からは望ましい。
【００７９】
［正極層（正極活物質層）］
正極層の構成材料としては、正極活物質材料を含むものであれば良く、さらに必要に応じて、電子伝導性を高めるための導電助剤、バインダ、イオン伝導性を高めるための電解質支持塩（リチウム塩）、高分子電解質、添加剤などが含まれ得るが、電解質層に高分子ゲル電解質や液体電解質を用いる場合には、正極活物質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。電解質層に液体電解質を用いる場合にも、正極層には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。
【００８０】
正極活物質材料としては、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、ＬｉＭｎＯ２、ＬｉＭｎ２Ｏ４などのＬｉ−Ｍｎ系複合酸化物、ＬｉＣｏＯ２などのＬｉ−Ｃｏ系複合酸化物、Ｌｉ２Ｃｒ２Ｏ７、Ｌｉ２ＣｒＯ４などのＬｉ−Ｃｒ系複合酸化物など、ＬｉＮｉＯ２などのＬｉ−Ｎｉ系複合酸化物、ＬｉｘＦｅＯｙ、ＬｉＦｅＯ２、ＬｉＸＦｅＯＹなどのＬｉ−Ｆｅ系複合酸化物、ＬｉｘＶｙＯｚなどのＬｉ−Ｖ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（例えば、ＬｉＮｉｘＣｏ１−ｘＯ２（０＜ｘ＜１）等）などが使用できるなど、Ｌｉ金属酸化物から選択し使用するが、本発明はこれらの材料に限定されるものではない。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。
【００８１】
上記正極活物質材料の中では、Ｌｉ−Ｍｎ系複合酸化物が望ましい。これは、Ｌｉ−Ｍｎ系複合酸化物を用いることにより、プロファイルを傾けることが可能となり、異常時信頼性が向上するためである。即ち、正極活物質材料をＬｉ−Ｍｎ系複合酸化物にすることで、電圧−ＳＯＣプロファイルを傾けることが出来るようになる。これより、電圧を計測することで電池の充電状態（ＳＯＣ）が判明するため、電池が特に不安定な過充電、可能電状態を検知し、対処することが出来るようになるため、電池の信頼性を向上させることが可能となる。また、Ｌｉ−Ｍｎ系複合酸化物は過充電、過放電で電池が故障するときにも反応が穏やかであり、異常時の信頼性が高いといえる。その結果、各単電池層及びバイポーラ電池や一般電池全体の電圧（電位）の検知が容易になる利点を有する。
【００８２】
正極活物質材料の平均粒径は、電池の電極抵抗を低減する観点からは、０．１〜５０μｍ、好ましくは０．５〜２０μｍ、より好ましくは０．５〜５μｍの範囲とするのが望ましい。
【００８３】
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、種々炭素繊維、カーボンナノチューブ等が挙げられる。ただし、これらに限られるわけではない。
【００８４】
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。
【００８５】
上記電解質のうち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、バイポーラ型でないリチウムイオン二次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。よって、上記電解質のうち高分子固体電解質は、イオン導伝性を有する高分子固体電解質となる。
【００８６】
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、特に制限されるべきものではなく、従来既知の各種電解液を適宜使用することができるものである。例えば、ＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＣｌＯ４、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＴａＦ６、ＬｉＡｌＣｌ４、Ｌｉ２Ｂ１０Ｃｌ１０、ＬｉＢＯＢ（リチウムビスオキサイドボレート）等の無機酸陰イオン塩、ＬｉＣＦ３ＳＯ３、Ｌｉ（ＣＦ３ＳＯ２）２Ｎ、Ｌｉ（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）２Ｎ（リチウムビス（パーフルオロエチレンスルホニルイミド）；ＬｉＢＥＴＩともいう）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可塑剤（有機溶媒）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。
【００８７】
イオン導伝性を有する固体高分子電解質としては、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固体高分子電解質が挙げられる。
【００８８】
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。
【００８９】
上記イオン伝導性を高めるための電解質支持塩（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。
【００９０】
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、電池電極中の電解質材料からの電解液の染み出しについては、後述する絶縁層を形成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。
【００９１】
上記添加剤としては、例えば、電池の性能や寿命を高めるためのトリフルオロプロピレンカーボネート、補強材として各種フィラーなどが挙げられる。
【００９２】
正極層の厚さ（正極活物質膜厚）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が、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。よって、正極層の厚さ（正極活物質膜厚）は、１〜５００μｍ程度である。
【００９３】
正極層における、正極活物質材料、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）、リチウム塩等の配合量は、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。
【００９４】
［負極層（負極活物質層）］
負極層は、負極活物質材料を含む。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、添加剤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。電解質層に溶液電解質を用いる場合にも、負極層には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。
【００９５】
負極活物質材料としては、カーボン、金属化合物、金属酸化物、Ｌｉ金属化合物、Ｌｉ金属酸化物（リチウム−遷移金属複合酸化物を含む）、ホウ素添加炭素、グラファイトなどを用いることができる。これらは１種単独で使用しても良いし、２種以上を併用して用いても良い。上記カーボンとしては、例えば、グラファイトカーボン、ハードカーボン、ソフトカーボン、活性炭など、従来公知のカーボン材料（炭素材料）が挙げられる。上記金属化合物としては、ＬｉＡｌ、ＬｉＺｎ、Ｌｉ３Ｂｉ、Ｌｉ３Ｃｄ、Ｌｉ３Ｓｄ、Ｌｉ４Ｓｉ、Ｌｉ４．４Ｐｂ、Ｌｉ４．４Ｓｎ、Ｌｉ０．１７Ｃ（ＬｉＣ６）等が挙げられる。上記金属酸化物としては、ＳｎＯ、ＳｎＯ２、ＧｅＯ、ＧｅＯ２、Ｉｎ２Ｏ、Ｉｎ２Ｏ３、ＰｂＯ、ＰｂＯ２、Ｐｂ２Ｏ３、Ｐｂ３Ｏ４、Ａｇ２Ｏ、ＡｇＯ、Ａｇ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ４、Ｓｂ２Ｏ５、ＳｉＯ、ＺｎＯ、ＣｏＯ、ＮｉＯ、ＦｅＯ、ＳｎＢＸＰＹＯＺ、Ｎｂ２Ｏ５等が挙げられる。Ｌｉ金属化合物としては、Ｌｉ３ＦｅＮ２、Ｌｉ２．６Ｃｏ０．４Ｎ、Ｌｉ２．６Ｃｕ０．４Ｎ等が挙げられる。Ｌｉ金属酸化物（リチウム−遷移金属複合酸化物）としては、Ｌｉ４Ｔｉ５Ｏ１２などＬｉｘＴｉｙＯｚで表されるリチウム−チタン複合酸化物、ＬｉＦｅＸＯＹなどのリチウム−鉄複合酸化物、ＬｉＭｎＸＯＹなどのリチウム−マンガン複合酸化物等が挙げられる。上記ホウ素添加炭素としては、ホウ素添加カーボン、ホウ素添加グラファイト等が挙げられる。ただし、本発明では、これらに制限されるべきものではなく従来公知のものを適宜利用することができる。上記ホウ素添加炭素中のホウ素の含有量は０．１〜１０質量％の範囲が望ましいが、これに制限されるべきものではない。
【００９６】
負極活物質材料として好ましくは、結晶性炭素材、非結晶性炭素材から選ばれるものである。これらを用いることで、プロファイルを傾けることが可能となる。詳しくは、負極活物質を結晶性炭素材、非結晶性炭素材から選ばれるものにすることで、電圧−ＳＯＣプロファイルを傾けることが出来るようになる。これより、電圧を計測することで電池の充電状態（ＳＯＣ）が判明するため、電池が特に不安定な過充電、過放電状態を検知し、対処することが出来るようになるため、電池の信頼性を向上させることが可能となる。この効果は非晶質炭素において特に顕著であり、有効であるが特に限定は行わない。その結果、各単電池層及びバイポーラ電池や一般電池の電圧の検知が容易になる。ここでいう結晶性炭素材とは、グラファイト系炭素材料をいい、上記グラファイトカーボンなどがこれに含まれる。非結晶性炭素材とは、ハードカーボン系炭素材料をいい、上記ハードカーボンなどがこれに含まれる。
【００９７】
［電解質層］
電解質層は、その使用目的に応じて、（ａ）高分子ゲル電解質、（ｂ）高分子固体電解質または（ｃ）これらポリマー電解質ないし電解液を含浸させたセパレータ（不織布セパレータを含む）、のいずれにも適用し得るものである。
【００９８】
（ａ）高分子ゲル電解質
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。
【００９９】
・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。
【０１００】
・ポリフッ化ビニリデン（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。
【０１０１】
・ゲル電解質を構成するポリマー（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。
【０１０２】
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）、ポリフッ化ビニリデン−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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
（ｂ）高分子固体電解質
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。
【０１０７】
（ｃ）上記ポリマー電解質ないし電解液（電解質塩および可塑剤）を含浸させたセパレータ（不織布セパレータを含む）
セパレータに含浸させることのできる電解質としては、既に説明した（ａ）および（ｂ）または上記（ａ）で説明した電解（電解質塩および可塑剤）液と同様のものを用いることができるため、ここでの説明は省略する。
【０１０８】
上記セパレータとしては、特に制限されるべきものではなく、従来公知のものを用いることができるものであり、例えば、上記電解質を吸収保持するポリマーからなる多孔性シート（例えば、ポリオレフィン系微多孔質セパレータなど）などを用いることができる。有機溶媒に対して化学的に安定であるという性質を持つ上記ポリオレフィン系微多孔質セパレータは、電解質（電解液）との反応性を低く抑えることができるという優れた効果を有するものである。
【０１０９】
該ポリマーの材質としては、例えば、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ＰＰ／ＰＥ／ＰＰの３層構造をした積層体、ポリイミドなどが挙げられる。
【０１１０】
上記セパレータの厚みとして、使用用途により異なることから一義的に規定することはできないが、電気自動車（ＥＶ）やハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）などのモータ駆動用二次電池などの用途においては、単層あるいは多層で４〜６０μｍであることが望ましい。セパレータの厚さが、かかる範囲にあることでセパレータに微粒が食い込むことによって発生する短絡の防止と、高出力のために電極間を狭くすることが望ましいという理由から、厚さ方向の機械的強度と高出力性の確保という効果がある。また電池を複数接続する場合には、電極面積が増大することから、電池の信頼性を高めるために上記範囲のなかでも厚形のセパレータを用いることが望ましい。
【０１１１】
上記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。セパレータの微細孔の平均径が、上記範囲にあることで熱によってセパレータが溶融して微細孔が閉じる「シャットダウン現象」が速やかに起きるという理由から、異常時信頼性が上がり、その結果として耐熱性が向上するという効果がある。すなわち、過充電で電池温度が上昇していったとき（異常時）に、セパレータが溶融して微細孔が閉じる「シャットダウン現象」が速やかに起きることで、電池（電極）の正極（＋）から負極（−）側にＬｉイオンが通れなくなり、それ以上は充電できなくなる。そのため過充電できなくなり、過充電が解消する。その結果、電池の耐熱性（安全性）が向上するほか、ガスがでて電池外装材の熱融着部（シール部）が開くのを防止できる。ここでセパレータの微細孔の平均径は、セパレータを走査電子顕微鏡等で観察し、その写真をイメージアナライザ等で統計的に処理した平均径として算出される。
【０１１２】
上記セパレータの空孔率は２０〜５０％であることが望ましい。セパレータの空孔率が、上記範囲にあることで電解質（電解液）の抵抗による出力低下の防止と、微粒がセパレータの空孔（微細孔）を貫くことによる短絡の防止という理由から出力と信頼性の両方を確保するという効果がある。ここでセパレータの空孔率とは、原材料レジンの密度と最終製品のセパレータの密度から体積比として求められる値である。
【０１１３】
上記セパレータへの電解質の含浸量は、セパレータの保持能力範囲まで含浸させればよいが、当該保持能力範囲を超えて含浸させてもよい。これは、電解質にシール部を設け、電解質層からの電解液の染み出しを防止できるため、該電解質層に保持できる範囲であれば含浸可能である。
【０１１４】
電解質を保持させる為に用いる不織布セパレータとしては、特に制限されるべきものではなく、繊維を絡めてシート化することにより製造することができる。また、加熱によって繊維同士を融着することにより得られるスパンボンド等も用いることができる。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、ポリエチレンなどのポリオレフィン、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。
【０１１５】
不織布セパレータの空孔率は５０〜９０％であることが好ましい。空孔率が５０％未満では、電解質の保持性が悪化し、９０％超では強度が不足する。さらに、不織布セパレータの厚さは、電解質層と同じであればよく、好ましくは５〜２００μｍであり、特に好ましくは１０〜１００μｍである。厚さが５μｍ未満では電解質の保持性が悪化し、２００μｍを超える場合には抵抗が増大することになる。
【０１１６】
なお、上記（ａ）〜（ｃ）の電解質層は、１つの電池の中で併用してもよい。
【０１１７】
また、高分子電解質は、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。
【０１１８】
ところで、現在好ましく使用される高分子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。
【０１１９】
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。
【０１２０】
電池を構成する電解質層の厚さは、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ポリマー電池を得るためには、電解質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。一般的な電解質層の厚さは５〜２００μｍ、好ましくは１０〜１００μｍ程度である。
【０１２１】
［絶縁層］
絶縁層は、バイポーラ電池側において適用される。該絶縁層は、バイポーラ電池内で隣り合う集電体同士が接触したり、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。
【０１２２】
該絶縁層に用いられる材料としては、絶縁性のほか、電池動作温度下での耐熱性、耐電解液性等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。
【０１２３】
［正極および負極端子板］
正極および負極端子板は、バイポーラ電池側において必要に応じて使用される。すなわち、電池の積層ないし巻回構造によっては、最外部の集電体から正極及び負極タブ（電極端子）を直接または電極リードを介して取り出しても良く、この場合には正極および負極端子板は用いなくとも良い。
【０１２４】
正極および負極端子板を用いる場合には、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、電極端子板から電極タブま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。
【０１２５】
正極および負極端子板の材質は、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。
【０１２６】
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。これら正極および負極端子板では、電池外装材と近接ないし密着することもあることから、必要があれば、電極タブと同様に、高抵抗層を電極端子板の外表面上の必要とされる部分に適宜に設けても良いことはいうまでもない。
【０１２７】
［正極および負極リード］
正極および負極リードは、必要に応じて使用すればよい。正極および負極リードは、二次電池で用いられる公知の電極リード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。正極リードと負極リードとの材質は、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リードは、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。また、これら正極および負極リードでも、電池外装材と近接ないし密着することもあることから、必要があれば、電極タブと同様に、高抵抗層を電極リード表面上の必要とされる部分に適宜に設けても良いことはいうまでもない。
【０１２８】
［正極および負極タブ］
本発明に用いられる正極および負極タブは、バイポーラ電池では最外層の電極の集電体（ないしこれに接続された電極端子板）に接続された正・負極リードとの間で接続されていてもよい。同様に、一般電池では各集電体に接続された正・負極リードとの間で接続されていてもよい。また、バイポーラ電池では最外層の電極の集電体に接続された正・負極端子板ないし正・負極リードに接続してよい。同様に一般電池では各集電体に接続された正・負極端子板ないし正・負極リードに接続してよい。さらにバイポーラ電池では最外層の電極の集電体の一部を延長して形成してもよい。同様に一般電池では、集電体の中の一つを延長して形成してもよいなど、特に制限されるべきものではない。
【０１２９】
なお、電池外装材から電池外部に取り出された部分は、周辺機器や配線などに接触して漏電したりして製品（例えば、自動車部品、特に電子機器等）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いてもよい。
【０１３０】
また、本発明に用いられる電極タブは、二次電池で用いられる公知の電極タブ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。正極タブと負極タブとの材質は、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タブは、材質の異なる金属（合金を含む）を多層に積層したものであってもよい。
【０１３１】
電極タブの厚さは、外装材シール部に挟まれている部分の気密性や防水性を高める観点からは薄い方が望ましく、一方、電気抵抗低減の観点からは厚い方が望ましいことから、電池の使用目的に応じて適宜決定すればよいが、通常１〜５００μｍ、好ましくは１〜１００μｍの範囲である。
【０１３２】
また、電極タブの電池外部への取り出し方としては、既に説明した通りであるので、ここでの説明は省略する。これらの電池を複数接続して組電池を形成するには、配線などの関係から正極タブと負極タブとを対向する辺から別々に取り出すのが望ましいといえる。また、タブ金属表面にも、必要に応じて、高抵抗層を設けてもよい。
【０１３３】
［検知タブ］
バイポーラ電池の場合には、電池内のセル（単電池層）ごとの電圧を検知する検知タブを各セルに設けてなるものである。これに関しては既に説明した通りであるので、ここでの説明は省略する。尚、電圧検知タブには、各セルごとの電圧（４．２Ｖ程度）しか加わらないため、電極タブのように高抵抗層を形成する必要はないが、特に制限されない。
【０１３４】
電圧検知タブには、上記電極タブと同様の材料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。各電圧検知タブの材質は、同一の材質を用いるのが望ましいが、異なる材質のものを用いてもよい。さらに、電圧検知タブは、材質の異なる金属（合金を含む）を多層に積層したものであってもよい。
【０１３５】
［電池外装材］
本発明では、従来と同様に電池の防水性、シール性を確保し、更に電池の軽量化を図り、使用する際の外部からの衝撃、環境劣化を防止する観点から、電池本体である電池積層体（ないし電池巻回体）全体を収納するための電池外装材として、高分子金属複合フィルムを用いてなるものである。かかる高分子金属複合フィルムとしては、特に制限されるものではなく、従来公知のものを適宜適用することができるものであり、例えば、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）層の両面をポリプロピレンフィルム等の絶縁体（好ましく耐熱性の絶縁体）の樹脂層（表皮樹脂層、金属層−タブ間樹脂層）で被覆した高分子金属複合フィルムなどを用いることができる。上記絶縁体（好ましく耐熱性の絶縁体）の樹脂層としては、例えば、ポリエチレンテトラフタレートフィルム（耐熱絶縁性フィルム）、ナイロンフィルム（耐熱絶縁性フィルム）、ポリエチレンフィルム（熱融着絶縁性フィルム）、ポリプロピレンフィルム（熱融着絶縁性フィルム）等が挙げられ、これらを目的に応じて、表皮樹脂層側と金属層−タブ間樹脂層側とに適用すればよい。
【０１３６】
上記金属層としては、高電圧に対する絶縁性よりも耐熱性や外部からの酸素や水蒸気や光（紫外線など）に対する高バリア性、更に折り曲げなどに対する強度に優れる軟質材が求められることから、アルミニウムが望ましい。該金属層の膜厚としては、上記特性を十分に発現させることが出来ればよく、１〜１００μｍ、好ましくは５〜５０μｍの範囲である。
【０１３７】
上記表皮樹脂層では、熱融着性は必要ではなく、外部絶縁性、耐候性、耐擦過傷、外部からの酸素や水蒸気に対するバリア性、耐熱性などが求められることから、ポリエチレンテトラフタレートフィルム（耐熱絶縁性フィルム）、ナイロンフィルム（耐熱絶縁性フィルム）など所望の材料を選定すればよい。また、表皮樹脂層の膜厚も、上記特性を十分に発現させることが出来ればよく、１〜５０μｍ、好ましくは５〜３０μｍの範囲である。
【０１３８】
上記金属層−タブ間樹脂層では、内部絶縁性、熱融着性、耐薬品性（電解液等に対する耐性）、酸素や水蒸気、更には充放電で発生するガス等に対するバリア性、耐熱性などが求められることから、ポリエチレンフィルム（熱融着絶縁性フィルム）、ポリプロピレンフィルム（熱融着絶縁性フィルム）等など所望の材料を選定すればよい。また、金属層−タブ間樹脂層の膜厚も、上記特性を十分に発現させることが出来ればよく、１〜１００μｍ、好ましくは５〜５０μｍの範囲である。
【０１３９】
高分子金属複合フィルム全体の膜厚は、電池外装材に求められる上記機能を発揮することができるものであれば特に制限されるものではないが、通常２０〜１５０μｍ、好ましくは５０〜１２０μｍの範囲である。
【０１４０】
また、これら金属層、表皮樹脂層及び金属層−タブ間樹脂層は、それぞれ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。また、上下２枚の高分子金属複合フィルムを熱融着させて用いる場合、これら２枚の高分子金属複合フィルム内の各層の材質は、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。
【０１４１】
本発明では、高分子金属複合フィルムを用いて、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シール部を形成し、電池積層体を収納し密封した構成とする。この場合、上記正極および負極タブが、上記シール部（熱融着部）に挟まれ、絶縁を確保した状態で、正極および負極タブの先端の取り出し部分が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フィルム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。
【０１４２】
なお、一般電池とバイポーラ電池とは、上記した各構成要素である正極及び負極電極材料等を同一としものが望ましいが、異なるものであっても本発明の要件を満足するものであれば、何ら制限されるものではない。
【０１４３】
次に、本発明の組電池では、バイポーラ電池と、一般電池を前記バイポーラ電池の正極と負極の組み合わせの構成の数だけ直列接続した一般電池群の２種類の電池を並列構造にした組電池であって、前記バイポーラ電池には構成される各単電池層に連結した検知用のタブを有し、前記検知用のタブと同一電位レベルの一般電池の直列毎のタブ連結部が電気的に結合されていることを特徴とするものである。本発明の構成とすることにより、出力重視のバイポーラ電池と、エネルギー重視の一般電池群の組み合わせでお互いの弱点を補う組電池ができ、組電池の重量・サイズを小さくすることができる。特に本発明の組電池では、バイポーラ電池の容量を増加、内部抵抗の低減をさせるために、１単位電池（セル）の電極を並列化することで電極面積を増加させたバイポーラ電池を用いることができる点で有利である。よって、バイポーラ電池を用いて構成した組電池を車両の動力源として使用する場合であっても、バイポーラ電池の容量を増加し、電池の内部抵抗を低減でき、要求される高出力と高エネルギーを両立することのできる組電池を提供することができるものである。また、本発明の組電池では、出力の分担をバイポーラ電池が有し、エネルギーの分担を一般電池群が有する構造である。これは、出力とエネルギーを両立することが困難な組電池において、非常に有効な手段である。
【０１４４】
なお、図１、７〜９では、バイポーラ電池３と一般電池群７を並列に連結した組電池１内部の基本構成を表すものである。本発明の組電池では、これら基本構成を組電池ケースに収納してもよい。図１１は、図７に示す組電池の基本構成を組電池ケースに収納してなる組電池の様子を模式的に表した概略図である。
【０１４５】
図１１に示す組電池１の基本構成に関しては、図１、７で説明したとおりである。図１１では、組電池の基本構成を金属製の組電池ケース５５に収納する。組電池ケース５５の側面前部には正極端子６２、負極端子６４が形成されており、組電池の基本構成内の両端の正極及び負極タブ１３、１５と正極端子６２、負極端子６４とが端子リード５９で接続されている。また、電池電圧を監視するために検知タブ端子５４が組電池ケース５５の正極端子６２及び負極端子６４が設けられている側面前部に設置されている。なお、電池電圧には、バイポーラ電池の各単電池層、更にはバイポーラ電池及び一般電池のタブ間電圧を含めることもできる。そして、各バイポーラ電池（更には一般電池）の検知タブが全て検知線（図示せず）を介して検知タブ端子５４に接続されている。また、組電池ケース５５の底部には、外部弾性体５２が取り付けられている。これにより、組電池１を複数積層して複合組電池を形成するような場合に、組電池１間距離を保ち、防振性、耐衝撃性、絶縁性、放熱性などを向上することができる。
【０１４６】
次に、上記の組電池を少なくとも２以上直列、並列、または直列と並列の複合接続した複合組電池としてもよい。これにより、使用目的ごとの電池容量や出力に対する要求に、新たに組電池を作製することなく、比較的安価に対応することが可能になる。すなわち、本発明の複合組電池は、組電池を少なくとも２以上直列、並列、または直列と並列の複合接続したことを特徴とするものであり、基準の組電池を製造し、それを組み合わせて複合組電池とすることで、組電池の仕様を車両用途別に変更することができる。これにより、仕様の異なる沢山の組電池種を製造しなくてよいため、複合組電池コストを減少することができる。上記複合組電池では、全ての組電池が必ずしも本発明の組電池でなくともよい。
【０１４７】
図１２は、図９に記載の組電池の基本構成６個をそれぞれ図１１に示す組電池ケースに収納した組電池６個を、６並列に接続した複合組電池の模式図である。複合組電池を構成する各組電池は連結版と固定ねじにより一体化し、組電池の間に弾性体を設置して防振構造を形成している。また、組電池のタブは板状のバスバーで連結している。これにより、図１２に示したように、上記組電池ケースに収納した組電池１を６組並列に接続して複合組電池７０としている。即ち、複合組電池７０とするには、各組電池ケース５５の蓋体に設けられた組電池タブの正極端子６２及び負極端子６４を、板状のバスバーである外部正極及び外部負極端子部を有する組電池正極端子及び組電池負極端子連結板７２、７４を用いて電気的に接続する。また、各組電池ケース５５の両側面に設けられた各ネジ孔部（図示せず）に、該固定ネジ孔部に対応する開口部を有する連結板７６を固定ネジ７７で固定し、各組電池１同士を連結する。さらに、各組電池１の正極端子６２および負極端子６４は、それぞれ正極および負極絶縁カバーにより保護され、適当な色、例えば、赤色と青色に色分けすることで識別されている。また、組電池１の間、詳しくは組電池ケース５５の底部に外部弾性体５２を設置して防振構造を形成している。
【０１４８】
また、上記複合組電池では、これを構成する複数の組電池をそれぞれ脱着可能に接続しておくのが望ましい。このように、組電池を複数直並列接続されてなる複合組電池では、一部の電池、組電池が故障しても、その故障部分を交換するだけで修理が可能となるためである。
【０１４９】
また、本発明の車両は、上記組電池および／または上記複合組電池を搭載することを特徴とするものである。即ち、複合組電池だけではなく、使用用途によっては、組電池を車両に搭載するようにしてもよいし、これら複合組電池と組電池を組み合わせて搭載するようにしてもよい。これにより、軽く小さい電池にすることでスペース要望の大きな車両要望に合致できる。電池のスペースを小さくすることで、車両の軽量化も達成できる。
【０１５０】
本発明の複合組電池および／または組電池を駆動用電源や補助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、燃料電池自動車やこれらのハイブリッドカーが好ましいが、これらに制限されるものではない。
【０１５１】
図１３は、複合組電池を車両に搭載した様子を模式的に表した概略図である。図１３に示すように、複合組電池７０を車両（例えば、電気自動車等）に搭載するには、電気自動車８０の車体中央部の座席（シート）下に搭載するのが望ましい。これは、座席下に搭載すれば、車内空間およびトランクルームを広く取ることができるからである。ただし、複合組電池８０等を搭載する箇所は、座席下に限らず、車両の床下、シートバック裏、後部トランクルームの下部でも良いし、車両前方のエンジンルームでも良い。
【実施例】
【０１５２】
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。
【０１５３】
以下の実施例１〜２では、正・負極構成が１２層の５０Ｖバイポーラ電池と１２直一般電池の５０Ｖ電池群の並列構造（各層の結線あり）とした。実施例３〜４では、正・負極構成が１６層の６７Ｖバイポーラ電池と１６直一般電池の６７Ｖ一般電池群の並列構造（各層の結線あり）とした。比較例１では、各層の結線がないだけで、他は実施例１と同様の並列構造電池とした。以下、詳しく説明する。
【０１５４】
実施例１
集電体としてＳＵＳ箔（厚さ２０μｍ）の片面にＬｉ−Ｍｎ系複合酸化物を含む正極材料を厚さ３０μｍで塗布して正極層を形成した。その後、正極層を形成したＳＵＳ箔の反対面に、結晶性炭素材料としてグラファイトを含む負極材料を厚さ３０μｍで塗布して負極層を形成することで、バイポーラ電極を形成した。
【０１５５】
架橋型ゲル電解質の前駆体をＰＥＴ不織布セパレータ（約３０μｍ厚さ）に染込ませ、先に得られたバイポーラ電極の上に重ねた。更に同様のバイポーラ電極をその上に重ね、１２層（１２電極単位）のバイポーラ電池を構成した。
【０１５６】
この１２層バイポーラ電極の正極側（最外層集電体の端部）にはＡｌ製の正極タブ（２００μｍ厚：幅１００ｍｍ）を振動溶着し、負極側（最外層集電体の端部）にはＣｕ製の負極タブ（２００μｍ厚：幅１００ｍｍ）を振動溶着した。また、検知タブとしてＳＵＳ（２０μｍ厚：幅１０ｍｍ）を各単電池層の電極タブ取り出し辺とは異なる辺から取り出した（図２（ａ）参照のこと）。このタブ一体１２層バイポーラ電極を有する発電要素（電池本体）全体をラミネート材で封止した（外観図は図２（ａ）の正面図と同様の構成のものが得られた）。
【０１５７】
この１２層（１２セル）バイポーラ電池を約８０℃で約２時間加熱架橋し、１２層バイポーラ電池を製造した。
【０１５８】
上記バイポーラ電池で用いたと同一材料を用いて一般電池を作製した。即ち、Ｌｉ−Ｍｎ系複合酸化物を含む正極材料を正極集電体であるＳＵＳ箔（厚さ２０μｍ）両面に片面厚さ３０μｍで塗布し正極層を形成した。結晶性炭素材料としてグラファイトを含む負極材料を負極集電体であるＳＵＳ箔（厚さ２０μｍ）両面に片面厚さ３０μｍで塗布し正極層を形成した。これらの正極及び負極間に架橋型ゲル電解質の前駆体をＰＥＴ不織布セパレータ（約３０μｍ厚さ）に染込ませたものを挟み込んで発電要素（電池本体）を形成した。発電要素（電池本体）全体をラミネート材で封止した。得られた一般電池を約８０℃で約２時間加熱架橋し、正極１０枚と負極１１枚構成の一般電池を製造した。該一般電池の電極タブ同士を振動溶着で１２直接続し、その１電池単位ごとにバイポーラ電池の検知タブとＡｌ線で接合した。検知タブ及び一般電池の電極タブとＡｌ線は振動溶着で接合した。バイポーラ電池の正極及び負極タブの合計断面積が、検知タブと一般電池の直列毎の連結タブとの結線であるＡｌ線の断面積の１００倍となるＡｌ線を使用した。また、上記したように全結線の材質のヤング率は、検知タブ及び連結タブの材質のヤング率と同等以下になるものを使用した。
【０１５９】
バイポーラ電池の重心と一般電池群の重心間距離は、バイポーラ電池の長短辺長さと一般電池郡の短短辺長さのほぼ中間値となるように結線を行った。
【０１６０】
組電池を構成した後、この電池をアルミケースに挿入し、図１２中の１ケース５５の外観を有する組電池（組電池ケース内部の基本構成は、図１と同様の配置とした。ただし、一般電池群の配置は図７と同様にした。）とした。
【０１６１】
組電池ケース内部の基本構成（構造）、バイポーラ電池の作製に用いたバイポーラ電極の積層数、一般電池群の直列数、タブ断面積比（正極及び負極タブの合計断面積：検知タブ＋結線の断面積）、ヤング率比（検知タブ＋一般直列連結タブの材質のヤング率；結線の材質のヤング率）、正極活物質材料、負極活物質材料を下記表１に示す。
【０１６２】
また、得られた組電池につき、以下に説明する試験方法により、重心間距離要件、容量バラツキ、平均減衰量を測定した。得られた結果を下記表１に示す。
【０１６３】
実施例２
実施例１で用いたと同一材料を用いて１２層の５０Ｖバイポーラ電池及び１２直一般電池の５０Ｖ一般電池群を作製し、組電池ケース内部の基本構成を図７と同様の配置とした以外は、実施例１と同様にして組電池を作製した。
【０１６４】
実施例１と同様の製造条件及び試験結果を表１に示すとともに、平均低減量の測定で得られた周波数−振動伝達率の特性を示す線図を図１０に示した。
【０１６５】
実施例３
集電体としてＳＵＳ箔（厚さ２０μｍ）の片面にＬｉ−Ｍｎ系複合酸化物を含む正極材料を厚さ３０μｍで塗布して正極層を形成した。その後、正極層を形成したＳＵＳ箔の反対面に、非結晶性炭素材料としてハードカーボンを含む負極材料を厚さ３０μｍで塗布して負極層を形成することで、バイポーラ電極を形成した。
【０１６６】
架橋型ゲル電解質の前駆体をＰＥＴ不織布セパレータ（約３０μｍ厚さ）に染込ませ、先に得られたバイポーラ電極の上に重ねた。更に同様のバイポーラ電極をその上に重ね、１６層（１６電極単位）のバイポーラ電池を構成した。
【０１６７】
この１６層バイポーラ電極の正極側（最外層集電体の端部）にはＡｌ製の正極タブ（２００μｍ厚：幅４０ｍｍ）を振動溶着し、負極側（最外層集電体の端部）にはＣｕ製の負極タブ（２００μｍ厚：幅４０ｍｍ）を振動溶着した。また、検知タブとしてＳＵＳ製（１０μｍ厚：幅５ｍｍ）を各単電池層の電極タブ取り出し辺とは異なる２辺から取り出した（図３参照のこと）。このタブ一体１６層バイポーラ電極を有する発電要素（電池本体）全体をラミネート材で封止した（外観図は図３の断面図と同様の構成のものが得られた）。
【０１６８】
この１６層（１６セル）バイポーラ電池を約８０℃で約２時間加熱架橋し、１６層バイポーラ電池を製造した。
【０１６９】
上記バイポーラ電池で用いたと同一材料を用いて一般電池を作製した。即ち、Ｌｉ−Ｍｎ系複合酸化物を含む正極材料を正極集電体であるＳＵＳ箔（厚さ２０μｍ）両面に片面厚さ３０μｍで塗布し正極層を形成した。非結晶性炭素材料としてハードカーボンを含む負極材料を負極集電体であるＳＵＳ箔（厚さ２０μｍ）両面に片面厚さ３０μｍで塗布し正極層を形成した。これらの正極及び負極間に架橋型ゲル電解質の前駆体をＰＥＴ不織布セパレータ（約３０μｍ厚さ）に染込ませたものを挟み込んで発電要素（電池本体）を形成した。発電要素（電池本体）全体をラミネート材で封止した。得られた一般電池を約８０℃で約２時間加熱架橋し、正極１０枚と負極１１枚構成の一般電池を製造した。該一般電池の電極タブ同士を振動溶着で１６直接続し、その１電池単位ごとにバイポーラ電池の検知タブとＣｕ線で接合した。検知タブ及び一般電池の電極タブとＣｕ線は振動溶着で接合した。バイポーラ電池の正極及び負極タブの合計断面積が、検知タブと一般電池の直列毎の連結タブとの結線であるＣｕ線の断面積の１００倍となるＣｕ線を使用した。また、上記したように全結線の材質のヤング率は、検知タブ及び連結タブの材質のヤング率と同等以下になるものを使用した。
【０１７０】
バイポーラ電池の重心と一般電池群の重心間距離は、バイポーラ電池の長短辺長さと一般電池郡の短短辺長さのほぼ中間値となるように結線を行った。
【０１７１】
組電池を構成した後、この電池をアルミケースに挿入し、図１２中の１ケース５５の外観を有する組電池（組電池ケース内部の基本構成は、図８と同様の配置とした）とした。
【０１７２】
組電池ケース内部の基本構成（構造）、バイポーラ電池の作製に用いたバイポーラ電極の積層数、一般電池群の直列数、タブ断面積比（正極及び負極タブの合計断面積：検知タブ＋結線の断面積）、ヤング率比（検知タブ＋一般直列連結タブの材質のヤング率；結線の材質のヤング率）、正極活物質材料、負極活物質材料を下記表１に示す。
【０１７３】
また、得られた組電池につき、以下に説明する試験方法により、重心間距離要件、容量バラツキ、平均減衰量を測定した。得られた結果を下記表１に示す。
【０１７４】
実施例４
実施例３で用いたと同一材料を用いて１６層の６７Ｖバイポーラ電池及び１６直一般電池の６７Ｖ一般電池群を作製し、組電池ケース内部の基本構成を図９と同様の配置とした以外は、実施例３と同様にして組電池を作製した。
【０１７５】
実施例３と同様の製造条件及び試験結果を表１に示した。
【０１７６】
比較例１
各層の結線がないだけで、他は実施例１と同様の並列構造電池とした。ただし、比較例１では、重心の距離をバイポーラ電池及び一般電池群の長短辺長さよりも長くした仕様にした。
【０１７７】
詳しくは、集電体としてＳＵＳ箔（厚さ２０μｍ）の片面にＬｉ−Ｍｎ系複合酸化物を含む正極材料を厚さ３０μｍで塗布して正極層を形成した。その後、正極層を形成したＳＵＳ箔の反対面に、非結晶性炭素材料としてハードカーボンを含む負極材料を厚さ３０μｍで塗布して負極層を形成することで、バイポーラ電極を形成した。
【０１７８】
架橋型ゲル電解質の前駆体をＰＥＴ不織布セパレータ（約３０μｍ厚さ）に染込ませ、先に得られたバイポーラ電極の上に重ねた。更に同様のバイポーラ電極をその上に重ね、１２層（１２電極単位）のバイポーラ電池を構成した。
【０１７９】
この１２層バイポーラ電極の正極側（最外層集電体の端部）にはＡｌ製の正極タブ（２００μｍ厚：幅１００ｍｍ）を振動溶着し、負極側（最外層集電体の端部）にはＣｕ製の負極タブ（２００μｍ厚：幅１００ｍｍ）を振動溶着した。また、検知タブとしてＳＵＳ（１０μｍ厚：幅５ｍｍ）を各単電池層の電極タブ取り出し辺とは異なる辺から取り出した（図２（ａ）参照のこと）。このタブ一体１２層バイポーラ電極を有する発電要素（電池本体）全体をラミネート材で封止した（外観図は図２（ａ）の正面図と同様の構成のものが得られた）。
【０１８０】
この１２層（１２セル）バイポーラ電池を約８０℃で約２時間加熱架橋し、１２層バイポーラ電池を製造した。
【０１８１】
上記バイポーラ電池で用いたと同一材料を用いて一般電池を作製した。即ち、Ｌｉ−Ｍｎ系複合酸化物を含む正極材料を正極集電体であるＳＵＳ箔（厚さ２０μｍ）両面に片面厚さ３０μｍで塗布し正極層を形成した。非結晶性炭素材料としてハードカーボンを含む負極材料を負極集電体であるＳＵＳ箔（厚さ２０μｍ）両面に片面厚さ３０μｍで塗布し正極層を形成した。これらの正極及び負極間に架橋型ゲル電解質の前駆体をＰＥＴ不織布セパレータ（約３０μｍ厚さ）に染込ませたものを挟み込んで発電要素（電池本体）を形成した。発電要素（電池本体）全体をラミネート材で封止した。得られた一般電池を約８０℃で約２時間加熱架橋し、正極１０枚と負極１１枚構成の一般電池を製造した。該一般電池の電極タブ同士を振動溶着で１２直接続した。本比較例では、その１電池単位ごとにバイポーラ電池の検知タブを結線しなかった（図６参照のこと）。
【０１８２】
バイポーラ電池の重心と一般電池群の重心間距離は、実施例１と同様に、バイポーラ電池の長短辺長さと一般電池郡の短短辺長さのほぼ中間値となるように配置した。
【０１８３】
上記により組電池を構成した後、この電池をアルミケースに挿入し、図１２中の１ケース５５の外観を有する組電池（組電池ケース内部の基本構成は、図１と同様の配置とした。ただし、一般電池群の配置は図７と同様にした。）とした。
【０１８４】
組電池ケース内部の基本構成（構造）、バイポーラ電池の作製に用いたバイポーラ電極の積層数、一般電池群の直列数、タブ断面積比（正極及び負極タブの合計断面積：検知タブ＋結線（なし）の断面積）、正極活物質材料、負極活物質材料を下記表１に示す。
【０１８５】
また、得られた組電池につき、以下に説明する試験方法により、重心間距離要件、容量バラツキ、平均減衰量を測定した。得られた結果を下記表１に示す。
【０１８６】
実施例１と同様の製造条件及び試験結果を表１に示すとともに、平均低減量の測定で得られた周波数−振動伝達率の特性を示す線図を図１０に示した。
【０１８７】
【表１−１】
2005197015.tif 000003
【０１８８】
【表１−２】
2005197015.tif 000004
【０１８９】
試験方法
（１）容量バラツキ測定
実施例及び比較例の組電池を上限５０Ｖ、下限３６Ｖとして、１Ｃ  ＣＣ充放電サイクル試験を１０００回行った。そのときに各層間の電圧バラツキが、初期の電圧バラツキに比較し、その標準偏差の変化率が１．２倍までを○とした。１．２倍を超える場合には×とした。
【０１９０】
（２）平均低減量の測定
上記の各実施例及び比較例の方法によって得られた組電池の略中央部に加速度ピックアップを設定し、インパルスハンマーによってハンマリングしたときの加速度ピックアップの振動スペクトルを測定した。設定方法は、ＪＩＳ  Ｂ  ０９０８（振動及び衝撃ピックアップの校正方法・基本概念）に準拠した。測定スペクトルは、ＦＦＴ分析器により解析し、周波数と加速度の次元に変換した。この得られた周波数に関して平均化とスムージングを行い、振動伝達率スペクトルを得た。この加速度スペクトルの１０〜３００Ｈｚまでの平均を振動平均値とした。
【０１９１】
比較基準を従来例のスペクトルの振動平均値とし、各基準の振動平均値に対する比を平均低減量とした。
【０１９２】
従って、平均減衰量＝０％の場合は従来例と実施例の振動平均値が同等であり減衰が起きていないことを示し、平均減衰量＝３０％の場合は、場合は従来例に対する実施例の振動平均値が３０％低減されたことを示す。
【０１９３】
なお、上記試験により得られた実施例２の組電池での周波数−振動伝達率の特性を示す線図を図１０に「発明構造」として示した。同様に、上記試験により得られた比較例１の組電池での周波数−振動伝達率の特性を示す線図を図１０に「従来構造」として示した。
【０１９４】
（３）重心距離要件
上記の各実施例及び比較例の方法によって得られたバイポーラ電池の重心と一般電池群の重心の距離がバイポーラ電池及び一般電池群の長短辺長さよりも短いものを○とした。重心の距離がバイポーラ電池及び一般電池群の長短辺長さよりも長いものを×とした。
【図面の簡単な説明】
【０１９５】
【図１】本発明の組電池の代表的な実施形態を模式的に表した平面概略図である。
【図２】本発明の組電池に用いられる実施形態１のバイポーラ電池の外観図であり、（ａ）がその正面図を、（ｂ）がその側面図を、（ｃ）が（ａ）のＡ−Ａ断面図を示している。
【図３】図２のバイポーラ二次電池の電圧検知用タブの取り出し方を変えたものの内部構造及びタブ連結構造を模式的に表した電池内部の断面概略図である。
【図４】本発明の組電池に用いられる実施形態２のバイポーラ二次電池の外観図であり、（ａ）がその正面図を、（ｂ）がその側面図を、（ｃ）がそのＡ−Ａ断面図を示している。
【図５】図５（ａ）は、図１の組電池の構成を簡略化し、バイポーラ電池側の電池内部の各層が直列接続された構成と、一般電池群側の各一般電池が直列接続された構成を示すと共に、バイポーラ電池側の検知用タブと同一電位レベルの一般電池の直列毎の一般直列連結タブが結線で電気的に結合されている様子を模式的に表した概略図面である。図５（ｂ）は、図５（ａ）の測定点にて大電流放電後の時間推移に伴うバイポーラ電池側と一般電池群側の電流値の変化を計測し、グラフに示したものである。
【図６】図６（ａ）は、本発明の組電池と対比すべく、図５（ａ）の組電池の構成において、バイポーラ電池側の検知用タブと同一電位レベルの一般電池の直列毎の一般直列連結タブを電気的に結合することなく組電池としている様子を模式的に表した概略図面である。図６（ｂ）は、図６（ａ）の測定点にて大電流放電後の時間推移に伴うバイポーラ電池側と一般電池群側の電流値の変化を計測し、グラフに示したものである。
【図７】図１の組電池を、バイポーラ電池表面上の重心と、前記一般電池群投影外形の重心間の距離が、バイポーラ電池若しくは一般電池群外形の短辺の長短辺長さと短短辺長さの範囲になるように配置してなる防振構造の実施形態を模式的に表した概略平面図である。
【図８】本発明の組電池の代表的な他の実施形態を模式的に表した平面概略図である。
【図９】図８の組電池を点線部分で折り曲げることにより、バイポーラ電池の上に重ねることで電池の投影面積を縮小させた組電池の一実施形態を表したものであり、バイポーラ電池表面上に一般電池群を重ねる前の様子を模式的に表した概略平面図である。
【図１０】図７の結線がある組電池（発明構造）と、図７の組電池において検知タブと一般直列連結タブを電気的に結合しない（結線がない）組電池（従来構造）の振動の様子を示す、周波数−振動伝達率の特性のグラフである。
【図１１】図７に示す組電池の基本構成を組電池ケースに収納してなる組電池の様子を模式的に表した概略図である。
【図１２】図９に記載の組電池の基本構成６個をそれぞれ図１１に示す組電池ケースに収納した組電池６個を、６並列に接続した複合組電池の模式図である。
【図１３】複合組電池を車両に搭載した様子を模式的に表した概略図である。
【図１４】一般電池の全体構造を模式的に表わした断面概略図を示す。
【図１５】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す。
【符号の説明】
【０１９６】
１    組電池、
２    発電要素、
３    バイポーラ二次電池、
５    一般電池、
７    一般電池群、
９    電圧検出用タブ（検知タブ）、
１１    一般電池の直列毎のタブ連結部（一般直列連結タブ）、
１２    バスバー、
１３    バイポーラ二次電池の正極タブ、
１５    バイポーラ二次電池の負極タブ、
１７    一般電池群の＋端子（正極タブ）、
１９    一般電池群の−端子（負極タブ）、
２１    結線、
２２    高分子金属複合フィルム、
２３    封止部分、
２４    単電池層（セル）、
２５    集電体、
２６    正極層、
２７    負極層、
２８    バイポーラ電極、
２９    電解質層、
３１    一般電池、
３２    電池外装材、
３３    正極集電体、
３４    正極活物質層、
３５    電解質層、
３６    負極集電体、
３７    負極活物質層、
３８    発電要素、
３９    正極（端子）リード、
４０    負極（端子）リード、
４１    バイポーラ電池、
４２    集電体、
４３    正極活物質層、
４４    負極活物質層、
４５    バイポーラ電極、
４５ａ    電極積層体の最上層の電極、
４５ｂ    電極積層体の最下層の電極、
４６    電解質層、
４７    電極積層体（バイポーラ電池本体、発電要素）、
４８    正極リード、
４９    負極リード、
５０    電池外装材（外装パッケージ）、
５２    外部弾性体、
５４    検知タブ端子、
５５    組電池ケース、
５９    端子リード、
６２    正極端子、
６４    負極端子、
７０    複合組電池、
７２    組電池正極端子連結板、
７４    組電池負極端子連結板、
７６    連結板、
７７    固定ネジ、
８０    電気自動車、
Ｌ、Ｌａ、Ｌｂ    バイポーラ電池の重心と一般電池群の重心間距離、
Ｌ１    長短辺長さ、
Ｌ２、Ｌ２    短短辺長さ、
Ｇ１    バイポーラ二次電池の重心、
Ｇ２、Ｇ３    一般電池群の重心、
Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３    投影外形。
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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