(57)【要約】【課題】  電池の投影面積を大きくすることなく容量を増やすことができるバイポーラ電池、組電池、複合組電池、および組電池または複合組電池を用いた車両を提供する。【解決手段】  バイポーラ電池における１つの電池単位１４は、一方の面に正極１１が形成されたメイン集電箔１５と、メイン集電箔１５上の正極に対向する面に負極１２が形成されたメイン集電箔１６と、メイン集電箔１５に接続される正極連結部、および当該正極連結部に連設される両方の面に正極が形成された正極形成部を備えたサブ正極集電箔１８と、メイン集電箔１６に接続される負極連結部、および当該負極連結部に連設される両方の面に負極が形成された負極形成部を備えたサブ負極集電箔２１とを有する。サブ正極集電箔１８の正極形成部とサブ負極集電箔２１の負極形成部は、正極と負極がセパレータ１３を介して対向するように、交互に配置されている。【選択図】            図４
2005149833.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極と負極とがセパレータを挟んで組み合わされた電池単位が、複数積層されて直列に接続されてなるバイポーラ電池であって、
前記電池単位は、
一方の面に正極が形成された第１集電箔と、
前記第１集電箔に略平行に配置され、前記第１集電箔上の正極に対向する面に負極が形成された第２集電箔と、
前記第１集電箔の正極が形成された面に接続される正極連結部、および当該正極連結部に連設されるとともに前記第１集電箔と前記第２集電箔との間で当該両箔に略平行に配置され、両方の面に正極が形成された正極形成部を備えた少なくとも１つのサブ正極集電箔と、
前記第２集電箔の負極が形成された面に接続される負極連結部、および当該負極連結部に連設されるとともに前記第１集電箔と前記第２集電箔との間で当該両箔に略平行に配置され、両方の面に負極が形成された負極形成部を備えた少なくとも１つのサブ負極集電箔と、を有し、
前記サブ正極集電箔の正極形成部と前記サブ負極集電箔の負極形成部は、正極と負極がセパレータを介して対向するように、交互に配置されていることを特徴とするバイポーラ電池。
【請求項２】
前記第１集電箔および前記第２集電箔の厚さは、前記サブ正極集電箔および前記サブ負極集電箔の厚さよりも大きいことを特徴とする請求項１に記載のバイポーラ電池。
【請求項３】
前記第１集電箔および前記第２集電箔の厚さは、前記サブ正極集電箔およびサブ負極集電箔の厚さの１．１〜１０倍の範囲内にあることを特徴とする請求項２に記載のバイポーラ電池。
【請求項４】
前記サブ正極集電箔およびサブ負極集電箔は、それぞれ前記第１集電箔および前記第２集電箔と振動溶着により接続されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載のバイポーラ電池。
【請求項５】
前記サブ正極集電箔は、前記第１集電箔の端部に接続され、
前記サブ負極集電箔は、前記第１集電箔の前記サブ正極集電箔が接続される端部と反対側の端部に対向する前記第２集電箔の端部に接続されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載のバイポーラ電池。
【請求項６】
前記サブ正極集電箔は、前記第１集電箔の端部に接続される少なくとも１つの第１サブ正極集電箔と、前記第１集電箔の中央部に接続される少なくとも１つの第２サブ正極集電箔とを有し、
前記サブ負極集電箔は、前記第２集電箔の中央部に接続される少なくとも１つの第１サブ負極集電箔と、前記第１集電箔の前記第１サブ正極集電箔が接続される端部と反対側の端部に対向する前記第２集電箔の端部に接続される少なくとも１つの第２サブ負極集電箔とを有し、
前記第１サブ正極集電箔の正極形成部と前記第１サブ負極集電箔の負極形成部、および前記第２サブ正極集電箔の正極形成部と前記第２サブ負極集電箔の負極形成部は、正極と負極がセパレータを介して対向するように、交互に配置されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載のバイポーラ電池。
【請求項７】
前記正極および前記負極の厚さは、１〜１００μｍの範囲内にあることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載のバイポーラ電池。
【請求項８】
前記正極連結部および前記負極連結部は、それぞれのバネ定数を調整するためのバネ定数調整部を有することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載のバイポーラ電池。
【請求項９】
前記バネ定数低減部を有する前記正極連結部および前記負極連結部のバネ定数は、それぞれ前記正極形成部および前記負極形成部と同一の材料および断面形状で形成した場合の正極連結部および負極連結部のバネ定数の５０〜９０％の範囲内にあることを特徴とする請求項８に記載のバイポーラ電池。
【請求項１０】
前記第１集電箔および前記第２集電箔は、ステンレス鋼、チタン、および銅とアルミニウムのクラッド材からなる群より選択されることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１つに記載のバイポーラ電池。
【請求項１１】
前記サブ正極集電箔および前記サブ負極集電箔は、ステンレス鋼、チタン、銅、アルミニウムからなる群より選択されることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１つに記載のバイポーラ電池。
【請求項１２】
前記正極は、Ｌｉ・Ｍｎ系複合酸化物を含むことを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１つに記載のバイポーラ電池。
【請求項１３】
前記負極は、結晶性炭素材または非結晶性炭素材を含むことを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１つに記載のバイポーラ電池。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれか１つに記載のバイポーラ電池を複数個、並列および／または直列に接続したことを特徴とする組電池。
【請求項１５】
請求項１〜１３のいずれか１つに記載のバイポーラ電池と、前記バイポーラ電池の正極および負極と同一材料から構成され異なる集電箔上にそれぞれ形成される正極および負極を備えた電池が前記電池単位の数だけ直列に接続されることにより前記バイポーラ電池と同一の電圧を有してなる電池群とを、並列に接続したことを特徴とする組電池。
【請求項１６】
請求項１４又は１５に記載の組電池を複数個、並列および／または直列に接続したことを特徴とする複合組電池。
【請求項１７】
請求項１４〜１６のいずれか１つに記載の組電池または複合組電池を、車輪を駆動するためのモータの電源として用いた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、組電池、複合組電池、および組電池または複合組電池を用いた車両に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、電気自動車の開発が盛んになるにつれて、充電可能な二次電池の開発も活発になってきている。二次電池の中でも、特に、リチウムイオン電池は、小型、軽量、高エネルギー密度、高出力密度といった特徴をもつ高性能の電池であるため、電気自動車に搭載可能な電池として注目が集まっている。
【０００３】
ただし、車両に適用するためには、大出力を確保すべく、複数の二次電池を直列に接続して用いる必要がある。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とともに、空間的にも不利益を招く。
【０００４】
この問題を解決するものとして、正極と負極とがセパレータを挟んで組み合わされた電池単位が、複数積層されて直列に接続されてなるバイポーラ電池が開発されている（たとえば、特許文献１、２参照）。
【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】
ところで、従来のバイポーラ電池は、電池単位を複数積層して直列に接続するものであることから、高い出力を得ることは可能となるものの、エネルギー、すなわち容量は比較的低いものであった。
【０００６】
このような従来のバイポーラ電池において容量を大きくするためには、電池単位の積層方向から見た電池の投影面積を増やす必要がある。しかし、たとえば車両に搭載する場合のようにバイポーラ電池が設置される空間はおのずと制限される。このため、バイポーラ電池の投影面積があまり大きくなると、車両などの特定の用途に適用できなくなるという問題があった。
【０００７】
また、上記特許文献１、２に記載のバイポーラ電池に関する技術は、かかる課題については配慮しておらず、これを解決するための具体的な方法を提示するものではない。
【０００８】
本発明は、上記した課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、電池の投影面積を大きくすることなく容量を増やすことができるバイポーラ電池、組電池、複合組電池、および組電池または複合組電池を用いた車両を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の目的は、下記の手段により達成される。
【００１０】
（１）正極と負極とがセパレータを挟んで組み合わされた電池単位が、複数積層されて直列に接続されてなるバイポーラ電池であって、前記電池単位は、一方の面に正極が形成された第１集電箔と、前記第１集電箔に略平行に配置され、前記第１集電箔上の正極に対向する面に負極が形成された第２集電箔と、前記第１集電箔の正極が形成された面に接続される正極連結部、および当該正極連結部に連設されるとともに前記第１集電箔と前記第２集電箔との間で当該両箔に略平行に配置され、両方の面に正極が形成された正極形成部を備えた少なくとも１つのサブ正極集電箔と、前記第２集電箔の負極が形成された面に接続される負極連結部、および当該負極連結部に連設されるとともに前記第１集電箔と前記第２集電箔との間で当該両箔に略平行に配置され、両方の面に負極が形成された負極形成部を備えた少なくとも１つのサブ負極集電箔と、を有し、前記サブ正極集電箔の正極形成部と前記サブ負極集電箔の負極形成部は、正極と負極がセパレータを介して対向するように、交互に配置されていることを特徴とするバイポーラ電池。
【００１１】
（２）上記（１）に記載のバイポーラ電池を複数個、並列および／または直列に接続したことを特徴とする組電池。
【００１２】
（３）上記（１）に記載のバイポーラ電池と、前記バイポーラ電池の正極および負極と同一材料から構成され異なる集電箔上にそれぞれ形成される正極および負極を備えた電池が前記電池要素における構成単位の数だけ直列に接続されることにより前記バイポーラ電池と同一の電圧を有してなる電池群とを、並列に接続したことを特徴とする組電池。
【００１３】
（４）上記（２）又は（３）に記載の組電池を複数個、並列および／または直列に接続したことを特徴とする複合組電池。
【００１４】
（５）上記（２）〜（４）のいずれか１つに記載の組電池または複合組電池を、車輪を駆動するためのモータの電源として用いたことを特徴とする車両。
【発明の効果】
【００１５】
上記（１）に記載のバイポーラ電池によれば、１つの電池単位の中で、正極と負極とを順々に積層して対峙させることにより、並列構造を形成することが可能となる。これにより、内部抵抗を低減させることができるとともに、電極の有効表面積を増加させることができる。したがって、バイポーラ電池の投影面積を大きくすることなく、容量を増やすことが可能となる。
【００１６】
上記（２）に記載の組電池によれば、同じ大きさの組電池であれば従来よりも高エネルギー、高出力の組電池を得ることができる。
【００１７】
上記（３）に記載の組電池によれば、高エネルギーと高出力とをバランスよく両立させるためにきわめて有効な手段となる。しかも、組電池の重量およびサイズを小さくすることが可能となる。
【００１８】
上記（４）に記載の複合組電池によれば、電池制御を容易にし、たとえば電気自動車やハイブリッド自動車などの車両搭載用として最適な複合組電池となる。そして、この複合組電池は、上述した組電池を用いたものであるから長期的信頼性の高いものとなる。
【００１９】
上記（５）に記載の車両によれば、高い信頼性を有し、長期間に渡って使用した後であっても充分な出力を提供しうる。また、電池の設置スペースを小さくすることができ、車両の軽量化をも達成し得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
【００２１】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態によるバイポーラ電池の平面図、図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う拡大断面図、図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う拡大断面図である。なお、図２における電池要素は簡略化して示されている。
【００２２】
図１〜図３に示すように、バイポーラ電池１は、電池要素１０と、電池要素１０を被覆するラミネートフィルム３０と、電池要素１０からラミネートフィルム３０の外部に引き出されてなるタブ３５とを有している。
【００２３】
電池要素１０は、正極と負極とがセパレータを挟んで組み合わされた電池単位１４が、複数積層されて直列に接続された構成となっている。積層数は任意に設定可能である。
【００２４】
この電池要素１０は、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、積層方向の中間部に位置されるメイン集電箔１５と、片面のみに正極または負極が形成された、積層方向の端部に位置されるメイン集電箔１６、１７とを有している。正極と負極とが形成された中間部のメイン集電箔１５は、バイポーラ電極を構成する。端部のメイン集電箔１６、１７は、たとえば接続用リードを介してタブ３５に接続される。
【００２５】
図４は、電池要素を説明するための拡大断面図である。なお、図４は、説明の便宜上、２層分の電池単位から構成される電池要素を示す。図５は、図４に示される中間部のメイン集電箔とこれに接続される部材とを抜き出して示す図、図６は、図４に示される上方端部のメイン集電箔とこれに接続される部材とを抜き出して示す図、図７は、図４に示される下方端部のメイン集電箔とこれに接続される部材とを抜き出して示す図である。
【００２６】
図４に示される電池要素１０のうち、上側の電池単位１４について説明する。電池単位１４は、一方の面に正極１１が形成された第１集電箔としての中間部のメイン集電箔１５と、このメイン集電箔１５に略平行に配置され、メイン集電箔１５上の正極１１に対向する面に負極１２が形成された第２集電箔としての端部のメイン集電箔１６とを含むものである。
【００２７】
本実施形態では、電池単位１４は、メイン集電箔１５の正極１１が形成された面に接続される正極連結部１９、および当該正極連結部１９に連設されるとともにメイン集電箔１５とメイン集電箔１６との間で当該両箔に略平行に配置され、両方の面に正極１１が形成された正極形成部２０を備えたサブ正極集電箔１８と、メイン集電箔１６の負極１２が形成された面に接続される負極連結部２２、および当該負極連結部２２に連設されるとともにメイン集電箔１５とメイン集電箔１６との間で当該両箔に略平行に配置され、両方の面に負極１２が形成された負極形成部２３を備えたサブ負極集電箔２１とを有している。ここで、サブ正極集電箔１８の正極形成部２０とサブ負極集電箔２１の負極形成部２３は、正極１１と負極１２がセパレータ１３を介して対向するように、交互に配置されている。
【００２８】
このように構成すれば、図４〜図７からわかるように、電池単位１４の中で、電極（正極と負極の総称）の並列構造を形成することができる。これにより、内部抵抗を低減させることができるとともに、電極の有効表面積を増加させることができる。したがって、バイポーラ電池の投影面積を大きくすることなく、容量を増やすことが可能となる。
【００２９】
図４の電池要素には、サブ正極集電箔１８およびサブ負極集電箔２１がそれぞれ２つずつ設けられている。ただし、サブ正極集電箔１８およびサブ負極集電箔２１は、任意の個数だけ設置可能であり、必要とする容量に応じて少なくとも１つ設けられていればよい。
【００３０】
下側の電池単位１４は、第１集電箔としての端部のメイン集電箔１７と、第２集電箔としての中間部のメイン集電箔１５とを含むものである。ただし、下側の電池単位１４は、上側の電池単位１４と同様の構成であるため、説明を省略する。なお、電池要素が３層以上の電池単位を有する場合も、各電池単位は同様に構成される。
【００３１】
メイン集電箔１５〜１７は、製法上、スプレーコートなどの薄膜製造技術により、いかような形状を有するものにも製膜積層して形成し得る必要上、たとえば、アルミニウム、銅、チタン、ニッケル、ステンレス鋼（ＳＵＳ）、これらの合金などの金属粉末を主成分として、これにバインダ（樹脂）、溶剤を含む集電箔金属ペーストを加熱して成形してなるものである。このような集電箔は、これら金属粉末を１種単独で用いてもよいし、２種以上を混合して用いてもよい。また、製法上の特徴を生かして金属粉末の種類の異なるものを多層に積層したものであってもよい。上記バインダとしては、特に制限されるべきものではなく、たとえば、エポキシ樹脂など、従来公知の樹脂バインダ材料を用いることができるほか、導電性高分子材料を用いてもよい。また、集電箔としては、上記のような金属粉末とバインダにより形成されてなるもののほかに、上記金属の箔を用いることもできる。これら集電箔の厚さは、特に限定されないが、通常は１〜１００μｍ程度である。
【００３２】
メイン集電箔１５〜１７は、好ましくは、ステンレス鋼、チタン、および銅とアルミニウムのクラッド材からなる群より選択される。銅とアルミニウムのクラッド材は、高温での使用が可能で寿命も長いため、より好ましい。このクラッド材は、銅とアルミニウムが貼り合わされた構成であればよい。すなわち、銅箔にアルミニウム箔を接合する方法、銅箔に対してアルミニウムの蒸着、スパッタ、メッキ、またはディピングなどの処理を行う方法、あるいは、逆にアルミニウム箔に対して銅の蒸着などの処理を行う方法が使用され得る。ただし、銅はリチウムイオンを透過しやすいため、銅のマトリックス（基質）が強固であることが望ましい。したがって、銅箔を基準箔としてこれに対して蒸着などの処理を行うことが望ましい。また、蒸着などの処理に使用される物質がある程度の厚さ（５μｍ程度）を有する方がより信頼性を高めるため、厚塗りのし易いメッキが使用されることが好ましい。
【００３３】
サブ正極集電箔１８およびサブ負極集電箔２１は、好ましくは、ステンレス鋼、チタン、銅、アルミニウムからなる群より選択される。メイン集電箔として銅とアルミニウムのクラッド材が使用される場合、メイン集電箔のアルミニウム側にアルミニウムから構成されるサブ正極集電箔１８が接続され、メイン集電箔の銅側に銅から構成されるサブ負極集電箔２１が接続されることがより好ましい。アルミニウムは正極が高電位の場合でも酸化皮膜の存在により安定に成立し易いため、正極が形成される集電箔として望ましい。また、銅はリチウムとの間で合金を形成しづらいため、負極が形成される集電箔として望ましい。合金を形成し易い物質を使用した場合、電極が劣化し易く寿命が短くなる恐れがあるからである。
【００３４】
メイン集電箔１５〜１７の厚さは、サブ正極集電箔１８およびサブ負極集電箔２１の厚さよりも大きいことが好ましい。このような構成によれば、サブ集電箔（サブ正極集電箔またはサブ負極集電箔）からの電子がメイン集電箔に流れ込んで移動しても、メイン集電箔の中を電子が移動するときに発生する抵抗を緩和することができる。したがって、内部抵抗が低減され、出力が向上する。メイン集電箔１５〜１７の厚さは、サブ正極集電箔１８およびサブ負極集電箔２１の厚さのより好ましくは１．１〜１０倍、さらに好ましくは、１．５〜５倍の範囲内にあると良い。下限を設けたのは、内部抵抗低減の効果を高めるためである。また、上限を設けたのは、電池全体が厚くなってたとえば車両上で使い難くなることを防止するためである。
【００３５】
サブ正極集電箔１８およびサブ負極集電箔２１は、好ましくは、メイン集電箔と振動溶着により接続される。振動溶着による接続によって、接触抵抗が低くなること、およびスポット溶接の様に高温にならないため電極の熱劣化を防止することが可能となる。また、薄い箔を複数枚積層して溶着できるため、サブ集電箔の設置個数が多くても同時にメイン集電箔に対して接合することが可能となる。
【００３６】
図４の上側の電池単位１４において、サブ正極集電箔１８は、メイン集電箔１５の端部に接続され、一方、サブ負極集電箔２１は、メイン集電箔１５のサブ正極集電箔１８が接続される端部と反対側の端部に対向するメイン集電箔１６の端部に接続される。つまり、サブ正極集電箔１８のメイン集電箔への接続位置と、サブ負極集電箔２１のメイン集電箔への接続位置とは、バイポーラ電池１の相互に反対側の端部となる。このような構成によれば、電極の有効表面積を最大限に広げることが可能となる。また、サブ集電箔は後述するように動吸振器を構成し得ることを考慮すれば、振動減衰作用がバイポーラ電池１の片側に偏って防振効果が阻害されることを防止することができる。
【００３７】
図８は、サブ負極集電箔のメイン集電箔への接続状態を示す図である。図８に示すように、サブ負極集電箔２１の負極連結部２２は、バネとして機能し、動吸振器を構成する。したがって、メイン集電箔１６の振動を低減させることが可能である。なお、サブ正極集電箔１８の正極連結部１９も同様に動吸振器を構成する。
【００３８】
図９は、動吸振器による防振機能を説明するための図である。図９に示すように、メイン集電箔１５〜１７は、車両の車体７１に所定の支持構造に相当するバネＳ１を介して接続されている。そして、メイン集電箔１５〜１７には、正極連結部１９および負極連結部２２に相当するバネＳ２を介して、サブ正極集電箔１８およびサブ負極集電箔２１が接続される。したがって、バネＳ２のバネ定数を調整することにより、動吸振器による振動数の移行度合いを任意に設定することができ、メイン集電箔１５〜１７の共振振動数を任意にシフトさせることが可能となる。
【００３９】
図１０に示すように、負極連結部２２は、好ましくは、そのバネ定数を調整するためのバネ定数調整部２４を有する。なお、サブ正極集電箔１８の正極連結部１９も同様に、好ましくは、バネ定数調整部２４を有する。バネ定数調整部２４を設けるための具体的な方法としては、図１０に示すような折畳みによるバネ化のほか、たとえば、連結部の厚さの変更（減少または増加）、異種材とのクラッド化、および表面積の変更などの方法が採用され得る。
【００４０】
バネ定数調整部２４を有する正極連結部１９および負極連結部２２のバネ定数は、好ましくは、それぞれ正極形成部２０および負極形成部２３と同一の材料および断面形状で形成した場合の正極連結部および負極連結部のバネ定数の５０〜９０％の範囲内にあると良い。このように構成すれば、メイン集電箔１５〜１７の共振振動数を大きくシフト（約５０Ｈｚ）させる動吸振器を構成することが可能である。下限を設けたのは、バネ定数が低すぎて集電箔の形状を維持できなくなることを防止するためである。また、上限を設けたのは、共振周波数のシフト量を確実に得るためである。
【００４１】
一方、車両の振動は通常１００Ｈｚ以下であるため、共振周波数を１００Ｈｚ以上に調整すれば、車両で使用する限り電池は共振に至らないことになる。したがって、バネ定数調整部２４を設けて１００Ｈｚ以上の領域にメイン集電箔１５〜１７の共振周波数をシフトさせることによって、防振効果を向上させることができる。このようにして、バイポーラ電池の共振点を車両上で起こり得る振動の範囲からずらすことが可能となるため、バイポーラ電池の防振性能が大幅に向上する。具体的には、共振に起因して電極材料が剥がれたり、メイン集電箔とサブ集電箔との溶着が破断したりする故障モードを防止できる。
【００４２】
正極は、正極活物質を含む。このほかにも、イオン伝導性を高めるために電解質、リチウム塩、導電助剤などが含まれ得る。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。正極または負極の少なくとも一方に電解質、好ましくは固体高分子電解質が含まれていることが望ましいが、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。
【００４３】
上記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。このほか、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。正極活物質の粒径は、製法上、正極材料を重合させる前の状態でペースト化してスプレーコートなどにより塗布して成膜し得るものであればよい。
【００４４】
正極活物質は、好ましくは、Ｌｉ・Ｍｎ系複合酸化物である。正極活物質としてＬｉ・Ｍｎ系複合酸化物を採用することにより、電圧（Ｖ）と充電状態（％）との関係を示す充放電プロファイルのグラフを容易に傾けることが可能となる。これにより、電池の電圧を計測すれば、電池の充電状態が判明する。このように電池の充電状態を容易に検知して、電池の過充電または過放電の状態を防止することができ、電池の信頼性を向上させることが可能となる。また、万一過充電または過放電が起きて電池が故障する場合でも反応が穏やかであるため、異常時の信頼性が高いといえる。
【００４５】
正極における、正極活物質、電解質（好ましくは固体高分子電解質）、リチウム塩、導電助剤の配合量は、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。たとえば、正極内における電解質、特に固体高分子電解質の配合量が少なすぎると、活物質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、正極内における電解質、特に固体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。したがって、これらの要因を考慮して、目的に合致した固体高分子電解質量を決定する。
【００４６】
負極は、負極活物質を含む。また、正極と同様に、イオン伝導性を高めるために電解質、リチウム塩や導電助剤などが含まれ得る。負極活物質の種類以外は、基本的に、正極についての説明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。
【００４７】
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。ただし、バイポーラ電池では、固体高分子電解質が好適に用いられるため、該固体高分子電解質での反応性を考慮すると、負極活物質としては金属酸化物、金属とリチウムとの複合酸化物、カーボンなどが挙げられる。これらは１種単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００４８】
負極活物質は、好ましくは、結晶性炭素材（グラファイト）または非結晶性炭素材（ハードカーボン）である。負極活物質として結晶性炭素材または非結晶性炭素材を採用することにより、充放電プロファイルのグラフを容易に傾けることが可能となる。これにより、電池の電圧を計測すれば、電池の充電状態が判明する。このように電池の充電状態を容易に検知して、電池の過充電または過放電の状態を防止することができ、電池の信頼性を向上させることが可能となる。非結晶性炭素材は、かかる効果が特に顕著であるため、より好ましい。
【００４９】
正極および負極の厚さは、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ることができる。正極および負極の厚さは、好ましくは１〜１００μｍ、より好ましくは５〜３０μｍの範囲内にあると良い。下限を設けたのは、出力を稼ぐために電極面積をかなり広くする必要が生じて実用的でなくなる恐れを防止するためである。また、上限を設けたのは、電極が厚すぎてリチウムイオンの拡散が層全体に届かず、表面だけになってしまうために効率が悪くなる恐れを防止するためである。また、正極および負極の厚さは、略同一であるか、あるいは負極が正極よりも若干厚い方が望ましい。
【００５０】
セパレータ１３は、正極と負極との接触を防ぐための仕切りであり、本明細書においては、固体電解質を含む概念として使用される。
【００５１】
液体の電解質、すなわち電解液を使う場合、セパレータ１３の材料としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、セルロースなどからなる多孔性シート、不織布などが挙げられる。リチウムイオンを発電物質として用いる場合には、マイクロポアを有するリチウムイオン透過性のポリエチレンフィルムを、多孔性のリチウムイオン透過性ポリプロピレンで挟んだ三層構造としたフィルムが好適に用いられる。
【００５２】
電解液としては、電解質塩を有機溶媒中に溶解したものが好適に使用される。
【００５３】
電解質塩としては、ＬｉＮ（ＣＦ3ＳＯ2）2、ＬｉＮ（Ｃ2Ｆ5ＳＯ2）2、ＬｉＮ（ＣＦ2ＳＯ3）2、ＬｉＣＦ3ＳＯ3、ＬｉＢＦ4、ＬｉＰＦ6、ＬｉＮＨ2、ＬｉＦ、ＬｉＣｌ、ＬｉＢｒ、ＬｉＩ、ＬｉＣＮ、ＬｉＣｌＯ4、ＬｉＮＯ3、Ｃ6Ｈ5ＣＯＯＬｉ、ＬｉＣｌＯ4、ＬｉＡｓＦ6、ＫＯＨ、Ｈ2ＳＯ4、ＺｎＣｌ2などが挙げられる。
【００５４】
有機溶媒としては、カーボネート類、ラクトン類、エーテル類などが挙げられ、具体的には、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ジエチルカーボネート、ジメチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、１，２−ジメトキシエタン、１，２−ジエトキシエタン、テトラヒドロフラン、１，３−ジオキソラン、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、アセトニトリル、ジエチルエーテル、ジメチルスルホキシド、ギ酸メチル、２−メチルテトラヒドロフラン、３−メチル−１，３−オキサゾリジン−２−オン、スルホラン、酢酸エチル、プロピオン酸メチルなどの溶媒を単独もしくは２種類以上を混合して用いることができる。なお、これらの溶媒に溶解される電解質塩の濃度は０．５〜２．０モル／リットルであることが好適である。
【００５５】
好適な電解質塩と有機溶媒の組み合わせとしては、ＬｉＰＦ6をエチレンカーボネートとジエチルカーボネートとの混合溶液に溶解したものが挙げられる。
【００５６】
なお、充満される電解液によってバイポーラ電池内部での短絡が生じる恐れがあり、内部電極体の側面を絶縁体からなる封止材２５（図４参照）によって仕切る必要がある。このため、箔状または板状の固体電解質を用いることが好ましい。
【００５７】
固体電解質を用いた場合は、正極活物質層と負極活物質層との各表面が直接に固体電解質表面に接し、固体電解質がセパレータの役割を果たす。このため、電池の構造が単純化し、工程を簡略化することができる。
【００５８】
固体電解質としては、高分子電解質、無機固体電解質などが挙げられる。
【００５９】
高分子電解質として用いられるホストポリマーとしては、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド、ポリアクリロニトリル、ポリフッ化ビニリデンなどが挙げられるがこれらに限定されるものではない。なお、高分子電解質は、全固体高分子電解質であっても、可塑剤を加えて粘稠性を持たせたゲル高分子電解質であってもよい。
【００６０】
ゲル高分子電解質に用いられる可塑剤としては、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ジエチルカーボネート、ジメチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、１，２−ジメトキシエタン、１，２−ジエトキシエタン、テトラヒドロフラン、１，３−ジオキソラン、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、アセトニトリル、ジエチルエーテル、ジメチルスルホキシド、ギ酸メチル、２−メチルテトラヒドロフラン、３−メチル−１，３−オキサゾリジン−２−オン、スルホラン、酢酸エチル、プロピオン酸メチルなどが挙げられる。
【００６１】
無機固体電解質としては、Ｌｉ3Ｎ、Ｌｉ2Ｏ−Ｂ2Ｏ3−ＳｉＯ2系、Ｂ2Ｓ3−Ｌｉ2Ｓ−ＬｉＩ系、ＧｅＳ2−Ｌｉ2Ｓ−ＬｉＩ系、ＳｉＳ2−Ｌｉ2Ｓ−ＬｉＩ系などの無機固体電解質が挙げられる。
【００６２】
セパレータ１３は、内部抵抗値を極力小さくするためには、厚さが薄いほど好ましい。しかしながら、外力等により破損の起こらない程度の厚さは確保する必要があり、電池の設置環境に応じて厚さを調節することが好適である。
【００６３】
ラミネートフィルム３０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、電池要素１０を収容するための電池外装材である。ラミネートフィルム３０として、金属を絶縁体としての樹脂フィルムで被覆した高分子−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の電池外装材が使用され得る。
【００６４】
すなわち、ラミネートフィルム３０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）からなる金属層３１と、金属層３１の外側に配置され樹脂からなる外側樹脂層３２と、金属層３１の内側に配置され樹脂からなる内側樹脂層３３とを有している。バイポーラ電池１は、電池要素１０を真中にしてラミネートフィルム３０を上下に被せ、ラミネートフィルム３０の周辺部の一部または全部を熱融着により接合することによって、密封した構成とするのが好ましい。この場合、タブ３５は、上記熱融着部に挟まれてラミネートフィルム３０の外部に露出される構造とされる。
【００６５】
タブ３５は、バイポーラ電池１全体の電極として機能する。タブに関しては、通常のリチウムイオン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。たとえば、タブの材料として、銅、鉄、アルミニウム、ステンレス鋼などの金属、あるいはこれらを含む合金が使用され得る。
【００６６】
内側樹脂層３３は、好ましくは、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、およびポリアミド系樹脂からなる群より選択された１つの樹脂から構成される。これらは、防水性、防湿性、耐冷熱サイクル性、耐熱安定性、絶縁性、難燃性などの性能を有する樹脂として使用され得るからである。
【００６７】
次に、本実施形態のバイポーラ電池を使用する際の電流の流れについて説明する。
【００６８】
図１１は、１つの電池単位内の電流の流れを示す模式図であり、（Ａ）は下から１層目の流れ、（Ｂ）は２層目の流れ、（Ｃ）は３層目の流れを示す。なお、図１１（Ａ）〜（Ｃ）では、説明の便宜上、各層の電流の流れに関係する部材のみを抜き出して描いてある。
【００６９】
図示のように、１つの電池単位において、３つの層の各々を電流が並列に流れる。このように、サブ電極箔（サブ正極電極箔とサブ負極電極箔の総称）１８、２１をたとえば２つずつ設けることにより、１電池単位当たりの電極の有効表面積が５倍になる。
【００７０】
以上説明したように、本発明を適用した第１の実施形態のバイポーラ電池１における１つの電池単位１４は、一方の面に正極１１が形成されたメイン集電箔１５と、メイン集電箔１５上の正極に対向する面に負極１２が形成されたメイン集電箔１６と、メイン集電箔１５に接続される正極連結部、および当該正極連結部に連設される両方の面に正極が形成された正極形成部を備えたサブ正極集電箔１８と、メイン集電箔１６に接続される負極連結部、および当該負極連結部に連設される両方の面に負極が形成された負極形成部を備えたサブ負極集電箔２１とを有しており、サブ正極集電箔１８の正極形成部とサブ負極集電箔２１の負極形成部は、正極と負極がセパレータ１３を介して対向するように、交互に配置されている。
【００７１】
したがって、本実施形態のバイポーラ電池１によれば、１つの電池単位１４の中で、正極１１と負極１２とを順々に積層して対峙させることにより、並列構造を形成することが可能となる。これにより、内部抵抗を低減させることができるとともに、電極の有効表面積を増加させることができる。したがって、バイポーラ電池の投影面積を大きくすることなく、容量を増やすことが可能となる。
【００７２】
（第２の実施形態）
図１２は、本発明の第２の実施形態のバイポーラ電池における電池要素を説明するための拡大断面図である。なお、図１２は、説明の便宜上、２層分の電池単位から構成される電池要素を示しており、第１の実施形態の図４に対応する図である。なお、第１の実施形態のバイポーラ電池と同様の部分は説明を省略する。
【００７３】
第２の実施形態のバイポーラ電池における電池要素１０ａのうち、たとえば上側の電池単位１４ａについて説明する。この電池単位１４ａおいて、サブ正極集電箔は、メイン集電箔１５の端部に接続される第１サブ正極集電箔１８ａと、メイン集電箔１５の中央部に接続される第２サブ正極集電箔１８ｂとを有し、サブ負極集電箔は、メイン集電箔１６の中央部に接続される第１サブ負極集電箔２１ａと、メイン集電箔１５の第１サブ正極集電箔１８ａが接続される端部と反対側の端部に対向するメイン集電箔１６の端部に接続される第２サブ負極集電箔２１ｂとを有している。ここで、第１サブ正極集電箔１８ａの正極形成部と第１サブ負極集電箔２１ａの負極形成部、および第２サブ正極集電箔１８ｂの正極形成部と第２サブ負極集電箔２１ｂの負極形成部は、正極１１と負極１２がセパレータを介して対向するように、交互に配置されている。なお、図１２において、正極、負極、およびセパレータを示す符号は、図４と同様であるため、図が複雑になることを避けるために記載を省略してある。
【００７４】
このような構成によれば、サブ集電箔の接続部が、メイン集電箔の中央部と端部の両方に位置しているため、電子の流れが分散・均一化される結果、メイン集電箔に起因する内部抵抗を低減させることができるため、出力がさらに向上する。
【００７５】
（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態は、上述した第１または第２の実施形態のバイポーラ電池を複数個接続した組電池である。図１３（Ａ）〜（Ｃ）は、第３の実施形態による組電池の平面図、正面図、および側面図である。
【００７６】
図１３に示すように、組電池５は、外部弾性体５４で支持された外部ケース５３を有している。この組電池５の外部ケース５３内には、上述したバイポーラ電池１を複数個直列に接続したものをさらに並列に接続したものが収容されている。なお、組電池５におけるバイポーラ電池１の直列および並列の接続数は、任意に設定可能である。
【００７７】
図１３に示す組電池は、たとえば電圧２１Ｖ、容量５０ｍＡｈのバイポーラ電池１を２個直列に接続したものをさらに並列に２０（＝５×４）組接続して、電圧４２Ｖ、容量１Ａｈの組電池としたものである。なお、図中の符号「＋」および「−」はバイポーラ電池の極性を示す（図１４も同様）。
【００７８】
バイポーラ電池１の並列接続部分では、たとえば銅製の導電バー５５を介して各電池のタブが接続される。また、バイポーラ電池１の直列接続部分では、各電池のタブ同士がたとえば振動溶着により接続される。なお、組電池５におけるバイポーラ電池１同士の直列および並列の接続部分において、超音波溶接、熱溶接、レーザー溶接、リベット、かしめ、電子ビームなどの各種の接続方法を用いることができる。このような接続方法をとることで、長期的信頼性のある組電池を製造することができる。
【００７９】
また、組電池５の電極として、電極ターミナル５１および５２が、組電池５の正面に設けられている。電極ターミナル５１および５２には、バイポーラ電池１の直列接続部分の端部が電極リード５６を介して接続される。さらに、バイポーラ電池１の両側部には、バイポーラ電池１の電圧を検知するための検知タブ５７が引き出されており、この検知タブ５７に接続された検知リード５８が、組電池５の正面に取り出されている。
【００８０】
第３の実施形態の組電池によれば、前述した第１または第２の実施形態のバイポーラ電池１を用いて組電池化することで、同じ大きさの組電池であれば従来よりも高エネルギー、高出力の組電池を得ることができる。
【００８１】
（第４の実施形態）
本発明の第４の実施形態は、上述した第１または第２の実施形態のバイポーラ電池と、通常の電池を複数個直列に接続したものとを組み合わせた組電池である。図１４（Ａ）〜（Ｃ）は、第４の実施形態による組電池の平面図、正面図、および側面図である。なお、第３の実施形態の組電池と同様の部分は説明を省略する。
【００８２】
図１４に示すように、組電池５ａの外部ケース５３内には、上述したバイポーラ電池１と、バイポーラ電池ではない通常の電池４を複数個直列に接続した電池群とを、並列に接続したものが収容されている。
【００８３】
通常の電池４は、バイポーラ電池１の正極および負極と同一材料から構成され異なる集電箔上にそれぞれ形成される正極および負極を備えた電池である。電池群は、通常の電池４がバイポーラ電池１の電池要素１０における電池単位の数だけ直列に接続されることにより、バイポーラ電池１と同一の電圧を有している。
【００８４】
なお、バイポーラ電池１を複数個接続したものが、組電池５ａにおいて使用されてもよい。ただし、バイポーラ電池１により構成される部分の総電圧と、通常の電池４により構成される部分の総電圧とが等しくなるように設定されなければならないことに注意すべきである。
【００８５】
図１４に示す組電池は、たとえば電圧４２Ｖ、容量５０ｍＡｈのバイポーラ電池１と、電圧４．２Ｖ、容量１Ａｈの通常の電池４（たとえば通常リチウムイオン電池）を１０個直列に接続した電池群とを並列に接続して、組電池としたものである。
【００８６】
第４の実施形態の組電池によれば、バイポーラ電池１が高出力の特性を主に分担し、通常の電池４を直列接続した電池群が高エネルギーの特性を主に分担することができる。したがって、この組電池によれば、高エネルギーと高出力とをバランスよく両立させるためにきわめて有効な手段となる。しかも、組電池の重量およびサイズを小さくすることが可能となる。
【００８７】
（第５の実施形態）
第５の実施形態は、前述した第３または第４の実施形態による組電池を複数個接続した複合組電池である。図１５（Ａ）〜（Ｃ）は、第５の実施形態による複合組電池の平面図、正面図、および側面図である。
【００８８】
図１５に示す複合組電池６は、第３の実施の形態による組電池５を複数個積層してプレート６３とねじ６４により連結し、各組電池５の電極ターミナル５１、５２を導電バー６１および６２によって接続して、モジュール化したものである。図１５では、たとえば電圧４２Ｖ、容量１Ａｈの組電池が６個並列に接続されて、電圧４２Ｖ、容量６Ａｈの複合組電池６が構成されている。なお、同様に、第４の実施形態による組電池５ａを用いて複合組電池を構成することができる。また、組電池同士は、直列および／または並列で接続され得る。
【００８９】
このように、組電池をモジュール化することによって、電池制御を容易にし、たとえば電気自動車やハイブリッド自動車などの車両搭載用として最適な複合組電池となる。そして、この複合組電池６は、上述した組電池を用いたものであるから長期的信頼性の高いものとなる。
【００９０】
（第６の実施の形態）
第６の実施形態は、上述した第３、第４または第５の実施形態による組電池または複合組電池を搭載し、モータの電源として用いてなる車両である。組電池または複合組電池をモータ用電源として用いる車両として、たとえば電気自動車、ハイブリッド自動車など、車輪をモータによって駆動する自動車が挙げられる。
【００９１】
図１６に、複合組電池を搭載した車両の概略図を示す。複合組電池６は、車両７の床下、シートバック裏、あるいはシート下に設置され得る。なお、組電池５、５ａも同様にして車両７に搭載され得る。
【００９２】
車両に搭載される組電池５、５ａまたは複合組電池６は、前述した特性を有する。このため、組電池５、５ａまたは複合組電池６を搭載してなる車両は高い信頼性を有し、長期間に渡って使用した後であっても充分な出力を提供しうる。また、組電池５、５ａまたは複合組電池６を使用することにより、電池の設置スペースを小さくすることができ、車両の軽量化をも達成し得る。
【実施例】
【００９３】
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。
【００９４】
図１７は、実施例および比較例のバイポーラ電池の構成と評価結果とを示す。図１８は、実施例１１のバイポーラ電池における電池要素を説明するための拡大断面図、図１９は、比較例のバイポーラ電池における電池要素を説明するための拡大断面図である。なお、図１８および図１９は、説明の便宜上、２層分の電池単位から構成される電池要素を示している。
【００９５】
（実施例および比較例の構成）
実施例１では、層状をなす電池単位の数が１０層、電池単位が図４の構造、メイン集電箔の厚さが２０μｍ、サブ集電箔の厚さが２０μｍ、メイン集電箔の材質がステンレス鋼（ＳＵＳ）、サブ正極集電箔の材質がアルミニウム（Ａｌ）、サブ負極集電箔の材質が銅（Ｃｕ）、正極の厚さが３０μｍ、負極の厚さが３０μｍ、連結部のバネ定数の低減割合が１（特にバネ定数調整部２４が設けられていない。）、正極活物質がＬｉ・Ｍｎ系複合酸化物、負極活物質が非結晶性炭素材、であるバイポーラ電池を使用した。
【００９６】
実施例２では、サブ集電箔の厚さが１０μｍである以外は実施例１と同様の構成であるバイポーラ電池を使用した。
【００９７】
実施例３では、メイン集電箔の厚さが５０μｍ、サブ集電箔の厚さが１０μｍである以外は実施例１と同様の構成であるバイポーラ電池を使用した。
【００９８】
実施例４では、メイン集電箔の材質がチタン（Ｔｉ）である以外は実施例１と同様の構成であるバイポーラ電池を使用した。
【００９９】
実施例５では、メイン集電箔の材質が銅とアルミニウムのクラッド材（Ｃｕ＋Ａｌ）である以外は実施例１と同様の構成であるバイポーラ電池を使用した。
【０１００】
実施例６では、正極の厚さが１０μｍ、負極の厚さが１０μｍである以外は実施例１と同様の構成であるバイポーラ電池を使用した。
【０１０１】
実施例７では、正極の厚さが５０μｍ、負極の厚さが５０μｍである以外は実施例１と同様の構成であるバイポーラ電池を使用した。
【０１０２】
実施例８では、連結部のバネ定数の低減割合が０．５、負極活物質が結晶性炭素材である以外は実施例１と同様の構成であるバイポーラ電池を使用した。なお、バネ定数を調整するためのバネ定数調整部は、図１０に示される構造とした。
【０１０３】
実施例９では、電池単位が図１８の構造である以外は実施例１と同様の構成であるバイポーラ電池を使用した。
【０１０４】
実施例１０では、電池単位が図１２の構造である以外は実施例１と同様の構成であるバイポーラ電池を使用した。
【０１０５】
実施例１１では、電池単位が図１８の構造である以外は実施例１と同様の構成であるバイポーラ電池を使用した。すなわち、実施例１１のバイポーラ電池の１つの電池単位におけるサブ正極集電箔およびサブ負極集電箔の設置個数は、それぞれ１つずつである。
【０１０６】
実施例１２では、層状をなす電池単位の数が１００層である以外は実施例１と同様の構成であるバイポーラ電池を使用した。
【０１０７】
比較例では、層状をなす電池単位の数が１０層、電池単位が図１９の構造、正極の厚さが３０μｍ、負極の厚さが３０μｍ、正極活物質がＬｉ・Ｍｎ系複合酸化物、負極活物質が非結晶性炭素材、であるバイポーラ電池を使用した。比較例のバイポーラ電池は、図１９に示すように、サブ正極集電箔およびサブ負極集電箔を有していない。
【０１０８】
（試験方法）
１．容量比の測定
比較例の１０層分の電池単位からなる電池要素を有するバイポーラ電池を、４２Ｖまで充電し、３０Ｖまで放電したときの放電容量（Ａｈ）を基準放電容量とした。そして各実施例のバイポーラ電池における同様に測定された放電容量の基準放電容量に対する割合を、容量比として示した。たとえば、容量比＝１の場合は比較例と実施例の放電容量が同等であることを示し、容量比＝２の場合は比較例に対する実施例の放電容量が２倍であることを示す。
【０１０９】
２.内部抵抗比の測定
比較例のバイポーラ電池の４２Ｖのときの内部抵抗をテスタで測定して基準抵抗とした。そして、各実施例のバイポーラ電池における同様に測定された内部抵抗の基準抵抗に対する割合を、内部抵抗比として示した。たとえば、内部抵抗比＝１の場合は比較例と実施例の内部抵抗が同等であることを示し、容量比＝０．５の場合は比較例に対する実施例の内部抵抗が０．５倍であることを示す。
【０１１０】
３．平均減衰量の測定
バイポーラ電池の略中央部（図１の平面図において略中央部）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。加速度ピックアップの設定方法は、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。測定された振動スペクトルをＦＦＴ分析器により解析し、周波数（Ｈｚ）と加速度（ｄＢ）の次元に変換した。得られた周波数に関して、平均化（Ｎ＝５０の平均）、およびスムージングを行い、振動伝達率スペクトルのグラフを得た。そして、振動伝達率スペクトルのグラフの１０〜３００Ｈｚまでの平均を振動平均値として求めた。比較例のバイポーラ電池の振動平均値を基準振動平均値とし、各実施例のバイポーラ電池における振動平均値の基準振動平均値に対する割合（％）を、平均低減量として示した。たとえば、平均減衰量＝０％の場合は比較例と実施例の振動平均値が同等であり減衰効果が得られていないことを示し、平均減衰量＝３０％の場合は比較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。
【０１１１】
（評価結果）
図１７に示す評価結果が得られた。
【０１１２】
実施例１〜１２のバイポーラ電池は、比較例のものに比べて、内部抵抗が低減されるとともに、容量が増加することがわかった。
【０１１３】
また、実施例１〜１２のバイポーラ電池に対して、平均減衰量として１０〜６０％が得られ、バイポーラ電池の振動を従来の構造（比較例）よりも低減することができた。
【０１１４】
しかも、図２０に示すように、特に実施例８の場合には、共振点を大きくシフトさせることができた。図２０は、上記の実施例８および比較例の振動伝達率スペクトルのグラフをあわせて示すものである。これにより、バイポーラ電池の共振周波数を高周波数側へ移動させて車両上で通常発生する振動領域から外すことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０１１５】
【図１】本発明の第１の実施形態によるバイポーラ電池の平面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う拡大断面図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う拡大断面図である。
【図４】電池要素を説明するための拡大断面図である。
【図５】図４に示される中間部のメイン集電箔とこれに接続される部材とを抜き出して示す図である。
【図６】図４に示される上方端部のメイン集電箔とこれに接続される部材とを抜き出して示す図である。
【図７】図４に示される下方端部のメイン集電箔とこれに接続される部材とを抜き出して示す図である。
【図８】サブ負極集電箔のメイン集電箔への接続状態を示す図である。
【図９】動吸振器による防振機能を説明するための図である。
【図１０】バネ定数調整部を有するサブ負極集電箔のメイン集電箔への接続状態を示す図である。
【図１１】１つの電池単位内の電流の流れを示す模式図である。
【図１２】本発明の第２の実施形態のバイポーラ電池における電池要素を説明するための拡大断面図である。
【図１３】（Ａ）〜（Ｃ）は、第３の実施形態による組電池の平面図、正面図、および側面図である。
【図１４】（Ａ）〜（Ｃ）は、第４の実施形態による組電池の平面図、正面図、および側面図である。
【図１５】（Ａ）〜（Ｃ）は、第５の実施形態による複合組電池の平面図、正面図、および側面図である。
【図１６】組電池または複合組電池を搭載した車両の概略図を示す。
【図１７】実施例および比較例のバイポーラ電池の構成と評価結果とを示す。
【図１８】実施例１１のバイポーラ電池における電池要素を説明するための拡大断面図である。
【図１９】比較例のバイポーラ電池における電池要素を説明するための拡大断面図である。
【図２０】実施例８および比較例の振動伝達率スペクトルのグラフをあわせて示す図である。
【符号の説明】
【０１１６】
１    バイポーラ電池、
１０、１０ａ    電池要素、
１１    正極、
１２    負極、
１３    セパレータ、
１４、１４ａ    電池単位、
１５、１６、１７    メイン集電箔、
１８    サブ正極集電箔、
１８ａ    第１サブ正極集電箔、
１８ｂ    第２サブ正極集電箔、
１９    正極連結部、
２０    正極形成部、
２１    サブ負極集電箔、
２１ａ    第１サブ負極集電箔、
２１ｂ    第２サブ負極集電箔、
２２    負極連結部、
２３    負極形成部、
２４    バネ定数調整部、
２５    封止材、
３０    ラミネートフィルム、
３１    金属層、
３２    外側樹脂層、
３３    内側樹脂層、
３５    タブ、
４    電池、
５、５ａ    組電池、
６    複合組電池、
７    車両。
【図１】
2005149833.tif 000003
【図２】
2005149833.tif 000004
【図３】
2005149833.tif 000005
【図４】
2005149833.tif 000006
【図５】
2005149833.tif 000007
【図６】
2005149833.tif 000008
【図７】
2005149833.tif 000009
【図８】
2005149833.tif 000010
【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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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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