(57)【要約】【課題】  電流を電池外部に引き出すためにタブを用いず、該タブを通過することによる出力の低下を防止することができるバイポーラ電池を提供する。【解決手段】  本発明のバイポーラ電池３０は、シート状の電極１、が電解質層を挟んで積層された積層物を、シート状のラミネートシートにより密閉してなる積層型電池であって、前記ラミネートシートは、密閉内部では、前記積層物の最外層の前記集電体と接触するため、外部では、電流を取り出す端子として機能するために、一部に導電層が露出されている。【選択図】            図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シート状の電極が電解質層を挟んで積層された積層物を、シート状のラミネートシートにより密閉してなる積層型電池であって、
前記ラミネートシートは、密閉内部では、前記積層物の最外層の前記集電体と接触するため、外部では、電流を取り出す端子として機能するために、一部に導電層が露出されている積層型電池。
【請求項２】
前記ラミネートシートは、２つの絶縁層に導電層が挟みこまれて形成されており、前記導電層が露出される部位では、該絶縁層が除去されている請求項１に記載の積層電池。
【請求項３】
前記電極は、前記集電体の一方の面に正極活物質層が形成され、他方の面に負極活物質層が形成されてなるバイポーラ電極であり、
前記バイポーラ電極が前記電解質層を挟んで複数枚直列に積層されてなるバイポーラリチウムイオン二次電池である請求項１または請求項２に記載の積層型電池。
【請求項４】
前記正極活物質層には、リチウムと遷移金属との複合酸化物が含まれ、
前記負極活物質層には、カーボンもしくはリチウムと遷移金属との複合酸化物が含まれる請求項３に記載の積層型電池。
【請求項５】
前記電解質層は、固体高分子により構成される請求項１〜４のいずれか一項に記載の積層型電池。
【請求項６】
前記積層物は、２枚のラミネートシートにより挟まれて密閉されており、
前記２枚のラミネートシートの外縁は、融着され、さらに、絶縁体によりシールされている請求項１〜５のいずれか一項に記載の積層型電池。
【請求項７】
請求項１〜６に記載の積層型電池を複数個含み、正極として機能する端子と負極として機能する端子とが接続されるように直列接続してなる組電池。
【請求項８】
請求項１〜６に記載の積層型電池を二枚の集電板間に複数個含み、各積層型電池の正極として機能する端子が一の集電板に接続され、負極として機能する端子が他の集電板に接続されて、並列接続されてなる組電池。
【請求項９】
請求項１〜６に記載の積層型電池、または請求項７もしくは８に記載の組電池を駆動用電源として搭載してなる車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シート状の電極が電解質層を挟んで積層されてなる積層型電池、該積層型電池を複数接続した組電池、および、積層型電池または組電池を搭載した車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
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積層型電池に注目が集まっている。
【０００３】
積層型電池は、電池パッケージ内でシート状の電極が電解質層を挟んで電気的に直列接続されており、電流が電極の積層方向、すなわち、電池の厚さ方向に流れるため、通電路の面積が広く、高い出力を得ることができる。
【０００４】
このような従来の積層型電池では、電極に集電体、正極活物質層および負極活物質層が含まれており、積層の両端には集電体が配置され、両端の集電体が電極タブ（端子）と接続され、電池パッケージ外に引き出されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
しかし、上記のようなバイポーラ電池では、電流を電池パッケージ外部に引き出す際に該電流がタブの長さ方向に沿って流れる。加えて、積層中間では電流が電極の積層方向に流れているものの、両端の集電体においては電流が集電体の長さ方向に沿って流れてしまう。
【０００６】
これでは、電流がタブおよび積層両端の集電体を流れる分、その抵抗により出力が低減して、効率が低下したり余計な発熱を引き起こしたりする可能性がある。
【特許文献１】特開２００２−７５４５５号公報（第１図、第２図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、電流を電池外部に引き出すためにタブを用いず、該タブを通過することによる出力の低下を防止することができる積層型電池、該積層型電池を組み合わせた組電池および積層型電池または組電池を搭載してなる車両の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）本発明の積層型電池は、シート状の電極が電解質層を挟んで積層された積層物を、シート状のラミネートシートにより密閉してなる積層型電池であって、前記ラミネートシートは、密閉内部では、前記積層物の最外層の前記集電体と接触するため、外部では、電流を取り出す端子として機能するために、一部に導電層が露出されている。
【０００９】
（２）本発明の組電池は、上記（１）の積層型電池を複数個含み、正極として機能する端子と負極として機能する端子とが接続されるように直列接続してなる。
【００１０】
（３）本発明の組電池は、上記（１）の積層型電池を複数個含み、各積層型電池の正極として機能する端子が一の集電板に接続され、負極として機能する端子が他の集電板に接続されて、並列接続されてなる。
【００１１】
（４）本発明の車両は、上記（１）の積層型電池、または上記（２）あるいは（３）の組電池を駆動用電源として搭載してなる。
【発明の効果】
【００１２】
上記（１）の積層型電池によれば、ラミネートシートが、密閉内部では、前記積層物の最外層の前記集電体と接触するため、外部では、電流を取り出す端子として機能するために、一部に導電層が露出されている。したがって、集電体に接続され電池外部に引き出されるタブ等の電流を取り出すための構成を必要としない。これにより、電流がタブを通過する際の損失を防止できる。このような特徴を有する本発明の積層型電池は、例えば車両用電源など、各種産業における有用な電力源となる。また、電流の取り出しにタブを必要としないので、積層型電池を直列および／または並列に接続する場合、設計の自由度が高い。
【００１３】
上記（２）の組電池によれば、積層型電池を複数積層するだけで、特別な部材を必要とせずに直列接続して組電池化することができる。各積層型電池の接続が容易なので、一つに不良品があった場合にも、不良品を取り換えるだけで、後の良品をそのまま使用でき、経済性に優れている。直列接続するので、出力が大きな組電池が得られる。
【００１４】
上記（３）の組電池によれば、積層型電池を複数積層するだけで、特別な部材を必要とせずに並列接続して組電池化することができる。各積層型電池の接続が容易なので、一つに不良品があった場合にも、不良品を取り換えるだけで、後の良品をそのまま使用でき、経済性に優れている。並列接続するので、長寿命の組電池が得られる。
【００１５】
上記（４）の車両によれば、上記（１）の積層型電池、または上記（２）、（３）の組電池のような各種特性を有し、コンパクトな車両用電源を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面では、説明の明確のために各構成要素を誇張して表現している。
【００１７】
（第１の実施の形態）
本発明の第一は、シート状の電極が電解質層を挟んで積層された積層物を、シート状のラミネートシートにより密閉してなる積層型電池であって、前記ラミネートシートは、密閉内部では、前記積層物の最外層の前記集電体と接触するため、外部では、電流を取り出す端子として機能するために、一部に導電層が露出されているものである。なお、本実施形態では、積層型電池がバイポーラ電池である場合について説明する。
【００１８】
図１はバイポーラ電池の電極を示す断面図、図２は電極が電解質層を挟んで積層される様子を示す断面図である。
【００１９】
図１に示すように、バイポーラ電池を構成するシート状のバイポーラ電極１０は、一体化されている集電体１の一の面に正極活物質層２を配置し、他の面に負極活物質層３を配置した構造を有する。換言すれば、正極活物質層２、集電体１および負極活物質層３が、この順序で積層した構造を有する。
【００２０】
上記構造を有する電極１０は、図２に示すように、全て積層順序が同一となるように配置され、電解質層４を挟んで積層されている。正極活物質層２および負極活物質層３の間に電解質層４を充填することによって、イオン伝導がスムーズになり、パイポーラ電池全体としての出力向上が図れる。
【００２１】
この電解質層４には固体電解質を用いることにより、電解質の液漏れがなくなり、該溶け出しを防止するための構成も必要とならないので、バイポーラ電池の構成を簡易にすることができる。電解質層４に液体または半固体のゲル状物質を用いる場合には、電解質が液漏れしないように、集電体１間にシールを施す必要がある。
【００２２】
なお、集電体１の間に挟まれる、負極活物質層３、電解質層４および正極活物質層２を合わせた層を単電池層２０という。
【００２３】
次に本発明のバイポーラ電池の全体構成について説明する。
【００２４】
図３はバイポーラ電池の構成を示す断面図、図４は本発明のバイポーラ電池の平面図である。
【００２５】
バイポーラ電極１０および電解質層４を交互に積層してバイポーラ電池３０に適用する場合、図３に示すように、必ずバイポーラ電極１０が積層の最外層に配置される。最外層のバイポーラ電極１０の中でものちに正極として機能する集電体１ａおよび負極として機能する集電体１ｂが最外層に配置される。したがって、正極として機能する集電体１ａは、集電体１ａより外部に負極活物質層３が形成されず、また、負極として機能する集電体１ｂは、集電体１ｂより外部に正極活物質層２が形成されない状態で積層される。
【００２６】
集電体１ａから集電体１ｂまで積層された積層体６は、２枚のラミネートシート５が上下から被せられる。ラミネートシート５は、熱融着性樹脂フィルム（絶縁層）５ａ、金属箔（導電層）５ｂ、剛性を有する樹脂フィルム（絶縁層）５ｃがこの順序で積層された高分子金属複合フィルムである。熱融着性樹脂フィルム５ａは、たとえば、ポリエチレン、ポリプロピレン、変性ポリエチレン、変性ポリプロピレンなどのポリオレフィンから形成される。金属箔５ｂは、たとえば、アルミニウム、ニッケルなどから形成される。樹脂フィルム５ｃは、ポリエステル（ＰＥＴなど）、ポリアミド（ナイロン（（登録商標））などから形成される。
【００２７】
ラミネートシート５は、図３および図４に示すように、中央において、金属箔５ｂが露出されている。中央だけを露出させるには、中央に金属箔５ｂの露出がない状態のラミネートシート５に対して、溶剤処理、熱処理、火炎処理等を施すことが考えられる。たとえば、熱融着性樹脂フィルム５ａに対しては、トルエン、パークロロエチレン、トリクロロエチレン、四塩化炭素などの有機溶剤を用いて、中央を高温処理することにより、金属箔５ｂが露出させられる。また、樹脂フィルム５ｃに対しては、クレゾールなどの有機溶剤を用いて、中央を処理することにより、金属箔５ｂが露出させられる。また金属箔５ｂが露出されたラミネートシート５の別な作成方法として、中央部分を切り抜いた熱融着性樹脂フィルム５ａを金属箔５ｂに熱融着させたものを単純に用いても良い。
【００２８】
このように、金属箔５ｂが露出されたラミネートシート５は、熱融着性樹脂フィルム５ａが向かい合うように重ね合わせられ、減圧されつつ四辺に熱が加えられる。これにより、熱融着性樹脂フィルム５ａが溶融して、積層体６が減圧密閉される。さらに、ラミネートシート５の端部は、エポキシ樹脂等のシール樹脂５０により覆われ、保持されている。
【００２９】
このように構成されたバイポーラ電池３０は、ラミネートシート５の中央に露出された金属箔５ｂが、積層体６の集電体１ａおよび集電体１ｂと接触する。したがって、ラミネートシート５の露出された金属箔５ｂから直接電流を取り出せる。すなわち、ラミネートシート５の金属箔５ｂの露出面が正極端子および負極端子の役割を果たす。
【００３０】
図５は本発明のバイポーラ電池３０内に流れる電流の方向を示す断面図である。
【００３１】
バイポーラ電池３０では、図５に矢印で示すように、電流は、図中上側のラミネートシート５から下側のラミネートシートに向かって、バイポーラ電極１０の積層方向に流れる。したがって、積層体６の積層方向に流れる電流を、向きを変えずに電池外に取り出せる。
【００３２】
以上のように、本発明のバイポーラ電池３０では、ラミネートシート５の中央で金属箔５ｂが露出されており、該金属箔５ｂが正極端子および負極端子として機能する。したがって、電池外部に電流を取り出すために集電体１にタブ等の電流を取り出すための構成を取り付ける必要がなく、電流がタブを通過する際の該タブの抵抗による損失を防止できる。また、ラミネートシート５自体が端子となり、別体のタブを必要としない。したがって、電流がタブに向かって集電体に沿って流れることがなく、電流の通過距離が短くなり、電流の損失を低減することができる。タブを必要しないので、複数の積層型電池を直列および／または並列に接続する場合、設計の自由度が高い。
【００３３】
さらに、上記バイポーラ電池３０では、ラミネートシート５の端部は、エポキシ樹脂等のシール樹脂５０により覆われ、保持されている。したがって、重ね合わされたラミネートシート５の金属箔５ｂが端部で接触せず、これによる短絡を防止できる。
【００３４】
また、電解質層を固体高分子により構成すれば、電解質の液漏れがなく、液漏れを防止するために電解質を樹脂等でシールする必要がなく、バイポーラ電池３０の構成を簡易にできる。
【００３５】
なお、図３および図５では、積層体６の各層や、ラミネートシート５の厚さを誇張して示している。このため、集電体１ａ、１ｂと金属箔５ｂとが接触していないように見えるが、実際には接触していることは言うまでもない。
【００３６】
以上、本発明のバイポーラ電池３０の構成について説明した。続けて、本発明のバイポーラ電池３０における、集電体１、正極活物質層２、負極活物質層３、電解質層４、およびラミネートシート５の材料等についても参考までに説明するが、これらには、公知の材料を用いればよく特に限定されるものではない。
【００３７】
［集電体］
集電体は、その表面材質がアルミニウムである。表面材質がアルミニウムであると、形成される活物質層が固体高分子電解質を含む場合であっても、高い機械的強度を有する活物質層となる。集電体は表面材質がアルミニウムであれば、その構成については特に限定されない。集電体がアルミニウムそのものであってもよい。また、集電体の表面がアルミニウムで被覆されている形態であってもよい。つまり、アルミニウム以外の物質（銅、チタン、ニッケル、ＳＵＳ、これらの合金など）の表面に、アルミニウムを被覆させた集電体であってもよい。場合によっては、２以上の板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、アルミニウム箔単体を集電体として用いることが好ましい。集電体の厚さは特に限定されないが、通常は１０〜１００μｍ程度である。
【００３８】
［正極活物質層］
正極活物質層は、正極活物質、固体高分子電解質を含む。この他にも、イオン伝導性を高めるために支持塩（リチウム塩）、電子伝導性を高めるために導電助剤、スラリー粘度の調整溶媒としてＮＭＰ（Ｎ−メチル−２−ピロリドン）、重合開始材としてＡＩＢＮ（アゾビスイソブチロニトリル）などが含まれ得る。
【００３９】
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、リチウムと遷移金属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。正極活物質層活物質としてリチウム一遷移金属複合酸化物を用いることにより、積層型電池の反応性、サイクル耐久性を向上させ、低コストにすることができる。
【００４０】
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、電解質が固体でない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、正極活物質の平均粒径が０．１〜５μｍであるとよい。
【００４１】
固体高分子電解質は、イオン伝導性を有する高分子であれば、特に限定されるものではない。イオン伝導性を有する高分子としては、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。本発明において固体高分子電解質は、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。
【００４２】
支持塩としては、Ｌｉ（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）２Ｎ、ＬｉＢＦ４、ＬｉＰＦ６、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。
【００４３】
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。
【００４４】
正極活物質層における、正極活物質、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。例えば、活物質層内における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、活物質層内における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。
【００４５】
ここで現状レベルの固体高分子電解質（イオン伝導度：１０−５〜１０−４Ｓ／ｃｍ）を用いて電池反応性を優先するバイポーラ電池を製造する場合について、具体的に考えてみる。かような特徴を有するバイポーラ電池を得るには、導電助剤を多めにしたり活物質のかさ密度を下げたりして、活物質粒子間の電子伝導抵抗を低めに保つ。同時に空隙部を増やし、該空隙部に固体高分子電解質を充填する。かような処理によって固体高分子電解質の割合を高めるとよい。
【００４６】
正極活物質層の厚さは、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。一般的な正極活物質層の厚さは５〜５００μｍ程度である。
【００４７】
［負極活物質層］
負極活物質層は、負極活物質、固体高分子電解質を含む。この他にも、イオン伝導性を高めるために支持塩（リチウム塩）、電子伝導性を高めるために導電助剤、スラリー粘度の調整溶媒としてＮＭＰ（Ｎ−メチル−２−ピロリドン）、重合開始材としてＡＩＢＮ（アゾビスイソブチロニトリル）などが含まれ得る。負極活物質の種類以外は、基本的に「正極活物質」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。
【００４８】
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、本発明のバイポーラ電池は固体高分子電解質が用いられるため、固体高分子電解質での反応性を考慮すると、カーボンもしくはリチウムと金属酸化物もしくは金属との複合酸化物が好ましい。より好ましくは、負極活物質はカーボンもしくはリチウムと遷移金属との複合酸化物である。さらに好ましくは、遷移金属はチタンである。つまり、負極活物質は、チタン酸化物またはチタンとリチウムとの複合酸化物であることがさらに好ましい。
【００４９】
負極活物質層活物質としてカーボンもしくはリチウムと遷移金属との複合酸化物を用いることにより、積層型電池の反応性、サイクル耐久性を向上させ、低コストにすることができる。
【００５０】
［電解質層］
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。液漏れの防止のために固体電解質を用いることが好ましい。固体電解質としては、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。固体高分子電解質層中には、イオン伝導性を確保するために支持塩（リチウム塩）が含まれる。支持塩としては、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。
【００５１】
固体高分子電解質は、固体高分子電解質層、正極活物質層、負極活物質層に含まれ得るが、同一の固体高分子電解質を使用してもよく、層によって異なる固体高分子電解質を用いてもよい。
【００５２】
［ラミネートシート］
ラミネートシートは電池の外装材として用いられる。一般には、熱融着性樹脂フィルム、金属箔、剛性を有する樹脂フィルムがこの順序で積層された高分子金属複合フィルムが用いられる。
【００５３】
熱融着性樹脂としては、たとえばポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、変性ポリエチレン、変性ポリプロピレン、アイオノマー、エチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）等を用いることができる。金属箔としては、たとえばＡｌ箔、Ｎｉ箔を用いることができる。剛性を有する樹脂としては、たとえばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などのポリエステルやポリアミド（ナイロン（登録商標））など、ポリアミド系合成繊維等を用いることができる。具体的には、シール面側から外面に向けて積層したＰＥ／Ａｌ箔／ＰＥＴの積層フィルム；ＰＥ／Ａｌ箔／ナイロン（登録商標）の積層フィルム；アイオノマー／Ｎｉ箔／ＰＥＴの積層フィルム；ＥＶＡ／Ａｌ箔／ＰＥＴの積層フィルム；アイオノマー／Ａｌ箔／ＰＥＴの積層フィルム等を用いることができる。熱融着性樹脂フィルムは、電池要素を内部に収納する際のシール層として作用する。金属箔や剛性を有する樹脂フィルムは、湿性、耐通気性、耐薬品性を外装材に付与する。ラミネートシートは、ヒートシール、インパルスシール、超音波融着、高周波融着等の熱融着を用いて、容易かつ確実に接合させることができる。
【００５４】
（実施例）
次に、実際に上記バイポーラ電池３０を製作して評価を行った実施例について説明する。
【００５５】
＜サンプル作製＞
実施例として実際に作製したバイポーラ電池３０は、下記の通りである。
【００５６】
集電体１、１ａ、１ｂは、厚さ２０μｍのステンレス（ＳＵＳ）箔を使用し、端部集電体１ａ、１ｂには正極活物質層２または負極活物質層３を形成し、他の集電体１には正極活物質層２および負極活物質層３を形成した。
【００５７】
正極活物質層２は、ＬｉＭｎ２Ｏ４（８５重量％）に、導電助剤としてアセチレンブラック（５重量％）、バインダーとしてポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）（１０重量％）、粘度調整溶媒としてＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）を適量混合して正極スラリーを作製し、これを正極活物質として、集電体であるステンレス箔（厚さ２０μｍ）の片面に塗布し、乾燥させて膜厚４０μｍの正極活物質層２としている。
【００５８】
負極活物質層３は、Ｌｉ４Ｔｉ５Ｏ１２（８５重量％）に、導電助剤としてアセチレンブラック（５重量％）、バインダーとしてＰＶＤＦ（１０重量％）、粘度調整溶媒としてＮＭＰ（適量）を、混合して負極スラリーを作製し、この負極スラリーを正極活物質層２を塗布したステンレス箔の反対面に塗布し、乾燥させて膜厚４０μｍの負極活物質層３としている。
【００５９】
電解質層４は、厚さ５０μｍのポリプロピレン（ＰＰ）不識布に、イオン伝導性高分子マトリックスの前駆体である平均分子量７５００〜９０００のモノマー溶液（ポリエチレンオキシドとポリプロピレンオキシドの共重合体）５重量％、電解液として混合比１：３のエチレンカーボネート（ＥＣ）＋ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）に１．０ｍｏｌ／ｌのＬｉＢＥＴＩを溶解させたもの９５重量％、および重合開始剤からなるプレゲル溶液を浸透させて、石英ガラス基板に挟み込み紫外線を１５分照射して前駆体を架橋させて、ゲルポリマー電解質層を得た。
【００６０】
端部集電体１ａ、１ｂ上に、正極活物質層２および電解質層４を積層した。この後、電解質層４上に負極活物質層３および集電体１を積層した。単電池層２０が５層形成されるまで、同じ工程を繰り返し、積層体６を形成した。
【００６１】
次に、三層構造のラミネートシート５の層のうち、バイポーラ電池３０の組立時に内側に配置される熱融着性樹脂フィルム５ａの中央を高温で熱処理した。続けて、バイポーラ電池３０の組立時に外側に配置される樹脂フィルム５ｃの中央をクレゾールにより溶剤処理した。これにより、ラミネートシート５の両面の中央において、アルミ箔層（金属層）５ｂを露出させた。
【００６２】
そして、ラミネートシート５を、積層体６の上下から重ね、内部を減圧しつつ、端部を熱融着により封止した。封止したラミネートシート５の端部は、エポキシ樹脂５０で覆うことによって、端部の絶縁性を確保した。
【００６３】
このようにバイポーラ電池３０を完成させた。
【００６４】
＜比較例＞
また、この評価の比較例として、上記実施例と略同一の構成で、ラミネートシート５の中央に金属層５ｂを露出していないものを用意した。金属層５ｂが露出していないと電極端子として機能しないので、代わりに、端部集電体１ａ、１ｂを延長し、これをラミネートシート５によるパッケージから外部に引き出した。すなわち、端部集電体１ａ、１ｂを電極タブとした。
【００６５】
＜比較＞
そして、上記実施例のバイポーラ電池３０と比較例のバイポーラ電池の正極端子および負極端子間に、周波数１ｋＨｚの交流電圧振幅を印加し、そのときの端子の抵抗を測定した。
【００６６】
抵抗は、本発明のバイポーラ電池３０では３．５ｍΩが示され、比較例のバイポーラ電池では１４．３ｍΩが示された。この結果からも、本発明により端子における抵抗が低減されたことがわかる。
【００６７】
（第２実施形態）
本発明の第二は、第１実施形態において説明したバイポーラ電池３０を複数個含み、正極として機能する端子と負極として機能する端子とが接続されるように直列接続してなる組電池である。
【００６８】
図６は、本発明のバイポーラ電池を直列接続した組電池を示す断面図である。
【００６９】
図６に示すように、第１実施形態において示したバイポーラ電池３０を複数個用意し、これらを積層して組電池６０とすることによって、高出力の組電池を得ることができる。ここでは、隣接する一のバイポーラ電池３０の正極端子と他のバイポーラ電池３０の負極端子とが接触するように、換言すると、各バイポーラ電池３０内における単電池層２０（図２参照）の並び順が一致するように積層する。
【００７０】
このように、本発明の組電池６０では、バイポーラ電池３０を複数積層するだけで、特別な部材を必要とせずに容易にバイポーラ電池同士を直列接続して組電池化できる。
【００７１】
また、複数のバイポーラ電池３０により組電池６０を形成するので、バイポーラ電池３０の一つに不良品があった場合にも、不良品を取り換えるだけで、後の良品をそのまま使用でき、経済性に優れている。
【００７２】
なお、図面中ではバイポーラ電池３０の端子間に隙間があるように示されているが、実際のラミネートシートは非常に薄く、端子面が露出される開口が非常に大きいので、端子同士は接触している。
【００７３】
（第３の実施の形態）
本発明の第三は、第１実施形態のバイポーラ電池３０を二枚の集電板間に複数個含み、各バイポーラ電池３０の正極端子が一の集電板に接続され、負極端子が他の集電板に接続されて、並列接続されてなる組電池である。
【００７４】
図７は本発明のバイポーラ電池を並列接続した組電池を示す断面図である。
【００７５】
図７に示すように、第１実施形態において示したバイポーラ電池３０を複数個用意し、これらを二枚の集電板７１、７２により、並列接続して組電池７０とすることによって、長寿命の組電池を得ることができる。ここでは、集電板７１に各バイポーラ電池３０の正極端子が接触し、集電板７２に各バイポーラ電池３０の負極端子が接触するように、集電板７１、７２間に複数のバイポーラ電池３０を挟んで配置する。
【００７６】
このように、本発明の組電池７０では、２枚の集電板７１、７２を用いることにより、簡易な構成によりバイポーラ電池３０同士を並列接続して組電池化することができる。
【００７７】
また、複数のバイポーラ電池３０により組電池７０を形成するので、バイポーラ電池３０の一つに不良品があった場合にも、不良品を取り換えるだけで、後の良品をそのまま使用でき、経済性に優れている。
【００７８】
なお、図面中ではバイポーラ電池３０の端子と集電板７１、７２と間に隙間があるように示されているが、実際のラミネートシートは非常に薄く、端子面が露出される開口が非常に大きいので、端子と集電板とは接触している。
【００７９】
（第４の実施の形態）
本発明の第四は、第１実施形態のバイポーラ電池３０、または第２、第３実施形態の組電池６０、７０を駆動用電源として搭載してなる車両である。
【００８０】
図８は、本発明の上記バイポーラ電池３０を適用した組電池を搭載した車両を示す図である。
【００８１】
バイポーラ電池３０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用電源として好適である。また、電解質層に高分子固体電解質を用いた場合にはイオン伝導度がゲル電解質よりも低いという欠点があるが、車両に用いる場合にはバイポーラ電池の周囲環境をある程度の高温下に保持することができる。この観点からも、本発明のバイポーラ電池は車両に用いることが好適であるといえる。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】バイポーラ電池の電極を示す断面図である。
【図２】電極が電解質層を挟んで積層される様子を示す断面図である。
【図３】バイポーラ電池の構成を示す断面図である。
【図４】本発明のバイポーラ電池の平面図である。
【図５】本発明のバイポーラ電池内に流れる電流の方向を示す断面図である。
【図６】本発明のバイポーラ電池を直列接続した組電池を示す断面図である。
【図７】本発明のバイポーラ電池を並列接続した組電池を示す断面図である。
【図８】本発明の上記バイポーラ電池３０を適用した組電池を搭載した車両を示す図である。
【符号の説明】
【００８３】
１、１ａ、１ｂ…集電体、
２…正極活物質層、
３…負極活物質層、
４…電解質層、
５…ラミネートシート、
５ａ…熱融着性樹脂フィルム、
５ｂ…金属箔、
５ｃ…樹脂フィルム、
６…積層体、
１０…バイポーラ電極、
２０…単電池層、
３０…バイポーラ電池、
５０…シール樹脂、
６０、７０…組電池、
７１、７２…集電板。
【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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