(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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と、前記バイポーラ電極と交互に積層されてなるセパレータとを有し、
隣接する前記正極活物質層、前記セパレータ、および前記負極活物質層を含んで構成される単電池層を含むバイポーラ電池において、
前記セパレータの厚みは、前記正極活物質層の厚みに対して０．６８倍以上１．０倍未満であり、前記負極活物質層の厚みに対して０．６８倍以上１．０倍未満であり、
前記セパレータの硬度ショアＡは、２０〜１１０であることを特徴とするバイポーラ電池。
【請求項２】
前記セパレータの硬度ショアＡは、２５〜１１０である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】
前記単電池層において、前記セパレータの厚みは、前記正極活物質層の厚みに対して０．７５〜０．９５倍であり、前記負極活物質層の厚みに対して０．７５〜０．９５倍であることを特徴とする請求項１または２に記載のバイポーラ電池。
【請求項４】
前記単電池層の厚みは、１０〜８５μｍであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のバイポーラ電池。
【請求項５】
前記単電池層の厚みは、２０〜５０μｍであることを特徴とする請求項４に記載のバイポーラ電池。
【請求項６】
前記正極活物質層、前記セパレータ、および前記負極活物質層からなる群より選択される少なくとも１種の厚みは、３５μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のバイポーラ電池。
【請求項７】
前記セパレータの厚みは、２０μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のバイポーラ電池。
【請求項８】
前記セパレータは、ポリエステル系樹脂、アラミド系樹脂、およびポリオレフィン系樹脂からなる群より選択される少なくとも１種を含むことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のバイポーラ電池。
【請求項９】
前記セパレータの透気度は、１０〜４００ｓｅｃ／１０ｃｃであることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載のバイポーラ電池。
【請求項１０】
前記セパレータの曲路率は、０．５〜２．０であることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載のバイポーラ電池。
【請求項１１】
前記セパレータは、ゲル電解質を含むことを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載のバイポーラ電池。
【請求項１２】
前記単電池層が複数積層され、
少なくとも１層のセパレータの硬度ショアＡは、他のセパレータの硬度ショアＡと異なることを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載のバイポーラ電池。
【請求項１３】
前記単電池層が３層以上積層され、
バイポーラ電池の中心に配置された単電池層に含まれるセパレータの硬度ショアＡは、他の単電池層に含まれるセパレータの硬度ショアＡと比較して最も小さいことを特徴とする請求項１〜１２のいずれかに記載のバイポーラ電池。
【請求項１４】
前記正極活物質層に含まれる正極活物質の平均粒径は、２μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜１３のいずれかに記載のバイポーラ電池。
【請求項１５】
前記正極活物質層に含まれる正極活物質は、Ｌｉ−Ｍｎ系複合酸化物であることを特徴とする請求項１〜１４のいずれかに記載のバイポーラ電池。
【請求項１６】
前記負極活物質層に含まれる負極活物質の平均粒径は、２μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜１５のいずれかに記載のバイポーラ電池。
【請求項１７】
前記負極活物質層に含まれる負極活物質は結晶性炭素材または非結晶性炭素材からなることを特徴とする請求項１〜１６のいずれかに記載のバイポーラ電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電池構造体に関わり、より詳細には放熱性または防振性に優れる電池構造体に関わる。
【背景技術】
【０００２】
種々ある二次電池の中でも、エネルギー密度や出力密度に優れるバイポーラ型のリチウムイオン二次電池（以下、バイポーラ電池とも記載）に注目が集まっている。バイポーラ電池は、正極活物質層、集電体、および負極活物質層がこの順で積層されてなるバイポーラ電極と、セパレータとが交互に積層されてなる構造を有している（特許文献１）。
【特許文献１】特開２０００−１００４７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
車両などの移動体に用いられるバイポーラ電池の各構成要素は、セパレータの厚みが、正極活物質層の厚みおよび負極活物質層の厚みに比べて非常に薄くなるようになるように設計されていた。これは、バイポーラ電池自体の限られた厚みの中で、正極活物質層および負極活物質層が占める割合を最大限にすることで、高容量化、高出力化しようとした為であった。
【０００４】
しかしながら、正極活物質層および負極活物質層は発熱量が大きいためこれらの割合が大きくなることで電池内部に熱が篭り易くなり、電池に含まれる電解質等の劣化が起こり易くなるという問題があり、出力を低下させたり、耐用年数を低下させたりする要因の一つとなっていた。
【０００５】
さらに、従来のバイポーラ電池は構造上、振動による影響を受けやすく、振動によりバイポーラ電池を構成する各層間が解離し易くなるという問題があり、これも出力を低下させたり、耐用年数を低下させたりする要因の一つとなっていた。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者等は、バイポーラ電池の各構成要素の「厚みの比」に着目し、従来では好ましいとされてきた各構成要素の厚みの比が、電池内部に熱を篭りやすくしたり、振動の影響を受けやすくしたりして、却って電池の出力の低下を招いていたことを見出し、本願発明を完成させた。
【０００７】
すなわち本発明は、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と、前記バイポーラ電極と交互に積層されてなるセパレータとを有し、隣接する前記正極活物質層、前記セパレータ、および前記負極活物質層を含んで構成される単電池層において、前記セパレータの厚みは、前記正極活物質層の厚みに対して０．６８倍以上１．０倍未満であり、前記負極活物質層の厚みに対して０．６８倍以上１．０倍未満であることを特徴とするバイポーラ電池により上記課題を解決する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明により、放熱性または防振性が改善された、出力に優れるバイポーラ電池を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の第一は図１のＡに例示するように、集電体１１の一方の面に正極活物質層１２が形成され、他方の面に負極活物質層１３が形成されてなるバイポーラ電極１６と、前記バイポーラ電極１６と交互に積層されてなるセパレータ１４とを有し、隣接する前記正極活物質層１２、前記セパレータ１４、および前記負極活物質層１３を含んで構成される単電池層１５において、前記セパレータ１４の厚みは、前記正極活物質層１２の厚みに対して０．６８倍以上１．０倍未満であり、前記負極活物質層１３の厚みに対して０．６８倍以上１．０倍未満であることを特徴とするバイポーラ電池である。
【００１０】
対比のため、図１のＢに従来のバイポーラ電池の部分概略断面図を例示するが、本願発明を例示した図１のＡと見比べると正極活物質層１２および負極活物質層１３に対するセパレータ１４の厚みの比に大きな違いがあることがわかる。上述したように、従来のバイポーラ電池は発電効率を上昇させる目的で、正極活物質層１２の厚みおよび負極活物質層１３の厚みの割合を大きくしていた結果、放熱性または防振性が低下し、却って出力が低下していた。
【００１１】
これに対し、本願発明のバイポーラ電池の構造はセパレータ１４の厚みが、正極活物質層１２の厚みに対して０．６８倍以上１．０倍未満であり、負極活物質層の厚みに対して０．６８倍以上１．０倍未満であるため、容量と、放熱性または防振性とのバランスに非常に優れる。このため、本願発明の構成を適用することで、高出力のバイポーラ電池を得ることができる。前記比は双方０．６８倍以上１．０倍未満であればよいが、０．７５〜０．９５倍あるとより好ましい。
【００１２】
以下、本願発明のバイポーラ電池の構成要素であるセパレータ、正極活物質層、負極活物質層、集電体、および単電池層、ならびにその他の構成要素について詳細を記載する。
【００１３】
［セパレータ］
非水電解液二次電池と呼ばれる電池内部が液状の電解質（以下、電解液と記載する）で満たされたバイポーラ電池の場合、セパレータは正極活物質層と負極活物質層との接触を防ぐ役割を果たす。また、一般的にポリマー電解質二次電池と呼ばれる電池内部が電解液で満たされていないバイポーラ電池の場合、セパレータは上述の接触を防ぐ役割に加えて、自身が電解質の役割を果たす。以下、自身が電解質の役割を果たさないセパレータを「狭義のセパレータ」、自身が電解質の役割を果たすセパレータを「ポリマー電解質」とも記載する。本願発明のバイポーラ電池の構造は非水電解液二次電池にもポリマー電解質二次電池にも好適である。
【００１４】
以下、非水電解液二次電池に用いられるセパレータである狭義のセパレータ、およびポリマー電解質二次電池に用いられるセパレータであるポリマー電解質の詳細について記載する。
【００１５】
非水電解液二次電池の場合
狭義のセパレータとしては、ポリプロピレン、またはポリオレフィンが好ましく、これらは不織布または微多孔膜などの形状で用いられうる。これらは、絶縁性、熱安定性、化学安定性、冷熱サイクル性、または機械的強度に優れることに加え、多孔質構造を形成することができる。狭義のセパレータが多孔質構造であるとセパレータのバネ−ダンピング効果が向上したり電解液の含浸率が向上したりするため好ましい。
【００１６】
狭義のセパレータの厚みは３５μｍ以下であることが好ましく、より好ましくは２５μｍ以下であり、更に好ましくは２０μｍ以下である。厚みが３５μｍ以下であると、出力が向上するため好ましい。厚みが２５μｍ以下であるとバイポーラ電池を、より薄型化することができる。
【００１７】
狭義のセパレータの透気度は１０〜４００ｓｅｃ／１０ｃｃが好ましく、より好ましくは４０〜２００ｓｅｃ／１０ｃｃである。１０ｓｅｃ／１０ｃｃ以上であると防振性に優れ、４００ｓｅｃ／１０ｃｃ以下であると電池出力に優れる。
【００１８】
狭義のセパレータの曲路率（γ）は、０．５〜２.０が好ましく、より好ましくは０．９〜１．８である。０．５以上であると防振性に優れ、２.０以下であると電池出力に優れる。
【００１９】
狭義のセパレータの硬度ショアＡは、２０〜１１０が好ましく、より好ましくは２５〜９５である。ショアＡが２０以上であると共振周波数が低周波側に移行しにくくなり、振動を受けた際に共振周波数に達する可能性が低くなる、つまり電池外部の振動と共振しにくくなる。ショアＡが１１０以下であるとセパレータが適度にバネとダンパの役割を果たすため防振性が向上する。また、狭義のセパレータの硬度ショアＡが前記範囲内であると、厚みの薄いセパレータを用いた場合でも両側に配置されたバイポーラ電極を均一に隔てることができるし、更に、バイポーラ電極同士が振動により接触しショートする可能性を抑えることができる。本願発明におけるショアＡの測定方法はＪＩＳ−Ｋ６２５３に準拠する。
【００２０】
単電池層を複数積層する場合、少なくとも１層の狭義のセパレータの硬度ショアＡは、他の狭義のセパレータの硬度ショアＡと異なることが好ましい。これにより防振性を向上させることができる。
【００２１】
例えば、単電池層を５層積層する場合、狭義のセパレータを５層用いるが、この内の２層を他の３層の狭義のセパレータよりも柔軟にしたり、硬くしたりしてもよい。また５層全ての狭義のセパレータの硬度が異なるようにしてもよい。ただし、これらはあくまでも例示であって、単電池層の積層数や、硬度を変化させる狭義のセパレータの割合を限定するものではない。従来の一般的なバイポーラ電池は単電池層を複数積層する場合、これらの単電池層に含まれる狭義のセパレータは同一の硬度を有するものを用いていた。しかし、同一の硬度を有する狭義のセパレータを全単電池層に配置した場合と比べて、少なくとも１層の狭義のセパレータの硬度を他の狭義のセパレータの硬度と異ならせた場合、電池のマスバネ構成を変化させることが可能となり、防振性能を向上させることが可能となる。
【００２２】
単電池層を３層以上積層する場合、バイポーラ電池の中心に配置された単電池層に含まれる狭義のセパレータの硬度ショアＡは、他の単電池層に含まれる狭義のセパレータの硬度ショアＡと比較して最も小さいことが好ましい。これにより防振性と放熱性とを向上させることができる。
【００２３】
単電池層と集電体との積層体は、マス、バネ、およびダンパから構成される力学モデルに置き換えることができる。図２に単電池層を５層積層してなるバイポーラ電池（符号Ａ）とこれに対応したマスバネモデル（符号Ｓ）とを例示する。図２において符号Ｋ１〜３はバネモデル、Ｃ１〜３はダンパモデル、Ｍはマスを示す。
【００２４】
中心に配置された単電池層１５に含まれる狭義のセパレータ１４ｉｉｉの硬度を他の単電池層１５に含まれる狭義のセパレータ１４ｉ〜ｉｉの硬度よりも小さくすることで、Ｋ３のバネ定数をＫ１およびＫ２のバネ定数よりも小さくすることができ、Ｃ３のダンパ係数をＣ１およびＣ２よりも大きくすることができる。その結果、バイポーラ電池が振動を受けた際の共振周波数を高周波側にずらし１８０Ｈｚ近辺のピークの高さをより小さくすることができ、防振性を向上させることができる。
【００２５】
更に、狭義のセパレータとして用いられる材質の多くに、ショアＡ硬度が小さい程熱伝達係数が高くなる傾向がみられる。熱伝達係数が高いもの程放熱性が高くなる。図２を例にとると各狭義のセパレータの中で最も熱が篭りやすいのが狭義のセパレータ１４ｉｉｉでるため、狭義のセパレータ１４ｉｉｉの硬度を他の単電池層１５に含まれる狭義のセパレータ１４ｉ〜ｉｉよりも小さくすることで放熱性を向上させることができる。
【００２６】
狭義のセパレータの硬度は、図２を例にとると１４ｉｉｉ＜１４ｉｉ＜１４ｉとなるように段階的に変化させてもよいし、１４ｉｉｉ＜１４ｉｉ＝１４ｉ、または１４ｉｉｉ＝１４ｉｉ＜１４ｉとなるように一部のみ小さくしてもよい。
【００２７】
狭義のセパレータを用いる場合、セパレータ自身は電解質の役割を果たさないため、電解液を併用する必要がある。電解液としては、非水溶媒に支持塩を溶解させたものなど従来公知のものを用いることができ、例えば、プロピレンカーボネート（以下、「ＰＣ」とも記載する）、およびエチレンカーボネート（以下、「ＥＣ」とも記載する）など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、およびジエチルカーボネートなど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、および１，３−ジオキソラン、ジエチルエーテルなどのエーテル類；γ−ブチロラクトンなどのラクトン類；アセトニトリルなどのニトリル類；プロピオン酸メチルなどのエステル類；ジメチルホルムアミドなどのアミド類；酢酸メチル、ギ酸メチルなどのエステル類；スルホラン；ジメチルスルホキシド；ならびに３−メチル−１，３−オキサゾリジン−２−オンからなる群より選択される少なくとも１種が挙げられる。支持塩としてはＬｉ（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）２Ｎ、ＬｉＢＦ４、ＬｉＰＦ６、およびＬｉＮ（ＳＯ２ＣＦ３）２、ＬｉＮ（ＳＯ２Ｃ２Ｆ５）２からなる群より選択される少なくとも１種が好ましく挙げられる。電解液は目的に応じて他の添加剤を含みうる。
【００２８】
ポリマー電解質二次電池の場合
正極活物質層と負極活物質層との接触を防ぎ、更に電解質の役割も果たすセパレータであるポリマー電解質は、真性ポリマー電解質とゲル電解質とに分類されるが、本願発明にはどちらも好適である。
【００２９】
真性ポリマー電解質は、ポリマーからなる固体状の電解質である。真性ポリマー電解質を用いた場合、電解質中に電解液を含まないため液漏れのおそれがなく安全性が高いという利点がある。真性ポリマー電解質を構成するポリマーとしては、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド、ポリエステル系樹脂、アラミド系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、これらの共重合体、またはこれらのアロイなどの従来公知のものが好ましく、より好ましくはアラミド樹脂である。ポリエステル系樹脂としてはＰＥＴなどが好ましく挙げられ、アラミド系樹脂としてはパラ系芳香族ポリアミド、メタ系芳香族ポリアミドなどが好ましく挙げられ、ポリオレフィン系樹脂としてはポリエチレン、ポリプロピレンなどが好ましく挙げられる。また、イオン電導性を向上させるために、支持塩をこれらに添加したものを電解質としてもよいし、カルボン酸基、リン酸基、スルフォン酸基、シロキシルアミン基などのイオン性解離基をこれらに導入したものを電解質としてもよい。支持塩の詳細については上述の非水電解二次電池の項に記載したとおりである。
【００３０】
上述の樹脂は、防水性、防湿性、冷熱サイクル性、耐熱安定性、絶縁性に優れることに加え、多孔質構造を形成することができる。真性ポリマー電解質が多孔質構造であるとセパレータのバネ−ダンピング効果が向上したり電解液の含浸率が向上したりするため好ましい。特にアラミド系樹脂はセパレータを薄くすることができる。
【００３１】
真性ポリマー電解質の厚みは３５μｍ以下であることが好ましく、より好ましくは２５μｍ以下であり、更に好ましくは２０μｍ以下である。厚みが３５μｍ以下であると、出力が向上するため好ましい。厚みが２５μｍ以下であるとバイポーラ電池を、より薄型化することができる。
【００３２】
真性ポリマー電解質の透気度は１０〜４００ｓｅｃ／１０ｃｃが好ましく、より好ましくは４０〜２００ｓｅｃ／１０ｃｃである。１０ｓｅｃ／１０ｃｃ以上であると防振性に優れ、４００ｓｅｃ／１０ｃｃ以下であると電池出力に優れる。
【００３３】
真性ポリマー電解質の曲路率（γ）は、０．５〜２．０が好ましく、より好ましくは０．９〜１．８である。０．５以上であると防振性に優れ、２．０以下であると電池出力に優れる。
【００３４】
真性ポリマー電解質の硬度ショアＡは、２０〜１１０が好ましく、より好ましくは２５〜９５である。好ましい理由および詳細は、上述の非水電解二次電池の狭義のセパレータの硬度ショアＡの項に記載したとおりである。
【００３５】
単電池層を複数積層する場合、少なくとも１層の真性ポリマー電解質の硬度ショアＡは、他の真性ポリマー電解質の硬度ショアＡと異なることが好ましい。好ましい理由および詳細は、上述の非水電解二次電池の狭義のセパレータの硬度ショアＡの項に記載したとおりである。
【００３６】
単電池層を３層以上積層する場合、バイポーラ電池の中心に配置された単電池層に含まれる真性ポリマー電解質の硬度ショアＡは、他の単電池層に含まれる真性ポリマー電解質の硬度ショアＡと比較して最も小さいことが好ましい。好ましい理由および詳細は、上述の非水電解二次電池の狭義のセパレータの硬度ショアＡの項に記載したとおりである。
【００３７】
ゲル電解質は、化学結合、結晶化または分子の絡み合いなど分子鎖間の相互作用によってポリマーが三次元的な網目構造を構成し、その空隙に電解液を保持したゲル状の電解質である。ゲル電解質を用いた場合、バネ定数およびダンパ定数の調節が容易であり、防振性を向上させやすいという利点がある。
【００３８】
ポリマー自身がイオン伝導性を有する真性ポリマー電解質を骨格として電解液を保持したもの、または自身はイオン伝導性を有さないポリマーまたはイオン伝導性が低いポリマーを骨格として電解液を保持したものをゲル電解質として用いることができる。イオン伝導性を有さないポリマーまたはイオン伝導性が低いポリマーとしては、ポリフッ化ビニリデン、ポリビニルクロライド、ポリアクリロニトリル、ポリメチルメタクリレート、これらの共重合体、またはこれらのアロイなど従来公知のものを用いることができる。電解液の詳細については上述の非水電解二次電池の項に記載したとおりである。ゲル電解質において、ポリマーと電解液との質量比は特に限定されず、電池の出力や、バネ定数などを考慮に入れ適宜決定することができる。
【００３９】
ゲル電解質の厚みは３５μｍ以下であることが好ましく、より好ましくは２５μｍ以下であり、更に好ましくは２０μｍ以下である。厚みが３５μｍ以下であると、出力が向上するため好ましい。厚みが２５μｍ以下であるとバイポーラ電池を、より薄型化することができる。
【００４０】
ゲル電解質の骨格となるポリマーの透気度は１０〜４００ｓｅｃ／１０ｃｃが好ましく、より好ましくは４０〜２００ｓｅｃ／１０ｃｃである。１０ｓｅｃ／１０ｃｃ以上であると防振性に優れ、４００ｓｅｃ／１０ｃｃ以下であると電池出力に優れる。
【００４１】
ゲル電解質に含まれる骨格の曲路率（γ）は、０．５〜２０が好ましく、より好ましくは０．９〜１．８である。０．５以上であると防振性に優れ、２０以下であると電池出力に優れる。
【００４２】
ゲル電解質の硬度ショアＡは、２０〜１１０が好ましく、より好ましくは２５〜９５である。好ましい理由および詳細は、上述の非水電解二次電池の狭義のセパレータの硬度ショアＡの項に記載したとおりである。
【００４３】
単電池層を複数積層する場合、少なくとも１層のゲル電解質の硬度ショアＡは、他の真性ポリマー電解質の硬度ショアＡと異なることが好ましい。好ましい理由および詳細は、上述の非水電解二次電池の狭義のセパレータの硬度ショアＡの項に記載したとおりである。
【００４４】
単電池層を３層以上積層する場合、バイポーラ電池の中心に配置された単電池層に含まれるゲル電解質の硬度ショアＡは、他の単電池層に含まれるゲル電解質の硬度ショアＡと比較して最も小さいことが好ましい。好ましい理由および詳細は、上述の非水電解二次電池の狭義のセパレータの硬度ショアＡの項に記載したとおりである。
【００４５】
上述したように単電池層を複数積層し、含まれる狭義のセパレータのショアＡを異ならせる場合、複数種の真性ポリマー電解質を用いてもよいし、複数種のゲル電解質を用いてもよいし、真性ポリマー電解質とゲル電解質とを併用してもよい。
【００４６】
［正極活物質層］
正極活物質層は正極活物質を含み、正極活物質としてはリチウムと遷移金属との複合酸化物、遷移金属酸化物、遷移金属硫化物、ＰｂＯ２、ＡｇＯまたはＮｉＯＯＨなどを用いることができる。遷移金属とリチウムとの化合物としては、スピネルＬｉＭｎ２Ｏ４などのＬｉ−Ｍｎ系複合酸化物；ＬｉＣｏＯ２などのＬｉ−Ｃｏ系複合酸化物；ＬｉＮｉＯ２などのＬｉ−Ｎｉ系複合酸化物；ＬｉＦｅＯ２などのＬｉ−Ｆｅ系複合酸化物；ＬｉＦｅＰＯ４などの遷移金属とリチウムとのリン酸化合物；または遷移金属とリチウムとの硫酸化合物などが好ましく挙げられる。遷移金属酸化物の例としては、Ｖ２Ｏ５、ＭｎＯ２、ＭｏＯ３などが挙げられる。遷移金属硫化物の例としてＴｉＳ２、ＭｏＳ２などが好ましく挙げられる。
【００４７】
上述した具体例の中ではＬｉ−Ｍｎ系複合酸化物を用いることが特に好ましい。Ｌｉ−Ｍｎ系複合酸化物を用いると、電圧−充放電時間のグラフから得られる充放電曲線の中の、充放電時間軸に対して水平な部分を傾けることができるため、電圧を計測することでバイポーラ電池の充電状態（ＳＯＣ）を推定することができる。その結果、過充電や過放電を検知して対処することができ、異常時の信頼性を高くすることができる。
【００４８】
正極活物質の平均粒径は１０μｍ以下が好ましく、より好ましくは５μｍ以下であり、更に好ましくは２μｍ以下である。１０μｍ以下であると電極抵抗が低減する点で好ましい。２μｍ以下であると正極活物質層の厚みを薄くしても、正極活物質層の表面を均一にすることができる点で好ましい。また、正極活物質の平均粒径はセパレータの厚みの１／１０以下であることが好ましい。１／１０以下であると、正極活物質がセパレータを突き破ってマイクロショートを起こすリスクが低減される。
【００４９】
正極活物質層は目的に応じて電解質、支持塩、または導電助剤などを含むこともできる。電解質の詳細は上述のセパレータの項に記載したとおりである。電解質を用いると、イオン伝導度を向上させることができる。支持塩としては、上述の非水電解液二次電池の項に記載したとおりである。支持塩を用いると、イオン伝導度を向上させることができる。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、またはグラファイトなどが好ましく挙げられる。導電助剤を用いると、電子伝導度を向上させることができる。正極活物質層における、正極活物質、電解質、支持塩、および導電助剤などの配合量は、電池の使用目的などを考慮して適宜調整することができる。
【００５０】
正極活物質層の厚みは３５μｍ以下であることが好ましく、より好ましくは１１μｍ以下であり、さらに好ましくは１１〜７μｍである。厚みが３５μｍ以下であると、出力が向上するため好ましい。厚みが１１μｍ以下であるとバイポーラ電池を、より薄型化することができる。厚みが７μｍ以上であると正極活物質の防振性が高く確保できるため好ましい。
【００５１】
［負極活物質層］
負極活物質層は負極活物質を含み、負極活物質としては結晶性炭素材；非結晶性炭素材；ＴｉＯ、Ｔｉ２Ｏ３およびＴｉＯ２などの金属酸化物；ならびにＬｉ４／３Ｔｉ５／３Ｏ４などのリチウムと遷移金属との複合酸化物からなる群より選択される少なくとも１種などが好ましく挙げられる。
【００５２】
上述した具体例の中では結晶性炭素材または非結晶性炭素材を用いることが特に好ましく、より好ましくは非結晶性炭素材である。結晶性炭素材または非結晶性炭素材を用いると、電圧−充放電時間のグラフから得られる充放電曲線の中の、充放電時間軸に対して水平な部分を傾けることができるため、電圧を計測することでバイポーラ電池の充電状態（ＳＯＣ）を推定することができる。その結果、過充電や過放電を検知して対処することができ、異常時の信頼性を高くすることができる。
【００５３】
負極活物質の平均粒径は１０μｍ以下が好ましく、より好ましくは５μｍ以下であり、更に好ましくは２μｍ以下である。１０μｍ以下であると電極抵抗が低減する点で好ましい。２μｍ以下であると負極活物質層の厚みを薄くしても、負極活物質層の表面を均一にすることができる点で好ましい。また、負極活物質の平均粒径はセパレータの厚みの１／１０以下であることが好ましい。１／１０以下であると、負極活物質がセパレータを突き破ってマイクロショートを起こすリスクが低減される。
【００５４】
負極活物質層は目的に応じて電解質、支持塩、または導電助剤などを含むこともできる。これらの具体例は上述の正極活物質層の項において記載したとおりである。負極活物質層における、負極活物質、電解質、支持塩、および導電助剤などの配合量は、電池の使用目的などを考慮して適宜調整することができる。
【００５５】
負極活物質層の厚みは３５μｍ以下であることが好ましく、より好ましくは１３μｍ以下であり、さらに好ましくは１３〜１０μｍである。厚みが３５μｍ以下であると、出力が向上するため好ましい。厚みが１３μｍ以下であるとバイポーラ電池を、より薄型化することができため好ましい。厚みが１０μｍ以上であると負極電極の防振性が高く確保できるため好ましい。
【００５６】
［集電体］
集電体の材質は特に限定されず従来公知のものを用いることができる。例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、チタン、銅、ニッケル、銀、およびステンレスからなる群より選択される少なくとも１種などを好ましく用いることができる。これらは単層で用いてもよいし、複層で用いてもよいし、これらで被覆されたクラッド材を用いてもよい。上述の材質は耐食性、導電性、または加工性などに優れる。
【００５７】
集電体の厚みは１５μｍ以下が好ましい。厚みが１５μｍ以下であるとバイポーラ電池を薄型化することができる。ただし、積層体の両端に配置された集電体（以下、端部集電体とも記載）にタブを連結させず、集電体自身をタブとして用いる場合、端部集電体の厚みは、０．１〜２ｍｍが好ましい。
【００５８】
［単電池層］
バイポーラ電池の単電池層は隣接する正極活物質層、セパレータ、および負極活物質層を含んで構成される。本願発明において単電池層の厚みは１０〜８５μｍが好ましく、より好ましくは２０〜５０μｍである。単電池層の厚みが８５μｍ以下であると放熱性および防振性に非常に優れる。従来のバイポーラ電池に含まれる単電池要素は、最も薄い部類でも厚みが１３５μｍ程度あった。対比のため図３のＡに前記構造の単電池層を例示し、図３のＢに従来のバイポーラ電池の単電池層を例示するが、本願発明の単電池層は非常に薄いことがわかる。
【００５９】
単電池層の厚みを従来よりも薄くすることで、バイポーラ電池が振動を受けた際の共振周波数を高周波側にずらし１８０Ｈｚ周辺のピークの高さをより小さくすることができ、防振性を向上させることができる。更に、単電池層の厚みを従来よりも薄くすることで、正極活物質層および負極活物質層における拡散抵抗、イオン移動抵抗の増加を抑制することができ、発熱量を低減することができる。
【００６０】
単電池層を構成する正極活物質層、セパレータ、および負極活物質層からなる群より選択される少なくとも１種の厚みは、３５μｍ以下であることが好ましく、より好ましくはこれら全てが３５μｍ以下であり、更に好ましくは正極活物質層の厚みが７〜１１μｍであり、セパレータの厚みが１３〜１５μｍであり、負極活物質層の厚みが１０〜１３μｍである。
【００６１】
単電池層を構成する正極活物質層、セパレータ、および負極活物質層の厚みの比は、それぞれ、セパレータ：正極活物質層＝１：１．１３〜１：２が好ましく、セパレータ：負極活物質層＝１：１．１７〜１：２が好ましく、正極活物質層：負極活物質層＝１：１〜１：１．１４が好ましい。特に、単電池層の厚みが２０μｍの場合、正極活物質層：セパレータ：負極活物質層＝７：６：７、または７：５：８が好ましく、単電池層の厚みが５０μｍの場合正極活物質層：セパレータ：負極活物質層＝１７：１５：１８、または２０：１０：２０が好ましい。
【００６２】
［その他の構成要素］
上述の集電体、正極活物質層、セパレータ、および負極活物質層からなる積層体を含むバイポーラ電池の平面概略図および断面概略図（Ｓ−Ｓ、Ｓ’−Ｓ’）を図４に示す。
【００６３】
バイポーラ電池の形状は本発明を阻害しない範囲であれば特に限定されず従来公知の形状を適用することができる。例えば、Ｓ−Ｓに示すように端部集電体１７をタブとして用いる形状にしてもよいし、Ｓ’−Ｓ’に示すように端部集電体１７にタブ３０を連結した形状にしてもよい。また、ゲル電解質を用いる場合Ｓ’−Ｓ’の符号１８に示すようにシール部を設けてゲル電解質から染み出した電解液がもれ出るのを抑制することもできる。タブまたはシール部などの材質は特に限定されず、従来公知のものを適宜用いることができる。積層体を収めるための外装４０としては特に限定されず、ラミネート材など従来公知の物を用いることができる。
【００６４】
また、単電池層の積層数は限定されず、目的に応じて適宜決定することができる。
【００６５】
本発明の第二は、上述のバイポーラ電池を、直列または並列に接続してなる組電池である。
【００６６】
図４に示したバイポーラ電池を電池ケースに入れた組電池モジュール６０の外観模式図を図５に示し、これを６並列に接続した組電池３０の外観模式図を図６に示す。
【００６７】
図５において、タブ３０は正極ターミナル６１、または負極ターミナル６１に連結される
図６において、各組電池モジュール６０は連結板７１と固定ネジ７２により一体化し、各組電池モジュール６０の間に弾性体を設置して防振構造を形成している。また、各組電池モジュール６０のタブ３０はバスバー７３により連結されている。図５および図６は組電池モジュールおよび組電池の一例であり、本発明はこれらに限定されない。
【００６８】
本発明の第三は、上述のバイポーラ電池または上述の組電池を、搭載してなる車両である。
【００６９】
本発明のバイポーラ電池または本発明のバイポーラ電池を含む組電池は放熱性または防振性が向上され、出力に優れることから、車両等の移動用電源として好ましく用いることができる。図７に示すように、本発明のバイポーラ電池または組電池７０は、車両８０の床下に設置してもよいし、シートバック裏またはシート下などに設置することができる。
【００７０】
また、本発明はバイポーラ型以外の積層構造のリチウムイオン二次電池にも適用することができる。
【実施例】
【００７１】
次に実施例を挙げて本願発明を具体的に説明するが、これらの実施例は何ら本願発明を制限するものではない。
【００７２】
（実施例１）
厚み１５μｍのＳＵＳ箔２枚を端部集電体として用意した。正極活物質としてＬｉＭｎＯ２（平均粒径５μｍ）を用意し、これにスラリー粘度調製溶媒であるＮ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）を添加してスラリー状にしたものを１枚のＳＵＳ箔の片面に塗布および乾燥し、厚み２０μｍの正極活物質層を形成した。
【００７３】
同様にして、負極活物質としてハードカーボン（平均粒径６μｍ、非結晶性炭素材）を用意し、これにＮＭＰを添加してスラリー状にしたものを１枚のＳＵＳ箔の片面に塗布および乾燥し、厚み２０μｍの負極活物質層を形成した。
【００７４】
ＰＶｄＦのオリゴマーをポリエステル不織布（厚さ１５μｍ、ショアＡ４０）に染み込ませて狭義のセパレータを作製した。次に、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ＰＣ＋ＥＣ（ＰＣ：ＥＣ＝１：１（体積比））９５重量％、および１．０ＭのＬｉＢＥＴＩ、重合開始剤（ＢＤＫ；ホストポリマー（高分子ゲル電解質の高分子原料）であるイオン伝導性高分子マトリックスの前駆体に対して０．０１〜１質量％）からなるプレゲル溶液を、前記狭義のセパレータに浸漬させて、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、ゲル電解質を含むセパレータからなるゲル電解質を得た。
【００７５】
これらを集電体、正極活物質層、セパレータ、負極活物質層、集電体の順になるように組み合わせ、正極と接する端部集電体にＡｌのタブ（厚み１００μｍ、幅１００ｍｍ）を振動溶着し、負極と接する端部集電体にＣｕのタブ（厚み１００μｍ、幅１００ｍｍ）を振動溶着した。これを、マレイン酸変性ポリプロピレンフィルム、ＳＵＳ箔、およびナイロンからなる３層構造のラミネート材で封止した。
【００７６】
次に、８０℃で２時間加熱架橋して１層の単電池層からなるバイポーラ電池を作製した。
【００７７】
（実施例２）
正極活物質層の厚みを２８μｍにしたこと、負極活物質層の厚みを３０μｍにしたこと、セパレータの厚みを２７μｍにしたこと以外は実施例１と同様にしてバイポーラ電池を作製した。
【００７８】
（実施例３）
正極活物質の平均粒子径を８μｍにしたこと、負極活物質としてグラファイト（結晶性炭素材）を用いたこと、負極活物質の平均粒子径を９μｍにしたこと、ゲル電解質の骨格としてポリオレフィン（ショアＡ８０）を用いたこと、集電体としてＣｕ−Ａｌクラッドを用いたこと、正極活物質層の厚みを３５μｍにしたこと、負極活物質層の厚みを３７μｍにしたこと、セパレータの厚みを３３μｍにしたこと以外は実施例１と同様にしてバイポーラ電池を作製した。
【００７９】
（実施例４）
正極活物質の平均粒子径を２μｍにしたこと、負極活物質の平均粒径を２μｍにしたこと、ゲル電解質の骨格としてアラミド（ショアＡ８５）を用いたこと、正極活物質層の厚みを１２μｍにしたこと、負極活物質層の厚みを１２μｍにしたこと、セパレータの厚みを１１μｍにしたこと以外は実施例１と同様にしてバイポーラ電池を作製した。
【００８０】
（実施例５）
正極活物質としてＬｉＮｉＯ２を用いたこと、正極活物質の平均粒子径を０．８μｍにしたこと、負極活物質の平均粒子径を０．８μｍにしたこと、ゲル電解質の骨格としてアラミド（ショアＡ１００）を用いたこと、正極活物質層の厚みを６μｍにしたこと、負極活物質層の厚みを６μｍにしたこと、セパレータの厚みを５μｍにしたこと、集電体の厚みを１０μｍにしたこと以外は実施例１と同様にしてバイポーラ電池を作製した。
【００８１】
（実施例６）
正極活物質としてＬｉＮｉＯ２を用いたこと、正極活物質の平均粒子径を０．８μｍにしたこと、負極活物質の平均粒子径を０．８μｍにしたこと、ゲル電解質の骨格としてアラミド（ショアＡ９０）を用いたこと、セパレータの厚みを１４μｍにしたこと、集電体の厚みを１０μｍにしたこと以外は実施例１と同様にしてバイポーラ電池を作製した。
【００８２】
（比較例１）
正極活物質の平均粒径を８μｍにしたこと、負極活物質の平均粒径を９μｍにしたこと、正極活物質層の厚みを４０μｍにしたこと、負極活物質層の厚みを４５μｍにしたこと、セパレータの厚みを５０μｍにしたこと、以外は実施例１と同様にしてバイポーラ電池を作製した。
【００８３】
（比較例２）
正極活物質の平均粒径を８μｍにしたこと、負極活物質の平均粒径を９μｍにしたこと、正極活物質層の厚みを５０μｍにしたこと、負極活物質層の厚みを５５μｍにしたこと、セパレータの厚みを５０μｍにしたこと、以外は実施例１と同様にしてバイポーラ電池を作製した。
【００８４】
実施例１〜６、比較例１〜２で作製したバイポーラ電池を用いて、平均低減量の測定、共振シフト量の測定、ならびに、熱上昇および放熱時間の測定を行った。各測定方法の詳細を下記に記し、各測定結果を表１および表２に示す。
【００８５】
（平均低減量の測定）
単電池層の略中央に加速度ピックアップを設け、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。測定のための各種設定は、ＪＩＳ  Ｂ  ０９０８（振動および衝撃ピックアップの校正方法・基本概念）に準拠する。得られ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。
【００８６】
前記振動伝達率スペクトルの１０〜３００Ｈｚまでの平均を振動平均値とした。比較基準は比較例１から得られたスペクトルを振動平均値とし、各基準の振動平均値に対する比を平均低減量とした。従って平均低減量の値が大きい程、従来の構造よりも防振性に優れることを示す。
【００８７】
（共振シフト量の測定）
平均低減量の測定で得られた振動伝達率スペクトルの最も低周波側に現れた最大ピーク周波数を求めた。以下、前記最大ピークを第１共振ピークという。
【００８８】
（熱上昇および放熱時間の測定）
タブに熱電対を取り付けて、１０Ｃのサイクル試験を６０分行い、試験中の電池要素の最高到達温度を、熱上昇として測定した。また、６０分のサイクル試験の後、電流を止め、室温で放置した場合の温度変化を調べ、室温に戻るまでの時間を測定した。測定は、最大６０分まで行い、６０分で室温まで戻らない場合は、６０分以上と測定結果に記した。
【００８９】
（測定結果）
【００９０】
【表１】
0005135678.tif 000002
【００９１】
【表２】
0005135678.tif 000003
【００９２】
表１〜２に示す測定結果において、第１共振ピークを参照する。比較例１〜２では第１共振ピークがそれぞれ６０Ｈｚ、７０Ｈｚであり、車両で発生しうる振動数の範囲内、つまり１００Ｈｚ以下であった。したがって、比較例１では、車両に搭載すると、共振してしまうことがわかった。一方、実施例１〜６では、いずれも第１共振ピークが１００Ｈｚ超であり、車両に搭載しても共振しないことがわかった。
【００９３】
表１〜２に示す測定結果において振動減衰率を参照すると、振動減衰率は、実施例１〜６のいずれも３２％以上であり、従来構造の比較例１に対して格段に振動を減衰できることがわかった。
【００９４】
表１〜２に示す測定結果において熱上昇を参照すると、比較例１が３０δＴであり、比較例２が２５δＴであるのに対して、本願発明は、最も高い値でも２０δＴであった。
【００９５】
試験結果において、放熱時間を参照する。放熱時間は、比較例１〜２では６０分以上だったのに対し、実施例１〜６では、最大でも１５分であった。この結果から、実施例１〜６のように、本願発明の構造は、放熱特性が格段に向上することがわかる。
【００９６】
実施例１〜６のバイポーラ電池は、単電池層が防振性および放熱性に優れることから、電池出力にも優れるものと考えられる。
【００９７】
（実施例７、実施例１の単電池層３層品）
厚み１５μｍのＳＵＳ箔を集電体として用意した。正極活物質としてＬｉＭｎＯ２（平均粒径５μｍ）を用意し、これにスラリー粘度調製溶媒であるＮ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）を添加してスラリー状にしたものをＳＵＳ箔の一方の面に塗布および乾燥し、厚み２０μｍの正極活物質層を形成した。次に負極活物質としてハードカーボン（平均粒径６μｍ、非結晶性炭素材）を用意し、これにＮＭＰを添加してスラリー状にしたものをＳＵＳ箔の他の面に塗布および乾燥し、厚み２０μｍの負極活物質層を形成した。
【００９８】
加架橋型ゲル電解質の前駆体であるＰＶｄＦのオリゴマーをポリエステル不織布（厚さ１５μｍ、ショアＡ４０）に染み込ませてゲル電解質のセパレータを作製した。次に、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ＰＣ＋ＥＣ（ＰＣ：ＥＣ＝１：１（体積比））９５重量％、および１．０ＭのＬｉＢＥＴＩ、重合開始剤（ＢＤＫ；ホストポリマー（高分子ゲル電解質の高分子原料）であるイオン伝導性高分子マトリックスの前駆体に対して０．０１〜１質量％）からなるプレゲル溶液を、前記狭義のセパレータに浸漬させて、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、ゲル電解質を含むセパレータからなるゲル電解質を得た。
【００９９】
端部集電体として２枚のＳＵＳ箔（厚み１５μｍ）を用意し、上述の方法と同様にしてそれぞれ片面だけに、正極活物質層または負極活物質層を形成した。
【０１００】
次に、これらを単電池層が３層積層された構造になるように組み合わせ、正極と接する端部集電体にＡｌのタブ（厚み１００μｍ、幅１００ｍｍ）を振動溶着し、負極と接する端部集電体にＣｕのタブ（厚み１００μｍ、幅１００ｍｍ）を振動溶着した。これを、マレイン酸変性ポリプロピレンフィルム、ＳＵＳ箔、およびナイロンからなる３層構造のラミネート材で封止した。
【０１０１】
次に、８０℃で２時間加熱架橋して単電池層を３層積層してなるバイポーラ電池を作製した。
【０１０２】
（実施例８、実施例２の単電池層３層品）
正極活物質層の厚みを２８μｍにしたこと、負極活物質層の厚みを３０μｍにしたこと、セパレータの厚みを２７μｍにしたこと以外は実施例７と同様にしてバイポーラ電池を作製した。
【０１０３】
（実施例９、実施例３の単電池層３層品）
正極活物質の平均粒子径を８μｍにしたこと、負極活物質としてグラファイト（結晶性炭素材）を用いたこと、負極活物質の平均粒子径を９μｍにしたこと、ゲル電解質の骨格としてポリオレフィン（ショアＡ８０）を用いたこと、集電体としてＣｕ−Ａｌクラッドを用いたこと、正極活物質層の厚みを３５μｍにしたこと、負極活物質層の厚みを３７μｍにしたこと、セパレータの厚みを３３μｍにしたこと以外は実施例７と同様にしてバイポーラ電池を作製した。
【０１０４】
（実施例１０、実施例４の単電池層３層品）
正極活物質の平均粒子径を２μｍにしたこと、負極活物質の平均粒径を２μｍにしたこと、ゲル電解質の骨格としてアラミド（ショアＡ８５）を用いたこと、正極活物質層の厚みを１２μｍにしたこと、負極活物質層の厚みを１２μｍにしたこと、セパレータの厚みを１１μｍにしたこと以外は実施例７と同様にしてバイポーラ電池を作製した。
【０１０５】
（実施例１１、実施例５の単電池層３層品）
正極活物質としてＬｉＮｉＯ２を用いたこと、正極活物質の平均粒子径を０．８μｍにしたこと、負極活物質の平均粒子径を０．８μｍにしたこと、ゲル電解質の骨格としてアラミド（ショアＡ８５）を用いたこと、正極活物質層の厚みを６μｍにしたこと、負極活物質層の厚みを６μｍにしたこと、セパレータの厚みを５μｍにしたこと、集電体の厚みを１０μｍにしたこと以外は実施例７と同様にしてバイポーラ電池を作製した。
【０１０６】
（比較例３、比較例１の単電池層３層品）
正極活物質層の厚みを４０μｍにしたこと、負極活物質層の厚みを４５μｍにしたこと、セパレータの厚みを５０μｍにしたこと、以外は実施例７と同様にしてバイポーラ電池を作製した。
【０１０７】
（実施例１２、実施例３−実施例２−実施例３の３層品）
実施例９で作製した、端部集電体−正極活物質層と、端部集電体−負極活物質層とを用いて、実施例２で作製した単電池層を挟持したこと以外は実施例１と同様にしてバイポーラ電池を作製した。
【０１０８】
（実施例１３、実施例５の単電池層を含む３層品）
実施例１１で作製した、端部集電体−正極活物質層と、端部集電体−負極活物質層とを用いて、下記に記す単電池層を挟持したこと以外は実施例１と同様にしてバイポーラ電池を作製した。
【０１０９】
正極活物質としてＬｉＮｉＯ２を用いたこと、正極活物質の平均粒子径を２μｍにしたこと、負極活物質の平均粒子径を２μｍにしたこと、ゲル電解質の骨格としてアラミド（ショアＡ８５）を用いたこと、正極活物質層の厚みを１０μｍにしたこと、負極活物質層の厚みを１２μｍにしたこと、セパレータの厚みを１０μｍにしたこと以外は実施例１と同様にして単電池層を作製した。
【０１１０】
実施例７〜１３、比較例３で作製したバイポーラ電池を用いて、平均低減量の測定、共振シフト量の測定、ならびに、熱上昇および放熱時間の測定を行った。各測定方法の詳細は上述したとおりである。ただし、熱上昇の測定は中央に位置する２層目とした。各測定結果を表３に示す。
【０１１１】
【表３】
0005135678.tif 000004
【０１１２】
（実施例１４、実施例４の単電池層１０層品）
正極活物質の平均粒子径を２μｍにしたこと、負極活物質の平均粒径を２μｍにしたこと、ゲル電解質の骨格としてアラミド（ショアＡ８５）を用いたこと、正極活物質層の厚みを１２μｍにしたこと、負極活物質層の厚みを１２μｍにしたこと、セパレータの厚みを１１μｍにしたこと、８つの単電池層と、一対の端部集電体−活物質層とを組み合わせて、単電池層を１０層積層してなる構造としたこと以外は実施例７と同様にしてバイポーラ電池を作製した。
【０１１３】
（比較例４、比較例１の単電池層１０層品）
正極活物質層の厚みを４０μｍにしたこと、負極活物質層の厚みを４５μｍにしたこと、セパレータの厚みを５０μｍにしたこと、８つの単電池層と、一対の端部集電体−活物質層とを組み合わせて、単電池層を１０層積層してなる構造としたこと以外は実施例１０と同様にしてバイポーラ電池を作製した。
【０１１４】
実施例１４、比較例４で作製したバイポーラ電池を用いて、平均低減量の測定、共振シフト量の測定、ならびに、熱上昇および放熱時間の測定を行った。各測定方法の詳細は上述したとおりである。ただし、熱上昇の測定は中央に位置する５層目とした。各測定結果を表４に示す。
【０１１５】
【表４】
0005135678.tif 000005
【０１１６】
（実施例１５、実施例４の単電池層１００層品）
正極活物質の平均粒子径を２μｍにしたこと、負極活物質の平均粒径を２μｍにしたこと、ゲル電解質の骨格としてアラミド（ショアＡ８５）を用いたこと、正極活物質層の厚みを１２μｍにしたこと、負極活物質層の厚みを１２μｍにしたこと、セパレータの厚みを１１μｍにしたこと、９８枚の単電池層と、一対の端部集電体−活物質層とを組み合わせて、単電池層を１００層積層してなる構造としたこと以外は実施例７と同様にしてバイポーラ電池を作製した。
【０１１７】
（比較例５、比較例１の単電池層１００層品）
正極活物質層の厚みを４０μｍにしたこと、負極活物質層の厚みを４５μｍにしたこと、セパレータの厚みを５０μｍにしたこと、９８枚の単電池層と、一対の端部集電体−活物質層とを組み合わせて、単電池層を１００層積層してなる構造としたこと以外は実施例７と同様にしてバイポーラ電池を作製した。
【０１１８】
実施例１５、比較例５で作製したバイポーラ電池を用いて、平均低減量の測定、共振シフト量の測定、ならびに、熱上昇および放熱時間の測定を行った。各測定方法の詳細は上述したとおりである。ただし、熱上昇の測定は中央に位置する５０層目とした。各測定結果を表４に示す。
【０１１９】
【表５】
0005135678.tif 000006
【０１２０】
図８に実施例１５の周波数−振動伝達率曲線（符号Ａ）と、比較例１のバイポーラ電池の周波数−振動伝達率曲線（符号Ｂ）とを示す。一般的な車両は周波数が１００Ｈｚを超えた領域では振動伝達率のピークは生じないものとされており、実施例１５（符号Ａ）は１００Ｈｚを超えた領域に振動伝達率のピークを有していることから、車両に搭載した際に車両の振動と共振し難く、防振性に優れる。一方、比較例１（符号Ｂ）は１００Ｈｚ以下の領域に振動伝達率のピークを有していることから、車両に搭載した際に車両の振動と共振し易く、振動による出力低下を招き易い。
【０１２１】
図９に実施例１５の時間−電池温度曲線（符号Ａ）と、比較例１の時間−電池温度曲線（符号Ｂ）とを示す。図９をみると、６０ｍｉｎにおける電池温度（最高到達温度）に大きな開きがあることがわかる。実施例１５は放熱性に優れる構造をしているため、比較例１よりも最高到達温度が低い。つまり、電池の温度上昇が抑制される。更に、電流を止めてからの電池温度の低下を見ると、比較例１は６０ｍｉｎ以降温度低下が緩やかであるのに対して、実施例１５は電池温度の低下が速やかであり、１０分程度で電池温度が室温にまで低下している。これらのことから、本願発明は放熱性に優れるといえる。
【図面の簡単な説明】
【０１２２】
【図１】バイポーラ電池の部分断面概略図である。
【図２】電池要素をマスバネモデル化した図である。
【図３】単電池層の部分断面概略図である
【図４】バイポーラ電池の平面概略図および断面概略図である。
【図５】組電池モジュールの平面概略図および断面概略図である。
【図６】組電池の平面概略図および断面概略図である。
【図７】車両の断面概略図である。
【図８】実施例１５、比較例１の振動伝達率−周波数グラフである。
【図９】実施例１５、比較例１の時間−温度グラフである。
【符号の説明】
【０１２３】
１１    集電体、
１２    正極活物質層、
１３    負極活物質層、
１４    セパレータ、
１５    単電池層、
１６    バイポーラ電極、
１７    端部集電体、
１８    シール部材、
３０    タブ、
４０    外装、
６０    組電池モジュール
６１    正極ターミナル、負極ターミナル、
７０    組電池、
７１    連結版、
７２    固定ネジ、
７３    バスバー、
７４    弾性体、
８０    車両、
Ｃ１〜３    ダンパモデル、
Ｋ１〜３    バネモデル、
Ｍ    マス。
【図１】
0005135678.tif 000007
【図２】
0005135678.tif 000008
【図３】
0005135678.tif 000009
【図４】
0005135678.tif 000010
【図５】
0005135678.tif 000011
【図６】
0005135678.tif 000012
【図７】
0005135678.tif 000013
【図８】
0005135678.tif 000014
【図９】
0005135678.tif 000015