(57)【要約】【課題】  実施の形態は、集電体の一方の板面に正極活物質層、同他方の板面に負極活物質をそれぞれ形成するバイポーラ型電池の高エネルギー密度化と低抵抗化を図ることができ、かつ電極間の短絡を防ぎ、タブの溶接作業を簡素化できる非水電解質電池及び電池パックを提供することが課題である。【解決手段】  正極電極と、負極電極と、バイポーラ電極とがセパレータを介して積層された電極群を有する。電極群の負極側の集電タブの接続部と、電極群の正極側の集電タブの接続部と、バイポーラ電極の集電タブの接続部と、が電極群の外周部位の異なる箇所にずらした状態で配置されている。【選択図】図３
2017168266.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
集電体の両面に正極活物質層が形成された少なくとも１つの正極電極と、
集電体の両面に負極活物質層が形成された少なくとも１つの負極電極と、
集電体の一面に前記正極活物質層が形成され、他面に前記負極活物質層が形成された少なくとも１つのバイポーラ電極と、を有し、
前記正極電極と、前記負極電極と、前記バイポーラ電極とがセパレータを介して積層された電極群を有し、
前記電極群の負極側の集電タブの接続部と、前記電極群の正極側の集電タブの接続部と、前記バイポーラ電極の集電タブの接続部と、が前記電極群の外周部位の異なる箇所にずらした状態で配置されている非水電解質電池。
【請求項２】
前記バイポーラ電極を複数有し、前記バイポーラ電極間に１つ以上の前記正極電極と１つ以上の前記負極電極を有する請求項１に記載の非水電解質電池。
【請求項３】
１つ以上の前記バイポーラ電極の前記正極活物質層側に、前記負極電極が積層され、１つ以上の前記バイポーラ電極の前記負極活物質層側に、前記正極電極が積層される、請求項１または２に記載の非水電解質電池。
【請求項４】
前記負極活物質層は、１．５Ｖ付近に反応電位が存在する請求項１乃至３のいずれかに記載の非水電解質電池。
【請求項５】
前記負極活物質は、チタン含有酸化物である請求項１乃至４のいずれかに記載の非水電解質電池。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載の非水電解質電池と、
保護回路と、通電用の外部端子を少なくとも有する、
電池パック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、非水電解質電池及び電池パックに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、高エネルギー密度電池として、リチウムイオン二次電池のような非水電解質電池の研究開発が盛んに進められている。非水電解質電池は、ハイブリッド自動車や、電気自動車等の車両用、携帯電話基地局の無停電電源用などの電源として期待されている。しかしながら、リチウムイオン二次電池の単電池を大型化しても単電池から得られる電圧は３．７Ｖ程度と低電圧である。そのため、高出力を得るためには、大型化した単電池から大電流を取り出す必要があるので、装置全体が大型化する問題がある。
【０００３】
これらの問題を解決する電池として、バイポーラ型電池が提案されている。バイポーラ型電池は、集電体の一方の板面に正極活物質層を形成するとともに、同他方の板面に負極活物質層を形成するバイポーラ電極を有する。このバイポーラ電極を電解質層を挟んで複数枚直列に積層した構造の電池である。このバイポーラ型電池では、単電池内部で直列に積層するため、単電池においても高電圧を得ることができる。よって、高出力を得る際にも高電圧定電流で出力が得られ、さらには、電池接続部の電気抵抗を大幅に低減できる。
【０００４】
リチウムイオン二次電池では、液状の電解質を用いた構造が用いられている。しかしながら、バイポーラ型電池は単電池中で正極と負極が繰り返されるため、リチウムイオン二次電池の液状の電解質を用いた構造をバイポーラ型電池に適応することはできない。すなわち、バイポーラ型電池の構造上、電極層間に存在する電解液が互いに触れることによりイオン伝導による短絡（液絡）が起きないように、各電極間を独立させた構造をとる必要がある。
【０００５】
これまでに、液状の電解質を含まない高分子固体電解質を用いたバイポーラ型電池が提案されている。この方法を用いると電池内に液状の電解質を含まないことから、電極層間のイオン伝導による短絡（液絡）の可能性が低くなる。しかし、一般的に固体電解質のイオン伝導度は液状の電解質に比べて１／１０から１／１００程度と非常に低い。このため、電池の出力密度が低くなってしまう問題が生じるため、実用化にはいたっていない。
【０００６】
これらの事情を鑑みて、液状の電解質を半固形化したゲル電解質を用いたバイポーラ型電池が提案されている。ゲル電解質は、ポリエチレンオキサイド（ＰＥＯ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）などの高分子に電解液を染み込ませたゲル状の電解質である。このゲル電解質は、イオン伝導度が高く、電池の出力密度も十分に得られることが期待される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第４３００３１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
バイポーラ型電池を大型化（高エネルギー密度化）するためには課題が残っている。バイポーラ型電池を高エネルギー密度化する方法として、正負極の電極面積を大きくする方法や、小面積のバイポーラ型単電池を並列に接続する方法などが考えられる。従来の電極構造を持つリチウムイオン二次電池は、正負極の電極とセパレータを隙間なく渦巻き状に巻き付けて、電池外装に高密度で充填することで高エネルギー密度化を図っている。しかし、バイポーラ型電池においては、その構造上、正極及び負極が一体となって形成されていることから、渦巻き状の巻き付けにより対極が互いに接触することになる。このため、バイポーラ電極層間にセパレータやポリマーなどの絶縁層を挟むなどしない限りは短絡してしまうという問題がある。
【０００９】
しかしながら、この場合はセパレータやポリマーを挟むことにより電極体の厚みが増えて電極の充填率が下がる。そのため、この方法を用いて高エネルギー密度化することは困難である。また、渦巻き状の巻き付けによって電極面積を拡大した場合においても、電池の電流取り出し端子部に接続するための電極集電タブを複数個所から取り出すことが困難である。このことから、電極面積が大きくなる程に電池の内部抵抗が増大することがバイポーラ型電池における高出力化の妨げとなっている。したがって、バイポーラ型電池におけるこれらの問題を解決し、高出入力と高エネルギー密度を兼ね備えるための技術が必要とされている。
【００１０】
本実施の形態は、バイポーラ型電池の高エネルギー密度化と低抵抗化を図ることができ、かつ電極間の短絡を防ぎ、タブの溶接作業を簡素化できる非水電解質電池及び電池パックを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
実施形態の非水電解質電池は、少なくとも１つの正極電極と、少なくとも１つの負極電極と、少なくとも１つのバイポーラ電極と、を有する。正極電極は、集電体の両面に正極活物質層が形成されている。負極電極は、集電体の両面に負極活物質層が形成されている。バイポーラ電極は、集電体の一面に前記正極活物質層が形成され、他面に前記負極活物質層が形成されている。前記正極電極と、前記負極電極と、前記バイポーラ電極とがセパレータを介して積層された電極群を有する。前記電極群の負極側の集電タブの接続部と、前記電極群の正極側の集電タブの接続部と、前記バイポーラ電極の集電タブの接続部とが前記電極群の外周部位の異なる箇所にずらした状態で配置されている。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１の実施形態の非水電解質電池の概略構成を示す縦断面図である。
【図２】第１の実施形態の非水電解質電池を図１と直交する方向から見た断面図である。
【図３】第１の実施形態の非水電解質電池を上方向から見た横断面図である。
【図４】第１の実施形態の非水電解質電池の電極群を構成する各層の電極構造を分解して示す平面図である。
【図５】第２の実施形態の非水電解質電池の概略構成を示す縦断面図である。
【図６】第２の実施形態の非水電解質電池を図５と直交する方向から見た断面図である。
【図７】第３の実施形態の非水電解質電池の概略構成を示す縦断面図である。
【図８】第３の実施形態の非水電解質電池を図７と直交する方向から見た断面図である。
【図９】第４の実施形態の非水電解質電池を示す縦断面図である。
【図１０】第５の実施形態の非水電解質電池を示す縦断面図である。
【図１１】第１の実施形態の非水電解質電池の電池パックの概略構成を示す分解斜視図である。
【図１２】図１２の電池パックの電気回路を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、第１の実施形態に係る非水電解質電池について図面を参照して説明する。なお、実施形態を通して共通の構成には同一の符号を付すものとし、重複する説明は省略する。また、各図は実施形態の説明とその理解を促すための模式図であり、その形状や寸法、比などは実際の装置と異なる個所があるが、これらは以下の説明と公知の技術を参酌して適宜、設計変更することができる。
【００１４】
（第１実施形態）  
図１乃至図４は、第１の実施形態の非水電解質電池６０Ａを示す。図１は、第１の実施形態の非水電解質電池６０Ａの概略構成を示す縦断面図である。図２は、第１の実施形態の非水電解質電池６０Ａを図１と直交する方向から見た断面図である。図３は、第１の実施形態の非水電解質電池６０Ａを上方向から見た横断面図である。
【００１５】
図１に示すように第１の実施形態に係る非水電解質電池６０Ａでは、外装部材（ケース）１０内に少なくとも１つの正極電極１７と、少なくとも１つの負極電極１８と、少なくとも１つのバイポーラ電極１６と、を有し、これらがセパレータ１４を介して積層された構造の矩形箱形の電極群２１Ａと、非水電解質とを有する。外装部材１０の内周面には、例えば不織布や、樹脂材料などの絶縁部材６２が配設されている。
【００１６】
本実施形態では、１枚のバイポーラ電極１６と、２枚の両面正極電極（第１正極電極１７ａと第２正極電極１７ｂ）と、２枚の両面負極電極（第１負極電極１８ａと第２負極電極１８ｂ）と、１枚の片側正極電極１７ｃと、１枚の片側負極電極１８ｃとを有する。
【００１７】
２枚の両面正極電極１７（第１正極電極１７ａと第２正極電極１７ｂ）は、矩形状の集電体１１の両面に正極活物質層１２が形成されている。同様に２枚の両面負極電極１８（第１負極電極１８ａと第２負極電極１８ｂ）は、矩形状の集電体１１の両面に負極活物質層１３が形成されている。バイポーラ電極１６は、矩形状の集電体１１の一面に前記正極活物質層１２が形成され、他面に前記負極活物質層１３が形成されている。
【００１８】
また、片側正極電極１７ｃは、矩形状の集電体１１の一面側のみに前記正極活物質層１２が形成されている。同様に、片側負極電極１８ｃは、矩形状の集電体１１の一面側のみに前記負極活物質層１３が形成されている。
【００１９】
本実施形態の非水電解質電池６０Ａでは、図１中で外装部材１０の内部で上下方向の中央位置にバイポーラ電極１６が配置されている。このバイポーラ電極１６は、図１中で集電体１１の上面側に正極活物質層１２が配置され、下面側に負極活物質層１３が配置されている。
【００２０】
このバイポーラ電極１６の正極活物質層１２の上面側には、セパレータ１４を介して第１負極電極１８ａが積層されている。さらに、この第１負極電極１８ａの上面側には、セパレータ１４を介して第１正極電極１７ａが積層されている。また、第１正極電極１７ａの上面側には、セパレータ１４を介して片側負極電極１８ｃが積層されている。
【００２１】
バイポーラ電極１６の負極活物質層１３の下面側には、セパレータ１４を介して第２正極電極１７ｂが積層されている。さらに、この第２正極電極１７ｂの下面側には、セパレータ１４を介して第２負極電極１８ｂが積層されている。また、第２負極電極１８ｂの下面側には、セパレータ１４を介して片側正極電極１７ｃが積層されている。
【００２２】
図４（Ａ）〜（Ｇ）は、第１の実施形態の非水電解質電池６０Ａの矩形箱形の電極群２１Ａを構成する各層の電極構造を示す平面図である。図４（Ａ）は、片側負極電極１８ｃ、図４（Ｂ）は、第１正極電極１７ａ、図４（Ｃ）は、第１負極電極１８ａ、図４（Ｄ）は、バイポーラ電極１６、図４（Ｅ）は、第２正極電極１７ｂ、図４（Ｆ）は、第２負極電極１８ｂ、図４（Ｇ）は、片側正極電極１７ｃをそれぞれ示す。
【００２３】
本実施形態では、片側負極電極１８ｃは、図４（Ａ）に示す通り、集電体１１の一端部側（図１中で左端部側）が長手方向に延在し、この延在部によって負極側の第１集電タブ１５ａ１が形成されている。第１負極電極１８ａは、図４（Ｃ）に示す通り、集電体１１の一端部側（図１中で左端部側）が長手方向に延在し、この延在部によって負極側の第２集電タブ１５ａ２が形成されている。第２負極電極１８ｂは、図４（Ｆ）に示す通り、集電体１１の一側部側（図２中で右側部側）が長手方向に延在し、この延在部によって負極側の第３集電タブ１５ａ３が形成されている。
【００２４】
片側正極電極１７ｃは、図４（Ｇ）に示す通り、集電体１１の他端部側（図１中で右端部側）が長手方向に延在し、この延在部によって正極側の第１集電タブ１５ｂ１が形成されている。第２正極電極１７ｂは、図４（Ｅ）に示す通り、集電体１１の他端部側（図１中で右端部側）が長手方向に延在し、これによって正極側の第２集電タブ１５ｂ２が形成されている。第１正極電極１７ａは、図４（Ｂ）に示す通り、集電体１１の一側部側（図２中で右側部側）が長手方向に延在し、この延在部によって正極側の第３集電タブ１５ｂ３が形成されている。
【００２５】
バイポーラ電極１６は、図４（Ｄ）に示す通り、集電体１１の一側部側（図２中で右側部側）が長手方向に延在し、この延在部によってバイポーラ電極側の集電タブ１５ｃ１が形成されている。
【００２６】
また、本実施形態では、図１に示すように外装部材１０の内部で、負極側の第１集電タブ１５ａ１と、負極側の第２集電タブ１５ａ２とが接続され、第１の集電タブ接続部１５ａが形成されている。この第１の集電タブ接続部１５ａは、外装部材１０の貫通孔を介して負極側集電タブ（電極リード）１５Ａとして外装部材１０の外側に延出され、負極端子６３（図１１参照）に接続されている。
【００２７】
さらに、図１に示すように外装部材１０の内部で、正極側の第１集電タブ１５ｂ１と、正極側の第２集電タブ１５ｂ２とが接続され、第２の集電タブ接続部１５ｂが形成されている。この第２の集電タブ接続部１５ｂは、外装部材１０の貫通孔を介して正極側集電タブ（電極リード）１５Ｂとして外装部材１０の外側に延出され、正極端子６４（図１１参照）に接続されている。なお、外装部材１０の貫通孔の開口部を負極側集電タブ１５Ａ及び正極側集電タブ１５Ｂを挟んでヒートシールすることにより非水電解質電池６０Ａの電極群２１Ａ及び非水電解質を完全密封している。
【００２８】
また、図２に示すように外装部材１０の内部で、バイポーラ電極側の集電タブ１５ｃ１と、正極側の第３集電タブ１５ｂ３と、負極側の第３集電タブ１５ａ３とが接続され、第３の集電タブ接続部１５ｃが形成されている。この第３の集電タブ接続部１５ｃは、外装部材１０の内部のみに配置され、内部接続タブが形成されている。
【００２９】
さらに、図３に示すように第１の集電タブ接続部１５ａと、第２の集電タブ接続部１５ｂと、第３の集電タブ接続部１５ｃとは、非水電解質電池６０Ａの電極群２１Ａの外周部位の異なる箇所にずらした状態で配置されている。これにより、本実施形態では、バイポーラ電極１６が１枚で２直列の非水電解質電池６０Ａの電極群２１Ａが形成されている。
【００３０】
次に、第１の実施の形態に係る非水電解質電池６０Ａをより詳細に説明する。電極群２１Ａは、非水電解質を保持することができる。非水電解質も、電極群２１Ａと共に、外装部材１０の主部に収納され得る。
【００３１】
第１の実施の形態に係る非水電解質電池６０Ａは、リード挟持部に設けられた開口部を介しての非水電解質の漏出、すなわち、電池内部から電池外部への非水電解質の漏出を防ぐこともできる。特に、第１の実施の形態に係る非水電解質電池６０Ａのうち、電極リードがリード挟持部に設けられた開口部の周縁に熱シールされているものは、熱シールが高いシール性を示す。そのため、電池内部から電池外部への非水電解質の漏出を更に防ぐことができる。電極群２１Ａは正極及び負極を含み得る。更に、電極群２１Ａは、正極と負極との間に介在したセパレータ１４を含むこともできる。
【００３２】
正極は、正極集電体と正極集電体上に形成された正極材料層とを備えることができる。正極材料層は、正極集電体の両面上に形成されていてもよいし、又は片面のみに形成されていてもよい。また、正極集電体は、いずれの面上にも正極材料層が形成されていない正極材料層無担持部を含んでいてもよい。
【００３３】
正極材料層は、正極活物質を含むことができる。正極材料層は、導電剤及び結着剤を更に含むことができる。導電剤は、集電性能を高め、且つ、正極活物質と正極集電体との間の接触抵抗を抑えるために配合することができる。結着剤は、分散された正極活物質の間隙を埋め、また、正極活物質と正極集電体とを結着させるために配合することができる。
【００３４】
正極は、例えば正極集電体の正極材料層無担持部を介して、電極リード、すなわち正極リードに接続することができる。正極と正極リードとの接続は、例えば溶接によって行うことができる。
【００３５】
負極は、負極集電体と負極集電体上に形成された負極材料層とを備えることができる。負極材料層は、負極集電体の両面上に形成されていてもよいし、又は片面のみに形成されていてもよい。また、負極集電体は、いずれの面上にも負極材料層が形成されていない負極材料層無担持部を含んでいてもよい。
【００３６】
負極材料層は、負極活物質を含むことができる。負極材料層は、導電剤及び結着剤を更に含むことができる。導電剤は、集電性能を高め、且つ、負極活物質と負極集電体との間の接触抵抗を抑えるために配合することができる。結着剤は、分散された負極活物質の間隙を埋め、また、負極活物質と負極集電体とを結着させるために配合することができる。
【００３７】
負極は、例えば負極集電体の負極材料層無担持部を介して、電極リード、すなわち負極リードに接続することができる。負極と負極リードとの接続は、例えば溶接によって行うことができる。
【００３８】
以下、第１の実施の形態に係る非水電解質電池６０Ａにおいて用いることができる部材及び材料について説明する。
【００３９】
［１］負極  
負極は、例えば、負極活物質、導電剤及び結着剤を適当な溶媒に分散させて得られる負極剤ペーストを、負極集電体１１の片側又は両面に塗布し、これを乾燥させることにより作製することができる。乾燥後、負極剤ペーストを、プレスをすることもできる。
【００４０】
負極活物質としては、例えばリチウムイオンを吸蔵及び放出することができる炭素質物、金属酸化物、金属硫化物、金属窒化物、合金、軽金属などを挙げることができる。
【００４１】
リチウムイオンを吸蔵及び放出することができる炭素質物としては、例えばコークス、炭素繊維、熱分解気相炭素物、黒鉛、樹脂焼成体、メソフェーズピッチ系炭素繊維又はメソフェーズ球状カーボンの焼成体などを挙げることができる。中でも、２５００℃以上で黒鉛化したメソフェーズピッチ系炭素繊維又はメソフェーズ球状カーボンを用いることが、電極容量を高くすることができるため好ましい。
【００４２】
金属酸化物としては、例えば、チタン含有金属複合酸化物、例えばＳｎＢ０．４Ｐ０．６Ｏ３．１やＳｎＳｉＯ３などのスズ系酸化物、例えばＳｉＯなどのケイ素系酸化物、例えばＷＯ３などのタングステン系酸化物などが挙げられる。これら金属酸化物の中で、金属リチウムに対する電位が０．５Ｖよりも高い負極活物質、例えばチタン酸リチウムのようなチタン含有金属複合酸化物を用いることが、電池を急速に充電した場合でも負極上でのリチウムデンドライトの発生を抑えることができ、ひいては劣化を抑えることができるため、好ましい。
【００４３】
チタン含有金属複合酸化物としては、例えば、酸化物合成時はリチウムを含まないチタン系酸化物、リチウムチタン酸化物、リチウムチタン酸化物の構成元素の一部を例えばＮｂ、Ｍｏ，Ｗ，Ｐ、Ｖ、Ｓｎ、Ｃｕ、Ｎｉ及びＦｅよりなる群から選択される少なくとも１種類の異種元素で置換したリチウムチタン複合酸化物などを挙げることができる。リチウムチタン酸化物としては、例えば、スピネル構造を有するチタン酸リチウム（例えばＬｉ４＋ｘＴｉ５Ｏ１２（ｘは、充放電により０≦ｘ≦３の範囲内で変化し得るものである））、ブロンズ構造（Ｂ）又はアナターゼ構造のチタン酸化物(例えばＬｉｘＴｉＯ２（０≦ｘ≦１）、充電前の組成はＴｉＯ２)、ラムステライド型のチタン酸リチウム（例えばＬｉ２＋ｙＴｉ３Ｏ７（ｙは、充放電により０≦ｙ≦３の範囲内で変化し得るものである）、で表されるニオブチタン酸化物（例えばＬｉｘＮｂaＴｉＯ７(０≦ｘ、より好ましい範囲は０≦ｘ≦１、１≦ａ≦４)）などを挙げることができる。
【００４４】
チタン系酸化物としては、ＴｉＯ２、ＴｉとＰ、Ｖ、Ｓｎ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｏ及びＦｅよりなる群から選択される少なくとも１種類の元素とを含有する金属複合酸化物などが挙げられる。ＴｉＯ２はアナターゼ型で熱処理温度が３００〜５００℃の低結晶性のものが好ましい。ＴｉとＰ、Ｖ、Ｓｎ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｏ及びＦｅよりなる群から選択される少なくとも１種類の元素とを含有する金属複合酸化物としては、例えば、ＴｉＯ２−Ｐ２Ｏ５、ＴｉＯ２−Ｖ２Ｏ５、ＴｉＯ２−Ｐ２Ｏ５−ＳｎＯ２、ＴｉＯ２−Ｐ２Ｏ５−ＭｅＯ（ＭｅはＣｕ、Ｎｉ、Ｃｏ及びＦｅよりなる群から選択される少なくとも１種類の元素）などを挙げることができる。この金属複合酸化物は、結晶相とアモルファス相とが共存もしくは、アモルファス相単独で存在したミクロ構造であることが好ましい。このようなミクロ構造であることによりサイクル性能が大幅に向上することができる。中でも、リチウムチタン酸化物、ＴｉとＰ、Ｖ、Ｓｎ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｏ及びＦｅよりなる群から選択される少なくとも１種類の元素を含有する金属複合酸化物が好ましい。
【００４５】
金属硫化物として硫化リチウム（ＴｉＳ２）、硫化モリブデン（ＭｏＳ２）、硫化鉄（ＦｅＳ、ＦｅＳ２、ＬｉｘＦｅＳ２（ここで、０＜ｘ≦１である）などが挙げられる。金属窒化物としては、リチウムコバルト窒化物（ＬｉｘＣｏｙＮ（ここで、０＜ｘ＜４、０＜ｙ＜０．５である））などが挙げられる。
【００４６】
これら負極活物質は、１種類で用いることもできるし、複数種類を用いても良い。負極活物質としては、スピネル構造を有するチタン酸リチウムを使用することが望ましい。
【００４７】
導電剤としては、炭素材料を用いることができる。炭素材料としては、例えば、アセチレンブラック、カーボンブラック、コークス、炭素繊維、黒鉛等を挙げることができる。
【００４８】
結着剤としては、例えばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、エチレン−プロピレン−ジエン共重合体（ＥＰＤＭ）、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）等を用いることができる。
【００４９】
負極集電体としては、負極電位に応じて種々の金属箔等を用いることができるが、例えばアルミニウム箔、アルミニウム合金箔、ステンレス箔、チタン箔、銅箔、ニッケル箔などが挙げられる。このときの箔の厚さは、８μｍ以上２５μｍ以下であることが好ましい。また、負極電位が金属リチウムに対して０．３Ｖよりも貴となり得る場合、例えば負極活物質としてリチウムチタン酸化物を使用する場合、アルミニウム箔やアルミニウム合金箔を用いることが、電池重量を抑えることができるため好ましい。
【００５０】
アルミニウム箔及びアルミニウム合金箔の平均結晶粒径は、５０μｍ以下であることが好ましい。これにより、負極集電体の強度を飛躍的に増大させることができるため、負極を高いプレス圧で高密度化することが可能となり、電池容量を増大させることができる。また、高温環境下（４０℃以上）における過放電サイクルでの負極集電体の溶解及び腐食劣化を防ぐことができるため、負極インピーダンスの上昇を抑制することができる。更に、出力特性、急速充電、充放電サイクル特性も向上させることができる。平均結晶粒径のより好ましい範囲は３０μｍ以下であり、更に好ましい範囲は５μｍ以下である。
【００５１】
平均結晶粒径は次のようにして求められる。集電体表面の組織を光学顕微鏡で組織観察し、１ｍｍ×１ｍｍ内に存在する結晶粒の数ｎを求める。このｎを用いてＳ＝１×１０６／ｎ（μｍ２）から平均結晶粒子面積Ｓを求める。得られたＳの値から下記（Ａ）式により平均結晶粒子径ｄ（μｍ）を算出することができる。  
ｄ＝２（Ｓ／π）１／２              （Ａ）
平均結晶粒子径の範囲が５０μｍ以下の範囲にあるアルミニウム箔又はアルミニウム合金箔は、材料組成、不純物、加工条件、熱処理履歴ならび焼なましの加熱条件など多くの因子に複雑に影響され、前記結晶粒子径（直径）は、製造工程の中で、前記諸因子を組み合わせて調整される。
【００５２】
アルミニウム箔及びアルミニウム合金箔の厚さは、２０μｍ以下であることが好ましく、より好ましくは１５μｍ以下である。アルミニウム箔の純度は９９％以上が好ましい。アルミニウム合金としては、マグネシウム、亜鉛、ケイ素などの少なくとも１種の元素を含む合金が好ましい。一方、鉄、銅、ニッケル、クロムなどの遷移金属の含有量は１％以下にすることが好ましい。なお、車載用の場合、アルミニウム合金箔を用いることが特に好ましい。
【００５３】
前記負極の活物質、導電剤及び結着剤の配合比は、負極活物質８０〜９５重量％、導電剤３〜２０重量％、結着剤１．５〜７重量％の範囲にすることが好ましい。
【００５４】
［２］正極  
正極は、例えば、正極活物質、導電剤及び結着剤を適当な溶媒に分散させて得られる正極剤ペーストを、正極集電体の片側又は両面に塗布し、これを乾燥させることにより作製することができる。乾燥後、正極剤ペーストは、プレスを行うこともできる。
【００５５】
正極活物質としては、種々の酸化物、硫化物などが挙げられる。例えば、二酸化マンガン（ＭｎＯ２）、酸化鉄、酸化銅、酸化ニッケル、リチウムマンガン複合酸化物（例えばＬｉｘＭｎ２Ｏ４又はＬｉｘＭｎＯ２（ここで、０≦ｘ≦１．２である））、リチウムニッケル複合酸化物（例えばＬｉｘＮｉＯ２（ここで、０≦ｘ≦１．２である））、リチウムコバルト複合酸化物（ＬｉｘＣｏＯ２（ここで、０≦ｘ≦１．２である））、リチウムニッケルコバルト複合酸化物（例えばＬｉＮｉ１−ｙＣｏｙＯ２（ここで、０＜ｙ≦１である））、リチウムマンガンコバルト複合酸化物（例えばＬｉＭｎｙＣｏ１−ｙＯ２（ここで、０＜ｙ≦１である））、スピネル型リチウムマンガンニッケル複合酸化物（ＬｉｘＭｎ２−ｙＮｉｙＯ４（ここで、０≦ｘ≦１．２であり、０＜ｙ≦１である））、オリビン構造を有するリチウムリン酸化物（ＬｉｘＦｅＰＯ４、ＬｉｘＦｅ１−ｙＭｎｙＰＯ４、ＬｉｘＭｎＰＯ４、ＬｉｘＭｎ１−ｙＦｅｙＰＯ４、ＬｉｘＣｏＰＯ４など（ここで、０≦ｘ≦１．２であり、０＜ｙ≦１である））、硫酸鉄（Ｆｅ２（ＳＯ４）３）、バナジウム酸化物（例えばＶ２Ｏ５）などが挙げられる。
【００５６】
また、正極活物質としては、ポリアニリンやポリピロールなどの導電性ポリマー材料、ジスルフィド系ポリマー材料、イオウ（Ｓ）、フッ化カーボンなどの有機材料及び無機材料も挙げることができる。
【００５７】
より好ましい正極活物質は、熱安定性の高いスピネル型マンガンリチウム（ＬｉｘＭｎ２Ｏ４（ここで、０≦ｘ≦１．１である））、オリビン型リン酸鉄リチウム（ＬｉｘＦｅＰＯ４（ここで、０≦ｘ≦１である））、オリビン型リン酸マンガンリチウム（ＬｉｘＭｎＰＯ４（ここで、０≦ｘ≦１である））、オリビン型リン酸マンガン鉄リチウム（ＬｉｘＭｎ１−ｙＦｅｙＰＯ４（ここで、０≦ｘ≦１であり、０＜ｙ≦０．５である））などが挙げられる。
【００５８】
或いは、これらを二種以上混合したものも用いることができる。
【００５９】
導電剤としては、例えばアセチレンブラック、カーボンブラック、人工黒鉛、天然黒鉛、導電性ポリマー等を用いることができる。
【００６０】
結着剤としては、例えばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、ＰＶｄＦの水素もしくはフッ素のうち、少なくとも１つを他の置換基で置換した変性ＰＶｄＦ、フッ化ビニリデン−６フッ化プロピレンの共重合体、ポリフッ化ビニリデン−テトラフルオロエチレン−６フッ化プロピレンの３元共重合体等を用いることができる。
【００６１】
結着剤を分散させるための有機溶媒としては、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）等が使用される。
【００６２】
正極集電体としては、例えば厚さ８〜２５μｍのアルミニウム箔、アルミニウム合金箔、ステンレス箔、チタン箔等を挙げることができる。
【００６３】
正極集電体は、アルミニウム箔若しくはアルミニウム合金箔が好ましく、負極集電体と同様にアルミニウム箔若しくはアルミニウム合金箔の平均結晶粒径は５０μｍ以下であることが好ましい。より好ましくは、アルミニウム箔若しくはアルミニウム合金箔の平均結晶粒径は３０μｍ以下であり、更に好ましくは５μｍ以下である。前記平均結晶粒径が５０μｍ以下であることにより、アルミニウム箔又はアルミニウム合金箔の強度を飛躍的に増大させることができ、正極を高いプレス圧で高密度化することが可能になり、電池容量を増大させることができる。
【００６４】
平均結晶粒径の範囲が５０μｍ以下の範囲にあるアルミニウム箔又はアルミニウム合金箔は、材料組織、不純物、加工条件、熱処理履歴、ならびに焼鈍条件など複数の因子に複雑に影響され、前記結晶粒径は製造工程の中で、前記諸因子を組合せて調整される。
【００６５】
アルミニウム箔及びアルミニウム合金箔の厚さは、２０μｍ以下であることが好ましく、より好ましくは１５μｍ以下である。アルミニウム箔の純度は９９％以上が好ましい。アルミニウム合金としては、マグネシウム、亜鉛、ケイ素、などの元素を含む合金が好ましい。一方、鉄、銅、ニッケル、クロムなどの遷移金属の含有量は１％以下にすることが好ましい。
【００６６】
前記正極の活物質、導電剤及び結着剤の配合比は、正極活物質８０〜９５重量％、導電剤３〜２０重量％、結着剤１．５〜７重量％の範囲にすることが好ましい。
【００６７】
［３］セパレータ  
セパレータとしては、例えば、多孔質セパレータを用いることができる。多孔質セパレータとしては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、セルロース、又はポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）を含む多孔質フィルム、合成樹脂製不織布等を挙げることができる。中でも、ポリエチレンか、あるいはポリプロピレン、又は両者からなる多孔質フィルムは、電池温度が上昇した場合に細孔を閉塞して充放電電流を大幅に減衰させるシャットダウン機能を付加しやすく、二次電池の安全性を向上できるため、好ましい。低コスト化の観点からは、セルロース系のセパレータを用いることが好ましい。
【００６８】
［４］非水電解質  
非水電解質としては、ＬｉＢＦ４、ＬｉＰＦ６、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＣｌＯ４、ＬｉＣＦ３ＳＯ３、ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ２）２、ＬｉＮ（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）２、Ｌｉ（ＣＦ３ＳＯ２）３Ｃ、ＬｉＢ［（ＯＣＯ）２］２などから選ばれる一種以上のリチウム塩を０．５〜２ｍｏｌ／Ｌの範囲内にある濃度で有機溶媒に溶解した有機電解液が挙げられる。
【００６９】
有機溶媒としては、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、エチレンカーボネート（ＥＣ）などの環状カーボネートや、ジエチレルカーボネート（ＤＥＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、メチルエチルカーボネート（ＭＥＣ）などの鎖状カーボネートや、ジメトキシエタン（ＤＭＥ）、ジエトキシエタン（ＤＥＥ）などの鎖状エーテルや、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、ジオキソラン（ＤＯＸ）などの環状エーテルや、γ-ブチロラクトン（ＧＢＬ）、アセトニトリル（ＡＮ）、スルホラン（ＳＬ）などの単独もしくは混合溶媒を用いることが好ましい。
【００７０】
また、非水電解質としては、リチウムイオンを含有した常温溶融塩（イオン性融体）を用いることもできる。リチウムイオンと有機物カチオンとアニオンから構成されるイオン性融体であり、１００℃以下、好ましくは室温以下でも液状であるものを選択すると、広い動作温度の二次電池を得ることができる。
【００７１】
［５］ケース  
ケースとして使用され得るステンレス部材の厚さは、０．２ｍｍ以下にすることが望ましい。例えば、ステンレス部材は、最内層に位置する熱融着性樹脂フィルム（熱可塑性樹脂フィルム）の上にステンレスからなる金属箔及び剛性を有する有機樹脂フィルムをこの順序で積層した複合フィルム材から構成することが可能である。
【００７２】
熱融着性樹脂フィルムとしては、例えばポリエチレン（ＰＥ）フィルム、ポリプロピレン（ＰＰ）フィルム、ポリプロピレン−ポリエチレン共重合体フィルム、アイオノマーフィルム、エチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）フィルム等を用いることができる。また、前記剛性を有する有機樹脂フィルムとしては、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム、ナイロンフィルム等を用いることができる。
【００７３】
ケースは、電極群を収納する主部となり得る凹部及びこの凹部の外側の外郭部を有するケース本体と、蓋体とから構成されていてもよい。この場合、ケース本体と蓋体とは、シームレスで連続している一体部材であってもよい。
【００７４】
［６］電極リード  
正極に電気的に接続され得る電極リード、すなわち正極リードとしては、例えばアルミニウム、チタン及びそれらをもとにした合金、ステンレスなどを用いることができる。
【００７５】
負極に電気的に接続され得る電極リード、すなわち負極リードとしては、例えばニッケル、銅及びそれらをもとにした合金などを用いることができる。負極電位が金属リチウムに対し１Ｖよりも貴な場合、例えば負極活物質としてチタン酸リチウムを使用した場合などは、負極リードの材料としてアルミニウムあるいはアルミニウム合金を用いることができる。この場合、正極リード及び負極リード共に、アルミニウム又はアルミニウム合金を用いることが、軽量かつ電気抵抗を小さく抑えることができるため好ましい。
【００７６】
正極リード及び負極リードは、機械的特性の観点では、それに接続される正極集電体又は負極集電体の強度を大きく超えて高強度でない方が、接続部分の応力集中が緩和されるため好ましい。集電体との接続手段として、好ましい方法の一つである超音波溶接を適用した場合、正極リードあるいは負極リードのヤング率が小さい方が、強固な溶接を容易に行うことが可能となる。
【００７７】
例えば焼鈍処理した純アルミ（ＪＩＳ１０００番台）は、正極リード又は負極リードの材料として好ましい。
【００７８】
正極リードの厚さは、０．１〜１ｍｍにすることが望ましく、より好ましい範囲は、０．２〜０．５ｍｍである。
【００７９】
負極リードの厚さは、０．１〜１ｍｍにすることが望ましく、より好ましい範囲は、０．２〜０．５ｍｍである。
【００８０】
次に、上記構成の第１の実施の形態に係る非水電解質電池６０Ａの作用効果について説明する。本実施の形態の非水電解質電池６０Ａは、図１に示すように外装部材１０の内部で、負極側の第１集電タブ１５ａ１と、負極側の第２集電タブ１５ａ２とが接続され、第１の集電タブ接続部１５ａが形成されている。さらに、図１に示すように外装部材１０の内部で、正極側の第１集電タブ１５ｂ１と、正極側の第２集電タブ１５ｂ２とが接続され、第２の集電タブ接続部１５ｂが形成されている。また、図２に示すように外装部材１０の内部で、バイポーラ電極側の集電タブ１５ｃ１と、正極側の第３集電タブ１５ｂ３と、負極側の第３集電タブ１５ａ３とが接続され、第３の集電タブ接続部１５ｃが形成されている。ここで、第１の集電タブ接続部１５ａは、図３に示すように電極群２１Ａの一端部側（図３中で左端部側）に配置されている。第２の集電タブ接続部１５ｂは、電極群２１Ａの他端部側（図３中で右端部側）に配置されている。第３の集電タブ接続部１５ｃは、電極群２１Ａの一側部側（図３中で下側部側）に配置されている。そのため、これら第１の集電タブ接続部１５ａと、第２の集電タブ接続部１５ｂと、第３の集電タブ接続部１５ｃとは、図３に示すように非水電解質電池６０Ａの電極群２１Ａの外周部位の異なる箇所にずらした状態で配置されている。これにより、電極群２１Ａを構成する７枚の電極（１つのバイポーラ電極１６と、第１〜３負極電極１８ａ〜１８ｃと、第１〜３第１正極電極１７ａ〜１７ｃ）を積層した後に、第１の集電タブ接続部１５ａと、第２の集電タブ接続部１５ｂと、第３の集電タブ接続部１５ｃの溶接などの接続作業を行うことができる。そのため、非水電解質電池６０Ａの電極群２１Ａの製造プロセスを簡素化することができる。さらに、第１の集電タブ接続部１５ａと、第２の集電タブ接続部１５ｂと、第３の集電タブ接続部１５ｃとの間の電気的な短絡を確実に防ぐことができる。
【００８１】
そこで、上記構成の本実施の形態の非水電解質電池６０Ａでは、７枚の電極（１つのバイポーラ電極１６と、第１〜３負極電極１８ａ〜１８ｃと、第１〜３第１正極電極１７ａ〜１７ｃ）を積層し、バイポーラ電極１６が１枚で２直列の非水電解質電池６０Ａの電極群２１Ａを設けたので、バイポーラ型電池の高エネルギー密度化と低抵抗化を図ることができる。
【００８２】
さらに、電極群２１Ａの第１の集電タブ接続部１５ａと、第２の集電タブ接続部１５ｂと、第３の集電タブ接続部１５ｃとは、図３に示すように非水電解質電池６０Ａの電極群２１Ａの外周部位の異なる箇所にずらした状態で配置したので、電極間の短絡を防ぎ、タブの溶接作業を簡素化できる効果を奏する。
【００８３】
また、図５および図６は、第２の実施形態を示す。図５は、第２の実施形態の非水電解質電池６０Ｂの概略構成を示す縦断面図、図６は、第２の実施形態の非水電解質電池６０Ｂを図５と直交する方向から見た断面図である。なお、図５および図６中で、図１乃至図４と同一部分には、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００８４】
本実施形態の非水電解質電池６０Ｂは、第１の実施形態の非水電解質電池６０Ａに比べて両面正極電極１７と両面負極電極１８の積層数を増やした電極群２１Ｂを設けたものである。本実施形態の電極群２１Ｂは、１枚のバイポーラ電極１６と、６枚の両面正極電極（第１正極電極１７ａ１と、第２正極電極１７ａ２と、第３正極電極１７ａ３と、第４正極電極１７ａ４と、第５正極電極１７ａ５と、第６正極電極１７ａ６）と、６枚の両面負極電極（第１負極電極１８ａ１と、第２負極電極１８ａ２と、第３負極電極１８ａ３と、第４負極電極１８ａ４と、第５負極電極１８ａ５と、第６負極電極１８ａ６）と、１枚の片側正極電極１７ｃと、１枚の片側負極電極１８ｃとを有する。
【００８５】
ここで、バイポーラ電極１６の正極活物質層１２側の面の上側には、第１負極電極１８ａ１と、第１正極電極１７ａ１と、第２負極電極１８ａ２と、第２正極電極１７ａ２と、第３負極電極１８ａ３と、第３正極電極１７ａ３と、がそれぞれセパレータ１４を介して順次積層されている。そして、電極群２１Ｂの最上層には、片側負極電極１８ｃが配設されている。さらに、バイポーラ電極１６の負極活物質層１３側の面の下側には、第４正極電極１７ａ４と、第４負極電極１８ａ４と、第５正極電極１７ａ５と、第５負極電極１８ａ５と、第６正極電極１７ａ６と、第６負極電極１８ａ６と、がそれぞれセパレータ１４を介して順次積層されている。そして、電極群２１Ｂの最下層には、片側正極電極１７ｃが配設されている。
【００８６】
片側負極電極１８ｃは、図５に示す通り、集電体１１の一端部側（図５中で左端部側）が長手方向に延在し、この延在部によって負極側の第１集電タブ１５ａ１が形成されている。第１負極電極１８ａは、集電体１１の一端部側（図５中で左端部側）が長手方向に延在し、この延在部によって負極側の第２集電タブ１５ａ２が形成されている。同様に、第２負極電極１８ａ２と第３負極電極１８ａ３は、集電体１１の一端部側（図５中で左端部側）が長手方向に延在し、この延在部によって負極側の第３集電タブ１５ａ３と第４集電タブ１５ａ４が形成されている。図５に示すように外装部材１０の内部で、負極側の第１集電タブ１５ａ１と、負極側の第２集電タブ１５ａ２と、第３集電タブ１５ａ３と、第４集電タブ１５ａ４とが接続され、第１の集電タブ接続部１５ａが形成されている。この第１の集電タブ接続部１５ａは、外装部材１０の貫通孔を介して負極側集電タブ（電極リード）１５Ａとして外装部材１０の外側に延出され、負極端子６３（図１１参照）に接続されている。
【００８７】
片側正極電極１７ｃは、図５に示す通り、集電体１１の他端部側（図５中で右端部側）が長手方向に延在し、この延在部によって正極側の第１集電タブ１５ｂ１が形成されている。第４正極電極１７ａ４は、集電体１１の他端部側（図５中で右端部側）が長手方向に延在し、この延在部によって正極側の第２集電タブ１５ｂ２が形成されている。同様に、第５正極電極１７ａ５と第６正極電極１７ａ６は、集電体１１の他端部側（図５中で右端部側）が長手方向に延在し、この延在部によって正極側の第３集電タブ１５ｂ３と第４集電タブ１５ｂ４が形成されている。図５に示すように外装部材１０の内部で、正極側の第１集電タブ１５ｂ１と、正極側の第２集電タブ１５ｂ２と、第３集電タブ１５ｂ３と、第４集電タブ１５ｂ４とが接続され、第２の集電タブ接続部１５ｂが形成されている。この第２の集電タブ接続部１５ｂは、外装部材１０の貫通孔を介して正極側集電タブ（電極リード）１５Ｂとして外装部材１０の外側に延出され、負極端子６３（図１１参照）に接続されている。
【００８８】
バイポーラ電極１６は、集電体１１の一側部側（図５中で紙面と直交する方向）が長手方向に延在し、この延在部によってバイポーラ電極側の集電タブ１５ｃ１（図２参照）が形成されている。また、第１正極電極１７ａ１と、第２正極電極１７ａ２と、第３正極電極１７ａ３とは、集電体１１の一側部側（図５中で紙面と直交する方向）が長手方向に延在し、この延在部によって正極側の３つの第３集電タブ１５ｂ３（図２参照）が形成されている。さらに、第４負極電極１８ａ４と、第５負極電極１８ａ５と、第６負極電極１８ａ６とは、集電体１１の一側部側（図５中で紙面と直交する方向）が長手方向に延在し、この延在部によって負極側の３つの第３集電タブ１５ａ３（図２参照）が形成されている。
【００８９】
そして、外装部材１０の内部で、バイポーラ電極側の集電タブ１５ｃ１と、正極側の３つの第３集電タブ１５ｂ３と、負極側の３つの第３集電タブ１５ａ３とが接続され、図６に示す第３の集電タブ接続部１５ｃが形成されている。この第３の集電タブ接続部１５ｃは、外装部材１０の内部のみに配置され、内部接続タブが形成されている。
【００９０】
本実施形態では図６に示すように第１の集電タブ接続部１５ａと、第２の集電タブ接続部１５ｂと、第３の集電タブ接続部１５ｃとは、非水電解質電池６０Ｂの電極群２１Ｂの外周部位の異なる箇所にずらした状態で配置されている。これにより、本実施形態では、バイポーラ電極１６が１枚で両面正極電極１７と両面負極電極１８の積層数を第１の実施の形態よりも増やした２直列の非水電解質電池６０Ｂの電極群２１Ｂが形成されている。そして、本実施形態の非水電解質電池６０Ｂの電極群２１Ｂは、第１の実施の形態の非水電解質電池６０Ａの電極群２１Ａに比べて容量が２．３３倍になっている。
【００９１】
本実施の形態の非水電解質電池６０Ｂでは、１枚のバイポーラ電極１６と、６枚の両面正極電極１７ａ１〜１７ａ６と、６枚の両面負極電極１８ａ１〜１８ａ６と、１枚の片側正極電極１７ｃと、１枚の片側負極電極１８ｃとを積層し、バイポーラ電極１６が１枚で２直列の非水電解質電池６０Ｂの電極群２１Ｂを設けたので、バイポーラ型電池の高エネルギー密度化と低抵抗化を図ることができる。
【００９２】
さらに、電極群２１Ｂの第１の集電タブ接続部１５ａと、第２の集電タブ接続部１５ｂと、第３の集電タブ接続部１５ｃとは、図６に示すように非水電解質電池６０Ｂの電極群２１Ｂの外周部位の異なる箇所にずらした状態で配置したので、電極間の短絡を防ぎ、タブの溶接作業を簡素化できる効果を奏する。
【００９３】
また、図７および図８は、第３の実施形態を示す。図７は、第３の実施形態の非水電解質電池６０Ｃの概略構成を示す縦断面図、図８は、第３の実施形態の非水電解質電池６０Ｃを図７と直交する方向から見た断面図である。なお、図７および図８中で、図１乃至図４と同一部分には、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００９４】
本実施形態の非水電解質電池６０Ｃは、第１の実施形態の非水電解質電池６０Ａに比べてバイポーラ電極１６の積層数を増やした電極群２１Ｃを設けたものである。本実施形態の電極群２１Ｃは、４枚のバイポーラ電極１６と、５枚の両面正極電極１７と、５枚の両面負極電極１８と、１枚の片側正極電極１７ｃと、１枚の片側負極電極１８ｃとを有する。
【００９５】
本実施形態の電極群２１Ｃは、図７中で最上層に片側負極電極１８ｃ、最下層に片側正極電極１７ｃがそれぞれ配置されている。片側正極電極１７ｃと片側負極電極１８ｃとの間には、４枚のバイポーラ電極１６がそれぞれ間隔を存して配置されている。最上層の片側負極電極１８ｃと、バイポーラ電極１６との間と、各バイポーラ電極１６間と、最下層の片側正極電極１７ｃと、バイポーラ電極１６との間には、両面正極電極１７と、両面負極電極１８とがそれぞれ介装されている。
【００９６】
さらに、第１の集電タブ接続部１５ａは、図７に示すように電極群２１Ｃの一端部側（図７中で左端部側）の最上部に配置されている。第２の集電タブ接続部１５ｂは、図７に示すように電極群２１Ｃの他端部側（図７中で右端部側）の最下部に配置されている。ここで、外装部材１０の内部で、負極側の第１集電タブ１５ａ１と、負極側の第２集電タブ１５ａ２とが接続され、第１の集電タブ接続部１５ａが形成されている。同様に、外装部材１０の内部で、正極側の第１集電タブ１５ｂ１と、正極側の第２集電タブ１５ｂ２とが接続され、第２の集電タブ接続部１５ｂが形成されている。
【００９７】
また、外装部材１０の内部で、４枚のバイポーラ電極側の集電タブ１５ｃ１と、４枚の両面正極電極１７の正極側の第３集電タブ１５ｂ３と、４枚の両面負極電極１８の負極側の第３集電タブ１５ａ３とが接続され、図８に示す４つの第３の集電タブ接続部１５ｃ１〜１５ｃ４が形成されている。ここで、２つの第３の集電タブ接続部１５ｃ１、１５ｃ２は、電極群２１Ｃの一側部側（図８中で、上側）に間隔を存して横並び状態で配置され、電極群２１Ｃの他側部側（図８中で、下側）には、２つの第３の集電タブ接続部１５ｃ３、１５ｃ４が間隔を存して横並び状態で配置されている。
【００９８】
そのため、これら第１の集電タブ接続部１５ａと、第２の集電タブ接続部１５ｂと、４つの第３の集電タブ接続部１５ｃ１〜１５ｃ４とは、図８に示すように非水電解質電池６０Ｃの電極群２１Ｃの外周部位の異なる箇所にずらした状態で配置されている。そして、本実施形態の非水電解質電池６０Ｃは、４枚のバイポーラ電極１６で５直列の電極群２１Ｃが形成されている。本実施形態の非水電解質電池６０Ｃは、第１の実施の形態の非水電解質電池６０Ａの電極群２１Ａと容量が同じになっている。
【００９９】
本実施の形態の非水電解質電池６０Ｃでは、４枚のバイポーラ電極１６と、５枚の両面正極電極１７と、５枚の両面負極電極１８と、１枚の片側正極電極１７ｃと、１枚の片側負極電極１８ｃとを積層し、バイポーラ電極１６が４枚で５直列の非水電解質電池６０Ｃの電極群２１Ｃを設けたので、バイポーラ型電池の高エネルギー密度化と低抵抗化を図ることができる。
【０１００】
さらに、電極群２１Ｃの第１の集電タブ接続部１５ａと、第２の集電タブ接続部１５ｂと、４つの第３の集電タブ接続部１５ｃ１〜１５ｃ４とは、図８に示すように非水電解質電池６０Ｃの電極群２１Ｃの外周部位の異なる箇所にずらした状態で配置したので、電極間の短絡を防ぎ、タブの溶接作業を簡素化できる効果を奏する。
【０１０１】
また、図９は、第４の実施形態の非水電解質電池６０Ｄの概略構成を示す縦断面図である。なお、図９中で、図１乃至図４と同一部分には、同一の符号を付してその説明を省略する。
【０１０２】
本実施形態の非水電解質電池６０Ｄは、第１の実施形態の非水電解質電池６０Ａの電極群２１Ａの最上層の片側負極電極１８ｃに替えて電極群２１Ｄの最上層に両面負極電極１８ｃ１を設けるとともに、電極群２１Ａの最下層の片側正極電極１７ｃに替えて電極群２１Ｄの最下層に両面正極電極１７ｃ１を設ける構成にしたものである。
【０１０３】
本実施の形態の非水電解質電池６０Ｄでは、電極群２１Ｄの最上層に両面負極電極１８ｃ１を設け、電極群２１Ｄの最下層に両面正極電極１７ｃ１を設けたので、電極プレス時や、充放電時の最上層の両面負極電極１８ｃ１や最下層の両面正極電極１７ｃ１の表裏面の材料の膨張や、収縮の違いによる、電極のよれなどの変形を防ぐ効果がある。なお、電極群２１Ｄの内部のバイポーラ電極１６は、上下を両面負極電極１８と両面正極電極１７とで挟まれているので、電極のよれなどの変形を防ぐことができる。
【０１０４】
また、図１０は、第５の実施形態の非水電解質電池６０Ｅの概略構成を示す縦断面図である。なお、図１０中で、図１乃至図４と同一部分には、同一の符号を付してその説明を省略する。
【０１０５】
本実施形態の非水電解質電池６０Ｅは、第１の実施形態の非水電解質電池６０Ａの電極群２１Ａの最上層の片側負極電極１８ｃに替えて電極群２１Ｅの最上層に両面負極電極１８ｃ１を設けるとともに、電極群２１Ａの最下層の片側正極電極１７ｃに替えて電極群２１Ｅの最下層にバイポーラ電極１６を設ける構成にしたものである。
【０１０６】
本実施形態の非水電解質電池６０Ｅでは、電極群２１Ｅの最外層の外側である電極群２１Ｅの最上層と電極群２１Ｅの最下層の両側の充電されない部分をとも負極にすることができる。ここで、正極の材料は、未充電状態では遷移金属が溶出する可能性があるのに対し、負極の材料は、未充電状態でも安定な材料で形成できる。そのため、電極群２１Ｅの最外層の外側である電極群２１Ｅの最上層と電極群２１Ｅの最下層の両側の充電されない部分をとも負極にすることで、未充電状態でも金属溶出を防ぐことができ、安定な非水電解質電池６０Ｅを製造することができる。
【０１０７】
［実施例１］  
集電体１１と、前記集電体１１の一面に形成された正極活物質層１２と、前記集電体１１の他面に形成された負極活物質層１３とを有する３つのバイポーラ電極１６と、集電体１１の両面に正極活物質層１２を有する正極電極１７と、集電体１１の両面に負極活物質層１３を有する負極電極１８と、非水電解質とを有する。正極電極１７及び負極電極１８は２つのバイポーラ電極１６間に挟まれ、バイポーラ電極１６の正極活物質層１２に対向する側に負極電極１８、バイポーラ電極１６の負極活物質層１３に対向する側に正極電極１７が隣接し、積層されている。集電体１１の素材にはアルミニウムを用い、１辺が例えば８ｃｍの正方形に成形した。正極活物質層１２にはリン酸マンガンリチウム（以下ＬＭＰ）、負極活物質層１３にはチタン酸リチウム（以下ＬＴＯ）を用いた。正極活物質層１２は、リチウムを吸蔵及び放出可能である。負極活物質層１３は、１．５Ｖ付近に反応電位が存在する。ＬＭＰもしくはＬＴＯと導電助剤、粘結材をそれぞれ電極本体の電極群２１Ａの総重量に対してカーボンを５ｗｔ％、ポリフッ化ビニリデンを１０ｗｔ％混合した。これらの混合物を成形することで、実施例１に係る試験セルを作製した。
【０１０８】
［実施例２］  
バイポーラ電極１６間に４組の正極電極１７及び負極電極１８を交互に積層した以外は、実施例１と同様の方法で試験セルを作製した。
【０１０９】
［実施例３］  
バイポーラ電極１６を６枚用いて、実施例２と同様の方法で試験セルを作製し、実施例３に係る試験セルとした。  
［比較例１］  
正極電極１７及び負極電極１８を交互に７層積層した。
［比較例２］  
バイポーラ電極１６を３層積層した。
［比較例３］
バイポーラ電極１６を６層積層した。
［比較例４］
集電体１１を一辺２４ｃｍの正方形に成型した。その他の方法は、比較例３と同様とした。
【０１１０】
次に、上記実施例１〜３および比較例１〜４における定電流充放電試験を行った。その試験結果から放電容量と平均作動電圧を算出し、得られた値を表１に示す。また、実施例３及び比較例４の充電深度５０％におけるセル抵抗を表２に示す。
【０１１１】
【表１】
2017168266.tif 000003
【０１１２】
【表２】
2017168266.tif 000004
【０１１３】
この表１に示す通り、本実施形態によれば、高容量かつ作動電圧の高い非水電解質二次電池を提供することができる。
【０１１４】
比較例４によれば、電極面積を大きくすることによって、セルを高容量化することが可能である。しかしながら、比較例４の場合は、表２に示すようにセル抵抗が上昇してしまう。したがって、比較例１〜４に比べて上記実施例１〜３の方が優れた特性を有することは明らかである。
【０１１５】
また、図１１は、第１の実施の形態の非水電解質電池６０Ａの電池パック９０の概略構成を示す分解斜視図である。図１２は、図１１の電池パック９０の電気回路を示すブロック図である。図１１及び図１２に示す電池パック９０は、複数個の単電池９１を備える。単電池９１は、図１を参照しながら説明した非水電解質電池６０Ａである。
【０１１６】
複数の単電池９１は、外部に延出した負極端子６３及び正極端子６４が同じ向きに揃えられるように積層され、粘着テープ６５で締結することにより組電池６６を構成している。これらの単電池９１は、図１２に示すように互いに電気的に直列に接続されている。
【０１１７】
プリント配線基板６７は、単電池９１の負極端子６３及び正極端子６４が延出する側面に対向して配置されている。プリント配線基板６７には、図１２に示すようにサーミスタ６８、保護回路６９及び外部機器への通電用端子７０（通電用の外部端子）が搭載されている。なお、組電池６６と対向するプリント配線基板６７の面には組電池６６の配線と不要な接続を回避するために絶縁板（図示せず）が取り付けられている。
【０１１８】
正極側リード７１は、組電池６６の最下層に位置する正極端子６４に接続され、その先端はプリント配線基板６７の正極側コネクタ７２に挿入されて電気的に接続されている。負極側リード７３は、組電池６６の最上層に位置する負極端子６３に接続され、その先端はプリント配線基板６７の負極側コネクタ７４に挿入されて電気的に接続されている。これらのコネクタ７２及び７４は、プリント配線基板６７に形成された配線７５及び７６を通して保護回路６９に接続されている。
【０１１９】
サーミスタ６８は、単電池９１の温度を検出し、その検出信号は保護回路６９に送信される。保護回路６９は、単電池２１の充放電を制御するものである。所定の条件で保護回路６９と外部機器への通電用端子７０との間のプラス側配線７７ａ及びマイナス側配線７７ｂを遮断できる。所定の条件の一例とは、例えば、サーミスタ６８の検出温度が所定温度以上になったときである。また、所定の条件の他の例とは、例えば、単電池９１の過充電、過放電、過電流等を検出したときである。この過充電等の検出は、個々の単電池９１もしくは組電池６６全体について行われる。本実施形態では、組電池は、電池パック内に構成されているが、外部機器、例えば、車両における制御回路を用いても良い。  
【０１２０】
個々の単電池９１を検出する場合、電池電圧を検出してもよいし、正極電位もしくは負極電位を検出してもよい。後者の場合、個々の単電池９１中に参照極として用いるリチウム電極が挿入される。図１１及び図１２の電池パック９０の場合、単電池９１それぞれに電圧検出のための配線７８が接続されている。これら配線７８を通して検出信号が保護回路６９に送信される。
【０１２１】
正極端子６４及び負極端子６３が突出する側面を除く組電池６６の三側面には、ゴムもしくは樹脂からなる保護シート７９がそれぞれ配置されている。
【０１２２】
組電池６６は、各保護シート７９及びプリント配線基板６７と共に収納容器８０内に収納される。すなわち、収納容器８０の長辺方向の両方の内側面と短辺方向の内側面それぞれに保護シート７９が配置され、短辺方向の反対側の内側面にプリント配線基板６７が配置される。組電池６６は、保護シート７９及びプリント配線基板６７で囲まれた空間内に位置する。蓋８１は、収納容器８０の上面に取り付けられている。
【０１２３】
なお、組電池６６の固定には粘着テープ６５に代えて、熱収縮テープを用いてもよい。この場合、組電池６６の両側面に保護シート７９を配置し、熱収縮チューブを周回させた後、熱収縮チューブを熱収縮させて組電池６６を結束させる。
【０１２４】
図１１及び図１２では単電池９１を直列接続した形態を示したが、電池容量を増大させるためには並列に接続してもよい。組み上がった電池パック９０を直列及び／又は並列に接続することもできる。
【０１２５】
また、電池パック９０の態様は用途により適宜変更される。電池パック９０の用途としては、大電流特性でのサイクル特性が望まれるものが好ましい。具体的な用途としては、デジタルカメラの電源用や、二輪乃至四輪のハイブリッド電気自動車、二輪乃至四輪の電気自動車、アシスト自転車等の車両に用いられる車載用が挙げられる。電池パック９０は、特に、車載用が好適である。
【０１２６】
これらの実施形態によれば、バイポーラ型電池の高エネルギー密度化と低抵抗化を図ることができ、かつ電極間の短絡を防ぎ、タブの溶接作業を簡素化できる非水電解質電池及び電池パックを提供することができる。
【０１２７】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０１２８】
１０…外装部材、１１…集電体、１２…正極活物質層、１３…負極活物質層、１４…セパレータ、１５Ａ…負極側集電タブ、１５Ｂ…正極側集電タブ、１５ａ…集電タブ接続部、１５ａ１…第１集電タブ、１５ａ２…第２集電タブ、１５ａ３…第３集電タブ、１５ａ４…第４集電タブ、１５ｂ…集電タブ接続部、１５ｂ１…第１集電タブ、１５ｂ２…第２集電タブ、１５ｂ３…第３集電タブ、１５ｂ４…第４集電タブ、１５ｃ…集電タブ接続部、１５ｃ１…第１の集電タブ接続部、１５ｃ２…第２の集電タブ接続部、１５ｃ３…第３の集電タブ接続部、１５ｃ４…第４の集電タブ接続部、１６…バイポーラ電極、１７…両面正極電極、１７ａ…正極電極、１７ａ１…第１正極電極、１７ａ２…第２正極電極、１７ａ３…第３正極電極、１７ａ４…第４正極電極、１７ａ５…第５正極電極、１７ａ６…第６正極電極、１７ｂ…第２正極電極、１７ｃ…片側正極電極、１７ｃ１…両面正極電極、１８…両面負極電極、１８ａ…第１負極電極、１８ａ１…第１負極電極、１８ａ２…第２負極電極、１８ａ３…第３負極電極、１８ａ４…第４負極電極、１８ａ５…第５負極電極、１８ａ６…第６負極電極、１８ｂ…第２負極電極、１８ｃ…片側負極電極、１８ｃ１…両面負極電極、２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄ、２１Ｅ…電極群、６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃ、６０Ｄ、６０Ｅ…非水電解質電池、６２…絶縁部材、６３…負極端子、６４…正極端子、６５…粘着テープ、６６…組電池、６７…プリント配線基板、６８…サーミスタ、６９…保護回路、７０…通電用端子、７１…正極側リード、７２…正極側コネクタ、７３…負極側リード、７４…負極側コネクタ、７５…配線、７７ａ…プラス側配線、７７ｂ…マイナス側配線、７８…配線、７９…保護シート、８０…収納容器、８１…蓋、９０…電池パック、９１…単電池。
【図１】
2017168266.tif 000005
【図２】
2017168266.tif 000006
【図３】
2017168266.tif 000007
【図４】
2017168266.tif 000008
【図５】
2017168266.tif 000009
【図６】
2017168266.tif 000010
【図７】
2017168266.tif 000011
【図８】
2017168266.tif 000012
【図９】
2017168266.tif 000013
【図１０】
2017168266.tif 000014
【図１１】
2017168266.tif 000015
【図１２】
2017168266.tif 000016