非水电解质电池及电池组制造技术

本发明专利技术实施方式的课题在于，提供可实现在集电体的一侧板面上形成正极活性物质层、在另一侧板面上形成负极活性物质的双极性电池的高能量密度化和低电阻化的非水电解质电池及电池组。本发明专利技术的非水电解质电池(1)具备双极性电极(8)和非水电解质层(13)。双极性电极(8)具有集电体(10)、在集电体(10)的一面侧的正极活性物质层(11)、和在另一面侧的负极活性物质层(12)。双极性电极(8)被配置成正极活性物质层(11)的位置与负极活性物质层(12)的位置在集电体(10)的厚度方向不重叠。设置将双极性电极(8)经由非水电解质层(13)堆叠而成的堆叠体(9)。具有以下形态的任一种：将堆叠体(9)卷绕成螺旋状的第1形态的电极组，或者将堆叠体(9)相互不同地各自弯曲、折叠而重叠的第2形态的电极组。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】非水电解质电池及电池组
本专利技术的实施方式涉及非水电解质电池及电池组。
技术介绍
近年来，作为高能量密度电池，正在积极进行锂离子二次电池这样的非水电解质电池的研究开发。期望将非水电解质电池作为混合动力车辆、电动车辆、手机基站的不间断电源用等的电源。然而，即使将锂离子二次电池的单元电池大型化，从单元电池获得的电压也是约3.7V的低电压。因此，为了得到高输出，有必要从大型化的单元电池中取出大电流，因而存在整个装置大型化的问题。作为解决这些问题的电池，提出了双极性电池。双极性电池是夹持有在集电体的一侧板面上形成正极活性物质层、同时在其另一侧板面上形成负极活性物质层而得到的双极性电极和电解质层而将它们以多个串联的方式堆叠的结构的电池。对于该双极性电池而言，由于其在单元电池内部串联地堆叠，因此即使在单元电池中也能得到高电压。因此，即使在获得高输出时，也能够以高电压恒定电流获得输出，进而能够大幅降低电池连接部分的电阻。在锂离子二次电池中，正在使用利用液体电解质的结构。但是，双极性电池由于在单元电池中正极和负极重复，因而不能将锂离子二次电池的使用液体电解质的结构应用于双极性电池。即，考虑到双极性电池的结构，为了防止由于存在于电极层之间的电解液相互接触而发生离子传导引起的短路(液体接界)，有必要制成使各电极间独立的结构。迄今为止，提出了使用不含液体电解质的高分子固体电解质的双极性电池。使用该方法时，由于电池内不含液体电解质，因此由电极层间的离子传导而导致短路(液体接界)的可能性降低。但是，一般而言，固体电解质的离子传导率与液体电解质相比，为其1/10至1/100左右，非常低。因此，产生电池的输出密度降低的问题，因而尚未实用化。鉴于这样的情况，提出了使用将液体电解质半固体化而获得的凝胶电解质的双极性电池。凝胶电解质为向聚环氧乙烷(PEO)、聚偏二氟乙烯(PVdF)等聚合物中浸入电解液而得的凝胶状的电解质。该凝胶电解质的离子传导率高，也可以期望使用其能充分获得电池的输出密度。现有技术文献专利文献专利文献1：特表2012-521624号公报
技术实现思路
专利技术要解决的课题在将双极性电池大型化(高能量密度化)方面存在课题。作为使双极性电池高能量密度化的方法，认为有增加正负极的电极面积的方法、将面积小的双极性单元电池并联连接的方法等。在具有以往的电极结构的锂离子二次电池中，通过正负极的电极与隔膜彼此之间没有间隙地螺旋卷绕，然后以高密度填充在电池壳中，谋求实现高能量密度化。但是，在双极性电池中，在其结构上，由于正极和负极一体化形成，因而通过螺旋状的卷绕，对电极彼此接触。因此，除非在双极性电极层之间不夹杂隔膜、聚合物等绝缘层，否则存在发生短路的问题。本实施方式的课题在于提供非水电解质电池及其电池组，所述非水电解质电池可实现在集电体的一侧板面上形成正极活性物质层、在其另一侧板面上形成负极活性物质的双极性电池的高能量密度化和低电阻化，可防止液体接界，并可简易制作。用于解决课题的手段根据实施方式，非水电解质电池具备双极性电极和非水电解质层。双极性电极具有集电体、在上述集电体的一面侧的正极活性物质层、和在上述集电体的另一面侧的负极活性物质层。上述双极性电极被配置成：上述正极活性物质层的位置与上述负极活性物质层的位置在上述集电体的厚度方向上不重合。设置将多个上述双极性电极经由电解质层堆叠的堆叠体。上述堆叠体是将上述双极性电极的上述正极活性物质层和上述负极活性物质层的任一方与和上述双极性电极在堆叠方向上邻接的另一上述双极性电极的上述正极活性物质层和上述负极活性物质层的任意另一方以相对配置的状态依次堆叠。具有以下形态的任一种：将上述双极性电极卷绕成螺旋状的第1形态，或者，将上述双极性电极沿一个方向以规定长度划分成多个，各划分部分之间依次、相互不同地各自弯曲，折叠而重叠成的第2形态。附图说明[图1]是示出第1实施方式的非水电解质电池的概略构成的截面透视图。[图2]是示出第1实施方式的非水电解质电池的电极组整体的概略构成的透视图。[图3A]是示出双极性电极的单元要素的概略构成的侧视图。[图3B]是图3A的双极性电极的单元要素的平面图。[图4]是示出双极性电极的集电体的弯曲状态的侧视图。[图5]是双极性电极的堆叠体的侧视图。[图6]是用于说明双极性电极的堆叠体的堆叠状态的平面图。[图7]是用于说明将双极性电极的堆叠体卷绕成螺旋状的第1形态的卷绕状态的概略构成图。[图8]是示出第1实施方式的非水电解质电池的集电标签的安装状态的透视图。[图9]是示出第2实施方式的非水电解质电池的双极性电极的堆叠体的概略构成的透视图。[图10]是用于说明第2实施方式的双极性电极的堆叠体的堆叠状态的透视图。[图11]是示出第3实施方式的非水电解质电池的双极性电极的堆叠体的概略构成的透视图。[图12]是示出第4实施方式的非水电解质电池的双极性电极的堆叠体的概略构成的透视图。[图13]是示出第5实施方式的非水电解质电池的双极性电极的电极组的概略构成的透视图。[图14]是示出第1实施方式的非水电解质电池的电池组的概略构成的分解透视图。[图15]是示出图14的电池组的电路的框图。具体实施方式以下，参照附图，说明第1实施方式的非水电解质电池和电池组。予以说明，在所有实施方式中，相同的构成赋予相同的附图标记，并且省略其重复说明。另外，各图是用于说明实施方式并促进其理解的示意图，其形状、尺寸、比例等与实际的装置不同，它们参照以下的说明和公知技术，可以适当地设计变更。(第1实施方式)图1至图8示出第1实施方式。图1是示出第1实施方式的一例非水电解质电池1的概略构成的截面透视图。图1所示的非水电解质电池1具有大致圆筒形的外包装部件(壳)2和后述的将双极性电极8的堆叠体9卷绕成螺旋状的第1形态的电极组3。外包装部件2例如包括在2片树脂膜之间存在金属层的堆叠膜。该外包装部件2内装纳有双极性电极8的堆叠体9的第1形态的电极组3。本实施方式的外包装部件2具有闭塞圆筒体4的底面4a的有底圆筒状的壳主体5和闭塞圆筒体4的在图1中为上端的开口端4b的圆板状的盖体6。盖体6经由密封部件7密封成密闭状态。图2是示出本实施方式的非水电解质电池1的电极组3的整体的概略构成的透视图。本实施方式的电极组3如下所述，通过堆叠多个双极性电极8而构成。图3A、图3B示出了双极性电极8的单元要素的基本结构。双极性电极8具有：长方形的平板状的集电体10、在集电体10的一面侧(表面侧)上形成的正极活性物质层11、和在集电体10的另一面侧(背面侧)上形成的负极活性物质层12。在此，正极活性物质层11与负极活性物质层12夹持集电体10，它们在集电体10的两侧以在集电体10的厚度方向上互不重叠的位置横向交错的状态配置。即，在图3A、图3B中，正极活性物质层11在集电体10的表面侧配置在比长度方向的中央位置偏左的位置。负极活性物质层12在该图中在集电体10的背面侧配置在比长度方向的中央位置偏右的位置。然后，沿着集电体10的长度方向，在正极活性物质层11与负极活性物质层12之间设有距离d的间隔。集电体10的材料使用铝，成形为长方形的平板状。正极活性物质层11使用磷酸锰锂(以下称为LMP)，负极活性物质层12使用钛酸锂(以下称为LT本文档来自技高网...

【技术保护点】
非水电解质电池，其具备双极性电极和非水电解质层，所述双极性电极具有集电体、以及在所述集电体的一面侧上形成的正极活性物质层、和在所述集电体的另一面侧上形成的负极活性物质层，所述非水电解质层用于隔离所述正极活性物质层和所述负极活性物质层，所述双极性电极被配置成：所述正极活性物质层的位置与所述负极活性物质层的位置在所述集电体的厚度方向上不重合，设置将多个所述双极性电极经由电解质层堆叠的堆叠体，所述堆叠体是将所述双极性电极的所述正极活性物质层和所述负极活性物质层的任一方与和所述双极性电极在堆叠方向上邻接的另一所述双极性电极的所述正极活性物质层和所述负极活性物质层的任意另一方以相对配置的状态依次堆叠，所述非水电解质电池为以下形态的任一种：将所述双极性电极卷绕成螺旋状的第1形态，或者，将所述双极性电极沿一个方向以规定长度划分成多个，各划分部分之间依次、相互不同地各自弯曲，折叠而重叠的第2形态。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.非水电解质电池，其具备双极性电极和非水电解质层，所述双极性电极具有集电体、以及在所述集电体的一面侧上形成的正极活性物质层、和在所述集电体的另一面侧上形成的负极活性物质层，所述非水电解质层用于隔离所述正极活性物质层和所述负极活性物质层，所述双极性电极被配置成：所述正极活性物质层的位置与所述负极活性物质层的位置在所述集电体的厚度方向上不重合，设置将多个所述双极性电极经由电解质层堆叠的堆叠体，所述堆叠体是将所述双极性电极的所述正极活性物质层和所述负极活性物质层的任一方与和所述双极性电极在堆叠方向上邻接的另一所述双极性电极的所述正极活性物质...

【专利技术属性】
技术研发人员：吉间一臣，原田康宏，高见则雄，
申请(专利权)人：株式会社东芝，
类型：发明
国别省市：日本,JP