JP2003249259A

JP2003249259A - 集合電池

Info

Publication number: JP2003249259A
Application number: JP2002050103A
Authority: JP
Inventors: Mikiaki Tadokoro; 幹朗田所; Masao Takee; 正夫武江; Takeshi Yoshida; 武史吉田; Tadashi Ise; 忠司伊勢
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2002-02-26
Filing date: 2002-02-26
Publication date: 2003-09-05
Anticipated expiration: 2022-02-26
Also published as: JP3819785B2

Abstract

(57)【要約】【課題】単セル内で内部短絡が生じにくくて、容積エ
ネルギー密度および質量エネルギー密度に優れた集合電
池を提供する。【解決手段】本発明の集合電池は、集電体１１の方面
に正極活物質１２が形成され、他面に負極活物質１３が
形成された複数の双極電極板１０ａと、集電体１１ａの
一面のみに負極活物質１３が形成されて他方の最端部に
配置された端部負極板１０ｂと、集電体１１ｂの一面の
みに正極活物質１２が形成されて一方の最端部に配置さ
れた端部正極板１０ｃとを備えている。そして、複数の
双極電極板１０ａと端部負極板１０ｂと端部正極板１０
ｃは電解質を含有する隔離部材１４を介して正極活物質
１２と負極活物質１３とが対向するように配設されてお
り、双極電極板１０ａと端部正極板１０ｃと端部負極板
１０ｂの端縁外周部は絶縁体１５で封止されている。

Description

【発明の詳細な説明】【０００１】【発明の属する技術分野】本発明は集電体を介して正極
活物質と負極活物質が導電接続された構造の集合電池に
関する。【０００２】【従来の技術】近年、携帯電話やノートパソコンなどの
携帯機器用電源としての電池の需要が急速に拡大し、電
動工具、アシスト自転車、電気自動車などの大電流用途
にも需要が拡大した。このため、ニッケル−水素蓄電池
やリチウム二次電池などの高電圧化、高容量化、ハイパ
ワー化、高出力化への需要、要望が高まるとともに、容
積エネルギー密度および質量エネルギー密度に優れた電
池のさらなる改良が求められるようになった。【０００３】このような背景にあって、この種の電池に
おいて、種々の高電圧化、高容量化、ハイパワー化、高
出力化が達成できる種々の改良が提案され、例えば、特
表平９−５０３６１８号公報に示されるような集合電池
が提案されるようになった。この特表平９−５０３６１
８号公報に示された集合電池おいては、図５に示すよう
に、平板状の正極集電体５１ａの片面に正極活物質５１
ｂを塗布して正極板５１を形成する。【０００４】一方、平板状の負極集電体５２ａの片面に
負極活物質５２ｂを塗布して負極板５２を形成する。こ
れらの正極板５１と負極板５２とをセパレータ５３を介
して対向させた後、これらの外周部の端縁を絶縁体５４
で封止して単セル５０ａを形成する。ついで、これらの
単セル５０ａの間に接続用集電体５５を介在させて、複
数個（例えば５個）の単セル５０ａを積層してスタック
セル５０を形成し、このスタックセル５０を電池容器内
に収容して集合電池となされている。【０００５】【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のよう
に構成される特表平９−５０３６１８号公報にて提案さ
れた集合電池においては、単に、各集電体５１ａ，５２
ａの片面に各活物質５１ｂ，５２ｂを塗布して各電極５
１，５２を形成し、これらの電極５１，５２をセパレー
タ５３を介して対向させて単セル５０ａを形成し、複数
個の単セル５０ａを接続用集電体５５を介在させて積層
しているだけである。【０００６】このため、各集電体５１ａ，５２ａの容積
および質量が大きくなるとともに、接続用集電体５５の
容積および質量も大きくなり、容積エネルギー密度およ
び質量エネルギー密度が向上しないという問題を生じ
た。また、特表平９−５０３６１８号公報にて提案され
た集合電池においては、単セル５０ａ内で正極５１と負
極５２を隔離するセパレータ５３が固定されていないた
め、正極５１と負極５２が短絡しやすいという問題も生
じた。【０００７】そこで、本発明は上記問題点を解決するた
めになされたものであって、単セル内で内部短絡が生じ
にくくて、容積エネルギー密度および質量エネルギー密
度に優れた集合電池を提供することを目的とする。【０００８】【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は集電体を介して正極活物質と負極活物質が
導電接続された構造の集合電池であって、集電体の一方
面に正極活物質が形成され、他方面に負極活物質が形成
された複数の双極電極板と、集電体の一方面のみに正極
活物質が形成されて一方の最端部に配置される端部正極
板と、集電体の一方面のみに負極活物質が形成されて他
方の最端部に配置される端部負極板とを備え、複数の双
極電極板と端部正極板と端部負極板は電解質を含有する
隔離部材を介して正極活物質と負極活物質とが対向する
ように配設されており、双極電極板と端部正極板と端部
負極板の端縁外周部は絶縁体で封止されていることを特
徴とする。【０００９】このように、集電体の一方面に正極活物質
が形成され、他方面に負極活物質が形成された双極電極
を備えると、この集電体を介して正極と負極が直接直列
に接続されるようになる。このため、単セルを接続する
ための接続用の集電体の使用を省略できるようになると
ともに、活物質を保持するための集電体も削減できるよ
うになって、容積エネルギー密度および質量エネルギー
密度に優れた集合電池を提供することが可能となる。【００１０】この場合、単セル内での短絡を防止するた
めには、正極と負極を隔離する隔離部材（例えばセパレ
ータ）を双極電極板の外周部まで延出させ、この端部を
電極の一部で固定するのが望ましい。例えば、双極電極
板の集電体の端部に接着性の樹脂を配置するようにし、
この樹脂と隔離部材とを固着するようにしたり、隔離部
材の端部を厚肉に形成してこの厚肉を双極電極板の集電
体の端部に固着するようにすればよい。また、隔離部材
を双極電極板の外周部まで延出させない場合には、双極
電極の集電体の端部間にセラミックなどの絶縁体を配置
し、この絶縁体と双極電極の集電体の端部とを固着する
ようにすればよい。【００１１】そして、このように形成された端部正極板
と双極電極板と端部負極板からなるスタックセルは正極
端子と負極端子が形成された外装ケース（電池容器）に
収容し、端部正極板の集電体と正極端子とを接続し、端
部負極板と負極端子とを接続して用いるのが望ましい。
この場合、外装ケース（電池容器）に安全弁を設けるよ
うにするのが好ましい。また、双極電極板と端部正極板
と端部負極板の端縁外周部は絶縁体で封止された構造で
あるため、漏液を防止するためには、電解液をゲル化し
て用いるのが望ましい。この場合、固体高分子電解質を
用いると、この電解質は隔離部材の作用をするため、隔
離部材としてのセパレータを用いる必要がなくなるので
好ましい。【００１２】【発明の実施の形態】以下に、本発明の集合電池の実施
の形態を図１〜図４に基づいて以下に説明するが、本発
明をニッケル−水素蓄電池に適用した場合を第１実施形
態とし、本発明をリチウム二次電池に適用した場合を第
２実施形態として説明する。なお、図１は第１実施形態
および第２実施形態の実施例１の集合電池を示す断面図
である。また、図２は第１実施形態および第２実施形態
の実施例２の集合電池を示す断面図であり、図３は第１
実施形態および第２実施形態の実施例３の集合電池を示
す断面図である。さらに、図４は第１実施形態および第
２実施形態の比較例の集合電池を示す断面図である。【００１３】１．第１実施形態（ニッケル−水素蓄電池
への適用例）（１）実施例１まず、共沈成分として亜鉛２．５質量％とコバルト１質
量％を含有する水酸化ニッケル粉末９０質量部と、水酸
化コバルト粉末１０質量部と、酸化亜鉛粉末３質量部と
の混合粉末に、ヒドロキシプロピルセルロースの０．２
質量％水溶液５０質量部を添加混練して正極活物質１２
を作製した。一方、水素吸蔵合金（例えば、平均粒子径
が約１５０μｍのＭｍ_1.0Ｎｉ_3.4Ｃｏ_1.0Ａｌ_0.2Ｍｎ
_0.6）粉末にポリエチレンオキサイド等の結着剤と、適
量の水を加えて混合して負極活物質１３を作製した。【００１４】ついで、金属板（例えば鉄板）の表面にニ
ッケルメッキを施した平板状の集電体１１の片面に正極
活物質１２を塗布するとともに、この集電体１１の他面
に負極活物質１３を塗布し、乾燥後、所定の厚みに圧延
して双極電極板１０ａを作製した。また、金属板（例え
ば鉄板）の表面にニッケルメッキを施した平板状の端部
集電体１１ａの片面のみに負極活物質１３を塗布し、乾
燥後、所定の厚みに圧延して端部負極板１０ｂを作製し
た。また、金属板（例えば鉄板）の表面にニッケルメッ
キを施した平板状の端部集電体１１ｂの片面のみに正極
活物質１２を塗布し、乾燥後、所定の厚みに圧延して端
部正極板１０ｃを作製した。【００１５】なお、各集電体１１，１１ａ，１１ｂに活
物質１２あるいは１３を塗布するに際しては、これらの
集電体１１，１１ａ，１１ｂの塗布面の外周部には活物
質１２あるいは１３が塗布されない未塗布部が形成され
るように塗布している。そして、各集電体１１，１１
ａ，１１ｂと大きさ（面積）がほぼ等しくなるように切
断されたポリプロピレン製のセパレータ１４を用意し
た。【００１６】ついで、双極電極板１０ａを４枚と、端部
負極板１０ｂと端部正極板１０ｃとを１枚ずつ用いて、
図１（ａ）に示すように、双極電極板１０ａ同士の間
と、端部負極板１０ｂと双極電極板１０ａの間およびに
双極電極板１０ａと端部正極板１０ｃの間にセパレータ
１４を配置した後、これらを積層して積層体とした。こ
のとき、端部負極板１０ｂの集電体１１ａ、双極電極板
１０ａの集電体１１および端部正極板１０ｃの集電体１
１ｂに活物質が塗布された側の３方向の端部（未塗布
部）に、接着性樹脂１５を塗布するようにしている。な
お、接着性樹脂１５としては、ポリオレフィン系樹脂、
例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレンな
どを用いるのが望ましい。【００１７】この後、端部負極板１０ｂと端部正極板１
０ｃの間に、所定の圧力を附加しながら所定の温度に加
熱して、接着性樹脂１５および接着性樹脂１５に接触す
るセパレータ１４の端部の一部を溶融させた。これによ
り、積層体の外周部の３方向の端部は液密に封止され、
セパレータ１４の端部が固着されることとなる。つい
で、積層体の外周部の端部の封止されていない側の開口
部から、水酸化カリウム（ＫＯＨ）、水酸化ナトリウム
（ＮａＯＨ）、水酸化リチウム（ＬｉＯＨ）からなる３
成分系アルカリ電解液を注液した。ついで、この電解液
を注液した開口部を接着性樹脂で密封して、図１（ｂ）
に示すような、５つの単セルからなる容量が５００ｍＡ
ｈのスタックセル１０を作製した。【００１８】ついで、図示しない正極端子および負極端
子を有するとともに安全弁を備えた外装ケース（電池容
器）を用意し、この外装ケースに上述のようにして作製
したスタックセル１０を挿入した。ついで、スタックセ
ル１０の一方の端部に配置された端部正極板１０ｂに正
極リードを接続し、他方の端部に配置された端部負極板
１０ｃに負極リードを接続した。この後、正極リードを
外装ケースに設けられた正極端子に接続するとともに、
負極リードを外装ケースに設けられた負極端子に接続
し、実施例１の集合電池Ａを作製した。【００１９】（２）実施例２まず、金属板（例えば鉄板）の表面にニッケルメッキを
施した平板状の集電体２１の片面に実施例１と同様に作
製した正極活物質２２を塗布するとともに、この集電体
２１の他面に実施例１と同様に作製した負極活物質２３
を塗布し、乾燥後、所定の厚みに圧延して双極電極板２
０ａを作製した。また、金属板（例えば鉄板）の表面に
ニッケルメッキを施した平板状の端部集電体２１ａの片
面のみに負極活物質２３を塗布し、乾燥後、所定の厚み
に圧延して端部負極板２０ｂを作製した。また、金属板
（例えば鉄板）の表面にニッケルメッキを施した平板状
の端部集電体２１ｂの片面のみに正極活物質２２を塗布
し、乾燥後、所定の厚みに圧延して端部正極板２０ｃを
作製した。【００２０】なお、各集電体２１，２１ａ，２１ｂに活
物質２２あるいは２３を塗布するに際しては、これらの
集電体２１，２１ａ，２１ｂの塗布面の外周部には活物
質２２あるいは２３が塗布されない未塗布部が形成され
るように塗布している。そして、外周縁部２４ａが折り
重ねられていて、目付および厚みが高くなるようになさ
れ、かつ各集電体２１，２１ａ，２１ｂと大きさ（面
積）がほぼ等しくなるように切断されたポリプロピレン
製のセパレータ２４を用意した。【００２１】ついで、双極電極板２０ａを４枚と、端部
正極板２０ｂと端部負極板２０ｃとを１枚ずつ用いて、
図２（ａ）に示すように、双極電極板２０ａ同士の間
と、端部負極板２０ｂと双極電極板２０ａの間およびに
双極電極板２０ａと端部正極板２０ｃの間にセパレータ
２４を配置し、これらを積層して積層体とした。この
後、この積層体の端部正極板１０ｂと端部負極板１０ｃ
の間に、所定の圧力を附加しながら所定の温度に加熱し
て、セパレータ２４の外周縁部２４ａの一部を溶融させ
た。【００２２】これにより、積層体の外周部の３方向の端
部は液密に封止され、セパレータ２４の端部が固着され
るることとなる。ついで、積層体の外周部の端部の封止
されていない側の開口部から、水酸化カリウム（ＫＯ
Ｈ）、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）、水酸化リチウム
（ＬｉＯＨ）からなる３成分系アルカリ電解液を注液し
た。ついで、この電解液を注液した開口部を接着性樹脂
で密封して、図２（ｂ）に示すような、５つの単セルか
らなる容量が５００ｍＡｈのスタックセル２０を作製し
た。【００２３】ついで、図示しない正極端子および負極端
子を有するとともに安全弁を備えた外装ケース（電池容
器）を用意し、この外装ケースに上述のようにして作製
したスタックセル２０を挿入した。ついで、スタックセ
ル２０の一方の端部に配置された端部正極板２０ｂに正
極リードを接続し、他方の端部に配置された端部負極板
２０ｃに負極リードを接続した。この後、正極リードを
外装ケースに設けられた正極端子に接続するとともに、
負極リードを外装ケースに設けられた負極端子に接続
し、実施例２の集合電池Ｂを作製した。【００２４】（３）実施例３まず、金属板（例えば鉄板）の表面にニッケルメッキを
施した平板状の集電体３１の片面に実施例１と同様に作
製した正極活物質３２を塗布するとともに、この集電体
３１の他面に実施例１と同様に作製した負極活物質３３
を塗布し、乾燥後、所定の厚みに圧延して双極電極板３
０ａを作製した。また、金属板（例えば鉄板）の表面に
ニッケルメッキを施した平板状の端部集電体３１ａの片
面のみに負極活物質３３を塗布し、乾燥後、所定の厚み
に圧延して端部負極板３０ｂを作製した。さらに、金属
板（例えば鉄板）の表面にニッケルメッキを施した平板
状の集電体３１ｂの片面のみに正極活物質３２を塗布
し、乾燥後、所定の厚みに圧延して端部正極板３０ｃを
作製した。【００２５】なお、各集電体３１，３１ａ，３１ｂに正
極活物質スラリー活物質３２あるいは負極活物質スラリ
ー３３を塗布するに際しては、これらの集電体３１，３
１ａ，３１ｂの塗布面の外周部には活物質３２あるいは
３３が塗布されない未塗布部が形成されるように塗布し
ている。そして、各集電体３１，３１ａ，３１ｂに塗布
された活物質層の大きさ（面積）とほぼ等しくなるよう
に切断されたポリプロピレン製のセパレータ３４を用意
した。【００２６】ついで、双極電極板３０ａを４枚と、端部
正極板３０ｂと端部負極板３０ｃとを１枚ずつ用いて、
図３（ａ）に示すように、双極電極板３０ａ同士の間
と、端部負極板３０ｂと双極電極板３０ａの間および双
極電極板３０ａと端部正極板３０ｃの間にセパレータ３
４を配置し、これらを積層して積層体とした。ついで、
端部負極板３０ｂの集電体３１ａ、双極電極板３０ａの
集電体３１および端部正極板３０ｃの集電体３１ｂの活
物質が塗布された側の３方向の端部間に、略コ字状のア
ルミナ板３５を配置した。なお、アルミナ板３５の両面
にはポリオレフィン系樹脂からなる接着剤３６が塗布さ
れている。【００２７】この後、この積層体の端部負極板３０ｂと
端部正極板３０ｃの間に、所定の圧力を附加しながら所
定の温度に加熱して、ポリオレフィン系樹脂からなる接
着剤３６を溶融させた。これにより、端部負極板３０
ｂ、双極電極板３０ａおよび端部負極板３０ｃの活物質
が塗布された側の各集電体３１，３１ａ，３１ｂの３方
向の端部とアルミナ板３５とが溶着され、積層体の外周
部の３方向の端部は液密に封止され、セパレータ３４の
端部が固着されることとなる。この場合、好ましくはア
ルミナ板３５の間に、セパレータ３４の端部を挟み込む
等すればよい。ついで、積層体の外周部の端部の封止さ
れていない側の開口部から、水酸化カリウム（ＫＯ
Ｈ）、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）、水酸化リチウム
（ＬｉＯＨ）からなる３成分系アルカリ電解液を注液し
た。ついで、この電解液を注液した開口部を接着性樹脂
で密封して、図３（ｂ）に示すような、５つの単セルか
らなる容量が５００ｍＡｈのスタックセル３０を作製し
た。【００２８】ついで、図示しない正極端子および負極端
子を有するとともに安全弁を備えた外装ケース（電池容
器）を用意し、この外装ケースに上述のようにして作製
したスタックセル３０を挿入した。ついで、スタックセ
ル３０の一方の端部に配置された端部正極板３０ｂに正
極リードを接続し、他方の端部に配置された端部負極板
３０ｃに負極リードを接続した。この後、正極リードを
外装ケースに設けられた正極端子に接続するとともに、
負極リードを外装ケースに設けられた負極端子に接続
し、実施例３の集合電池Ｃを作製した。【００２９】（４）比較例まず、表面にニッケルメッキを施した集電体（例えば、
鉄などからなる金属板）４１の片面に実施例１と同様に
作製した正極活物質４２を塗布するとともに、この集電
体４１の他面に実施例１と同様に作製した負極活物質４
３を塗布し、乾燥後、所定の厚みに圧延して双極電極板
４０ａを作製した。また、集電体４１の片面のみに正極
活物質４２を塗布し、乾燥後、所定の厚みに圧延して端
部正極板４０ｂを作製した。さらに、集電体４１の片面
のみに負極活物質４３を塗布し、乾燥後、所定の厚みに
圧延して端部負極板４０ｃを作製した。【００３０】なお、各集電体４１，４１ａ，４１ｂに活
物質４２あるいは４３を塗布するに際しては、これらの
集電体４１，４１ａ，４１ｂの塗布面の外周部には活物
質４２あるいは４３が塗布されない未塗布部が形成され
るように塗布している。そして、各集電体４１，４１
ａ，４１ｂに塗布された活物質層の大きさ（面積）とほ
ぼ等しくなるように切断されたポリプロピレン製のセパ
レータ４４を用意した。【００３１】ついで、双極電極板４０ａを４枚と、端部
正極板４０ｂと端部負極板４０ｃとを１枚ずつ用いて、
図４（ａ）に示すように、双極電極板４０ａ同士の間
と、端部正極板４０ｂと双極電極板４０ａの間および双
極電極板４０ａと端部負極板４０ｃの間にポリプロピレ
ン製のセパレータ４４を配置し、これらを積層して積層
体とした。このとき、端部正極板４０ｂ、双極電極板４
０ａおよび端部負極板４０ｃの集電体４１に活物質が塗
布された側の３方向の端部に、接着性樹脂４５を塗布す
るようにしている。【００３２】この後、この積層体の端部正極板４０ｂと
端部負極板４０ｃの間に、所定の圧力を附加しながら所
定の温度に加熱して接着性樹脂４５を溶融させた。これ
により、積層体の外周部の３方向の端部は液密に封止さ
れることとなる。ついで、積層体の外周部の端部の封止
されていない側の開口部から、水酸化カリウム（ＫＯ
Ｈ）、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）、水酸化リチウム
（ＬｉＯＨ）からなる３成分系アルカリ電解液を注液し
た。ついで、この電解液を注液した開口部を接着性樹脂
で密封して、図４（ｂ）に示すような、５つの単セルか
らなる容量が５００ｍＡｈのスタックセル４０を作製し
た。【００３３】ついで、正極端子および負極端子を有する
とともに安全弁を備えた外装ケース（電池容器）を用意
し、この外装ケースに上述のようにして作製したスタッ
クセル４０を挿入した。ついで、スタックセル４０の一
方の端部に配置された端部正極板４０ｂに正極リードを
接続し、他方の端部に配置された端部負極板４０ｃに負
極リードを接続した。この後、正極リードを外装ケース
に設けられた正極端子に接続するとともに、負極リード
を外装ケースに設けられた負極端子に接続し、比較例の
集合電池Ｘを作製した。【００３４】（５）短絡試験ついで、上述のようにして作製した集合電池Ａ，Ｂ，
Ｃ，Ｘをそれぞれ１００個ずつ用意し、これらの各１０
０個の集合電池Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｘの電圧を測定し、電圧が
０．５Ｖ以下の電池を短絡電池と判定して、短絡電池数
を求めると、下記の表１に示すような結果となった。【００３５】【表１】【００３６】上記表１の結果から明らかなように、電池
Ｘにおいては短絡発生数が４０個で、製造した電池の４
０％に短絡が発生したのに対して、電池Ａ，Ｂ，Ｃにお
いては、短絡発生数が０個で短絡の発生が防止できてい
ることが分かる。これは、電池Ｘにおいては、積層組立
時にセパレータ４４にズレが生じて正極と負極が直接接
触したり、あるいは封止に用いた接着性樹脂４５にピン
ホールが生じて、このピンホールを通じて正極４２と負
極４３が短絡したためと考えられる。【００３７】一方、電池Ａにおいては、セパレータ１４
の一部が接着性樹脂１５と融着しているため、積層組立
時にセパレータ１４のズレの発生を抑制することが可能
となり、正極１２と負極１３の直接接触が防止できて、
ショート品質が向上したためと考えられる。また、電池
Ｂにおいては、セパレータ２４が封止樹脂を兼ねている
ため、正極２２と負極２３の直接接触が防止できたため
と考えられる。さらに、電池Ｃにおいては、集電体３１
間にアルミナ板３５が配置されているため、接着性樹脂
３６にピンホールが生じても正極３２と負極３３が短絡
するのが防止できたためと考えられる。【００３８】なお、上述した実施形態１においては、液
状のアルカリ電解液を用いる例について説明したが、液
状のアルカリ電解液に代えてアルカリ電解液をゲル化さ
せたゲル電解液を用いると漏液性が向上するので好まし
い。この場合、電解液にポリアクリル酸カリウムからな
るゲル化剤を添加するようにすればよい。また、絶縁体
で封止する端縁外周部にガス通路を設けるようにするの
が好ましい。この場合、電解液が漏出せず、ピンホール
となって短絡を生じさせないような孔を設けて、この孔
をガス通路とするのが好ましい。具体的には、封止部に
一部空間（単セル内部から外部に通ずる孔）を形成する
か、もしくはポレオレフィン樹脂を完全に硬化させない
で多孔質な状態を維持させてガス排出経路を確保する
か、あるいは絶縁性多孔質材（多孔質セラミックス）を
使用するか、または、一部完全には封止しない等の方法
が挙げられる。【００３９】２．第２実施形態（リチウムイオン電池へ
の適用例）（１）実施例１コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ₂）と、炭素系導電剤
と、結着剤としてのポリビニリデンフルオライド（ＰＶ
ｄＦ）を有機溶剤等に溶解したものを混合して正極活物
質スラリー１２を作製した。また、天然黒鉛と結着剤と
してのＳＢＲ，ＣＭＣとを添加混合して、負極活物質ス
ラリー１３を作製した。一方、銅板１１ａとアルミニウ
ム板１１ｂとを重ね合わせて、これらをアニール処理し
て板状の集電体１１を作製した。【００４０】ついで、この集電体１１のアルミニウム板
１１ｂ側に正極活物質スラリー１２をドクターブレード
を用いて塗布するとともに、この集電体１１の銅板１１
ａ側に負極活物質スラリー１３をドクターブレードを用
いて塗布し、乾燥後、所定の厚みに圧延して双極電極板
１０ａを作製した。また、アルミニウム板１１ｂの片面
のみに正極活物質スラリー１２をドクターブレードを用
いて塗布し、乾燥後、所定の厚みに圧延して端部正極板
１０ｃを作製した。さらに、銅板１１ａの片面のみに負
極活物質スラリー１３をドクターブレードを用いて塗布
し、乾燥後、所定の厚みに圧延して端部負極板１０ｂを
作製した。【００４１】なお、各集電体１１，１１ａ，１１ｂに正
極活物質スラリー１２あるいは負極活物質スラリー１３
を塗布するに際しては、これらの集電体１１，１１ａ，
１１ｂの塗布面の外周部には活物質１２あるいは１３が
塗布されない未塗布部が形成されるように塗布してい
る。そして、各集電体１１，１１ａ，１１ｂと大きさ
（面積）がほぼ等しくなるように切断されたポリプロピ
レン製のセパレータ１４を用意した。【００４２】ついで、双極電極板１０ａを４枚と、端部
正極板１０ｂと端部負極板１０ｃとを１枚ずつ用いて、
図１（ａ）に示すように、双極電極板１０ａ同士の間
と、端部負極板１０ｂと双極電極板１０ａの間およびに
双極電極板１０ａと端部正極板１０ｃの間にポリプロピ
レン製のセパレータ１４を配置し、これらを積層して積
層体とした。このとき、端部負極板１０ｂの集電体１１
ａ、双極電極板１０ａの集電体１１および端部正極板１
０ｃの集電体１１ｂに活物質が塗布された側の３方向の
端部に、接着性樹脂１５を塗布するようにしている。な
お、接着性樹脂としては、ポリオレフィン系樹脂、例え
ばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレンなどを
用いるのが望ましい。【００４３】この後、この積層体の端部正極板１０ｂと
端部負極板１０ｃの間に、所定の圧力を附加しながら所
定の温度に加熱して、接着性樹脂１５および接着性樹脂
１５に接触するセパレータ１４の端部の一部を溶融させ
た。これにより、積層体の外周部の３方向の端部は液密
に封止されてセパレータ１４の端部が固着されるること
となる。ついで、エチレンカーボネート（ＥＣ）とジエ
チルカーボネート（ＤＥＣ）からなる混合溶媒（ＥＣ：
ＤＥＣ＝３０：７０：体積比）にＬｉＰＦ₆を１モル／
リットル溶解して調製した電解液を用意した後、この電
解液を積層体の外周部の端部の封止されていない側の開
口部から注液した。ついで、この電解液を注液した開口
部を接着性樹脂で密封して、図１（ｂ）に示すような、
５つの単セルからなる容量が５００ｍＡｈのスタックセ
ル１０を作製した。【００４４】ついで、図示しない正極端子および負極端
子を有するとともに安全弁を備えた外装ケース（電池容
器）を用意し、この外装ケースに上述のようにして作製
したスタックセル１０を挿入した。ついで、スタックセ
ル１０の一方の端部に配置された端部正極板１０ｂに正
極リードを接続し、他方の端部に配置された端部負極板
１０ｃに負極リードを接続した。この後、正極リードを
外装ケースに設けられた正極端子に接続するとともに、
負極リードを外装ケースに設けられた負極端子に接続
し、実施例１の集合電池Ｄを作製した。【００４５】（２）実施例２まず、銅板２１ａとアルミニウム板２１ｂとを重ね合わ
せて、これらをアニール処理して板状の集電体２１を作
製した。この集電体２１のアルミニウム板２１ｂ側に実
施例１と同様に作製した正極活物質スラリー２２をドク
ターブレードを用いて塗布するとともに、この集電体２
１の銅板２１ａ側に実施例１と同様に作製した負極活物
質スラリー２３をドクターブレードを用いて塗布し、乾
燥後、所定の厚みに圧延して双極電極板２０ａを作製し
た。また、アルミニウム板２１ｂの片面のみに正極活物
質スラリー２２をドクターブレードを用いて塗布し、乾
燥後、所定の厚みに圧延して端部正極板２０ｃを作製し
た。さらに、銅板２１ａの片面のみに負極活物質スラリ
ー２３をドクターブレードを用いて塗布し、乾燥後、所
定の厚みに圧延して端部負極板２０ｂを作製した。【００４６】なお、各集電体２１，２１ａ，２１ｂに正
極活物質スラリー２２あるいは負極活物質スラリー２３
を塗布するに際しては、これらの集電体２１，２１ａ，
２１ｂの塗布面の外周部には活物質２２あるいは２３が
塗布されない未塗布部が形成されるように塗布してい
る。そして、外周縁部２４ａが折り重ねられていて、目
付および厚みが高くなるようになされ、かつ各集電体２
１，２１ａ，２１ｂと大きさ（面積）がほぼ等しくなる
ように切断されたポリプロピレン製のセパレータ２４を
用意した。【００４７】ついで、双極電極板２０ａを４枚と、端部
負極板２０ｂと端部正極板２０ｃとを１枚ずつ用いて、
図２（ａ）に示すように、双極電極板２０ａ同士の間
と、端部負極板２０ｂと双極電極板２０ａの間およびに
双極電極板２０ａと端部正極板２０ｃの間にセパレータ
２４を配置し、これらを積層して積層体とした。【００４８】この後、この積層体の端部負極板２０ｂと
端部正極板２０ｃの間に、所定の圧力を附加しながら所
定の温度に加熱して、セパレータ２４の外周縁部２４ａ
の一部を溶融させた。これにより、積層体の外周部の３
方向の端部は液密に封止されてセパレータ２４の端部が
固着されることとなる。ついで、エチレンカーボネート
（ＥＣ）とジエチルカーボネート（ＤＥＣ）からなる混
合溶媒（ＥＣ：ＤＥＣ＝３０：７０：体積比）にＬｉＰ
Ｆ₆を１モル／リットル溶解して調製した電解液を用意
した後、この電解液を積層体の外周部の端部の封止され
ていない側の開口部から注液した。ついで、この電解液
を注液した開口部を接着性樹脂で密封して、図２（ｂ）
に示すような、５つの単セルからなる容量が５００ｍＡ
ｈのスタックセル２０を作製した。【００４９】ついで、図示しない正極端子および負極端
子を有するとともに安全弁を備えた外装ケース（電池容
器）を用意し、この外装ケースに上述のようにして作製
したスタックセル２０を挿入した。ついで、スタックセ
ル２０の一方の端部に配置された端部正極板２０ｂに正
極リードを接続し、他方の端部に配置された端部負極板
２０ｃに負極リードを接続した。この後、正極リードを
外装ケースに設けられた正極端子に接続するとともに、
負極リードを外装ケースに設けられた負極端子に接続
し、実施例２の集合電池Ｅを作製した。【００５０】（３）実施例３まず、銅板３１ａとアルミニウム板３１ｂとを重ね合わ
せて、これらをアニール処理して板状の集電体３１を作
製した。この集電体３１のアルミニウム板３１ｂ側に実
施例１と同様に作製した正極活物質スラリー３２をドク
ターブレードを用いて塗布するとともに、この集電体３
１の銅板３１ａ側に実施例１と同様に作製した負極活物
質スラリー３３をドクターブレードを用いて塗布し、乾
燥後、所定の厚みに圧延して双極電極板３０ａを作製し
た。【００５１】なお、各集電体３１，３１ａ，３１ｂに正
極活物質スラリー３２あるいは負極活物質スラリー３３
を塗布するに際しては、これらの集電体３１，３１ａ，
３１ｂの塗布面の外周部には活物質３２あるいは３３が
塗布されない未塗布部が形成されるように塗布してい
る。そして、各集電体３１，３１ａ，３１ｂに塗布され
た活物質層の大きさ（面積）とほぼ等しくなるように切
断されたポリプロピレン製のセパレータ３４を用意し
た。【００５２】ついで、双極電極板３０ａを４枚と、端部
負極板３０ｂと端部正極板３０ｃとを１枚ずつ用いて、
図３（ａ）に示すように、双極電極板３０ａ同士の間
と、端部負極板３０ｂと双極電極板３０ａの間および双
極電極板３０ａと端部正極板３０ｃの間にセパレータ３
４を配置し、これらを積層して積層体とした。ついで、
端部正極板３０ｂ、双極電極板３０ａおよび端部負極板
３０ｃの各集電体３１，３１ａ，３１ｂの活物質が塗布
された側の３方向の端部間に、略コ字状のアルミナ板３
５を配置した。なお、アルミナ板３５の両面にはポリオ
レフィン系樹脂からなる接着剤３６が塗布されている。【００５３】この後、この積層体の端部正極板３０ｂと
端部負極板３０ｃの間に、所定の圧力を附加しながら所
定の温度に加熱して、ポリオレフィン系樹脂からなる接
着剤３６を溶融させた。これにより、端部正極板３０
ｂ、双極電極板３０ａおよび端部負極板３０ｃの活物質
が塗布された側の各集電体３１，３１ａ，３１ｂの３方
向の端部とアルミナ板３５とが溶着され、積層体の外周
部の３方向の端部は液密に封止され、セパレータ３４の
端部が固着されることとなる。この場合、好ましくはア
ルミナ板３５の間に、セパレータ３４の端部を挟み込む
等すればよい。ついで、エチレンカーボネート（ＥＣ）
とジエチルカーボネート（ＤＥＣ）からなる混合溶媒
（ＥＣ：ＤＥＣ＝３０：７０：体積比）にＬｉＰＦ₆を
１モル／リットル溶解して調製した非水電解液を用意し
た後、この電解液を積層体の外周部の端部の封止されて
いない側の開口部から注液した。ついで、この電解液を
注液した開口部を接着性樹脂で密封して、図３（ｂ）に
示すような、５つの単セルからなる容量が５００ｍＡｈ
のスタックセル３０を作製した。【００５４】ついで、図示しない正極端子および負極端
子を有するとともに安全弁を備えた外装ケース（電池容
器）を用意し、この外装ケースに上述のようにして作製
したスタックセル３０を挿入した。ついで、スタックセ
ル３０の一方の端部に配置された端部正極板３０ｂに正
極リードを接続し、他方の端部に配置された端部負極板
３０ｃに負極リードを接続した。この後、正極リードを
外装ケースに設けられた正極端子に接続するとともに、
負極リードを外装ケースに設けられた負極端子に接続
し、実施例３の集合電池Ｆを作製した。【００５５】（４）比較例まず、銅板４１ａとアルミニウム板４１ｂとを重ね合わ
せて、これらをアニール処理して板状の集電体４１を作
製した。この集電体４１のアルミニウム板４１ｂ側に実
施例１と同様に作製した正極活物質スラリー４２をドク
ターブレードを用いて塗布するとともに、この集電体４
１の銅板４１ａ側に実施例１と同様に作製した負極活物
質スラリー４３をドクターブレードを用いて塗布し、乾
燥後、所定の厚みに圧延して双極電極板４０ａを作製し
た。また、銅板４１ａの片面のみに負極活物質４３を塗
布し、乾燥後、所定の厚みに圧延して端部負極板４０ｂ
を作製した。また、アルミニウム板４１ｂの片面のみに
正極活物質４２を塗布し、乾燥後、所定の厚みに圧延し
て端部正極板４０ｃを作製した。【００５６】なお、各集電体４１，４１ａ，４１ｂに正
極活物質スラリー４２あるいは負極活物質スラリー４３
を塗布するに際しては、これらの集電体４１，４１ａ，
４１ｂの塗布面の外周部には活物質４２あるいは４３が
塗布されない未塗布部が形成されるように塗布してい
る。そして、各集電体４１，４１ａ，４１ｂに塗布され
た活物質層の大きさ（面積）とほぼ等しくなるように切
断されたポリプロピレン製のセパレータ４４を用意し
た。【００５７】ついで、双極電極板４０ａを４枚と、端部
正極板４０ｂと端部負極板４０ｃとを１枚ずつ用いて、
図４（ａ）に示すように、双極電極板４０ａ同士の間
と、端部負極板４０ｂと双極電極板４０ａの間および双
極電極板４０ａと端部正極板４０ｃの間にセパレータ４
４を配置し、これらを積層して積層体とした。このと
き、端部負極板４０ｂ、双極電極板４０ａおよび端部正
極板４０ｃの集電体４１，４１ａ，４１ｂに活物質が塗
布された側の３方向の端部に、接着性樹脂４５を塗布す
るようにしている。【００５８】この後、この積層体の端部正極板４０ｂと
端部負極板４０ｃの間に、所定の圧力を附加しながら所
定の温度に加熱して、接着性樹脂４５を溶融させた。こ
れにより、積層体の外周部の３方向の端部は液密に封止
されることとなる。ついで、エチレンカーボネート（Ｅ
Ｃ）とジエチルカーボネート（ＤＥＣ）からなる混合溶
媒（ＥＣ：ＤＥＣ＝３０：７０：体積比）にＬｉＰＦ₆
を１モル／リットル溶解して調製した電解液を用意した
後、この電解液を積層体の外周部の端部の封止されてい
ない側の開口部から注液した。ついで、この電解液を注
液した開口部を接着性樹脂で密封して、図４（ｂ）に示
すような、５つの単セルからなる容量が５００ｍＡｈの
スタックセル４０を作製した。【００５９】ついで、正極端子および負極端子を有する
とともに安全弁を備えた外装ケース（電池容器）を用意
し、この外装ケースに上述のようにして作製したスタッ
クセル４０を挿入した。ついで、スタックセル４０の一
方の端部に配置された端部正極板４０ｂに正極リードを
接続し、他方の端部に配置された端部負極板４０ｃに負
極リードを接続した。この後、正極リードを外装ケース
に設けられた正極端子に接続するとともに、負極リード
を外装ケースに設けられた負極端子に接続し、比較例の
集合電池Ｙを作製した。【００６０】（５）短絡試験ついで、上述のようにして作製した集合電池Ｄ，Ｅ，
Ｆ，Ｙをそれぞれ１００個ずつ用意し、これらの各１０
０個の集合電池Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｙの電圧を測定し、電圧が
０．５Ｖ以下の電池を短絡電池と判定して、短絡電池数
を求めると、下記の表２に示すような結果となった。【００６１】【表２】【００６２】上記表２の結果から明らかなように、電池
Ｙにおいては短絡発生数が４０個で、製造した電池の４
０％に短絡が発生したのに対して、電池Ｄ，Ｅ，Ｆにお
いては、短絡発生数が０個で短絡の発生が防止できてい
ることが分かる。これは、電池Ｙにおいては、積層組立
時にセパレータ４４にズレが生じて正極と負極が直接接
触したり、あるいは封止に用いた接着性樹脂４５にピン
ホールが生じて、このピンホールを通じて正極４２と負
極４３が短絡したためと考えられる。【００６３】一方、電池Ｄにおいては、セパレータ１４
の一部が接着性樹脂１５と融着しているため、積層組立
時にセパレータ１４のズレの発生を抑制することが可能
となり、正極１２と負極１３の直接接触が防止できて、
ショート品質が向上したためと考えられる。また、電池
Ｅにおいては、セパレータ２４が封止樹脂を兼ねている
ため、正極２２と負極２３の直接接触が防止できたため
と考えられる。さらに、電池Ｆにおいては、集電体３１
間にアルミナ板３５が配置されているため、接着性樹脂
３６にピンホールが生じても正極３２と負極３３が短絡
するのが防止できたためと考えられる。【００６４】なお、上述した実施形態２においては、液
状の非水電解液を用いる例について説明したが、液状の
非水電解液に代えて、非水電解液にＰＥＯからなるゲル
化剤を添加してゲル化させたゲル電解液を用いたり、あ
るいは高分子固体電解質を用いるようにすると耐漏液性
が向上するので好ましい。また、絶縁体で封止する端縁
外周部にガス通路を設けるようにするのが好ましい。こ
の場合、電解液が漏出せず、ピンホールとなって短絡を
生じさせないような孔を設けて、この孔をガス通路とす
るのが好ましい。具体的には、封止部に一部空間（単セ
ル内部から外部に通ずる孔）を形成するか、もしくはポ
レオレフィン樹脂を完全に硬化させないで多孔質な状態
を維持させてガス排出経路を確保するか、あるいは絶縁
性多孔質材（多孔質セラミックス）を使用するか、また
は、一部完全には封止しない等の方法が挙げられる。【００６５】また、上述した実施形態２においては、ア
ルミニウム板と銅板からなる積層板をアニール処理した
集電体を用いる例について説明したが、このような集電
体に代えて、ニッケル板の片面にアルミニウムメッキを
施し、他面に銅メッキを施した集電体や、アルミニウム
板の片面に銅メッキを施した集電体を用いるようにして
もよい。さらに、ニッケル板の片面にアルミニウム蒸着
を施し、他面に銅蒸着を施した集電体や、アルミニウム
板の片面に銅蒸着を施した集電体や、銅板の片面にアル
ミニウム蒸着を施した集電体を用いるようにしてもよ
い。【００６６】なお、上述した実施の形態においては、本
発明をニッケル−水素蓄電池およびリチウムイオン電池
に適用する例について説明したが、本発明はこれに限ら
ず、鉛蓄電池、ニッケル−カドミウム蓄電池などのどの
ような電池にも適用することが可能である。

【図面の簡単な説明】【図１】第１実施形態および第２実施形態の実施例１
の集合電池を示す断面図である。【図２】第１実施形態および第２実施形態の実施例２
の集合電池を示す断面図である。【図３】第１実施形態および第２実施形態の実施例３
の集合電池を示す断面図である。【図４】第１実施形態および第２実施形態の比較例の
集合電池を示す断面図である。【図５】従来例の集合電池を示す断面図である。【符号の説明】１０…スタックセル、１０ａ…双極電極板、１０ｂ…端
部正極板、１０ｃ…端部負極板、１１…集電体、１２…
正極活物質（正極活物質スラリー）、１３…負極活物質
（負極活物質スラリー）、１４…セパレータ、１５…接
着性樹脂、２０…スタックセル、２０ａ…双極電極板、
２０ｂ…端部正極板、２０ｃ…端部負極板、２１…集電
体、２２…正極活物質、２３…負極活物質、２４…セパ
レータ、２４ａ…外周縁部、３０…スタックセル、３０
ａ…双極電極板、３０ｂ…端部正極板、３０ｃ…端部負
極板、３１…集電体、３２…正極活物質、３３…負極活
物質、３４…セパレータ、３５…アルミナ板、３６…接
着剤

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者吉田武史大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号三洋電機株式会社内 (72)発明者伊勢忠司大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号三洋電機株式会社内Ｆターム(参考） 5H028 AA07 AA08 AA10 BB01 CC01 CC07 CC08 CC19 EE04 EE06 5H029 AJ03 AJ12 AK03 AL07 AM03 AM07 BJ06 BJ17 CJ05 CJ06 DJ03 EJ08 EJ12 HJ12 5H050 AA08 AA09 BA14 BA17 CA04 CA08 CB08 CB16 DA02 DA03 FA03 GA08 HA12

Claims

【特許請求の範囲】【請求項１】集電体を介して正極活物質と負極活物質
が導電接続された構造の集合電池であって、前記集電体の一方面に正極活物質が形成され、他方面に
負極活物質が形成された複数の双極電極板と、前記集電体の一方面のみに正極活物質が形成されて一方
の最端部に配置される端部正極板と、前記集電体の一方面のみに負極活物質が形成されて他方
の最端部に配置される端部負極板とを備え、前記複数の双極電極板と前記端部正極板と前記端部負極
板は電解質を含有する隔離部材を介して正極活物質と負
極活物質とが対向するように配設されており、前記双極電極と前記端部正極板と前記端部負極板の端縁
外周部は絶縁体で封止されていることを特徴とする集合
電池。