專利名稱：雙極型電池用集電體和雙極型電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及雙極型電池用集電體和雙極型電池。
背景技術(shù)：
近年來，為了環(huán)境保護(hù)，衷心期望減少二氧化碳排放量。機(jī)動(dòng)車輛行業(yè)一直期望引入電動(dòng)車(EV)和混合動(dòng)力電動(dòng)車(HEV)來減少二氧化碳排放量，并且不斷研發(fā)作為這些電動(dòng)車的實(shí)際應(yīng)用的關(guān)鍵的馬達(dá)驅(qū)動(dòng)用電池。在針對(duì)機(jī)動(dòng)車輛用途的各種電池中，特別關(guān)注雙極型電池。由于在雙極型電池中電流沿垂直方向(電極層壓方向)流過集電體導(dǎo)致短的電子傳導(dǎo)通路和高的輸出，因此雙極型電池展現(xiàn)出高的電池電壓。雙極型電池具有兩面上形成有正極活性物質(zhì)層和負(fù)極活性物質(zhì)層的集電體作為結(jié)構(gòu)部件。為了減輕重量，專利文獻(xiàn)1教導(dǎo)包含樹脂材料的集電體?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1 日本特開2004-164897

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的問題在雙極型電池使用金屬集電體的情況下，即使電池構(gòu)成部件(例如，隔離體)的面內(nèi)方向上的電阻變化，該雙極型電池也允許電流沿著面內(nèi)方向流過該金屬集電體，從而防止電流流過該電池構(gòu)成部件的高電阻區(qū)域，并由此不會(huì)在電池構(gòu)成部件中產(chǎn)生局部熱生成。然而，與金屬集電體相比，如專利文獻(xiàn)1所述的樹脂導(dǎo)電性集電體在面內(nèi)方向上的電阻較高。在雙極型電池使用這種樹脂集電體的情況下，該雙極型電池因連續(xù)的電流流過電池構(gòu)成部件的高電阻區(qū)域而產(chǎn)生局部熱生成。用于解決問題的方案因此，本發(fā)明的目的是提供用于抑制雙極型電池的局部熱生成從而提高該雙極型電池的耐久性的技術(shù)。本發(fā)明人已進(jìn)行了廣泛研究以解決以上問題，結(jié)果發(fā)現(xiàn)可以通過按以下方式使用形成有導(dǎo)電性樹脂層的集電體來抑制雙極型電池的局部熱生成并且獲得電池耐久性的提高，即當(dāng)導(dǎo)電性樹脂層的至少一部分達(dá)到預(yù)定溫度時(shí)，在該導(dǎo)電性樹脂層的至少一部分中沿著該導(dǎo)電性樹脂層的垂直方向流動(dòng)的電流被阻斷。本發(fā)明基于這一發(fā)現(xiàn)。S卩，根據(jù)本發(fā)明的方面，提供一種雙極型電池用集電體，包括被形成為如下的導(dǎo)電性樹脂層當(dāng)所述導(dǎo)電性樹脂層的至少一部分達(dá)到預(yù)定溫度時(shí)，在所述導(dǎo)電性樹脂層的所述至少一部分中沿著所述導(dǎo)電性樹脂層的垂直方向流動(dòng)的電流被阻斷。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種包括上述的集電體的雙極型電池。


圖1是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的雙極型電池的示意截面圖。圖2是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的雙極型電池所使用的集電體的示例的示意截面圖。圖3是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的雙極型電池所使用的集電體的示例的示意截面圖。圖4是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的雙極型電池所使用的集電體的示例的示意截面圖。圖5是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的雙極型電池所使用的集電體的示例的示意截面圖。圖6是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的雙極型電池所使用的集電體的示例的示意截面圖。圖7是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的雙極型電池所使用的集電體的示例的示意截面圖。圖8是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的雙極型電池所使用的集電體的示例的示意截面圖。圖9是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的雙極型電池所使用的集電體的示例的示意截面圖。圖10是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的雙極型電池所使用的集電體的示例的示意截面圖。圖11是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的雙極型電池的外觀的立體圖。圖12是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的電池組的平面圖。圖13是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的電池組的正視圖。圖14是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的電池組的側(cè)視圖。
具體實(shí)施例方式以下將參考附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的典型實(shí)施例。這里應(yīng)當(dāng)注意，本發(fā)明不局限于以下實(shí)施例。在附圖中，利用相同的附圖標(biāo)記來指定相同的部件和部分，以省略對(duì)這些部件和部分的重復(fù)解釋。此外，在附圖中，為了便于進(jìn)行說明，各個(gè)部件和部分的尺寸可被放大而不同于實(shí)際尺寸。雙極型電池不具體限制根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的雙極型電池的結(jié)構(gòu)或形式。該雙極型電池可以具有諸如層壓型(扁平狀)電池結(jié)構(gòu)或卷繞型(圓筒狀)電池結(jié)構(gòu)等的任何已知的結(jié)構(gòu)。也不具體限制雙極型電池的電解質(zhì)形式。如后面將詳細(xì)解釋的，雙極型電池可以是隔離體被非水電解液滲透的液態(tài)電解質(zhì)型電池、還被稱為聚合物電池的聚合物凝膠電解質(zhì)型電池或者固態(tài)聚合物電解質(zhì)型電池(全固態(tài)電解質(zhì)型電池)。此外，不具體限制雙極型電池的電極材料，也不具體限制在電極之間轉(zhuǎn)移的金屬離子?？梢允褂萌魏我阎碾姌O材料。例如，雙極型電池可以是鋰離子二次電池、鈉離子二次電池、鉀離子二次電池、鎳金屬氫化物二次電池、鎳鎘二次電池或鎳金屬氫化物電池等。 優(yōu)選地，雙極型電池采用鋰離子二次電池的形式。鋰離子二次電池由于電池電壓(單電池
4層電壓)高而實(shí)現(xiàn)了高能量密度和高輸出密度，并且展現(xiàn)了作為車輛驅(qū)動(dòng)電源或輔助電源的優(yōu)良性能。因而，鋰離子二次電池能夠適于用作電動(dòng)車、混合動(dòng)力電動(dòng)車、燃料電池車和混合動(dòng)力燃料電池車等的大容量電源。圖1是示出作為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)典型實(shí)施例的雙極型電池的一個(gè)示例的雙極型鋰離子二次電池10的整體結(jié)構(gòu)的示意截面圖。雙極型鋰離子二次電池10具有密封于層壓膜四的電池封裝體內(nèi)的大致呈矩形的電池元件21，電池元件21實(shí)際進(jìn)行充電/放電反應(yīng)。電池元件21包括多個(gè)雙極型電極23，多個(gè)雙極型電極23各自具有集電體11 ；正極活性物質(zhì)層13，其電連接至集電體11的一面；和負(fù)極活性物質(zhì)層15，其電連接至集電體 11的另一面。這些雙極型電極23隔著電解質(zhì)層17層壓到一起，由此構(gòu)成電池元件21。設(shè)置隔離體作為基材介質(zhì)，以使得通過在這些隔離體的面方向中央部中保持電解質(zhì)材料來分別形成電解質(zhì)層17。雙極型電極23和電解質(zhì)層17以任一雙極型電極23的正極活性物質(zhì)層13隔著電解質(zhì)層17和與前述的任一雙極型電極23相鄰的另一雙極型電極23的負(fù)極活性物質(zhì)層15相對(duì)的方式彼此交替層壓。即，電解質(zhì)層17配置在任一雙極型電極23的正極活性物質(zhì)層13和與前述的任一雙極型電極23相鄰的另一雙極型電極23的負(fù)極活性物質(zhì)層15之間。這些相鄰配置的正極活性物質(zhì)層13、電解質(zhì)層17和負(fù)極活性物質(zhì)層15構(gòu)成單電池層19。因而，可以認(rèn)為雙極型鋰離子二次電池10具有單電池層19的層壓結(jié)構(gòu)。配置最外層集電體Ila作為電池元件21的正極側(cè)最外層。僅在最外層集電體Ila的一面上形成正極活性物質(zhì)層13。此外，配置最外層集電體lib作為電池元件21的負(fù)電極側(cè)最外層。 僅在最外層集電體lib的一面上形成負(fù)極活性物質(zhì)層15?？蛇x地，可以在正極側(cè)的最外層集電體Ila的兩面上形成正極活性物質(zhì)層13 ；并且在負(fù)極側(cè)的最外層集電體lib的兩面上形成負(fù)極活性物質(zhì)層15。雙極型鋰離子二次電池10還具有正極集電板25，其被配置為與正極側(cè)的最外層集電體Ila鄰接并且從層壓膜四的電池封裝體引出；和負(fù)極集電板27，其被配置為與負(fù)極側(cè)的最外層集電體lib鄰接并且從層壓膜四的電池封裝體引出。在雙極型鋰離子二次電池10中，在單電池層19的外周配置密封構(gòu)件31 (絕緣層)，從而進(jìn)行以下功能不僅防止由于電解液從電解質(zhì)層17泄漏而發(fā)生液結(jié)，還防止電池 10內(nèi)相鄰的集電體11之間接觸以及由于電池元件21中單電池層19的端部之間的略微偏差而引起的短路。這種密封構(gòu)件的配置使得雙極型鋰離子二次電池10能夠確保長期的可靠性和安全性并實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量。這里，根據(jù)所期望的電池電壓來調(diào)整單電池層19的層壓次數(shù)?？梢詼p少單電池層 19的層壓次數(shù)并由此減小雙極型二次電池10的厚度，只要雙極型二次電池10可以確保充分的輸出即可。在雙極型鋰離子二次電池10中，為了保護(hù)電池元件21在使用期間免于外部沖擊和環(huán)境劣化，優(yōu)選將電池元件21真空密封在層壓膜四的電池封裝體中，其中，正極集電板25和負(fù)極集電板27的一部分從層壓膜四引出。以下將更詳細(xì)地說明雙極型鋰離子二次電池10的主要構(gòu)成部件。集電體集電體11包含導(dǎo)電性樹脂層。優(yōu)選地，集電體11采用導(dǎo)電性樹脂層的形式。該樹脂層展示導(dǎo)電性，包含樹脂材料作為主要成分，并且進(jìn)行集電體功能。為了使樹脂層展示導(dǎo)電性，可以使用1)導(dǎo)電性聚合物材料、或幻包含樹脂和導(dǎo)電性填料(導(dǎo)電材料)的組合物來形成樹脂層。 導(dǎo)電性聚合物材料可以來自具有導(dǎo)電性但不允許傳導(dǎo)作為電荷轉(zhuǎn)移介質(zhì)的離子的材料。估計(jì)出導(dǎo)電性聚合物材料通過利用共軛多烯體系形成能帶來展示導(dǎo)電性。可以使用已經(jīng)公知為導(dǎo)電性聚合物材料的代表例子并且已經(jīng)進(jìn)行了電解電容器等的實(shí)際使用的導(dǎo)電性多烯聚合物。這種導(dǎo)電性聚合物材料的具體例子包括聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩、聚乙炔、聚對(duì)苯撐、聚對(duì)苯乙炔(polyphenylene vinylene)、聚丙烯腈、聚噁二唑及其任意混合物。其中，就電子傳導(dǎo)性和電池的穩(wěn)定使用而言，優(yōu)選聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩和聚乙炔?？梢詮木哂袑?dǎo)電性的材料中選擇導(dǎo)電性填料(導(dǎo)電材料)。優(yōu)選地，為了限制離子滲透到導(dǎo)電性樹脂層內(nèi)，導(dǎo)電性填料不允許傳導(dǎo)作為電荷轉(zhuǎn)移介質(zhì)的離子。這種導(dǎo)電材料的具體例子包括但不限于鋁、不銹鋼(SUS)、諸如石墨或炭黑等的碳材料、銀、金、銅和鈦。 可以單獨(dú)使用這些導(dǎo)電性填料，或者可以組合兩種以上來使用這些導(dǎo)電性填料。還可以適當(dāng)使用這些材料的合金。其中，優(yōu)選銀、金、鋁、不銹鋼和碳材料。特別優(yōu)選碳材料。導(dǎo)電性填料(導(dǎo)電材料)可以采用涂覆有例如導(dǎo)電性材料(上述類型的導(dǎo)電材料)的鍍層的顆粒狀陶瓷材料或樹脂材料。導(dǎo)電性填料(導(dǎo)電材料)的形式(形狀)可以為粒子形式，但不限于此?？蛇x地， 導(dǎo)電性填料可以采用除粒子形式以外的任何形式，諸如已作為所謂的導(dǎo)電性樹脂填料組合物而投入實(shí)際使用的碳納米管等。作為碳粒子，可以使用炭黑和石墨。諸如炭黑和石墨等的碳粒子具有非常大的對(duì)寬范圍的正極電位和負(fù)極電位呈穩(wěn)定的電位窗，展示良好的導(dǎo)電性，并且減輕重量從而使重量增加最小。此外，碳粒子還經(jīng)常用作電極層的導(dǎo)電助劑，因而碳粒子即使與導(dǎo)電助劑相接觸，也由于使用相同的碳材料作為導(dǎo)電性填料和導(dǎo)電助劑而展現(xiàn)非常低的接觸電阻。在使用碳粒子作為導(dǎo)電性填料的情況下，可以對(duì)碳粒子進(jìn)行疏水性處理從而降低電解質(zhì)材料相對(duì)于集電體的相容性，并由此使得電解質(zhì)材料不太可能滲透到集電體的孔隙內(nèi)。盡管沒有特別限制導(dǎo)電性填料的平均粒子大小，但優(yōu)選導(dǎo)電性填料的平均粒子大小約為0. 01 10 μ m。在本說明書中，術(shù)語“粒子大小”指導(dǎo)電性填料粒子的輪廓線上任意兩點(diǎn)之間的最大距離L。術(shù)語“平均粒子大小”指利用諸如掃描型電子顯微鏡(SEM)或透射型電子顯微鏡(TEM)等的觀察裝置在幾到幾十個(gè)視野中觀察到的導(dǎo)電性填料粒子的粒子大小的平均值。同樣的定義適用于后面將說明的活性物質(zhì)的粒子大小和平均粒子大小。在將導(dǎo)電性填料添加到樹脂層內(nèi)的情況下，除該導(dǎo)電性填料以外，樹脂層的樹脂組合物可以包含非導(dǎo)電性聚合物材料。在樹脂層內(nèi)使用這種聚合物材料增強(qiáng)了導(dǎo)電性填料的粘合性，從而提高了電池可靠性。可以從能夠耐受要施加的正極電位和負(fù)極電位的材料中選擇非導(dǎo)電性聚合物材料。非導(dǎo)電性聚合物材料的例子包括聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚醚腈(PEN)、聚酰亞胺(PI)、聚酰胺(PA)、聚四氟乙烯(PTFE)、丁苯橡膠(SBR)、 聚丙烯腈(PAN)、聚丙烯酸甲酯(PMA)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚氯乙烯(PVC)、聚偏二氟乙烯(PVdF)、環(huán)氧樹脂以及它們的任意混合物。這些非導(dǎo)電性聚合物材料具有非常大的對(duì)正極電位和負(fù)極電位呈穩(wěn)定的電位窗，并且減輕重量以提高電池輸出密度。沒有特別限制樹脂層中導(dǎo)電性填料的量。優(yōu)選地，導(dǎo)電性填料的量為基于聚合物材料和導(dǎo)電性填料的總量的1 30質(zhì)量％。添加這種充足量的導(dǎo)電性填料使得可以對(duì)樹脂層賦予充分的導(dǎo)電性。樹脂層可以包含除導(dǎo)電性填料和樹脂以外的任何添加成分，但優(yōu)選由導(dǎo)電性填料和樹脂構(gòu)成?？梢岳弥T如噴霧工藝或涂布工藝等的任何已知的工藝來形成樹脂層。更具體地，可以通過制備包含聚合物材料的漿料并且涂布和固化所制備的漿料來形成樹脂層。由于以上已例示了制備漿料用的聚合物材料，因此這里將省略對(duì)該聚合物材料的解釋?？梢詫?dǎo)電性填料進(jìn)一步包含于漿料中。由于以上已例示了導(dǎo)電性填料，因此這里還可以省略對(duì)導(dǎo)電性填料的解釋?？梢詫?dǎo)電性填料作為其它成分包含于漿料中。由于以上已例示了導(dǎo)電性填料粒子，因此這里也將省略對(duì)導(dǎo)電性填料粒子的解釋?？蛇x地，可以通過利用已知的混合工藝將聚合物材料、導(dǎo)電性填料粒子和其它的添加成分混合到一起，并且將由此產(chǎn)生的混合物成形為膜，來形成樹脂層?？蛇x地，可以利用例如日本特開2006-190649所公開的噴墨工藝來形成樹脂層。沒有特別限制集電體的厚度。為了提高電池輸出密度，期望集電體的厚度盡可能小。在雙極型電池中，即使當(dāng)正極活性物質(zhì)層和負(fù)極活性物質(zhì)層之間的樹脂集電體在相對(duì)于層壓方向的水平方向上的電阻高時(shí)，也可以減小樹脂集電體的厚度而不會(huì)有任何問題。 更具體地，集電體的厚度優(yōu)選為0. 1 150 μ m，更優(yōu)選為10 100 μ m。在雙極型電池具有傳統(tǒng)的金屬集電體的情況下，即使電池構(gòu)成部件(例如，隔離體)的面內(nèi)方向上的電阻變化，該雙極型電池也允許電流沿著面內(nèi)方向流過金屬集電體， 從而避免了電流流過電池構(gòu)成部件的高電阻區(qū)域，由此不會(huì)在電池構(gòu)成部件中產(chǎn)生局部熱生成。另一方面，在雙極型電池具有樹脂集電體的情況下，由于樹脂集電體的面內(nèi)方向的電阻比金屬集電體的高，因此該雙極型電池因連續(xù)的電流流過電池構(gòu)造部件的高電阻區(qū)域而產(chǎn)生局部熱生成。為了抑制這種局部熱生成從而提高電池耐久性，集電體11被形成為當(dāng)導(dǎo)電性樹脂層的至少一部分達(dá)到預(yù)定溫度時(shí)，沿導(dǎo)電性樹脂層的垂直方向流過導(dǎo)電性樹脂層的至少一部分的電流被阻斷。更具體地，一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例是在集電體11中形成多個(gè)孔，以使得集電體11的一部分(導(dǎo)電性樹脂層的至少一部分)在因局部熱生成而達(dá)到預(yù)定溫度時(shí)收縮，從而使活性物質(zhì)層13、15與集電體11斷開連接。圖2是示出集電體11的一個(gè)示例的示意截面圖。在圖2中，集電體11包括導(dǎo)電性樹脂層2，其中，在導(dǎo)電性樹脂層2的正極表面?zhèn)刃纬啥鄠€(gè)孔加。當(dāng)一些區(qū)域由于電池構(gòu)成部件發(fā)生局部熱生成而達(dá)到預(yù)定溫度時(shí)，至少位于這種預(yù)定溫度區(qū)域中的集電體11 (導(dǎo)電性樹脂層2)的垂直部分收縮并且與正極活性物質(zhì)層13分離。換言之，集電體11與正極活性物質(zhì)層13斷開連接，從而阻斷在集電體11的斷開部分處沿垂直方向流動(dòng)的電流。因此，可以抑制局部熱生成并且提高雙極型電池的長期可靠性(耐久性)。圖3是示出集電體11的另一示例的示意截面圖。在圖3中，集電體11包括導(dǎo)電性樹脂層3，其中，在導(dǎo)電性樹脂層3的正極表面?zhèn)群拓?fù)極表面?zhèn)刃纬啥鄠€(gè)孔3a。當(dāng)一些區(qū)域由于電池構(gòu)成部件發(fā)生局部熱生成而達(dá)到預(yù)定溫度時(shí)，位于這種預(yù)定溫度區(qū)域中的集電體11 (導(dǎo)電性樹脂層幻的正極側(cè)垂直部分和負(fù)極側(cè)垂直部分均收縮，以使得集電體11可以更容易地與正極活性物質(zhì)層13和負(fù)極活性物質(zhì)層15斷開連接。因而，在集電體11的斷開部分處沿垂直方向流動(dòng)的電流更容易被阻斷，并且可以有效地抑制局部熱生成并進(jìn)一步提高雙極型電池的長期可靠性(耐久性)。圖4是示出集電體11的另一示例的示意截面圖。在圖4中，集電體11包括導(dǎo)電性樹脂層4，其中，在整個(gè)導(dǎo)電性樹脂層4 (即，不僅在導(dǎo)電性樹脂層4的正極表面?zhèn)群拓?fù)極表面?zhèn)?，還在導(dǎo)電性樹脂層4的中央部)內(nèi)形成多個(gè)孔如。當(dāng)一些區(qū)域由于電池構(gòu)成部件發(fā)生局部熱生成而達(dá)到預(yù)定溫度時(shí)，位于這種預(yù)定溫度區(qū)域中的集電體11(導(dǎo)電性樹脂層 4)的正極側(cè)垂直部分和負(fù)極側(cè)垂直部分均收縮，以使得集電體11可以更容易地與正極活性物質(zhì)層13和負(fù)極活性物質(zhì)層15斷開連接。因而，在集電體11的斷開部分處沿垂直方向流動(dòng)的電流更容易被阻斷，并且可以有效地抑制局部熱生成并進(jìn)一步提高雙極型電池的長期可靠性(耐久性)。圖5是示出集電體11的另一示例(作為圖4的變形例)的示意截面圖。在圖5 中，集電體11包括導(dǎo)電性樹脂層5，其中，在整個(gè)導(dǎo)電性樹脂層5中形成多個(gè)孔fe。使存在于導(dǎo)電性樹脂層5的正極表面?zhèn)群拓?fù)極表面?zhèn)鹊目譮e的大小大于存在于導(dǎo)電性樹脂層5 的中央部的孔如的大小。此外，使導(dǎo)電性樹脂層5的正極表面?zhèn)群拓?fù)極表面?zhèn)鹊拈_孔率大于導(dǎo)電性樹脂層5的中央部的開孔率。當(dāng)一些區(qū)域由于電池構(gòu)成部件發(fā)生局部熱生成而達(dá)到預(yù)定溫度時(shí)，集電體11 (導(dǎo)電性樹脂層幻的正極側(cè)垂直部分和負(fù)極側(cè)垂直部分均容易收縮，以使得集電體11可以更容易地與正極活性物質(zhì)層13和負(fù)極活性物質(zhì)層15斷開連接。 因而，在集電體11的斷開部分處沿垂直方向流動(dòng)的電流更容易被阻斷，并且可以更加有效地抑制局部熱生成并進(jìn)一步提高雙極型電池的長期可靠性(耐久性)。如圖4和5所示，優(yōu)選集電體11的導(dǎo)電性樹脂層4、5的正極表面?zhèn)群拓?fù)極表面?zhèn)戎辽僦坏拈_孔率高于導(dǎo)電性樹脂層4、5的中央部的開孔率。如圖5所示，還優(yōu)選導(dǎo)電性樹脂層5的正極表面?zhèn)群拓?fù)極表面?zhèn)戎辽僦恢械目譮e的大小大于導(dǎo)電性樹脂層5的中央部中的孔fe的大小。然而，如圖2和3所示，可以不在導(dǎo)電性樹脂層2、3的中央部形成孔，即可以將導(dǎo)電性樹脂層2、3的中央部的開孔率設(shè)置為0%。這里，術(shù)語“樹脂集電體的中央部”指集電體11的垂直方向(從正極表面?zhèn)鹊截?fù)極表面?zhèn)鹊暮穸确较?上厚度位于30 70%的范圍內(nèi)的部位。此外，術(shù)語“孔的大小”指利用掃描型電子顯微鏡(SEM)測量出的值。導(dǎo)電性樹脂層2、3、4、5的正極表面?zhèn)然蜇?fù)極表面?zhèn)鹊拈_孔率優(yōu)選為5 80%，更優(yōu)選為10 60%。導(dǎo)電性樹脂層4、5的中央部的開孔率優(yōu)選為0 70%，更優(yōu)選為0 50%。導(dǎo)電性樹脂層2、3、4、5的正極表面?zhèn)然蜇?fù)極表面?zhèn)鹊目議、3a3a、fe的大小優(yōu)選為0. 1 20 μ m，更優(yōu)選為1 10 μ m。此外，導(dǎo)電性樹脂層4、5的中央部中的孔^、5a的大小優(yōu)選為0. 5 10 μ m，更優(yōu)選為1 5 μ m。沒有特別限制導(dǎo)電性樹脂層2、3、4、5中的孔Μ、3ει、^、5ει的形成工藝。例如，可以通過對(duì)集電體的膜進(jìn)行拉伸來使導(dǎo)電性樹脂層2、3、4、5形成有孔h、3a3a、5a?？准?、3^如、53的配置形式不限于以上。可以采用任何的孔配置形式，只要集電體11能夠因位于達(dá)到預(yù)定溫度的區(qū)域中的導(dǎo)電性樹脂層2、3、4、5的垂直部分收縮而抑制局部熱生成即可?？蛇x地，代替在集電體11的導(dǎo)電性樹脂層中形成多個(gè)孔，另一優(yōu)選實(shí)施例是使用第一聚合物和第二聚合物來形成集電體11的導(dǎo)電性樹脂層，其中，第一聚合物的熔點(diǎn)低于第二聚合物的熔點(diǎn)，以使得第一聚合物的至少一部分在達(dá)到預(yù)定溫度時(shí)熔融，由此收縮以使活性物質(zhì)層13、15與集電體11斷開連接。作為第一聚合物和第二聚合物，可以使用以上的聚合物材料。沒有特別限制第一聚合物和第二聚合物的組合，只要第一聚合物的熔點(diǎn)低于第二聚合物的熔點(diǎn)即可。例如，集電體11可以由包含第一聚合物的低熔點(diǎn)樹脂層和包含第二聚合物的高熔點(diǎn)樹脂層構(gòu)成。圖6是示出集電體11的一個(gè)示例的示意截面圖。在圖6中，集電體11具有包含第一聚合物的低熔點(diǎn)樹脂層6a和包含第二聚合物的高熔點(diǎn)樹脂層6b。低熔點(diǎn)樹脂層6a配置在高熔點(diǎn)樹脂層6b的正極表面?zhèn)取．?dāng)一些區(qū)域由于電池構(gòu)成部件發(fā)生局部熱生成而達(dá)到預(yù)定溫度時(shí)，至少位于這種預(yù)定溫度區(qū)域中的低熔點(diǎn)樹脂層6a的垂直部分熔融并且收縮， 以使得集電體11與正極活性物質(zhì)層13斷開連接從而阻斷在集電體11的斷開部分處沿垂直方向流動(dòng)的電流。因此，可以抑制局部熱生成并且提高雙極型電池的長期可靠性(耐久性)。圖7是示出集電體11的另一示例的示意截面圖。在圖7中，集電體11具有包含第一聚合物的低熔點(diǎn)樹脂層7a和包含第二聚合物的高熔點(diǎn)樹脂層7b。低熔點(diǎn)樹脂層7a分別配置在高熔點(diǎn)樹脂層7b的正極表面?zhèn)群拓?fù)極表面?zhèn)?。?dāng)一些區(qū)域由于電池構(gòu)成部件發(fā)生局部熱生成而達(dá)到預(yù)定溫度時(shí)，至少位于這種預(yù)定溫度區(qū)域中的正極側(cè)的低熔點(diǎn)樹脂層 7a和負(fù)極側(cè)的低熔點(diǎn)樹脂層7a這兩者的垂直部分熔融并且收縮，以使得集電體11容易與正極活性物質(zhì)層13斷開連接。因而，在集電體11的斷開部分處沿垂直方向流動(dòng)的電流更容易被阻斷，并且可以更加有效地抑制局部熱生成并進(jìn)一步提高雙極型電池的長期可靠性 (耐久性)。盡管在圖6或7中、包含第一聚合物的低熔點(diǎn)樹脂層配置在包含第二聚合物的高熔點(diǎn)樹脂層的正極表面?zhèn)然蛘吲渲迷诎诙酆衔锏母呷埸c(diǎn)樹脂層的正極表面?zhèn)群拓?fù)極表面?zhèn)冗@兩者上，但包含第一聚合物的低熔點(diǎn)樹脂層的配置不限于以上。包含第一聚合物的低熔點(diǎn)樹脂層可以配置在包含第二聚合物的高熔點(diǎn)樹脂層的正極表面?zhèn)群拓?fù)極表面?zhèn)戎辽僦簧?。在包含第一聚合物的低熔點(diǎn)樹脂層配置在包含第二聚合物的高熔點(diǎn)樹脂層的正極表面?zhèn)壬系那闆r下，優(yōu)選地，包含第一聚合物的低熔點(diǎn)樹脂層的厚度比正極活性物質(zhì)的平均粒子大小大兩倍以上。另一方面，在包含第一聚合物的低熔點(diǎn)樹脂層配置在包含第二聚合物的高熔點(diǎn)樹脂層的負(fù)極表面?zhèn)壬系那闆r下，優(yōu)選地，包含第一聚合物的低熔點(diǎn)樹脂層的厚度比負(fù)極活性物質(zhì)的平均粒子大小大兩倍以上。原因如下。一些活性物質(zhì)粒子嵌入到包含第一聚合物的低熔點(diǎn)樹脂層的一部分中。如果包含第一聚合物的低熔點(diǎn)樹脂層的厚度小于以上厚度范圍，則這些活性物質(zhì)粒子可以嵌入穿過包含第一聚合物的低熔點(diǎn)樹脂層并且接觸包含第二聚合物的高熔點(diǎn)樹脂層。只要活性物質(zhì)粒子與包含第二聚合物的高熔點(diǎn)樹脂層相接觸，即使在包含第一聚合物的低熔點(diǎn)樹脂層熔融時(shí)，集電體也不會(huì)與活性物質(zhì)層斷開連接。因而，優(yōu)選地，為了防止活性物質(zhì)和包含第二聚合物的高熔點(diǎn)樹脂層之間的接觸，包含第一聚合物的低熔點(diǎn)樹脂層的厚度在以上的厚度范圍內(nèi)。沒有特別限制具有包含第一聚合物的低熔點(diǎn)樹脂層和包含第二聚合物的高熔點(diǎn)樹脂層的樹脂集電體的形成工藝。例如，可以通過利用諸如壓延或熱熔接等的任何粘合工藝將包含第一聚合物的膜和包含第二聚合物的膜粘合到一起來形成樹脂集電體?？蛇x地，集電體可以由分散有包含第一聚合物的低熔點(diǎn)粒子的包含第二聚合物的高熔點(diǎn)層形成。圖8是示出集電體11的一個(gè)示例的示意截面圖。在圖8中，集電體11具有包含第二聚合物的高熔點(diǎn)層8b和配置在高熔點(diǎn)層8b內(nèi)的包含第一聚合物的低熔點(diǎn)粒子8a。當(dāng)一些區(qū)域由于電池構(gòu)成部件發(fā)生局部熱生成而達(dá)到預(yù)定溫度時(shí)，包含第一聚合物的低熔點(diǎn)粒子8a熔融并且收縮，以使得集電體11 (包含第二聚合物的高熔點(diǎn)層8b)與正極活性物質(zhì)層13和負(fù)極活性物質(zhì)層15斷開連接，從而阻斷在這種斷開部分處沿垂直方向流動(dòng)的電流。 因此，可以抑制局部熱生成并且提高雙極型電池的長期可靠性(耐久性)。在該例子中，可以通過將第一聚合物和第二聚合物混合到一起并且將由此產(chǎn)生的混合物成形為膜來形成集電體11。在第一聚合物和第二聚合物至少之一沒有展示導(dǎo)電性的情況下，可以將導(dǎo)電性填料與第一聚合物和第二聚合物混合到一起。圖9是示出集電體11的另一示例的示意截面圖。在圖9中，集電體11具有包含第二聚合物的高熔點(diǎn)層％和包含第一聚合物的低熔點(diǎn)粒子9a，并且低熔點(diǎn)粒子9a配置在高熔點(diǎn)層9b內(nèi)部且位于高熔點(diǎn)層9b的正極表面?zhèn)?。包含第一聚合物的低熔點(diǎn)粒子9a可以配置為靠近高熔點(diǎn)層9b的負(fù)極表面?zhèn)龋蛘吲渲迷诟呷埸c(diǎn)層9b的正極表面?zhèn)群拓?fù)極表面?zhèn)冗@兩者內(nèi)。當(dāng)一些區(qū)域由于電池構(gòu)成部件發(fā)生局部熱生成而達(dá)到預(yù)定溫度時(shí)，包含第一聚合物的低熔點(diǎn)粒子9a熔融并且收縮，以使得集電體11 (包含第二聚合物的高熔點(diǎn)層9b) 確定無疑地與正極活性物質(zhì)層13和負(fù)極活性物質(zhì)層15斷開連接。因而，可以進(jìn)一步提高雙極型電池的長期可靠性(耐久性)。在該例子中，可以通過將第一聚合物和第二聚合物混合到一起、將由此產(chǎn)生的混合物成形為膜并且利用壓延或熱熔接等將包含第二聚合物的另一膜粘合到該膜的正極側(cè)或負(fù)極側(cè)來形成集電體11。在第一聚合物和第二聚合物至少之一沒有展示導(dǎo)電性的情況下，可以將導(dǎo)電性填料與第一聚合物和第二聚合物混合到一起。圖10是示出集電體11的另一示例的示意截面圖。在圖10中，集電體11具有包含第二聚合物的高熔點(diǎn)層IOb和配置在高熔點(diǎn)層IOb內(nèi)的包含第一聚合物的低熔點(diǎn)粒子10a， 其中，在包含第二聚合物的高熔點(diǎn)層IOb中進(jìn)一步形成多個(gè)孔10c。當(dāng)一些區(qū)域由于電池構(gòu)成部件發(fā)生局部熱生成而達(dá)到預(yù)定溫度時(shí)，包含第一聚合物的低熔點(diǎn)粒子IOa熔融并且流入包含第二聚合物的高熔點(diǎn)層IOb的孔IOc內(nèi)，以使得集電體11 (包含第二聚合物的高熔點(diǎn)層IOb)更容易收縮并且更確定無疑地與正極活性物質(zhì)層13和負(fù)極活性物質(zhì)層15斷開連接。因而，可以進(jìn)一步提高雙極型電池的長期可靠性(耐久性)。在該例子中，可以通過將第一聚合物和第二聚合物混合到一起、將由此產(chǎn)生的混合物成形為膜并然后對(duì)該膜進(jìn)行拉伸來形成集電體11。在第一聚合物和第二聚合物至少之一沒有展示導(dǎo)電性的情況下，可以將導(dǎo)電性填料與第一聚合物和第二聚合物混合到一起?；钚晕镔|(zhì)層正極活性物質(zhì)層13包含正極活性物質(zhì)。正極活性物質(zhì)的具體例子包括鋰-過渡金屬復(fù)合氧化物，諸如LiMn204、LiCo02、Li (Ni-Co-Mn)O2和通過利用其它元素替換鋰-過渡金屬復(fù)合氧化物的過渡金屬元素中的一部分所獲得的化合物；鋰-過渡金屬磷酸鹽化合物；以及鋰-過渡金屬硫酸鹽化合物。在一些情況下，可以組合使用兩種以上的正極活性物質(zhì)。其中，就容量和輸出特性而言，優(yōu)選鋰-過渡金屬復(fù)合氧化物作為正極活性物質(zhì)。無需說明，可以使用除以上以外的任何正極活性物質(zhì)。負(fù)極活性物質(zhì)層15包含負(fù)極活性物質(zhì)。負(fù)極活性物質(zhì)的具體例子包括諸如石墨、軟質(zhì)炭黑和硬質(zhì)炭黑等的碳材料；鋰-過渡金屬復(fù)合氧化物(諸如Li4Ti5O12等)；金屬材料；以及基于鋰合金的負(fù)極材料。在一些情況下，可以組合使用兩種以上的負(fù)極活性材料。其中，就容量和輸出特性而言，優(yōu)選碳材料和鋰-過渡金屬復(fù)合氧化物作為負(fù)極活性物質(zhì)。無需說明，可以使用除以上以外的任何負(fù)極活性物質(zhì)。沒有特別限制活性物質(zhì)層13和15各自中的活性物質(zhì)的平均粒子大小。為了提高輸出特性，活性物質(zhì)的平均粒子大小優(yōu)選為1 20 μ m。此外，活性物質(zhì)層13和15各自包含粘合劑。沒有特別限制活性物質(zhì)層13、15所使用的粘合劑。粘合劑的例子包括熱塑性聚合物，諸如聚乙烯、聚丙烯、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚醚腈(PEN)、聚丙烯腈、聚酰亞胺、聚酰胺、纖維素、羧甲基纖維素(CMC)、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、聚氯乙烯、丁苯橡膠(SBR)、異戊二烯橡膠、丁二烯橡膠、乙丙橡膠、乙烯-丙烯-二烯共聚物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物及其氫化產(chǎn)品、苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物及其氫化產(chǎn)品等；含氟聚合物，諸如聚偏二氟乙烯(PVdF)、聚四氟乙烯(PTFE)、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物(FEP)、四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物(PFA)、乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)、聚氯三氟乙烯(PCTFE)、乙烯-氯三氟乙烯共聚物(ECTFE)和聚氟乙烯(PVF)等；基于偏氟乙烯的含氟橡膠，諸如偏氟乙烯-六氟丙烯橡膠(VDF-HFP橡膠)、偏氟乙烯-六氟丙烯-四氟丙烯橡膠(VDF-HFP-TFE橡膠)、偏氟乙烯-五氟丙烯橡膠(VDF-PFP橡膠)、偏氟乙烯-五氟丙烯-四氟乙烯橡膠(VDF-PFP-TFE橡膠)、偏氟乙烯-全氟甲基乙烯基醚-四氟乙烯橡膠(VDF-PFMVE-TFE橡膠)和偏氟乙烯-氯三氟乙烯橡膠(VDF-CTF橡膠)等；以及環(huán)氧樹脂。其中，優(yōu)選聚偏二氟乙烯、聚酰亞胺、丁苯橡膠、羧甲基纖維素、聚丙烯、聚四氟乙烯、聚丙烯腈和聚酰胺。由于優(yōu)選的這些粘合劑展示高的耐熱性并且具有非常大的對(duì)正極電位和負(fù)極電位均穩(wěn)定的電位窗，因此這些粘合劑適合用于活性物質(zhì)層中?？梢詥为?dú)使用以上的粘合劑，或者組合兩種以上來使用以上的粘合劑。也沒有特別限制活性物質(zhì)層13、15中的粘合劑量，只要該粘合劑量足以將活性物質(zhì)粘合即可?；钚晕镔|(zhì)層13、15中的粘合劑量優(yōu)選為0. 5 15質(zhì)量％，更優(yōu)選為1 10
質(zhì)量％。根據(jù)需要，活性物質(zhì)層13和15各自可以包含諸如導(dǎo)電助劑、電解質(zhì)鹽(鋰鹽)、離子導(dǎo)電聚合物等的添加劑。導(dǎo)電助劑是用以提高活性物質(zhì)層13、15的導(dǎo)電性的添加劑。導(dǎo)電助劑的例子包括例如乙炔黑等的炭黑，石墨，以及氣相生長碳纖維等的碳材料。添加至活性物質(zhì)層13、 15中的導(dǎo)電助劑在活性物質(zhì)層13、15內(nèi)有效地形成電子網(wǎng)絡(luò)，從而提高電池輸出特性。電解質(zhì)鹽(鋰鹽)的例子包括Li (C2F5SO2) 2N、LiPF6, LiBF4、LiQO4、LiAsF6 和 LiCF3SO30離子導(dǎo)電聚合物的例子包括基于聚環(huán)氧乙烷(PEO)和聚環(huán)氧丙烷(PPO)的聚合物。活性物質(zhì)層13、15的成分比率無特別限制，而可根據(jù)與非水溶劑二次電池有關(guān)的任何知識(shí)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整?；钚晕镔|(zhì)層13、15的厚度也無特別限制，而可根據(jù)與電池有關(guān)的任何知識(shí)進(jìn)行調(diào)整。例如，可以將活性物質(zhì)層13、15的厚度設(shè)置為約20 100 μ m。電食軍質(zhì)層可以使用液態(tài)電解質(zhì)或聚合物電解質(zhì)作為電解質(zhì)層17的電解質(zhì)材料。液態(tài)電解質(zhì)是作為支持鹽的鋰鹽溶解于作為可塑劑的有機(jī)溶劑的液態(tài)電解質(zhì)。作為可塑劑可使用的有機(jī)溶劑的例子包括諸如碳酸亞乙酯(EC)和碳酸亞丙酯(PC)等的碳酸酯類。支持鹽(鋰鹽)的例子包括諸如LiBETI等的與電極活性物質(zhì)層可使用的化合物相同的化合物。聚合物電解質(zhì)可以分類成包含電解液的凝膠電解質(zhì)和不包含電解質(zhì)的本征聚合物電解質(zhì)。凝膠電解質(zhì)是以上的液態(tài)電解質(zhì)滲透到離子導(dǎo)電性基體聚合物中的電解質(zhì)。離子導(dǎo)電性基體聚合物的例子包括聚環(huán)氧乙烷(PEO)、聚環(huán)氧丙烷(PPO)及其共聚物。諸如鋰鹽等的電解質(zhì)鹽可以很好地溶解在這些聚環(huán)氧烷系聚合物中。本征聚合物電解質(zhì)是支持鹽(鋰鹽)溶解于以上的基體聚合物中的電解質(zhì)，而不包含作為可塑劑的有機(jī)溶劑。形成這種本征聚合物電解質(zhì)的電解質(zhì)層使得可以在無需擔(dān)心溶液從電池泄漏的情況下獲得電池可靠性的提高。凝膠聚合物電解質(zhì)或本征聚合物電解質(zhì)的基體聚合物可以通過形成交聯(lián)結(jié)構(gòu)來提供良好的機(jī)械強(qiáng)度。為了形成這種交聯(lián)結(jié)構(gòu)，可以利用任何適當(dāng)?shù)木酆弦l(fā)劑對(duì)用于形成聚合物電解質(zhì)的可聚合材料(諸如PEO或PPO等)進(jìn)行諸如熱聚合、紫外線聚合、輻射誘導(dǎo)聚合或電子束誘導(dǎo)聚合等的任何聚合反應(yīng)。在電解質(zhì)層為液態(tài)電解質(zhì)的情況下，使用隔離體將電解質(zhì)材料保持在隔離體內(nèi)。 可以僅使用聚合物凝膠電解質(zhì)和本征聚合物電解質(zhì)，或者可以以滲透到隔離體中的形式來使用凝膠電解質(zhì)和本征聚合物電解質(zhì)。隔離體的例子包括諸如聚乙烯和聚丙烯等的聚烯烴的多孔膜。最外層集電體作為最外層集電體IlaUlb的材料，可以使用金屬材料和導(dǎo)電性聚合物材料。就便于進(jìn)行電流輸出而言，優(yōu)選使用金屬材料。金屬材料的例子包括金屬鋁、鎳、鐵、不銹鋼、 鈦和銅。還可以適當(dāng)使用鎳鋁包覆材料、銅鋁包覆材料和以上金屬的任意組合的鍍覆材料。 最外層集電體材料可以采用金屬表面上的鋁箔的形式。其中，就電子導(dǎo)電性和電池工作電位而言，特別優(yōu)選鋁和銅。密封構(gòu)件設(shè)置密封構(gòu)件31，以防止由于電解液從電解質(zhì)層117泄漏而引起的液結(jié)、電池10 內(nèi)相鄰的集電體11之間的接觸以及由于電池元件21中的單電池層19的端部之間的略微偏差而引起的短路。密封構(gòu)件31可以是具有絕緣性、防止固態(tài)電解質(zhì)材料脫落的密封性、抵抗來自外部的水分滲透的密封性(氣密性)以及電池工作溫度條件下的耐熱性的任何材料。這種材料的例子包括聚氨酯樹脂、環(huán)氧樹脂、聚乙烯樹脂、聚丙烯樹脂、聚酰亞胺樹脂和橡膠材料。 其中，就耐腐蝕性、耐化學(xué)性、易于成形(膜形成性)和成本效益等而言，優(yōu)選聚乙烯樹脂和聚丙烯樹脂作為密封構(gòu)件31的材料。
電池封裝體在本實(shí)施例中，由于高輸出和散熱的特性并且可應(yīng)用于諸如EV和HEV電池等的大型設(shè)備用電池，因而層壓膜四適合用作電池封裝體。層壓膜四的例子包括諸如依次層壓了聚丙烯層、鋁層和尼龍層的三層層壓膜等的鋁層壓膜。將層壓膜四形成為例如袋狀盒從而覆蓋電池元件21。然而，層壓膜四的形式不限于以上。作為電池封裝體，可選地，可以使用已知的金屬罐。圖11是示出雙極型鋰離子二次電池10的外觀的立體圖。如圖11所示，鋰離子二次電池10具有矩形扁平狀。通過對(duì)電池封裝體四的外周部進(jìn)行熱熔來將熱生成元件(電池元件)21封裝和密封在電池封裝體四中。鋰離子電池10不限于以上的層壓型扁平狀，并且可選地，可以是卷繞型圓筒狀， 或者是通過對(duì)這種圓筒狀進(jìn)行變形所形成的矩形扁平狀。在圓筒形電池結(jié)構(gòu)的情況下，沒有特別限制封裝體材料，并且該封裝體材料可以是層壓膜或傳統(tǒng)的圓筒罐(金屬罐)。優(yōu)選地，在本實(shí)施例中，將熱生成元件(電池元件)封裝在鋁層壓膜中，以減輕重量。如圖11所示，可以使用正極片58和負(fù)極片59來將電流取出到鋰離子二次電池10 的外部。這些片58和59電連接至最外層集電體Ila和lib或者集電板25和27，并且自兩側(cè)從層壓膜四的電池封裝體引出。然而，沒有特別限制片58和59的引出。可選地，可以將正極片58和負(fù)極片59從同一邊引出，或者可以分成多個(gè)部分并且從各個(gè)邊引出。在卷繞型電池結(jié)構(gòu)的情況下，代替片，可以使用例如圓筒罐(金屬罐)來形成端子。沒有特別限制片58和59的材料。對(duì)于鋰離子二次電池片，可以使用任何已知的高導(dǎo)電性材料。片材料的適當(dāng)例子包括諸如鋁、銅、鈦、鎳、不銹鋼(SUQ及其合金等的金屬材料。其中，就輕量、耐腐蝕性和高導(dǎo)電性而言，優(yōu)選鋁和銅。正極片58和負(fù)極片59可以為同種類的材料或者不同種類的材料。還可以根據(jù)需要使用正極端子引線和負(fù)極端子引線?？梢允褂萌魏我阎匿囯x子二次電池端子引線用的材料作為正極端子引線和負(fù)極端子引線的材料。期望利用例如耐熱性熱收縮絕緣管來覆蓋從電池封裝體四引出的任何部分，從而在與周圍設(shè)備或布線相接觸時(shí)不會(huì)發(fā)生接地故障，并由此不影響產(chǎn)品(汽車零件、特別為電子設(shè)備)的性能。這里，可以利用任何已知的制造方法來制造雙極型電池10。電池組在本實(shí)施例中，使用至少兩個(gè)以上的雙極型電池10來制造電池組。通過串聯(lián)連接或并聯(lián)連接雙極型電池10來自由調(diào)節(jié)電池組的容量和電壓。圖12、13和14是示出電池組的一個(gè)示例的外觀的平面圖、正視圖和側(cè)視圖。如圖12、13和14所示，電池組300具有以串聯(lián)或并聯(lián)方式電連接的多個(gè)可安裝/可拆卸的小型電池模塊250。電池模塊250各自具有以串聯(lián)或并聯(lián)方式電連接的多個(gè)雙極型二次電池 10。利用這種結(jié)構(gòu)，電池組300可以實(shí)現(xiàn)高容量和良好輸出特性，從而適合用作需要高體積能量密度和高體積輸出密度的車輛驅(qū)動(dòng)用電源或輔助電源。這里，電池模塊250經(jīng)由諸如母線等的電連接部件彼此電連接，并且利用連接夾具310以層的形式層壓。電池模塊250 中雙極型二次電池10的數(shù)量和電池組300中電池模塊250的數(shù)量是基于安裝有電池組300 的車輛(電動(dòng)車)所需的電池容量和輸出特性所確定的。車輛
雙極型二次電池10或組合多個(gè)雙極型二次電池10的電池組適合用于車輛。在本實(shí)施例中，雙極型二次電池10具有良好的長期可靠性和輸出特性并且壽命長，因而可以安裝在以EV驅(qū)動(dòng)距離長為特征的插電式混合電動(dòng)車或以單次充電的驅(qū)動(dòng)距離長為特征的電動(dòng)車上。換言之，雙極型二次電池10或者組合多個(gè)雙極型二次電池10的電池組適合用作車輛的電源。這些車輛的例子包括諸如混合電動(dòng)車、電動(dòng)車和燃料電池車等的機(jī)動(dòng)車輛。 這些機(jī)動(dòng)車輛不僅指四輪車(客車、例如卡車和公交車等的商用車、輕型汽車等)，還指兩輪車(摩托車等)或三輪車。雙極型二次電池10或組合多個(gè)雙極型二次電池10的電池組的應(yīng)用不限于以上的機(jī)動(dòng)車輛。可以應(yīng)用雙極型二次電池10或組合多個(gè)雙極型二次電池 10的電池組作為例如火車等的運(yùn)輸工具的任何其它車輛的電源以及諸如不間斷電源等的可裝配/可安裝電源。^M以下將通過示例來更詳細(xì)地說明本發(fā)明。在以下的示例中，利用水銀孔率計(jì)(由微晶儀器公司(Micromeritics Instrument Corporation)制造，產(chǎn)品編號(hào)為 AutoPore IV9510)來測量開孔率；并且通過利用SEM(由日立(Hitachi)制造，S-4000)進(jìn)行觀察來確定孔大小。示例 1按照以下工藝步驟來制造雙極型二次電池。1.制作集電體通過以下來制備導(dǎo)電性樹脂漿料，即提供作為非導(dǎo)電性聚合物材料(樹脂)的單液未固化的環(huán)氧樹脂(95質(zhì)量％)和作為導(dǎo)電性填料的炭黑(平均粒子大小0. 1 μ m) (5質(zhì)量％)，并且在50°C下對(duì)由此提供的固體物質(zhì)進(jìn)行捏合。此外，提供聚(對(duì)苯二甲酸乙二醇酯)(PET)的剝離膜。對(duì)該膜涂布導(dǎo)電性樹脂漿料并進(jìn)行干燥，由此形成碳粒子分散在環(huán)氧樹脂中的樹脂層。利用拉伸機(jī)對(duì)由此形成的樹脂層進(jìn)行拉伸。據(jù)此，獲得了開孔率為30%、 孔大小為3μπι并且厚度為100 μ m的導(dǎo)電性炭黑分散的環(huán)氧樹脂膜(以下還稱為膜A)作為集電體。2.形成lH極層和負(fù)極層提供包括85質(zhì)量％的作為正極活性物質(zhì)的LiMn2O4 (平均粒子大小10 μ m)、5質(zhì)量％的作為導(dǎo)電助劑的乙炔黑和10質(zhì)量％的作為粘合劑的PVdF的固體物質(zhì)。通過向該固體物質(zhì)添加適當(dāng)量的N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)來制備正極物質(zhì)漿料。通過對(duì)在以上的項(xiàng)1中制作的集電體的一側(cè)涂布正極活性物質(zhì)糊劑并進(jìn)行干燥來在該側(cè)上形成正極層。然后，對(duì)該正極層加壓直至厚度為36 μ m。通過將90質(zhì)量％的作為負(fù)極活性物質(zhì)的硬質(zhì)碳(平均粒子大小10μπι)和10質(zhì)量％的作為粘合劑的PVdF與適當(dāng)量的作為漿料粘度調(diào)整溶劑的NMP混合，來制備負(fù)極物質(zhì)漿料。通過向在以上的項(xiàng)1中制作的集電體的另一側(cè)涂布負(fù)極活性物質(zhì)糊劑并進(jìn)行干燥來在該側(cè)上形成負(fù)極層。然后，對(duì)該負(fù)極層加壓直至厚度為30 μ m。因而，獲得了一側(cè)形成有正極層且另一側(cè)形成有負(fù)極層的雙極型電極。將由此獲得的雙極型電極切割成140mm X 90mm的大小，其中，該電極材料的外周部附近IOmm的寬度未涂布活性物質(zhì)層(正極層和負(fù)極層)。即，制作具有大小為 120mmX70mm的電極部和作為密封邊距的寬度為IOmm的外周密封部的雙極型電極。
通過將90質(zhì)量％的1.0M LiPF6在碳酸亞丙酯(PC)-碳酸亞乙酯(EC)溶劑 (1 1(體積比))中的電解液、10質(zhì)量％的包含10質(zhì)量％的HEP成分的聚偏氟乙烯-六氟丙烯(PVdF-HFP)以及作為漿料粘度調(diào)整溶劑的DMC混合，來制備電解質(zhì)材料(預(yù)凝膠材料)。向雙極型電極的電極部兩側(cè)的正極層和負(fù)極層整個(gè)涂布電解質(zhì)材料(預(yù)凝膠材料)，之后在室溫下進(jìn)行干燥以將DMC溶劑從該電解質(zhì)材料去除。由此，完成了凝膠電解質(zhì)材料滲入到電極層中的雙極型電極。正極層的厚度和負(fù)極層的厚度分別保持為36μπι和 30 μ m03.制備凝膠聚合物電解質(zhì)層還向聚丙烯的多孔膜隔離體(厚度20μπι)的兩側(cè)涂布以上所制備的電解質(zhì)材料 (預(yù)凝膠材料)，之后在室溫下進(jìn)行干燥以將DMC溶劑從該電解質(zhì)材料去除，由此形成凝膠聚合物電解質(zhì)層(厚度20 μ m)。4.層壓在雙極型電極的正極層上配置凝膠電解質(zhì)層。在雙極型電極的凝膠電解質(zhì)層周圍配置寬度為12mm且厚度為100 μ m的PE (聚乙烯)膜作為密封材料。重復(fù)以上的過程以將六層的雙極型電極層壓到一起。從上下兩側(cè)對(duì)密封材料進(jìn)行加壓(加熱和加壓)，由此進(jìn)行熔融(加壓條件0. 2MPa、160°C、5S)，以形成用以密封各個(gè)層的密封構(gòu)件。針對(duì)由此產(chǎn)生的電池元件制備各自具有厚度為IOOym且大小為130mmX80mm的 Al板(作為電極集電板)的電極集電板(電端子)，從而覆蓋電池元件的整個(gè)水平表面，其中，該Al板的一部分(寬度20mm)延伸到電池元件的水平表面外部(作為電極片)。電池元件被夾持在這些電極集電板之間，然后封裝并真空密封在鋁層壓膜的電池封裝體中。據(jù)此，利用大氣壓的力量從兩側(cè)對(duì)整個(gè)電池元件加壓。結(jié)果，獲得了電池元件和電極集電板之間的接觸增強(qiáng)了的5個(gè)串聯(lián)單電池的雙極型二次電池結(jié)構(gòu)(5個(gè)單電池層串聯(lián)連接)。5.雙極型二次電池結(jié)構(gòu)的加壓在表面壓力為lkg/cm2且溫度為80。C下對(duì)以上獲得的雙極型二次電池結(jié)構(gòu)進(jìn)行熱加壓1小時(shí)，從而對(duì)該雙極型電池結(jié)構(gòu)的未固化的密封部(環(huán)氧樹脂)進(jìn)行固化。這樣，完成了雙極型二次電池。在該工藝步驟中，密封部被加壓至給定厚度并被固化。示例 2除了工藝步驟1中的拉伸條件改變以外，以與示例1相同的方式形成開孔率為 45%、孔大小為3μπι并且厚度為100 μ m的兩張導(dǎo)電性炭黑分散的環(huán)氧樹脂膜(以下還稱為“膜B”)和開孔率為0%且厚度為100 μ m的一張導(dǎo)電性炭黑分散的環(huán)氧樹脂膜(以下還稱為“膜C”)。將由此形成的導(dǎo)電性樹脂膜按膜B、膜C和膜B的順序?qū)訅旱揭黄鸩⑶疫M(jìn)行壓延，由此制作具有三個(gè)導(dǎo)電性樹脂層的層壓結(jié)構(gòu)的集電體。除了使用以上獲得的集電體制作各個(gè)雙極型電極以外，以與示例1相同的方式制造雙極型二次電池。示例 3通過以與示例2相同的方式形成一張膜B和一張膜C、將所形成的一張膜B和一張膜C層壓到一起并且進(jìn)行壓延，來制作各自具有兩個(gè)導(dǎo)電性樹脂層的層壓結(jié)構(gòu)的集電體。 除了通過在各個(gè)集電體的膜B表面?zhèn)壬贤坎颊龢O物質(zhì)漿料并進(jìn)行干燥以及將由此產(chǎn)生的正極層加壓成厚度為36 μ m、而在各個(gè)集電體的膜C表面?zhèn)壬贤坎钾?fù)極物質(zhì)漿料并進(jìn)行干燥以及將由此產(chǎn)生的負(fù)極層加壓成厚度為30 μ m來制作各個(gè)雙極型電極以外，以與示例1 相同的方式制造雙極型二次電池。示例 4以與示例2相同的方式形成一張膜B和一張膜C、將所形成的一張膜B和一張膜C 層壓到一起并且進(jìn)行壓延，由此制作具有兩個(gè)導(dǎo)電性樹脂層的層壓結(jié)構(gòu)的集電體。除了通過在各個(gè)集電體的膜C表面?zhèn)壬贤坎颊龢O物質(zhì)漿料并進(jìn)行干燥以及將由此產(chǎn)生的正極層加壓成厚度為36 μ m、而在各個(gè)集電體的膜B表面?zhèn)壬贤坎钾?fù)極物質(zhì)漿料并進(jìn)行干燥以及將由此產(chǎn)生的負(fù)極層加壓成厚度為30 μ m來制作各個(gè)雙極型電極以外，以與示例1相同的方式制造雙極型二次電池。示例 5除了工藝步驟1中的拉伸條件改變以外，以與示例1相同的方式形成開孔率為 40%、孔大小為3μπι并且厚度為100 μ m的兩張導(dǎo)電性炭黑分散的環(huán)氧樹脂膜(以下還稱為“膜D”)和開孔率為20%、孔大小為3 μ m并且厚度為100 μ m的一張導(dǎo)電性炭黑分散的環(huán)氧樹脂膜(以下還稱為“膜E”)。將由此形成的樹脂膜按膜D、膜E和膜D的順序?qū)訅旱揭黄鸩⑶疫M(jìn)行壓延，由此制作具有三個(gè)導(dǎo)電性樹脂層的層壓結(jié)構(gòu)的集電體。除了使用以上獲得的集電體來制作各個(gè)雙極型電極以外，以與示例1相同的方式制造雙極型二次電池。示例 6除了工藝步驟1中的拉伸條件改變以外，以與示例1相同的方式形成開孔率為 40%、孔大小為5μπι并且厚度為100 μ m的兩張導(dǎo)電性炭黑分散的環(huán)氧樹脂膜(以下還稱為“膜F”)。此外，以與示例5相同的方式形成一張膜E。將由此形成的樹脂膜按膜F、膜E 和膜F的順序?qū)訅旱揭黄鸩⑶疫M(jìn)行壓延，由此制作具有三個(gè)導(dǎo)電性樹脂層的層壓結(jié)構(gòu)的集電體。除了使用以上獲得的集電體來制作各個(gè)雙極型電池以外，以與示例1相同的方式制造雙極型二次電池。比較示例除了在工藝步驟1中不利用拉伸機(jī)進(jìn)行拉伸以外，以與示例1相同的方式制作雙極型二次電池。即，所使用的各個(gè)集電體均為無孔的炭黑分散的環(huán)氧樹脂膜(以下還稱為 “膜 G，，)。表1示出示例1 6和比較示例的集電體的構(gòu)成。表權(quán)利要求
1.一種雙極型電池用集電體，包括導(dǎo)電性樹脂層，其被形成為當(dāng)所述導(dǎo)電性樹脂層的至少一部分達(dá)到預(yù)定溫度時(shí)，沿所述導(dǎo)電性樹脂層的垂直方向流過所述導(dǎo)電性樹脂層的所述至少一部分的電流被阻斷。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙極型電池用集電體，其特征在于，所述導(dǎo)電性樹脂層的所述至少一部分在達(dá)到所述預(yù)定溫度時(shí)收縮。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的雙極型電池用集電體，其特征在于，所述導(dǎo)電性樹脂層內(nèi)形成有多個(gè)孔。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的雙極型電池用集電體，其特征在于，所述導(dǎo)電性樹脂層的正極表面?zhèn)群拓?fù)極表面?zhèn)戎辽僦坏拈_孔率高于所述導(dǎo)電性樹脂層的中央部的開孔率。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的雙極型電池用集電體，其特征在于，存在于所述導(dǎo)電性樹脂層的正極表面?zhèn)群拓?fù)極表面?zhèn)戎辽僦恢械目椎拇笮〈笥诖嬖谟谒鰧?dǎo)電性樹脂層的中央部中的孔的大小。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙極型電池用集電體，其特征在于，所述導(dǎo)電性樹脂層包含第一聚合物和第二聚合物；并且其中，所述第一聚合物的熔點(diǎn)低于所述第二聚合物的熔點(diǎn)， 以使得當(dāng)所述導(dǎo)電性樹脂層的所述至少一部分達(dá)到所述預(yù)定溫度時(shí)，所述第一聚合物的至少一部分熔融。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的雙極型電池用集電體，其特征在于，所述導(dǎo)電性樹脂層包括包含所述第一聚合物的低熔點(diǎn)層和包含所述第二聚合物的高熔點(diǎn)層。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的雙極型電池用集電體，其特征在于，包含所述第一聚合物的低熔點(diǎn)層配置在包含所述第二聚合物的高熔點(diǎn)層的至少一個(gè)表面上。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的雙極型電池用集電體，其特征在于，所述導(dǎo)電性樹脂層包括包含所述第二聚合物的高熔點(diǎn)層和包含所述第一聚合物的低熔點(diǎn)粒子，并且所述低熔點(diǎn)粒子配置在所述高熔點(diǎn)層內(nèi)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的雙極型電池用集電體，其特征在于，包含所述第一聚合物的低熔點(diǎn)粒子配置在包含所述第二聚合物的高熔點(diǎn)層的表面。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的雙極型電池用集電體，其特征在于，包含所述第二聚合物的高熔點(diǎn)層內(nèi)形成有多個(gè)孔。
12.—種雙極型電池，包括根據(jù)權(quán)利要求1至11中任一項(xiàng)所述的雙極型電池用集電體。
全文摘要
提供一種雙極型電池用集電體，包括導(dǎo)電性樹脂層，并且所述導(dǎo)電性樹脂層被形成為當(dāng)所述導(dǎo)電性樹脂層的至少一部分達(dá)到預(yù)定溫度時(shí)，在達(dá)到所述預(yù)定溫度的部分處沿著所述導(dǎo)電性樹脂層的垂直方向流動(dòng)的電流被阻斷。還提供一種使用上述集電體的雙極型電池。利用上述集電體可以抑制雙極型電池的局部熱生成，從而提高了該雙極型電池的耐久性。
文檔編號(hào)H01M4/64GK102349181SQ201080011649
公開日2012年2月8日 申請(qǐng)日期2010年1月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月12日
發(fā)明者下井田良雄, 保坂賢司, 堀江英明, 宮竹一希 申請(qǐng)人:日產(chǎn)自動(dòng)車株式會(huì)社