本发明的实施方式涉及非水电解质电池及电池组。
背景技术：
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
技术实现要素：
发明要解决的课题
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lto)。正极活性物质层11可吸留和释放锂。负极活性物质层12的反应电位存在于1.5v附近。将lmp或lto和导电助剂、粘结材料与分别相对于双极性电极8的总重量的5wt％碳、10wt％聚偏二氟乙烯混合。通过形成它们的混合物，制作图3a、图3b所示的双极性电极8的单元要素。
图4为示出将图3a、图3b的双极性电极8的单元要素的集电体10被弯曲成梯状(段状)的弯曲状态的侧视图。在此，在图4中，在集电体10的长度方向的中央位置，形成向上弯曲成l字状的第1弯曲部10a、和将该第1弯曲部10a横向弯曲成l字状的第2弯曲部10b。由此，在第1弯曲部10a和第2弯曲部10b之间形成竖板部10c。进而，在竖板部10c的下侧，配置经由第1弯曲部10a连接的第1横板部10d，在竖板部10c的上侧，配置经由第2弯曲部10b连接的第2横板部10e。然后，在第1横板部10d的上面，配置正极活性物质层11，在第2横板部10e的下面，配置负极活性物质层12。
图5是将多个图4的双极性电极8的单元要素在本实施方式中以6段堆叠而串联连接的双极性电极8的堆叠体9的侧视图。在本实施方式的堆叠体9中，将第1段的双极性电极8的单元要素标记为第1单元要素8a，同样地，分别将第2段标记为第2单元要素8b、将第3段标记为第3单元要素8c、将第4段标记为第4单元要素8d、将第5段标记为第5单元要素8e、将第6段标记为第6单元要素8f。进而，对于各单元要素8a～8f的同一构成部分，标记为相同的符号来表示。
堆叠体9是将双极性电极8的单元要素8的正极活性物质层11和负极活性物质层12的任一方与和双极性电极8的单元要素8在堆叠方向上邻接的另一单元要素8的正极活性物质层11和负极活性物质层12的任意另一方以相对配置的状态依次堆叠。
图5中，第1段的单元要素8a的负极活性物质层12a与和堆叠体9的在堆叠方向上邻接的第2段的单元要素8b的正极活性物质层11b以相对配置的状态堆叠。进而，在负极活性物质层12a和正极活性物质层11b之间插入用于隔离正极活性物质层12b和负极活性物质层12a的非水电解质层(隔膜)13。由此，形成第1电池14a。
双极性电极8的第2段的单元要素8b和在堆叠体9的堆叠方向上邻接的第3段的单元要素8c之间的堆叠状态也是同样的关系，进而，之后的后段的邻接的2个单元要素8之间的堆叠状态也是同样的关系。由此，如图6中示意性地所示那样，形成了6个单元要素8a～8f堆叠成6段的双极性电极8的堆叠体9。然后，在第2段的单元要素8b的负极活性物质层12b与第3段的单元要素8c的正极活性物质层11c之间插入非水电解质层(隔膜)13，形成第2电池14b。
同样地，在第3段的单元要素8c的负极活性物质层12c与第4段的单元要素8d的正极活性物质层11d之间插入非水电解质层(隔膜)13，形成第3电池14c。进而，在第4段的单元要素8d的负极活性物质层12d与第5段的单元要素8e的正极活性物质层11e之间插入非水电解质层(隔膜)13，形成第4电池14d。在第5段的单元要素8e的负极活性物质层12e与第6段的单元要素8f的正极活性物质层11f之间插入非水电解质层(隔膜)13，形成第5电池14e。
予以说明，图6中，为了容易理解，6个单元要素8a～8f在上下方向上错开表示，但实际中，6个单元要素8a～8f在图6中的上端位置和下端位置配置在同一平面上。进而，图5中，将上下方向称为堆叠体9的堆叠方向，将左右方向称为与堆叠体9的堆叠方向垂直的电池并排方向。
本实施方式中，如图7所示那样，将上述的堆叠体9沿该堆叠体9的堆叠方向卷绕成螺旋状，构成第1形态的双极性电极8的电极组3。予以说明，图7示出将双极性电极8的单元要素堆叠成n段(在此为13段)的堆叠体9。
进而，图8是示出第1实施方式的非水电解质电池1的电极组3的集电标签15a、15b的安装状态的透视图。在此，如图8所示那样，在电极组3的一端侧(图8中右端侧)的电极组3的外周面，形成1个正极用的集电用标签15a。进而，在电极组3的另一端侧(图8中左端侧)，形成1个负极用的集电用标签15b。这些集电标签15a、15b与电极组3的螺旋的中心轴的轴向平行地突出。予以说明，集电标签15a、15b的突出方向并不限定于此，例如，集电标签15a、15b可以沿电极组3的外周面的接线方向(与电极组3的螺旋的中心轴的轴向垂直的方向)突出。
如图1所示那样，在第1实施方式的非水电解质电池1中，上述螺旋结构的第1形态的双极性电极8的电极组3装纳在外包装部件2内。在外包装部件2的内周面，例如配设无纺布、树脂材料等绝缘部件。
在双极性电极8的电极组3的外周端附近，正极用的集电用标签15a与由正极活性物质层11堆叠而成的集电体10连接，负极用的集电用标签15b与由负极活性物质层12堆叠而成的集电体10连接。这些负极用的集电用标签15b和正极用的集电用标签15a从外包装部件2的未图示的开口部向外部延伸，分别与负极端子和正极端子连接。通过夹持负极用的集电用标签15b和正极用的集电用标签15a而热封外包装部件2的开口部，将双极性电极8和非水电解质完全密封。
接着，更详细地说明第1实施方式的非水电解质电池1。电极组可以保持非水电解质。非水电解质可以与电极组一起装纳在外包装部件2的主要部分中。
第1实施方式的非水电解质电池1可以防止非水电解质经由设置在引线挟持部的开口部而漏出，即，防止非水电解质从电池内部向电池外部泄漏。特别是，在第1实施方式的非水电解质电池1中，电极引线被热封在设置在引线挟持部的开口部的周边，热封呈现出高密封性。因此，可进一步防止非水电解质从电池1的内部向电池1的外部泄漏。电极组3可以包括正极和负极。进而，电极组3也可以包括介于正极和负极之间的隔膜。
正极可以具备正极集电体和在正极集电体上形成的正极材料层。正极材料层既可以形成在正极集电体的两面上，或者也可以仅形成在单面上。另外，正极集电体可以包括在其任意面上不形成正极材料层的无正极材料层的负载部。
正极材料层可以含有正极活性物质。正极材料层还可以含有导电剂和粘合剂。可以配合导电剂以提高集电性能，且抑制正极活性物质与正极集电体之间的接触电阻。可以配合粘合剂以填充分散的正极活性物质的间隙，并且粘合正极活性物质和正极集电体。
正极例如可以经由正极集电体的无正极材料层的负载部，与电极引线(即正极引线)连接。正极与正极引线的连接例如可以通过焊接来进行。
负极可以具备负极集电体和在负极集电体上形成的负极材料层。负极材料层既可以形成在负极集电体的两面上，或者也可以仅形成在单面上。另外，负极集电体可以包括在其任意面上不形成负极材料层的无负极材料层的负载部。
负极材料层可以含有负极活性物质。负极材料层还可以含有导电剂和粘合剂。可以配合导电剂以提高集电性能，且抑制负极活性物质与负极集电体之间的接触电阻。可以配合粘合剂以填充分散的负极活性物质的间隙，并且粘合负极活性物质和负极集电体。
负极例如可以经由负极集电体的无负极材料层的负载部，与电极引线(即负极引线)连接。负极与负极引线的连接例如可以通过焊接来进行。
以下，说明可在第1实施方式的非水电解质电池中使用的构件和材料。
[1]负极
负极例如可以通过将负极活性物质、导电剂和粘合剂分散在适当的溶剂中而得到的负极剂糊涂布在负极集电体的单面或两面，使其干燥而制作。干燥后，可以对负极剂糊进行压制。
作为负极活性物质，例如可举出可吸留和释放锂离子的碳质物质、金属氧化物、金属硫化物、金属氮化物、合金、轻金属等。
作为可吸留和释放锂离子的碳质物质，例如可举出焦炭、碳纤维、热分解气相碳物质、石墨、树脂烧结体、中间相沥青系碳纤维、或中间相球形碳的烧结体等。其中，优选使用在2500℃以上石墨化的中间相沥青系碳纤维或中间相球状碳，因为可以提高电极容量。
作为金属氧化物，例如可举出含钛金属复合氧化物，例如snb0.4p0.6o3.1，snsio3等锡系氧化物，例如sio等硅系氧化物，例如wo3等钨系氧化物等。在这些金属氧化物中，优选使用比金属锂的电位高0.5v或更大的负极活性物质，例如钛酸锂这样的含钛金属复合氧化物，因为即使在快速对电池充电的情况下，也能抑制在负极上产生锂枝晶，并且能够抑制电池的劣化。
作为含钛金属复合氧化物，例如可举出氧化物合成时不含锂的钛系氧化物、锂钛氧化物、锂钛氧化物的一部分构成元素被例如选自nb、mo、w、p、v、sn、cu、ni和fe中的至少1种不同的元素替代的锂钛复合氧化物等。作为锂钛氧化物，例如可举出具有尖晶石结构的钛酸锂(例如，li4+xti5o12(x为在0≤x≤3的范围内因充放电而变化的值))、青铜型结构(b)或锐钛矿型结构的钛氧化物(例如，lixtio2(0≤x≤1)，充电前的组成为tio2)、斜方锰矿型的钛酸锂(例如，li2+yti3o7(y为在0≤y≤3的范围内因充放电而变化的值)、铌钛氧化物(例如，lixnbatio7(0≤x，更优选的范围为0≤x≤1、1≤a≤4))等。
作为钛系氧化物，可举出tio2、含有ti和选自p、v、sn、cu、ni、co和fe中的至少1种元素的金属复合氧化物等。tio2优选为在300～500℃的温度下热处理的低结晶性的锐钛矿型tio2。作为含有ti和选自p、v、sn、cu、ni、co和fe中的至少1种元素的金属复合氧化物，例如可举出tio2-p2o5、tio2-v2o5、tio2-p2o5-sno2、tio2-p2o5-meo(me为选自cu、ni、co和fe中的至少1种元素)等。该金属复合氧化物优选具有结晶相和非晶相共存或仅存在非晶相的微结构。金属复合氧化物通过具有这样的微结构可以大幅提高循环性能。其中，优选锂钛氧化物、含有ti和选自p、v、sn、cu、ni、co和fe中的至少1种元素的金属复合氧化物。
作为金属硫化物，可举出硫化锂(tis2)、硫化钼(mos2)、硫化铁(fes、fes2、lixfes2(其中，0<x≤1)等。作为金属氮化物，可举出锂钴氮化物(lixcoyn(其中，0<x<4、0<y<0.5))等。
作为负极活性物质，期望使用具有尖晶石结构的钛酸锂。
作为导电剂，可以使用碳材料。作为碳材料，例如可举出乙炔黑、炭黑、焦炭、碳纤维、石墨等。
作为粘合剂，例如可以使用聚四氟乙烯(ptfe)、聚偏二氟乙烯(pvdf)、乙烯-丙烯-二烯共聚物(epdm)、苯乙烯-丁二烯橡胶(sbr)、羧甲基纤维素(cmc)等。
作为负极集电体，可以使用各种金属箔等以对应于负极电位，例如可举出铝箔、铝合金箔、不锈钢箔、钛箔、铜箔、镍箔等。此时的箔的厚度优选为8μm以上25μm以下。另外，当负极电位比金属锂高0.3v时，例如，使用锂钛氧化物作为负极活性物质时，优选使用铝箔或铝合金箔，因为可以减少电池的重量。
铝箔和铝合金箔的平均晶粒尺寸优选为50μm以下。这使得可以显著增大负极集电体的强度，可以在高压制压力下使负极高密度化，由此可以增大电池容量。另外，可以防止高温环境下(40℃以上)的过放电循环中的负极集电体的溶解和腐蚀劣化，因此可以抑制负极阻抗的上升。进而，还可以提高输出性能、快速充电性能、充放电循环性能。平均晶粒尺寸的更优选的范围为30μm以下，进一步优选的范围为5μm以下。
平均晶粒尺寸可按如下所述求得。用光学显微镜对集电体表面的组织(织构)进行组织观察，求出1mm×1mm的区域内存在的晶粒个数“n”。使用该n，由公式s＝1×106/n(μm2)求出平均晶粒面积s。从得到的s的值，通过下述式(a)，可计算出平均晶粒尺寸d(μm)。
d＝2(s/π)1/2(a)
对于平均晶粒尺寸为50μm以下的范围的铝箔或铝合金箔，其晶粒尺寸(直径)受到材料组成、杂质、加工条件、热处理过程以及退火中的加热条件等诸多因子的复杂影响，因此，在铝箔或铝合金箔的制造工序中，通过上述各个因子的组合来调节晶粒尺寸。
铝箔和铝合金箔的厚度优选为20μm以下，更优选为15μm以下。铝箔的纯度优选为99％以上。作为铝合金，优选含有镁、锌、硅等中的至少1种元素的合金。另一方面，优选将铁、铜、镍、铬等过渡金属的含量设定为1％以下。予以说明，在车载用的情况下，特别优选使用铝合金箔。
对于上述负极活性物质、导电剂和粘合剂的配比，优选设定为：负极活性物质在80～95重量％的范围，导电剂在3～20重量％的范围，粘合剂在1.5～7重量％的范围。
[2]正极
正极例如可以通过将正极活性物质、导电剂和粘合剂分散在适当的溶剂中而得到的正极剂糊涂布在正极集电体的单面或两面，使其干燥而制作。干燥后，可以对正极剂糊进行压制。
作为正极活性物质，可举出各种氧化物、硫化物等。例如可举出二氧化锰(mno2)、氧化铁、氧化铜、氧化镍、锂锰复合氧化物(例如，lixmn2o4或lixmno2(其中，0≤x≤1.2))、锂镍复合氧化物(例如，lixnio2(其中，0≤x≤1.2))、锂钴复合氧化物(lixcoo2(其中，0≤x≤1.2))、锂镍钴复合氧化物(例如，lini1-ycoyo2(其中，0<y≤1))、锂锰钴复合氧化物(例如，limnyco1-yo2(其中，0<y≤1))、尖晶石型锂锰镍复合氧化物(lixmn2-yniyo4(其中，0≤x≤1.2，0<y≤1))、具有橄榄石结构的锂磷氧化物(lixfepo4、lixfe1-ymnypo4、lixmnpo4、lixmn1-yfeypo4、lixcopo4等(其中，0≤x≤1.2，0<y≤1))、硫酸铁(fe2(so4)3)、钒氧化物(例如，v2o5)等。
另外，作为正极活性物质，可举出聚苯胺、聚吡咯等导电性聚合物材料、二硫化物系聚合物材料、硫(s)、氟化碳等有机材料、以及无机材料。
作为更优选的正极活性物质，可举出热稳定性高的尖晶石型锰锂(lixmn2o4(其中，0≤x≤1.1))、橄榄石型磷酸铁锂(lixfepo4(其中，0≤x≤1))、橄榄石型磷酸锰锂(lixmnpo4(其中，0≤x≤1))、橄榄石型磷酸锰铁锂(lixmn1-yfeypo4(其中，0≤x≤1，0<y≤0.5))等。
或者，可以使用将这些正极活性物质的两种以上混合而成的混合物。
作为导电剂，例如可以使用乙炔黑、炭黑、人工石墨、天然石墨、导电性聚合物等。
作为粘合剂，例如可以使用聚四氟乙烯(ptfe)、聚偏二氟乙烯(pvdf)、pvdf的氢或氟中的至少1个被其他取代基取代的改性pvdf、偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、聚偏二氟乙烯-四氟乙烯-六氟丙烯的三元共聚物等。
作为用于分散粘合剂的有机溶剂，可以使用n-甲基-2-吡络烷酮(nmp)、二甲基甲酰胺(dmf)等。
作为正极集电体，例如可举出厚度8～25μm的铝箔、铝合金箔、不锈钢箔、钛箔等。
正极集电体优选为铝箔或铝合金箔，与负极集电体同样地，铝箔或铝合金箔的平均晶粒尺寸优选为50μm以下。铝箔或铝合金箔的平均晶粒尺寸更优选为30μm以下，进一步优选为5μm以下。通过使上述平均晶粒尺寸为50μm以下，可显著增大铝箔或铝合金箔的强度，可以在高压制压力下将正极高密度化，从而可以增大电池的容量。
对于平均晶粒尺寸为50μm以下的范围的铝箔或铝合金箔，其晶粒尺寸(直径)受到材料组成、杂质、加工条件、热处理过程以及退火中的加热条件等诸多因子的复杂影响，因此，在铝箔或铝合金箔的制造工序中，通过上述各个因子的组合来调节晶粒尺寸。
铝箔和铝合金箔的厚度优选为20μm以下，更优选为15μm以下。铝箔的纯度优选为99％以上。作为铝合金，优选含有镁、锌、硅等元素的合金。另一方面，优选将铁、铜、镍、铬等过渡金属的含量设定为1％以下。
对于上述正极活性物质、导电剂和粘合剂的配比，优选设定为：正极活性物质在80～95重量％的范围，导电剂在3～20重量％的范围，粘合剂在1.5～7重量％的范围。
[3]隔膜
作为隔膜，例如可以使用多孔隔膜。作为多孔隔膜，例如可举出含有聚乙烯、聚丙烯、纤维素、或聚偏二氟乙烯(pvdf)的多孔膜、合成树脂制无纺布等。其中，优选由聚乙烯或聚丙烯或两者构成的多孔膜，因为其在电池温度上升时，容易通过关闭功能，关闭细孔，以显著降低充电和放电电流，因而可以提高二次电池的安全性。从低成本化的观点考虑，优选使用纤维素类隔膜。
[4]非水电解质
作为非水电解质，可举出通过将选自libf4、lipf6、liasf6、liclo4、licf3so3、lin(cf3so2)2、lin(c2f5so2)2、li(cf3so2)3c、lib[(oco)2]2等中的1种以上的锂盐溶解在有机溶剂中而得到的浓度为0.5～2mol/l的范围的有机电解液。
作为有机溶剂，优选使用碳酸丙烯酯(pc)、碳酸乙烯酯(ec)等环状碳酸酯，碳酸二乙烯酯(dec)、碳酸二甲酯(dmc)、碳酸甲基乙酯(mec)等链状碳酸酯、二甲氧基乙烷(dme)、二乙氧基乙烷(dee)等链状醚，四氢呋喃(thf)、二氧戊环(dox)等环状醚，γ-丁内酯(gbl)、乙腈(an)、环丁砜(sl)等的单独或混合的溶剂。
另外，作为非水电解质，可以使用含有锂离子的常温熔融盐(离子性熔体)。当选择由锂离子、有机物阳离子和阴离子构成的离子性熔体、在100℃以下、优选在室温或更低的温度下为液态的离子性熔体时，可得到在宽温度范围内工作的二次电池。
[5]壳
可作为壳使用的不锈钢构件的厚度期望设定为0.2mm以下。例如，不锈钢构件可以由复合膜材构成，所述复合膜材按以下顺序依次堆叠而成：位于最内层的热熔融粘接性树脂膜(热塑性树脂膜)、不锈钢制的金属箔、和具有刚性的有机树脂膜。
作为热熔融粘接性树脂膜，例如可以使用聚乙烯(pe)膜、聚丙烯(pp)膜、聚丙烯-聚乙烯共聚物膜、离聚物膜、乙烯-乙酸乙烯酯(eva)膜等。另外，作为上述具有刚性的有机树脂膜，例如可以使用聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)膜、尼龙膜等。
壳可以由具有可成为装纳电极组的主要部分的凹部和该凹部外侧的轮廓部的壳本体、以及盖体构成。此时，壳本体和盖体可以无缝地连接，以形成一体化构件。
[6]电极引线
作为可与正极电连接的电极引线，即正极引线，例如可以使用铝、钛和基于它们的合金、不锈钢等。
作为可与负极电连接的电极引线、即负极引线，例如可以使用镍、铜和基于它们的合金等。当负极电位比锂金属的电位高于1v时，例如在使用钛酸锂作为负极活性物质的情况下等，作为负极引线的材料，可以使用铝或铝合金。此时，优选将铝或铝合金用于正极引线和负极引线两者，因为其轻量且电阻被抑制在较低值。
从机械特性的观点考虑，优选正极引线和负极引线的强度不比所连接的正极集电体或负极集电体的强度大很多，以缓解连接部分的应力集中。作为与集电体的连接手段，当采用超声波焊接作为优选方法之一时，正极引线或负极引线中的杨氏模量较低的一方，可容易地执行强力的焊接。
例如，经过退火处理的纯铝(jis1000系列)优选作为正极引线或负极引线的材料。
正极引线的厚度期望设为0.1～1mm，更优选的范围为0.2～0.5mm。
负极引线的厚度期望设为0.1～1mm，更优选的范围为0.2～0.5mm。
上述构成的第1实施方式的非水电解质电池1中，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、和在集电体10的另一面侧的负极活性物质层12。将双极性电极8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的厚度方向上不重合。然后，设置经由非水电解质层13将多个双极性电极8堆叠的堆叠体9。堆叠体9是将双极性电极8的正极活性物质层11和负极活性物质层12的任一方和与双极性电极8在堆叠方向上邻接的另一双极性电极8的正极活性物质层11和负极活性物质层12的任意另一方以相对配置的状态依次堆叠。进而，形成双极性电极8的堆叠体9卷绕成螺旋状的第1形态的堆叠体9，将该第1形态的堆叠体9装纳在外包装部件2内。因此，通过上述构成，可谋求实现作为双极性电池的非水电解质电池1在小体积的同时的高能量密度化和低电阻化，并且可防止液体接界，可简易地制作。
图9和图10示出非水电解质电池的第2实施方式。本实施方式是将双极性电极8的堆叠体9沿卷绕成螺旋状的卷绕方向与第1实施方式的卷绕方向不同的方向进行卷绕。即，在本实施方式中，如图10所示那样，其构成为：在堆叠体9的电池并排方向(与第1实施方式的堆叠体9的卷绕方向垂直的方向)将堆叠体9卷绕成螺旋状。
本实施方式的双极性电极8的堆叠体9在电极组3的一端侧(图9中上端侧)的电极组3的外周面，形成1个正极用的集电用标签15a。进而，在电极组3的图9中，在上端侧中央位置，形成1个负极用的集电用标签15b。这些集电标签15a、15b与电极组3的螺旋的中心轴的轴向平行地突出。
予以说明，电极组3的电池的并列个数、各电池的面积等可根据使用条件、用途而适当地设定。
本实施方式的非水电解质电池也与第1实施方式的非水电解质电池1同样地，可谋求实现作为双极性电池的非水电解质电池1在小体积的同时、高能量密度化和低电阻化，可防止液体接界，可简易地制作。
图11为示出第3实施方式的非水电解质电池的双极性电极8的堆叠体9的概略构成的透视图。本实施方式的构成为：将图5所示的双极性电极8的堆叠体9沿一个方向以规定长度划分成多个，将各划分部分21之间依次、相互不同地各自弯曲，折叠而重叠成羊肠小道状的第2形态的双极性电极8的电极组3。
在此，如图11所示那样，在电极组3的一端侧(图12中上端侧)的端部，形成1个正极用的集电用标签15a。在电极组3的另一端侧(图12中下端侧)的端部，设置1个负极用的集电用标签15b。
本实施方式的双极性电极8的电极组3装纳在大致矩形的外包装部件(壳)内。
本实施方式中，通过构成将图5所示的双极性电极8的堆叠体9折叠而重叠成羊肠小道状的第2形态的双极性电极8的电极组3，可谋求实现作为双极性电池的非水电解质电池1的小体积、同时高能量密度化和低电阻化，可防止液体接界，可简易地制作。
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8的堆叠体9的概略构成的透视图。如图12所示那样，本实施方式的构成为：在堆叠体9的电池并排方向(与第3实施方式的堆叠体9的折叠成羊肠小道状的方向垂直的方向)将堆叠体9折叠成羊肠小道状。
然后，如图12所示那样，在双极性电极8的电极组3的一端侧(图12中上端侧)的端部，形成1个正极用的集电用标签15a。在双极性电极8的电极组3的另一端侧(图12中下端侧)的端部，设置1个负极用的集电用标签15b。
本实施方式也与第3实施方式的双极性电极8的电极组3同样地，其构成为：将如图5所示的双极性电极8的堆叠体9折叠而重叠成羊肠小道状的第2形态的双极性电极8的电极组3。由此，与第3实施方式同样地，可谋求实现作为双极性电池的非水电解质电池1的小体积、而且高能量密度化和低电阻化，可防止液体接界，可简易地制作。
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。本实施方式的构成为：将在集电体10的一面侧形成正极活性物质层11、在集电体10的另一面侧形成负极活性物质层12的单一结构的双极性电极8沿一个方向以规定长度划分成多个，将各划分部分31之间依次、相互不同地各自弯曲，折叠而重叠成羊肠小道状，由此构成第2形态的双极性电极8的电极组3。
本实施方式也与第3、第4实施方式的双极性电极8的电极组3同样地，可谋求实现作为双极性电池的非水电解质电池1的小体积、而且高能量密度化和低电阻化，可防止液体接界，可简易地制作。
予以说明，以在双极性电极8的负极活性物质层12与正极活性物质层11之间存在非水电解质层(隔膜)13的方式设置将多个双极性电极8沿厚度方向堆叠成多段(多节)的堆叠体，将该堆叠体沿一个方向以规定长度划分成多个，将各划分部分31之间依次、相互不同地各自弯曲，折叠而重叠成羊肠小道状，由此构成第2形态的双极性电极8的电极组3。
另外，图14是示出组入上述第1实施方式～第5实施方式中任一种的非水电解质电池1的电池组90的概略构成的分解透视图。图15是示出图14的电池组90的电路的框图。图14和图15所示的电池组90具备多个单元电池91。单元电池91为上述第1实施方式～第5实施方式中说明的非水电解质电池1。
堆叠多个单元电池91，使得向外延伸的负极端子63和正极端子64沿相同方向排列，通过用胶带65彼此紧固，以构成电池模块66。这些单元电池91如图15所示那样彼此串联地电连接。
印刷配线基板67被布置成与单元电池91的负极端子63和正极端子64延伸的侧面相对。如图15所示那样，在印刷配线基板67上，安装热敏电阻68、保护电路69和用于与外部装置通电的端子70(通电用端子70)。予以说明，在印刷配线基板67的与电池模块66相对的表面上，安装绝缘板(未图示)以避免与电池模块66的导线的不必要的连接。
正极侧引线71连接至位于电池模块66的最下层的正极端子64，其顶端插入印刷配线基板67的正极侧连接器72而与其电连接。负极侧引线73连接至位于电池模块66的最上层的负极端子63，其顶端插入印刷配线基板67的负极侧连接器74而与其电连接。这些连接器72和74通过形成在印刷配线基板67上的导线75和76连接到保护电路69。
热敏电阻68检测单元电池91的温度，并将其检测信号传递给保护电路69。保护电路69可以在规定条件下切断在保护电路69与用于与外部装置通电的端子70之间的正侧导线77a和负侧导线77b。规定条件的一个例子是指例如当热敏电阻68的检测温度达到规定温度以上时。另外，规定条件的另一个例子是指例如当检测单元电池91的过充电、过放电、过电流等时。对每个单元电池91或整个电池模块66进行该过充电等的检测。
检测每个单元电池91时，既可以检测电池电压，也可以检测正极电位或负极电位。在后者的情况下，向每个单元电池91中插入用作参比电极的锂电极。在图14和图15的电池组90的情况下，在每个单元电池91上分别连接有用于检测电压的导线78。检测信号通过这些导线78被递送至保护电路69。
在除了正极端子64和负极端子63突出的侧面以外的电池模块66的三个侧面上，分别配置由橡胶或树脂制成的保护片材79。
电池模块66与各保护片材79和印刷布线基板67一起装纳在装纳容器80内。即，在装纳容器80的沿长边方向的两个内侧表面和沿短边方向的一个内侧表面上分别配置保护片材79，在短边方向的相反侧的另一个内侧表面上配置印刷布线基板67。电池模块66位于被保护片材79和印刷布线基板67包围的空间。盖81安装在装纳容器80的上面。
予以说明，代替胶带65，可以使用热收缩带来固定电池模块66。此时，在电池模块66的两个侧面上配置保护片材79，环绕热收缩管后，使热收缩管热收缩，完成电池模块66。
在图14和图15中，示出了将单元电池91串联连接的方式，但为了增大电池容量，也可以将其并联连接。多个电池组90也可以串联和/或并联连接。
另外，电池组90的形式可以根据用途适当地变更。作为电池组90的用途，优选在大电流特性下期望循环特性的用途。作为具体的用途，可举出数码相机的电源用、两轮至四轮的混合动力电动车辆、两轮至四轮的电动车辆、电动辅助自行车的车辆等的车载用。电池组90特别适合车载用途。
根据这些实施方式，可以提供一种双极性电池及其制造方法和电池组，所述双极性电池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，能够实现作为双极性电池的高能量密度化和低电阻化。
虽然已经说明了本发明的几个实施方式，但是这些实施方式仅仅作为例子提示，并不意图限制本发明的范围。这些新的实施方式能够以其他各种各样的方式实施，在不脱离本发明精神的范围内，可进行各种省略、替换、改变。这些实施方式及其变形既包括在本发明的范围和主旨内，也包括在权利要求书所记载的发明及其均等的范围内。
符号说明
1…非水电解质电池、2…外包装部件、3…电极组、8…双极性电极、8a～8f…单元要素、9…堆叠体、10…集电体、11…正极活性物质层、12…负极活性物质层、13…非水电解质层、14…电池、15…集电标签、90…电池组、91…单元电池。