用于蓄电装置的电极和设置有该电极的蓄电装置的制作方法

专利名称：用于蓄电装置的电极和设置有该电极的蓄电装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于蓄电装置的电极和设置有该电极的蓄电装置，该电极 在诸如二次电池或电容器之类的蓄电装置中使用。
背景技术：
在二次电池等中使用的电极(即，正电极或负电极)是公知的，其中 均匀的电极层(即，负电极层或正电极层)涂覆至集电器的整个表面。但 是，当在集电器的整个表面上形成电极层时，作用在电极上的应力(例 如，当形成电极层时产生的应力，或由于来自外部的振动等引起的应力) 可能引起电极层中的破裂等。
日本专利申请公开No. 2005-11660 (此后称为"JP-A-2005-11660")
提出了一种结构，其通过在集电器上形成多个微单元作为电极层来减轻电 极上的应力。更具体而言，多个微单元等间隔地以阵列方式布置在集电器 的表面上。另一方面，日本专利申请公开No. 2005-71784 (此后称为"JP-A-2005-71784")提出了一种结构，其使用多个冷却片并最小化设置在中 心层附近的冷却片的散热效果，以抑制堆叠型电池的中心层侧与外层侧之 间的温度差异。
但是，在JP-A-2005-11660所述的用于二次电池的电极中，形成在集 电器上的多个微单元之间的间隔是均匀设定的，其具有以下负面效果。例 如，对于具有堆叠结构的电池，与电极的外周部分相比，在充电和放电期 间产生的热趋于在中心部分更多地累积。当热在电极的中心部分累积时， 中心部分的内阻减小，结果，电流趋于更容易地流经中心部分。流经中心 部分的大量电流促进了中心部分中的发热，由此中心部分的内阻更大程度 地减小。结果，电极劣化。此外，由于上述原因，电极表面上的温度分布 使得中心部分的温度最高，并朝向外周侧逐渐降低。这里，JP-A-2005-11660提及微单元可以在集电器上的一个区域中规则 地布置而在其他区域中不规则地布置。但是，仅此结构不足以使电极上的 温度均匀分布。即，对于JP-A-2005-11660所述的用于二次电池的电极， 在没有考虑到电极上的温度分布的情况下布置微单元。
另一方面，例如对于JP-A-2005-71784所述的堆叠型电池，必须单独 设置冷却片，由此部件的数量增大。此外，JP-A-2005-71784所述的堆叠型 电池改变在堆叠型电池的厚度方向(即，堆叠方向)上的散热效果，但没 有基于与堆叠型电池的厚度方向垂直的方向上的温度分布来考虑散热。

发明内容
本发明因此提供了一种用于蓄电装置的电极和设置有该电极的蓄电装 置，该电极可以用简单构造来抑制电极上的温度分布的差异。
根据本发明的第一方面的用于蓄电装置的电极包括集电器；以及多 个电极图案，其形成在所述集电器的至少一个表面上。具体而言，在所述 多个电极图案中，在比其他区域中较少散热的区域中的电极图案具有比所 述其他区域中的电极图案更小的形成密度。
这里，比其他区域中较少散热的所述区域可以是所述集电器上的中心 部分，并且所述其他区域可以是所述集电器上的端部。
此外，在所述集电器的所述中心部分上的相邻的电极图案之间的间隔 可以被形成为大于在所述集电器的所述端部上的相邻的电柩图案之间的间 隔。
此外，所述多个电极图案可以被形成为使得相邻的电极图案之间的间 隔从所述集电器上的所述端部朝向所述集电器上的所述中心部分变大。
在此情况下，所述多个电极图案中的每个都可以具有大体相同的尺寸。
此外，位于所述集电器的所述中心部分的所述电极图案的尺寸可以被 形成为小于位于所述集电器的所述端部的所述电极图案的尺寸。
此外，所述多个电极图案可以被形成为使得所述电极图案的尺寸从所 述集电器上的所述端部朝向所述集电器上的所述中心部分变小。
5此外，位于所述集电器的所述中心部分的所述电极图案的厚度可以被 形成为薄于位于所述集电器的所述端部的所述电极图案的厚度。
此外，当所述电极被巻起并堆叠时，在所述多个电极图案中，位于所 述蓄电装置的径向内侧的相邻的电极图案之间的间隔可以被形成为大于位 于所述蓄电装置的径向外侧的相邻的电极图案之间的间隔。
此外，当所述电极被巻起并堆叠时，在所述多个电极图案中，位于所 述蓄电装置的径向上的内侧的电极图案的尺寸可以被形成为小于位于所述 蓄电装置的径向上的外侧的电极图案的尺寸。
此外，当所述多个电极图案被大体同心地形成在所述集电器上时，位 于径向内侧的相邻的电极图案之间的间隔可以被形成为宽于位于径向外侧 的相邻的电极图案之间的间隔。
此外，位于所述集电器的所述中心部分的所述电极图案的活性材料的 密度可以小于位于所述集电器的所述端部的所述电极图案的活性材料的密 度。
此外，当热源布置在所述蓄电装置附近时，在所述多个电极图案中， 在所述热源附近的区域中的电极图案的形成密度可以小于在其他区域中的 电极图案的形成密度。 -
此外，根据本发明第二方面的蓄电装置包括电极用作正电极和负电极 中的至少一者的前述电极。
此外，根据本发明第三方面的蓄电装置包括多个堆叠电极。具体而 言，所述多个堆叠电极中的每个都包括集电器和多个电极图案，所述多个 电极图案形成在所述集电器的至少一个表面上。在所述多个电极图案中， 在比其他区域中较少散热的区域中的电极图案具有比所述其他区域中的电 极图案更小的形成密度。所述多个电极图案的所述形成密度在所述多个堆 叠电极之间根据所述电极在所述堆叠方向上的位置而彼此不同。


通过结合附图阅读对示例实施例的以下说明，本发明的上述和其他目 的、特征和优点将变得清楚，在附图中，相似标记用于表示相似元件，并且其中
图1是根据本发明的第一示例实施例的双极电极的正视图； 图2是根据第一示例实施例的双极电极的侧视图； 图3是示出双极电极上的温度与位置之间的关系的图； 图4是在圆筒型电池中使用的双极电极的正视图； 图5是双极型电池的夹持结构的视图； 图 6是根据第一示例实施例的修改示例的双极电极的正视图； 图7是根据第一示例实施例的修改示例的双极电极的侧视图； 图8是同心圆状双极电池的正视图；并且
图9是示出在根据本发明的第二示例实施例的双极电极中的电极图案 的结构的示意图。
具体实施例方式
在以下说明和附图中，将针对示例实施例更详细地描述本发明。 将参考图1和2说明根据第一示例实施例的双极型电池。这里，此双 极型电池可以视为本发明的"蓄电装置"。图1是根据本发明第一示例实 施例的在双极型电池中使用的双极电极的正视图，并且图2是具有其中双
极电池被堆叠的双极型电池的侧视图。这里，双极电极是正电极层形成在 集电器的一侧而负电极层形成在集电器的另一侧的这种双极电极。图1示 出了双极电极的一侧(即，形成正电极层的一侧)。在第一示例实施例 中，虽然图1示出了双极电极一侧的正电极层的结构，但是另一侧(即， 背侧)的负电极层的结构是相同的。
此外，在以下示例实施例中，将描述双极型电池，但是本发明还可以 应用于除双极型二次电池以外的二次电池。这里，在除双极型二次电池以 外的二次电池中，可以使用其中在集电器的两侧上形成同种电极层(正电 极层或负电极层)的电极，或者可以使用其中仅在集电器的一侧上形成电 极层的电极。此外，在以下示例实施例种，描述了二次电池，但是本发明 还可以应用于用作蓄电装置的堆叠型电容器(即，电双层电容器)。此堆 叠型电容器是多个正电极和负电极在隔离器置于其两者之间的情况下交替地堆叠在一起的那种堆叠型电容器。在此堆叠型电容器种，铝箔可以用于 集电器，活性碳可以用于正电极和负电极的活性材料，而由聚乙烯制成的 多孔膜可以用于隔离器。
此外，在以下示例实施例种，描述了堆叠型电池，但是电池的结构不 限于此。本发明还可以应用于除堆叠型(即，扁平型)电池以外的电池， 例如巻型(即，圆筒型)电池。
在图1和2种，双极电极1具有用作基体的集电器11。用作正电极层
的多个电极图案12a (在X—Y平面中)形成在集电器11的一侧上。此 外，用作负电极层的多个电极图案12b形成在集电器11的另一侧上(件 图2)。集电器ll可以由例如铝箔或多种金属制成。此外，覆盖有铝的金 属表面也可以用作集电器11。顺便提及，也可以使用其中多片金属箔层叠 在一起的所谓复合集电器，尽管其并非双极电极。在使用此复合集电器 时，铝等可以用于正电极集电器的材料，而镍或铜等可以用作负电极集电 器的材料。其中正电极集电器和负电极集电器彼此直接接触的结构，或其 中在正电极集电器与负电极集电器之间设置导电层的结构也可以用作复合 集电器。
电极图案12a和12b根据是正电极还是负电极而形成有活性材料，导 电材料、添加剂等。诸如以下的材料可以用于制造电极图案12a和12b。 例如，对于镍金属氢化物电池，氧化镍可以用于电极图案12a的正电极的 活性材料，而诸如MmNi(5_x-y—z)AlxMnyCoz (Mm:混合稀土，稀土元素的合 金)之类的吸氢合金可以用于电极图案12b的负电极的活性材料。此外， 在锂二次电池中，锂迁移金属复合氧化物可以用于电极图案12a的正电极 的活性材料，而碳可以用作电极图案12b的负电极的活性材料。此外，乙 炔黑、碳黑、石墨、碳纤维或碳纳米管可以用作导电材料。
可以使用喷墨方法将电极图案12a和12b形成在集电器11上。如图1 所示，全部电极图案12a形成为矩形并具有相同尺寸(面积)(包括制造 公差)。此外，电极图案12a的厚度(即，Z方向上的长度)在全部电极 图案12a中为大体相同的值(包括制造公差)。此外，多个电极图案12a 以阵列方式布置在X—Y平面中。此外，具有与电极图案12a和12b相同
8形状的离子传导层13形成在双极电极1的电极图案12a和12b上。此离子 传导层13可以由具有离子传导性的固体聚合电解质(例如聚环氧乙烷或 聚环氧丙垸)。
顺便提及，在非双极型电池所使用的电极中，聚合物凝胶电解质可以 用作离子传导层13。在第一示例实施例中，离子传导层13形成为与电极 图案12a和12b相同的形状，但是其不限于此。例如，也可以使用其中用 电解质浸渍隔离器的板形电介质膜或板形体。如图1所示，两个相邻的电 极图案12a之间在Y方向上的间隔在多个12之间是不同的。即，相邻电 极图案12a之间的间隔被设定为从双极电极(即，集电器11)的中心部分 朝向外周部分逐渐变小。
更具体而言，如图1所示，假定位于集电器11的中心部分的电极图 案12a和与此电极图案12a相邻的电极图案12a之间在Y方向上的间隔， 即，在集电器11的中心部分处未形成电极图案12a的区域在Y方向上的 长度为"dl"。类似地，假定位于集电器ll的外周的电极图案12a和与此 电极图案12a相邻的电极图案12a之间在Y方向上的间隔是"dn"。此 外，假定在任意位置的相邻电极图案12a之间在Y方向上的间隔是 "dk"。在此情况下，dl、 dn和dk之间的关系是dl〉…dk〉dk-l〉".dn。 这里，"k"是在1至n的范围内的任意值。此外，可以在考虑常规双极 电极(即，其中在集电器的整个表面形成电极层的电极)的温度分布曲线 的情况下，设定相邻电极图案12a之间的间隔(dl...dn)。-
在图3的图中，由虚线示出了常规双极电极的温度分布曲线。图的纵 轴表示双极电极上的温度，而横轴表示双极电极上的位置(图1中Y方向 上的位置)。如图3中的虚线所示，对于常规双极电极，热趋于在中心部 分累积，由此中心部分处的温度高于其他任何部分。温度从双极电极的中 心部分朝向外周部分逐渐降低。这是因为在双极电极的外周部分那侧上， 热更容易散逸。顺便提及，即使当如JP-A-2005-11660所述，多个电极图 案(微单元)以阵列的方式等间隔地布置时，温度分布曲线也与由图3中 的虚线所示的相似。在考虑由图3中的虚线所示的温度分布曲线的情况 下，优选地使中心部分处的电极图案12a之间的间隔(dl)最宽，并使电极图案12a之间的间隔朝向外周部分侧逐渐减小。以此方式布置电极图案 12a能够获得由图3中的实线所示的、双极电极1上的温度分布曲线。 即，可以提高双极电极1的中心部分侧的散热效率，并可以抑制双极电极 1的温度分布的差异。具体而言，使电极图案12a之间的间隔从外周部分 侧朝向中心部分侧逐渐变大，能够使双极电极1的温度分布大体均匀。
对于第一示例实施例的双极电池，如图2所示，在集电器11之间形 成空间S。这里，位于双极电极1的中心部分侧的相邻电极图案12a之间 的间隔比位于外周部分侧的相邻电极图案12a之间的间隔更宽，由此中心 部分侧的空间S大于外周部分侧的空间S。因此，在双极电极1的中心部 分侧上产生的热可以经由相对较大的空间S而更容易地散逸到外部，从而 提高了在双极电极1的中心部分侧上的散热效率。顺便提及，冷却空气可 以从双极电池的外部供应到空间S。在此情况下，可以有效抑制双极电极 上的温度升高。
顺便提及，在第一示例实施例中，使相邻的电极图案12a之间在Y方 向上的间隔从lld外周部分朝向中心部分逐渐增大，但是本发明不限于 此。更具体而言，本发明还可以包括其中相邻的电极图案1—2a之间的间隔 在一个区域中是相同的情况(例如，其中dk二dk-l;见图1) 。 g卩，即使 相邻的电极图案12a之间的间隔并未不同，只要双极电极1上的温度差大 体为零，则可以将相邻的电极图案12a之间的间隔设定为相同值。根据第 一示例实施例，通过在集电器11上形成多个电极图案12a (12b),即使 电池温度改变或集电器11、电极图案12a和12b以及离子 专导层13的热 膨胀系数不同，也可以抑制双极电极l在特定方向(X方向或Y方向)上 的热变形。而且，与其中在集电器11的整个表面上形成电极层的情况相 比，可以抑制由于施加到双极电极的应力引起的电极层的破裂等。此外， 间隔地形成多个电极图案12a (12b)能够使双极电极l容易弯曲，由此双 极电极1可以沿着曲表面布置。这提高了针对电池可以布置的位置方面的 自由度。
这里，还可以通过将双极电极(或除双极电极以外的电极)巻起来形 成圆筒型电池。更具体而言，如图4所示，在Y方向上延伸的多个电极图案12a'形成在集电器ll上。这里，多个电极图案12a'的宽度大体相同。此 外，相邻的电极图案12a'之间在X方向上的间隔从图4中的下侧到上侧逐 渐变小。但是，也可以包括其中相邻的电极图案12a'之间在X方向上的间 隔大体相同(包括制造公差)的部分。
然后，通过将如图1所示的双极电极l'沿着由以位于图4中下侧的端 部为起点的箭头线所示的方向巻起，来形成圆筒型电池。在通过以此方式 将单个双极电极巻起而形成的圆筒型电池中，相比径向(即，双极电极的 堆叠方向)上的外侧区域，热趋于留存在径向上的内侧区域。因此，可以 通过使径向内侧区域(即，图4中下侧的区域)中相邻的电极图案12a'之 间的间隔比径向外侧区域(即，图4中上侧的区域)中相邻的电极图案 12 a'之间的间隔更宽，来提高径向内侧区域上的散热。
另一方面，如图5所示，第一示例实施例的双极电池被构造为使得双 极电池100在两侧(即，在双极电极1的堆叠方向上)被夹持构件200夹 置，以抑制双极电极1处的热膨胀。更具体而言，如图5所示，夹持构件 200在双极电池100的外周部分侧上夹置双极电池100。结果，仅中心部 分侧的区域可以通过热膨胀发生位移。但是，利用第一示例实施例的双极 电极1，因为双极电极1的中心部分侧上的散热效率高于外周部分侧上的 散热效率，所以能够抑制双极电极1的中心部分侧上的此热膨胀。于是， 即使在使用如图5所示的结构时，也可以避免仅双极电池100的中心部分 侧上的区域由于热膨胀而发生位移。
顺便提及，在第一示例实施例中，如图1所示，使相邻的电极图案 12a之间的间隔在Y方向上变化，但是本发明不限于此。即，可以使相邻 的电极图案12a之间的间隔在X方向上变化，或者可以使相邻的电极图案 12a之间的间隔在X方向和Y方向两者上变化。同样，在此情况下，仅位 于双极电极1的中心部分侧的电极图案12a之间的间隔需要大于外周部分 侧的电极图案12a之间的间隔。这里，可以通过使相邻的电极图案12a之 间的间隔在X和Y方向上变化，来抑制双极电极1的温度分布在X和Y 方向上的差异。
此外，在第一示例实施例中，每个电极图案12a形成为矩形，但是本
ii发明不限于此。即，电极图案也可以形成为其他形状。例如，电极图案可 以是圆形或诸如三角形的多边形。此外，也可以在集电器上形成不同形状 的电极图案。
此外，在第一示例实施例中，如图l所示，多个电极图案12a以阵列
的方式布置，但是本发明不限于此。例如，电极图案可以围绕布置在双极 电极的中心部分处的电极图案同心地布置。同样，在此情况下，位于双极 电极的中心部分侧的相邻的电极图案之间的间隔被设定为宽于位于外周部 分侧的相邻的电极图案之间的间隔。以此方式同心地布置电极图案能够在
双极电极中抑制X—Y平面中每个方向上的温度分布的差异。
此外，在此示例实施例中，如图l所示，多个电极图案12a以阵列方 式布置在X—Y平面中，但是如图6所示，也可以将沿着X方向延伸的多 个电极图案22a沿着Y方向排列。同样，在此情况下，相邻的电极图案 22a之间的间隔被设定为使得它们从集电器11的中心部分朝向外周部分变 小。
此外，在第一示例实施例中，形成在集电器ll上的每个电极图案12a 的厚度(即，在图2中的Z方向上的长度)对于全部电极图案12a均被设 定为大体相同的值，但是本发明不限于此。即，电极图案12a的厚度可以 根据电极图案12a在集电器ll上的位置而改变。更具体而言，在特定方向
(例如X方向或Y方向)上的两个相邻的电极图案中，可以使位于中心部 分侧的电极图案比位于外周部分侧的电极图案更薄。此外，如图7所示， 可以使电极图案32a可从双极电极的外周部分朝向中心部分逐渐变薄
(tl<t2<t3)。但是，也可以包括具有大体相同厚度(包括制造公差)的 至少两个电极图案。这样，当电极图案32a的厚度不同时，离子传导层
(其与如图2所示的离子传导层13相应)的厚度也不同。S卩，两个堆叠 的集电器之间的间隔固定，因此如果电极图案32a的厚度不同，则离子传 导层的厚度也不同。如上所述，如果集电器11的中心部分恻的电极图案 32a更薄，则中心部分侧的电流密度减小，由此抑制中心部分侧上的发 热。这可以抑制双极电极上的温度分布的差异。
另一方面，制造电极图案12a的活性材料密度(density)(即，用于
12电极图案12a的正电极的活性材料的体积)可以根据在集电器ll上的位置 而不同。更具体而言，位于双极电极1的中心部分侧的电极图案12a的活 性材料的密度可以小于位于外周侧的电极图案12a的活性材料的密度。此 外，电极图案12a的活性材料的密度可以从外周部分朝向中心部分逐渐减 小。但是，也可以包括具有大体相同的活性材料密度(包括制造公差)的 至少两个电极图案。通过如上所述减小位于中心部分侧的电极图案12a的 活性材料的密度，可以减小中心部分侧的电流密度，由此抑制中心部分侧 上的发热。这可以抑制双极电极上的温度分布的差异。
此外，在考虑双极电极上的温度分布的情况下，也可以基于三个参 数，即电极图案之间的间隔、电极图案的厚度和电极图案的活性材料的密 度，来形成电极图案。通过不仅使电极图案12a之间的间隔变化，而且还 使电极图案的厚度和活性材料的密度变化，可以使集电器11的表面上未 形成电极图案的区域更小。
另一方面，在第一示例实施例中，电极图案以变化的方式布置在双极 电极上。但是，在其中双极电极进行堆叠的双极电池中，电极图案可以根 据它们在电池的厚度方向(即，双极电极的堆叠方向)上的位置来以变换 的方式布置。这里，对于具有堆叠结构的双极电池，在堆叠方向的中心层 侧上热散逸的容易程度与在堆叠方向上的外层侧上不同，由此每个双极电 极上的温度分布不同。由此，通过使得电极图案在双极电极上的布置根据 双极电极在堆叠方向上的位置而变化，可以抑制在堆叠方向上的各个双极 电极在温度分布方面的不同。 、
更具体而言，当将位于堆叠方向的中心层侧的双极电极的电极图案之 间的间隔与位于堆叠方向的外层侧的双极电极的相应位置上的电极图案之 间的间隔进行比较时，位于中心层侧的双极电极的电极图案之间的间隔可 以设定为大于位于外层侧的双极电极的相应位置上的电极图案之间的间 隔。例如，位于中心层侧的双极电极的电极图案之间的间隔dl (见图1) 可以设定为宽于位于外层侧的双极电极的电极图案之间的相应间隔dl。
另一方面，双极电极也可以如图8所示构造。这里，图8是同心双极 电极的正视图。在如图8所示的结构中，多个电极图案12a"大体同心地形成在大体圆形的集电器11上。这里，电极图案12a"的宽度(即，径向上 的长度)大体相同(包括制造公差)。此外，相邻的电极图案12a"之间在 径向上的间隔从外周部分朝向中心部分逐渐增大。但是，也可以包括其中 相邻的电极图案12a"之间的间隔大体相同(包括制造公差)的部分。在如 图8所示的双极电极l"的结构中，相比径向上的外侧区域，热更趋于保留 在径向上的内侧区域中。因此，通过如上所述使径向上内侧的电极图案 12a"之间的间隔宽于径向上外侧的电极图案12a"之间的间隔，可以提高径 向上内侧的散热。这使得可以抑制在X—Y平面中的温度分布的差异。
这里，可以通过沿着Z方向堆叠多个如图8所示的双极电极l"来形成 圆筒型电池。顺便提及，当堆叠双极电极r时，位于中心层侧的双极电极
r的温度可以变为高于位于外层侧的双极电极r的温度。因此，中心层侧
的双极电极l"的结构(更具体而言，相邻的电极图案12a"之间的间隔)可
以与外层侧的双极电极r的结构不同。例如，在堆叠方向(即，z方向)
上的相应区域中相邻的电极图案12a"之间的间隔可以不同。更具体而言， 在中心层侧的双极电极l"的相邻电极图案12a"之间的间隔可以宽于在外层 侧的双极电极l"的相邻电极图案12a"之间的相应间隔。这可以抑制温度分 布在堆叠方向上的变化。顺便提及，除了图4和8所示的结构之外，可以 如图7所示使电极图案的厚度变化，并也可以使包括在电极图案中的活性 材料的密度变化。
接着，将参考图9描述根据本发明的第二示例实施例的双极型电池。 图9是此示例实施例的双极电池中使用的双极电极的一部分的正视 图。在如上所述的第一示例实施例中，相邻的电极图案在Y方向上的间隔 变化。但是，在第二示例实施例中，相邻的电极图案42a之间的间隔大体 相同(包括制造公差)，但电极图案42a的尺寸(面积)分别变化。更具 体而言，如图9所示，电极图案42a的尺寸(即，Y方向上的宽度)从双 极电极(集电器)的外周部分侧朝向中心部分侧逐渐减小。即，相邻的电 极图案42a之间在Y方向上的间隔全部是固定值"dk"(其是任意值)， 而电极图案42a的宽度Wl至W5使得"W5>W4>W3>W2>W1"。即使对 于如图9所示的结构，在双极电极的中心部分侧的电极图案42a的形成密度可以小于外周部分侧的电极图案42a的形成密度，由此能够提高双极电 极的中心部分侧上的散热效率。这可以抑制双极电极上温度分布的差异。
顺便提及，在如图9所示的结构中，在Y方向上排列的全部电极图案 42a的宽度Wl至W5不同。但是，也可以包括至少两个具有大体相同宽 度的电极图案。此外，即使在第二示例实施例的结构中，电极图案42a的 厚度也可以不同，或者形成电极图案的活性材料的密度也可以不同，如同 第一示例实施例中所述的那样。此外，在具有堆叠结构的双极电池中，双 极电极上的电极图案的结构可以根据双极电极在堆叠方向上的位置而变 化。更具体而言，当将位于中心层侧的双极电极的电极图案42a与位于外 层侧的双极电极的处于相应位置的电极图案42a进行比较时，位于中心层 侧的双极电极的电极图案42a的宽度可以小于位于外层侧的双极电极的处 于相应位置的电极图案42a的宽度。结果，可以使散热效率根据堆叠方向 上的位置而变化，这使得还可以抑制温度分布在双极电池的堆叠方向上的 差异。
此外，在第一示例实施例中所述的如图4和8所示的结构也可以应用 于第二示例实施例。S口，在如图4和8所示的双极电极的结构中，电极图 案的宽度可以大体恒定，而相邻的电极图案之间的间隔变化。但是，相邻 的电极图案之间的间隔可以大体恒定，而电极图案的宽度可以变化。更具 体而言，在如图4所示的双极电极中，相邻的电极图案之间在X方向上的 间隔可以大体相同，而位于图4中上侧的电极图案的宽度(即，X方向上 的长度)可以窄于位于图4中下侧的电极图案的宽度。此外；在如图8所 示的双极电极的结构中，相邻的电极图案之间在径向上的间隔可以大体相 同，而位于中心部分的电极图案的宽度可以窄于位于外周侧的电极图案的 宽度。顺便提及，除了上述结构之外，如图7等所示，还可以使得电极图 案的厚度变化，或者使得包括在电极图案中的活性材料的密度变化。以前 述结构也可以获得以图4或8所示的结构获得的相同效果。即，可以抑制 双极电极上的温度分布的差异。
同时，在前述第一和第二示例实施例中，用作正电极层的电极图案和 用作负电极层的电极图案具有相同的结构。但是，也可以使这些电极层中的仅一者如前述第一或第二示例实施例中那样构造。在此情况下，另一电 极层的结构可以使得在集电器的整个表面上形成电极层。此外，在前述第 一和第二示例实施例中描述的第二电池或电容器可以用作用于在例如电动
车辆(EV)、混合动力车辆(HEV)或燃料电池车辆(ECV)中驱动电动 机的蓄电装置。
另一方面，在前述第一和第二示例实施例中，在考虑双极电极自身的 散热特性的情况下设定电极图案的结构。但是，也可以在考虑与外部的热 效应相关的双极电池的散热特性的情况下形成电极图案。现在将对此详细 描述。例如，当热源(例如发动机或电动机)布置在双极电池附近时，双 极电池的位于热源侧的区域由于该区域受到热源的热影响的情况，而相比 其他区域较不易散热。因此，通过使位于热源侧的区域中电极图案的形成 密度小于其他区域中电极图案的形成密度，可以抑制电极图案的温度分布 的差异。即，如前述第一和第二示例实施例中那样，通过使电极图案的形 成密度变化，可以提高双极电极上的散热，由此抑制双极电极上的温度升
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这里，可以通过基于来自热源的热效应考虑双极电极上的温度分布特 性，来设定电极图案的形成密度。例如，除了前述第一和第二示例中所述 的双极电极的结构之外，在热源侧的区域(即，在外周部分侧中的一个外 周部分侧的区域)中的电极图案的形成密度可以小于另一区域(即，在另 一外周部分侧的区域)中的形成密度。此外，当在双极电极的热源侧的区 域中由于来自热源的热效应而温度升高程度最大时(当散-热程度最小 时)，在热源侧的区域中的电极图案的形成密度可以最小。
另一方面，对于其中双极电极进行堆叠的双极电池，当热源布置在堆 叠方向上时，在多个双极电极中位于堆叠方向上的相应区域中的电极图案 的形成密度可以不同。更具体而言，在多个堆叠的双极电极中，位于热源 侧的一个或多个双极电极的电极图案的形成密度可以小于另一双极电极 (例如位于堆叠方向上的另一最外层侧的双极电极)的电极图案的形成密 度。在此情况下，位于堆叠方向上的中心层侧和热源侧的最外层侧的双极 电极的电极图案的形成密度可以小于其他双极电极的电极图案的形成密
16度。此结构可以抑制温度分布在堆叠方向上的差异。顺便提及，当位于热 源侧的最外层侧的双极电极的散热特性最差吋，此双极电极上的电极图案 的形成密度也可以是最小的。如前述第一和第二示例实施例中所述，用于 使此双极电极上的电极图案的形成密度变化的方法包括改变相邻的电极图 案之间的间隔(见图1)，改变电极图案的厚度(见图7)，以及改变电 极图案的尺寸。
虽然已经参考示例实施例描述了本发明，但应该理解本发明不限于所 述实施例或构造。相反，本发明意在覆盖各种修改和等同设置。此外，虽 然以各种组合和构造示出了示例实施例的各种元件，但是包括更多、更少 或仅单个元件的其他组合和构造也落在本发明的主旨和范围内。
权利要求
1. 一种用于蓄电装置的电极，包括集电器；以及多个电极图案，其形成在所述集电器的至少一个表面上，其中在所述多个电极图案中，在比其他区域散热更少的区域中的电极图案具有比所述其他区域中的电极图案更小的形成密度。
2. 根据权利要求1所述的用于蓄电装置的电极，其中比其他区域散热更少的所述区域是所述集电器上的中心部分，并且 所述其他区域是所述集电器上的端部。
3. 根据权利要求2所述的用于蓄电装置的电极，其中 在所述集电器的所述中心部分上的相邻的电极图案之间的间隔被形成为大于在所述集电器的所述端部上的相邻的电极图案之间的间隔。
4. 根据权利要求3所述的用于蓄电装置的电极，其中所述多个电极图案被形成为使得相邻的电极图案之间的间隔从所述集 电器上的所述端部朝向所述集电器上的所述中心部分变大。
5. 根据权利要求3或4所述的用于蓄电装置的电极，其中 所述多个电极图案中的每个都具有大体相同的尺寸。
6. 根据权利要求2至4中任一项所述的用于蓄电装置的电极，其中 位于所述集电器的所述中心部分上的所述电极图案的尺寸被形成为小于位于所述集电器的所述端部上的所述电极图案的尺寸。
7. 根据权利要求6所述的用于蓄电装置的电极，其中 所述多个电极图案被形成为使得所述电极图案的尺寸从所述集电器上的所述端部朝向所述集电器上的所述中心部分变小。
8. 根据权利要求2至7中任一项所述的用于蓄电装置的电极，其中 位于所述集电器的所述中心部分上的所述电极图案的厚度被形成为薄于位于所述集电器的所述端部上的所述电极图案的厚度。
9. 根据权利要求1所述的用于蓄电装置的电极，其中 当所述电极被巻起并堆叠时，在所述多个电极图案中，位于所述蓄电装置的径向内侧的相邻的电极图案之间的间隔被形成为大于位于所述蓄电 装置的径向外侧的相邻的电极图案之间的间隔。
10. 根据权利要求1所述的用于蓄电装置的电极，其中当所述电极被巻起并堆叠时，在所述多个电极图案中，位于所述蓄电 装置的径向内侧的电极图案的尺寸被形成为小于位于所述蓄电装置的径向 外侧的电极图案的尺寸。
11. 根据权利要求l所述的用于蓄电装置的电极，其中当所述多个电极图案被大体同心地形成在所述集电器上时，在所述多 个电极图案中，位于径向内侧的相邻的电极图案之间的间隔被形成为宽于 位于径向外侧的相邻的电极图案之间的间隔。
12. 根据权利要求2所述的用于蓄电装置的电极，其中 位于所述集电器的所述中心部分上的所述电极图案的活性材料的密度小于位于所述集电器的所述端部上的所述电极图案的活性材料的密度。
13. 根据权利要求1所述的用于蓄电装置的电极，其中 当热源布置在所述蓄电装置附近时，在所述多个电极图案中，在所述热源附近的区域中的电极图案具有比在其他区域中的电极图案更小的形成密度。 '
14. 一种蓄电装置，包括根据权利要求1至13中任一项所述的电极，所述电极用作正电极和 负电极中的至少一者。
15. —种蓄电装置，包括多个堆叠电极，所述多个堆叠电极中的每个都包括集电器和多个电极 图案，所述多个电极图案形成在所述集电器的至少一个表面上，其中在所述多个堆叠电极中，在比其他区域散热更少的区域中的电极 图案具有比所述其他区域中的电极图案更小的形成密度，并且在所述多个堆叠电极中，所述多个电极图案的所述形成密度取决于所 述电极在堆叠方向上的位置而彼此不同。
全文摘要
一种用于蓄电装置的电极(1)包括集电器(11)；以及多个电极图案(12a)，其形成在集电器的至少一个表面上。在多个电极图案(12a)中，在比其他区域中较少散热的区域中的电极图案(12a)具有比所述其他区域中的电极图案(12a)更小的形成密度。
文档编号H01M4/02GK101507014SQ200780031659
公开日2009年8月12日 申请日期2007年8月21日 优先权日2006年8月25日
发明者中村好志 申请人:丰田自动车株式会社