專利名稱：雙極型二次電池及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及雙極型二次電池及其生產(chǎn)方法，在所述雙極型二次電池中用于防止電解液從單元電池泄漏的密封部分具有良好的密封耐久性。
背景技術(shù)：
近年來，從環(huán)境保護和改進燃料效率的觀點，已經(jīng)制售和持續(xù)開發(fā)了混合電動車 (HEV)、電動車(EV)和燃料電池車。在這些所謂的電動車中必需利用可充電/可放電的電源。作為此類電源，使用二次電池例如鋰離子電池和鎳氫(nickel metal hydride)電池以及雙電層電容器。特別地，鋰離子電池由于高能量密度和高的對于重復充電/放電循環(huán)的耐久性，因此適合用于電動車。已經(jīng)就鋰離子電池作出各種開發(fā)。對于用作車輛中的發(fā)動機驅(qū)動電源，為了確保高能量輸出，必要的是串聯(lián)連接多個二次電池。然而，當電池經(jīng)由連接器彼此連接時，由于連接器的電阻導致電池的能量輸出降低。另外，就空間效率而言，具有連接器的電池是不利的。即，連接器的使用導致電池輸出密度和能量密度的劣化。作為解決這些問題的方案，已經(jīng)開發(fā)了雙極型二次電池如雙極型鋰離子二次電池。所述雙極型二次電池具有包括多個隔著電解質(zhì)層和隔膜層壓在一起的雙極型電極的電池元件，各個雙極型電極具有集電體、在集電體的一側(cè)上形成的正極活性物質(zhì)層和在集電體的另一側(cè)上形成的負極活性物質(zhì)層。也可以說，正極活性物質(zhì)層、電解質(zhì)層和負極活性物質(zhì)層構(gòu)成一個單元電池，以致雙極型二次電池具有多個隔著集電體串聯(lián)連接的單元電池。在使用包含電解液如液體電解質(zhì)或高分子凝膠電解質(zhì)的電解質(zhì)材料的情況下，在雙極型二次電池中，產(chǎn)生電解液從單元電池泄漏的問題，并且當與其它單元電池的電解液接觸時導致液接(liquid junction)。為了避免該問題，專利文獻1公開了一種雙極型二次電池，其中由高分子材料如氟樹脂橡膠、丁基橡膠或硅橡膠形成的密封構(gòu)件設置在單元電池周圍從而密封單元電池并且防止單元電池之間的液接?，F(xiàn)有技術(shù)文獻專利文獻專利文獻1 日本特開專利公布H 09-23200
發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的問題為了改進雙極型二次電池的每單位質(zhì)量的輸出密度，期望集電體由更輕質(zhì)材料形成。因此，已經(jīng)提議將含導電性填料的樹脂材料和導電性高分子材料作為代替常規(guī)的金屬箔的集電體材料。在使用包含樹脂作為基材的集電體的情況下，有必要設置上述密封構(gòu)件作為密封單元電池用密封手段。盡管將集電體和密封構(gòu)件熱熔合在一起，但在集電體的表面和密封構(gòu)件的表面之間也存在界面。此類集電體和密封構(gòu)件之間界面的存在使得在重復的電池充電/放電循環(huán)期間集電體和密封構(gòu)件的接合面(joint surface)可能彼此分離。這導致電池不能獲得期望的密封耐久性的問題。用于解決問題的方案考慮到上述情況作出本發(fā)明。因此本發(fā)明的目的是提供一種雙極型二次電池，其中密封單元電池用密封手段顯示良好的密封耐久性。為了解決上述問題，本發(fā)明人已經(jīng)進行了廣泛研究。在研究過程中，本發(fā)明人改變了單獨設置密封構(gòu)件以密封單元電池的常規(guī)觀念并提出了通過將集電體接合在一起形成密封部的新想法。接著本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，與通過設置常規(guī)的密封構(gòu)件相比，通過將一對相對的集電體熱熔合至在其間設置的隔膜，可以實現(xiàn)明顯更高水平的密封耐久性。本發(fā)明是基于這樣的發(fā)現(xiàn)。S卩，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種雙極型二次電池，其包括電池元件，所述電池元件包括第一雙極型電極和第二雙極型電極，各所述第一雙極型電極和所述第二雙極型電極具有形成有導電性樹脂層的集電體、在所述集電體的一側(cè)上形成的正極活性物質(zhì)層和在所述集電體的另一側(cè)上形成的負極活性物質(zhì)層，所述導電性樹脂層包含第一樹脂作為基材；和隔膜，所述隔膜設置在所述第一雙極型電極和所述第二雙極型電極之間并且其中保持電解質(zhì)材料以形成電解質(zhì)層，所述隔膜包含第二樹脂作為基材；所述第一雙極型電極的所述正極活性物質(zhì)層、所述電解質(zhì)層和所述第二雙極型電極的所述負極活性物質(zhì)層構(gòu)成單元電池，其中所述第一樹脂的熔點低于或等于所述第二樹脂的熔點；以及其中所述第一雙極型電極和所述第二雙極型電極的集電體的周緣部和所述隔膜的周緣部熔合在一起，從而由此密封所述單元電池的外周部。根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供一種雙極型二次電池，其包括電池元件，所述電池元件包括第一雙極型電極和第二雙極型電極，各所述第一雙極型電極和所述第二雙極型電極具有形成有導電性樹脂層的集電體、在所述集電體的一側(cè)上形成的正極活性物質(zhì)層和在所述集電體的另一側(cè)上形成的負極活性物質(zhì)層，所述導電性樹脂層包含第一樹脂作為基材；和隔膜，所述隔膜設置在所述第一雙極型電極和所述第二雙極型電極之間并且其中保持電解質(zhì)材料以形成電解質(zhì)層，所述隔膜包含第二樹脂作為基材；所述第一雙極型電極的所述正極活性物質(zhì)層、所述電解質(zhì)層和所述第二雙極型電極的所述負極活性物質(zhì)層構(gòu)成單元電池，其中所述第一雙極型電極和所述第二雙極型電極的集電體的周緣部的第一樹脂和所述隔膜的周緣部的第二樹脂通過分子間力結(jié)合在一起，從而由此密封單元電池的外周部。根據(jù)本發(fā)明的又一個方面，提供一種雙極型二次電池的生產(chǎn)方法，其包括制備第一雙極型電極和第二雙極型電極，各所述第一雙極型電極和所述第二雙極型電極具有形成有導電性樹脂層的集電體、在所述集電體的一側(cè)上形成的正極活性物質(zhì)層和在所述集電體的另一側(cè)上形成的負極活性物質(zhì)層；制備包含樹脂作為基材的隔膜；以所述第一雙極型電極的正極活性物質(zhì)層隔著所述隔膜面向所述第二雙極型電極的負極活性物質(zhì)層的方式，將所述第一和第二雙極型電極層壓在所述隔膜上；將電解質(zhì)材料注入所述隔膜從而形成電解質(zhì)層，以致所述第一雙極型電極的正極活性物質(zhì)層、所述電解質(zhì)層和所述第二雙極型電極的負極活性物質(zhì)層構(gòu)成單元電池；和將所述單元電池的外周部熱壓，由此將所述第一雙極型電極和所述第二雙極型電極的集電體的周緣部熔合至所述隔膜的周緣部。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案的雙極型二次電池的示意性截面圖。圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案的雙極型二次電池的單元電池密封手段的示意性截面圖。圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案的電池組的平面圖。圖4是根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案的電池組的正視圖。圖5是根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案的電池組的側(cè)視圖。圖6是根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案的具有安裝在其上的電池組的機動車的示意圖。圖7是示出實施例1的雙極型二次電池中熱密封部截面的電子顯微鏡圖。
具體實施例方式以下將參考附圖詳細描述本發(fā)明的示例性實施方案。在此應當注意的是，本發(fā)明的范圍基于權(quán)利要求限定并且不限于以下實施方案。在附圖中，相同的部分通過相同的附圖標記表示以省略重復說明。另外，為了說明的目的，在附圖中可以將各個部分和部的尺寸放大并且可以不同于實際尺寸。[雙極型二次電池]圖1是示出根據(jù)本發(fā)明一個實施方案的雙極型二次電池整體結(jié)構(gòu)的示意性截面圖。圖2是雙極型二次電池10的局部放大截面圖。雙極型二次電池10具有基本上矩形的電池元件21，所述電池元件21實際進行充電/放電反應，并且被密封在層壓膜四的電池封 ^{φ (battery package) φ。電池元件21包括多個雙極型電極23和多個隔膜32，所述多個雙極型電極23各自具有集電體11、電連接至集電體11 一側(cè)的正極活性物質(zhì)層13和電連接至集電體11另一側(cè)的負極活性物質(zhì)層15，所述多個隔膜32各自在其平面中央部保持電解質(zhì)材料以形成電解質(zhì)層17。在本實施方案中，集電體11具有包含第一樹脂作為基材的導電性樹脂層；和隔膜 32包含第二樹脂作為基材。(這些結(jié)構(gòu)部分的細節(jié)稍后說明。)雙極型電極23和隔膜32以任一雙極型電極23的正極活性物質(zhì)層13面向與前述任一雙極型電極23相鄰的任一其它雙極型電極23的負極活性物質(zhì)層15這樣的方式隔著電解質(zhì)層17交替地彼此層壓。S卩，電解質(zhì)層17設置在任一雙極型電極23的正極活性物質(zhì)層13和與前述任一雙極型電極23相鄰的任一其它雙極型電極23的負極活性物質(zhì)層15之間。這些相鄰地配置的正極活性物質(zhì)層13、電解質(zhì)層17和負極活性物質(zhì)層15構(gòu)成一個單元電池19。因此可以說雙極型二次電池10具有單元電池19的層壓結(jié)構(gòu)。最外層集電體 Ila作為電池元件21的正極側(cè)最外層配置。正極活性物質(zhì)層13僅在最外層集電體Ila的一側(cè)上形成。另外，最外層集電體lib作為電池元件21的負極側(cè)最外層配置。負極活性物質(zhì)層15僅在最外層集電體lib的一側(cè)上形成?？蛇x擇地，正極活性物質(zhì)層13可以在正極側(cè)最外層集電體Ila的兩側(cè)上形成；和負極活性物質(zhì)層15可以在負極側(cè)最外層集電體lib 的兩側(cè)上形成。
雙極型二次電池10也具有與正極側(cè)最外層集電體Ila相鄰配置并且從層壓膜四延伸出的正極集電板25和與負極側(cè)最外層集電體lib相鄰配置并且從層壓膜四延伸出的負極集電板27。根據(jù)期望的電池電壓調(diào)節(jié)單元電池19的層壓次數(shù)。可行的是減少單元電池19的層壓次數(shù)并且由此降低雙極型二次電池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。在雙極型二次電池10中，為了防止電池元件21在使用期間不受到外部沖擊和環(huán)境惡化，優(yōu)選將電池元件21真空密封在層壓膜四中，同時正極和負極集電板25和27 的某些部分延伸出層壓膜四。在本實施方案中，如在圖2中所示，兩個相鄰的雙極型電極23的集電體11的周緣部通過熱熔合而接合至隔膜32的周緣部從而由此密封單元電池19的外周部31。在熱熔合期間，由于在集電體11中作為基材包含的第一樹脂熔融、流入隔膜32的細孔33中并且在其中固化，因此該密封部分具有將集電體11錨固至隔膜32的作用。在該熱熔接中，集電體 11的第一樹脂的分子通過分子間力結(jié)合至隔膜32的第二樹脂的分子以致不存在形成于集電體11的周緣部和隔膜32的周緣部之間的界面。為了良好的密封耐久性，可以由此增加集電體11和隔膜32之間的結(jié)合強度。該單元電池19用密封手段的形成使得可以防止電解液從單元電池19泄漏和當與其它單元電池19的電解液接觸時引起的液接，還使得可以防止電池10中的相鄰集電體11之間的接觸和由于電池元件21的單元電池19的端部之間輕微的偏差導致的短路。因此，本實施方案的密封手段提供具有長期可靠性和安全性以及高質(zhì)量的雙極型二次電池10。盡管在本實施方案中雙極型二次電池10具有基本上矩形的層壓(扁平型)電池結(jié)構(gòu)，但是雙極型二次電池10的結(jié)構(gòu)不特別限定。雙極型二次電池10可以具有任何其它已知結(jié)構(gòu)如卷繞型(圓筒型)電池結(jié)構(gòu)。雙極型二次電池10的形狀也不特別限定。雙極型二次電池10可以為鋰離子二次電池、鈉離子二次電池、鉀離子二次電池、鎳氫二次電池、 鎳鎘二次電池或鎳氫電池等的形式。為了增加電池(單元電池19)的電壓并實現(xiàn)高能量密度和高輸出密度，雙極型二次電池10優(yōu)選為鋰離子二次電池。雙極型二次電池10的主要結(jié)構(gòu)部分以下將更詳細地描述。[雙極型電極]雙極型電極23具有集電體11、形成于集電體11的一側(cè)上的正極活性物質(zhì)層13、 形成于集電體11的另一側(cè)上的負極活性物質(zhì)層15。(集電體)集電體11起到作為將電子從鄰接正極活性物質(zhì)層13的一側(cè)轉(zhuǎn)移至鄰接負極活性物質(zhì)層15的另一側(cè)的介質(zhì)的作用。在本實施方案中，集電體11具有至少一層導電性樹脂層并且根據(jù)需要可以具有任何其它層。作為集電體11的必要構(gòu)成組分的導電性樹脂層起到作為電子轉(zhuǎn)移介質(zhì)的作用并且有助于集電體質(zhì)量減輕。該導電性樹脂層包含第一樹脂作為基材并且根據(jù)需要可以包含任何其它材料如導電性填料。對于用作基材的第一樹脂沒有特別限定。任何已知的非導電性高分子材料或?qū)щ娦愿叻肿硬牧峡梢杂米鞯谝粯渲鵁o限定。非導電性高分子材料的適合的實例為聚乙烯(PE ；高密度聚乙烯(HDPE)、低密度聚乙烯(LDPE))、聚丙烯(PP)、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚醚腈(PEN)、聚酰亞胺(PI)、聚酰胺酰亞胺(PAI)、聚酰胺(PA)、聚四氟乙烯
7(PTFE)、苯乙烯-丁二烯橡膠(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)、聚偏氟乙烯(PVdF)和聚苯乙烯(PS)。這些非導電性高分子材料顯示高耐電位性(potential resistance)和耐溶劑性。也可以適當?shù)厥褂脽峁绦詷渲绶尤渲h(huán)氧樹脂、三聚氰胺樹脂、脲醛樹脂和醇酸樹脂。導電性高分子材料的適合的實例為聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩、聚乙炔、聚對苯撐、聚對苯乙炔(polyphenylene vinylene)、 聚丙烯腈和聚噁二唑。這些導電性高分子材料顯示出充分的導電性而不需添加導電性填料并且因此從簡化生產(chǎn)過程和降低集電體重量考慮是有利的。上述非導電性和導電性聚合物樹脂可以單獨使用或者以其兩種以上的混合物的形狀使用。其中，為了易于集電體11和隔膜32的熔接，優(yōu)選使用熱塑性樹脂。由于熱塑性樹脂在加熱下容易熔融，所以這樣的熱塑性樹脂的使用使得容易通過熱壓等密封單元電池 19。為了使樹脂層確保導電性，根據(jù)需要將導電性填料添加至基材。尤其是當將非導電性高分子材料用作第一樹脂時，為了賦予第一樹脂以導電性，需要添加導電性填料。對于導電性填料沒有特別限定，只要其是導電性物質(zhì)即可?？梢詫⒔饘俨牧虾蛯щ娦蕴坎牧嫌米骶哂辛己玫膶щ娦院透吣碗娢恍圆⑶以陔p極型二次電池10為鋰離子電池的情況下顯示出鋰離子屏蔽性能的導電性物質(zhì)。對于金屬材料沒有特別限定。優(yōu)選地，所述金屬材料包含選自由Ni、Ti、Al、Cu、 Pt、Fe、Cr、Sn、Zn、In、Sb和K組成的組的至少一種金屬或其合金或氧化物。這些金屬材料在集電體表面顯示耐正極或負極電位性。更優(yōu)選地，金屬材料是包含選自由Ni、Ti、Al、Cu、 Pt、Fe和Cr組成的組的至少一種金屬的合金。合金的具體實例是不銹鋼(SUS)、Inconel (商標)、Hastelloy (商標)以及其它 Fe-Cr和Ni-Cr合金。這些合金的使用使得樹脂層可以實現(xiàn)更高的耐電位性。對于導電性炭材料沒有特別限定。優(yōu)選地，所述導電性炭材料包含選自由乙炔黑、Vulcan炭、黑珍珠、碳納米纖維、科琴黑、碳納米管、碳納米角、碳納米球(carbon nanoballoon)和富勒烯組成的組的至少一種。這些導電性炭材料顯示極寬的電位窗口以致對于寬范圍的正極和負極電位是穩(wěn)定的并且也顯示良好的導電性。上述導電性填料如金屬材料和導電性炭材料可以單獨使用或以其兩種以上的組合使用。導電性填料的形狀不特別限定并且適當選擇。導電性填料可以為任何已知的形狀如顆粒狀、纖維狀、板狀、塊狀、布狀、網(wǎng)狀等。在賦予導電性至寬范圍的樹脂的情況下，優(yōu)選使用顆粒狀的導電性填料。另一方面，在提高樹脂沿特定方向的導電性的情況下，優(yōu)選使用具有一定方向性的形狀例如纖維狀的導電性填料。導電性填料的尺寸也不特別限定。依賴于樹脂層的尺寸和厚度以及導電性填料的形狀，導電性填料可以為各種尺寸。在導電性填料為粒狀的情況下，考慮到樹脂層易于成型，導電性填料的平均粒徑優(yōu)選為約0. I-IOum0在本說明書中，術(shù)語“粒徑”指的是在導電性填料顆粒的輪廓上任意兩點之間的最大距離L。術(shù)語“平均粒徑”指的是借助觀察手段如掃描電子顯微鏡(SEM)或透射電子顯微鏡(TEM)在幾個或幾十個視野中觀察到的導電性填料顆粒粒徑的平均值。相同的定義適用于稍后提及的活性物質(zhì)的粒徑和平均粒徑。此外，對于添加至樹脂層的導電性填料的量沒有特別限定。在樹脂包含導電性高分子材料并且能夠確保充分的導電性的情況下，不必要將導電性填料添加至樹脂。然而在
8樹脂僅由非導電性高分子材料構(gòu)成的情況下，有必要添加導電性填料并且由此賦予樹脂以導電性。在此情況下，導電性填料的添加量優(yōu)選5-35質(zhì)量％，更優(yōu)選5-25質(zhì)量％，又更優(yōu)選5-15質(zhì)量％，基于非導電性高分子材料的總質(zhì)量。將這樣量的導電性填料添加至樹脂使得可以賦予非導電性高分子材料以充分的導電性同時防止樹脂層質(zhì)量增加。對于樹脂層中的導電性填料的分布沒有特別限定。導電性填料可以均勻地分散或者部分集中在樹脂基材中。在整個樹脂層賦予均勻的導電性的情況下，優(yōu)選將導電性填料均勻地分散在整個樹脂中。在本實施方案中，由于單元電池19的外周部31通過集電體11 和隔膜32的周緣部的熔接而密封，所以還有效的是導電性填料沒有添加至對應于該密封部分的集電體11的周緣部，而是僅添加至集電體11的在其上形成活性物質(zhì)層13和15的部分。這使得可以防止密封部分中的集電體11之間的短路并且提高密封部分的密封耐久性至更高的水平。僅導電性樹脂層的厚度優(yōu)選1-200 μ m,更優(yōu)選10-100 μ m,又更優(yōu)選10-50 μ m。當
樹脂層的厚度在上述范圍內(nèi)時，樹脂層沿其厚度方向的電阻可以限定至充分低的水平。這使得除了確保集電體11的導電性以外，還通過減輕重量改進電池10的輸出密度。這還使得通過降低液接改進電池10的壽命和耐振動性。對于集電體11的結(jié)構(gòu)沒有特別限定。集電體11可以為任何結(jié)構(gòu)，只要在集電體 11中包含導電性樹脂層即可。集電體11可以具有除了樹脂層以外還包括根據(jù)需要的任何其它層的層壓結(jié)構(gòu)。除了樹脂層以外的層的實例包括但是不限于金屬層和粘合劑層。不用說，必要的是在本實施方案中導電性樹脂層存在于集電體11的表面處。為了通過重量減輕改進電池輸出密度，期望集電體11的厚度更小。在雙極型二次電池10中，即使當在雙極型電極23中的正極和負極活性物質(zhì)層13和15之間的集電體11 的電阻在沿著與層壓方向水平的方向上高時，集電體11的厚度也可以降低而不存在任何問題。特別地，集電體11的厚度優(yōu)選1-200 μ m，更優(yōu)選5-150 μ m，又更優(yōu)選10-100 μ m。當集電體11的厚度在上述范圍內(nèi)時，雙極型二次電池10可以實現(xiàn)良好的輸出特性和長期可靠性。(正極活性物質(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)具有在放電期間吸收離子和在充電期間釋放離子的組成。在雙極型二次電池10是鋰離子二次電池的情況下，可以優(yōu)選將鋰-過渡金屬復合氧化物即鋰和過渡金屬的復合氧化物用作正極活性物質(zhì)。鋰-過渡金屬復合氧化物的具體實例為=Li-Co復合氧化物如LiCoA ；Li-Ni復合氧化物如LiNiA ； Li-Mn復合氧化物如尖晶石型(Spinel)LiMn2O4 ；Li-Fe復合氧化物如Lii^A ；和通過將鋰-過渡金屬復合氧化物的部分過渡金屬元素用其它元素代替而獲得的那些。由于鋰-過渡金屬復合氧化物顯示良好的反應性和循環(huán)性能并且以低成本可得，所以將此類鋰-過渡金屬復合氧化物用作雙極型電極23的正極活性物質(zhì)，使得電池10能夠?qū)崿F(xiàn)良好的輸出特性。以下也可以適當?shù)赜米髡龢O活性物質(zhì)鋰-過渡金屬磷酸鹽或硫酸鹽化合物如 LiFePO4 ；過渡金屬氧化物或硫化物如 V205、Mn02、TiS2、Mo& 和 MoO3 ；PbO2 ；AgO ；和 NiOOH 等。 上述正極活性物質(zhì)可以單獨使用或以其兩種以上的混合物的形式使用。正極活性物質(zhì)的平均粒徑?jīng)]有特別限定?？紤]到高電容、反應性和循環(huán)性能，所述正極活性物質(zhì)的平均粒徑優(yōu)選1-100 μ m、更優(yōu)選1-20 μ m。當所述正極活性物質(zhì)的平均粒徑在上述范圍內(nèi)時，可以限制二次電池10的內(nèi)阻在高輸出條件下在充電/放電期間增加， 并從二次電池10中取出充分的電流。在正極活性物質(zhì)為二次顆粒的形式的情況下，在這些二次顆粒中的一次顆粒的平均粒徑優(yōu)選IOnm-I μ m。然而，在本實施方案中，一次顆粒的平均粒徑不需要限定在上述范圍內(nèi)。無需說明，正極活性物質(zhì)不需要為二次顆粒形式例如聚集體形式或塊體形式，雖然其取決于生產(chǎn)方法。正極活性物質(zhì)的粒徑和一次顆粒的粒徑能夠各自以通過激光衍射測量的中值粒徑的形式給出。正極活性物質(zhì)的形狀取決于正極活性物質(zhì)的種類和生產(chǎn)方法而變化。正極活性物質(zhì)可以為，但不限于球狀(粉末狀)、片狀、針狀、柱狀或角狀等，并且能夠以任何形狀使用而沒有問題。期望選擇適于改進充電/放電電池性能的正極活性物質(zhì)最佳形狀。(負極活性物質(zhì)層)負極活性物質(zhì)層15包含負極活性物質(zhì)。所述負極活性物質(zhì)具有在放電期間釋放離子和在充電期間吸收離子的組成。在雙極型二次電池10為鋰離子二次電池的情況下，對負極活性物質(zhì)沒有特別限定，只要其能夠可逆地吸收和釋放鋰即可。負極活性物質(zhì)的優(yōu)選實例為金屬例如Si和Sn ；金屬氧化物例如TiO, Ti203、TiO2, SiO2, SiO和SnO2 ；鋰-過渡金屬復合氧化物例如Li4/3Ti5/304和Li7MnN ；Li-Pb合金；Li-Al合金；Li ；和炭材料例如天然石墨、人造石墨、炭黑、活性炭、碳纖維、焦炭、軟碳和硬碳。優(yōu)選負極活性物質(zhì)包含能夠與鋰合金化的元素以致電池10能夠?qū)崿F(xiàn)比使用常規(guī)炭材料的那些更高的能量密度，并能夠獲得高電容和良好的輸出特性。上述負極活性物質(zhì)能夠單獨使用或以其兩種以上混合物的形式使用。對于能夠與鋰合金化的元素沒有特別的限定。此類元素的具體實例為Si、Ge、Sn、 Pb、Al、In、Zn、H、Ca、Sr、Ba、Ru、Rh、Ir、Pd、Pt、A g、Au、Cd、Hg、Ga、Tl、C、N、Sb、Bi、0、S、 Se、Te和Cl。為了電池10的高電容和能量密度，優(yōu)選地，負極活性物質(zhì)包含炭材料和/或至少一種選自由SLGhSruinKAljn和Si組成的組中的元素。特別優(yōu)選的是負極活性物質(zhì)包含炭材料、Si或Sn。這些元素能夠單獨使用或以其兩種以上組合使用。負極活性物質(zhì)的平均粒徑?jīng)]有特別限定。考慮到高電容、反應性和循環(huán)性能，所述負極活性物質(zhì)的平均粒徑優(yōu)選1-100 μ m、更優(yōu)選1-20 μ m。當所述負極活性物質(zhì)的平均粒徑在上述范圍內(nèi)時，可以限制二次電池10的內(nèi)阻在高輸出條件下在充電/放電期間增加， 并從二次電池10中取出充分的電流。在負極活性物質(zhì)為二次顆粒的形式的情況下，在這些二次顆粒中的一次顆粒的平均粒徑優(yōu)選IOnm-I μ m。然而，在本實施方案中，一次顆粒的平均粒徑不需要限定在上述范圍內(nèi)。無需說明，負極活性物質(zhì)不需要為二次顆粒形式例如聚集體形式或塊體形式，雖然其取決于生產(chǎn)方法。負極活性物質(zhì)的粒徑和一次顆粒的粒徑能夠各自以通過激光衍射測量的中值粒徑的形式給出。負極活性物質(zhì)的形狀取決于負極活性物質(zhì)的種類和生產(chǎn)方法而變化。負極活性物質(zhì)可以為但不限于球狀(粉末狀)、片狀、針狀、 柱狀或角狀等，并且能夠以任何形狀使用而沒有問題。期望選擇適于改進充電/放電電池性能的負極活性物質(zhì)最佳形狀。各活性物質(zhì)層13和15可以根據(jù)需要包含任意其它材料例如導電性助劑、粘結(jié)劑等。在使用離子導電性聚合物的情況下，對于聚合物的聚合，可以包含聚合引發(fā)劑。導電性助劑是改進活性物質(zhì)層13、15的導電性的添加劑。導電性助劑的實例是 碳粉末例如乙炔黑、炭黑、和科琴黑；碳纖維如氣相生長碳纖維(VGCF^S)；和可膨脹石墨。然而導電性助劑不限于這些材料。粘結(jié)劑的實例為聚偏氟乙烯(PVdF)、聚酰亞胺、PTFE、SBR和合成橡膠粘結(jié)劑。然而粘結(jié)劑不限于這些材料。當粘結(jié)劑與凝膠電解質(zhì)的基質(zhì)聚合物為相同的材料時，不需要使用粘結(jié)劑。活性物質(zhì)層13、15的組分比沒有特別限定，可以根據(jù)任何關(guān)于二次電池的知識適當?shù)卣{(diào)整。活性物質(zhì)層13、15的厚度也沒有特別地限定，可以根據(jù)任何關(guān)于二次電池的知識調(diào)整。例如，活性物質(zhì)層13、15的厚度可以優(yōu)選設定為約10-100 μ m、更優(yōu)選20-50 μ m。 當活性物質(zhì)層13、15的厚度為約10 μ m以上時，可以保證充分的電池電容。另一方面，當活性物質(zhì)層13、15的厚度為約100 μ m以下時，可以防止電池內(nèi)阻由于鋰離子難以擴散至電極中央(集電體側(cè))而增加。在集電體11表面上的活性物質(zhì)層13、15的形成方法沒有特別限定。各活性物質(zhì)層13和15可以通過任何已知方法形成在集電體11上?；钚晕镔|(zhì)層形成方法的一個實例如下。首先，通過以下制備活性物質(zhì)漿料將活性物質(zhì)和需要時的改進離子導電性用電解質(zhì)鹽、如上所述的改進電子導電性用導電性助劑、 粘結(jié)劑等分散和溶解于適合的溶劑中。所述溶劑沒有特別限定。能夠使用N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、甲基甲酰胺、環(huán)己烷、己烷等作為溶劑，而沒有特別限定。在使用聚偏氟乙烯(PVdF)作為粘結(jié)劑的情況下，適合使用NMP作為溶劑。將制備的活性物質(zhì)漿料施涂至集電體11、干燥以去除溶劑，并加壓，從而在集電體11上形成活性物質(zhì)層13、15。此時，活性物質(zhì)層13、15的孔隙率能夠通過調(diào)整加壓條件來控制。加壓設備沒有特別地限定，可以適當選擇，以將活性物質(zhì)層13、15的孔隙率控制至期望的水平。作為加壓設備，熱壓機和壓延輥機等是可用的。加壓條件(例如溫度和壓力)也沒有特別地限定，可以根據(jù)任何常規(guī)知識適當設定。[電解質(zhì)層]電解質(zhì)層17起到作為在電極之間轉(zhuǎn)移鋰離子的介質(zhì)的作用。對電解質(zhì)層17的電解質(zhì)材料沒有特別的限定，只要電解質(zhì)材料包括含溶劑的電解液即可。能夠使用任何已知的液體電解質(zhì)或聚合物凝膠電解質(zhì)作為電解質(zhì)材料。在雙極型二次電池10為鋰離子二次電池的情況下，能夠優(yōu)選使用以下液體電解質(zhì)或聚合物凝膠電解質(zhì)。液體電解質(zhì)是其中作為支持鹽的鋰鹽在溶劑中溶解的液體電解質(zhì)。溶劑的實例是碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二丙酯(DPC)、碳酸甲乙酯(EMC)、丙酸甲酯 (MP)，乙酸甲酯(MA)、甲酸甲酯(MF)、4_甲基二氧戊環(huán)(4MeD0L)，二氧戊環(huán)(DOL)、2_甲基四氫呋喃(2MeTHF)，四氫呋喃(THF)、二甲氧基乙烷(DME)、碳酸亞乙酯(EC)、碳酸亞丙酯 (PC)、碳酸亞丁酯(BC)和Y-丁內(nèi)酯(GBL)。這些溶劑可單獨使用或以其兩種以上混合物的形式使用。支持鹽(鋰鹽)沒有特別限定。支持鹽的實例為無機酸陰離子鹽例如LiPF6、 LiBF4, LiClO4, LiAsF6, LiTaF6, LiSbF6, LiAlCl4, Li2B10Cl10, Lil、LiBr、LiCU LiAlCU LiHF2和LiSCN ；和有機酸陰離子鹽例如LiCF3SO3^ Li (CF3SO2) 2N、LiBOB (二草酸硼酸鋰)和 LiBETI (雙(全氟乙烯)磺酰氟化鋰(lithium bis (perfluoroethylene) sulfonylfluoride)，也表示為Li (C2F5SO2)2N)。這些電解質(zhì)鹽可單獨使用或以其兩種以上混合物的形式使用。
另一方面，聚合物凝膠電解質(zhì)是其中將上述液體電解質(zhì)浸入鋰離子導電性基質(zhì)聚合物的聚合物凝膠電解質(zhì)。鋰離子導電性基質(zhì)聚合物的實例為在其主鏈或側(cè)鏈具有聚環(huán)氧乙烷(PEO)的聚合物；在其主鏈或側(cè)鏈具有聚環(huán)氧丙烷(PPO)的聚合物；聚乙二醇 (PEG)；聚丙烯腈(PAN)；聚甲基丙烯酸酯；聚偏氟乙烯(PVdF)；聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物(PVdF-HFP)；聚丙烯腈(PAN)；聚(甲基丙烯酸酯)(PMA)和聚(甲基丙烯酸甲酯) (PMMA)。上述聚合物以其混合物、改性物、衍生物、無規(guī)共聚物、交替共聚物、接枝共聚物或嵌段共聚物的形式使用。其中，ΡΕ0、ΡΡ0、其共聚物，PVdF和PVdF-HFP是優(yōu)選的。在這些基質(zhì)聚合物中，電解質(zhì)鹽例如鋰鹽能夠良好地溶解。此外，這些基質(zhì)聚合物可以通過交聯(lián)結(jié)構(gòu)的形成提供良好的機械強度。[隔膜]隔膜32具有在其中保持電解質(zhì)材料的功能和包含第二樹脂作為基材。在本實施方案中，隔膜32為必要組件，這是因為單元電池19用密封手段通過集電體11和隔膜32的熔接形成。在隔膜32中作為基材包含的第二樹脂需要為非導電性聚合物材料以確保集電體11之間的絕緣。作為第二樹脂，與在集電體11中作為基材包含的第一樹脂的上述那些相同的非導電性聚合物材料能夠適合地使用而沒有特別限定。隔膜32的形式?jīng)]有特別限定。隔膜32能夠為具有多個細孔的多孔膜(多孔薄膜)、無紡布或其層壓體的形式。還可使用具有聚烯烴無紡布或聚烯烴多孔薄膜作為補強層和在所述補強層中填充的偏二氟乙烯的復合樹脂膜。在本實施方案中，必要的是在集電體11中作為基材包含的第一樹脂的熔點低于或等于在隔膜32中作為基材包含的第二樹脂的熔點。通過滿足該條件，在集電體11中作為基材包含的第一樹脂熔融、流入在隔膜32表面中的微孔33、在這些細孔33中固化，并從而在集電體11和隔膜32的熱熔接期間變得粘附至隔膜32的表面。因此通過將集電體11 的部分樹脂嵌入隔膜32的孔33中，可以獲得在集電體11和隔膜32之間形成顯著的粘合的錨固效果。第一樹脂的熔點優(yōu)選比第二樹脂的熔點低20°C以上、更優(yōu)選低50°C以上。第一樹脂和第二樹脂的優(yōu)選組合如下。第一樹脂優(yōu)選包含選自由以下組成的組中的至少一種聚烯烴例如聚乙烯(熔點110-130°C )和聚丙烯(熔點160-170°C )。第二樹脂優(yōu)選包含選自由以下組成的組中的至少一種聚烯烴例如聚乙烯(熔點110-130°C ) 和聚丙烯(熔點:160-170°C )；聚酯例如聚對苯二甲酸乙二醇酯(熔點:250-260°C )和聚醚腈(熔點2690C )；熱塑性酰亞胺(熔點:3800C )；聚酰胺(熔點:176-275°C )和聚偏氟乙烯(熔點134-169°C)。通過從這些樹脂材料中選擇第一和第二樹脂可以獲得密封可靠性的進一步改善。當?shù)谝粯渲娜埸c低于或等于第二樹脂的熔點時，還優(yōu)選使用通過加熱而不熔融的熱固性樹脂例如酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、三聚氰胺樹脂、脲醛樹脂和醇酸樹脂等作為第二樹脂。此類熱固性樹脂作為第二樹脂的使用，使其可以在熱壓等期間避免第二樹脂的熔融和確保兩個集電體11之間的絕緣。在本實施方案的密封手段中，用于密封單元電池19的密封部分通過集電體11和隔膜32的熔接形成，而沒有使用作為常規(guī)密封手段使用的密封構(gòu)件。雖然集電體11的樹脂熔融并流入隔膜32的孔33中，但是此類熔融樹脂的粘度高以致該熔融樹脂不完全嵌入隔膜32的孔33中?？梢栽谑褂美缥⒖啄じ裟ぷ鳛楦裟?2的情況下避免密封泄漏的發(fā)生，這是因為微孔膜隔膜具有沿垂直方向的通孔，而不具有沿平面方向的孔通道。常規(guī)密封構(gòu)件不僅起到將集電體彼此接合以及接合至隔膜的作用，而且還起到作為絕緣層防止集電體之間短路的作用。當然，本實施方案的密封手段還具有防止兩個集電體11之間短路的功能。如上所述，集電體11的熔融樹脂的粘度高，因此通常沒有完全嵌入隔膜32的孔33中，以致在孔33內(nèi)部在集電體11之間將不發(fā)生短路。然而可以設想采用以下技術(shù)作為更嚴格地防止此類短路的措施。用于短路預防的第一技術(shù)是適當?shù)卣{(diào)整集電體11和隔膜32的熔接條件，更具體地，以在隔膜32的孔33內(nèi)部，集電體11彼此不接觸的方式調(diào)整熱壓處理的溫度、壓力和時間。在本實施方案中，過度的熱壓條件是不利的，原因是當僅將少量的集電體11樹脂嵌入隔膜32的孔33中時，可以獲得充分的錨固效應并從而獲得期望的密封耐久性水平。熱壓條件取決于結(jié)構(gòu)部件的厚度和結(jié)構(gòu)部件的層壓數(shù)量且不能普遍化。例如，在使用聚乙烯作為集電體11和隔膜32的基材的情況下，熱壓條件優(yōu)選壓力為0. 1-0. 5Mpa、溫度為130-180°C 和時間為約3-20秒。用于短路預防的第二技術(shù)是在將導電性填料添加至集電體11的導電性樹脂層的情況下，不將導電性填料添加至樹脂層的密封部分。用于短路預防的第三技術(shù)是在將導電性填料添加至集電體11的導電性樹脂層的情況下，將導電性填料的粒徑控制為大于隔膜32的孔徑。由于隔膜32的孔徑通常為約 IOO-IOOOnm,因此導電性填料的平均粒徑優(yōu)選控制為約500_5000nm。雖然上文已描述在本實施方案的密封手段中的用于集電體11之間短路的預防技術(shù)，但是防止集電體11之間短路的措施不限于上述技術(shù)，并能夠適當?shù)馗倪M、省略或增加。[電池封裝體]在本實施方案中，由于層壓膜四的高輸出和冷卻特性以及對大型設備電池例如 EV和HEV電池的適用性，其可適合地用作電池封裝體。層壓膜四的實例為鋁層壓膜，例如其中聚丙烯層、鋁層和尼龍層依次層壓的三層層壓膜。層壓膜四成形為例如袋狀的外殼， 以包覆電池元件21。然而，層壓膜四的形狀不限于上述。作為電池封裝體，可選擇地使用已知的金屬罐。[雙極型二次電池的生產(chǎn)方法]對于雙極型二次電池10的生產(chǎn)方法沒有特別地限定。例如，雙極型二次電池10可以通過以下步驟生產(chǎn)分別制備雙極型電極23和隔膜32的步驟；以一個雙極型電極23的正極活性物質(zhì)層13隔著隔膜32面對與所述一個雙極型電極23相鄰的任意另一個雙極型電極23的負極活性物質(zhì)層15的方式，將雙極型電極23和隔膜32彼此層壓的步驟；將電解質(zhì)材料注入隔膜32中以形成電解質(zhì)層17的步驟；和熱壓單元電池19(電池元件21)的外周部并從而將集電體11的周緣部熔接至隔膜32的周緣部的步驟。為了更高的生產(chǎn)效率， 這里可行的是熱壓單元電池19 (電池元件21)的外周部的三邊，從而熔合集電體11的周緣部和隔膜32的周緣部的對應區(qū)域，將電解質(zhì)材料注入隔膜32中，然后熱壓單元電池19(電池元件21)的外周部的剩余一邊，從而熔合集電體11的周緣部和隔膜32的周緣部的剩余區(qū)域。[電池組]在本實施方案中，電池組通過串聯(lián)和/或并聯(lián)電連接雙極型二次電池10制造。電池組的電容和電壓通過雙極型電池10的串聯(lián)或并聯(lián)連接來自由地調(diào)整。圖3、4和5為顯示電池組的一個實例的外觀的平面圖、正面圖和側(cè)面圖。如圖3、4 和5所示，電池組300具有多個串聯(lián)或并聯(lián)電連接的可安裝/可拆卸的小型電池模塊250。 各電池模塊250具有多個串聯(lián)或并聯(lián)電連接的雙極型二次電池10。在此類構(gòu)型中，電池組 300能夠獲得適合用作其中需要高體積能量密度和高體積輸出密度的車輛驅(qū)動電源或輔助電源的高電容和良好輸出特性。這里，電池模塊250經(jīng)由電連接裝置例如導條(busbar)彼此電連接并使用連接夾具310以多層(layers)層壓。在電池模塊250中雙極型二次電池 10的數(shù)量和在電池組300中的電池模塊250的數(shù)量取決于其上安裝電池組300的車輛(電動車)所需的電池電容和輸出特性來確定。[車輛]雙極型二次電池10或其中組裝多個雙極型二次電池10的電池組適合用于車輛。 在本實施方案中，雙極型二次電池10具有良好的長期可靠性、良好的輸出特性和長壽命， 因而能夠安裝在特征在于EV行駛距離長的插電式混合電動車或特征在于一次充電行駛距離長的電動車上。換言之，雙極型二次電池10或其中組裝多個雙極型二次電池10的電池組能夠適合地用作車輛電源。車輛的實例是機動車如混合電動車、電動車和燃料電池車。這些機動車不僅包括四輪車(轎車、商用汽車如貨車和公共車、輕型小轎車等)，而且還包括兩輪車(摩托車等)和三輪車。雙極型二次電池10或其中組裝多個雙極型二次電池10的電池組的應用不限于上述機動車。雙極型二次電池10或其中組裝多個雙極型二次電池10 的電池組可以用作用于任何其它車輛例如運輸裝置如火車的電源，并用作可固定/可安裝電源如不間斷電源。圖6為示出電動車400作為其上安裝圖3、4和5的電池組300的車輛的一個實例的示意圖。如圖6所示，電池組300安裝在電動車400車身中央的座位下的位置處，從而確保寬闊的車輛內(nèi)部空間和行李間。電池組300的安裝位置不限于座位下的位置。電池組 300可以可選地安裝在后行李間的下部或車輛前側(cè)的發(fā)動機室中。具有電池組300的電動車400能夠獲得高耐久性并在長期使用時確保足夠的輸出。電池組能夠用于例如不僅如圖 4所示的電動車，以及混合電動車和燃料電池車等寬范圍的用途。實施例通過下述實施例，以下將更詳細地描述本發(fā)明。應注意以下實施例僅是說明性的， 并不意欲將本發(fā)明限定于此。[雙極型電極的生產(chǎn)](實施例1)正極活性物質(zhì)漿料通過混合以下來制備85質(zhì)量％的作為正極活性物質(zhì)的 LiMn204、5質(zhì)量％作為導電性助劑的乙炔黑、10質(zhì)量％的作為粘結(jié)劑的聚偏氟乙烯(PVdF) 和適量的作為漿料粘度調(diào)整溶劑的N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)。負極活性物質(zhì)漿料通過混合以下來制備85質(zhì)量％作為負極活性物質(zhì)的Li4Ti5012、5質(zhì)量％的作為導電性助劑的乙炔黑、10質(zhì)量％的作為粘結(jié)劑的聚偏氟乙烯(PVdF)和適量的作為漿料粘度調(diào)整溶劑的N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)。此外，以包含聚乙烯作為基材和炭顆粒(平均粒徑0. 8 μ m)作為導電性填料的導電性樹脂層(厚度30μπι，沿厚度方向的體積電阻率1Χ10_2Ω - cm)的形式設置集電體。通過在集電體的一側(cè)上施涂正極活性物質(zhì)漿料和干燥，將正極活性物質(zhì)層形成在集電體的一側(cè)上。其后，通過在集電體的另一側(cè)上施涂負極活性物質(zhì)漿料和干燥， 將負極活性物質(zhì)層形成在集電體的另一側(cè)上。將由此獲得的集電體和活性物質(zhì)層的層壓體 (下文中稱為“復合電極材料”)在活性物質(zhì)層不突破集電體的水平下進行熱輥壓。所得復合電極材料切成140X90mm的尺寸，接著在復合電極材料周緣部周圍去除寬度為IOmm的活性物質(zhì)層。以此方式，獲得以下雙極型電極在各雙極型電極中，將尺寸為120X90mm的正極和負極活性物質(zhì)層形成在尺寸為140X90mm的集電體的相對側(cè)，其中集電體的周緣部露出寬度為IOmm作為密封邊緣。(實施例2)除了使用聚丙烯作為集電體的基材之外，以與實施例1中相同的方式生產(chǎn)雙極型電極。(實施例3)除了使用聚酰亞胺作為集電體的基材之外，以與實施例1中相同的方式生產(chǎn)雙極型電極。(比較例1)除了使用SUS箔膜(厚度30μπι)作為集電體之外，以與實施例1中相同的方式生產(chǎn)雙極型電極。[雙極型二次電極的生產(chǎn)](實施例1_3)在各實施例中，將尺寸為150Χ IOOmm的多孔膜(孔徑500nm以下)作為隔膜放置在上述獲得的雙極型電極中之一的正極活性物質(zhì)層上以覆蓋該雙極型電極的整個一面。 隔膜的基材如表1中所示。將上述獲得的雙極型電極中的另一個以該另一個雙極型電極的負極物質(zhì)層面對隔膜的方式放置在隔膜上。重復上述操作以形成其中總計5個雙極型電極隔著隔膜層壓在一起的層壓體。將層壓體的四個外周邊中的三邊從上側(cè)和下側(cè)進行加壓 (0. 2MPa，160°C，5秒)，以將集電體和隔膜的周緣部的對應區(qū)域熔合在一起。將電解液(通過在碳酸亞丙酯碳酸亞乙酯=1 1(體積比)的混合溶液中以lmol/L溶解LiPF6來制備)從剩余的一外周邊注入各隔膜中。將由此獲得的層壓體在真空室中在真空下放置。在該狀態(tài)下，將層壓體剩余的一外周邊在與上述條件相同的條件下進行加壓，以使集電體和隔膜的周緣部的剩余區(qū)域熔合在一起，從而真空密封該層壓體。由此獲得的是其中密封單元電池的外周部的電池元件。準備兩塊具有在其部分上形成的電引線端子(electric lead terminals)的尺寸為130X80mm的鋁板(厚度100μπι)作為集電板。將電池元件夾置在集電板之間并真空密封在鋁層壓膜片中以通過該層壓體膜片包覆電池元件和集電板。由此得到雙極型電池。(比較例1)將寬度為12mm的聚乙烯膜作為密封構(gòu)件放置在上述獲得的雙極型電極中之一的集電體暴露的周緣部的正極活性物質(zhì)層側(cè)表面的三邊上。將尺寸為150X100mm的多孔膜 (基材PE，孔徑500nm以下)作為隔膜放置在雙極型電極上和密封構(gòu)件上。然后，將寬度為12mm的聚乙烯膜作為密封構(gòu)件放置在隔膜的三個外周側(cè)以在位置上對應于前述放置的密封構(gòu)件。將上述獲得的雙極型電極中的另一個以該另一個雙極型電極的負極材料層面對隔膜的方式放置。重復上述操作以形成其中總計5個雙極型電極隔著隔膜和密封構(gòu)件層壓
15在一起的層壓體。層壓體的四個外周邊中的三邊從上側(cè)和下側(cè)進行加壓(0.2MPa，160°C，5 秒)，以將集電體和隔膜的周緣部的對應區(qū)域通過密封構(gòu)件熔合在一起。將電解液(通過在碳酸亞丙酯碳酸亞乙酯=1 1(體積比)的混合溶液中以lmol/L溶解LiPF6來制備) 從剩余的一外周邊注入各隔膜中。將與上述相同的密封構(gòu)件(每個單元電池兩片膜)放置在層壓體剩余的一外周邊中。將由此獲得的層壓體在真空室中在真空下放置。在該狀態(tài)下， 將層壓體剩余的一外周邊在與上述條件相同的條件下進行加壓，以使集電體和隔膜的外周的剩余區(qū)域熔合在一起，從而真空密封該層壓體。由此獲得的是其中密封單元電池的外周部的電池元件。準備兩個具有在其部分上形成的電引線端子(electric lead terminals) 的尺寸為130X80mm的鋁板(厚度100 μ m)作為集電板。將電池元件夾置在集電板之間并真空密封在鋁層壓膜片中以通過該層壓體膜片包覆電池元件和集電板。由此得到雙極型電池。[充電/放電試驗]將各雙極型二次電池進行充電/放電試驗。通過在60°c的氣氛中重復以下充電/ 放電循環(huán)進行充電/放電試驗在恒定電流方式(CC，電流1C)下將電池充電至13. 5V，將電池休止10分鐘，在恒定電流方式(CC，電流1C)下將電池放電至7. 5V，并將電池休止10 分鐘。然后評價單元電池的密封部分的密封耐久性。評價結(jié)果示于以下表1中。表權(quán)利要求
1.一種雙極型二次電池，其包括電池元件，所述電池元件包括第一雙極型電極和第二雙極型電極，各所述第一雙極型電極和所述第二雙極型電極具有形成有導電性樹脂層的集電體、在所述集電體的一側(cè)上形成的正極活性物質(zhì)層和在所述集電體的另一側(cè)上形成的負極活性物質(zhì)層，所述導電性樹脂層包含第一樹脂作為基材；和隔膜，所述隔膜設置在所述第一雙極型電極和所述第二雙極型電極之間并且其中保持電解質(zhì)材料以形成電解質(zhì)層，所述隔膜包含第二樹脂作為基材；所述第一雙極型電極的所述正極活性物質(zhì)層、所述電解質(zhì)層和所述第二雙極型電極的所述負極活性物質(zhì)層構(gòu)成單元電池，其中所述第一樹脂的熔點低于或等于所述第二樹脂的熔點；以及其中所述第一雙極型電極和所述第二雙極型電極的集電體的周緣部和所述隔膜的周緣部熔合在一起，從而由此密封所述單元電池的外周部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙極型二次電池，其中所述第一樹脂包含聚乙烯或聚丙烯； 和其中所述第二樹脂包含選自由聚乙烯、聚丙烯、聚對苯二甲酸乙二酯、聚醚腈、聚酰亞胺、 聚酰胺和聚偏氟乙烯組成的組的至少一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙極型二次電池，其中所述第二樹脂是熱固性樹脂。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙極型二次電池，其中所述導電性樹脂層包含導電性填料； 和其中所述導電性填料的粒徑大于所述隔膜的孔徑。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙極型二次電池，其中所述雙極型二次電池是鋰離子二次電池。
6.一種雙極型二次電池，其包括電池元件，所述電池元件包括第一雙極型電極和第二雙極型電極，各所述第一雙極型電極和所述第二雙極型電極具有形成有導電性樹脂層的集電體、在所述集電體的一側(cè)上形成的正極活性物質(zhì)層和在所述集電體的另一側(cè)上形成的負極活性物質(zhì)層，所述導電性樹脂層包含第一樹脂作為基材；和隔膜，所述隔膜設置在所述第一雙極型電極和所述第二雙極型電極之間并且其中保持電解質(zhì)材料以形成電解質(zhì)層，所述隔膜包含第二樹脂作為基材；所述第一雙極型電極的所述正極活性物質(zhì)層、所述電解質(zhì)層和所述第二雙極型電極的所述負極活性物質(zhì)層構(gòu)成單元電池，其中所述第一雙極型電極和所述第二雙極型電極的集電體的周緣部的第一樹脂和所述隔膜的周緣部的第二樹脂通過分子間力結(jié)合在一起，從而由此密封所述單元電池的外周部。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的雙極型二次電池，其中所述第一樹脂的熔點低于或等于所述第二樹脂的熔點。
8.一種雙極型二次電池的生產(chǎn)方法，其包括制備第一雙極型電極和第二雙極型電極，各所述第一雙極型電極和所述第二雙極型電極具有形成有導電性樹脂層的集電體、在所述集電體的一側(cè)上形成的正極活性物質(zhì)層和在所述集電體的另一側(cè)上形成的負極活性物質(zhì)層； 制備包含樹脂作為基材的隔膜；以所述第一雙極型電極的正極活性物質(zhì)層隔著所述隔膜面向所述第二雙極型電極的負極活性物質(zhì)層的方式，將所述第一和第二雙極型電極層壓在所述隔膜上；將電解質(zhì)材料注入所述隔膜從而形成電解質(zhì)層，以致所述第一雙極型電極的正極活性物質(zhì)層、所述電解質(zhì)層和所述第二雙極型電極的負極活性物質(zhì)層構(gòu)成單元電池；和將所述單元電池的外周部熱壓，由此將所述第一雙極型電極和所述第二雙極型電極的集電體的周緣部熔合至所述隔膜的周緣部。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的雙極型二次電池的生產(chǎn)方法，其中所述熱壓包括熱壓除所述單元電池的外周部的一邊以外的所有邊，從而將所述第一雙極型電極和所述第二雙極型電極的集電體的周緣部和所述隔膜的周緣部的對應部分熔合在一起。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的雙極型二次電池的生產(chǎn)方法，其中所述熱壓包括在將所述電解質(zhì)材料注入所述隔膜之后，將所述單元電池的外周部的一邊熱壓從而將所述第一雙極型電極和所述第二雙極型電極的集電體的周緣部和所述隔膜的周緣部的剩余部分熔合在一起。
全文摘要
提供一種雙極型二次電池，所述雙極型二次電池包括第一雙極型電極和第二雙極型電極以及隔膜。所述第一雙極型電極和第二雙極型電極設置有集電體、在集電體的一面上形成的正極活性物質(zhì)層和在集電體的另一面上形成的負極活性物質(zhì)層，所述集電體形成有導電性樹脂層，所述導電性樹脂層包括第一樹脂，所述第一樹脂作為基材。所述隔膜設置在第一雙極型電極和第二雙極型電極之間并包括作為基材的第二樹脂，其保持電解質(zhì)從而形成電解質(zhì)層。所述雙極型二次電池包括電池元件，所述電池元件設置有由第一雙極型電極的正極活性物質(zhì)層、電解質(zhì)層和第二雙極型電極的負極活性物質(zhì)層組成的電池層。所述第一樹脂的熔點不大于所述第二樹脂的熔點。所述第一雙極型電極和第二雙極型電極的集電體的周緣部熔接至所述隔膜的周緣部，從而密封所述電池層的外周部。
文檔編號H01M4/66GK102341948SQ20108001047
公開日2012年2月1日 申請日期2010年1月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月5日
發(fā)明者保坂賢司, 小比賀基治 申請人:日產(chǎn)自動車株式會社