蓄电装置

摘要

本发明提供既可以抑制蓄电装置的能量效率降低，又可以抑制温度分布不均的蓄电装置。所述蓄电装置具有正极体和负极体(10、11、12、13)以及配置于正极体与负极体之间的含有粒子群的固体电解质层(14)，固体电解质层中第一区域内的粒子群的密度低于散热性比第一区域高的第二区域内的粒子群的密度。

权利要求

1.一种蓄电装置，其特征在于，具有正极体和负极体以及配置于所述正极体和所述负极体之间的含有粒子群的固体电解质层，所述固体电解质层中第一区域内的粒子群的密度低于散热性比所述第一区域高的第二区域内的粒子群的密度。

2.如权利要求1所述的蓄电装置，其特征在于，所述第一区域内的粒子群的粒子平均粒径大于所述第二区域内的粒子群的粒子平均粒径。

3.如权利要求1所述的蓄电装置，其特征在于，所述固体电解质层含有用于使所述粒子群粘结的粘结剂，所述第一区域内的粘结剂的量多于所述第二区域内的粘结剂的量。

4.如权利要求3所述的蓄电装置，其特征在于，所述第一区域内的粒子群的粒子平均粒径与所述第二区域内的粒子群的粒子平均粒径大致相等。

5.如权利要求1～4的任一项所述的蓄电装置，其特征在于，所述第一区域是位于所述固体电解质层的中心部侧的区域，所述第二区域是相对于所述第一区域位于端部侧的区域。

6.如权利要求5所述的蓄电装置，其特征在于，所述粒子群的密度从所述固体电解质层的端部侧向着中心部侧连续地减少或阶梯地减少。

7.一种蓄电装置，其特征在于，具有正极体和负极体以及配置于所述正极体和所述负极体之间的含有粒子群的固体电解质层，所述固体电解质层中第一区域的厚度大于散热性比第一区域高的第二区域的厚度。

8.如权利要求7所述的蓄电装置，其特征在于，所述正极体和所述负极体中与所述第一区域对应的区域的厚度比与所述第二区域对应的区域的厚度薄。

9.一种蓄电装置，其特征在于，具有正极体和负极体以及配置于所述正极体和所述负极体之间的含有粒子群的固体电解质层，位于所述固体电解质层中的第一区域和第二区域的粒子群的材料相互不同，使得第一区域的电阻值高于散热性比所述第一区域高的第二区域的电阻值。

10.如权利要求7～9的任一项所述的蓄电装置，其特征在于，所述第一区域是位于所述固体电解质层的中心部侧的区域，所述第二区域是相对于所述第一区域位于端部侧的区域。

说明书

蓄电装置

技术领域

[0001] 本发明涉及具有固体电解质层的二次电池等蓄电装置。

背景技术

[0002] 二次电池作为笔记本电脑、便携电话等便携式电子设备的电源得到了广泛使用，还作为电动汽车等的动力用电源来使用。然而，为了抑制与温度变化相伴的电池性能的劣化，人们曾提出了各种方案(例如参照专利文献1、2)。

[0003] 在此，专利文献1所记载的二次电池用电极，为了缓和因二次电池内的温度变化所导致的热应力，在作为基体的集电体上形成了作为电极层的多个微小室(微小孔；minute cells)。

[0004] 另外，专利文献1所记载的二次电池用电极，通过使形成于集电体上的多个微小室中的导电剂的量不同，由此使二次电池用电极上的温度分布均匀。具体地讲，使位于集电体的中心部的微小室中的导电剂的含量最少，使位于集电体的端部的微小室中的导电剂的含量最多。

[0005] 专利文献1：日本特开2005-11660号公报(图1、2、11等)

[0006] 专利文献2：日本特开2004-178914号公报

发明内容

[0007] 然而，专利文献1所记载的二次电池用电极，在集电体的表面上存在形成有微小室的区域和未形成微小室的区域。对于这样的构成而言，在未形成微小室的区域中不能流通电流，因此二次电池的能量效率降低。

[0008] 因此，本发明的主要目的在于，提供既可以抑制蓄电装置的能量效率降低、又可以抑制温度分布不均的蓄电装置。

[0009] 本发明的蓄电装置，其特征在于，具有正极体和负极体以及配置于正极体与负极体之间的含有粒子群的固体电解质层，固体电解质层中第一区域内的粒子群的密度低于散热性比第一区域高的第二区域内的粒子群的密度。

[0010] 在此，可以使第一区域内的粒子群的平均粒径大于第二区域内的粒子群的平均粒径。换言之，可以使位于第一区域内的粒子的粒径大于位于第二区域内的粒子的粒径。

[0011] 另外，在固体电解质层含有用于使粒子群粘结的粘结剂的情况下，可以使第一区域内的粘结剂的量多于第二区域内的粘结剂的量。在这种情况下，可以使第一区域内的粒子群的平均粒径与第二区域内的粒子群的平均粒径大致相等。

[0012] 在此，作为第一区域，可以设为位于固体电解质层的中心部侧的区域，作为第二区域，可以设为相对于第一区域位于端部侧的区域。再者，在因来自蓄电装置的外部的热影响而导致例如在固体电解质层的一个端部侧的区域散热性低的情况下，可以使该区域中的粒子群的密度低于其他区域中的粒子群的密度。

[0013] 另外，可以使粒子群的密度例如从固体电解质层的端部侧向中心部侧连续地减少或阶梯地减少。

[0014] 另一方面，在具有正极体和负极体以及配置于正极体与负极体之间的含有粒子群的固体电解质层的蓄电装置中，可以使固体电解质层中第一区域的厚度大于散热性比第一区域高的第二区域的厚度。在此，固体电解质层的厚度可以连续地变化或阶梯地变化。

[0015] 在这种情况下，也可以使与固体电解质层接触的正极体、负极体的厚度不同。具体地讲，可以相应于固体电解质层的厚度使正极体所含有的正极层(含有正极活性物质)、负极体所含有的负极层(含有负极活性物质)的厚度不同。由此，能够使正极体与负极体之间的距离大致均等。

[0016] 另外，在具有正极体和负极体以及配置于正极体与负极体之间的含有粒子群的固体电解质层的蓄电装置中，可以使位于第一区域和第二区域内的粒子群的材料不同以使得固体电解质层中第一区域的电阻值高于散热性比第一区域高的第二区域的电阻值。在此，可以使粒子群的材料不同以使得固体电解质层中的电阻值连续地变化或阶梯地变化。

[0017] 作为使粒子群的材料不同的情况，有：作为第一区域和第二区域中的粒子群使用相互不同的材料的情况、使用多种材料并使这些材料的混合比不同的情况。

[0018] 另外，在多个固体电解质层以配置在正极体与负极体之间的状态层叠的情况下，可以使这些电解质层中在层叠方向对应的区域的粒子群的密度不同。具体地讲，可以使位于外层侧的固体电解质层中的粒子群的密度低于位于中心层侧的固体电解质层中的粒子群的密度。

[0019] 再者，在层叠有多个固体电解质层的情况下，也可以如上所述，使固体电解质层的厚度不同、或使固体电解质层中的粒子群的材料不同，来代替使粒子群的密度不同。

[0020] 根据本发明，通过使固体电解质层中的粒子群的密度不同，能够使蓄电装置内的电流密度不同，可以抑制蓄电装置内的温度分布不均。

[0021] 另外，由于通过使固体电解质层中的粒子群的密度不同来抑制温度分布不均，因此在正极体和负极体中不必如专利文献1那样形成未形成有电极层的区域，可以抑制蓄电装置的能量效率降低。

附图说明

[0022] 图1是本发明实施例1的双极型电池(局部)的侧视图。

[0023] 图2是实施例1的双极型电池所使用的固体电解质层的主视图、和表示固体电解质层上的位置与构成固体电解质层的粒子群的密度的关系的图。

[0024] 图3是表示双极型电池(单元电池)的X方向上的位置与温度的关系的图。

[0025] 图4是表示夹持电池单元的构成的图。

[0026] 图5是实施例1的变形例的双极型电池所使用的固体电解质层的主视图、和表示固体电解质层上的位置(X方向上的位置)与固体电解质层中的粒子群的密度的关系的图。

[0027] 图6是实施例1的变形例的双极型电池(局部)的侧视图。

[0028] 图7是本发明的实施例2的双极型电池所使用的固体电解质层的主视图、和表示固体电解质层的厚度与位置的关系的图。

[0029] 图8是实施例2的双极型电池的侧视图(概略图)。

具体实施方式

[0030] 下面，说明本发明的实施例。

[0031] 实施例1

[0032] 用图1和图2说明本发明实施例1的作为蓄电装置的双极型电池(二次电池)。图1是本实施例的双极型电池(局部)的侧视图。而图2在示出了本实施例的双极型电池所使用的固体电解质层的主视图的同时，示出了固体电解质层上的位置与构成固体电解质层的粒子群的密度之间的关系。

[0033] 本实施例的双极型电池1，如图1所示，具有多个双极电池10夹着固体电解质层14而层叠的结构。

[0034] 再者，在本实施例中，对双极型的二次电池1进行说明，但是本发明也可以应用于非双极型的二次电池。在此，在非双极型的二次电池中，采用在集电体的两面形成有同一电极层(正极层或负极层)的电极，或采用仅在集电体的单面形成有电极层的电极。

[0035] 此外，在下述实施例中对二次电池进行说明，但是本发明也可以应用于作为蓄电装置的叠层型电容器(双电层电容器)。

[0036] 在图1中，双极电极10具有作为基体的集电体11，在集电体11的一个面(X-Y平面)上形成有正极层12。另外，在集电体11的另一个面上形成有负极层13。

[0037] 集电体11，例如可以由铝箔形成、或由多种金属(合金)形成。另外，也可以将在金属表面上覆盖了铝而成的物体作为集电体11使用。

[0038] 再者，作为集电体11，还可以采用贴合了多种金属箔的所谓复合集电体。在采用该复合集电体的情况下，作为正极用集电体的材料可以采用铝等，作为负极用集电体的材料可以采用镍、铜等。另外，作为复合集电体，可以采用使正极用集电体和负极用集电体直接接触而成的集电体，或者采用在正极用集电体和负极用集电体之间设置了具有导电性的层而成的集电体。

[0039] 在各电极层12、13中含有与正极或负极相应的活性物质。另外，在各电极层12、13中，根据需要，可以含有导电剂、粘结剂、用于提高离子传导性的高分子凝胶电解质、高分子电解质、添加剂等。构成各电极层12、13的材料可以采用公知的材料。

[0040] 例如，在镍-氢电池中，作为正极层12的活性物质可以采用镍氧化物，作为负极层13的活性物质可以采用MmNi(5-x-y-z)AlxMnyCoz(Mm：铈镧合金)等储氢合金。另外，在锂二次电池中，作为正极层12的活性物质可以采用锂-过渡金属复合氧化物，作为负极层13的活性物质可以采用碳。另外，作为导电剂可以采用乙炔黑、炭黑、石墨、碳纤维、碳纳米管。

[0041] 各电极层12、13可以采用喷墨方式等在集电体11上形成。

[0042] 各固体电解质层14配置在两个双极电极10之间。具体地讲，由一个双极电极10的正极层12和另一个双极电极10的负极层13夹持。另外，固体电解质层14具有大致均匀的厚度(包括制造误差)。

[0043] 在固体电解质层14中含有包含多个粒子的粒子群、和用于使该粒子群粘结的粘结剂。在此，作为固体电解质层14可以采用无机固体电解质、高分子固体电解质。

[0044] 作为无机固体电解质，例如可以采用Li的氮化物、卤化物、含氧酸盐、硫化磷化合物。更具体地讲，可以采用Li3N、LiI、Li3N-LiI-LiOH、LiSiO4、LiSiO4-LiI-LiOH、Li3PO4-Li4SiO4、Li2SiS3、Li2O-B2O3、Li2O2-SiO2、Li2S-GeS4、Li2S-P2S5、LiI-Li2S-P2S5。

[0045] 另外，作为高分子固体电解质，例如可以采用由上述电解质和进行电解质的离解的高分子构成的物质、在高分子中具有离子离解基的物质。作为进行电解质的离解的高分子，例如可以采用聚环氧乙烷衍生物及含该衍生物的聚合物、聚环氧丙烷衍生物及含该衍生物的聚合物、磷酸酯聚合物。再者，还可以并用无机固体电解质和高分子固体电解质。

[0046] 在此，在锂二次电池中，若作为构成固体电解质14的材料采用硫化物，就可以提高锂离子的传导性。作为硫化物例如可以采用硫化锂、硫化硅。

[0047] 在本实施例中，如图2所示，固体电解质层14中的粒子群的密度(平均单位体积中粒子群所占的体积)，在X方向和Y方向的各方向上，中心部最低，朝向外周部连续变高。再者，作为固体电解质层14中所含的粒子，采用了同一材料。

[0048] 作为使固体电解质层14中的粒子群的密度不同的情况，具体地讲，可以使构成固体电解质14的粒子群的平均粒径不同。在该情况下，只要使位于固体电解质层14的中心部侧的粒子群的平均粒径大于位于外周部侧的粒子群的平均粒径即可。即，只要使中心部侧的粒子的粒径大于外周部侧的粒子的粒径即可。

[0049] 在此，若准备多个平均粒径不同的粒子群，并使这些粒子群的混合比连续变化，则如图2所示，可以使固体电解质层14的粒子群的密度连续地变化。

[0050] 另外，在整个固体电解质层14中，通过采用具有大致均等的粒径的粒子群(换言之，具有特定的平均粒径的粒子群)，并使固体电解质层14中的粘结剂的量不同，由此可以使固体电解质层14中的粒子群的密度不同。在该情况下，只要使固体电解质层14的中心部侧所含有的粘结剂的量多于外周部侧所含有的粘结剂的量即可。

[0051] 在此，若在制造固体电解质层14时，使粒子群含有的粘结剂的量连续地变化，则如图2所示，可以使固体电解质层14中的粒子群的密度连续地变化。

[0052] 再者，可以相应于固体电解质层14中的位置，使粒子的粒径变化，并使粘结剂的量不同。

[0053] 在本实施例中，固体电解质层14中的粒子群的密度可以基于现有的双极型电池的温度分布来设定。现有的双极型电池是在具有大致均匀的厚度的同时，具备包含大致均匀的密度的粒子群的固体电解质层。

[0054] 在此，在图3中示出了双极型电池1(单元电池)的X方向上的位置与温度的关系。在图3中，纵坐标表示单元电池内的温度，横坐标表示X方向(或Y方向)上的位置。再者，所谓单元电池是在图1中，由在层叠方向(Z方向)相邻的两个双极电极10、和配置在这两个双极电极10之间的固体电解质层14构成的发电要素。

[0055] 图3的虚线表示使用现有的双极型电池(单元电池)时的温度分布曲线C。如该温度分布曲线C所示，在双极型电池的中心部温度最高，朝向外周部侧温度降低。即，在电池的中心部，热容易积存，向电池外的热传递(散热性)低，因此与其他部分相比温度高。

[0056] 当如温度分布曲线C所示产生X-Y平面内(换言之，层叠面内)的温度分布不均时，双极型电池的性能容易劣化。

[0057] 于是，在本实施例中，如上所述，相应于X-Y平面内的位置而使固体电解质层14中的粒子群的密度不同。具体地讲，使中心部侧的粒子群的密度比外周部侧的粒子群的密度低。

[0058] 若这样地构成固体电解质层14，则在降低了粒子群的密度的部分(中心部侧)，可以减少电流密度，可以抑制与双极型电池1的充放电相伴的发热。

[0059] 在此，在使中心部侧的粒子群的平均粒径大于外周部侧的粒子群的平均粒径的情况下，在中心部侧，粒子间的接触面积变小，离子(例如在锂二次电池的情况下为锂离子)的移动路径受到限制，由此电流值变小。另外，固体电解质层14中的粒子群的密度，在中心部侧变低，因此固体电解质层14中的电阻在中心部侧变大。

[0060] 另一方面，在使中心部侧的粘结剂的量多于外周部侧的粘结剂的量的情况下，在中心部侧，粒子间的接触面积变小，离子的移动路径受到限制，由此电流值变小。另外，固体电解质层14中的粒子群的密度在中心部侧变低，因此固体电解质层14中的电阻在中心部侧也变大。

[0061] 在此，一般来说，作为热被消耗的能量，与电流的平方和电阻值成比例。因此，电流值对于上述能量影响大。在本实施例的固体电解质层14的构成中，如上所述，在中心部侧，电流值变小的同时，电阻值变大。因此，在电流值小的部分、换言之在固体电解质层14的中心部侧，可以高效地抑制发热。

[0062] 这样，通过抑制在中心部侧的发热，可以抑制双极型电池1在X-Y平面内的温度分布不均。

[0063] 对于本实施例的双极型电池1而言，在初期的工作阶段，温度分布曲线为图3的由单点划线所示的曲线A。这是因为固体电解质层14的中心部侧的粒子群的密度低于外周部侧的粒子群的密度，因此在初期的工作阶段，中心部的温度往往低于外周部的温度。

[0064] 但是，随着时间变化，双极型电池1的在X-Y平面内的温度分布曲线从由单点划线所示的曲线A变化成由实线所示的曲线B。

[0065] 这是因为双极型电池1(单元电池)的中心部与其他部分相比散热性低，因此中心部的温度逐渐上升的缘故。于是，通过考虑该温度上升部分，预先设定中心部的粒子群的密度，由此如图3的温度分布曲线B所示，可以在双极型电池1(单元电池)的X-Y平面中使温度分布大致均匀。在实际使用本实施例的双极型电池1时，优选在温度分布曲线到达图3的由实线所示的曲线B的状态下使用。

[0066] 另一方面，本实施例的双极型电池1，为了主要抑制该热膨胀，如图4所示，为由夹持构件200从层叠了双极型电池1(单元电池)的构成的电池单元100的两侧(层叠方向)夹持的构成。具体地讲，如图4中的箭头所示，为在电池单元100的外周部侧夹持的构成。

[0067] 该构成可以抑制电池单元100的外周部侧的热膨胀，但是不能抑制中心部侧的热膨胀。由此，只有中心部侧的区域有时因热膨胀而位移。

[0068] 于是，若采用本实施例的双极型电池1，就可以抑制X-Y平面内的温度分布不均，因此可以抑制中心部侧的热膨胀。因此，即便使用图4所示的结构，也可以抑制只有电池单元100的中心部侧的区域因热膨胀而位移的情况。

[0069] 而且，在本实施例中，固体电解质层14、电极层12、13的厚度大致均匀，因此可以通过夹持构件200对双极型电池1的整个面给予大致均匀的压力。

[0070] 另外，在本实施例中，在集电体11的大致整个面上形成了电极层12、13，因此相比于如专利文献1所述的二次电池那样在集电体上形成多个微小室(电极层)的情况，可以容易地在集电体11上形成电极层12、13。而且，可以抑制电极层12、13从集电体11剥离。

[0071] 在此，在专利文献1所述的二次电池中，各微小室的面积与集电体的面积相比极小，因此在二次电池用电极的制造工序、具有二次电池用电极的二次电池的配置等中，微小室容易从集电体剥离。并且，在集电体上形成了多个微小室的情况下，虽然容易弯曲该二次电池用电极，但是由于弯曲二次电池用电极时的应力而导致微小室容易从集电体的表面剥离。

[0072] 另外，在本实施例中，在集电体11的大致整个面上形成了电极层12、13，因此与专利文献1那样设置未形成电极层的区域的情况相比，可以增加作为电极可使用的有效面积，可以提高双极型电池1的能量效率。

[0073] 再者，在本实施例中，如图2所示，在X方向和Y方向上使固体电解质层14中的粒子群的密度连续地变化，但是也可以在X方向和Y方向中的一个方向上使固体电解质层14的粒子群的密度变化。这时，在使固体电解质层14的粒子群的密度变化的方向上可以抑制温度分布的不均。

[0074] 另外，在本实施例中，说明了在集电体11的整个面上形成有电极层12、13的情况，但是也可以在集电体11上设置未形成电极层的部分。用图5和图6具体地说明该变形例。

[0075] 在此，图5在表示作为本实施例的变形例的双极型电池所使用的固体电解质层的主视图的同时，表示出固体电解质层上的位置(X方向上的位置)与固体电解质层中的粒子群的密度的关系。而图6是本变形例的双极型电池(局部)的侧视图。

[0076] 如图6所示，在集电体21的相互对向的面上分别形成有正极层22和负极层23。在此，正极层22和负极层23分别如后所述由三层构成。

[0077] 在集电体21的一个面上，形成有位于其中心部的第一正极层22a、相对于第一正极层22a位于X方向的两侧的第二正极层22b和第三正极层22c。并且，在图6的X方向上相邻的正极层22a～22c之间，存在未形成正极层22a～22c的区域。在此，上述正极层22a～22c由相同的材料构成。

[0078] 另外，在集电体21的另一面上，形成有位于其中心部的第一负极层23a、相对于第一负极层23a位于X方向的两侧的第二负极层23b和第三负极层23c。并且，在图6的X方向相邻的负极层23a～23c之间，存在未形成负极层23a～23c的区域。在此，上述的负极层23a～23c由相同的材料构成。

[0079] 固体电解质层24形成于与形成有各电极层22、23的区域对应的区域。于是，具有位于第一正极层22a与第一负极层23a之间的第一固体电解质层24a、位于第二正极层22b与第二负极层23b之间的第二固体电解质层24b、和位于第三正极层22c与第三负极层23c之间的第三固体电解质层24c。

[0080] 在此，在第一固体电解质层24a中，如图5所示，X方向的中心部的粒子群的密度最低，朝向外周部侧(第二固体电解质层24b和第三固体电解质层24c的一侧)粒子群的密度连续地变高。另外，在第二固体电解质层24b和第三固体电解质层24c中，中心部侧(第一固体电解质层24a侧)的密度最低，朝向外周部粒子群的密度连续地变高。

[0081] 通过如本变形例那样在集电体21上设置未形成电极层22、23和固体电解质层24的区域(空间)，可以采用该区域使在双极型电池2的内部产生的热放出到外部。特别是由于双极型电池2的中心部侧的温度最高，因此通过在该中心部侧的位置设置未形成电极层22、23等的区域，由此可以高效地放出双极型电池2的内部的热。

[0082] 另外，在各固体电解质层24a～24c中，相应于X方向的位置而使粒子群的密度不同，因此可以抑制X方向上的温度分布不均。

[0083] 再者，在本变形例中，对应于形成有电极层22、23的区域形成了固体电解质层24，但是也可以如本实施例(参照图1)那样一体地形成固体电解质层24。通过这样的构成，可以防止在层叠方向上相邻的集电体21相互接触而短路。

[0084] 另外，在本变形例中，对于作为未形成电极层22、23等的区域设有两个区域的情况进行了说明，但并不限于此，未形成电极层22、23等的区域的个数可以适当设定。再者，当未形成电极层22、23的区域增加时，双极型电池2的能量效率降低，因此优选在必要最小限度的范围内设置未形成电极层22、23的区域。

[0085] 在此，在本变形例中，虽然设置了未形成电极层22、23的区域，但是相比于专利文献1所述的二次电池，未形成电极层的区域小，因此可以抑制双极型电池的能量效率极端地降低。

[0086] 在上述的实施例和变形例中，说明了使固体电解质层14、24中的粒子群的密度连续地变化的情况，但并不限于此，也可以使固体电解质层中的粒子群的密度阶梯地变化。例如，可以使固体电解质层中的粒子群的密度阶梯地变化使得沿着图2的表示固体电解质层中的粒子群的密度的曲线。即使这样地构成，也能够抑制双极型电池(单元电池)在X-Y平面内的温度分布不均。

[0087] 另一方面，在上述的实施例和变形例中，在一个固体电解质层14、24内使粒子群的密度不同，但是也可以如图1所示在层叠了单元电池(双极型电池)的构成的电池组中，相应于层叠方向的位置使固体电解质层中的粒子群的密度不同。

[0088] 在此，叠层结构的双极型电池，在层叠方向上的中心层侧和外层侧，热的易散度不同，有时每个单元电池的温度分布都不同。因此，通过相应于层叠方向上的固体电解质层的位置，使该固体电解质层中的粒子群的密度不同，由此可以抑制层叠方向上的温度分布不均。

[0089] 具体地讲，可以进行设定，使得在比较位于中心层侧的固体电解质层中的粒子群的密度和位于外层侧的固体电解质层中的粒子群的密度时，对于在层叠方向上相互对应的位置处的密度而言，中心层侧的固体电解质层的低。

[0090] 另外，作为位于中心层侧的固体电解质层，也可以使用在本实施例和本变形例中说明的固体电解质层，作为位于外层侧的固体电解质层也可以使用现有的固体电解质层(粒子群的密度大致均匀的固体电解质层)。

[0091] 另一方面，在本实施例和本变形例中，考虑到双极型电池本身的散热特性而使固体电解质层中的粒子群的密度(具体地讲为粒径和粘结剂的量)不同，但是，在受到来自外部的热影响，X-Y平面内的温度分布产生不均的情况下，也可以考虑该热影响而使固体电解质层中的粒子群的密度不同。以下具体地说明。

[0092] 例如，在双极型电池的附近配置有热源(发动机、马达等)的情况下，有时由于受到来自该热源的热影响而使双极型电池中的热源侧的区域的温度高于其他区域(换言之，散热性恶化)。

[0093] 于是，通过使固体电解质层中热源侧的区域的粒子群的密度低于其他区域的粒子群的密度，可以抑制在X-Y平面内的温度分布不均。即，通过与本实施例同样地使固体电解质层中的粒子群的密度不同，可以使电流密度不同，可以抑制双极型电池(单元电池)内的温度分布不均。

[0094] 在此，可以通过考虑根据来自热源的热影响的X-Y平面内的温度分布特性(可以预先预测)，来设定固体电解质层中的粒子群的密度。

[0095] 例如，可以在本实施例中说明的固体电解质层的构成的基础上，或者代替在本实施例中说明的固体电解质层的构成，使固体电解质层中位于热源侧的区域(例如一个外周部侧的区域)的粒子群的密度低于其他区域(例如另一个外周部侧的区域)的粒子群的密度。由此，可以抑制由于双极型电池的与充放电相伴的发热、和与来自外部的热影响相伴的发热而导致在X-Y平面内温度分布不均的情况。

[0096] 在此，在由于来自热源的热影响而导致固体电解质层中热源侧的区域的温度最高的情况(散热性最低的情况)下，可以使热源侧的区域的粒子群的密度最低。

[0097] 另一方面，对于如图1等所示层叠了单元电池(双极型电池)的构成的电池组，在层叠方向配置有热源的情况下，多个单元电池中位于热源侧的单元电池容易受到来自热源的热影响。因此，可以使位于热源侧的单元电池的固体电解质层的构成与位于与热源侧相反的一侧的单元电池的固体电解质层的构成不同。

[0098] 具体地讲，可以使位于热源侧(层叠方向中的一个最外层侧)的固体电解质层(一个或多个)中的粒子群的密度低于其他的固体电解质层(例如位于层叠方向中另一个最外层侧的固体电解质层)中的粒子群的密度。即，可以使多个固体电解质层中在层叠方向上相对应的区域的粒子群的密度不同。

[0099] 在该情况下，例如可以使位于层叠方向上的中心层侧、和位于热源侧的最外层侧的固体电解质层中的粒子群的密度低于其他的固体电解质层中的粒子群的密度。通过这样构成，即便在叠层结构的双极型电池受到来自热源的热影响的情况下，也可以抑制层叠方向上的温度分布不均。

[0100] 再者，在位于热源侧的最外层侧的单元电池的温度最高的场合(换言之，散热性最低的场合)，可以使该单元电池的固体电解质层中的粒子群的密度最低。

[0101] 在此，在上述的、相应于层叠方向上的位置使固体电解质层中的粒子群的密度不同的构成中，作为固体电解质层可以只使用在本实施例等中说明的固体电解质层，或除了使用本实施例等的固体电解质层外还使用现有的固体电解质层(粒子群的密度大致均匀的固体电解质层)。

[0102] 实施例2

[0103] 下面，用图7和图8说明本发明的实施例2的双极型电池(二次电池)。在此，图7在表示本实施例的双极型电池所使用的固体电解质层的主视图的同时，表示出电解质层的厚度和位置的关系。而图8是本实施例的双极型电池的侧视图(概略图)。

[0104] 在上述实施例1中，说明了在X方向和Y方向上使固体电解质层中的粒子群的密度不同的情况，但本实施例是使固体电解质层中的粒子群的密度大致均匀(包括制造误差)并使固体电解质层的厚度不同的实施例。在下面的说明中主要说明与实施例1不同的方面。

[0105] 在图7的X方向上，固体电解质层34的厚度(Z方向的长度)在中心部最厚，朝向外周部连续地变薄。另外，在图7的Y方向上，固体电解质层34的厚度，也是在中心部最厚，朝向外周部连续地变薄。即，固体电解质层34的表面(与后述的电极层32、33接触的面)成为具有曲率的凸形状的面。

[0106] 另一方面，在集电体31的两面上形成有正极层32和负极层33。正极层32在中心部最薄，朝向外周部连续地变厚。另外，负极层33也是在中心部最薄，朝向外周部连续地变厚。通过这样构成，可以使在层叠方向(Z方向)相邻的2个集电体31的间隔大致一定。再者，也可以使正极层32和负极层33的厚度大致均匀。

[0107] 正极层32和负极层33，与实施例1同样，含有与正极以及负极相应的活性物质等。另外，正极层32和负极层33与固体电解质层34的表面接触。

[0108] 如上所述，当使固体电解质层34的厚度不同时，就能够使X-Y平面内的电流密度不同。在此，当使固体电解质层34的中心部侧的厚度大于外周部侧的厚度时，在固体电解质层34的中心部侧，电阻变大的同时，电流值变小。

[0109] 如在实施例1中所说明，一般地，作为热被消耗的能量与电流的平方和电阻值成比例，电流值对上述能量影响大。在本实施例的固体电解质层34的构成中，如上所述，在中心部侧，电流值变小。因此，可以在电流值小的部分，换言之，在固体电解质层34的中心部侧高效地抑制发热。

[0110] 通过这样抑制在中心部侧的发热，可以抑制双极型电池3在X-Y平面内的温度分布的不均。

[0111] 在此，本实施例中的固体电解质层34的厚度可以基于现有双极型电池(具有大致均匀的厚度的固体电解质层的电池)中的温度分布来设定。即，与在实施例1中说明的情况同样，可以适当设定固体电解质层34的厚度使得使用时的温度分布曲线大致均匀。

[0112] 在本实施例中，在集电体31的大致整个面上形成有电极层32、33，因此与如专利文献1所述的二次电池那样在集电体上形成多个微小室(电极层)的情况相比，可以增加作为电极可使用的有效面积。而且，与专利文献1所述的微小室相比，可以使各电极层32、33的面积大型化，因此可以抑制各电极层32、33从集电体31剥离。

[0113] 另外，通过在集电体31的整个面上形成电极层32、33，与设置未形成电极层的区域的情况相比，可以增加作为电极可使用的有效面积，可以提高双极型电池3的能量效率。

[0114] 此外，若采用本实施例的双极型电池3，就可以抑制X-Y平面内的温度分布的不均，因此可以抑制中心部侧的热膨胀。于是，即便采用图4所示的结构，也可以抑制只双极型电池3的中心部侧的区域因热膨胀而导致位移。

[0115] 再者，在本实施例中，说明了使固体电解质层34、电极层32、33的厚度连续地变化的情况，但并不限于此，也可以使固体电解质层34、电极层32、33的厚度阶梯地变化。例如，可以使固体电解质层34的厚度阶梯地变化使得沿着图7所示的表示固体电解质层34的厚度的曲线。

[0116] 另外，可以在X方向和Y方向中的一个方向上使固体电解质层34、电极层32、33的厚度变化。这时，可以在使固体电解质层34、电极层32、33的厚度不同的方向上抑制温度分布的不均。

[0117] 此外，可以大致平坦地形成固体电解质层34的一个面，并由曲面构成另一个面。在这种情况下也是中心部侧的厚度大于外周部侧的厚度。在此，与固体电解质层34的一个面接触的电极层(正极层或负极层)为具有大致均匀的厚度的电极层。另外，与固体电解质层34的另一个面接触的电极层(负极层或正极层)，为与图8所示的电极层32、33同样的构成。

[0118] 另一方面，本实施例是使各固体电解质层34的厚度在X-Y平面内不同的实施例，但对于层叠了双极型电池3(单元电池)的构成的电池组而言，也可以相应于层叠方向的位置使固体电解质层34的厚度不同。由此，也可以抑制层叠方向上的温度分布的不均。

[0119] 具体地讲，可以进行设定使得在比较位于中心层侧的固体电解质层的厚度和位于外层侧的固体电解质层的厚度时，对于在层叠方向相互对应的位置处的厚度而言，中心层侧的固体电解质层的厚度更厚。

[0120] 另外，作为位于中心层侧的固体电解质层可以采用在本实施例中说明的固体电解质层34，作为位于外层侧的固体电解质层可以采用以往的固体电解质层(具有大致均匀的厚度的固体电解质层)。

[0121] 此外，在本实施例中，考虑到双极型电池自身的散热特性而使固体电解质层34的厚度不同，但在受到来自外部的热影响而使X-Y平面内的温度分布产生不均的情况下，考虑到该热影响，也可以使固体电解质层34的厚度不同。

[0122] 具体地讲，通过与实施例1同样地使固体电解质层34中热源侧的区域的厚度大于其他区域的厚度，可以抑制X-Y平面内的温度分布的不均。即，通过与本实施例同样地使固体电解质层34的厚度不同，就可以使电流密度不同，可以抑制双极型电池(单元电池)3的内部的温度分布的不均。

[0123] 另外，可以与实施例1同样地，使位于层叠方向上的中心层侧、和热源侧的最外层侧的固体电解质层的厚度大于其他固体电解质层的厚度。通过这样构成，即便在叠层结构的双极型电池受到来自热源的热影响时，也可以抑制层叠方向上的温度分布的不均。

[0124] 此外，也可以与实施例1的变形例(图5和图6)同样地，设置未形成电极层32、33和固体电解质层34的区域(部分的区域)。

[0125] 实施例3

[0126] 下面，说明本发明的实施例3的双极型电池(二次电池)。在本实施例中，通过使构成固体电解质层的粒子群的材料不同，来抑制双极型电池内的温度分布的不均。

[0127] 在此，本实施例的双极型电池的构成与在实施例1中说明的双极型电池的构成(图1)同样，因此对于与在实施例1中说明的构件相同的构件采用相同的标号来说明。另外，在下面的说明中，说明与实施例1不同的方面。

[0128] 在固体电解质层14中含有相互不同的材料的多个粒子和用于使这些粒子粘结的粘结剂。并且，构成为固体电解质层14的中心部侧的电流密度低于外周部侧的电流密度。

[0129] 具体地讲，作为固体电解质层14中位于中心部侧的粒子群，可以采用电阻值比位于外周部侧的粒子群的电阻值小的粒子群。即，采用具有相互不同的离子传导率的粒子、或采用实施了涂布的粒子等，可以使电阻值不同。

[0130] 在此若举出构成固体电解质层的粒子的材料和离子传导率的具体例子的话，有-7 -6 -5 -4Li2O-B2O3；10 (S/cm)、Li2O2-SiO2；10 (S/cm)、Li2S-GeS4；10 (S/cm)、Li2S-P2S5；10 (S/-3
cm)、LiI-Li2S-P2S5；10 (S/cm)。

[0131] 在采用相互不同的材料的粒子的情况下，既可以相应于固体电解质层中的位置使材料不同，又可以使多种材料的混合比不同。

[0132] 另一方面，在对粒子的表面实施涂布的情况下，可以通过涂布的材料使离子传导率变高或变低。另外，在采用相互不同的种类的粒子(涂布的材料不同的粒子)的情况下，可以相应于固体电解质层中的位置使粒子的种类不同或使多种粒子的混合比不同。

[0133] 再者，也可以混合未被涂布的粒子和被涂布了的粒子。

[0134] 通过这样地采用相互不同的种类的粒子使固体电解质层中的电阻值不同，可以使双极型电池内的电流密度不同，并可以抑制双极型电池(单元电池)中的温度分布的不均。即，通过抑制双极型电池的中心部侧的发热，可以抑制温度分布的不均。

[0135] 另一方面，对于层叠了双极型电池(单元电池)的构成的电池组而言，也可以相应于层叠方向上的固体电解质层的位置而使该固体电解质层的构成(粒子的种类)不同。例如，可以进行设定使得在比较位于中心层侧的固体电解质层和位于外层侧的固体电解质层时，对于在层叠方向上相对应的区域的电阻而言，位于中心层侧的固体电解质层的电阻更大。由此在层叠方向上也可以抑制温度分布的不均。

[0136] 另外，在本实施例中，使固体电解质层的厚度大致均匀，使固体电解质层中的粒子的种类不同，但也可以使粒子的种类不同并与实施例2同样地使固体电解质层的厚度不同。在该情况下，通过适当设定粒子的种类和固体电解质层的厚度这两个参数，可以抑制双极型电池(单元电池)内的温度分布的不均。

[0137] 此外，与实施例1、实施例2同样，在受到来自外部的热影响X-Y平面内的温度分布产生不均的情况下，也可以考虑该热影响而使固体电解质层中的粒子的种类不同。

[0138] 具体地讲，通过适当选择粒子的种类，使得固体电解质层中热源侧的区域的电阻大于其他区域的电阻，由此可以抑制X-Y平面内的温度分布的不均。

[0139] 另外，可以与实施例1同样地，使位于层叠方向上的中心层侧和位于热源侧的最外层侧的固体电解质层中的电阻大于其他固体电解质层的电阻。通过这样地构成，即便在叠层结构的双极型电池受到来自热源的热影响时，也可以抑制层叠方向上的温度分布的不均。

[0140] 再者，在上述实施例中，说明了将多个双极电极介有固体电解质层而层叠的构成，但并不限于此。例如，本发明也可以适用于将双极电极卷绕的构成。

[0141] 例如，在如实施例1那样使固体电解质层中的粒子群的密度不同的情况下，可以在卷绕了固体电解质层的状态下将从位于中心侧的端部到位于外层侧的端部分割成多个区域，在这些区域中使粒子群的密度相互不同。具体地讲，可以使粒子群的密度朝向中心侧变低。

[0142] 在该情况下，中心侧的区域中的电流密度比外层侧的区域中的电流密度低。由此，在双极电极的层叠方向(换言之为圆筒形的径向)上可以抑制温度分布的不均。

[0143] 再者，也可以以与使粒子群的密度不同的情况同样的原理，将在实施例3中说明的构成应用于卷绕电极的类型的电池。

[0144] 在上述的实施例1～3中说明的二次电池，例如可以作为电动汽车(EV)、混合动力汽车(HEV)、燃料电池车(FCV)的马达驱动用的蓄电装置使用。