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CN101836323A - 双极型电池制造方法和双极型电池 - Google Patents

双极型电池制造方法和双极型电池 Download PDF

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CN101836323A CN200880113058A CN200880113058A CN101836323A CN 101836323 A CN101836323 A CN 101836323A CN 200880113058 A CN200880113058 A CN 200880113058A CN 200880113058 A CN200880113058 A CN 200880113058A CN 101836323 A CN101836323 A CN 101836323A
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negative electrode
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Abstract

当制造双极型电池时，首先制备双极型电极和隔离体。然后，向正极和负极中的一个电极(例如，正极)涂敷使得在该一个电极的表面上露出的量的电解质。之后，在涂敷有电解质的该一个电极的表面上配置隔离体，由此形成子组单元。之后，层叠多个子组单元，并且使涂敷至该一个电极的电解质通过隔离体渗透到另一个电极，由此形成组合单元。

Description

双极型电池制造方法和双极型电池
技术领域
本发明涉及双极型电池制造方法和双极型电池。
背景技术
近年来，为了环境保护，迫切期望减少二氧化碳排放量。在机动车行业中，期望通过引入电动车和混合动力电动车来减少二氧化碳排放量。集中关注作为商业化的关键因素的作为马达驱动用的电源的双极型电池。
通过以下来制造双极型电池：向在集电体的一面上形成有正极、并且在该集电体的另一面上形成有负极的双极型电极设置电解质层，并且通过层叠这二者形成层叠体(例如，参见专利文献1和2)。
专利文献1：日本特开平11-204136号公报
专利文献2：日本特开平9-232003号公报
发明内容
当向双极型电极设置电解质层时，或者当通过层叠这二者形成层叠体时，在隔离体与正极或负极之间的电解质中可能混入并且残留气泡。该电解质层包括渗透有电解质并且将正极和负极彼此隔开的隔离体的层、以及位于隔离体和正极或负极之间的电解质的层。
如果某部位残留气泡，则在该部位处产生不允许离子渗透且不允许电子移动的死区。这可能是输出下降的因素，由此成为提高输出密度的难题。
本发明正是为了解决上述传统技术的问题而作出的，并且本发明的目的是通过抑制气泡混入提高输出密度，来提供能够制造电池性能优良的双极型电池的双极型电池制造方法、以及电池性能优良的双极型电池。
在用于实现上述目的的根据本发明的双极型电池制造方法中，首先，制备在集电体的一面上形成正极并在所述集电体的另一面上形成负极的双极型电极；制备电解质能够渗透的多孔的隔离体。然后，通过层叠所述双极型电极、所述隔离体和所述电解质使得所述电解质位于所述隔离体的第一表面处，来形成子组单元。然后，通过层叠多个所述子组单元、并使所述电解质通过所述隔离体渗透到面向所述隔离体的第二表面的所述正极或所述负极，来形成组合单元。
一种用于实现上述目的的根据本发明的双极型电池，包括：在集电体的一面上形成正极并在所述集电体的另一面上形成负极的双极型电极；以及位于层叠的所述双极型电极之间的电解质层，所述电解质层包括电解质能够渗透的多孔的隔离体，其中，所述电解质层包括：第一层，其通过层叠所述双极型电极、所述隔离体和所述电解质使得所述电解质位于所述隔离体的第一表面处而形成，其中，所述第一层包含在所述正极和所述负极中的一个电极与所述隔离体之间传导离子的电解质；第二层，其通过使位于所述第一表面处的电解质渗透到所述隔离体内而形成；以及第三层，其通过使位于所述第一表面处的电解质通过所述隔离体渗透到所述正极和所述负极中面向所述隔离体的第二表面的另一个电极而形成，其中，所述第三层包含在所述另一个电极与所述隔离体之间传导离子的电解质。
附图说明
图1是示出根据实施方式的双极型电池的立体图；
图2是示出双极型电池的主要部分的截面图；
图3A是示出双极型电极的截面图；
图3B是用于说明单电池层的截面图；
图4是用于说明组合单元、电解质层和密封部的截面图；
图5A是用于说明子组单元以及第一和第二密封体的截面图；
图5B是用于说明子组单元以及第一和第二密封体的截面图；
图5C是示出子组单元被层叠在一起、并且使电解质渗透通过隔离体并且在负极的表面上露出的状态的截面图；
图6是示出对第一和第二密封体加压以形成密封部的状态的截面图；
图7A是示出当双极型电极和隔离体交替层叠时混入气泡的状态的截面图；
图7B是示出当双极型电极和隔离体交替层叠时混入气泡的状态的截面图；
图8是用于说明采用图1所示的双极型电池的组合电池的立体图；
图9是其上安装有图8所示的组合电池的车辆的示意图；
图10是用于说明根据实施方式的双极型电池的制造方法的整个流程图；
图11是用于说明图10所示的子组单元形成工序的流程图；
图12是用于说明图11所示的电极形成工序的平面图；
图13是用于说明图11所示的电极形成工序的截面图；
图14是用于说明图11所示的电解质配置工序的截面图；
图15是用于说明图11所示的在集电体上配置第一密封体的工序的平面图；
图16是用于说明图11所示的在集电体上配置第一密封体的工序的截面图；
图17是用于说明图11所示的隔离体配置工序的截面图；
图18是用于说明图11所示的在隔离体上配置第二密封体的工序的截面图；
图19是用于说明图10所示的组合单元形成工序的流程图；
图20是用于说明图19所示的子组单元设置工序的截面图；
图21是用于说明图19所示的层叠工序和加压工序的示意图；
图22是用于说明图19所示的密封体渗透工序的示意图；
图23是用于说明图19所示的密封层形成工序的示意图；
图24是用于说明图19所示的界面形成工序的示意图；
图25是用于说明图19所示的初始充电工序的示意图；
图26A是用于说明根据第二实施方式的子组单元的截面图；
图26B是用于说明根据第二实施方式的子组单元的截面图；
图26C是示出根据第二实施方式的子组单元被层叠在一起、并且使电解质渗透通过隔离体并且在负极的表面上露出的状态的截面图；
图27是用于说明第二实施方式中的电解质配置工序的截面图；
图28是用于说明第二实施方式中在集电体上配置第一密封体的工序的平面图；
图29是用于说明第二实施方式中在集电体上配置第一密封体的工序的截面图；
图30是用于说明第二实施方式中的隔离体配置工序的截面图；
图31A是用于说明根据第三实施方式的子组单元的截面图；
图31B是用于说明根据第三实施方式的子组单元的截面图；
图31C是示出根据第三实施方式的子组单元被层叠在一起、并且使电解质渗透通过隔离层并且在正极的表面上露出的状态的截面图；
图32是用于说明根据第三实施方式的子组单元形成工序的流程图；
图33是用于说明第三实施方式中在集电体上配置第一密封体的工序的平面图；
图34是用于说明第三实施方式中在集电体上配置第一密封体的工序的截面图；
图35是用于说明根据第三实施方式的隔离体配置工序的截面图；
图36是用于说明根据第三实施方式的电解质配置工序的截面图；
图37是用于说明第三实施方式中在隔离体上配置第二密封体的工序的截面图；
图38是用于说明第四实施方式中的组合单元和电解质层的截面图；
图39A是用于说明根据第四实施方式的子组单元的截面图；
图39B是用于说明根据第四实施方式的子组单元的截面图；
图39C是示出根据第四实施方式的子组单元被层叠在一起、并且使液态电解质渗透通过隔离体并且在负极的表面上露出的状态的截面图；
图40是用于说明第四实施方式中的电解质配置工序的截面图；
图41是用于说明第四实施方式中在集电极上配置第一密封体的工序的平面图；
图42是用于说明第四实施方式中在集电极上配置第一密封体的工序的截面图；
图43是用于说明第四实施方式中的隔离体配置工序的截面图；
图44是用于说明第四实施方式中在隔离体上配置第二密封体的工序的截面图；以及
图45是示出用于测量电极中的离子扩散的测量装置的原理图。
具体实施方式
以下参考附图来说明本发明的实施方式。在附图中，为了容易理解，夸大示出各个构成元件。
第一实施方式
图1是示出根据实施方式的双极型电池10的立体图。图2是示出双极型电池10的主要部分的截面图。图3A是示出双极型电极110的截面图。图3B是用于说明单电池层110a的截面图。图4是用于说明组合单元109、电解质层120和密封部119的截面图。图5A和5B是用于说明子组单元108以及第一密封体114和第二密封体116的截面图。图5C是示出子组单元108被层叠在一起、并且使电解质127渗透通过隔离体121并且在负极112的表面上露出的状态的截面图。图6是示出对第一密封体114和第二密封体116加压以形成密封部119的状态的截面图。图7A和7B是示出当双极型电极和隔离体交替层叠时混入气泡的状态的截面图。图8是用于说明采用图1所示的双极型电池10的组合电池130的立体图。图9是其上安装有图8所示的组合电池130的车辆138的示意图。
通常，根据本发明的双极型电池10包括：双极型电极110，其中，在集电体111的一面上形成正极113，并且在集电体111的另一面上形成负极112；以及布置在层叠的双极型电极110之间的电解质层120，其中，电解质层120包括电解质可渗透的多孔隔离体121(参见图3A、3B和4)。电解质层120包括：第一层124，其包含在隔离体121与正极113和负极112中的一个电极之间传导离子的电解质；第二层123，其中，电解质渗透到隔离体121内；以及第三层125，其包含在隔离体121与正极113和负极112中的另一个电极之间传导离子的电解质。通过层叠双极型电极110、隔离体121和电解质使得电解质位于隔离体121的第一表面121A处，来形成第一层124。通过使位于第一表面121A处的电解质渗透到隔离体121内来形成第二层123。通过使位于第一表面121A处的电解质通过隔离体121渗透到面向隔离体121的第二表面121B的另一个电极，来形成第三层125(参见图5A和5C)。通过形成第一层124、第二层123和第三层125，作为电解质层120的功能充分发挥。
在制造双极型电池10时，首先制备双极型电极110和隔离体121。接着，通过层叠双极型电极110、隔离体121和电解质126以使得电解质126位于隔离体121的第一表面121A处，来形成子组单元108(参见图5B)。然后，层叠多个子组单元108(参见图5C)，并且使电解质126通过隔离体121渗透到正极113和负极112中面向隔离体121的第二表面121B的一个电极，由此形成组合单元109(参见图4)。图5C示出子组单元108被层叠在一起、并且使电解质127渗透通过隔离体121并且在负极112的表面上露出的状态。
在形成子组单元的工序时，电解质126的量等于由正极113和负极112中的一个电极所保持的量、渗透到隔离体121内的量、以及通过隔离体121渗透到另一个电极的量的和。这使得电解质层120能够充分发挥作用。
隔离体121的第一表面121A是面向双极型电极110的表面，或者与面向双极型电极110的表面相反的外表面。因此，电解质位于双极型电极110和隔离体121之间，或者位于层叠在双极型电极110上的隔离体121的外表面处。
在第一实施方式中，隔离体121的第一表面121A是面向双极型电极110的表面，使得电解质位于双极型电极110和隔离体121之间。在双极型电极110上层叠隔离体121之前，向正极113和负极112中其上层叠隔离体121的一个电极涂敷电解质(参见图5A)。
因此，在根据第一实施方式的电解质层120中，通过向正极113和负极112中的一个电极涂敷使得在该一个电极的表面上露出的量的电解质，来形成第一层124。通过使涂敷至该一个电极的电解质渗透到隔离体121内，来形成第二层123。通过使涂敷至该一个电极的电解质渗透通过隔离体121并且在另一个电极的表面上露出，来形成第三层125(参见图4)。
在制造根据第一实施方式的双极型电池10时，首先制备双极型电极110和隔离体121。接着，向正极113和负极112中的一个电极涂敷使得在该一个电极的表面上露出的量的电解质126(参见图5A)。接着，通过在涂覆有电解质的该一个电极的表面上层叠隔离体121来形成子组单元108(参见图5B)。然后，层叠多个子组单元108(参见图5C)，并且使涂敷至该一个电极的电解质126通过隔离体121渗透到另一个电极，由此形成组合单元109(参见图4)。图5C示出子组单元108被层叠在一起、并且使电解质127渗透通过隔离体121并且在负极112的表面上露出的状态。
在形成组合单元109的工序时，形成包括以下的电解质层120：第一层124，其包含在该一个电极和隔离体121之间传导离子的电解质；第二层123，其中，电解质渗透到隔离体121内；以及第三层125，其包含在该另一个电极和隔离体121之间传导离子的电解质(参见图4)。
在本实施方式中，预先向正极113涂敷电解质，并且使电解质通过隔离体121渗透到负极112。因此，正极113与“一个电极”相对应，并且负极112与“另一个电极”相对应。电解质采用液态或半固态凝胶的形式。在本实施方式中，使用高分子凝胶电解质。构成高分子凝胶电解质的聚合物和电解液之间的比的范围很广。在包含100％的聚合物表示全固态高分子电解质、并且包含100％的电解液表示液态电解质的情况下，每个中间体均是高分子凝胶电解质。如以下详细说明的，利用高分子凝胶电解质，可以适当地使电解质渗透通过隔离体121。
如图1和2所示，在双极型电池10中，在外壳104中配置电池部件100，从而防止从外部输入的震动和环境劣化。
参考图2和3A，在双极型电极110中，在集电体111的一面上设置正极活性物质层，由此形成正极113，并且在另一面上设置负极活性物质层，由此形成负极112。参考图3B，正极113、电解质层120和负极112在一对相邻的集电体111之间形成单电池层110a。根据所要求的电压来确定所层叠的单电池层110a的数量。
由于集电体111允许电子通过但阻断离子，因此集电体111还被称为离子分隔壁。电解质层120还被称为离子可渗透层。如图4所示，电解质层120包括：第二层123，其中，电解质渗透到将正极113和负极112隔开的隔离体121内；第一层124，其包含在隔离体121和正极113之间传导离子的电解质；以及第三层125，其包含在隔离体121和负极112之间传导离子的电解质。隔离体121是将正极113和负极112隔开的绝缘体，然而当电解质渗透至隔离体121的孔隙内时，离子和电流流动。
返回图2，在电池部件100中的最上层的双极型电极110上配置负极端子板102，并且在最下层的双极型电极110下配置正极端子板101。至少覆盖最外层的整个电极投影面的端子板101、102由高导电性材料构成。这使得可以降低取出表面方向电流时的电阻，由此提高电池的输出。高导电性材料是铝、铜、钛、镍、不锈钢或其合金。
电池部件100的最上层和最下层不限于双极型电极110。可以层叠仅一面上设置有正极活性物质层或负极活性物质层的端子电极。
当电解质层120中所包含的电解质渗出、使得单电池层110a彼此电连接时，双极型电池10不用作电池。这被称为液结。为了防止液结，设置密封部119以防止电解质泄漏。
参考图4，密封部119包括以下形态：相邻的集电体111之间的空间被隔离体121分割成两个空间，并且在分割后的空间的相应空间中配置第一密封体114和第二密封体116。在隔离体121和集电体111之间的空间中，以围绕正极113的方式配置第一密封体114。在隔离体121和集电体111之间的空间中，以围绕负极112的方式配置第二密封体116。因此，在相邻的集电体111之间的空间中，将隔离体121夹在中间，以两层配置第一密封体114和第二密封体116。
在形成组合单元109的工序时，沿层叠子组单元108的方向对第一密封体114和第二密封体116加压。这使集电体111、隔离体121以及第一密封体114和第二密封体116紧密接触，由此形成密封部119。为了说明方便，将由第一密封体114形成的密封层称为第一密封层115，并且将由第二密封体116形成的密封层称为第二密封层117(参考图2和4)。
第一密封体114和第二密封体116是单组分未固化环氧树脂，但不限于此。例如，第一密封体114和第二密封体116可以是其它的热固性树脂(聚丙烯、聚乙烯等)或者热塑性树脂。优选根据用途来适当地选择在使用环境下提供优良的密封效果的密封体。
图7A和7B示出当双极型电极110和隔离体121交替层叠时混入作为空气泡的气泡30的状态。图7A示出如下状态：由于密封体114a的厚度比正极113的厚度大，因此当在双极型电极110上层叠隔离体121时，在内部空间31中的密封体14a附近混入气泡30。图7B示出如下状态：当在图7A所示的隔离体121上布置密封体116a并且层叠双极型电极110时，在上层的双极型电极110和下层的隔离体121之间的内部空间31中混入气泡30。
如上所述，如果残留以气泡30形式的空气，则这可能是使电池的输出降低的因素。因此，在层叠期间，例如通过从隔离体121挤压气泡来进行去除气泡的工序。为了消除这种麻烦的工序并且简化双极型电池10的制造，在层叠双极型电极110时抑制气体30的混入是重要的。
因此，如图5A和5B所示，在双极型电池10中，在形成子组108的工序时，配置在集电体111上的第一密封体114的厚度被设置为不大于正极113的厚度与正极113的表面上露出的电解质126的厚度的和。此外，配置在隔离体121上的第二密封体116的厚度被设置为不大于负极112的厚度与渗透通过隔离体121并且在负极112的表面上露出的电解质127的厚度的和。在配置隔离体121时，这种大小设置在隔离体121和第一密封体114之间形成间隙。这抑制了在由第一密封体114所围绕的内部空间中混入气泡(参见图5A和5B)。当配置隔离体121时，在隔离体121和电解质126之间可能混入空气，但该空气通过可渗透的隔离体121本身，使得没有残留以气泡形式的空气。
此外，当子组单元108被层叠在一起、并且使电解质127渗透通过隔离体121并且在负极112的表面上露出时，在集电体111和第二密封体116之间形成间隙。这抑制了在由第二密封体116所围绕的内部空间中混入空气(参见图5C)。
这样，当层叠双极型电极110时，气泡30的混入被抑制，使得在层叠期间，无需例如通过从隔离体121挤压来去除气泡。这消除了麻烦的工序，并且有助于双极型电池10的批量生产。
顺便提及，正极113的表面上露出的电解质126的量包括用于形成第一层124的量、渗透到隔离体121内的量、以及通过隔离体121渗透到负极112的量。由于该原因，电解质126的厚度大于第一层124的厚度。负极112的表面上露出的电解质127的量包括用于形成第三层125的量、以及渗透到负极112内的量。由于该原因，电解质127的厚度大于第三层125的厚度，直到电解质充分且均匀地渗透到负极112内为止。
通过层叠子组单元108，在集电体111和电解质层120之间的空间中，配置第一密封体114和第二密封体116以围绕正极113和负极112。
即使对子组单元108的层叠体108a水平加压，也没有向配置有第一密封体114和第二密封体116的部位充分施加压力。这可能导致不充分的密封。因此，在形成组合单元109的工序时，沿层叠子组单元108的方向对第一密封体114和第二密封体116加压，从而使集电体111、隔离体121以及第一密封体114和第二密封体116紧密接触，由此形成密封部119(参见图6)。
除非说明，没有特别限定双极型电池10的结构，并且可以由普通的锂离子电池所使用的公知材料来实现双极型电极10。以下说明了双极型电池10中可以使用的集电体111、负极活性物质层、正极活性物质层、隔离体121、电解质以及其它，以供参考。
例如，集电体111是不锈钢箔，但不限于此。集电体111可以由铝箔、镍和铝的原材料、铜和铝的原材料或者它们的组合的镀材构成。
例如，负极112用的负极活性物质是硬碳(不可石墨化的碳材料)，但不限于此。负极活性物质可以是石墨碳材料或者锂-过渡金属复合氧化物。特别地，考虑到容量和输出特性，优选负极活性物质由碳、以及锂-过渡金属复合氧化物构成。
例如，正极113用的正极活性物质是LiMn2O4等的锂-锰复合氧化物、LiNiO2等的锂-镍复合氧化物、或者LiCoO2等的锂-钴复合氧化物，但不限于此。考虑到容量和输出特性，优选使用锂-过渡金属复合氧化物。
没有特别限定正极113和负极112的厚度，而是考虑电池的使用目的(例如，重视输出或重视能量)和离子导电性进行设置。
例如，构成第一密封层115和第二密封层117的第一密封体114和第二密封体116均是单组分未固化环氧树脂，但不限于此。第一密封体114和第二密封体116可以是其它的热固性树脂(聚丙烯、聚乙烯等)或者热塑性树脂。优选根据用途来适当地选择在使用环境下提供优良的密封效果的密封体。
作为电解质层120的一部分的隔离体121由电解质可渗透的多孔PE(聚乙烯)等的材料构成，但不限于此。例如，隔离体121可以由PP(聚丙烯)等的其它聚烯烃、PP/PE/PP三层结构的层叠体、聚酰胺、聚酰亚胺、芳族聚酰胺、以及由棉、人造纤维、醋酸纤维、尼龙、聚酯或芳纶构成的无纺布制成。优选隔离体的最大的微孔的直径小于1μm(通常为约几十nm)。
例如，电解质的主聚合物是包含10％的HEP(六氟丙烯)共聚物的PVDF-HFP(聚偏二氟乙烯和六氟丙烯共聚物)，但不限于此。还可以是PAN(聚丙烯腈)或PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)等的不具有锂离子导电性的其它高分子，或者PEO(聚环氧乙烷)或者PPO(聚环氧丙烷)等的具有离子导电性的高分子(固态高分子电解质)。
例如，主聚合物所保持的电解液包括由PC(碳酸丙烯酯)和EC(碳酸乙烯酯)构成的有机溶剂、以及作为支持盐的锂盐(LiPF6)。有机溶剂不限于PC和EC，而且可以是其它环状碳酸酯、碳酸二甲酯等的链状碳酸酯或者四氢呋喃等的醚。锂盐不限于LiPF6，而且可以是其它无机酸阴离子盐或者LiCF3SO3等的有机酸阴离子盐。
如图1和2所示，电池部件100以单电池层110a的层叠体的形式容纳在外壳104中。位于电池部件100的最外层中的集电体111连接至由高导电性材料构成的端子引线101、102。例如，高导电性材料是铝、铜、钛、镍、不锈钢或其合金。
端子板101、102延伸至外壳104外，并且用作从电池部件100取出电流所通过的电极片。还可以通过配置独立的电极片、并且直接或者通过引线将这些电极片连接至端子板101、102，从电池部件100取出电流。
考虑到减轻重量和热传导性，外壳104由用聚丙烯膜等的绝缘体覆盖铝、不锈钢、镍或铜等的金属(包括合金)的高分子-金属复合层叠膜等的片材构成。通过热熔接来接合该片材的外围的全部或一部分，使得外壳104封闭电池部件100。
参考图8，例如，可以单独使用双极型电池10，或者还可以以组合电池130的形式使用双极型电池10。通过多个双极型电池10的串联配置或并联配置来形成组合电池130。组合电池130包括导电杆132、134。导电杆132、134连接至从双极型电池10的内部延伸出的端子板101、102。
在通过连接双极型电池10形成组合电池130时，可以通过适当的串联连接或并联连接随意调整容量和电压。例如，通过超声波焊接、热焊接、激光焊接、铆接、锻压或电子辐射来实现该连接。
参考图9，可以串联或并联连接多个组合电池130，以形成组合电池模块(大型组合电池)136。
例如，由于组合电池模块136可以供给高的输出，因此可以将组合电池模块136作为车辆138的马达驱动用的电源来安装。例如，该车辆是电动车、混合动力电动车或列车。
例如，可以通过针对组合电池模块136中的各双极型电池10或各组合电池130的单独充电控制来非常精确地控制组合电池模块136。这使得可以改善性能，例如延长每次充电的行驶距离和延长作为车载电池的寿命。
以下说明双极型电池10的制造方法。
图10是用于说明根据实施方式的双极型电池10的制造方法的整个流程图。
根据实施方式的双极型电池10的制造方法包括：子组单元形成工序，用于形成通过为双极型电极110设置隔离体121所形成的子组单元108；组合单元形成工序，用于形成通过层叠多个子组单元108并使它们一体化所形成的组合单元109；以及封装工序，用于将组合单元109容纳于外壳104中。
图11是用于说明图10所示的子组单元形成工序的流程图。图12是用于说明图11所示的电极形成工序的平面图。图13是用于说明图11所示的电极形成工序的截面图。图14是用于说明图11所示的电解质配置工序的截面图。图15是用于说明图11所示的在集电体111上配置第一密封体114的工序的平面图。图16是用于说明图11所示的在集电体111上配置第一密封体114的工序的截面图。图17是用于说明图11所示的隔离体配置工序的截面图。图18是用于说明图11所示的在隔离体121上配置第二密封体116的工序的截面图。
如图11所示，子组形成工序包括：电极形成工序；电解质配置工序；在集电体111上配置第一密封体114的工序；隔离体配置工序；以及在隔离体121上配置第二密封体116的工序。
通过制备正极浆料开始电解质形成工序。例如，正极浆料包括85重量％的正极活性物质、5重量％的导电助剂和10重量％的粘合剂，并且在添加了粘度调整溶剂的情况下具有预定粘度。正极活性材料是LiMn2O4。导电助剂是乙炔黑。粘合剂是PVDF(聚偏二氟乙烯)。粘度调整溶剂是NMP(N-甲基-2-吡咯烷酮)。向由不锈钢箔构成的集电体111的一面涂敷正极浆料。
例如，导电助剂可以是炭黑或石墨。粘合剂和粘度调整溶剂不限于PVDF和NMP。
接着，制备负极浆料。例如，负极浆料包括90重量％的负极活性物质和10重量％的粘合剂，并且在添加了粘度调整溶剂的情况下具有预定粘度。向集电体111的另一面涂敷负极浆料。负极活性物质是硬碳。粘合剂和粘度调整溶剂是PVDF和NMP。向集电体111的另一面涂敷负极浆料。
例如，利用真空炉来干燥正极浆料和负极浆料的涂层，由此形成由正极活性物质层构成的正极113和由负极活性物质层构成的负极112(参见图12和13)。此时，通过挥发来去除NMP。
没有特别限定正极113和负极112的厚度，而是考虑电池的使用目的(例如，重视输出或重视能量)和离子导电性进行设置。
在电解质配置工序时，在双极型电极110上层叠隔离体121之前，向正极113和负极112中其上层叠隔离体121的一个电极涂敷使得在该一个电极的表面上露出的量的电解质126。在第一实施方式中，在涂敷电解质的工序时，仅向用作“一个电极”的正极113涂敷电解质126，并且不向用作“另一个电极”的负极112涂敷电解质(参见图14)。
在涂覆电解质的工序时，涂敷至正极113的电解质的量等于由正极113所保持的量、渗透到隔离体121内的量以及通过隔离体121渗透到负极112的量的和。具体地，由正极113所保持的量包括渗透到正极113内的量、以及在正极113的表面上露出以形成第一层124的量。渗透到隔离体121内的量具体包括渗透到隔离体121内以形成第二层123的量。通过隔离体121渗透到负极112的量具体包括渗透到负极112内的量、以及在负极112的表面上露出以形成第三层125的量。
在本实施方式中，采用凝胶电解质。例如，该电解质包括90重量％的电解液和10重量％的主聚合物，并且添加粘度调整溶剂以提供适合于涂敷的粘度。
电解液包含由PC(碳酸丙烯酯)和EC(碳酸乙烯酯)构成的有机溶剂、以及作为支持盐的锂盐(LiPF6)。例如，锂盐的浓度是1M。
例如，主聚合物是包含10％的HEP(六氟丙烯)共聚物的PVDF-HFP(聚偏二氟乙烯和六氟丙烯的共聚物)。粘度调整溶剂是DMC(碳酸二甲酯)。该粘度调整溶剂不限于DMC。
在集电体111上配置第一密封体114的工序时，配置第一密封体114，以在集电体111的正极侧的露出外周处延伸，并且围绕正极113(参见图15和16)。第一密封体114的厚度被设置为不大于正极113的厚度与正极13的表面上露出的电解质126的厚度的和(参见图5A)。
在隔离体配置工序时，配置隔离体121以覆盖正极113侧的整个表面(参见图17)。隔离体121是多孔PE。当配置隔离体121时，在隔离体121和第一密封体141之间形成间隙。这防止了在由第一密封体114所围绕的内部空间中残留气泡。当配置隔离体121时混入隔离体121和电解质126之间的空气通过隔离体121本身，使得没有残留以气泡形式的空气。
在隔离体121上配置第二密封体116的工序时，在隔离体121上配置第二密封体116(参见图18)。第二密封体116的厚度被设置为不大于负极112的厚度与渗透通过隔离体121并且在负极112的表面上露出的电解质127的厚度的和。确定第二密封体116的位置，以使得第二密封体116与第一密封体114的位置相对应(第二密封体116隔着隔离体121与第一密封体114重叠)(参见图18)。例如，第一密封体114和第二密封体116是单组分未固化环氧树脂。
通过前述工序，子组单元108的形成完成。在子组单元108中，在涂敷有电解质的正极113的表面上配置隔离体121。在形成子组单元108的阶段，在负极112的表面上电解质未露出。因此，无需在负极112的表面上放置用于防止电解质被碰触的保护膜。因此，可以在无需这种保护膜的情况下，容易地处理子组单元108。
在隔离体配置工序时，混入隔离体121和正极113之间的气泡在放置期间，通过隔离体121本身逸出至外部。然而，可以主动对气泡进行吸引排出。具体地，在隔离体配置工序时，可以在连接至真空泵的多孔板上对隔离体121进行吸引时，将隔离体121配置在双极型电极110上。可以由多孔的烧结金属板来实现该多孔板。可以通过经由隔离体121主动对混入隔离体121和正极113之间的气泡进行吸引排出来防止这些气泡残留。
图19是用于说明图10所示的组合单元形成工序的流程图。图20是用于说明图19所示的子组单元设置工序的截面图。图21是用于说明图19所示的层叠工序和加压工序的示意图。图22是用于说明图19所示的密封体渗透工序的示意图。图23是用于说明图19所示的密封层形成工序的示意图。图24是用于说明图19所示的界面形成工序的示意图。图25是用于说明图19所示的初始充电工序的示意图。
组合单元形成工序包括子组单元设置工序、层叠工序、加压工序、密封体渗透工序、界面形成工序、初始充电工序和气泡排出工序。
在子组单元设置工序时，将多个子组单元108逐一安放至仓150(参见图20)。
仓150采用框架的形式从而避免安放子组单元108时的干涉，并且包括各自能够夹住子组单元108的外周的夹具装置152。
沿层叠方向有间隔地配置夹具装置152，从而防止子组单元108彼此接触。层叠方向是垂直于子组单元108的表面方向的方向。
例如，夹具装置152包括弹簧形式的弹性构件，并且在利用弹性力向子组单元108施加张力、从而防止子组单元108卷曲的状态下，保持子组单元108。
在层叠工序中，将仓150设置在真空处理装置160内部，并且在真空条件下形成子组单元108的层叠体108a(参见图21)。例如，真空度是0.2×105～0.5×105Pa(帕)。在向正极113和负极112的两面均涂敷高分子凝胶电解质的情况下，在层叠子组单元时，在下层的子组单元的隔离体上配置上层的子组单元的、高分子凝胶电解质露出的电极。粘性的高分子凝胶电解质可以俘获气泡。作为对比，在第一实施方式中，当层叠子组单元108时，在高分子凝胶电解质未露出的负极112的表面上配置隔离体121。因此，粘性的高分子凝胶电解质不会俘获气泡。此外，由于真空状态，因此当配置隔离体121时混入隔离体121和正极113的表面上的电解质之间的空气容易通过隔离体121本身逸出。这进一步抑制了气泡混入。
没有特别限制形成层叠体108a的方法，但例如，可以通过在使仓150朝向接收台移动时控制保持子组单元108的夹具装置152、从而在与接收台接触时逐一释放子组单元108，来实现该方法。
真空处理装置160包括真空部件162、加压部件170和控制部178。
真空部件162包括真空室163、真空泵164和管系统165。真空室163包括可拆卸的(可打开的)盖部、以及配置仓150和加压部件170的固定基部。例如，真空泵164是离心型，并用于从真空室163内部真空抽吸空气。管系统165用于将真空泵164连接至真空室163。管系统165设置有未示出的泄漏阀。
加压部件170包括基板171和压板173，压板173被配置为使得可以相对于基板171调整压板173的位置。控制部178用于控制压板173的移动和加压力。基板171和压板173可以设置有片状的弹性构件。
在加压工序时，在维持真空的状态下，利用压板173和基板171沿层叠子组单元108的方向对层叠体108a加压。例如，加压条件是1×106～2×106Pa。加压工序使得仅涂敷至正极113的凝胶电解质渗透到正极113内，并且还渗透到隔离体121内。凝胶电解质还通过隔离体121渗透到负极112侧，并且渗透到负极112内。在正极113的表面上露出形成第一层124所需的量的凝胶电解质。形成第二层123所需的量的凝胶电解质渗透到隔离体121内。此外，在负极112的表面上露出形成第三层125所需的量的凝胶电解质。在层叠工序中部分实现了上述凝胶电解质的渗透。
优选对多个层叠后的子组单元108、即层叠体108a加热。这是因为，当加热时，凝胶电解质溶解，从而充分且均匀地渗透到正极113、隔离体112和负极112中的各个内。与仅基于加压的情况相比较，可以促进电解质的渗透。
为了对层叠体108a加热，压板173和基板171内部可以设置有作为加热部件的阻抗发热元件。可以提高压板173和基板171的温度从而对层叠体108a加热。可以在压板173和基板171之一内部配置加热部件，或者可以在压板173和基板171外部配置加热部件。
为了抑制在由第一密封体114和第二密封体116所围绕的内部空间中混入气泡，第一密封体114的厚度被设置为小于正极113的厚度与正极113的表面上露出的电解质126的厚度的和，而第二密封体116的厚度被设置为小于负极112的厚度与负极112的表面上露出的电解质127的厚度的和。在这种状态下，当对层叠体108a水平加压时，该加压力可能未充分传递至要填充的(配置有第一密封体114和第二密封体116的)部位。这可能导致不充分的密封。
因此，使用加压部件280，并且添加用于主要对层叠体108a中的第一密封体114和第二密封体116加压的密封体渗透工序，使得第一密封体114和第二密封体116充分渗透至隔离体121(参见图22)。这形成了密封部119(参见图6)。
在密封层形成工序时，通过加热来固化由第一密封体114和第二密封体116所渗透的部位，从而提高第一密封层115和第二密封层117的密合性(参见图4)。
加压部件280包括：其上配置层叠体108a的基板281；压板283，被配置为使得可以相对于基板281调整压板283的位置；以及未示出的控制部。压板283采用包括中央压板284和外周压板285的分割形式。
中央压板284用于支撑层叠体108a的(配置有正极113和负极112的)电极部所位于的部位。外周压板285用于对层叠体108a的填充部加压。控制部用于控制中央压板284和外周压板285的移动和加压力。
因此，加压部件280能够利用外周压板285仅对配置在基板284上的层叠体108a的填充部加压。沿层叠子组单元108的方向对第一密封体114和第二密封体116加压，使得集电体111、隔离体121以及第一密封体114和第二密封体116彼此紧密接触，由此形成防止电解质泄漏的密封部119。
优选在由中央压板284对层叠体180a的电极部加压之后，进行外周压板285的加压工序。由于可以使位于电极部中的气泡朝向外周移动，因此这抑制了电极部中混入气泡。
由于抑制了不能进行离子渗透和电子移动的死区的生成，因此防止了使用期间离子移动被阻断，并且防止了电池阻抗增大，由此实现了高输出密度。即，由于在气泡30的混入被抑制的情况下获得了双极型电池10，因此防止了使用期间离子移动被阻断，并且防止了电池阻抗增大。
在需要时，可以使加压工序和密封体渗透工序一体化。
在密封层形成工序中，将层叠体108a布置在烘炉190中，并且加热。结果，层叠体108a中所包含的第一密封体114和第二密封体116通过加热被固化，从而形成第一密封层115和第二密封层117(参见图23和4)。例如，加热条件是80℃。对层叠体108a加热的方法没有特别局限于使用烘炉的形式。
水分对锂二次电池不利。然而，由于第一密封层115和第二密封层117由树脂构成，因而不可避免混入水分。因此，在加压工序时，对第一密封体114和第二密封体116的厚度进行设置，以使得在考虑减少进入的水分的情况下，使第一密封层115和第二密封层117中接触外部空气的部位的厚度最小化。
第一密封体114和第二密封体116可以由热塑性树脂构成。在这种情况下，当加热时，第一密封体114和第二密封体116塑性变形，以形成第一密封层115和第二密封层117。
在界面形成工序中，将层叠体108a配置在加压部件180上，并且在加热的情况下对层叠体108a加压(参见图24)。凝胶电解质的渗透充分进行，从而形成包含在正极113和隔离体121之间传导离子的电解质的第一层124、电解质渗透到隔离体121内的第二层123、以及包含在负极112和隔离体121之间传导离子的电解质的第三层125(参见图4)。例如，加热条件是80℃，并且加压条件是1×106～2×106Pa。这样，子组单元108被层叠在一起，从而获得组合单元109。
加压部件180包括：基板181；压板183，其被配置为使得可以相对于基板181调整压板183的位置；下部加热部件185；上部加热部件187；以及控制部188。下部加热部件185和上部加热部件187设置有例如布置在基板181和压板183中的、并用于使基板181和压板183的温度升高的阻抗发热元件。控制部188用于控制压板183的移动和加压力、以及下部加热部件185和上部加热部件187的温度。
可以省略下部加热部件185和上部加热部件187其中之一。下部加热部件185和上部加热部件187可被配置在基板181和压板183外部。基板181和压板183可以设置有片状的弹性构件。
在初始充电工序时，由电连接至组合单元109的充电和放电装置192进行初始充电，使得生成气泡(参见图25)。例如，基于根据正极113的涂敷重量估计出的容量，初始充电的条件是以21V-0.5C充电4个小时。
在气泡排出工序时，例如，通过利用辊对组合单元109的表面加压，使组合单元109的中央处的气泡移动至外周并被去除。这使得可以提高电池的输出密度。在该工序之后，组合单元109构成电池部件100。
在图10所示的封装工序时，将由组合单元109构成的电池部件100封闭在外壳104中(参见图2)。这样，制造了双极型电池10(参见图1和2)。通过在两个片状的外部材料之间配置电池部件100、并接合这两个外部材料的外周来形成外壳104。该外部材料是用聚丙烯膜等的绝缘体覆盖的高分子-金属复合层叠膜，而对于其接合，可以使用热熔接。
可以进一步层叠多个电池部件100，然后将它们封闭在外壳104中，由此进一步提高双极型电池10的容量和输出。可以在大气压力下进行层叠工序和加压工序。可以在真空条件下进行密封层形成工序和界面形成工序。
可以在适当地选择电解质124、125以及第一密封体114和第二密封体116的情况下，使密封层形成工序和界面形成工序一体化。同时实现第一密封体114和第二密封体116的固化以及电解质层120的完成，这使得可以缩短制造工艺的周期。在密封层形成工序和界面形成工序之间，可以添加贴附用于监视各双极型单电池的电位的片(引线)的工序。
如上所述，第一实施方式可以提供制造性能良好的双极型电池的双极型电池制造方法以及这种双极型电池，其中，通过抑制气泡混入来提高输出密度。
由于高分子凝胶电解质是聚合物骨架中包含电解液的热塑型，因此可以防止双极型电池10发生漏液、液结，由此使得双极型电池10高度可靠。凝胶电解质不限于热塑型，而且可以是热固型。在这种情况下，可以通过在加热下加压来固化电解质层120，从而防止漏液和液结。
在加压工序和界面形成工序中，表面压力不限于1×106～2×106Pa，并且可以考虑电池部件100的材料的强度等的物理性质进行设置。在密封层形成工序时，加热温度不限于80℃，并且例如，考虑到电解液的耐热性以及第一密封体114(第一密封层115)和第二密封体116(第二密封层117)的热固化温度，加热温度优选可以是60℃～150℃。
电解质不限于凝胶电解质，并且可以是电解液型。在这种情况下，在电解质配置工序(参见图14)时，例如，利用微量吸移管向例如正极113的一个电极涂敷电解液，并且使电解液渗透到该一个电极内(参见图14)。
例如，电解液包括由PC(碳酸丙烯酯)和EC(碳酸乙烯酯)构成的有机溶剂、作为支持盐的锂盐(LiPF6)以及少量的表面活性剂。例如，锂盐的浓度是1M。
有机溶剂不限于PC和EC，并且可以是其它环状碳酸酯、碳酸二甲酯等的链状碳酸酯或者四氢呋喃等的醚。锂盐不限于LiPF6，而且可以是其它无机酸阴离子盐或LiCF3SO3等的有机酸阴离子盐。
第一实施方式的变形例
在上述第一实施方式中，在涂敷电解质的工序时，仅向作为电极其中之一的正极113涂敷凝胶电解质，但本发明不限于此。在形成子组单元的工序时，可以预先向正极113和负极112中与其上配置隔离体121的电极相对的电极涂敷使得渗透到该电极内但在该电极的表面上未露出的量的电解质。这使得可以防止电解质的不充分渗透。此外，由于电解质在该电极的表面上未露出，因此在层叠子组单元108期间未混入气泡。此外，对于第一实施方式的变形例，在涂敷电解质的工序时，可以向作为另一个电极的负极112涂覆使得渗透到负极112内但在负极112的表面上未露出的量的电解质。涂敷至正极113的电解质的量等于由正极113所保持的量、渗透到隔离体121内的量、以及通过隔离体121渗透到负极112的量的和。与上述实施方式相比较，通过隔离体121渗透到负极112的量等于通过减去预先涂敷至负极112的量所得出的量。
此外，在该变形例中，在形成子组单元108的阶段，在负极112的表面上电解质未露出。因此，在负极112的表面上无需放置用于防止电解质被碰触的保护膜。因此，可以在无需这种保护膜的情况下，容易地处理子组单元108。当层叠子组单元108时，在电解质未露出的负极112的表面上配置隔离体121。因此，粘性的凝胶电解质未混入气泡。
第二实施方式
图26A和26B是用于说明根据第二实施方式的子组单元208的截面图。图26C是示出子组单元208被层叠在一起、并且使电解质渗透通过隔离体121并且在负极112的表面上露出的状态的截面图。第二实施方式和第一实施方式之间的共有构件具有相同的附图标记，并且部分省略对它们的说明。
在第二实施方式中，与第一实施方式相同，隔离体121的第一表面121A是面向双极型电极110的表面，并且电解质位于双极型电极110和隔离体121之间。然而，在第二实施方式中，在双极型电极110上层叠隔离体121之前，向隔离体121的面向双极型电极110的表面(即，第一表面121A)涂敷电解质。第二实施方式在这一点上与在双极型电极110上层叠隔离体121之前向作为正极113和负极112中其上配置隔离体121的电极的正极113涂敷电解质的第一实施方式不同。
通过制备双极型电极110和隔离体121，开始制造根据第二实施方式的双极型电池10(参见图26A)。在所示例子中，隔离体121的第一表面121A是隔离体121的两个表面中接触正极113的表面。接着，层叠涂敷有电解质的隔离体121，使得第一表面121A面向正极113，由此形成子组单元208(参见图26B)。然后，层叠多个子组单元108(参见图26C)，并且使涂敷至隔离体121的电解质126通过隔离体121渗透到面向隔离体121的第二表面121B的负极112，由此形成组合单元109(参见图4)。图26C示出子组单元208被层叠在一起、并且使电解质127渗透通过隔离体121并且在负极112的表面上露出的状态。
在第二实施方式中，与第一实施方式相同，电解质126位于双极型电极110和隔离体121之间。在这种情况下，与第一实施方式相同，如图26A和26B所示，配置在集电体111上的第一密封体114的厚度被设置为不大于正极113的厚度与涂敷至隔离体121的电解质126的厚度的和。此外，配置在隔离体121上的第二密封体116的厚度被设置为不大于负极112的厚度与渗透通过隔离体121并且在负极112的表面上露出的电解质127的厚度的和。
图27是用于说明第二实施方式中的电解质配置工序的截面图。图28和29是用于说明第二实施方式中在集电体111上配置第一密封体114的工序的平面图和截面图。图30是用于说明第二实施方式中的隔离体配置工序的截面图。
第二实施方式与第一实施方式的不同之处在于电解质配置工序、在集电体111上配置第一密封体114的工序和隔离体配置工序。
参考图27，在电解质配置工序时，在双极型电极110上层叠隔离体121之前，向隔离体121的第一表面121A涂敷电解质。隔离体121的第一表面121A是隔离体121的两个表面中接触正极113的表面。仅向隔离体121的第一表面121A中接触正极113的一部分涂敷电解质126。涂敷充足量的电解质126，以使得正极113、负极112和隔离体121的孔隙被完全填充。在第二实施方式中，仅向隔离体121的第一表面121A涂敷电解质126，而不向正极113和负极112涂敷电解质。
参考图28和29，在集电体111上配置第一密封体114的工序时，在集电极111露出的正极侧的外周上配置第一密封体114，其中，第一密封体114延伸且围绕正极113。参考图30，在隔离体配置工序时，配置涂敷有电解质126的隔离体121，以覆盖正极113侧的整个表面。第一密封体114的厚度被设置为不大于正极113的厚度与正极113的表面上露出的电解质126的厚度的和。因此，当配置隔离体121时，在隔离体121和第一密封体114之间形成间隙。这抑制了在由第一密封体114所围绕的内部空间中混入气泡。当配置隔离体121时混入隔离体121和电解质126之间的空气通过隔离体121本身选出，而没有以气泡形式残留。
以下步骤与第一实施方式相同，因此省略对它们的说明。
如上所述，与第一实施方式相同，根据向作为隔离体121的两个表面中配置在双极型电极110上的表面的第一表面121A涂敷电解质的第二实施方式，可以抑制气泡混入，由此提高了输出密度，并且制造性能优良的双极型电池。
第三实施方式
图31A和31B是用于说明根据第三实施方式的子组单元308的截面图。图31C是示出子组单元308被层叠在一起、并且使电解质127渗透通过隔离体121并且在正极113的表面上露出的状态的截面图。第三实施方式和第一实施方式之间的共有构件具有相同的附图标记，并且部分省略对它们的说明。
第三实施方式与第一和第二实施方式的不同之处在于，隔离体121的第一表面121A是与面向双极型电极110的表面相反的外表面，并且电解质位于配置在双极型电极110上的隔离体121的外表面上。因此，在第三实施方式中，在双极型电极110上层叠隔离体121之后，向隔离体121的与面向双极型电极110的表面相反的外表面(即，第一表面121A)涂敷电解质。
通过制备双极型电极110和隔离体121，开始制造根据第三实施方式的双极型电池10。接着，在正极113和负极112中的一个电极上层叠隔离体121(参见图31A)。在所示例子中，在正极113上层叠隔离体121。接着，向隔离体121的第一表面121A涂敷电解质126，由此形成子组单元308(参见图31B)。隔离体121的第一表面121A是隔离体121的两个表面中、作为隔离体121的与面向双极型电极110的表面相反的外表面的表面。然后，层叠多个子组单元108(参见图31C)，并且使涂敷至隔离体121的电解质126通过隔离体121渗透到面向隔离体121的第二表面121B的正极113，由此形成组合单元109(参见图4)。图31C示出子组单元308被层叠在一起、并且使电解质127渗透通过隔离体121并且在正极113的表面上露出的状态。
在第三实施方式中，电解质126位于隔离体121的面向双极型电极110的外表面上。在这种情况下，如图31B和31C所示，配置在集电体111上的第一密封体114的厚度被设置为不大于正极113的厚度与渗透通过隔离体121并且在正极113的表面上露出的电解质127的厚度的和。此外，配置在隔离体121上的第二密封体116的厚度被设置为不大于负极112的厚度与电解质126的厚度的和。
图32是用于说明根据第三实施方式的子组单元形成工序的流程图。图33和34是用于说明第三实施方式中在集电体111上配置第一密封体114的工序的平面图和截面图。图35是用于说明根据第三实施方式的隔离体配置工序的截面图。图36是用于说明根据第三实施方式的电解质配置工序的截面图。图37是用于说明第三实施方式中在隔离体121上配置第二密封体116的工序的截面图。
如图32所示，子组单元形成工序包括电极形成工序、在集电体111上配置第一密封体114的工序、隔离体配置工序、电解质配置工序以及在隔离体121上配置第二密封体116的工序。在第三实施方式中，在隔离体配置工序之后进行电解质配置工序。
参考图33和34，在集电体111上配置第一密封体114的工序时，在集电体111露出的正极侧的外周上配置第一密封体114，其中，第一密封体114延伸并且围绕正极113。
参考图35，在隔离体配置工序时，配置隔离体121以覆盖正极113侧的整个表面。由于尚未向正极113和隔离体121涂敷电解质126，因此隔离体121的配置不会导致气泡混入电解质中。
参考图36，在电解质配置工序时，在双极型电极110上层叠隔离体121之后，向隔离体121的第一表面121A涂敷电解质。第一表面121A是隔离体121的两个表面中、作为隔离体121的与面向正极113的表面相反的外表面的表面。仅向隔离体121的第一表面121A中接触负极112的一部分涂敷电解质126。涂敷充足量的电解质126，使得正极113、负极112和隔离体121的孔隙被完全填充。在第三实施方式中，仅向隔离体121的第一表面121A涂敷电解质126，而不向正极113和负极112涂敷电解质。
参考图37，在隔离体121上配置第二密封体116的工序时，在隔离体121上配置第二密封体116。确定第二密封体116的位置，以使得第二密封体116与第一密封体114的位置相对应(第二密封体116隔着隔离体121与第一密封体114重叠)。例如，第一密封体114和第二密封体116是单组分未固化环氧树脂。
第一密封体114的厚度被设置为不大于正极113的厚度与渗透通过隔离体121并且在正极113的表面上露出的电解质127的厚度的和。因此，在形成组合单元的工序时，当使电解质126通过隔离体121渗透到正极113时，在隔离体121和第一密封体114之间形成间隙。这抑制了在由第一密封体114所围绕的内部空间中混入气泡。
此外，第二密封体116的厚度被设置为不大于负极112的厚度与残余的电解质126的厚度的和。因此，当层叠子组单元108、从而使电解质127通过隔离体121渗透到正极113时，在集电体111和第二密封体116之间形成间隙。这抑制了在由第二密封体116所围绕的内部空间中混入气泡(参见图31C)。
以下步骤与第一实施方式相同，因此省略对它们的说明。
如上所述，与第一和第二实施方式相同，根据向作为隔离体121的两个表面中与面向双极型电极110的表面相反的外表面的第一表面121A涂敷电解质的第三实施方式，可以抑制气泡混入，由此提高输出密度，并且制造性能优良的双极型电池。
实施例
以下说明与第一至第三实施方式有关的实施例。如下制备双极型电池。
制备双极型电极
通过向作为正极活性物质的LiMn2O4(85重量％，其中，平均粒径是15μm)添加作为导电助剂的乙炔黑(5重量％)、作为粘合剂的聚偏二氟乙烯(PVDF)(10重量％)、以及作为浆料粘度调整溶剂的N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)、直到正极浆料具有适合于涂敷工序的粘度为止，来制备正极浆料。向作为集电体的不锈钢箔(厚度20μm)的一面涂敷该正极浆料，并使其干燥，由此形成正极。
通过向作为负极活性物质的硬碳(90重量％，其中，平均粒径是20μm)添加作为粘合剂的PVDF(10重量％)以及作为浆料粘度调整溶剂的NMP、直到负极浆料具有适合于涂敷工序的粘度为止，来制备负极浆料。向不锈钢箔的与涂敷有正极的表面相对的表面涂敷负极浆料，并使其干燥，由此形成负极。
在作为集电体的不锈钢箔的各表面上形成正极和负极，由此形成双极型电极。利用加热辊压机对该双极型电极加压。在加压之后，正极的厚度是20μm，并且负极的厚度是30μm。
该双极型电极被裁切成240mm×290mm，并且去除正极和负极的20mm的外周以露出作为集电体的不锈钢箔的表面。这样，利用200mm×250mm的电极面来制备双极型电极，其中，在外周处露出20mm的作为集电体的不锈钢箔。
形成高分子凝胶电解质
通过向包含由PC和EC构成的有机溶剂以及1M的LiPF6的电解液(90重量％)添加作为主聚合物的包含10％的HEP共聚物的PVDF-HFP(10重量％)、以及作为粘度调整溶剂的DMC、直到电解液具有适合于涂敷工序的粘度为止，来制备预凝胶电解质。如表1所示，向正极部、负极部、隔离体在正极侧的表面或隔离体在负极侧的表面涂敷高分子凝胶电解质，并且使DMC干燥，从而完成被高分子凝胶电解质渗透的双极型电极。基于对正极、负极和隔离体的孔隙率的计算来涂敷充足量的电解质。
更具体地，在比较例中，向正极部和负极部的两面均涂敷电解质，并且使DMC干燥，由此形成两面均被电解质渗透的双极型电极。
在实施例1中，仅向负极部的表面涂敷电解质，其中，电解质的量足够大从而渗透到正极、负极和隔离体的孔隙内。这样，仅向负极部的表面涂敷电解质的双极型电极完成，其中，电解质的量是渗透各个层必需的并且足以渗透各个层。
在实施例2中，仅向正极部的表面涂敷电解质，其中，电解质的量足够大从而渗透到正极、负极和隔离体的孔隙内。这样，仅向正极部的表面涂敷电解质的双极型电极完成，其中，电解质的量是渗透各个层必需的并且足以渗透各个层。
在实施例3中，仅向隔离体的两个表面中接触负极面的一面的接触负极部的一部分涂敷电解质，其中，电解质的量足够大从而渗透到正极、负极和隔离体的孔隙内。这样，仅向隔离体的接触负极面的表面涂敷电解质的双极型电极完成，其中，电解质的量是渗透各个层必需的并且足以渗透各个层。
在实施例4中，仅向隔离体的两个表面中接触正极面的一面的接触正极部的一部分涂敷电解质，其中，电解质的量足够大从而渗透到正极、负极和隔离体的孔隙内。这样，仅向隔离体的接触正极面的表面涂敷电解质的双极型电极完成，其中，电解质的量是渗透各个层必需的并且足以渗透各个层。
在实施例5中，在该工序时没有涂敷电解质。
同样，在实施例6中，在该工序时没有涂敷电解质。
形成填充材料(密封部前体)
利用分配器向双极型电极的电解质涂敷侧(在双面涂敷的情况下为正极面)的外周中未涂敷电极的一部分、或者电极的外周，涂敷密封前体(单组分未固化环氧树脂)(参见图15和16)。在实施例5和6中，尚未涂敷电解质。因此，在实施例5中向正极侧涂敷密封前体，而在实施例6中向负极侧涂敷密封前体。
接着，在涂敷有电解质的表面上配置250mm×300mm的隔离体(芳纶无纺布隔离体：12μm)，从而覆盖作为集电体的整个不锈钢箔(参见图17)。在该工序时，在连接至真空泵的多孔板上对隔离体进行吸引时，将该隔离体配置在双极型电极上。由多孔的烧结金属板来实现该多孔板。通过经由隔离体对混入该隔离体和电极之间的气泡进行吸引排出，来配置未混入气泡的隔离体。在实施例5中，在正极侧上配置隔离体。在实施例6中，在负极侧上配置隔离体。
更具体地，在比较例中，向正极的外周涂敷密封前体。在多孔板上配置隔离体并对该隔离体进行吸引时，将该隔离体放置在正极侧上。
在实施例1中，向负极的外周涂敷密封前体。在多孔板上配置隔离体并对该隔离体进行吸引时，将该隔离体放置在负极侧上。
在实施例2中，向正极的外周涂敷密封前体。在多孔板上配置隔离体并对该隔离体进行吸引时，将该隔离体放置在正极侧上。
在实施例3中，向负极的外周涂敷密封前体。在多孔板上配置隔离体的两个表面中未涂敷有电解质的表面并对该表面进行吸引时，将该隔离体放置在负极侧上。
在实施例4中，向正极的外周涂敷密封前体。在多孔板上配置隔离体的两个表面中未涂敷有电解质的表面并对该表面进行吸引时，将该隔离体放置在正极侧上。
在实施例5中，尚未涂敷电解质。在实施例5中，向正极的外周涂敷密封前体。在多孔板上配置隔离体并对该隔离体进行吸引时，将该隔离体放置在正极侧上。然后，向所配置的隔离体涂敷电解质，其中，电解质的量足够大从而渗透到正极、负极和隔离体的孔隙。
在实施例6中，尚未涂敷电解质。在实施例6中，向负极的外周涂敷密封前体。在多孔板上配置隔离体并对该隔离体进行吸引时，将该隔离体放置在负极侧上。然后，向所配置的隔离体涂敷电解质，其中，电解质的量足够大从而渗透到正极、负极和隔离体的孔隙。
然后，利用分配器向隔离体上未涂敷电极的一部分(与涂敷了上述密封前体的部分相同的部分)或者电极的外周，涂敷密封前体(单组分未固化环氧树脂)(参见图18)。
仓的设置
在负极面朝上的情况下，6个所制备的双极型电极被安放至双极型电极支撑用的仓，其中，该仓能够保持电极和密封部外侧的周边，使得电极彼此不接触，并且垂直于各个电极的表面方向的方向彼此相同(参见图20)。
在最下层的双极型电极中，没有配置密封部和隔离体，并且未向正极面涂敷电解质。在最上层的双极型电极中，未向负极面涂敷电解质。
导入真空室
将仓导入包括层叠部以及加压和加热加压部的真空室中，并且由真空泵将该真空室真空抽吸至真空(参见图21)。
电极的层叠
在真空条件下，在使仓向下朝向接收台移动时，所保持的双极型电极被逐一释放，并且这些双极型电极无偏差地层叠在接收台上。这样，制备了层叠有5个单电池的双极型电池结构。
双极型电池的加压
在真空条件下使双极型电池结构与接收台一起朝向加压位置移动，并且利用热压机在80℃下以表面压力1kg/cm2对双极型电池结构进行热压1小时。这样，使电解质塑化，电极之间的(正极和负极之间的)距离被下压至隔离体的厚度，并且同时对未固化的密封部(环氧树脂)固化。该工序将密封部压至预定厚度，并且使该密封部进一步硬化。
从真空室取出
在真空室的内部返回至大气压力之后，取出双极型电池结构，由此形成高分子凝胶电解质型双极型电池。表1示出比较例和实施例中涂敷高分子凝胶电解质的表面。在比较例中，向正极和负极这两者均涂敷高分子凝胶电解质。在实施例1～6中，向正极或负极、隔离体的两个表面中接触电极的表面、或者该隔离体的外表面涂敷高分子凝胶电解质。表1还示出评价以下所述的放电容量以及评价内部阻抗的结果。
表1
  比较例   实施例1   实施例2   实施例3   实施例4   实施例5   实施例6
  电解质涂敷面   两面   仅负极   仅正极   隔离体的负极侧面   隔离体的正极侧面   配置在正极上的隔离体的外表面   配置在负极上的隔离体的外表面
  放电容量   78％   97％   99％   97％   98％   99％   98％
  阻抗值   100％   76％   78％   78％   80％   82％   83％
评价1
以下说明在分解双极型电池的情况下的视觉观察。
分解所制备的双极型电池，并且通过视觉观察来检查气泡混入的状态。
在比较例中，观察到在正极和隔离体之间残留气泡。
在实施例1～4中，电极和隔离体之间无气泡。这样，观察到，与比较例相比较，在实施例1～4中气泡的混入被抑制。
尽管没有明确详细的机制，然而可以认为，如果与比较例相同，向电极的两面均涂敷电解质，则当子组单元被层叠在一起时，由于电解质的粘性，因此一旦混入这些子组单元中的一个子组单元的电极与另一个子组单元的隔离体之间的气泡不易逸出。另一方面，在实施例1～4中，当子组单元被层叠在一起时，在这些子组单元中的一个子组单元的隔离体上配置另一个子组单元的未涂敷电解质的表面。这使得以下成为可能：由于层之间无粘性，因此可以在容易地去除气泡时将子组单元层叠在一起。
评价2
以下说明与IC放电容量有关的评价。
针对比较例和实施例1～6评价放电容量。基于根据涂敷至正极的重量所估计出的容量，以21V-1C充电两小时，然后以12.5V的下限电压进行1C恒定电流放电，并且测量容量。测量容量的结果也在表1中示出。在表1中，以在根据涂敷至正极的重量估计出的理论容量被看作为100％时的放电容量的比(％)的形式，示出放电容量。
如从表1所示的结果明确理解，与根据比较例的双极型电池相比较，根据实施例1～6的电池能够实现与理论值基本一致的放电。
因此，得出利用根据实施例的制造方法，可以在容易地去除气泡的情况下，制造不受气泡影响的双极型电池。
评价3
以下说明与电池满充电时的内部阻抗有关的评价。
在比较例和实施例1～6中，从满充电状态(SOC100％，21V)对电池进行2C放电，并且在10秒后测量电压，并且基于电压的下降来测量内部阻抗。表1还示出阻抗测量的结果。在表1中，以在比较例中的阻抗被看作为100％时的阻抗的比(％)的形式，示出该阻抗。
如从表1所示的结果明确理解，与比较例相比较，根据实施例1～6的各电池的阻抗减小。
因此，观察到利用根据实施例的制造方法，容易地去除气泡，从而降低阻抗。
在将实施例1和2与比较例进行比较时，得出：在将未设置有电解质粘度的层层叠在一起的情况下气泡的混入被抑制，并且在向正极侧涂敷电解质的情况和向负极侧涂敷电解质的情况这两者下产生了基本相同的效果。
在将实施例3和4与实施例1和2进行比较时，得出：当在隔离体上形成电解质层时，产生了基本相同的效果。
在将实施例5和6与实施例1和2进行比较时，得出：当在配置隔离体之后在该隔离体上形成电解质层时，产生了基本相同的效果。
第四实施方式
图38是用于说明第四实施方式中的组合单元409和电解质层420的截面图。图39A和39B是用于说明根据第四实施方式的子组单元408的截面图。图39C是示出子组单元408被层叠在一起、并且使液态电解质427渗透通过隔离体421并且在负极112的表面上露出的状态的截面图。第四实施方式和第一实施方式之间的共有构件具有相同的附图标记，并且部分省略对它们的说明。
如上所述，如果这些层中的电解质彼此接触，则双极型电池不能用作电池。因此，当制备电解质包含电解液的双极型电池时，为各个层设置密封基材以防止液结，或者防止各个层中的电解质彼此接触。可以通过使用高分子凝胶电解质作为电解质来防止液结。然而，由于与液态电解质相比较，高分子凝胶电解质的离子导电性下降，因此使用高分子凝胶电解质导致电池阻抗增加。这导致电池的输出密度减小的问题。
因此，在第四实施方式中，除通过抑制气泡混入提高输出密度以外，通过增加离子导电性来提高输出密度。
根据第四实施方式的隔离体421由允许高分子凝胶电解质中的液态电解质通过、但阻断该高分子凝胶电解质中的聚合物的多孔隔离体构成。在上述第一、第二和第三实施方式中，并未排除高分子凝胶电解质中的聚合物通过隔离体121。在第四实施方式中，除根据第一实施方式的结构以外，隔离体421设置有选择性地允许液态电解质渗透的功能。即，在形成组合单元的工序时，使高分子凝胶电解质中的液态电解质通过隔离体421，渗透到以面向隔离体421的第二表面421B的方式配置的正极或负极。与第一实施方式相同，隔离体421的第一表面421A是面向双极型电极110的表面。此外，除根据第二或第三实施方式的结构以外，隔离体421可以设置有选择性地允许液态电解质渗透的功能。
通常，根据第四实施方式的双极型电池10包括通过为双极型电极110设置电解质层420以形成单元、并层叠多个单元所形成的层叠体(参见图38)。具体地，正极113和负极112中的一个电极被高分子凝胶电解质所渗透，而另一个电极仅包含液态电解质。
电解质层420包括允许高分子凝胶电解质中的液态电解质通过、但阻断该高分子凝胶电解质中的聚合物的多孔且可渗透的隔离体421。电解质层420包括：第一层424，其包含在隔离体421与正极113和负极112中的一个电极之间传导离子的电解质；第二层423，其中，电解质渗透到隔离体421内；和第三层425，其包含在隔离体421与正极113和负极112中的另一个电极之间传导离子的电解质。通过向正极113和负极112中的一个电极涂敷高分子凝胶电解质来形成第一层424。通过使涂敷至该一个电极的高分子凝胶电解质中的电解质渗透到隔离体421内来形成第二层423。通过使涂敷至该一个电极的高分子凝胶电解质中的液态电解质渗透通过隔离体421、并且使该液态电解质在另一个电极的表面上露出，来形成第三层425(参见图38)。第一层424和第二层423中的电解质采用液态或半固态凝胶电解质的形式，而第三层425中的电解质采用液态电解质的形式。
在制造双极型电池10时，首先制备双极型电极110和隔离体421。接着，向正极113和负极112中的一个电极涂敷高分子凝胶电解质426(参见图39A)。接着，在涂敷有高分子凝胶电解质426的该电极的表面上层叠隔离体421，由此形成子组单元408(参见图39B)。然后，层叠多个子组单元408(参见图39C)，并且使高分子凝胶电解质426中的液态电解质427通过隔离体421渗透到另一个电极，由此形成组合单元409(参见图38)。图39C示出子组单元408被层叠在一起、并且使液态电解质427渗透通过隔离体421并且在负极112的表面上露出的状态。
在形成组合单元409的工序时，形成包括以下的电解质层420：第一层424，其包含在一个电极与隔离体421之间传导离子的电解质；第二层423，其中，电解质渗透到隔离体421内；和第三层425，其包含在另一个电极与隔离体421之间传导离子的电解质(参见图38)。
在本实施方式中，向正极113涂敷高分子凝胶电解质426，并且使高分子凝胶电解质426中的液态电解质427通过隔离体421渗透到负极112。因此，正极113与“一个电极”相对应，并且负极112与“另一个电极”相对应。如上所述，构成高分子凝胶电解质的聚合物和电解液之间的比的范围很广。在包含100％的聚合物表示全固态高分子电解质、而包含100％的电解液表示液态电解质的情况下，各个中间体是高分子凝胶电解质。
通过限定隔离体421的孔隙的直径的范围来实现为隔离体421所设置的、用于选择性地允许液态电解质渗透的功能。与第一实施方式相同，隔离体421由电解质可渗透的多孔PE(聚乙烯)等的材料构成，但不限于此。例如，隔离体421可以由PP(聚丙烯)等的其它聚烯烃、PP/PE/PP三层结构的层叠体、聚酰胺、聚酰亚胺、芳族聚酰胺、以及由棉、人造纤维、醋酸纤维、尼龙、聚酯或芳纶构成的无纺布制成。通常，一般的多孔薄膜隔离体的孔隙的直径为0.1μm～0.5μm，并且一般的无纺布隔离体的孔隙的直径为1μm～5μm，可以根据聚合物的粒子的大小来选择该直径。
液态电解质的粒子直径尽管依赖于液态电解质的类型，但其非常小，并且小于0.01μm。因此，液态电解质可以容易地渗透通过多孔隔离体或无纺布隔离体。
尽管通常难以定义高分子凝胶聚合物中的聚合物粒子的大小，但在聚合物链笔直延伸的情况下，假定大小为约1μm。在这种情况下，聚合物粒子的大小在无纺布隔离体的孔隙直径与多孔薄膜隔离体的孔隙直径之间。因此，如果采用无纺布隔离体，则聚合物和液态电解质这两者均渗透通过该隔离体。如果采用多孔薄膜隔离体，则仅液态电解质渗透通过该隔离体，而聚合物未渗透通过隔离体。然而，不排除使用无纺布作为隔离体的材料，并且还可以通过调整聚合物粒子大小来为无纺布设置选择性地允许液态电解质通过的功能。可以利用分子量来调整聚合物粒子大小。随着分子量增加，聚合物粒子大小增大。因此，如果分子量增加从而使聚合物粒子大小增大超过5μm，则无纺布可用于选择性地仅允许液态电解质渗透。由于难以测量聚合物粒子的大小，因此通过改变聚合物分子量、并且评价选择性地允许液态电解质渗透的功能的试错法来确定适当的分子量。
如图39A～39C所示，与第一实施方式相同，在形成子组单元408的工序时，配置在集电体111上的第一密封体114的厚度被设置为不大于正极113的厚度与正极113的表面上露出的高分子凝胶电解质426的厚度的和。此外，配置在隔离体421上的第二密封体116的厚度被设置为不大于负极112的厚度与渗透通过隔离体421并且在负极112的表面上露出的液态电解质427的厚度的和。当配置隔离体121时，该大小设置在隔离体121和第一密封体114之间形成间隙。这抑制了在由第一密封体114所围绕的内部空间中混入气泡(参见图39A和39B)。当配置隔离体421时，在隔离体421和高分子凝胶电解质426之间可能混入空气，但该空气通过可渗透的隔离体421本身，使得没有残留以气泡形式的空气。
此外，当子组单元408被层叠在一起、并且使电解质427渗透通过隔离体421并且在负极112的表面上露出时，在集电体111和第二密封体116之间形成间隙。这抑制了在由第二密封体116所围绕的内部空间中混入气泡(参见图39C)。
这样，当层叠双极型电极110时，气泡30的混入被抑制，使得在层叠期间，无需例如通过从隔离体421挤压来去除气泡。这消除了麻烦的工序，并且有助于双极型电池10的批量生产。
顺便提及，正极113的表面上露出的高分子凝胶电解质426的量包括形成第一层424的量、渗透到隔离体421内的量和通过隔离体421渗透到负极112的量。由于该原因，因此高分子凝胶电解质426的厚度大于第一层424的厚度。负极112的表面上露出的液态电解质427的量包括形成第三层425的量和渗透到负极112内的量。由于该原因，因此液态电解质427的厚度大于第三层425的厚度，直到负极112被电解质充分且均匀地渗透为止。
通过层叠子组单元408，在集电体111和电解质层420之间的空间中，配置第一密封体114和第二密封体116以围绕正极113和负极112。
即使对子组单元408的层叠体108a水平加压，也没有向配置有第一密封体114和第二密封体116的部位充分施压。这可能导致不充分的密封。因此，在形成组合单元409的工序时，沿层叠子组单元408的方向对第一密封体114和第二密封体116加压，从而使集电体111、隔离体421以及第一密封体114和第二密封体116紧密接触，由此形成密封部119(参见第一实施方式的图6)。没有特别限制根据第四实施方式的双极型电池10的结构，并且与第一实施方式相同，除非另外说明，可以由普通的锂离子电池所使用的公知材料来实现双极型电极10的结构。因此，省略该说明。
通过与第一实施方式相同的工艺来形成根据第四实施方式的子组单元408。具体地，子组形成工序包括：电极形成工序；电解质配置工序；在集电体111上配置第一密封体114的工序；隔离体配置工序；以及在隔离体121上配置第二密封体116的工序(参见第一实施方式的图11)。
图40是用于说明第四实施方式中的电解质配置工序的截面图。图41和42是用于说明第四实施方式中在集电体111上配置第一密封体114的工序的平面图和截面图。图43是用于说明第四实施方式中的隔离体配置工序的截面图。图44是用于说明第四实施方式中在隔离体121上配置第二密封体116的工序的截面图。
电极形成工序与第一实施方式相同。因此，省略该说明。
在电解质配置工序时，向正极113和负极112中的一个电极涂敷使得在该一个电极的表面上露出的量的高分子凝胶电解质426。在第四实施方式中，在涂敷电解质的工序时，仅向用作“一个电极”的正极113涂敷高分子凝胶电解质426，并且不向用作“另一个电极”的负极112涂敷电解质(参见图40)。
在涂敷电解质的工序时，涂敷至正极113的高分子凝胶电解质426的量等于由正极113所保持的量、渗透到隔离体421内的量、以及通过隔离体421渗透到负极112的量的和。具体地，由正极113所保持的量包括渗透到正极113内的量和在正极113的表面上露出以形成第一层424的量。渗透到隔离体421内的量具体包括渗透到隔离体421内以形成第二层423的量。通过隔离体421渗透到负极112的量具体包括渗透到负极112内的量和在负极112的表面上露出以形成第三层425的量。
在第四实施方式中，例如，高分子凝胶电解质426由90重量％的电解液和10重量％的主聚合物构成，其中，添加粘度调整溶剂以提供适合于涂敷的粘度。
电解液包含由PC(碳酸丙烯酯)和EC(碳酸乙烯酯)构成的有机溶剂以及作为支持盐的锂盐(LiPF6)。例如，锂盐的浓度是1M。
例如，主聚合物是包含10％的HEP(六氟丙烯)共聚物的PVDF-HFP(聚偏二氟乙烯和六氟丙烯的共聚物)。粘度调整溶剂是DMC(碳酸二甲酯)。该粘度调整溶剂不限于DMC。
在集电体111上配置第一密封体114的工序时，配置第一密封体114，以在集电体111的正极侧的露出外周处延伸并且围绕正极113(参见图41和42)。第一密封体114的厚度被设置为不大于正极113的厚度与正极113的表面上露出的高分子凝胶电解质426的厚度的和(参见图39A)。
在隔离体配置工序时，配置隔离体421，以覆盖正极113侧的整个表面(参见图43)。隔离体421是多孔PE。当配置隔离体421时，在隔离体421和第一密封体114之间形成间隙。这防止了在由第一密封体114所围绕的内部空间中残留气泡。当配置隔离体421时混入隔离体421和高分子凝胶电解质426之间的空气通过隔离体421本身，使得没有残留以气泡形式的空气。
在隔离体421上配置第二密封体116的工序时，在隔离体421上配置第二密封体116(参见图44)。第二密封体116的厚度被设置为不大于负极112的厚度与渗透通过隔离体421并且在负极112的表面上露出的液态电解质427的厚度的和。确定第二密封体116的位置，以使得第二密封体116与第一密封体114的位置相对应(第二密封体116隔着隔离体421与第一密封体114重叠)(参见图44)。例如，第一密封体114和第二密封体116是单组分未固化环氧树脂。
通过前述工序，子组单元408的形成完成。在子组单元408中，在涂敷有电解质的正极113的表面上配置隔离体421。在形成子组单元408的阶段，在负极112的表面上电解质未露出。因此，无需在负极112的表面上放置用于防止电解质被碰触的保护膜。因此，可以在无需这种保护膜的情况下，容易地处理子组单元408。
通过与第一实施方式相同的工艺形成组合单元409。具体地，组合单元形成工序包括子组单元设置工序、层叠工序、加压工序、密封体渗透工序、界面形成工序、初始充电工序和气泡排出工序(参见第一实施方式的图19)。
在子组单元设置工序时，将多个子组单元408逐一安放至仓150(参见第一实施方式的图20)。
在层叠工序时，将仓150配置在真空处理装置160内部，并且在真空条件下形成子组单元408的层叠体108a(参见第一实施方式的图21)。例如，真空度是0.2×105～0.5×105Pa。在向正极113和负极112这两者均涂敷高分子凝胶电解质的情况下，在层叠子组单元时，在下层的子组单元的隔离体上配置上层的子组单元中高分子凝胶电解质露出的电极。粘性的高分子凝胶电解质可以俘获气泡。作为对比，在第四实施方式中，当层叠子组单元408时，在高分子凝胶电解质未露出的负极112的表面上配置隔离体421。因此，粘性的高分子凝脂电解质不会俘获气泡。此外，由于真空状态，因此当配置隔离体421时混入隔离体421和正极113的表面上的电解质之间的气泡通过隔离体421本身容易地逸出。这进一步抑制了气泡的混入。
在加压工序时，在维持真空的状态下，利用压板173和基板171沿层叠子组单元408的方向对层叠体108a加压(参见第一实施方式的图21)。例如，加压条件是1×106～2×106Pa。加压工序和真空处理装置160内部的负压使得仅涂敷至正极113的高分子凝胶电解质426渗透到正极113内，并且还渗透到隔离板121内。高分子凝胶电解质426中的液态电解质427进一步通过隔离体421渗透到负极112侧，并且渗透到负极112内。在正极113的表面上露出形成第一层424所需的量的凝胶电解质。形成第二层423所需的量的凝胶电解质渗透到隔离体421内。此外，在负极112的表面上露出形成第三层425所需的量的液态电解质427。在层叠工序时部分实现了上述高分子凝胶电解质426和高分子凝胶电解质426中的液态电解质427的渗透。
正极113被高分子凝胶电解质426渗透，而负极112仅被液态电解质427渗透。因此，与电极113和112这两者均被高分子凝胶电解质渗透的情况相比较，电池阻抗由于离子导电性的增加而降低。
由于高分子凝胶电解质426的聚合物是热塑型，因此优选对层叠后的多个子组单元408、即层叠体108a加热(例如，直至80℃)。当加热时，高分子凝胶电解质426的凝胶成分被软化，从而使得可以将液态电解质与聚合物分离。这使得电解质可以充分且均匀地渗透到正极113和电解质421中的每个内，并且进一步使得液态电解质427充分且均匀地渗透到负极112内。与仅基于加压的情况相比较，可以促进电解质426、427的渗透。
为了抑制在由第一密封体114和第二密封体116所围绕的内部空间中混入气泡，第一密封体114的厚度被设置为小于正极113的厚度与正极113的表面上露出的高分子凝胶电解质426的厚度的和，而第二密封体116的厚度被设置为小于负极112的厚度与负极112的表面上露出的液态电解质427的厚度的和。在这种情况下，当对层叠体108a水平加压时，加压力可能未充分传递至要填充的(配置有第一密封体114和第二密封体116的)部位。这可能导致不充分的密封。
因此，使用加压部件280，并且添加用于主要对层叠体108a中的第一密封体114和第二密封体116加压的密封体渗透工序，从而使第一密封体114和第二密封体116充分渗透至隔离体121(参见第一实施方式的图22)。这形成了密封部119(参见第一实施方式的图6)。
在密封层形成工序中，将层叠体108a布置在烘炉190中，并且加热。结果，层叠体108a中所包含的第一密封体114和第二密封体116通过加热被固化，从而形成第一密封层115和第二密封层117(参见图38)。例如，加热条件是80℃。对层叠体108a加热的方法没有特别局限于使用烘炉的形式。
在界面形成工序中，在加压部件180上配置层叠体108a，并且在加热的情况下加压(参见第一实施方式的图24)。凝胶电解质的渗透充分进行，从而形成包含在正极113和隔离体421之间传导离子的电解质的第一层424、电解质渗透到隔离体421内的第二层423、以及包含在负极112和隔离体421之间传导离子的电解质导的第三层425(参见图38)。例如，加热条件是80℃，并且加压条件是1×106～2×106Pa。这样，子组单元408被层叠在一起，从而获得组合单元109。
初始充电工序和气泡排出工序与第一实施方式相同。因此，省略对它们的说明。
可以在适当选择高分子凝胶电解质426以及第一密封体114和第二密封体116的情况下，使密封层形成工序和界面形成工序一体化。同时实现第一密封体114和第二密封体116的固化以及电解质层420的完成，这使得可以缩短制造工艺的周期。在密封层形成工序和界面形成工序之间，可以添加用于贴附监视各个双极型单电池的电位的片(引线)的工序。
如上所述，与第一实施方式相同，第四实施方式用于通过抑制气泡混入来提高输出密度。另外，在第四实施方式的情况下，正极113被高分子凝胶电解质426渗透，而负极112仅被液态电解质427渗透。因此，与电极113和112这两者均被高分子凝胶电解质渗透的情况相比较，电池阻抗由于离子导电性的增加而降低。这样，第四实施方式可以提供用于制造性能优良的双极型电池的双极型电池制造方法以及这种双极型电池，其中，通过离子导电性的增加来提高输出密度。
由于高分子凝胶电解质426是聚合物骨架中包含电解液的热塑型，因此可以防止双极型电池10发生漏液、液结，由此使得双极型电池10高度可靠。高分子凝胶电解质426不限于热塑型，并且可以是热固型。在这种情况下，可以通过在加热下加压来固化电解质层420，从而防止漏液和液结。
在加压工序和界面形成工序时，表面压力不限于1×106～2×106Pa，并且可以考虑电池部件100的材料的强度等的物理性质进行设置。在密封层形成工序时，加热温度不限于80℃，并且例如，考虑到电解液的耐热性和第一密封体114(第一密封层115)和第二密封体116(第二密封层117)的热固化温度，加热温度优选可以为60℃～150℃。
尽管在该实施方式中负极112中包含液态电解质427，但优选正极113和负极112中离子扩散较低的一个电极仅包含液态电解质。这是因为，可以通过液态电解质的渗透使离子扩散较低的电极的离子导电性增加至与另一个电极的离子导电性平衡，来提高电池的输出密度。
通常，离子扩散较低的电极是薄膜较厚且距离较长的电极，或者能够保持电解质的孔隙的体积较小的电极。因此，优选正极113和负极112中薄膜较厚或者能够保持电解质的孔隙的体积较小的一个电极仅包含液态电解质。这是因为可以提高电池的输出密度。
图45是示出用于测量电极中的离子扩散的测量装置的原理图。
离子扩散依赖于电极的薄膜厚度和孔隙体积，并且还依赖于活性物质和电解质的类型。因此，如图45所示的测量装置500用于判断正极和负极中的哪个电极是离子扩散较低的电极。
如图所示，将作为评价对象的电极501、电解质502和Li金属503层叠在一起，以制备正极和负极各自的测试单元504。除电极以外，使用相同的结构(例如，单元面积、电解质、隔离体、集电体505和Li金属)。可以通过利用一对不锈钢板506夹持所制备的测试单元504、进行1kHz的交流阻抗测量、并测量Li离子的扩散，来判断正极和负极中的哪个电极是离子扩散较低的电极。利用交流阻抗计507(例如，mΩHiTESTER(日置电机株式会社制造))来进行测量。
第四实施方式的变形例
在上述第四实施方式中，使涂敷至正极113的高分子凝胶电解质426中的液态电解质427渗透到负极112内，但本发明不限于此。例如，在涂敷高分子凝胶电解质426的工序时，可以向作为另一个电极的负极112涂敷使得渗透到负极112内但在负极112的表面上未露出的量的液态电解质。涂敷至正极113的高分子凝胶电解质426的量等于由正极113所保持的量、渗透到隔离体421内的量、以及通过隔离体421渗透到负极112的量的和。与上述实施方式相比较，通过隔离体421渗透到负极112的量等于通过减去预先涂敷至负极112的量所产生的量。
具体地，在电解质配置工序(参见图40)时，例如通过微量吸移管向负极112涂敷液态电解质，并且使液态电解质渗透到负极112内。
液态电解质包括由PC(碳酸丙烯酯)和EC(碳酸乙烯酯)构成的有机溶剂、作为支持盐的锂盐(LiPF6)以及少量的表面活性剂。例如，锂盐的浓度是1M。
有机溶剂不限于PC和EC，并且可以是其它环状碳酸酯、碳酸二甲酯等的链状碳酸酯或者四氢呋喃等的醚。锂盐不限于LiPF6，并且可以是其它无机酸阴离子盐或LiCF3SO3等的有机酸阴离子盐。
此外，在该变形例中，由于负极112仅被液态电解质427渗透，因此与电极113和112这两者均被高分子凝胶电解质渗透的情况相比较，电池阻抗由于离子导电性的增加而降低。此外，在形成子组单元108的阶段，在负极112的表面上电解质未露出。因此，无需在负极112的表面上放置用于防止电解质被碰触的保护膜。因此，可以在无需保护膜的情况下，容易地处理子组单元408。当层叠子组单元408时，在电解质未露出的负极112的表面上配置隔离体121。因此，粘性的凝胶电解质未混入气泡。
实施例
以下说明与第四实施方式有关的实施例。如下制备双极型电池。
制备双极型电极
通过向作为正极活性物质的LiMn2O4(85重量％，其中，平均粒径是15μm)添加作为导电助剂的乙炔黑(5重量％)、作为粘合剂的聚偏二氟乙烯(PVDF)(10重量％)、以及作为浆料粘度调整溶剂的N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)、直到正极浆料具有适合于涂敷工序的粘度为止，来制备正极浆料。向作为集电体的不锈钢箔(厚度20μm)的一面涂敷该正极浆料，并使其干燥，由此形成正极。
通过向作为负极活性物质的硬碳(90重量％，其中，平均粒径是20μm)添加作为粘合剂的PVDF(10重量％)以及作为浆料粘度调整溶剂的NMP、直到负极浆料具有适合于涂敷工序的粘度位置，来制备负极浆料。向不锈钢箔的与涂敷有正极的表面相对的表面涂敷负极浆料，并使其干燥，由此形成负极。
在作为集电体的不锈钢箔的各表面上形成正极和负极，由此形成双极型电极。利用加热辊压机对双极型电极加压。加压之后各电极的厚度和孔隙率如下述的表2所示。
该双极型电极被裁切成240mm×290mm，并且去除正极和负极的20mm的外周以露出作为集电体的不锈钢箔的表面。这样，利用200mm×250mm的电极面来制备双极型电极，其中，在外周处露出20mm的作为集电体的不锈钢箔。
形成高分子凝胶电解质
通过向包括由PC和EC构成的有机溶剂以及1M的LiPF6的电解液(90重量％)添加作为主聚合物的包含10％的HEP共聚物的PVDF-HFP(10重量％)、以及作为粘度调整溶剂的DMC、直到电解液具有适合于涂敷工序的粘度为止，来制备预凝胶电解质。如表2所示，向正极部、负极部、隔离体在正极侧上的表面或隔离体在负极侧上的表面涂敷高分子凝胶电解质，并且使DMC干燥，从而完成由高分子凝胶电解质所渗透的双极型电极。基于对正极、负极和隔离体的孔隙率的计算来涂敷充足量的电解质。由孔隙直径为0.1μm～0.5μm并具有选择性地允许液态电解质渗透的功能的多孔薄膜隔离体来实现该隔离体。
形成填充材料(密封部前体)
利用分配器向双极型电极的电解质涂敷侧(在双面涂敷的情况下为正极面)的外周中未涂敷电极的一部分、或者电极的外周，涂敷密封前体(单组分未固化环氧树脂)(参见图41和42)。接着，在涂敷有电解质的表面上配置250mm×300mm的隔离体(芳纶无纺布隔离体：12μm)，从而覆盖作为集电体的整个不锈钢箔(参见图43)。
然后，利用分配器向隔离体上未涂敷电极的一部分(与涂敷了上述密封前体的部分相同的部分)、或者电极的外周，涂敷密封前体(单组分未固化环氧树脂)(参见图44)。
仓的设置
在负极面朝上的情况下，6个所制备的双极型电极被安放至双极型电极支撑用的仓，其中，该仓能够保持电极和密封部的外周侧，使得电极彼此不接触，并且与各个电极的表面方向垂直的方向彼此相同(参见第一实施方式的图20)。
在最下层的双极型电极中，没有配置密封部和隔离体，并且未向正极面涂敷电解质。在最上层的双极型电极中，未向负极面涂敷电解质。
导入真空室
将仓导入包括层叠部以及加压和加热加压部的真空室中，并且由真空泵将真空室真空抽吸至真空(参见第一实施方式的图21)。
电极的层叠
在真空条件下，在使仓向下朝向接收台移动时，所保持的双极型电极被逐一释放，并且这些双极型电极无偏差地堆叠在在接收台上。这样，制备了层叠有5个单电池的双极型电池结构(参见第一实施方式的图21)。
双极型电池的加压
在真空条件下使双极型电池结构与接收台一起移动至加压位置，并且利用热压机在80℃下以表面压力1kg/cm2对双极型电池结构进行热压1小时。这样，使电解质塑化，电极之间的(正极和负极之间的)距离被下压至隔离体的厚度，并且同时对未固化的密封部(环氧树脂)固化。该工序将密封部压至预定厚度，并且使该密封部进一步硬化。
从真空室取出
在真空室的内部返回至大气压力之后，取出双极型电池结构，由此形成高分子凝胶电解质型双极型电池。
表2示出在比较例和实施例中各个电极的厚度和孔隙率以及涂敷有高分子凝胶电解质的表面。在比较例中，向正极和负极这两者均涂敷高分子凝胶电解质。在实施例1～10中，仅向正极或负极涂敷高分子凝胶电解质。在实施例11中，仅向隔离体的两个表面中与正极面接触的表面、具体地与正极部接触的一部分涂敷高分子凝胶电解质，其中，高分子凝胶电解质的量足够大从而渗透到正极、负极和隔离体的孔隙内。在实施例12中，仅向隔离体的两个表面中与负极面接触的表面、具体地与负极部接触的一部分涂敷高分子凝胶电解质，其中，高分子凝胶电解质的量足够大从而渗透到正极、负极和隔离体的孔隙内。电解质涂敷面是涂敷有高分子凝胶电解质的表面。由于液态电解质通过多孔隔离体渗透到相对的电极，因此液态电解质位于与电解质涂敷面相对的电极处。
表2
  比较例   实施例1   实施例2   实施例3   实施例4   实施例5
  正极的厚度[μm]   35   35   35   40   40   38
  正极的孔隙率[％]   45   45   45   45   45   45
  负极的厚度[μm]   35   35   35   38   38   40
  负极的孔隙率[％]   45   45   45   45   45   45
  电解质涂敷面   两面   仅正极   仅负极   仅正极   仅负极   仅正极
  阻抗值   100％   79％   80％   85％   81％   82％
  比较例   实施例1   实施例2   实施例3   实施例4   实施例5
  实施例6   实施例7   实施例8   实施例9   实施例10   实施例11   实施例12
  38   35   35   35   35   35   35
45 40 40 45 45 45 45
  40   35   35   35   35   35   35
  45   45   45   40   40   45   45
  仅负极   仅正极   仅负极   仅正极   仅负极   隔离体的正极侧面   隔离体的负极侧面
  86％   87％   83％   82％   88％   79％   79％
评价
对于比较例和实施例1～10，评价放电容量。基于根据涂敷至正极的重量估计出的容量，以21V-1C充电两小时，然后进行阻抗测量。以200mA进行放电，5秒之后测量电压，并且基于电压的下降来测量阻抗。表2还示出阻抗测量的结果。在表2中，以在比较例中的阻抗被看作为100％时的阻抗的比(％)的形式示出该阻抗。
如从表2所示的结果明确理解，与比较例相比较，根据实施例1～10的各电池的阻抗减小。可以认为，这是由于与根据两个电极均包含高分子凝胶电解质的比较例的电池相比较，在根据实施例1～10中的电池中，这两个电极中的一个电极仅包含液态电解质，使得电极中的离子导电性增加，由此电池阻抗减小。
这样，观察到根据本发明的双极型电池和双极型电池制造方法用于通过增加离子导电性来提高输出密度，由此获得性能优良的双极型电池。
在将实施例1与实施例2进行比较时，观察到当正极和负极的薄膜厚度和孔隙率相同时，如果正极和负极中的仅一个电极配置有液态电解质，则产生基本相同的效果。
在将实施例3、4、5和6彼此进行比较时，观察到当正极和负极的孔隙率相同时，如果正极和负极中具有较大的薄膜厚度的一个电极配置有液态电解质，则电池阻抗降低的效果较高。
在将实施例7、8、9和10彼此进行比较时，观察到当正极和负极的薄膜厚度相同时，如果正极和负极中具有较低的孔隙率的一个电极配置有液态电解质，则电池阻抗降低的效果较高。
在将实施例1和2与实施例11和12进行比较时，当电极具有相同的规格时，在向电极涂敷高分子凝胶电解质的情况以及向隔离体涂敷高分子凝胶电解质的情况这两者下，实现了相同的效果。
其它实施方式
在第四实施方式中，在形成组合单元409的工序时，仅涂敷至一个电极(正极113)的高分子凝胶电解质426中的液态电解质427通过隔离体421渗透到另一个电极(负极112)。本发明未排除高分子凝胶电解质中的聚合物通过隔离体121的情况，可以使得涂敷至一个电极的高分子凝胶电解质426中的液态电解质427连同该聚合物一起通过隔离体421渗透到另一个电极。此外，在形成组合单元409的工序时，渗透到正极113内的高分子凝胶电解质的聚合物浓度可以不同于渗透到负极112内的高分子凝胶电解质的聚合物浓度。这样，获得了以下双极型电池：在正极113和负极112这两者中都存在高分子凝胶电解质的聚合物，并且渗透到正极113内的高分子凝胶电解质的聚合物浓度不同于渗透到负极112内的高分子凝胶电解质的聚合物浓度。
优选将正极113和负极112中离子扩散较低的一个电极中的聚合物浓度设置得较低。这是因为，可以通过相对于另一个电极中的液态电解质的浓度、相对增加离子扩散较低的电极中的液态电解质的浓度，并由此使离子导电性增加至与另一个电极的离子导电性平衡，来提高电池的输出密度。
存在具体实现聚合物浓度的差异的两种制造方法。第一种方法包括：将具有不同的聚合物长度的两种以上的聚合物混合成高分子凝胶电解质；仅向双极型电极或隔离体的一面涂敷高分子凝胶电解质；以及通过加热真空加压使得聚合物长度较短的聚合物连同电解液一起渗透至该隔离体的相对侧。第二种方法包括：在加热真空加压工序之前，向双极型电极的一个表面涂敷聚合物浓度低的高分子凝胶电解质，并且向双极型电极的另一个表面涂敷聚合物浓度高的高分子凝胶电解质；在层叠之后进行加热真空加压。在第二种方法中，可以在隔离体的两侧上配置比隔离体的孔隙大的一类聚合物，其中，仅浓度不同；或者与第一种方法相同，可以使用两类以上的聚合物来使聚合物浓度不同。

Claims (19)

1.一种双极型电池制造方法，包括：
双极型电极制备工序，用于制备在集电体的一面上形成正极并在所述集电体的另一面上形成负极的双极型电极；
隔离体制备工序，用于制备电解质能够渗透的多孔的隔离体；
子组单元形成工序，用于通过层叠所述双极型电极、所述隔离体和所述电解质使得所述电解质位于所述隔离体的第一表面处，来形成子组单元；以及
组合单元形成工序，用于通过层叠多个所述子组单元、并使所述电解质通过所述隔离体渗透到面向所述隔离体的第二表面的所述正极或所述负极，来形成组合单元。
2.根据权利要求1所述的双极型电池制造方法，其特征在于，所述子组单元形成工序包括以下工序之一：
在所述双极型电极上层叠所述隔离体之前、向所述正极和所述负极中层叠所述隔离体的电极涂敷所述电解质的工序；
在所述双极型电极上层叠所述隔离体之前、向所述隔离体的面向所述双极型电极的表面涂敷所述电解质的工序；以及
在所述双极型电极上层叠所述隔离体之后、向所述隔离体的与面向所述双极型电极的表面相对的外表面涂敷所述电解质的工序。
3.根据权利要求1或2所述的双极型电池制造方法，其特征在于，在所述子组单元形成工序中，所述电解质的量等于由所述正极和所述负极中的一个电极所保持的量、渗透到所述隔离体内的量、以及通过所述隔离体渗透到所述正极和所述负极中的另一个电极的量的和。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的双极型电池制造方法，其特征在于，在所述子组单元形成工序中，预先向所述正极和所述负极中与层叠所述隔离体的电极相对的电极涂敷渗透到电极内但在电极的表面上未露出的量的电解质。
5.根据权利要求1所述的双极型电池制造方法，其特征在于，在所述电解质位于所述双极型电极和所述隔离体之间的情况下，在所述子组单元形成工序中：
在所述集电体上配置第一密封体，使得所述第一密封体的厚度不大于所述正极和所述负极中的一个电极的厚度与所述电解质的厚度的和，并且所述第一密封体围绕所述正极和所述负极中的所述一个电极；以及
在所述隔离体上配置第二密封体，使得所述第二密封体的厚度不大于所述正极和所述负极中的另一个电极的厚度与渗透通过所述隔离体并且在所述正极和所述负极中的所述另一个电极的表面上露出的电解质的厚度的和，并且所述第二密封体围绕所述正极和所述负极中的所述另一个电极。
6.根据权利要求1所述的双极型电池制造方法，其特征在于，在所述电解质位于层叠在所述双极型电极上的所述隔离体的外表面处的情况下，在所述子组单元形成工序中：
在所述集电体上配置第一密封体，使得所述第一密封体的厚度不大于所述正极和所述负极中的一个电极的厚度与渗透通过所述隔离体并且在所述正极和所述负极中的所述一个电极的表面上露出的电解质的厚度的和，并且所述第一密封体围绕所述正极和所述负极中的所述一个电极；以及
在所述隔离体上配置第二密封体，使得所述第二密封体的厚度不大于所述正极和所述负极中的另一个电极的厚度与所述电解质的厚度的和，并且所述第二密封体围绕所述正极和所述负极中的所述另一个电极。
7.根据权利要求5或6所述的双极型电池制造方法，其特征在于，在所述组合单元形成工序中，沿层叠所述子组单元的方向对所述第一密封体和所述第二密封体加压，从而使所述集电体、所述隔离体与所述第一密封体和所述第二密封体紧密接触，以形成用于防止所述电解质泄漏的密封部。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的双极型电池制造方法，其特征在于，在所述组合单元形成工序中，对层叠的多个所述子组单元加热。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的双极型电池制造方法，其特征在于，在所述组合单元形成工序中，形成包括以下层的电解质层：包含在所述正极和所述负极中的一个电极与所述隔离体之间传导离子的电解质的第一层；电解质渗透到所述隔离体内的第二层；以及包含在所述正极和所述负极中的另一个电极与所述隔离体之间传导离子的电解质的第三层。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的双极型电池制造方法，其特征在于，
所述电解质是高分子凝胶电解质；以及
在所述组合单元形成工序中，使所述高分子凝胶电解质中的液态电解质通过所述隔离体渗透到面向所述隔离体的所述第二表面的所述正极或所述负极。
11.根据权利要求10所述的双极型电池制造方法，其特征在于，仅所述液态电解质渗透到所述正极和所述负极中电极内离子扩散较低的电极内。
12.根据权利要求1至9中任一项所述的双极型电池制造方法，其特征在于，
所述电解质是高分子凝胶电解质；以及
在所述组合单元形成工序中，渗透到所述正极内的高分子凝胶电解质的聚合物浓度与渗透到所述负极内的高分子凝胶电解质的聚合物浓度不同。
13.根据权利要求12所述的双极型电池制造方法，其特征在于，所述正极和所述负极中电极内离子扩散较低的电极内的聚合物浓度比另一个电极内的聚合物浓度低。
14.根据权利要求10至13中任一项所述的双极型电池制造方法，其特征在于，
所述高分子凝胶电解质中的聚合物是热塑性的；以及
在所述组合单元形成工序中，对层叠的多个所述子组单元加热。
15.一种双极型电池，包括：
在集电体的一面上形成正极并在所述集电体的另一面上形成负极的双极型电极；以及
位于层叠的所述双极型电极之间的电解质层，所述电解质层包括电解质能够渗透的多孔的隔离体，其中，所述电解质层包括：
第一层，其通过层叠所述双极型电极、所述隔离体和所述电解质使得所述电解质位于所述隔离体的第一表面处而形成，其中，所述第一层包含在所述正极和所述负极中的一个电极与所述隔离体之间传导离子的电解质；
第二层，其通过使位于所述第一表面处的电解质渗透到所述隔离体内而形成；以及
第三层，其通过使位于所述第一表面处的电解质通过所述隔离体渗透到所述正极和所述负极中面向所述隔离体的第二表面的另一个电极而形成，其中，所述第三层包含在所述另一个电极与所述隔离体之间传导离子的电解质。
16.一种双极型电池，包括通过向在集电体的一面上形成正极并在所述集电体的另一面上形成负极的双极型电极设置电解质层从而形成单元、并且层叠多个所述单元而形成的层叠体，
其中，高分子凝胶电解质渗透到所述正极和所述负极中的一个电极内，并且在所述正极和所述负极中的另一个电极内仅包含液态电解质。
17.根据权利要求16所述的双极型电池，其特征在于，在所述正极和所述负极中电极内离子扩散较低的电极内仅包含所述液态电解质。
18.一种双极型电池，包括通过向在集电体的一面上形成正极并在所述集电体的另一面上形成负极的双极型电极设置电解质层从而形成单元、并且层叠多个所述单元而形成的层叠体，
其中，渗透到所述正极内的高分子凝胶电解质的聚合物浓度与渗透到所述负极内的高分子凝胶电解质的聚合物浓度不同。
19.根据权利要求18所述的双极型电池，其特征在于，所述正极和所述负极中电极内离子扩散较低的电极内的聚合物浓度比另一个电极内的聚合物浓度低。
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