[发明专利]非水电解质电池、非水电解质电池组以及车辆

说明书

本发明提供了设置有双极电极单元和包括非水电解质的绝缘层(6)的非水电解质电池(11)。所述绝缘层覆盖所述单元的双极电极(11)的集电器(3)的两个侧表面上的正极活性材料层和负极活性材料层(4、5)。所述单元每隔预定长度折叠，以具有设置成彼此面对的平坦部(8)和设置在平坦部之间以连接平坦部的弯曲部(12)。位于每个弯曲部的外侧表面上的电极的绝缘层的一部分的厚度(t)设定为大于绝缘层的另一部分的厚度(t0)，所述另一部分位于每个平坦部上。

技术领域

本文所述的实施方案总体上涉及非水电解质电池、非水电解质电池组以及车辆。

技术背景

近年来，人们积极地研究和开发锂离子二次电池作为高能量密度电池。人们期望将锂离子二次电池用作诸如混合动力车辆和电动车辆的车辆的电源或者用作移动电话基站的不间断电源。然而，即使锂离子二次电池的电池尺寸变大，从锂离子二次电池的电池获得的电压也是约3.7V的低电压。因此，为了从使用锂离子二次电池的电池的电源获得高输出，需要使用其中锂离子二次电池的许多电池串联连接的电源。结果，电源的尺寸变大。

人们提出可以相对于其输出将双极电池制成尺寸较小的电池。该双极电池使用多个双极电极，其中每个双极电极包括集电器、形成在集电器的一个侧表面上的正极活性材料层以及形成在集电器的另一个侧表面上的负极活性材料层。设置这些双极电极以在它们之间插入电解质层并且串联电连接。由于在双极电池中多个双极电极串联电连接，因此可以获得高电压和恒定电流的高功率，并且电池中的电阻也小。

锂离子二次电池使用液体电解质。并且，在双极电池的一个电池中重复正极和负极。因此，如果将用于锂离子二次电池的液体电解质应用于双极电池，则可能由正极和负极之间的离子导电引起短路(液体接界)。因此，不能采用使用液体电解质的锂离子二次电池的电池结构作为双极电池的电池结构。

迄今为止，人们已经提出了使用不包括液体电解质的聚合物固体电解质的双极电池。由于具有这种结构的双极电池不使用液体电解质，所以不可能由于多个双极电解质之间的液体电解质的离子传导而导致短路(液体接界)。然而，通常，固体电解质的离子电导率为液体电解质的离子电导率的约1/10至1/100，并且与液体电解质的离子电导率相比非常低。因此，该结构的双极电池的输出密度低，并且该结构的双极电池尚未实际使用。

鉴于上述情况，提出了使用通过使液体电解质变成半固体而获得的凝胶电解质的双极电池。通过将电解质溶液浸入诸如聚环氧乙烷(PEO)、聚偏二氟乙烯(PVdF)等的聚合物中，制备凝胶电解质。由于凝胶电解质具有高的离子电导率，也可以预期使用凝胶电解质的双极电池的输出密度较高。

为了制备作为一种非水电解质电池的使用凝胶电解质的双极电池，如锂离子二次电池那样的高能量密度电池，考虑将双极电极的片以Z字形模式(zigzag pattern)折叠。然而，在这种情况下，双极电极的折叠部(弯曲部)的外表面侧上的绝缘层可能破裂。如果绝缘层破裂，则在折叠部(弯曲部)内发生内部短路。

考虑到上述情况，本发明的目的是提供非水电解质电池，其可以防止双极电池内的内部短路并且可以实现能量密度的提高；包含多个上述非水电解质电池的电池组；以及包含上述电池组的车辆。

发明内容