(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極集電体の両面に正極活物質層を備える正極と、負極集電体の両面に負極活物質層を備える負極と、無機フィラーを含む耐熱層を基材の片面に備えるセパレータＡと、前記耐熱層を基材の両面に備えるセパレータＢと、電解質とを備える非水電解質二次電池であって、
前記正極および前記負極が前記セパレータＡまたはＢを介して互いに積層されてなる電極体を備え、
前記正極活物質層の表面は、両面とも前記耐熱層が当接するように積層され、
前記負極活物質層の表面は、いずれか一方の面にのみ前記耐熱層が当接されるように、配設されている、非水電解質二次電池。
【請求項２】
前記電極体は、捲回されて捲回電極体を構成している、請求項１に記載の非水電解質二次電池。
【請求項３】
前記捲回電極体は、捲回軸に略垂直な方向で潰された扁平形状である、請求項２に記載の非水電解質二次電池。
【請求項４】
前記負極の外周側に前記セパレータＡが、内周側に前記セパレータＢが配置されており、
前記負極集電体に対して外周側に備えられた前記負極活物質層の表面には前記セパレータＡの前記基材が当接され、
前記負極集電体に対して内周側に備えられた前記負極活物質層の表面には前記セパレータＢの前記耐熱層が当接されている、請求項２または３に記載の非水電解質二次電池。
【請求項５】
前記セパレータＡの基材は、少なくとも、ポリエチレンからなるポリエチレン層と、前記ポリエチレンより耐熱性の高い樹脂からなる耐熱性樹脂層とを備える積層構造を有し、
前記耐熱性樹脂層は、前記基材において、前記耐熱層を備える表面とは反対側の表面を構成している、請求項１〜４のいずれか１項に記載の非水電解質二次電池。
【請求項６】
前記耐熱性樹脂層が、全芳香族ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリスルホンおよびポリエーテルスルホンからなる群より選ばれるいずれか１種、または２種以上である、請求項５に記載の非水電解質二次電池。
【請求項７】
前記セパレータＡまたはＢを介して対向する一つの正極活物質層と一つの負極活物質層において、前記正極活物質層の初期充電容量（ＣＰ）に対する前記負極活物質層の初期充電容量（ＣＮ）の比で定義される対向容量比（ＣＮ／ＣＰ）が、１．５〜１．９である、請求項１〜６のいずれか１項に記載の非水電解質二次電池。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の非水電解質二次電池を駆動用電源として備える、車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は非水電解質二次電池に関し、より詳しくは、正極、負極、および、耐熱層を有するセパレータが積層されてなる電極体を備える非水電解質二次電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
ニッケル水素電池、リチウム二次電池等の充放電可能な非水電解質二次電池は、車両搭載用電源あるいはパソコンおよび携帯端末の電源等として近年重要性が高まってきている。特に、軽量で高エネルギー密度が得られるリチウム二次電池は、車両搭載用高出力電源として好ましく用いられる。
この種の二次電池は、典型的には、正極と負極とをセパレータを介して積層させてなる電極体を電解質とともにケースに収容して構築されている。かかる電極体の電極構造としては、平面状の電極体を複数積層させた形態の積層型電極体、あるいは、長尺のシート状の電極体を渦巻状に捲回した形態の捲回型電極体等が知られており、このような構成とすることで正負極間の反応面積を増大させ、エネルギー密度および出力を高めることができる。
【０００３】
ここでセパレータは、典型的には樹脂製の微多孔質膜であって、正極と負極との間を電気的に絶縁する役割と、非水電解液を保持する役割とを有する。そして、これらの役割に加え、電池およびこの電池が搭載された機器の安全性を確保する目的で、セパレータは、電池内が過熱されて一定の温度域（典型的には該樹脂の軟化点または融点）に達した際に軟化し、電荷担体の伝導パスを遮断（シャットダウン）する機能をも備えている。
【０００４】
そこで、かかるセパレータについて、従来の樹脂からなる基材の一方の面に、あるいは両面に、耐熱性を有する無機フィラーとバインダとを含む耐熱層を備えることが提案されている（例えば、特許文献１および２参照）。この無機フィラーを含む耐熱層は、酸化または還元雰囲気に対する耐性をも有し、セパレータの耐熱層を正極に対向する側の表面に備えることで、正極の酸化雰囲気によるセパレータの劣化を防ぐことができる。
【０００５】
また、近年、車両の動力源等として用いられるような大型の二次電池（例えばハイブリッド自動車用のリチウム二次電池等）では高出力化が進んでおり、例えば不可避的な金属異物の混入等により電池内部で短絡が生じた場合には、電池温度が急激に上昇することが想定される。この場合、負極表面の短絡点付近の温度はさらに高く、例えば数百℃（例えば３００℃以上）に達し得る。そのため、かかる大型の二次電池においては、セパレータの耐熱層を負極に対向する側の表面に備えることで、内部短絡によるセパレータの溶融を防ぐことも検討されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−２５３６８４号公報
【特許文献２】特開２００８−３００３６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上記耐熱層を両面に備えたセパレータは、セパレータ自体の厚みが厚くなることから、所定の体積に占める正負極の体積割合および反応面積が減少し、電池容量の低下に直接的に影響し得る。かかる影響を回避する観点からは、例えば、図８に示したように、セパレータ７０は、耐熱層７４を基材７２の片面にのみ備えるものを所望の目的に応じて用いることが好ましいと考えられる。図８は、耐熱層７４を負極５０に対向させて配設した例を示している。しかしながら、通常、セパレータは確実な絶縁のために電極活物質層よりも大きな寸法で形成される。そのため、耐熱層７４を片面にのみ備えるセパレータ７０を用いた場合、セパレータ７０の耐熱層７４を備えていない側の面（すなわち、基材７２）が軟化して対向する基材７２同士が粘着し易い。
かかる粘着が生じると、過充電等により電池が高温となりセパレータ７０が収縮した際に、セパレータ７０の基材７２と正極３０または負極５０の活物質層３４，５４の端部（典型的には角部）との間により大きな応力が発生し、活物質層３４，５４の端部でセパレータ７０が破損し得るという問題があった。かかるセパレータの破損は内部短絡を引き起こす原因ともなり得、また電池のシャットダウン後の漏れ電流を増大させ得ることからも好ましくない。
【０００８】
本発明は、上述したような従来の問題を解決すべく創出されたものであり、その目的とするところは、耐熱層を備えるセパレータを電池構造に応じてより好適に配置することで、過充電時等における電極体の熱安定性と、安全性および信頼性が高められた非水電解質二次電池を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
すなわち、ここに開示される非水電解質二次電池（以下、単に二次電池、電池等と省略して言うこともある。）は、正極集電体の両面に正極活物質層を備える正極と、負極集電体の両面に負極活物質層を備える負極と、無機フィラーを含む耐熱層を基材の片面に備えるセパレータＡと、上記耐熱層を基材の両面に備えるセパレータＢと、電解質とを備えているとともに、上記正極および上記負極が上記セパレータＡまたはＢを介して互いに積層されてなる電極体を備えている。そして、上記正極活物質層の表面は、両面とも上記耐熱層が当接するように積層され、上記負極活物質層の表面は、いずれか一方の面にのみ上記耐熱層が当接されるように、セパレータＡおよびＢが配設されていることを特徴としている。
【００１０】
ここで開示される二次電池では、上述のとおりの構成を実現するべく、上記電極体において、セパレータＡおよびＢは、いずれか一方が用いられるのではなく、その両方が用いられる。換言すると、上記のセパレータＡおよびＢは、典型的な構成では、正極と負極の間に交互に配置されることとなる（例えば図４参照）。ここで、基材の両面に耐熱層を備えるセパレータＢについてはその裏表を区別する必要なく正極と負極の間に配置することができる。一方の基材の片面にのみ耐熱層を備えるセパレータＡについては、耐熱層を備える面が正極活物質層に当接し、基材面が負極活物質層に当接するように配置される。かかる構成によると、基材の両面に耐熱層を備えることでより厚みが増すセパレータＢのみを用いる構成に比べて、比較的厚みを薄くし得るセパレータＡを併用しているため、電極体に占めるセパレータの体積割合を低減することができる。これにより、よりエネルギー密度の高い非水電解質二次電池が提供される。また、セパレータＡおよびＢは耐熱層を正極活物質層に向けて配置されているため、正極の酸化雰囲気によるセパレータの劣化が好適に抑えられている。そしてセパレータＡおよびＢともに耐熱層を備えるため、過充電等によりシャットダウンしても絶縁を確保し、漏れ電流の発生を抑制することができる。さらに、金属異物の混入による内部短絡の発生をも好適に防止することができる。
【００１１】
加えて、セパレータＡおよびＢが電極活物質層からはみ出た部分（端部）においては、セパレータの基材同士が対向することがない。そのため、たとえ電池が高温となった場合でも基材同士が粘着することはない。また、セパレータの基材と耐熱層とは粘着しない。これにより、電極活物質層からはみ出たセパレータの端部が拘束されることはなくなり、セパレータＡおよびＢが熱収縮した場合でもセパレータと電極活物質層との間の局所的な応力の発生が抑えられて、内部短絡が誘起されたりシャットダウン後の漏れ電流が増大するといった問題が低減される。
【００１２】
なお、従来は、集電体の両面に電極活物質層が形成されている正極および負極の各々において、集電体の一方の面に形成される活物質層と他方の面に形成される活物質層との状態を同じ状態に保つ（揃える）ことが重要であるとされていた。そのため、セパレータの耐熱層も、電極の一方の面の活物質層に対向させる場合は、必ず他方の面の活物質層にも対向させることが当業者間の技術的な常識であった。これに対し、本発明者らは、電極体全体、ひいては電池全体としての状態がより良い状態に整うのであれば、集電体の両面に形成される活物質層の状態を多少相違させてもその影響は補い得る、との知見を得た。ここに開示される発明は、この知見に基づき、負極については、あえて集電体の両側で負極活物質層に耐熱層を対向させる状態と対向させない状態との非対称の構造を作り出し、これにより電極体全体の状態をより良く整えるようにしたものである。ここに開示される二次電池は、従来の電池と比較して新たな材料や複雑な製造工程等を要することなく、従来の規定概念を打ち破る発想で上記の優れた効果を得るようにしたものである。
【００１３】
ここに開示される非水電解質二次電池の好ましい一態様では、上記電極体は、捲回されて捲回電極体を構成していることを特徴としている。すなわち、上記電極体は、典型的には長尺状に形成された正極、負極およびセパレータＡおよびＢが上記のとおり積層され捲回されている。捲回型の電極体とすることでその電極体構造に曲部が形成される。かかる曲部においては、捲回内周側よりも、捲回外周側の方が捲回長さが長くなる。したがって、曲部においては、例えば集電体の捲回外周側の活物質層と捲回内周側の活物質層とで捲回周方向に異なる向きの応力が生じている。すなわち、捲回外周側の活物質層には周方向に引張りの応力が生じているのに対し、捲回内周側の活物質層には周方向に圧縮の応力が生じている。このため、とりわけ電池が高温となりセパレータに熱収縮が生じた場合、捲回外周側の活物質層とセパレータとの間に発生する応力がさらに増大し得る。ここで、仮にセパレータの基材同士が粘着して固定されていると、これらの応力が局所的に集中され、セパレータの破断の可能性が高くなる。
これに対し、ここに開示された構成によると、セパレータＢは両面に耐熱層を備えるために粘着の心配はない。また、セパレータＡは片面に基材が露出されているものの、セパレータＡは基材同士が対向しないように電極体中に配置されている。したがって、セパレータＡおよびＢともに破断の虞が低減され、内部短絡やシャットダウン後の漏れ電流の増大等の問題が抑制されている。すなわち、ここに開示される構成を捲回型電極体を備える二次電池に適用することで、その効果をより一層明確に得ることができる。
【００１４】
ここに開示される非水電解質二次電池の好ましい一態様では、上記捲回電極体は、捲回軸に略垂直な方向で潰された扁平形状であることを特徴としている。電極体は、上記のとおり、捲回型の電極体とすることでその電極構造に曲部が形成される。そして扁平形状の捲回電極体の場合は、実質的に、捲回断面の長手方向の最端部において曲部の曲率が最も大きくなり得る。したがって、例えば、扁平形状でない円筒型の捲回電極体よりも、セパレータの破断やシャットダウン後の漏れ電流の増大等の問題の生じる可能性が高まり得る。しかしながら、ここに開示された構成によると、セパレータの基材同士の粘着の問題が解消されている。したがって、セパレータの破断やシャットダウン後の漏れ電流の増大等の問題が抑制されるため、かかる効果をより一層明確に得ることができる。
【００１５】
ここに開示される非水電解質二次電池の好ましい一態様では、上記負極の外周側に上記セパレータＡが、内周側に上記セパレータＢが配置されており、上記負極集電体に対して外周側に備えられた上記負極活物質層の表面には上記セパレータＡの上記基材が当接され、上記負極集電体に対して内周側に備えられた上記負極活物質層の表面には上記セパレータＢの上記耐熱層が当接されていることを特徴としている。電極体は、一般に、正極で酸化された電荷担体（リチウム二次電池の場合はリチウムイオン）が負極表面で析出するのを防ぐために、正極よりも負極の幅を広くして電荷担体の受け入れ性（容量）が高くなるように構成されている（例えば図４参照）。
【００１６】
この出願の発明者らの詳細な検討によると、捲回電極体の曲部においては以下の現象がみられることがわかった。すなわち、上記のとおり、かかる曲部においては、捲回内周側よりも捲回外周側の方の捲回長さが長くなるため、対向する正極活物質層および負極活物質層間の電荷担体の受け入れ性のバランスが崩れ、負極集電体の捲回外周側に位置する負極活物質層の表面において、電荷担体の析出が生じ易くなる傾向があった。このような状態において、捲回外周側に位置する負極活物質層に対向するようにセパレータの耐熱層が配置される（すなわち、セパレータの捲回内周側に耐熱層が配置される）と、電荷担体の析出が耐熱層中に進展し、負極活物質層と耐熱層とが強固に固定されてしまう事態が発生していた。そのため、セパレータに熱収縮が生じる場合には、セパレータがより破断され易くなるという問題があった。
【００１７】
これに対し、ここに開示された構成によると、負極集電体に対して外周側に備えられた負極活物質層の表面にはセパレータＡの基材が当接されるため、負極活物質層とセパレータＡとが固定されることはない。したがって、セパレータの破断が抑制されるため、短絡の原因を更に確実に減らすとともに、電池のシャットダウン後の漏れ電流をもさらに低減させることが可能となる。
【００１８】
ここに開示される非水電解質二次電池の好ましい一態様では、上記セパレータＡの基材は、少なくとも、ポリエチレンからなるポリエチレン層と、上記ポリエチレンより耐熱性の高い樹脂からなる耐熱性樹脂層とを備える積層構造を有し、上記耐熱性樹脂層は、上記基材において、上記耐熱層を備える表面とは反対側の表面を構成していることを特徴としている。セパレータＡは、耐熱層を片面にのみ備えているため、耐熱層が備えられていない側の面は基材が露出している。したがって、かかる基材は、適切な温度において軟化、溶融し電流を遮断するシャットダウン機能とともに、対向する負極活物質層が高温となった場合にも軟化、溶融し難い耐熱性との背反する２つの特性を備えていることが望ましい。ここに開示される構成によると、基材は、少なくともポリエチレン層と耐熱性樹脂層の２層を有し、この耐熱性樹脂層を表面に露出させるようにしている。そして耐熱層と耐熱性樹脂層との中間層であるポリエチレン層にシャットダウン機能を備えることができる。これらの樹脂層は、無機フィラーを含む耐熱層に比べて比較的薄く形成することが可能である。したがって、かかる基材を備えるセパレータは、その厚みをより薄く保ったまま、例えば負極の発熱時においても溶融し難い耐熱性および耐久性を備えるとともに、所定の温度におけるシャットダウン機能を備えたものとなり得る。
【００１９】
ここに開示される非水電解質二次電池の好ましい一態様では、上記耐熱性樹脂層が、全芳香族ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリスルホンおよびポリエーテルスルホンからなる群より選ばれるいずれか１種、または２種以上であることを好ましい形態としている。これらのポリマーは、融点または熱分解温度が高く成形性に優れているためにセパレータの耐熱性樹脂層として用いるのに相応しい。これにより、より耐熱性および耐久性に優れた非水電解質二次電池が提供される。
【００２０】
ここに開示される非水電解質二次電池の好ましい一態様では、上記セパレータＡまたはＢを介して対向する一つの正極活物質層と一つの負極活物質層において、上記正極活物質層の初期充電容量（ＣＰ）に対する上記負極活物質層の初期充電容量（ＣＮ）の比で定義される対向容量比（ＣＮ／ＣＰ）が、１．５〜１．９であることを特徴としている。上記のとおり、セパレータを介して対向する正極活物質層と負極活物質層の容量の割合は、電池容量（または不可逆容量）および電池のエネルギー密度に直接的に影響し、延いては、例えば急速充電等の電池の使用条件によっては電荷担体の析出を招き易くなる。このことは電池抵抗を高めるものともなり得る。そこでここに開示される発明においては、その対向容量比を１．５〜１．９の範囲とすることで、電池容量やエネルギー密度等の電池特性を良好に維持しつつ、様々な電池の使用状況における電荷担体の析出を抑制するようにしている。
【００２１】
以上のとおり、ここに開示される非水電解質二次電池は、耐熱層を備えるセパレータとして、片面のみに耐熱層を備えるセパレータＡと両面に耐熱層を備えるセパレータＢとを用意し、これらを電極体の電池特性を高め得るよう配置するようにしている。したがって、例えば、電池が高温となった場合においても、セパレータの基材の粘着に起因する問題が解消されて熱安定性に優れ、更に安全性および信頼性の高い電池であり得る。かかる効果は、特に高容量で高出力特性が求められる大型電池に適用した場合にその効果をいかんなく発揮し得る。例えば、具体的には、（１）エネルギー密度が５００ｗｈ／Ｌ以上、（２）容量が２．４Ａｈ以上、または、（３）出力密度が１．５ｋｗｈ／Ｌ以上のいずれか１つ以上の特性を備える電池、好ましくは（１）〜（３）の全ての特性を備える電池に好ましく適用することができる。そのため、ここに開示される非水電解質二次電池は、特に高い安全性と信頼性が求められる自動車等の車両に搭載される駆動用電源として好適に使用し得る。そして、本発明は、例えば図６に示すように、かかる非水電解質二次電池１０（組電池１００の形態であり得る。）を車両駆動用モータ（電動機）の電源として備える自動車等の車両１をも提供することができる。車両１の種類は特に限定されないが、典型的には、ハイブリッド自動車、電気自動車、燃料電池自動車等とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】一実施形態に係る非水電解質二次電池の外観を模式的に示した斜視図である。
【図２】図１におけるＩＩ−ＩＩ線に沿う縦断面図である。
【図３】捲回電極体の構成を説明する図である。
【図４】電極体の端部における積層構造を模式的に説明する断面図である。
【図５】捲回電極体の曲部における積層構造を模式的に説明する断面図である。
【図６】一実施形態に係る二次電池を備えた車両を例示した側面図である。
【図７】シャットダウン時の電池挙動を説明する概念図である。
【図８】従来の電極体の端部における積層構造を模式的に説明する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本明細書において「二次電池」とは、電荷担体の移動により繰り返し充放電可能な電池一般をいい、典型的には、ニッケル水素電池、リチウム二次電池、リチウムポリマー電池等を包含する。また、本明細書において「活物質」は、二次電池において電荷担体となる化学種（例えば、リチウム二次電池ではリチウムイオン）を可逆的に吸蔵および放出（典型的には挿入および脱離）可能な物質をいう。
【００２４】
以下、ここで開示される非水電解質二次電池について、適宜図面を参照しつつ説明する。なお、本明細書において特に言及している事項以外の事柄であって、実施に必要な事柄は、当該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。本発明は、本明細書に開示されている内容と当該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。
また、以下の説明において、記載上の明確の為に、上記セパレータＡを片面ＨＲＬセパレータ、上記セパレータＢを両面ＨＲＬセパレータと記載し、特にセパレータＡおよびセパレータＢを区別する必要のない場合は単に「セパレータ」と記載する場合もある。なお、このＨＲＬとは、Ｈｅａｔ Ｒｅｓｉｓｔａｎｔ Ｌａｙｅｒ（耐熱層）の略である。
【００２５】
ここに開示される非水電解質二次電池は、本質的に、正極と負極と少なくとも２枚のセパレータと電解質とを備えている。この二次電池は、例えば図２〜４に示すように、正極３０および負極５０が片面ＨＲＬセパレータ７０Ａまたは両面ＨＲＬセパレータ７０Ｂを介して互いに積層されてなる電極体２０を備えている。
正極３０は、正極集電体３２の両面に正極活物質層３４を備えている。負極５０は、負極集電体５２の両面に負極活物質層５４を備えている。そして片面ＨＲＬセパレータ７０Ａは、基材７２の表面のいずれか一方の面（片面）に無機フィラーを含む耐熱層７４を備えている。また、両面ＨＲＬセパレータ７０Ｂは、基材７２の両面に無機フィラーを含む耐熱層７４を備えている。これら片面ＨＲＬセパレータ７０Ａと両面ＨＲＬセパレータ７０Ｂは、典型的には、正極３０および負極５０間に交互に配置され得る。
【００２６】
そして正極３０は、例えば図３および図４に示したように、典型的には、幅方向の一方の端部に、正極活物質層３４が形成されずに正極集電体３２が露出した部分（未塗工部３３）が設けられている。また、負極５０においても、その幅方向の一方の端部には負極活物質層５４が形成されずに負極集電体５２が露出した部分（未塗工部５３）が設けられている。また、後で説明する対向容量比等を考慮して、負極活物質層５４の幅は正極活物質層３４の幅よりも幅広に形成されることが多い。そのような場合は、正極活物質層３４を幅方向で覆うように負極活物質層５４が配置される。同時に、正極３０の未塗工部３３と負極５０の未塗工部５３とが幅方向の一方の端部と他方の端部で別々に突出して配置されるように、正極３０および負極５０はややずらして配置される。また、両セパレータ７０Ａ，７０Ｂは、正極活物質層３４および負極活物質層５４を確実に絶縁するために、これらの幅よりも幅広に形成されている。したがって、両セパレータ７０Ａ，７０Ｂは、正極活物質層３４および負極活物質層５４を幅方向で覆うように配置される。
【００２７】
ここで両セパレータ７０Ａ，７０Ｂの配置についてより詳細に説明する。両面ＨＲＬセパレータ７０Ｂは、両面に耐熱層７４が備えられているため、例えばその表面の「表」「裏」を区別することなく、正極３０と負極５０との間に配置することができる。一方の片面ＨＲＬセパレータ７０Ａは、片面にのみ耐熱層７４を備えている。そしてこの耐熱層７４を正極活物質層３４に当接させ、基材７２を負極活物質層５４に当接するように配置するようにしている。
換言すると、正極３０は耐熱層７４に挟まれており、正極集電体３２の両面に備えられた正極活物質層３４の表面は両面とも耐熱層７４が当接されている。また、負極５０は耐熱層７４と基材７２とで挟まれ、負極集電体５２の両面に備えられた負極活物質層５４のうち、一方の表面には耐熱層７４が当接され、もう一方の表面には基材７２が当接されている。
【００２８】
かかる構成においては、片面ＨＲＬセパレータ７０Ａは片面にしか耐熱層７４を備えないことから、その厚みを比較的薄くすることができる。したがって、電極体２０に占めるセパレータ７０Ａ，７０Ｂの割合を低く抑えることができ、電池全体としてのエネルギー密度を高く維持することができる。
また、耐熱層７４は無機フィラーを含むことから耐熱性および耐酸化性に優れている。かかる構成では、セパレータ７０Ａ，７０Ｂは耐熱層７４が正極３０に向けて配置されているため、正極３０の酸化雰囲気によるセパレータ７０Ａ，７０Ｂの劣化が好適に抑えられ、耐久性が高められている。
そして片面ＨＲＬセパレータ７０Ａおよび両面ＨＲＬセパレータ７０Ｂはいずれも少なくとも一つは耐熱層７４を備えている。そのため、例えば金属異物の混入により負極活物質層の表面に電荷担体の析出が生じても、その成長を耐熱層７４により止めることができ、内部短絡に至るのを防止することができる。また、例えば過充電等により電池が高温となってセパレータ７０Ａ，７０Ｂの基材７２が溶融しても、耐熱層７４により正極３０と負極５０間の絶縁を確保することができ、漏れ電流の発生等を抑制することができる。
【００２９】
また、片面ＨＲＬセパレータ７０Ａの基材７２面は、負極活物質層５４からはみ出した部分においては両面ＨＲＬセパレータ７０Ｂの耐熱層７４と対向することとなる。つまり、基材７２同士が対向することはない。また、基材７２と耐熱層７４は高温においても互いに粘着しない。したがって、例えば過充電等により電池の温度が高まりセパレータ７０Ａ，７０Ｂの基材７２が軟化した場合であっても、セパレータ７０Ａ，７０Ｂ同士が粘着することは回避される。また、セパレータ７０Ａ，７０Ｂが粘着した場合に電極活物質層３４，５４の間に局所的な応力が発生してセパレータ７０Ａ，７０Ｂが破損するといった事態を回避することができる。したがって、内部短絡の原因が減少され、電池のシャットダウン後の漏れ電流の発生が抑制された、熱安定性の高い二次電池が提供される。
【００３０】
なお、電極体２０は、様々な態様を考慮することができる。例えば、電極体２０は、図４に示したような正極３０−片面ＨＲＬセパレータ７０Ａ−負極５０−両面ＨＲＬセパレータ７０Ｂの積層単位が１つだけ形成されている電極体２０であってもよいし、この積層単位が２回以上繰り返された多層構造を備える電極体２０とされていてもよい。
また、この多層構造を備える電極体２０は、例えば、平面状の上記の積層単位からなる電極体２０が複数積層された形態の積層型電極体２０であってもよい。このような場合、片面ＨＲＬセパレータ７０Ａと両面ＨＲＬセパレータ７０Ｂは、正極３０と負極５０の間に交互に配置される場合と、そうでない場合とを考慮することができる。例えば、正極３０と負極５０の間に、両面ＨＲＬセパレータ７０Ｂ，片面ＨＲＬセパレータ７０Ａ，片面ＨＲＬセパレータ７０Ａ，両面ＨＲＬセパレータ７０Ｂのように配置することもできる。また、あるいは、例えば図３に示したような、上記１つの積層単位からなる長尺のシート状の電極体２０を渦巻状に捲回した形態の捲回型電極体２０であってもよい。なお、捲回型電極体２０を構築した場合は、電池特性に関して、積層型電極体２０には見られないかかる形態特有の影響がみられる。
【００３１】
例えば、その影響の一つが、図５に示したように、捲回型の電極体２０が電極面に曲部を有することにより、捲回内周側よりも捲回外周側の方が、捲回長さが長くなることである。すなわち、捲回内周側よりも、捲回外周側の方が捲回長さ（体積）が長く（大きく）なる。そのため平面部に比べて曲部においては、捲回外周側に位置する電極活物質層３４，５４の方がより電荷担体の受け入れ特性（容量）が高く（大きく）なり得る。そのため、捲回型電極体２０は、図３および図５に示すように、より電荷担体の受け入れ性を高くする必要のある負極５０を下に（より外周側に位置するように）配置し、正極３０を上に（より内周側に位置するように）配置したものを、正極３０を内側にして捲回するのが一般的である。
かる捲回型電極体２０の曲部においては、電池が高温となりセパレータ７０Ａ，７０Ｂの基材７２に熱収縮が生じると、セパレータ７０Ａ，７０Ｂは当該捲回面よりも捲回内周側に収縮することになるため、セパレータ７０Ａ，７０Ｂとその捲回内周側に位置する活物質層３４、５４の端部との間には捲回半径方向において捲回内側に向かう応力が作用し得る。したがって、例えばセパレータ７０Ａ，７０Ｂ同士が粘着して拘束された場合には、セパレータ７０Ａ，７０Ｂに加わる応力が更に集中する部位が発生し、セパレータ７０Ａ，７０Ｂの破断の可能性がより高められる。
これに対し、ここに開示された構成によると、セパレータ７０Ａ，７０Ｂの基材７２同士の粘着の問題が解消されている。したがって、セパレータ７０Ａ，７０Ｂの破断やシャットダウン後の漏れ電流の増大の可能性が抑制されることになる。
【００３２】
また、捲回電極体２０は、図３に示すように、電池ケースの形状に応じて、捲回軸に略垂直な方向で潰された扁平形状とされることもある。かかる構成において、電極体２０の曲部における曲率は、実質的には一定ではなく、捲回電極体２０の捲回断面における短手方向の中央部分（すなわち、捲回断面における長径に相当する部位）において曲率が最大となり得る。したがって、この短手方向中央部分で、例えば、セパレータ７０Ａ，７０Ｂ同士が粘着して拘束されるとすると、扁平形状でない円筒型の捲回電極体２０よりも、セパレータ７０Ａ，７０Ｂの破断の可能性が更に高まり得る。しかしながら、ここに開示される構成によると、セパレータ７０Ａ，７０Ｂの基材７２同士の粘着の問題が解消されている。したがって、扁平形状の捲回電極体を備える場合においても、セパレータ７０Ａ，７０Ｂの破断は起こり難く、内部短絡やシャットダウン後の漏れ電流の増大等の問題が抑制され、かかる効果をより好適に得ることができる。
【００３３】
さらに、捲回電極体２０の曲部においては、以下の現象が観察されることが明らかとなった。すなわち、上記のとおり、かかる曲部においては、捲回内周側よりも、捲回外周側の方が捲回長さ（体積）が長く（大きく）なる。そのため、曲部では、負極５０の負極集電体５２の捲回外周側に位置する負極活物質層５４よりもこれに対向する捲回内周側の正極活物質層３４の面積が大きくなるため、捲回外周側に位置する負極活物質層５４の表面において、電荷担体の析出量（リチウム二次電池の場合は、金属リチウムの析出量）が多くなる傾向があった。また、場合によっては（特に、扁平型の捲回電極体２０では）、捲回電極体２０の扁平断面で長径に相当する部位において、正極３０、片面ＨＲＬセパレータ７０Ａ、負極５０、両面ＨＲＬセパレータ７０Ｂの間に隙間が生じることがある。かかる隙間は内部抵抗の増大につながり、局所的に過電圧状態を作り出すため、かかる部位では電荷担体の析出がより生じやすい状況であった。
【００３４】
さらに、図５に示すように、集電体３２，５２の捲回外側の活物質層３４，５４と捲回内側の活物質層３４，５４とでは、本来、周方向で受ける応力の方向が異なる。具体的には、捲回外側の活物質層３４，５４は捲回周方向に引張り応力を受けるのに対し、捲回内側の活物質層３４，５４は捲回周方向に圧縮応力を受ける。このような捲回電極体２０の状況において、負極集電体５２に対して捲回外周側に備えられた負極活物質層５４に対向して耐熱層７４が配置されると、耐熱層７４中にも電荷担体の析出が成長し、負極活物質層５４と耐熱層７４とが強固に固定されてしまう。その結果、例えば過充電等で電池の温度が高まると、セパレータ７０Ａ，７０Ｂの基材７２は収縮しようとするのに対し、捲回外周側に位置する負極活物質層５４および耐熱層７４には周方向に引張り応力が発生することになり、セパレータ７０Ａ，７０Ｂの破断がより発生しやすい状況となる。延いては、シャットダウン後の漏れ電流の増大といった問題の生じる可能性がより一層高まることになる。
【００３５】
これに対し、ここに開示された構成によると、負極５０の外周側に片面ＨＲＬセパレータ７０Ａが配置され、負極５０の内周側に両面ＨＲＬセパレータ７０Ｂが配置される。そして、負極集電体５２に対して外周側に備えられた負極活物質層５４の表面には片面ＨＲＬセパレータ７０Ａの基材７２が当接され、負極集電体５２に対して内周側に備えられた負極活物質層５４の表面には両面ＨＲＬセパレータ７０Ｂの耐熱層７４が当接されている構成を好ましい態様としている。すなわち、負極活物質層５４の外周側の表面に耐熱層７４が配置されたり、当接されたりすることはない。したがって、たとえ捲回外周側に位置する負極活物質層５４の表面に電荷担体（リチウム）が析出しても両者が固定されることはない。これにより、かかる捲回外周側に位置する負極活物質層５４と耐熱層７４の固着によるセパレータ７０Ａ，７０Ｂの破断の可能性が低減されて、短絡の原因を更に確実に減らすとともに、電池のシャットダウン後の漏れ電流を低減させることが可能となる。
【００３６】
以下、図１〜図４を適宜に参照し、ここに開示される非水電解質二次電池の全体的な構成について、好適な一実施形態であるリチウム二次電池１０を例にしてより詳細に説明する。このリチウムイオン電池１０は、セパレータとして、無機フィラーを含む耐熱層７４を基材７２の片面に備える片面ＨＲＬセパレータ７０Ａと、両面に備える両面ＨＲＬセパレータ７０Ｂを用いるようにしている。そして、片面ＨＲＬセパレータ７０Ａの基材７２面が、負極活物質層５４の表面のいずれか一方にのみ当接された構成とされている。
【００３７】
正極３０は、上記のとおり、正極集電体３２上に、正極活物質層３４を備えている。
正極集電体３２としては、従来よりリチウム二次電池の正極３０に適する金属あるいは合金が好適に使用され得る。例えば、アルミニウム、ニッケル、チタン、ステンレス鋼等を主体とする棒状体、板状体、箔状体、網状体等を用いることができる。この実施形態では、正極集電体３２には、所定の幅を有し、厚さがおよそ１μｍの帯状のアルミニウム箔が用いられている。また、正極集電体３２には、幅方向片側の縁部に沿って未塗工部３３が設けられている。正極活物質層３４は、正極集電体３２に設定された未塗工部３３を除いて、正極集電体３２の両面に形成されている。
【００３８】
正極活物質層３４は、少なくとも正極活物質を含んでいる。この実施形態では、正極活物質層３４は、粒状の正極活物質を主体とし、これとともに導電性を高めるための導電材を含み、これらがバインダによって上記の正極集電体３２上に固着されている。また、正極活物質層３４は、典型的には、これら正極活物質、導電材およびバインダを含む正極活物質層形成用の組成物が正極集電体３２上に供給されて形成されている。このように形成された正極活物質層３４には、正極活物質粒子の間に電解液が染み込み得る空隙が形成されている。
【００３９】
正極活物質としては、リチウム二次電池１０の正極活物質として用いることができる各種の物質を使用することができる。具体的には、正極活物質としては、リチウムを吸蔵および放出可能な材料を用いることができ、従来からリチウム二次電池に用いられている各種の物質の一種または二種以上を特に限定することなく使用することができる。このような正極活物質としては、リチウム遷移金属酸化物（典型的には粒子状）が好適に用いられ、層状構造の酸化物あるいはスピネル構造の酸化物を適宜選択して使用することができる。例えば、リチウムニッケル系酸化物（代表的には、ＬｉＮｉＯ２）、リチウムコバルト系酸化物（代表的には、ＬｉＣｏＯ２）およびリチウムマンガン系酸化物（代表的には、ＬｉＭｎ２Ｏ４）から選択される一種または二種以上のリチウム遷移金属酸化物の使用が好ましい。
【００４０】
ここで、例えば、「リチウムニッケル系酸化物」とは、ＬｉとＮｉとを構成金属元素とする酸化物の他、ＬｉおよびＮｉ以外に他の一種または二種以上の金属元素（すなわち、ＬｉおよびＮｉ以外の遷移金属元素および／または典型金属元素）をＮｉよりも少ない割合（原子数換算。ＬｉおよびＮｉ以外の金属元素を二種以上含む場合にはそれらのいずれについてもＮｉよりも少ない割合）で含む複合酸化物をも包含する意味である。かかる金属元素は、例えば、Ｃｏ，Ａｌ，Ｍｎ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｖ，Ｍｇ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｗ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｇａ，Ｉｎ，Ｓｎ，ＬａおよびＣｅからなる群から選択される一種または二種以上の元素であり得る。リチウムコバルト系酸化物およびリチウムマンガン系酸化物についても同様であり得る。
【００４１】
また、組成が、一般式：
Ｌｉ（ＬｉａＭｎｘＣｏｙＮｉｚ）Ｏ２
（前式中のａ、ｘ、ｙ、ｚはａ＋ｘ＋ｙ＋ｚ≒１、ｘｙｚ≠０を満たす。）
で表わされるような、遷移金属元素を３種含むいわゆる三元系のリチウム遷移金属酸化物や、一般式：
ｘＬｉ［Ｌｉ１／３Ｍｎ２／３］Ｏ２・（１−ｘ）ＬｉＭｅＯ２
（前式中、Ｍｅは１種または２種以上の遷移金属であり、ｘは０＜ｘ≦１を満たす。）
で表わされるような、いわゆる固溶型のリチウム過剰遷移金属酸化物等であってもよい。なお、これらのリチウム遷移金属酸化物は、その構成の明確のため上記一般式で示したが、かかる示性式中の遷移金属元素の一部（５０原子％未満）が上記に例示したＣｏ，Ａｌ，Ｍｎ，Ｃｒ，Ｆｅ…等からなる金属元素群から選択される一種または二種以上の元素で置換されていても良いことは言うまでもない。このようなリチウム遷移金属酸化物は、例えば、具体的には、Ｄ５０が３〜８μｍ程度であり、比表面積（ＢＥＴ法による）が０．５〜１．９ｍ２／ｇ程度のリチウム過剰遷移金属酸化物を用いるのが好ましい例として示される。正極活物質として、例えば、リチウム過剰遷移金属酸化物や、固溶型のリチウム過剰遷移金属酸化物等を用いることで、高出力特性とハイレート特性を兼ね備えたリチウムイオン電池を構築することができる。
なお、本明細書において、Ｄ５０は、レーザ回折散乱法により測定される粒度分布における、累積５０％粒径（体積基準）で表わされる平均粒径を示している。以下、Ｄ５０と平均粒径は同意で用いる。
【００４２】
さらに、上記正極活物質として一般式がＬｉＭＡＯ４（ここでＭは、Ｆｅ，Ｃｏ，ＮｉおよびＭｎから成る群から選択される少なくとも１種の金属元素であり、Ａは、Ｐ，Ｓｉ，ＳおよびＶから成る群から選択される。）で表記されるポリアニオン型化合物も挙げられる。
【００４３】
このような正極活物質を構成する化合物は、例えば、公知の方法で調製して用意することができる。例えば、目的の正極活物質の組成に応じて適宜選択されるいくつかの原料化合物を所定の割合で混合し、その混合物を適切な手段によって焼成する。これにより、例えば、正極活物質を構成する化合物としての酸化物を調製することができる。なお、正極活物質（典型的には、リチウム遷移金属酸化物）の調製方法は、それ自体は何ら本発明を特徴づけるものではない。
【００４４】
また、正極活物質の形状等について厳密な制限はないものの、上記のとおり調製された正極活物質は、適切な手段で粉砕、造粒および分級することができる。例えば、平均粒径がおよそ１μｍ〜２５μｍ（典型的にはおよそ２μｍ〜１５μｍ）の範囲にある二次粒子によって実質的に構成されたリチウム遷移金属酸化物粉末を、ここに開示される技術における正極活物質として好ましく採用することができる。これにより、所望する平均粒径および／または粒度分布を有する二次粒子によって実質的に構成される粒状の正極活物質粉末を得ることができる。
【００４５】
導電材は、導電性がさほど高くない正極活物質と正極集電体３２との間の導電経路を確保する役割を有している。この導電材としては、導電性の良好な各種の導電材料を用いることができる。導電材としては、導電性の良好な各種の導電材料を用いることができる。例えば、炭素粉末や繊維状炭素等のカーボン材料が好ましく用いられる。より具体的には、種々のカーボンブラック（例えば、アセチレンブラック、ファーネスブラック、黒鉛化カーボンブラック、ケッチェンブラック）、グラファイト粉末等の炭素粉末や、針状黒鉛、気相成長炭素繊維（ＶＧＣＦ）等の繊維状炭素等であり得る。これらは、一種又は二種以上を併用してもよい。あるいは、ニッケル粉末等の導電性金属粉末等を用いてもよい。
【００４６】
バインダとしては、正極活物質層３４の形成の際に使用する溶媒に溶解または分散可能なポリマーを用いることができる。例えば、水性溶媒を用いて正極活物質層３４を形成する際には、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、ヒドロキシプロピルメチルセルロース（ＨＰＭＣ）などのセルロース系ポリマー、また例えば、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）や、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）などのフッ素系樹脂、酢酸ビニル共重合体やスチレンブタジエン共重合体（ＳＢＲ）、アクリル酸変性ＳＢＲ樹脂（ＳＢＲ系ラテックス）などのゴム類；などの水溶性または水分散性ポリマーを好ましく採用することができる。また、非水溶媒を用いて正極活物質層３４を形成する際は、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、ポリ塩化ビニリデン（ＰＶｄＣ）、ポリアクリルニトリル（ＰＡＮ）などのポリマーを好ましく採用することができる。
【００４７】
正極活物質層３４は、例えば、上述した正極活物質、導電材およびバインダを、溶媒に混ぜ合わせたペースト状（または、スラリー状等であり得る。）の正極活物質層形成用組成物を調整し、これを正極集電体３２に塗布し、乾燥させ、圧延することによって形成することができる。この際、正極活物質層形成用組成物の溶媒としては、水性溶媒および非水溶媒の何れも使用可能である。非水溶媒の好適な例として、典型的には、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）が挙げられる。上記バインダとして例示したポリマー材料は、バインダとしての機能の他に、正極活物質層形成用組成物の増粘剤その他の添加剤としての機能を発揮する目的で使用されることもあり得る。なお、上記溶媒に替えて、ビヒクルを用いてもよい。
【００４８】
また、特に制限されるわけではないが、例えば、正極活物質１００質量部に対して導電材の使用量は１〜２０質量部（好ましくは５〜１５質量部）とすることが例示される。また、バインダについては、正極活物質１００質量部に対して０．５〜１０質量部とすることが例示される。
【００４９】
負極５０は、負極集電体５２上に、負極活物質を含む負極活物質層５４を備えている。
負極集電体５２としては、負極に適する金属が好適に使用され得る。例えば、銅、ニッケル、チタン、ステンレス鋼等を主体とする棒状体、板状体、箔状体、網状体等を用いることができる。この例において、具体的には、負極集電体５２には、所定の幅を有し、厚さがおよそ１０μｍの帯状の銅箔を用いている。このような負極集電体５２には、幅方向の片側縁端部に沿って未塗工部５３が設定されている。負極集電体５２に設定された未塗工部５３を除いて、負極集電体５２の両面に負極活物質層５４が形成される。
【００５０】
この実施形態では、負極活物質層５４は、粒状の負極活物質を主体として含み、この負極活物質がバインダによって上記の負極集電体５２上に固着されている。また、負極活物質層５４は、典型的には、これら負極活物質およびバインダを含む負極活物質層形成用組成物が上記負極集電体５２上に塗工されることで形成されている。このように形成された負極活物質層５４には、負極活物質粒子の間に電解液が染み込み得る空隙が形成されている。
【００５１】
負極活物質としては、従来からリチウムイオン電池に用いられる材料の一種または二種以上を特に限定なく使用することができる。例えば、少なくとも一部にグラファイト構造（層状構造）を含む粒子状の炭素材料（カーボン粒子）が挙げられる。より具体的には、負極活物質としては、例えば、天然黒鉛、黒鉛質（グラファイト）、難黒鉛化炭素質（ハードカーボン）、易黒鉛化炭素質（ソフトカーボン）、これらの炭素材料を非晶質炭素でコートしたもの、または、これらの２種以上を組み合わせた炭素材料等であり得る。例えば、具体的には、Ｄ５０が８〜１１μｍ程度であり、比表面積（ＢＥＴ法による）が３．５〜５．５ｍ２／ｇ程度の、非晶質炭素で被覆された黒鉛を用いるのが好ましい例として示される。
【００５２】
また、負極活物質として、例えば、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ等を構成金属元素とする金属化合物（好ましくは、シリサイドまたは金属酸化物）などを用いるようにしても良い。例えば、負極活物質粒子として、ＬＴＯ（チタン酸リチウム）を用いることもできる。金属化合物からなる負極活物質については、例えば、炭素被膜によって、金属化合物の表面を充分に被覆し、導電性に優れた粒状体として用いてもよい。この場合、負極活物質層に導電材を含有させなくてもよいし、下記の導電材の配合量を炭素被覆しない場合よりも低減させてもよい。これらの負極活物質の付加的な態様や、粒径等の形態は、所望の特性に応じて適宜に選択することができる。
【００５３】
また、特に限定するものではないが、負極活物質層５４には、導電材が含まれていてもよい。導電材は、導電性が高くない負極活物質と負極集電体５２との間の導電経路を確保する目的で使用され得る。このような導電材としては、上記正極活物質層における導電材を同様に用いることができる。
【００５４】
負極活物質層５４のバインダ、溶媒、増粘剤としては、上記正極活物質層３４のバインダ、溶媒、増粘剤として例示した材料を同様に用いることができる。
溶媒としては、上記正極活物質層３４で用いる水性溶媒および非水溶媒のいずれも使用可能である。非水溶媒の好適な例としてＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）が挙げられる。
また、上記正極活物質層３４のバインダとして例示したポリマー材料は、バインダとしての機能の他に、負極活物質層形成用組成物の増粘剤その他の添加剤としての機能を発揮する目的で使用されることもあり得る。
【００５５】
なお、導電材を用いる場合は、その使用量は、負極活物質１００質量部に対しておよそ１〜３０質量部（好ましくは、およそ２〜２０質量部、例えば５〜１０質量部程度）とすることが例示される。また、負極活物質１００質量部に対するバインダの使用量は、例えば０．５〜１０質量部とすることができる。
【００５６】
セパレータ７０Ａ，７０Ｂは、正極３０と負極５０とを絶縁するとともに、電解質を保持し、その移動を許容する構成部材である。上述のとおり、セパレータ７０Ａ，７０Ｂのうち、片面ＨＲＬセパレータ７０Ａは、無機フィラーを含む耐熱層７４を基材７２の片面に備えており、両面ＨＲＬセパレータ７０Ｂは、この耐熱層７４を基材７２の両面に備えている。
かかる基材７２については、絶縁性を有し、電荷担体としてのリチウムイオンが移動できる程度の微細な細孔を有する多孔質体、不織布状体、布状体等であれば特に制限はない。例えば、樹脂からなる多孔性シート（微多孔質樹脂シート）を好ましく用いることができる。かかる樹脂材料についても本質的には限定されず、従来と同様の樹脂材料を使用することができる。代表的には、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリスチレン、ポリ四フッ化エチレン、ポリアミド（特に好ましくはアラミド）、ポリイミド、ポリフッ化ビニリデン、ポリアクリロニトリル、ポリアミドイミド、等が挙げられる。
【００５７】
なお、とりわけ片面ＨＲＬセパレータ７０Ａについては、基材７２がシャットダウン機能を有するとともに、表面に耐熱性を備えていることが望まれる。そこで、セパレータ７０Ａ，７０Ｂの基材７２は、少なくとも、ポリエチレンからなるポリエチレン層と、前記ポリエチレンより耐熱性の高い樹脂からなる耐熱性樹脂層とを備える積層構造を有しており、この耐熱性樹脂層は、基材７２において、耐熱層７４を備える表面とは反対側の表面を構成しているのを好ましい態様としている。片面ＨＲＬセパレータ７０Ａがかかる構成を備える場合には、一方の面に耐熱層７４を備え、他方の面に耐熱性樹脂層を備えることとなる。そしてその中間層として、少なくともポリエチレン（ＰＥ）層を備えるものとなり得る。両面ＨＲＬセパレータ７０Ｂがかかる構成を備える場合には、両面に耐熱層７４を備え、その中間層として、少なくともポリエチレン（ＰＥ）層と耐熱性樹脂層とを備えることとなる。
【００５８】
ポリエチレンは、入手が容易で軟化点および融点の設定が簡便なために、シャットダウン機能を発現させる層を構成するのに適した材料であり得る。かかるＰＥ層によるシャットダウン温度に特に制限はないが、例えば、８０℃〜１３０℃程度の温度範囲で適切な温度を選択して設定することができる。また、ポリエチレンより耐酸化性の高い樹脂としては、特に限定されず、例えば、耐熱温度が１１０℃以上（例えば１３０℃以上）の各種のポリマーを用いることができる。具体的には、例えば、ポリプロピレン等のポリカーボネートや、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリアミド、全芳香族ポリアミド、ポリエーテルイミド、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、あるいはこれらを組み合わせて構成されるポリマーが例示される。中でも、全芳香族ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリスルホンおよびポリエーテルスルホン等の、いわゆるエンジニアリングプラスチックと呼ばれる機能性ポリマーを用いることも考慮できる。一般に、これらの機能性ポリマーは、耐熱性に加えて機械特性、耐溶剤性等の特性も優れた材料であり得る。かかる基材７２は、２層構造あるいは３層以上の構造であってよい。なお、セパレータ７０Ａ，７０Ｂの体積をより小さく抑えるという観点からは、基材７２は、例えば、２層構造あるいは３層構造とするのがより好ましい。これにより、セパレータ７０Ａ，７０Ｂは、その厚みをより薄く保ったまま、耐熱性および耐久性を備えるとともに、所定の温度におけるシャットダウン機能を備えるものとなり得る。例えば、不可避的な金属異物の混入等により電池内部で短絡が生じた場合等においても、負極５０表面の局所的な発熱に対する耐久性を備えたものとなり得る。
基材７２の厚みには厳密な制限はないものの、例えば、１０μｍ〜３０μｍ程度、より好ましくは１５μｍ〜２５μｍ程度の厚みとするのが望ましい。
【００５９】
耐熱層７４としては、無機フィラーと、無機フィラー同士を結着するとともにこれを基材７２に固着するためのバインダとから構成することができる。
無機フィラーとしては、各種の絶縁性の無機材料を用いることができる。例えば、絶縁性を有する金属酸化物、金属水酸化物などのフィラー、ガラス、各種の無機鉱物あるいは無機顔料等の中から１種または２種以上を選択して用いることができる。例えば、具体的には、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、ベーマイト（Ａｌ２Ｏ３・Ｈ２Ｏ）、マグネシア（ＭｇＯ）、マイカ、タルク、チタニア、ガラスビーズ、ガラス繊維等を用いることができる。このような無機フィラーとしては、品質が安定しているうえに安価で入手が容易なアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、ベーマイト（Ａｌ２Ｏ３・Ｈ２Ｏ）等を用いるのがより好ましい。無機フィラーの平均粒径（Ｄ５０）は、例えば、０．１μｍ〜５．０μｍ程度のものを用いることができ、より限定的には０．２μｍ〜２．０μｍ程度とするのが好ましい。かかる無機フィラーの比表面積としては、ＢＥＴ法に基づく比表面積が、２．８ｍ２／ｇ〜１００ｍ２／ｇ程度のものをおおよその目安として用いることができる。
バインダについては、上記正極および負極活物質層３４，５４におけるバインダと同様のものを、適宜選択して使用することができる。
【００６０】
かかる耐熱層７４は、例えば、上述した無機フィラーおよびバインダを溶媒またはビヒクルに混ぜ合わせたペースト状（スラリー状）の組成物を調整し、これを基材７２の片面または両面に塗布し、乾燥させることで形成することができる。片面ＨＲＬセパレータ７０Ａについては、基材７２が多層構造の場合は、耐熱性樹脂層とは反対側の表面に、耐熱層７４を形成するようにする。これに際しても、上記組成物の溶媒としては、水性溶媒および非水溶媒の何れも使用可能である。非水溶媒の好適な例として、典型的には、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）が挙げられる。なお、上記にバインダとして例示したポリマー材料は、バインダとしての機能の他に、上記組成物の増粘剤その他の添加剤としての機能を発揮する目的で使用されることもあり得る。なお、特に限定されるものではないが、耐熱層７４に占めるバインダの質量割合は、例えば、１質量％〜６０質量％等の範囲内で所望の値に設定することができる。また、耐熱層形成用の組成物の固形分率は、例えば３０質量％〜５０質量％程度とすることができる。耐熱層７４を形成する際に調整するペースト状組成物の固形分率は、典型的には、溶剤系のものでは４０質量％程度、水系のものでは５０質量％〜５２質量％を目安に調整することができる。ただし、バインダ量、固形分率が上記数値に限定されないことは勿論である。
【００６１】
形成される耐熱層７４の厚みには厳密な制限はないものの、基材７２の片面のみに形成される場合はその厚みが、両面に形成される場合はその合計の厚みが、３μｍ〜１２μｍ程度であるのが好ましい。例えば、３μｍ〜１０μｍ程度、より限定的には４μｍ〜７μｍ程度の厚みとするのが望ましい。
また、セパレータ７０Ａ，７０Ｂ全体としての厚みは、概ね４０μｍ以下、例えば、１５μｍ〜３５μｍ程度、より限定的には２０μｍ〜３０μｍ程度とするのが望ましい。片面ＨＲＬセパレータ７０Ａについては、例えば、３５μｍ以下、例えば、１０μｍ〜３０μｍ程度、より限定的には１５μｍ〜２５μｍ程度とするのが望ましい。
なお、図２〜図４に示す例では、セパレータ７０Ａ，７０Ｂとして、微小な孔を複数有する所定幅の帯状のシート材を用いている。ここで、負極活物質層５４の幅ｂ１は、正極活物質層３４の幅ａ１よりも少し広い。そして、セパレータ７０Ａ，７０Ｂの幅ｃ１、ｃ２は、負極活物質層５４の幅ｂ１よりもさらに少し広い（ｃ１、ｃ２＞ｂ１＞ａ１）。
【００６２】
なお、上記の二次電池において、セパレータ７０Ａ，７０Ｂを介して対向する正極活物質層３４と負極活物質層５４の容量比を適切に制御することも、電池特性を良好とするだけでなく、電荷担体析出の抑制を考慮する上で重要となる。かかる容量比は、電池の用途や使用条件等にも影響されるため、厳密に限定することは困難であるが、ここに開示される発明においては、セパレータ７０Ａ，７０Ｂを介して対向する一つの正極活物質層３４と一つの負極活物質層５４において、正極活物質層３４の初期充電容量（ＣＰ）に対する負極活物質層５４の初期充電容量（ＣＮ）の比で定義される対向容量比（ＣＮ／ＣＰ）を、おおよその目安として１．４〜２．０の範囲、例えば、１．５〜１．９の範囲とすることで、これらのバランスをより好適な範囲に制御するようにしている。かかる対向容量比（ＣＮ／ＣＰ）は、例えば１．２以上とすることでも良いが、１．４以上に限定することで負極のリチウム受け入れ性がより高まり、急速充電等の際にも負極活物質層５４表面でのリチウムの析出を効果的に抑制することができる。対向容量比（ＣＮ／ＣＰ）は、例えば１．５以上、より限定的には１．６以上とすることがより効果的である。その一方で、対向容量比（ＣＮ／ＣＰ）が２．０を超えて大きすぎると、電池の初期容量に対する不可逆容量の値が大きくなり、一定体積当たりの電池容量（エネルギー密度）が小さくなる傾向があるため好ましくない。対向容量比（ＣＮ／ＣＰ）は、好ましくは１．９以下、例えば１．８以下とするのが適切である。
【００６３】
なお、正極活物質層の初期充電容量（ＣＰ）は、例えば、以下の方法により測定することができる。すなわち、正極集電体上に正極活物質層を有する正極を所定のサイズに打ち抜いたものを測定電極とし、対極に金属リチウム電極を用いて測定用セル（半電池）を構築する。その測定用セルについて、上記測定電極の電位が４．２Ｖ（金属リチウム基準。以下、金属リチウム基準の電圧を「Ｖ（対Ｌｉ／Ｌｉ＋）」と表す。）になるまで正極活物質からリチウムイオンを脱離させ、次に、この正極活物質にリチウムイオンを挿入（典型的には、上記測定電極の電位が３．０Ｖ（対Ｌｉ／Ｌｉ＋）になるまでリチウムイオンを挿入）する初回の充放電サイクルを行うことにより、正極の単位面積当たりの初期充電容量［ｍＡｈ／ｃｍ２］が求められる。これに、上記の二次電池に具備される正極の正極活物質層の形成面積［ｃｍ２］を乗ずることにより、正極活物質層の初期充電容量（ＣＰ）が算出される。また、負極活物質層の初期充電容量（ＣＮ）は、上記正極の場合と同様に負極で測定用セルを構築し、初回の充放電サイクルにおいて測定電極の電位が０．０２Ｖになるまで負極活物質にリチウムイオンを挿入し、次いでこのリチウムイオンを放出（典型的には、上記測定電極の電位が１．５Ｖ（対Ｌｉ／Ｌｉ＋）になるまでリチウムイオンを放出）する初回の充放電サイクルを行うことで、正極の場合と同様にして算出することができる。このようにして把握されるＣＰおよびＣＮから、正極活物質層と負極活物質層との対向容量比（ＣＮ／ＣＰ）を求めることができる。
【００６４】
また、この例では、電池ケース８０は、図１に示すように、いわゆる角型の電池ケースを用いており、容器本体８４と、蓋体８２とを備えている。容器本体８４は、有底四角筒状を有しており、一側面（図では上面）が開口した扁平な箱型の容器である。蓋体８２は、当該容器本体８４の開口（上面の開口）に取り付けられ、この開口を塞ぐ部材である。
【００６５】
車載用の二次電池では、車両の燃費を向上させるため、重量エネルギー効率（単位重量当りの電池の容量）を向上させることが望まれる。このため、この実施形態では、電池ケース８０を構成する容器本体８４と蓋体８２は、アルミニウムやアルミニウム合金などの軽量金属が採用されている。これにより重量エネルギー効率を向上させることができる。
【００６６】
電池ケース８０は、捲回電極体２０を収容する空間として、扁平な矩形の内部空間を有している。また、図２に示すように、電池ケース８０の扁平な内部空間は、捲回電極体２０よりも横幅が少し広い。また、電池ケース８０の蓋体８２には、正極端子４０および負極端子６０が取り付けられている。正・負極端子４０、６０は、電池ケース８０（蓋体８２）を貫通して電池ケース８０の外部に突出されている。また、蓋体８２には、注液孔８６および安全弁８８が設けられている。
【００６７】
捲回電極体２０は、既に説明したとおり、長尺状の正極（正極シート）３０、長尺状の負極（負極シート）５０および２枚の長尺状のセパレータ７０Ａ，７０Ｂを有している。捲回電極体２０を作製するに際して、図３に示す例では、下から片面ＨＲＬセパレータ７０Ａ、負極シート５０、両面ＨＲＬセパレータ７０Ｂ、正極シート３０の順に積層する。このとき、片面ＨＲＬセパレータ７０Ａの耐熱層７４が下の面（外周側）となるように片面ＨＲＬセパレータ７０Ａを配置する。また、正極シート３０の正極活物質層３４の未塗工部３３と負極シート５０の負極活物質層５４の未塗工部５３とがセパレータ７０Ａ，７０Ｂの幅方向の両側からそれぞれはみ出すように、正極シート３０と負極シート５０とを幅方向にややずらして重ね合わせる。このように重ね合わせた電極体を片面ＨＲＬセパレータ７０Ａが外周側となるように捲回する。すなわち、片面ＨＲＬセパレータ７０Ａの基材７２に対して外周側に耐熱層７４が位置することになる。次いで得られた捲回体を捲回軸ＷＬに対して垂直な方向から押しつぶして拉げさせることによって、扁平状の捲回電極体２０が作製され得る。これにより、捲回外周側の負極活物質層５４に耐熱層７４が対向しない捲回電極体２０を構築することができる。
【００６８】
捲回電極体２０の捲回軸（ＷＬ）方向における中央部分には、捲回コア部分（即ち正極シート３０の正極活物質層３４と、負極シート５０の負極活物質層５４と、セパレータ７０Ａ、７０Ｂとが密に積層された部分）が形成される。また、捲回電極体２０の捲回軸方向の両端部には、正極シート３０および負極シート５０の未塗工部３３、５３がそれぞれ捲回コア部分から外方にはみ出ている。かかる正極側はみ出し部分（すなわち正極集電体３２の未塗工部３３）および負極側はみ出し部分（すなわち負極集電体５２の未塗工部５３）には、正極リード端子４１および負極リード端子６１がそれぞれ付設されており、上述の正極端子４０および負極端子６０とそれぞれ電気的に接続される。この際、それぞれの材質の違いから、正極リード端子４１と正極集電体３２の接続には、例えば、超音波溶接が用いられる。また、負極リード端子６１と負極集電体５２の溶接には、例えば、抵抗溶接が用いられる。かかる捲回電極体２０は、図２に示すように、容器本体８４の扁平な内部空間に収容される。容器本体８４は、捲回電極体２０が収容された後、蓋体８２によって密閉され得る。蓋体８２と容器本体８４の合わせ目は、例えば、レーザ溶接によって溶接されて封止されている。このように、この例では、捲回電極体２０は、蓋体８２（電池ケース８０）に固定された正極端子４０、負極端子６０によって、電池ケース８０内に位置決めされている。
【００６９】
その後、蓋体８２に設けられた注液孔８６から電池ケース８０内に電解質が注入される。ここで用いられる電解質には、従来のリチウム二次電池に用いられる非水電解質と同様の一種または二種以上のものを特に限定なく使用することができる。かかる非水電解質は、典型的には、支持塩としてのリチウム塩を非水系の溶媒（典型的には、有機溶媒）中に含んだものである。常温で液状の非水電解質（すなわち電解液）を好ましく使用し得る。リチウム塩としては、例えば、従来からリチウム二次電池の非水電解質の支持塩として用いられている公知のリチウム塩を、適宜選択して使用することができる。例えば、かかるリチウム塩として、例えばＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＮ（ＳＯ２ＣＦ３）２、ＬｉＮ（ＳＯ２Ｃ２Ｆ５）２、ＬｉＣＦ３ＳＯ３、ＬｉＣ４Ｆ９ＳＯ３、ＬｉＣ（ＳＯ２ＣＦ３）３、ＬｉＣｌＯ４等が例示される。かかる支持塩は、一種のみを単独で、または二種以上を組み合わせて用いることができる。特に好ましい例として、ＬｉＰＦ６が挙げられる。上記非水電解質は、例えば、上記支持塩の濃度が、０．１ｍｏｌ／Ｌ〜５ｍｏｌ／Ｌ程度、例えば、およそ０．８ｍｏｌ／Ｌ〜１．５ｍｏｌ／Ｌ程度の濃度で含有する非水電解液を好ましく用いることができる。また、かかる液状電解液にポリマーが添加された固体状（ゲル状）の電解液であってもよい。
【００７０】
非水溶媒としては、カーボネート類、エステル類、エーテル類、ニトリル類、スルホン類、ラクトン類等の非プロトン性溶媒を用いることができる。例えば、エチレンカーボネート（ＥＣ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、１，２−ジメトキシエタン、１，２−ジエトキシエタン、テトラヒドロフラン、２−メチルテトラヒドロフラン、ジオキサン、１，３−ジオキソラン、ジエチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、アセトニトリル、プロピオニトリル、ニトロメタン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、スルホラン、γ−ブチロラクトン等が例示される。
【００７１】
電解液には、各種の添加剤を含有させることができる。例えば、過充電防止剤として、酸化電位がリチウム二次電池の稼動電圧以上（例えば、４．２Ｖで満充電となるリチウム二次電池の場合は、４．２Ｖ以上）であって、酸化されると大量のガスを発生するような化合物を特に限定なく用いることができる。例えば、４．２Ｖで満充電状態となるリチウム二次電池においては、酸化反応電位が４．６Ｖ以上４．９Ｖ以下の範囲のものが好ましく用いられる。例えば、ビフェニル化合物、シクロアルキルベンゼン化合物、アルキルベンゼン化合物、有機リン化合物、フッ素原子置換芳香族化合物、カーボネート化合物、環状カルバメート化合物、脂環式炭化水素等が挙げられる。より具体的には、ビフェニル（ＢＰ）、アルキルビフェニル、ターフェニル、２−フルオロビフェニル、３−フルオロビフェニル、４−フルオロビフェニル、４、４’−ジフルオロビフェニル、シクロヘキシルベンゼン（ＣＨＢ）、ｔｒａｎｓ−ブチルシクロヘキシルベンゼン、シクロペンチルベンゼン、ｔ−ブチルベンゼン、ｔ−アミノベンゼン、ｏ−シクロヘキシルフルオロベンゼン、ｐ−シクロヘキシルフルオロベンゼン、トリス−(ｔ−ブチルフェニル)ホスフェート、フェニルフルオライド、４−フルオロフェニルアセテート、ジフェニルカーボネート、メチルフェニルカーボネート、ビスターシャリーブチルフェニルカーボネート、ジフェニルエーテル、ジベンゾフラン、等が挙げられる。特に、シクロヘキシルベンゼン（ＣＨＢ）およびシクロヘキシルベンゼン誘導体が好ましく用いられる。使用する電解液１００質量％に対する過充電防止剤の使用量は、例えば凡そ０．０１〜１０質量％、好ましくは０．１〜５質量％程度とすることができる。
【００７２】
この例では、電解液は、エチレンカーボネートとジエチルカーボネートとの混合溶媒（例えば、体積比１：１程度の混合溶媒）にＬｉＰＦ６を約１ｍｏｌ／リットルの濃度で含有させた電解液が用いられている。その後、注液孔に金属製の封止キャップ８７を取り付けて（例えば溶接して）電池ケース８０を封止する。
【００７３】
かかるリチウム二次電池１０では、正極集電体３２と負極集電体５２は、電池ケース８０を貫通した電極端子４０、６０を通じて外部の装置に電気的に接続される。これにより、非水電解質二次電池としてのリチウム二次電池１０が提供される。
【００７４】
このリチウム二次電池１０においては、セパレータ７０Ａ，７０Ｂの基材７２が対向して配置されることがない。そのため、例えば過電流などにより電池の温度が高くなった際にも基材７２同士が粘着することはない。したがって、例えば、基材７２同士が対向する構成に比べて、セパレータ７０Ａ，７０Ｂが破断される可能性が低く抑えられている。したがって、対向する基材７２同士の粘着に起因する短絡の問題が解消され、電池のシャットダウン後の漏れ電流を低減することが可能となる。すなわち、電極体２０の熱安定性が高く、より安全性および信頼性に優れたリチウム二次電池１０が提供される。
【００７５】
以上、ここに開示される非水電解質電池についての説明を行ったが、かかる二次電池は、その詳細な構成、形態、容量、用途等は上記の例に限定されない。例えば、上記では、捲回電極体を備える二次電池について図面とともに詳しく説明を行ったが、ここに開示される発明は、積層型電極体においても好適に適用し得る。また、角型の二次電池について説明を行ったが、かかる電池を構成する電池ケースの形状（例えば金属製の筐体や円筒型、ボタン型、ラミネートフィルム構造物）やサイズ、あるいは正負極活物質の構成要素等について特に制限はない。
【００７６】
次に、本発明の一実施例を説明する。ただし、以下の説明は、本発明をかかる具体例に限定することを意図したものではない。
【００７７】
［評価用セルの準備］
評価セルとして、捲回電極体を備えるリチウム二次電池を以下の手順に従って構築した。
≪セパレータ≫
セパレータにおける耐熱層を形成するにあたり耐熱層形成用のペーストを調製した。該ペーストは、無機フィラーとしてのアルミナ（Ｄ５０：０．９μｍ、ＢＥＴ比表面積：１８ｍ２／ｇ）と、バインダとしてのスチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）と、増粘剤としてのカルボキシメチルセルロースＣＭＣとを、これら材料の質量比が、アルミナ：バインダ：増粘剤として、９７：２：１となるようにイオン交換水と混合することにより調製した。ペーストの調製には、超音波分散機（Ｍテクニック社製、クレアミックス）を用い、予備分散として１５０００ｒｐｍで５分間、本分散として２００００ｒｐｍで１５分間の条件で混合、混練を行った。
【００７８】
次いで、基材として、ポリプロピレン（ＰＰ）とポリエチレン（ＰＥ）からなるＰＰ／ＰＥ／ＰＰの三層構造の微多孔質膜を用い、この基材の（Ａ）片面のみに、あるいは、（Ｂ）両面に、上記のとおり調整した耐熱層形成用ペーストを塗布した。なお、基材の厚みは２０μｍで、シャットダウン温度（ＰＥ層の軟化点）が１２８℃のものを用意した。耐熱層形成用ペーストはグラビア塗工法により塗工した。塗工条件としては、線数：♯１００本／ｉｎｃｈ、インキ保有量：１９．５ｍｌ／ｃｍ２のグラビアロールを用い、塗工速度を３ｍ／分、グラビアロール速度を３．８ｍ／分、グラビア速度／塗工速度比を１．２７の条件で塗工した。塗工後のセパレータを乾燥させることで、耐熱層を形成した。なお、セパレータ全体の厚みは、（Ａ）片面のみ耐熱層を形成した片面ＨＲＬセパレータは２５μｍで、（Ｂ）両面に耐熱層を形成した両面ＨＲＬセパレータは３０μｍであった。
【００７９】
≪負極≫
まず、天然黒鉛粉末９６質量％に対して、ピッチが４質量％となるようにこれらを混合および含浸させ、不活性雰囲気下、１０００℃〜１３００℃にて１０時間焼成することで、表面を非晶質炭素で被覆した黒鉛を用意した。得られた非晶質炭素被覆黒鉛は、Ｄ５０が１０．５μｍであり、ＢＥＴ比表面積が３．８ｍ２／ｇであった。
かかる非晶質炭素被覆黒鉛を負極活物質とし、これと、結着材としてのスチレンブタジエンブロック共重合体（ＳＢＲ）と、増粘剤としてのカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）とを、これら材料の質量比が９８．６：０．７：０．７となるようにイオン交換水と混合することにより、負極活物質層形成用ペーストを調製した。このペーストを、負極集電体としての銅箔（厚さ１０μｍ）に、その一端に沿って未塗工部を残しつつ、単位面積あたりの負極活物質の被覆量（目付量）が両面で７．３ｍｇ／ｃｍ２となるように塗布し乾燥させた。乾燥後、圧延プレス機にて、負極活物質層の密度がおよそ１．０〜１．２ｇ／ｃｍ３となるように圧延を行った。これを、所定の幅を有するようにスリットし、負極活物質層の幅が１０２ｍｍで、長さが３２００ｍｍの負極を作製した。
【００８０】
≪正極≫
硫酸ニッケルと硫酸コバルトと硫酸マンガンの各水溶液を所定の割合で混合し、水酸化ナトリウムで中和することで、Ｎｉ０．３４Ｃｏ０．３３Ｍｎ０．３３（ＯＨ）２を基本構成とする前駆体を作製した。この前駆体を炭酸リチウムと所定の割合で混合し、大気雰囲気中、８００℃〜９５０℃の温度範囲で２４時間焼成することで、一般式Ｌｉ１．１４Ｎｉ０．３４Ｃｏ０．３３Ｍｎ０．３３Ｏ２で表わされる組成を有するリチウム遷移金属複合酸化物を調製した。このリチウム遷移金属複合酸化物は、Ｄ５０が６．０μｍであり、ＢＥＴ比表面積が１．１ｍ２／ｇであった。
かかる三元系のリチウム過剰遷移金属複合酸化物を正極活物質とし、導電材としてのアセチレンブラック（ＡＢ）と、結着剤としてのポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）を用い、これらの材料を質量比で９０：８：２となるようにＮＭＰと混合することにより正極活物質層形成用ペーストを調製した。次いで、正極集電体としてのアルミニウム箔（厚さ１５μｍ）に、その一端に沿って未塗工部を残しつつ、単位面積あたりの正極活物質の被覆量（目付量）が両面でおよそ１１．２ｍｇ／ｃｍ２となるように該正極活物質層形成用ペーストを塗布、乾燥させることで、正極活物質層を形成した。乾燥後、圧延プレス機にて正極活物質層の密度がおよそ１．９〜２．３ｇ／ｃｍ３となるように圧延を行った。これを、所定の幅を有するようにスリットし、正極活物質層の幅が９０ｍｍで、長さが３０００ｍｍの正極を作製した。
【００８１】
≪評価用セルの組み立て≫
上記で作製したセパレータ２枚と、正極および負極を一枚ずつ用いて、評価用のリチウム二次電池を構築した。すなわち、セパレータを間に介して、正極と負極とを、互いの未塗工部が反対側に位置するように、また、負極活物質層が正極活物質層を幅方向で覆うように積層し、渦巻状に捲回し、次いで扁平形状に拉げさせることで、捲回型電極体を作製した。なお、用いたセパレータとその配置の仕方は以下のとおりである。また、捲回電極体における捲回数は、３０ターンとした。
【００８２】
＜サンプル１＞
なお、片面にのみ耐熱層を備えた片面ＨＲＬセパレータ（Ａ）を２枚用い、２枚とも耐熱層が負極活物質層に対向するように配設した捲回電極体を、サンプル１とした。
＜サンプル２＞
両面に耐熱層を備えた両面ＨＲＬセパレータ（Ｂ）を２枚用い、すなわち耐熱層が負極活物質層および正極活物質層の両方に対向するように配設した捲回電極体を、サンプル２とした。
＜サンプル３＞
片面にのみ耐熱層を備えた片面ＨＲＬセパレータ（Ａ）を２枚用い、２枚とも耐熱層が正極活物質層に対向するように配設した捲回電極体を、サンプル３とした。
＜サンプル４＞
片面にのみ耐熱層を備えた片面ＨＲＬセパレータ（Ａ）と、両面に耐熱層を備えた両面ＨＲＬセパレータ（Ｂ）を１枚ずつ用い、捲回電極体において片面ＨＲＬセパレータ（Ａ）の基材面が負極の捲回外周側に対向するように配設した捲回電極体を、サンプル４とした。
【００８３】
これらの捲回電極体を、非水電解質とともにアルミニウム製の角型電池容器に収容し、封口して評価用のリチウム二次電池１〜４を構築した。非水電解液としては、エチレンカーボネート（ＥＣ）とエチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）とジメチルカーボネート（ＤＭＣ）とを３：３：４（体積比）で混合した混合溶媒に、リチウム塩としての１．１ｍｏｌ／ＬのＬｉＰＦ６（ＬＰＦＯ）と、添加剤としてのジフルオロリン酸塩（ＬｉＰＯ２Ｆ２）とリチウムビスオキサレートボレート（Ｌｉ［Ｂ（Ｃ２Ｏ４）］２）を各０．０２５ｍｏｌ／Ｌずつ溶解させたものを用いた。
かかる評価用のリチウム二次電池１〜４の電池容量は、３．８Ａｈである。また、正極活物質層と負極活物質層の初期充電容量の測定値から対向容量比を求めたところ、その値は１．８であった。
【００８４】
［熱安定性の評価］
上記で構築した評価用のリチウム二次電池１〜４に対して、下記の条件で熱安定性の評価を行った。すなわち、適切な初期コンディショニング処理を施した後、連続本充電試験を行うことで強制的に電池をシャットダウンさせ、その後の漏れ電流の大きさを評価した。
具体的には、初期コンディショニング処理として、室温（２５℃）にて、１／１０Ｃの充電レートで３時間の定電流充電を行い、次いで１／３Ｃの充電レートで４．１Ｖまで定電流定電圧で充電する操作と、１／３Ｃの放電レートで３．０Ｖまで定電流放電させる操作とを、２〜３回繰り返した。
【００８５】
連続本充電試験としては、０℃において、ＳＯＣ３０％の状態となるまで低電流放電を行い、次いで、ＳＯＣ３０％の状態から電流６０Ａで最高到達電圧が４０Ｖとなるまで、定電流充電を行った。かかる連続本充電試験において、電池がシャットダウンした後の１０分間の電流値（漏れ電流値）を測定し、１０分間のうちの最大電流値を「漏れ電流値」として表１に示した。
また、連続本充電試験後の電池を解体して、電極体の状況について観察した。
【００８６】
【表１】
0005614597.tif 000002
【００８７】
表１の結果からわかるように、サンプル１およびサンプル２は、サンプル３およびサンプル４に比較して、漏れ電流値が大幅に大きかった。サンプル１およびサンプル２を解体したところ、これらの電池は正極を挟みこむようにセパレータが融着しているのが確認された。また、サンプル１およびサンプル２は、共に捲回外周側の負極活物質層とセパレータの耐熱層が対向する構成を含み、特に捲回曲部の捲回外周側の負極活物質層において比較的多量のリチウムが析出しており、場所によっては析出したリチウムによりセパレータと負極活物質層が固着しているのが観察された。これらのことから、サンプル１およびサンプル２は、捲回外周側の負極活物質層とセパレータの耐熱層が析出した金属リチウムにより固着し、シャットダウン時にセパレータが収縮することで比較的多くの箇所でセパレータが破損してしまい、これがシャットダウン後の漏れ電流の増大につながったものと考えられる。
【００８８】
一方、サンプル３とサンプル４は比較的漏れ電流が少ないものの、サンプル３に比べてサンプル４は更に漏れ電流値が低い。サンプル３およびサンプル４を解体したところ、サンプル３は負極を挟みこむように２枚のセパレータが融着していたのに対し、サンプル４にはセパレータの粘着および融着は確認されなかった。このことから、サンプル３は、対向するセパレータが融着し、これがシャットダウン時にさらに収縮することでセパレータの破損を招き、シャットダウン後の漏れ電流を増大させたものと考えられる。
一方の、ここに開示される発明のサンプル４のリチウム二次電池は、捲回電極体において、負極活物質層の外周側には耐熱層を配置させずに基材を配置させ、その他の活物質層の表面には耐熱層を配置させるようにしている。そのため、セパレータと負極活物質層の固着や、セパレータ同士の粘着が起こらない。したがって、セパレータの破断個所が極めて少なく抑えられ、そのためシャットダウン後の漏れ電流量が少なく熱安定性が良好になったものと思われる。
【００８９】
図７に、かかる連続本充電試験におけるシャットダウン後のサンプル３および４の電池の電流および温度の挙動を概念的に示した。温度曲線および電流曲線共に、上のラインがサンプル３を、下のラインがサンプル４を表している。サンプル３に比較してサンプル４は、シャットダウン後の漏れ電流が極めて少量であるため、シャットダウン後の電池の発熱が抑えられ、電池温度が全体的に低く安定する。すなわち、ここに開示される発明によると、過充電等により電池がシャットダウンした後の熱安定性が良好に保たれることが確認された。
【００９０】
［メルトダウン時の評価］
上記サンプル４と同じ評価用のリチウム二次電池を用意し、メルトダウン時の電池状態を確認した。すなわち、上記の初期コンディショニング後の電池に対し、室温（２５℃）にて、０．２Ｃの充電レートで４．２Ｖとなるまで定電流定電圧で充電した。この電池に５ｋｇのおもりを載せてオーブンに入れ、オーブンを２００℃まで昇温したときの電池電圧状態を調べた。その結果、２００℃までの加熱において電圧の急降下は観察されず、セパレータが溶融するメルトダウンに起因する内部短絡が防止されていることが確認できた。
以上、本発明を好適な実施形態により説明してきたが、こうした記述は限定事項ではなく、勿論、種々の改変が可能である。
【符号の説明】
【００９１】
１  車両
１０  非水電解質二次電池（リチウムイオン電池）
２０  捲回型電極体
３０  正極
３２  正極集電体
３３  未塗工部
３４  正極活物質層
４０  正極端子
５０  負極
５２  負極集電体
５３  未塗工部
５４  負極活物質層
６０  負極端子
７０  セパレータ
７０Ａ  片面ＨＲＬセパレータ（セパレータ）
７０Ｂ  両面ＨＲＬセパレータ（セパレータ）
７２  基材
７４  耐熱層
８０  電池ケース
８２  蓋体
８４  容器本体
８６  注液口
８８  安全弁
１００  組電池
ＷＬ  捲回軸
【図１】
0005614597.tif 000003
【図２】
0005614597.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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