(57)【要約】【課題】自己放電が抑制された、負極にチタン酸リチウムを用いた非水電解質電池を提供すること。【解決手段】一実施形態によると、非水電解質電池の製造方法が提供される。一実施形態に係る非水電解質電池の製造方法は、チタン酸リチウムを含む負極と、正極と、非水電解質とを含む非水電解質電池を組み立てることと、組み立てた非水電解質電池を充電することと、充電した非水電解質電池に対して放電を行うこととを含む。充電した非水電解質電池に対して行う放電は、非水電解質電池の充電状態ＳＯＣが１０〜９５％となるように、５Ｃ以上のレートで０．２秒以上にわたって行う。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
チタン酸リチウムを含む負極と、正極と、非水電解質とを含む非水電解質電池を組み立てることと、
前記組み立てた非水電解質電池を充電することと、
前記充電した非水電解質電池に対して、５Ｃ以上のレートで、０．２秒以上の放電を行って、前記非水電解質電池の充電状態ＳＯＣを１０〜９５％にすることと
を含むことを特徴とする非水電解質電池の製造方法。
【請求項２】
前記放電のレートを７Ｃ以上１００Ｃ以下の範囲にすることを特徴とする請求項１に記載の非水電解質電池の製造方法。
【請求項３】
前記放電を−３０℃以上４０℃以上の温度で行うことを特徴とする請求項２に記載の非水電解質電池の製造方法。
【請求項４】
チタン酸リチウムを含む負極と、正極と、非水電解質とを含む非水電解質電池を備えた電池パックを組み立てることと、
前記組み立てた電池パックを充電することと、
前記充電した電池パックに対して、５Ｃ以上のレートで、０．２秒以上にわたる放電を行って、前記非水電解質電池の各々の充電状態ＳＯＣを１０〜９５％にすることと
を含むことを特徴とする電池パックの製造方法。
【請求項５】
チタン酸リチウムを含む負極と、正極と、非水電解質と含む非水電解質電池の使用方法であって、
５Ｃ以上のレートで０．２秒以上にわたる放電を行うことにより、前記非水電解質電池の充電状態ＳＯＣを１０〜９５％にした後、放電を停止することを特徴とする非水電解質電池の使用方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、非水電解質電池の製造方法、電池パックの製造方法および非水電解質電池の使用方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車（ＥＶ）やハイブリッド自動車（ＨＥＶ）、電動バイク、フォークリフトなどに用いられる大型及び大容量電源としては、エネルギー密度の高い非水電解質電池（例えば、リチウムイオン電池）が注目されており、高寿命や安全性などに配慮しながら、大型化及び大容量化のための開発が行われている。大容量電源としては、駆動電力を大きくするため、直列あるいは並列に接続した多数個の電池を含む組電池が開発されている。
【０００３】
非水電解質電池には、負極にカーボン材料を用いるリチウムイオン電池とチタン酸リチウムを用いるリチウム電池とが含まれる。
【０００４】
負極にチタン酸リチウム電池を用いる電池は、負極電位がカーボン負極に比して高いおかげで、寿命特性や安全性・入出力特性、特に急速充電特性に優れる。
【０００５】
反面、負極にチタン酸リチウムを用いた非水電解質電池は、電解液と負極活物質との間に、電解液が分解して生じる生成物による皮膜が成長しづらいので、自己放電が早く起こるという問題がある。そのため、負極にチタン酸リチウムを用いた非水電解質電池を充電し、その後放置しておくと、この非水電解質電池の蓄電量は自己放電によって低下する。
【０００６】
蓄電量が充電量よりも大きく低下した非水電解質電池を搭載した自動車では、期待する走行距離を得ることが難しい。
【０００７】
また、負極にチタン酸リチウムを用いた複数個の非水電解質電池を直列に接続して組電池を組み立てる際には、自己放電速度差の影響で電池間に蓄電状態のばらつきが生じるおそれがある。電池間の蓄電状態のばらつきは、組電池を備える電池パックの容量に悪影響を与えうる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１０−６９９２２号公報
【特許文献２】特開２０００−１２０９０号公報
【特許文献３】特開２００７−８７９０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明が解決しようとする課題は、自己放電が抑制された、負極にチタン酸リチウムを用いた非水電解質電池の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
一実施形態によると、非水電解質電池の製造方法が提供される。一実施形態に係る非水電解質電池の製造方法は、チタン酸リチウムを含む負極と、正極と、非水電解質とを含む非水電解質電池を組み立てることと、組み立てた非水電解質電池を充電することと、充電した非水電解質電池に対して放電を行うこととを含む。充電した非水電解質電池に対して行う放電は、非水電解質電池の充電状態ＳＯＣが１０〜９５％となるように、５Ｃ以上のレートで０．２秒以上にわたって行う。
【００１１】
一実施形態によると、電池パックの製造方法が提供される。一実施形態に係る電池パックの製造方法は、チタン酸リチウムを含む負極と、正極と、非水電解質とを含む非水電解質電池を備えた電池パックを組み立てることと、組み立てた電池パックを充電することと、充電した電池パックに対して放電を行うこととを含む。充電した電池パックに対して行う放電は、各非水電解質電池の充電状態ＳＯＣが１０〜９５％となるように、５Ｃ以上のレートで０．２秒以上にわたって行う。
【００１２】
一実施形態によると、非水電解質電池の使用方法が提供される。非水電解質電池は、チタン酸リチウムを含む負極と、正極と、非水電解質と含む。一実施形態に係る非水電解質電池の使用方法は、５Ｃ以上のレートで０．２秒以上にわたる放電を行うことにより、前記非水電解質電池の充電状態ＳＯＣを１０〜９５％にした後、放電を停止する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、第１の実施形態に係る製造方法で製造できる非水電解質電池の負極集電体表面からの距離と、負極活物質層中の相対的なＬｉ+イオン濃度との関係の一例を概略的に示した模式図である。
【図２】図２は、第１の実施形態に係る製造方法で製造できる非水電解質電池が具備する電極群を部分的に拡大した概略図である。
【図３】図３は、第１の実施形態に係る製造方法で製造できる非水電解質電池の分解斜視図である。
【図４】図４は、第２の実施形態に係る製造方法で製造できる電池パックの一例の電気回路を示すブロック図である。
【図５】図５は、第３の実施形態に係る使用方法に従って電気自動車の電源を落とす際に実行することができる手順の一例を示す概略フローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、実施形態を図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明において、同一又は類似した機能を発揮する構成要素には全ての図面を通じて同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。
【００１５】
（第１の実施形態）
第１の実施形態によると、非水電解質電池の製造方法が提供される。第１の実施形態に係る非水電解質電池の製造方法は、チタン酸リチウムを含む負極と、正極と、非水電解質とを含む非水電解質電池を組み立てることと、組み立てた非水電解質電池を充電することと、充電した非水電解質電池に対して放電を行うこととを含む。充電した非水電解質電池に対して行う放電は、非水電解質電池の充電状態ＳＯＣが１０〜９５％となるように、５Ｃ以上のレートで０．２秒以上にわたって行う。
【００１６】
ここで、ＳＯＣは、「state of charge」の略語であり、電池の「充電状態ＳＯＣ」は、該電池の満充電の状態の電気量に対する、該電池に蓄電されている電気量の百分率を指す。
【００１７】
充電した非水電解質電池に対して、非水電解質電池の充電状態ＳＯＣが１０〜９５％となるように、５Ｃ以上のレートで０．２秒以上にわたって放電を行うことの目的は、充電した非水電解質電池の自己放電を抑えることにある。
【００１８】
先に述べたように、負極にチタン酸リチウムを用いる非水電解質電池は、自己放電が早い。これは、繰り返しになるが、負極にチタン酸リチウムを用いる非水電解質電池では、非水電解質と負極活物質層との間に被膜が生成しづらく、そのせいで充電によりリチウムイオンが挿入された状態のチタン酸リチウムからリチウムイオンが放出されやすいことによる。
【００１９】
発明者らは、鋭意研究の結果、チタン酸リチウムを含む負極を備えた電極群を具備した非水電解質電池に対して、充電を施し、その後、大電流、すなわち５Ｃ以上のレートで２秒以上にわたって放電を行うことによって、負極活物質層の非水電解質に接する部分にリチウムイオン濃度が低い層、すなわちリチウムイオン欠乏層を形成することができることと、このリチウムイオン欠乏層が該非水電解質電池の自己放電を抑制できることとを見出した。
【００２０】
図１に、第１の実施形態に係る製造方法で製造できる非水電解質電池の負極集電体表面からの距離と、負極活物質層中の相対的なＬｉ+イオン濃度との関係の一例を概略的に示したグラフを示す。
【００２１】
図１において、横軸は集電体表面からの距離を示しており、距離０は負極集電体表面に対応し、距離Ｌは負極活物質層と非水電解質との界面に対応している。図１のグラフに示す曲線（５Ｃ）は、チタン酸リチウムを含む負極を備えた電極群を具備した非水電解質電池に対して、満充電を施し、その後５Ｃのレートで６分間にわたりＳＯＣ５０％まで強制的に放電した直後の負極活物質層中の相対的なリチウムイオン濃度を示している。図１のグラフに示す曲線（１Ｃ）は、チタン酸リチウムを含む負極を備えた電極群を具備した非水電解質電池に対して、ＳＯＣ１００％まで充電を施し、その後１ＣのレートでＳＯＣ５０％まで強制的に放電した直後の負極活物質層中の相対的なリチウムイオン濃度を示している。
【００２２】
図１のグラフから明らかなように、曲線（５Ｃ）の条件で放電を行った非水電解質電池において、負極活物質層のそれを担持する負極集電体表面から距離ｌだけ離れた部分から距離Ｌだけ離れた部分、すなわち非水電解質との界面までは、リチウムイオン濃度が０に近い。すなわち、上記放電により、充電状態の非水電解質電池において、負極活物質層の非水電解質との界面付近にリチウムイオン欠乏層が形成することを、図１から確認することができる。
【００２３】
これとは逆に、曲線（１Ｃ）の条件のように低いレートで放電を行うと、負極活物質の非水電解質との界面付近にリチウム欠乏層が形成されない。
【００２４】
理論によって縛られることを望まないが、発明者らは、鋭意研究の結果、このようにリチウムイオン欠乏層が形成する理由を以下のように考えている。
【００２５】
まず、発明者らは、チタン酸リチウムのリチウムイオン挿入反応が不均一二相反応であると考えている。ここで、不均一二相反応であるチタン酸リチウムのリチウムイオン挿入反応とは、チタン酸リチウムが、リチウムイオンが「満」の状態および「空」の状態以外の中間のリチウムイオン濃度状態を採りづらいことを意味する。
【００２６】
また、発明者らは、リチウムイオンが「満」の状態のチタン酸リチウムとリチウムイオンが「空」の状態のチタン酸リチウムとで、電気的特性、すなわち導電性およびイオン伝導性に大きな違いがあり、そのため、チタン酸リチウムを含む負極は、直前の充放電履歴により、すなわち最後に行われた充放電によりこれらの電気的特性が大きく異なる「ヒステリシス特性」があると考えている。前記電気的特性の違いとしては、リチウムイオンが「空」の状態のチタン酸リチウムが、リチウムイオンが「満」の状態のそれに比べて、導電性およびイオン伝導性が低いことが挙げられる。
【００２７】
このようなチタン酸リチウムを負極に用いる非水電解質電池を大電流で強制的に放電させると、まず負極活物質層の非水電解質との界面付近に含まれるチタン酸リチウムからリチウムイオンが脱離する。一方、上で説明したように、リチウムイオンが「空」の状態のチタン酸リチウムは、イオン伝導性が低く、リチウムイオンを通しにくい。チタン酸リチウムを含む負極活物質層におけるリチウムイオン濃度の均一化は、リチウムイオンが「空」の状態のチタン酸リチウムを通ることを必要とするので、起こりにくい。そのため、大電流での強制放電を続けると、負極活物質層におけるリチウムイオン濃度の均一化があまり進まないまま、負極活物質層において非水電解質との界面に近いチタン酸リチウムから順にリチウムイオンが一方的に脱離し続ける。その結果、図１に示すように、負極活物質層の非水電解質に接する部分にリチウムイオン欠乏層が形成される。
【００２８】
なお、負極にカーボンなどを用いた非水電解質電池でも、大電流での強制放電により、負極活物質層の非水電解質に接する部分にリチウムイオン欠乏層が形成される。しかしながら、カーボンなどの材料はリチウムイオン濃度が低い状態でもイオン伝導性が高いので、カーボンなどの材料を含む負極活物質層では、リチウムイオン欠乏層が形成されても、負極活物質内でのリチウムイオン濃度の均一化が迅速に起き、その結果リチウムイオン欠乏層が消失する。
【００２９】
一方、チタン酸リチウムは、上で説明したように、リチウムイオン濃度が低い状態ではイオン伝導性が低いので、負極活物質内でのリチウムイオン濃度の均一化が起きにくく、その結果負極活物質層はリチウムイオン欠乏層を比較的長期間保持することができる。
【００３０】
次に、負極活物質層の非水電解質に接する部分に形成されたリチウムイオン欠乏層が非水電解質電池の自己放電を抑制できる理由を、図２を参照しながら、以下に詳細に説明する。
【００３１】
図２は、第１の実施形態に係る製造方法で製造できる非水電解質電池が具備する電極群を部分的に拡大した概略図である。
【００３２】
第１の実施形態に係る製造方法は図２に示す非水電解質電池１を提供することができる。
【００３３】
詳細に関しては図３をさらに参照しながら説明するが、図２に示す非水電解質電池１は、負極３１、正極３２および負極３１と正極３２とに挟まれたセパレータ３３を含む電極群３を具備する。セパレータ３３は図示しない非水電解質を含浸している。
【００３４】
非水電解質電池１では、充電時には、正極３２が含む正極活物質層３２ｂからセパレータ３３、すなわち非水電解質を介して負極３１が含む負極活物質層３１ｂへと、すなわち（Ａ）の方向にリチウムイオンが移動する。一方、非水電解質電池１では、放電時には、負極活物質層３１ｂから非水電解質を介して正極活物質層３２ｂへと、すなわち（Ｂ）の方向にリチウムイオンが移動する。このように、非水電解質電池１の充放電には、非水電解質を通るリチウムイオンの移動が伴う。
【００３５】
充電されて直ぐの非水電解質電池１では、リチウムイオンが「満」の状態のチタン酸リチウムが負極活物質層３１ｂの非水電解質との界面付近に存在する。チタン酸リチウムを負極に用いる非水電解質電池では、この界面に被膜が生じにくい。そのため、このような状態の非水電解質電池１では、非水電解質に接するチタン酸リチウムからリチウムイオンが脱離しやすい。すなわち、このような状態の非水電解質電池１は放電しやすい。
【００３６】
一方、第１の実施形態に係る製造方法にしたがって製造できる電池は、図１を参照しながら説明したように、負極活物質層３１ｂの非水電解質に接する部分にリチウムイオン欠乏層が形成されている。
【００３７】
リチウムイオン欠乏層は、リチウムイオンが極めて少ないので、負極活物質層３１ｂ表面から非水電解質に移動するリチウムイオンの量は極めて少ない。
【００３８】
また、先に説明したように、チタン酸リチウムは、リチウムイオン濃度が低い状態では、リチウムイオンが高い状態に比べて、導電性およびイオン伝導性が低い。そのため、リチウムイオン欠乏層に隣接するリチウムイオンに比較的富んだ部分からリチウムイオン欠乏層を横切って非水電解質内に入るリチウムイオンの量は、極めて少ない。すなわち、負極活物質層の非水電解質に接するリチウムイオン欠乏層はそれを通るリチウムイオンの非水電解質への移動を抑制することができる。
【００３９】
このように、非水電解質との界面にリチウムイオン欠乏層を有する負極を含む電極群を具備した非水電解質電池は、負極活物質層から非水電解質へのリチウムイオンの移動を抑制することができるので、自己放電を抑制することができる。
【００４０】
充電した非水電解質電池に対して、５Ｃ以上のレートで０．２秒以上にわたり放電を行って、該非水電解質電池の充電状態ＳＯＣを１０〜９５％にすることによって、負極活物質層のリチウムイオン欠乏層に隣接するリチウムに富んだ部分と非水電解質との距離を十分に確保でき、それにより負極活物質層から非水電解質へのリチウムイオンの移動を十分に抑制することができ、自己放電を抑えることができる。
【００４１】
充電した非水電解質電池に対して、５Ｃ未満のレートで放電を行うと、負極活物質層のリチウムイオン欠乏層に隣接するリチウムに富んだ部分と非水電解質との距離が短くなる、またはリチウムイオン欠乏層が形成されないので、負極活物質層から非水電解質へのリチウムイオンの移動を十分に抑制できなくなる。たとえば、上記放電を図１の曲線（１Ｃ）で示したように１Ｃ程度のレートで２５℃で行うと、負極活物質層と非水電解質との界面からの距離とは無関係に、負極活物質層におけるリチウムイオン濃度は均一になりやりやすい。すなわち、このような放電条件では、リチウムイオン欠乏層を形成することが困難である。
【００４２】
また、充電した非水電解質電池に対して、０．２秒未満の期間にわたって放電を行っても、リチウムイオンの移動を十分に抑制できるリチウムイオン欠乏層を負極活物質に形成させることが困難である。
【００４３】
充電した非水電解質電池に対して、０．２秒以上の期間にわたって放電を行って、該非水電解質電池の充電状態ＳＯＣを１０％未満にすると、得られる非水電解質電池は、完全放電状態に近くなる。このような非水電解質電池は、該非水電解質電池の長期間の保管または輸送などの間に過放電状態になるおそれがある。
【００４４】
充電した非水電解質電池に対して行う放電のレートは、７Ｃ以上１００Ｃ以下の範囲にすることが好ましい。充電した非水電解質電池に対して行う放電のレートを７Ｃ以上にすると、負極活物質層のリチウムイオン欠乏層に隣接する比較的リチウムに富んだ部分と非水電解質との距離をさらに十分に確保でき、それにより負極活物質層から非水電解質へのリチウムイオンの移動をさらに十分に抑制することができる。また、１００Ｃ以下のレートでの放電は、大掛かりな冷却設備を必要とせず、そのため非水電解質電池の生産性を向上させることができる。
【００４５】
充電した非水電解質電池に対して行う放電は、−３０℃以上４０℃以下の温度で行うことが好ましい。この温度範囲内で上記放電を行うと、リチウム欠乏層とそれに隣接する部分との間でのリチウムイオン濃度の均一化をさらに抑制することができる。そのため、−３０℃以上４０℃以下の温度で上記放電を行うと、負極活物質層のリチウムイオン欠乏層とそれに隣接する比較的リチウムに富んだ部分との界面をより明確にすることができ、それにより負極活物質層から非水電解質へのリチウムイオンの移動をさらに十分に抑制することができる。
【００４６】
充電した非水電解質電池に対して行う放電は、０℃以上３０℃以下の温度で行うことがより好ましい。この範囲内における温度で上記放電は、室温により近い温度で行うことができるので、非水電解質電池の生産性を向上させることができる。
【００４７】
以下、図面を参照しながら、第１の実施形態に係る非水電解質電池の製造方法をより詳細に説明する。
【００４８】
図３は、第１の実施形態に係る製造方法で製造できる非水電解質電池の分解斜視図である。
【００４９】
第１の実施形態に係る製造方法によると、例えば、図３に示す構造の非水電解質電池１が製造される。
【００５０】
図３に示す電池１は、開口部を有する有底角筒型容器２ａと、容器２ａ内に収納された偏平型電極群３と、偏平型電極群３に含浸された非水電解質（例えば非水電解液（図示しない））と、容器２ａの開口部に例えば溶接によって固定された蓋体２ｂとを有する。
【００５１】
容器２ａとしては、様々な材質のものを使用することができる。容器２ａとして使用できる材料の例については後述する。
【００５２】
偏平型電極３は、図２に示す負極３１、正極３２、および負極３１と正極３２との間に挟まれたセパレータ３３とを備える。
【００５３】
負極３１は、例えば金属箔からなる帯状の負極集電体３１ａと、負極集電体３１ａの一部に担持された負極活物質含有層３１ｂとを含む。負極集電体３１ａのうち、負極活物質層３１ｂを担持していない部分の少なくとも一部は負極集電タブ３１ｃとして働く。
【００５４】
負極活物質層３１ｂは、チタン酸リチウムを含む。チタン酸リチウムとしては、例えば、スピネル構造をもったものを使用することができる。スピネル構造以外の構造を有するチタン酸リチウムとしては、ブロンズ構造のチタン酸リチウムが考えられる。たとえばルチル型またはアナターゼ型のリチウムチタン酸化物を用いることもできる。寿命特性および内部抵抗の観点から、スピネル構造を有したチタン酸リチウムを用いることが好ましい。
【００５５】
正極３２は、例えば金属箔からなる帯状の正極集電体３２ａと、正極集電体３２ａの一部に担持された正極活物質層３２ｂとを含む。正極３２で使用できる材料については後述する。正極集電体３２ａのうち、正極活物質層３２ｂを担持していない部分の少なくとも一部は正極集電タブ３２ｃとして働く。
【００５６】
セパレータ３３として用いることができる材料の例については後述する。
【００５７】
偏平型電極群３は、負極３１、セパレータ３３および正極３２をこの順で積層させたものを捲回した構造を有する。また、偏平型電極群３では、負極集電タブ３１ｃと正極集電タブ３２ｃとが捲回軸方向において互いに反対側に突出している。偏平型電極群３の作製方法については、後段でさらに説明する。
【００５８】
なお、図３に示す電極群３は偏平形状を有しているが、第１の実施形態に係る製造方法で作製される電極群３の形状は偏平形状に限られず、円筒形、積層型等の様々な形状を採ることができる。
【００５９】
偏平電極群３は、２つの挟持部材４を有する。挟持部材４は、第１の挟持部４ａと、第２の挟持部４ｂと、この第１および第２の挟持部４ａおよび４ｂを連結する連結部４ｃとを有する。負極集電タブ３１ｃおよび正極集電タブ３２ｃは、偏平状に捲回されているため、捲回の中心が空間になっている。この空間のうち、負極集電タブ３１ｃ内の空間に一方の挟持部材４の連結部４ｃが配置されており、正極集電タブ３２ｃ内の空間に他方の挟持部材４の連結部４ｃが配置されている。このような配置により、負極集電タブ３１ｃおよび正極集電タブ３２ｃは、それぞれ、連結部４ｃを境にして、その一部が第１の挟持部４ａによって挟持され、且つ負極集電タブ３１ｃまたは正極集電タブ３２ｃ内の前記空間を挟んで前記一部と向き合う他の一部が第２の挟持部４ｂによって挟持されている。
【００６０】
電極群３の最外周のうち、負極集電タブ３１ｃおよび正極集電タブ３２ｃを除いた部分は、絶縁テープ５により被覆されている。
【００６１】
蓋体２ｂは、矩形形状をしている。蓋体２ｂには、非水電解液を注入するための注液口（図示しない）が開口されている。注液口は、電解液の注液後、封止蓋（図示しない）によって封止される。
【００６２】
図３に示す電池は、負極リード６と負極端子７と正極リード８と正極端子９とをさらに備える。  
負極リード６は、負極端子７と電気的に接続するための接続プレート６ａと、接続プレート６ａに開口された貫通孔６ｂと、接続プレート６ａから二股に分岐し、下方に延出した短冊状の集電部６ｃとを有する。負極リード６の２つの集電部６ｃは、その間に負極集電タブ３１ｃを挟持する挟持部材４と負極集電タブ３１ｃとを挟み、溶接によって挟持部材４に電気的に接続されている。
【００６３】
正極リード８は、正極端子９と電気的に接続するための接続プレート８ａと、接続プレート８ａに開口された貫通孔８ｂと、接続プレート８ａから二股に分岐し、下方に延出した短冊状の集電部８ｃとを有する。正極リード８の２つの集電部８ｃは、その間に正極集電タブ３２ｃを挟持する挟持部材４と正極集電タブ３２ｃとを挟み、溶接によって挟持部材４に電気的に接続されている。
【００６４】
負極リード６および正極リード８を挟持部材４を介して負極集電タブ３１ｃおよび正極集電タブ３２ｃのそれぞれに電気的に接続する方法としては、特に限定されるものではないが、例えば超音波溶接やレーザー溶接等の溶接が挙げられる。
【００６５】
負極端子７は、蓋体２ｂおよび負極リード６に絶縁部材７ａを介してかしめ固定されている。正極端子９は、蓋体２ｂおよび正極リード８に絶縁部材９ａを介してかしめ固定されている。
【００６６】
次に、第１の実施形態に係る非水電解質電池の製造方法を順に説明する。
【００６７】
第１の実施形態に係る製造方法は、チタン酸リチウムを含む負極３１を作製することを含む。
【００６８】
チタン酸リチウムは、表面積が１〜１０ｍ2／ｇであることが好ましい。表面積を１ｍ2／ｇ以上にすることによって、電極反応に寄与する有効面積を大きくすることができるため、大電流放電特性を向上することができる。表面積を１０ｍ2／ｇ以下にすることによって、電解液との反応量を少なくすることができるため、高い充放電効率と、貯蔵時のガス発生量の抑制とを達成することができる。
【００６９】
負極３１は、例えば以下のようにして作製することができる。  
まず、負極活物質であるチタン酸リチウムに結着剤を添加し、これらを適当な溶媒中に懸濁して懸濁液を得る。結着剤としては、例えばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＥＦ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、フッ素系ゴムなどを用いることができる。
【００７０】
導電性を高めるために、導電剤を懸濁液にさらに添加してもよい。導電剤としては、例えばアセチレンブラック、カーボン、黒鉛などを用いることができる。
【００７１】
次に、このようにして得られた懸濁液を帯状の集電体の片面または両面に塗布する。集電体としては、例えばアルミニウム、銅、ニッケル、アルミニウム合金、銅合金、ニッケル合金などを使用することができる。
【００７２】
ここで、懸濁液の塗布は、負極集電タブ３１ｃを形成するために、懸濁液が塗布されない部分、例えば、帯状の集電体の長辺に平行な一端部が集電体に残るように行う。
【００７３】
その後、負極活物質を片面または両面に担持した集電体をプレスし、乾燥して、帯状の負極３１にする。
【００７４】
負極３１におけるチタン酸リチウム、導電剤および結着剤の配合比は、チタン酸リチウム７０〜９６重量％、導電剤２〜２８％、結着剤２〜２８重量％の範囲にすることが好ましい。導電剤の量が２重量％未満であると、集電性の欠如により大電流特性が低下する恐れがある。しかしながら、チタン酸リチウムの導電性が非常に高い場合、導電剤が不要な場合がある。その場合には上記配合比は結着剤２〜２９重量％とするのが好ましい。結着剤の量が２重量％未満であると、活物質含有層と集電体との結着性の欠如によりサイクル性能が低下するおそれがある。一方、高容量化の観点から、導電剤および結着剤の量は各々２８重量％以下であることが好ましい。
【００７５】
第１の実施形態に係る製造方法は、例えば以上のようにして作製した負極３１および別途作製した正極３２を、間にセパレータ３３を介在させて捲回した後、偏平形状にプレスすることにより、電極群３を形成することを含む。
【００７６】
電極群３は、たとえば、負極３１、セパレータ３３および正極３２を、負極集電タブ３１ｃが電極群３の捲回軸方向にセパレータ３３から突出し、且つ正極集電タブ３２ｃがこれとは反対方向にセパレータ６から突出するよう、負極３１および正極３２の位置をずらして捲回することによって形成することができる。なお、電極群３における負極３１、正極３２およびセパレータ３３は、接着性を有する高分子により電極群３における負極３１、正極３２およびセパレータ３３を一体化させてもよい。電極群３の作製後、電極群３の最外周を絶縁テープ５で被覆する。
【００７７】
第１の実施形態に係る製造方法は、作製したこの電極群３を容器２ａに収納することを含む。
【００７８】
電極群３の収納は、例えば以下の方法によって行うことができる。
【００７９】
まず、負極集電タブ３１ｃおよび正極集電タブ３２ｃのそれぞれに挟持部材４を取り付ける。一方、図３を参照しながら説明したように、負極端子７を蓋体２ｂおよび負極リード６に絶縁部材７ａを介してかしめ固定し、正極端子９を蓋体２ｂおよび正極リード８に絶縁部材９ａを介してかしめ固定する。
【００８０】
その後、負極リード６を電極群３の負極集電タブ３１ｃに取り付けられた挟持部材４に溶接し、正極リード８を電極群３の正極集電タブ３２ｃに取り付けられた挟持部材４に溶接する。その後、電極群３を容器２ａ内に収納する。容器２ａ内に電極群３を収納した後、容器２ａの開口部に蓋体２ｂを溶接する。
【００８１】
第１の実施形態に係る製造方法は、容器２ａに非水電解質を収納することを含む。非水電解質の収納は、例えば、電極群３を容器２ａに収納し、蓋体２ｂを容器２ａの開口部に溶接したのち、蓋体２ｂの注液口（図示しない）から非水電解質を容器２ａに注入することによって行うことができる。
【００８２】
第１の実施形態に係る製造方法は、電極群３および非水電解質を収納した容器２ａを封止して、非水電解質電池１を組み立てることを含む。容器２ａの封止は、非水電解質収納後、注液口を封止蓋で封止することによって行うことができる。
【００８３】
第１の実施形態に係る製造方法は、このようにして組み立てた非水電解質電池１を充電する工程を含む。この充電は、非水電解質電池の充電で通常行われる充電方法によって行うことができる。
【００８４】
この充電は、充電条件を変えることによって、非水電解質電池１を様々な充電状態ＳＯＣにすることができる。
【００８５】
この充電は複数回行うことができる。また、第１の実施形態に係る製造方法は、電池の製造で一般的に行われている工程、例えばエージング、容量測定および抵抗測定などの工程を含むことができる。そのため、上記充電は、これら各工程の前、後、および／またはこれらの工程の間に行うこともできる。
【００８６】
第１の実施形態に係る製造方法は、先に説明したように、充電した非水電解質電池１に対して、５Ｃ以上のレートで、０．２秒以上の放電を行って、非水電解質電池１の充電状態ＳＯＣを１０〜９５％にすることを含む。
【００８７】
この放電は、充電した状態の非水電解質電池１に対して行うので、第１の実施形態に係る製造方法が含みうる如何なる充電の後に行うことができる。例えば、初充電を施した非水電解質電池１に対して上記条件での放電を行ってもよいし、または充電が施され出荷準備の整った非水電解質電池１に対して上記条件での放電を行ってもよい。あるいは、上記条件での放電は、第１の実施形態に係る製造方法において、複数回行うこともできる。例えば、初充電を施した非水電解質電池１に対して上記条件での放電を行い、その後、エージングおよび容量測定に供された非水電解質電池１に対して、上記条件での放電を行うこともできる。
【００８８】
非水電解質電池１を客先に搬送する前に、該客先に要請されているまたは非水電解質電池１の公称の充電状態以上の充電状態まで充電した非水電解質電池１に対して上記放電を行って、該客先に要請されているまたは非水電解質電池１の公称の充電状態ＳＯＣにすることが好ましい。このような放電によると、非水電解質電池１の客先への搬送中の自己放電が抑えられるので、該客先に要請されているまたは非水電解質電池１の公称の充電状態にある非水電解質電池１を該客先に届けることができる。
【００８９】
以上に説明した放電を少なくとも最終工程において行うことにより、図３に示す非水電解質電池１を得ることができる。
【００９０】
以下、第１の実施形態に係る製造方法で使用することができる正極３２の作製方法、正極活物質、セパレータ３３、非水電解質、および容器２ａについて説明する。
【００９１】
＜正極の作製方法＞
第１の実施形態で使用することができる正極３２は、例えば以下の方法によって作製できる。
【００９２】
まず、正極活物質に結着剤および任意に導電剤を添加し、これらを適当な溶媒中に懸濁して懸濁液を得る。
【００９３】
用いることのできる正極活物質については後述する。また、結着剤および導電剤としては、例えば負極３１の作製例で示した材料を使用することができる。
【００９４】
次に、このようにして得られた懸濁液を帯状の集電体の片面または両面に塗布する。正極集電体３２ａとしては、例えばアルミニウム、アルミニウム合金などを使用することができる。
【００９５】
ここで、懸濁液の塗布は、正極集電タブ３２ｃが形成されるように、懸濁液が塗布されない部分、例えば帯状の集電体３２ａの長辺に平行な一端部が集電体に残るように行う。
【００９６】
その後、正極活物質を片面または両面に担持した集電体３２ａを乾燥およびプレスして、帯状の正極３２にする。
【００９７】
正極３２における正極活物質、導電剤および結着剤の配合比は、負極における配合比のそれと同様の範囲内で設定することができる。
【００９８】
＜正極活物質＞
正極３２の正極活物質層３２ｂの正極活物質としては、負極活物質であるチタン酸リチウムとの組み合わせにより充放電が可能なものを使用することができる。
【００９９】
正極活物質としては、コストおよび寿命の観点で、以下の２種類以上の活物質を混合したものを用いることが望ましい。
【０１００】
第１の正極活物質は、ＬｉＮｉ1-xＭ(a)xＯ2（Ｍ(a)はＣｏ、Ａｌ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｎｂ、Ｍｇ、ＢおよびＦからなる群より選ばれる元素の少なくとも一種を含み、Ｘは０≦Ｘ≦０．７の範囲を示す）である。
【０１０１】
ここで、Ｘが０．７より大きいと、コストあたりの容量が低下する。より好ましいＸの範囲は０．３≦Ｘ≦０．６である。Ｘが０．３より小さいと寿命特性に難がある。
【０１０２】
第２の正極活物質は、ＬｉＣｏ1-yＭ(b)yＯ2（Ｍ(b)はＮｉ、Ａｌ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｎｂ、Ｍｇ、ＢおよびＦからなる群より選ばれる元素の少なくとも一種を含み、Ｙは０≦Ｙ＜０．３の範囲を示す）である。
【０１０３】
還元ガスを酸化により処理する能力が充電状態のＬｉＣｏＯ2にはあると考えられているため、Ｙが０．３以上の場合、負極から発生した還元ガスの処理を行う能力が著しく低下する可能性がある。
【０１０４】
第１の正極活物質と第２の正極活物質との混合比は、９５：５〜３０：７０の重量比であることが好ましい。第１の正極活物質が９５重量％よりも大きいと、負極から発生した還元ガスの処理を行う能力が著しく低下する。第１の正極活物質が３０重量％未満であると、コストあたりの容量が低下する。
【０１０５】
＜セパレータ＞
セパレータ３３としては、例えば多孔質セパレータを用いることができる。多孔質セパレータとしては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、セルロース、またはポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）を含む多孔質フィルム、合成樹脂製不織布を挙げることができる。中でも、ポリエチレンあるいはポリプロピレンまたは両者からなる多孔質フィルムは、電池の安全性を向上できるため好ましい。
【０１０６】
＜非水電解質＞
非水電解質には、非水電解液を用いることができる。非水電解液は、例えば、電解質を有機溶媒に溶解することにより調製される。また、非水電解液として、リチウムイオンを含有した常温溶融塩も用いることができる。
【０１０７】
電解質としては、例えば、過塩素酸リチウム（ＬｉＣｌＯ4）、六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ6）、四フッ化ホウ酸リチウム（ＬｉＢＦ4）、六フッ化砒素リチウム（ＬｉＡｓＦ6）、トリフルオロメタスルホン酸リチウム（ＬｉＣＦ3ＳＯ3）、ビストリフルオロメチルスルホニルイミドリチウム［ＬｉＮ（ＣＦ3ＳＯ2）2］などのリチウム塩が挙げられる。電解質は、有機溶媒に対して、０．５〜２ｍｏｌ／Ｌの範囲で溶解させることが好ましい。
【０１０８】
有機溶媒としては、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）、ビニレンカーボネート（ＶＣ）などの環状カーボネート、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、メチルエチルカーボネート（ＭＥＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）などの鎖状カーボネート、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、２メチルテトラヒドロフラン（２ＭｅＴＨＦ）などの環状エーテル、ジメトキシエタン（ＤＭＥ）などの鎖状エーテル、γ−ブチロラクトン（ＢＬ）、アセトニトリル（ＡＮ）、スルホラン（ＳＬ）等を挙げることができる。これらの有機溶媒は、単独または２種以上の混合物の形態で用いることができる。
【０１０９】
常温溶融塩とは、常温において少なくとも一部が液状を呈する塩をいい、常温とは電源が通常作動すると想定される温度範囲をいう。電源が通常作動すると想定される温度範囲とは、上限が１２０℃程度、場合によっては６０℃程度であり、下限は−４０℃程度、場合によっては−２０℃程度である。
【０１１０】
常温溶融塩はリチウム塩と有機物カチオンの組み合わせからなる。リチウム塩としては、リチウム電池に一般的に利用されているような、広い電位窓を有するリチウム塩が用いられる。たとえば、ＬｉＢＦ4、ＬｉＰＦ6、ＬｉＣｌＯ4、ＬｉＣＦ3ＳＯ3、ＬｉＮ（ＣＦ3ＳＯ2）2，ＬｉＮ（Ｃ2Ｆ5ＳＯ2），ＬｉＮ（ＣＦ3ＳＣ（Ｃ2Ｆ5ＳＯ2）3）などを挙げられるが、これらの限定されるものではない。これらは、単独で用いても、２種類以上を混合して用いても良い。
【０１１１】
リチウム塩の含有量は、０．１〜３．０ｍｏｌ／Ｌであること、特に、１．０〜２．０ｍｏｌ／Ｌであることが好ましい。リチウム塩の含有量を０．１ｍｏｌ／Ｌ以上にすることによって、電解質の抵抗が小さくなり、大電流・低温放電性能が向上され、３．０ｍｏｌ／Ｌ以下にすることによって、電解質の融点が低下して常温で液状を保つことが可能となる。
【０１１２】
＜容器２ａ＞
容器２ａには、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄、ステンレスなどからなる金属缶で角形の形状のものが使用できる。容器の板厚は０．５ｍｍ以下が好ましく、さらに好ましい範囲は０．２ｍｍ以下である。
【０１１３】
容器２ａには、金属缶の代わりに、ラミネートフィルムからなる外装容器を使用することが可能である。ラミネートフィルムには、金属箔に樹脂フィルムで被覆された多層フィルムを使用することが好ましい。樹脂としてポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ナイロン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などの高分子を用いることができる。ラミネートフィルムの厚さは０．２ｍｍ以下にすることが望ましい。
【０１１４】
なお、容器２ａの形状は、角型に限定されるものではなく、円筒型、薄型、コイン型等にすることができる。
【０１１５】
以上説明した第１の実施形態に係る非水電解質電池の製造方法によると、充電した非水電解質電池に対して５Ｃ以上のレートで０．２秒以上にわたる放電を、該非水電解質電池の充電状態ＳＯＣが１０〜９５％になるように行うことによって、負極活物質層の非水電解質に接する部分にリチウムイオン欠乏層を形成させることができる。上で説明したように、負極活物質層の非水電解質に接する部分に形成されたリチウムイオン欠乏層は、負極活物質層から非水電解質へのリチウムの移動を抑制することができる。そのため、第１の実施形態に係る製造方法によると、自己放電が抑制された、負極にチタン酸リチウムを用いた非水電解質電池を提供することができる。このような非水電解質電池は、上で説明したように自己放電が抑制されるので、長期間保管されたりまたは長期間かけて搬送されたりしても過放電状態になりにくい。
【０１１６】
（第２の実施形態）
第２の実施形態によると、電池パックの製造方法が提供される。電池パックは、チタン酸リチウムを含む負極と、正極と、非水電解質とを含む複数の非水電解質電池を備えるものである。電池パックは、複数の非水電解質電池を電気的に接続して組電池とすることにより、組み立てることができる。第２の実施形態に係る電池パックの製造方法は、組み立てた電池パックを充電することと、充電した電池パックに対して放電を行うこととを含む。放電は、各非水電解質電池の充電状態ＳＯＣを１０〜９５％にするように、５Ｃ以上のレートで０．２秒以上にわたって行う。
【０１１７】
図４は、第２の実施形態に係る製造方法で製造できる電池パックの一例の電気回路を示すブロック図である。
【０１１８】
図４に示す電池パック１０は、複数の電池１（単電池）を備える。複数個の電池１は、例えば、第１の実施形態に係る非水電解質電池の製造方法で製造することができる。しかしながら、詳しくは後述するが、電池パック１０が備える電池１は、５Ｃ以上のレートでの０．２秒以上にわたる放電が行われていなくてもよい。複数の電池１は互いに直列に接続されて、組電池１１を構成している。
【０１１９】
電池パック１０は、保護回路１２、サーミスタ１３、および外部機器への通電用端子１４をさらに備える。
【０１２０】
組電池１１は、負極側配線１５および正極側配線１６により保護回路１２に電気的に接続されている。保護回路１２は、サーミスタ１３に電気的に接続されている。また、保護回路１２は、マイナス側配線１７およびプラス側配線１８により通電用端子１４に電気的に接続されている。
【０１２１】
サーミスタ１３は、複数の電池１または組電池１１の温度検知するように構成されている。電池１または組電池１１の温度に関する検知信号はサーミスタ１３から保護回路１２に送信される。
【０１２２】
保護回路１２は、所定の条件で、保護回路１２と通電用端子１４との間のマイナス側配線１７およびプラス側配線１８を遮断することができるように構成されている。所定の条件とは、例えば、サーミスタ１３の検出温度が所定温度以上になったとき、または電池１の過充電、過放電、過電流等を検知したときである。この検知方法は、個々の電池１または組電池１１全体について行われる。個々の電池１に対して検知を行う場合、電池電圧を検知してもよいし、正極電位もしくは負極電位を検知してもよい。組電池１１全体に対する検知は、個々の電池１中に参照極として用いるリチウム電極を挿入することで行うことができる。図４の電池パック１０の場合、電池１のそれぞれに電圧検知のための配線１９が接続されており、これら配線１９を通して検知信号が保護回路１２に送信される。
【０１２３】
なお、図４に示した複数の電池１は直列に接続されているが、電池容量を増大させるために並列に接続することもできる。無論、組み上がった電池パックを直列、並列に接続することもできる。
【０１２４】
また、電池パック１０の態様は用途により適宜変更することができる。
【０１２５】
第２の実施形態では、第１の実施形態で説明した放電を、図４に回路図を示す電池パック１０に組み込まれた組電池１１に対して行う。第１の実施形態で説明したように、この放電により、充電した非水電解質電池１の自己放電を抑えることができる。よって、第２の実施形態によると、電池パック１０の製造が長期間にわたったり、電池パック１０の製造が長期間搬送されたりしても、充電した非水電解質電池１の充電状態を維持することができ、非水電解質電池１の過放電を防ぐことができる。
【０１２６】
組電池１１に対して、充電を行い、続いて上記のように放電を行うことにより、組電池１１を構成する複数の非水電解質電池１の充電状態ＳＯＣを実質的に均一にすることができる。このように充電状態ＳＯＣが実質的に均一な複数の非水電解質電池１から構成される組電池１１を備える電池パック１０は、より安定的に電力を供給することができる。
【０１２７】
以上説明した第２の実施形態に係る電池パックの製造方法によると、充電したパック電池に対して５Ｃ以上のレートで０．２秒以上にわたる放電を行って、各非電解質電池の充電状態ＳＯＣを１０〜９５％にすることによって、負極活物質層の非水電解質に接する部分にリチウムイオン欠乏層を形成させることができる。そのため、第２の実施形態に係る製造方法によると、自己放電が抑制された、負極にチタン酸リチウムを用いた非水電解質電池を備える電池パックを提供することができる。このような電池パックは、上で説明したようにそれが備える非水電解質電池の自己放電を抑制することができるので、長期間保管されたりまたは長期間かけて搬送されたりしても過放電状態になりにくい。
【０１２８】
（第３の実施形態）
第３の実施形態によると、非水電解質電池の使用方法が提供される。非水電解質電池は、チタン酸リチウムを含む負極と、正極と、非水電解質と含む。第３の実施形態に係る非水電解質電池の使用方法は、５Ｃ以上のレートで０．２秒以上にわたる放電を行うことにより、前記非水電解質電池の充電状態ＳＯＣを１０〜９５％にした後、放電を停止する。
【０１２９】
非水電解質電池が使用される電子機器としては、例えば、電気自動車および携帯電話などが挙げられるが、これらに限定されない。
【０１３０】
第３の実施形態に係る使用方法で使用できる電気自動車の一例を説明する。
【０１３１】
この例の電気自動車は、電力を運動エネルギーに変換する駆動部を含む電子機器ユニットと、チタン酸リチウムを含む負極を備える電極群を具備する非水電解質電池と、非水電解質電池に電気的に接続されている放電機と、コントローラとを具備する。放電機は、非水電解質電池に対して、５Ｃ以上のレートで０．２秒以上にわたる放電を行って、非水電解質電池の充電状態ＳＯＣを１０〜９５％にするように構成されている。コントローラは、非水電解質電池から電子機器ユニットへの電力の供給と、放電機による非水電解質電池に対する放電とを制御するように構成されており、非水電解質電池から電子機器ユニットへの電力供給を遮断する際に、放電機に非水電解質電池に対する放電を行わせるように構成されている。
【０１３２】
この例の電気自動車が具備する電力を運動エネルギーに変換する駆動部としては、自動車の走行に寄与する機構、たとえばモーターが挙げられる。また、該駆動部の他の例としては、ドアおよび／または窓の開閉に寄与する機構、空調設備、ワイパーの作動に寄与する機構などの、自動車が備え得る様々な駆動部を挙げることができる。
【０１３３】
この例の電気自動車が具備する電気機器ユニットを構成する電子機器としては、駆動部の他に、例えばフロントライト、ブレーキランプ、ウィンカーおよび室内照明などの照明機器、カーオーディオなどの、自動車に搭載されうる様々なものが挙げられる。
【０１３４】
この例の電気自動車が具備する非水電解質電池は、チタン酸リチウムを含む負極を備える電極群を具備する。このような非水電解質電池としては、例えば第１の実施形態に係る製造方法で製造できる非水電解質電池１を用いることができる。
【０１３５】
非水電解質電池は、例えば上で説明した電気機器ユニットに電気的に接続されている。非水電解質電池から電気機器ユニットへの電力の供給は、コントローラによって制御される。
【０１３６】
また、非水電解質電池は、放電機に電気的に接続されている。放電機は、非水電解質電池に対して、５Ｃ以上のレートでの０．２秒以上にわたる放電を行って、非水電解質電池の充電状態ＳＯＣを１０〜９５％にするように構成されている。
【０１３７】
この放電機による放電は、コントローラによって制御される。具体的には、コントローラは、非水電解質電池から電気機器ユニットへの電力の供給を遮断する際、放電機に非水電解質電池に対して上記放電を行わせるように構成されている。
【０１３８】
この例の電気自動車は、非水電解質電池から電子機器ユニットへの給電停止に際して、負極にチタン酸リチウムを用いる非水電解質電池に対して５Ｃ以上のレートでの０．２秒以上にわたる放電を行うことができる。例えば、自動車の電源を落とす際に、非水電解質電池に対して５Ｃ以上のレートでの０．２秒以上にわたる放電を行うことができる。
【０１３９】
第１の実施形態の説明において述べたように、非水電解質電池に対する５Ｃ以上のレートで０．２秒以上にわたる放電を行って該非電解質電池のＳＯＣを１０〜９５％にすることにより、非水電解質電池の負極活物質層の非水電解質に接する部分にリチウムイオン欠乏層が形成される。このリチウムイオン欠乏層は、負極活物質から非水電解質へのリチウムイオンの移動を抑制することができるので、非水電解質電池の自己放電を抑制することができる。また、負極活物質層はこのリチウムイオン欠乏層を長期間保持できるので、この非水電解質電池の自己放電の抑制の効果を長期間持続させることができる。
【０１４０】
そのため、この例の電気自動車は、５Ｃ以上のレートで０．２秒以上にわたって放電を行って該非電解質電池のＳＯＣを１０〜９５％にすることにより非水電解質電池の自己放電を長期間抑制でき、この自動車を長期間使用しない間に非水電解質電池が過放電状態になることを防ぐことができる。すなわち、第３の実施形態に係る使用方法によると、この例の電気自動車のバッテリーが上がるのを長期間防ぐことができる。
【０１４１】
以下に、図面を参照しながら、第３の実施形態に係る使用方法に従って電気自動車の電源を落とす一例の手順を説明する。
【０１４２】
図５は、第３の実施形態に係る使用方法に従って電気自動車の電源を落とす際に実行することができる手順の一例を示す概略フローチャートである。
【０１４３】
まず、運転手が、上で説明した例の電気自動車を所定の位置に駐車する（開始）。
【０１４４】
次に、運転手または乗客が電気自動車の電源スイッチを押す（Ｓ１）。
【０１４５】
電源スイッチを押すことにより、コントローラは、非水電解質電池から電気機器ユニットへの電力供給を遮断する（Ｓ２）。
【０１４６】
また、コントローラは、非水電解質電池から電気機器ユニットへの電力供給を遮断した後、放電機に、非水電解質電池に対して５Ｃ以上のレートで０．２秒以上にわたる放電を行わせる（Ｓ３）。この放電により、非水電解質電池の負極活物質層の非水電解質に接する部分にリチウムイオン欠乏層が形成される。
【０１４７】
放電後、電気自動車の電源が落ちる（終了）。
【０１４８】
以上の手順を踏むことにより、非水電解質電池の負極活物質層の非水電解質に接する部分にリチウムイオン欠乏層が形成されるので、電気自動車が具備する非水電解質電池の自己放電を抑えることができる。また、負極活物質層に形成されたリチウムイオン欠乏層は長期間維持される。そのため、この自動車を長期間運転しない場合であっても、この自動車のバッテリーがあがることを防ぐことができる。
【０１４９】
以上説明した第３の実施形態によると、非水電解質電池５Ｃ以上のレートで０．２秒以上にわたる放電を行うことにより非水電解質電池の充電状態ＳＯＣを１０〜９５％にすることによって、負極活物質層の非水電解質に接する部分にリチウムイオン欠乏層を形成させることができる。そのため、第３の実施形態に係る使用方法によると、非水電解質電池の自己放電を抑制することができる。また、第１の実施形態の説明で述べたように、このようにして負極活物質層に形成されたリチウムイオン欠乏層は長期間維持されるので、第３の実施形態によると、非水電解質電池を具備する電気機器を長期間使用しない場合でも、非水電解質電池の過放電を防ぐことができる。
【０１５０】
（実施例）
以下に、実施例を説明する。
【０１５１】
（実施例１）
実施例１では、図３に示す非水電解質電池１と同様の電池を製造した。
【０１５２】
（負極３１の作製）
負極活物質として、スピネル型チタン酸リチウムＬｉ4Ｔｉ5Ｏ12を用いた。このスピネル型チタン酸リチウムと、グラファイトと、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）とを重量比１００：５：５で混合して、これらをＮ−メチルピロリドンに加えてスラリーとした。このようにして得られたスラリーを集電体としてのアルミニウム箔３１ａに両面塗布した。負極３１の塗布量は１００ｇ／ｍ2とした。
【０１５３】
スラリーを塗布した集電体３１ａを乾燥後、プレスすることによって、負極３１を作製した。
【０１５４】
（正極３２の作製）
正極活物質として、ＬｉＮｉ0.33Ｃｏ0.33Ｍｎ0.33Ｏ2とＬｉＣｏＯ2とを８０：２０で混合した正極活物質混合物を用意した。この正極活物質混合物と、カーボンブラックと、ＰＶｄＦとを、重量比１００：５：５で混合して、これらをＮ−メチルピロリドンに加えてスラリーとした。このようにして得られたスラリーを集電体としてのアルミニウム箔に両面塗布した。正極４の塗布量は１００ｇ／ｍ2とした。
【０１５５】
スラリーを塗布した集電体３２ａを乾燥後、プレスすることによって、正極３２を作製した。
【０１５６】
（セパレータ３３）
セパレータ３３にはポリエチレン製の３０μｍ厚のセパレータを用いた。
【０１５７】
（電極群３の作製）
上記正極、負極およびセパレータを用いて、図３に示す電極群３と同様の構造を有する偏平形の電極群３を作製した。電極群３の作製に用いた正極および負極における活物質含有スラリーの塗布長さおよび幅、並びにセパレータの長さおよび幅を以下の表１に示す。
【表１】
2014060009.tif 000003
【０１５８】
作製した電極群３をプレスして、偏平状電極群３を作製した。
【０１５９】
（電極群３の容器２ａへの収納）
作製した電極群３の負極集電タブ３１ｃを１つにまとめた状態で挟持部材４を用いて挟持した。次に、負極リード６の２つの集電部６ｃにより、負極集電タブ３１ｃを挟持した挟持部材４を挟み込み、超音波溶接により負極リード６の２つの集電部６ｃと挟持部材４とを接合した。同様に、作製した電極群３の正極集電タブ３２ｃを１つにまとめた状態で挟持部材４を用いて挟持した。次に、正極リード８の２つの集電部８ｃにより、正極集電タブ３２ｃを挟持した挟持部材４を挟み込み、超音波溶接により正極リード８の２つの集電部８ｃと挟持部材４とを接合した。
【０１６０】
電極群３を、容器２ａである角型のアルミニウム缶に収納した後、この缶２ａの開口部に蓋体２ｂを溶接によって取り付けた。
【０１６１】
（非水電解液の注液）
電極群３を収納した容器２ａ内に、蓋体３ｂの注液口から、非水電解液を缶２ａ内に注入した。非水電解液には、ＰＣおよびＭＥＣを１：２の体積比で混合した非水溶媒に、電解質であるＬｉＰＦ6を１．５ｍｏｌ／Ｌの濃度で溶解させたものを用いた。
【０１６２】
（非水電解質電池１の組み立て）
非水電解液注入後、注液口を封止蓋で封止することによって、非水電解質二次電池１の組み立てを完了した。
【０１６３】
（初充電）
組み立て後の電池１に、初充電として、０．１Ａおよび２．７Ｖまで１０時間の定電流定電圧（ＣＣＣＶ）充電を施した。
【０１６４】
（容量測定）
初充電した電池１を１．０Ａで１．５Ｖまで放電した。放電容量を測定すると１Ａｈであった。
【０１６５】
（放電）
容量測定した電池１を再度充電した。その後、電池１に対して、２５℃で、２０Ｃのレートで９０秒間放電し、ＳＯＣを５０％にした。
【０１６６】
（自己放電速度の計測）
放電を行った電池１を、３５℃において４週間放置した。その後、電池１のＳＯＣを測定した。
【０１６７】
放置前の電池１のＳＯＣと放置後の電池１のＳＯＣとの差をもとめることによって、自己放電速度を求めた。実施例１の電池１の自己放電速度は１％／４ｗｅｅｋであった。
【０１６８】
（実施例２〜４ならびに比較例１〜５）
実施例２〜４ならびに比較例１〜４では、最初の容量測定後に行う放電におけるレート、放電時間および調整後ＳＯＣを以下の表２に示した値にした以外、実施例１と同様の方法で電池を作製した。比較例５では、最初の容量測定後に放電を行わなかったこと以外、実施例１と同様の方法で電池を作製した。実施例２〜４ならびに比較例１〜５で作製した電池の自己放電速度を、実施例１と同様の方法で求めた。結果を表２に示す。
【表２】
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【０１６９】
表１から明らかなように、実施例１〜４で作製した電池１は、比較例１〜５で作製した電池よりも低い自己放電速度を示した。これは、実施例１〜４で作製した電池１は、５Ｃ以上のレートでの０．２秒以上にわたる放電によって電池１の充電状態ＳＯＣを１０％〜９５％にすることによって、電池１の負極活物質層の非水電解質に接する部分にリチウムイオン欠乏層が形成され、このリチウムイオン欠乏層が少なくとも４週間にわたり電池１の自己放電を抑えることができたからである。
【０１７０】
一方、比較例１および２の電池は、実施例１〜４で作製した電池１よりも高い自己放電速度を示した。これは、比較例１および２では、５Ｃ以上のレートで０．２秒以上にわたる放電を行ったが、調整後の電池１のＳＯＣがそれぞれ９７％および９８％であったので、負極活物質層のリチウムイオン欠乏層に接するリチウムに富んだ部分と非水電解質との距離が短かったか、またはリチウムイオン欠乏層が形成されなかったため、電池１の自己放電を抑制できなかったからであると推測される。
【０１７１】
また、比較例３および４の電池は、実施例１〜４で作製した電池１よりも高い自己放電速度を示した。これは、比較例３および４では、５Ｃ未満のレートで放電を行ったため、負極活物質層のリチウムイオン欠乏層に接するリチウムに富んだ部分と非水電解質との距離が短かったか、またはリチウムイオン欠乏層が形成されなかったため、電池１の自己放電を抑制できなかったからであると推測される。
【０１７２】
また、比較例５の電池は、極めて高い自己放電速度を示した。これは、比較例５では、最初の容量測定後に放電を行わなかったので、電池１の自己放電を抑制できなかったからであると考えられる。
【０１７３】
すなわち、以上に説明した少なくとも一つの実施形態および実施例に係る非水電解質電池の製造方法によれば、充電した非水電解質電池に対して、５Ｃ以上のレートで０．２秒以上にわたって放電し、非水電解質電池の充電状態ＳＯＣを１０〜９５％にするので、自己放電が抑制された、負極にチタン酸リチウムを用いた非水電解質電池を提供することができる。
【０１７４】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０１７５】
１…非水電解質電池、２ａ…容器、２ｂ…蓋体、３…偏平電極群、３１…負極、３１ａ…負極集電体、３１ｂ…負極活物質層、３１ｃ…負極集電タブ、３２…正極、３２ａ…正極集電体、３２ｂ…正極活物質層、３２ｃ…正極集電体、３３…セパレータ、４…挟持部材、５…絶縁テープ、６…負極リード、７…負極端子、８…正極リード、９…正極端子、１０…電池パック、１１…組電池、１２…保護回路、１３…サーミスタ、１４…通電用端子、１５…負極側配線、１６…正極側配線、１７…マイナス側配線、１８…プラス側配線、１９…配線。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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