(57)【要約】【課題】優れたサイクル寿命特性を達成できる電極構造体を提供すること。【解決手段】１つの実施形態によると、電極構造体が提供される。この電極構造体は、集電体と、集電体の少なくとも一方の面に設けられた活物質層と、活物質層上に設けられたセパレータ層とを含む電極構造体であって、セパレータ層は、第１領域と、第１領域と隣接し且つ第１領域の内側に存在する第２領域とを含み、活物質層の主面の輪郭は、セパレータ層の第１領域と重なっており、セパレータ層の第１領域の少なくとも一部は、セパレータ層の第２領域と比較して厚い。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
集電体と、前記集電体の少なくとも一方の面に設けられた活物質層と、前記活物質層上に設けられたセパレータ層とを含む電極構造体であって、
前記セパレータ層は、第１領域と、前記第１領域と隣接し且つ前記第１領域の内側に存在する第２領域とを含み、
前記活物質層の主面の輪郭は、前記セパレータ層の前記第１領域と重なっており、
前記セパレータ層の前記第１領域の少なくとも一部は、前記セパレータ層の前記第２領域と比較して厚い電極構造体。
【請求項２】
前記第１領域の外周形状及び内周形状は矩形であり、
前記セパレータ層の前記第１領域は、前記第１領域の前記外周形状に対応した４辺からなり、
前記４辺の平均厚みは、前記第２領域の厚みと比較して大きい請求項１に記載の電極構造体。
【請求項３】
前記第１領域の外周形状及び内周形状は矩形であり、
前記セパレータ層の前記第１領域は、前記第１領域の前記外周形状に対応した４辺からなり、
前記４辺のうち、互いに対向した２辺からなる第１の組の平均厚みは、互いに対向した他の２辺からなる第２の組の平均厚みと比較して大きく、
前記第１の組の平均厚みは、前記セパレータ層の前記第２領域の厚みと比較して大きい請求項１に記載の電極構造体。
【請求項４】
前記第１領域の前記外周形状及び前記内周形状は長方形であり、
前記第１領域の前記内周形状は、前記第１領域の前記外周形状と相似な形状であり、
前記第１の組を構成する２辺は、前記長方形の長辺側に存在しており、前記第２の組を構成する２辺は、前記長方形の短辺側に存在している請求項３に記載の電極構造体。
【請求項５】
前記セパレータ層の前記第２領域の厚みＴCと、前記セパレータ層の前記第１領域の前記４辺の平均厚みＴOEとの比ＴC／ＴOEは、１．０５〜２．３０の範囲内にある請求項２に記載の電極構造体。
【請求項６】
前記セパレータ層の前記第２領域の厚みＴCと、前記セパレータ層の前記第１領域の前記第１の組の平均厚みＴOEとの比ＴC／ＴOEは、１．０５〜２．３０の範囲内にある請求項３又は４に記載の電極構造体。
【請求項７】
前記セパレータ層は固体電解質を含み、
前記固体電解質は、リチウムイオン伝導性を有する無機固体粒子である請求項１〜６の何れか１項に記載の電極構造体。
【請求項８】
正極と、
請求項１〜７の何れか１項に記載の電極構造体を含む負極と、
電解質とを含む二次電池。
【請求項９】
請求項８に記載の二次電池を含む電池パック。
【請求項１０】
通電用の外部端子と、保護回路とを更に含む請求項９に記載の電池パック。
【請求項１１】
複数の前記二次電池を具備し、前記複数の二次電池が、直列、並列、又は直列及び並列を組み合わせて電気的に接続されている請求項９又は１０に記載の電池パック。
【請求項１２】
請求項９〜１１の何れか１項に記載の電池パックを具備した車両。
【請求項１３】
前記電池パックは、前記車両の動力の回生エネルギーを回収するものである請求項１２に記載の車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、電極構造体、二次電池、電池パック及び車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
リチウムイオンを吸蔵放出可能な正極及び負極を含む非水電解質二次電池は、高エネルギー密度な電池として、電気自動車、電力蓄電及び情報機器など様々な分野に広く普及するに至っている。これに伴い、市場からの要求もさらに増し、盛んに研究が進められている。
【０００３】
非水電解質二次電池を電気自動車用電源の用途で使用するには、エネルギー密度が高いこと、つまり単位重量又は単位体積当たりの放電容量が大きいことが要求される。
【０００４】
一方で、単位重量又は単位体積当たりの放電容量が大きくなればなるほど、安全性が問題となり、より一層優れた安全性を有する二次電池が要求される。この問題を解決するための一つの答えが全固体二次電池である。全固体二次電池は、これまでの非水電解質、すなわち有機系電解液の代わりに、文字通り固体電解質を用いる二次電池である。有機系電解液は発火性であるため、有機系電解液を用いた場合の安全性を高めるための技術開発が盛んに行われている。それでも、十分な安全性を確保することは難しい。全固体二次電池は有機系電解液を使用しなくても良いため、この場合は発火の可能性がない。それ故、全固体二次電池は極めて安全性の高い二次電池である。
【０００５】
しかしながら、全固体二次電池は正極と負極との間でリチウムイオン伝導性が低下し易いため、電池の構成によっては電解液を使用することがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１３−０２０８０２号公報
【特許文献２】特開２０１３−０２０８５１号公報
【特許文献３】特開２０１３−１２７８５７号公報
【特許文献４】国際公開第２０１１／１５５０６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
実施形態は、優れたサイクル寿命特性を達成できる電極構造体、この電極構造体を具備した二次電池、この二次電池を具備した電池パック、及びこの電池パックを具備した車両を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の実施形態によると、電極構造体が提供される。この電極構造体は、集電体と、集電体の少なくとも一方の面に設けられた活物質層と、活物質層上に設けられたセパレータ層とを含む電極構造体であって、セパレータ層は、第１領域と、第１領域と隣接し且つ第１領域の内側に存在する第２領域とを含み、活物質層の主面の輪郭は、セパレータ層の第１領域と重なっており、セパレータ層の第１領域の少なくとも一部は、セパレータ層の第２領域と比較して厚い。
【０００９】
第２の実施形態によると、二次電池が提供される。この二次電池は、第１の実施形態に係る電極構造体を含む。
【００１０】
第３の実施形態によると、電池パックが提供される。この電池パックは、第２の実施形態に係る二次電池を含む。
【００１１】
第４の実施形態によると、車両が提供される。この車両は、第３の実施形態に係る電池パックを含む。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１の実施形態に係る電極構造体の一例を概略的に示す平面図。
【図２】図１に示す電極構造体のII−II線に沿った断面図。
【図３】セパレータ層の層厚の測定点を仮想的に示す平面図。
【図４】第２の実施形態に係る二次電池の一例を模式的に示す斜視図。
【図５】図４に係る二次電池が含む積層型電極群の一例を示す断面図。
【図６】図５のＢ部の拡大断面図。
【図７】第２の実施形態に係る二次電池の他の例を概略的に示す断面図。
【図８】第２の実施形態に係る二次電池の他の例を概略的に示す断面図。
【図９】図８のＡ部の拡大断面図。
【図１０】第２の実施形態に係る組電池の一例を概略的に示す斜視図。
【図１１】第３の実施形態に係る電池パックの一例を概略的に示す分解斜視図。
【図１２】図９に示す電池パックの電気回路の一例を示すブロック図。
【図１３】第４の実施形態に係る車両の一例を概略的に示す断面図。
【図１４】第４の実施形態に係る車両の他の例を概略的に示す図。
【図１５】実施例及び比較例に係るサイクル寿命評価の結果を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、実施の形態を通して共通の構成には同一の符号を付すものとし、重複する説明は省略する。また、各図は実施の形態の説明とその理解を促すための模式図であり、その形状や寸法、比などは実際の装置と異なる個所があるが、これらは以下の説明と公知の技術とを参酌して、適宜設計変更することができる。
【００１４】
（第１の実施形態）
第１の実施形態によると、電極構造体が提供される。この電極構造体は、集電体と、集電体の少なくとも一方の面に設けられた活物質層と、活物質層上に設けられたセパレータ層とを含む電極構造体であって、セパレータ層は、第１領域と、第１領域と隣接し且つ第１領域の内側に存在する第２領域とを含み、活物質層の主面の輪郭は、セパレータ層の第１領域と重なっており、セパレータ層の第１領域の少なくとも一部は、セパレータ層の第２領域と比較して厚い。
【００１５】
二次電池に使用する電極構造体の製造に関連する技術として、例えば、活物質層上に無機粒子などからなる固体電解質層を設ける技術が挙げられる。セパレータとしても機能する固体電解質層を含んだ電極構造体の作製は、例えば、集電体の少なくとも一方の面に、活物質層及び固体電解質層をこの順に積層させて行うことができる。
【００１６】
電極構造体が含む活物質層は、充放電によって膨張収縮を繰り返す。それ故、活物質層は、次第に集電体から剥離したり、活物質層の厚み方向に沿ってひびが入ったりする。これらの現象は、電極割れとも呼ばれる。電極割れが起きると、望ましくない副反応が起きる可能性が高い。また、抵抗が上昇する可能性もある。
【００１７】
本発明者らは、電極割れが活物質層の外縁部分において顕著に生じていることに着目し、この活物質層上に積層している固体電解質層（セパレータ層）の構造を工夫することで、電極割れを抑制できることを見出した。電極割れが抑制できると、サイクル寿命特性を向上させることができる。
【００１８】
以下、実施形態に係る電極構造体について、図面を参照しながら説明する。  
図１は、実施形態に係る電極構造体の一例を概略的に示す平面図である。図２は、図１に示す電極構造体のII−II線に沿った断面図である。
【００１９】
なお、以下の説明において、Ｘ方向及びＹ方向は、集電体の主面に対して平行であり且つ互いに直交する方向である。また、Ｚ方向は、Ｘ方向及びＹ方向に対して垂直な方向である。即ち、Ｚ方向は、厚さ方向である。
【００２０】
電極構造体１は、集電体２と、活物質層８と、セパレータ層９とを含んでいる。  
図１及び図２では、集電体２がＸ方向及びＹ方向に伸びた箔の形態である場合を描いている。集電体２は、多孔体又はメッシュの形態であってもよい。図１に示すように、集電体２は、例えば、矩形の箔の４辺のうちの１辺において、その一部がＹ方向に突出した形状を有している。この突出部は、電極タブとして機能し得る。集電体２の形状は、これに限られない。
【００２１】
集電体２の少なくとも一方の面には、活物質層８及びセパレータ層９がこの順に積層されている。図１及び図２では、一例として、集電体２の片面に活物質層８及びセパレータ層９が積層されている場合を示している。集電体２の両面に活物質層８及びセパレータ層９が設けられていてもよい。集電体２が含む上記突出部（タブ部）には、活物質層８及びセパレータ層９は設けられておらず、このタブ部において集電体２の主面が露出している。
【００２２】
セパレータ層９は、第１領域１０１と、第１領域１０１と隣接し且つ第１領域の内側に存在する第２領域１０２とを含む。セパレータ層９が含む第１領域１０１は、その少なくとも一部が活物質層８と対向している。セパレータ層９が含む第２領域１０２は、その全面が活物質層８と対向している。第１領域１０１は、セパレータ層９の外縁領域とも呼ぶ。第２領域１０２は、セパレータ層９の中央領域とも呼ぶ。
【００２３】
活物質層８は、集電体２の主面を部分的に被覆している。活物質層８は、例えばシート状の層である。図１及び図２では、一例として、活物質層８が集電体２のタブ部を除いた主面の全面を被覆している場合を描いている。活物質層８の主面の輪郭は、セパレータ層９の第１領域１０１と電極構造体１のＺ方向に沿って重なっている。
【００２４】
セパレータ層９は、活物質層８上に設けられている。セパレータ層９は、第１領域及び第２領域に含まれない第３領域を有していてもよい。セパレータ層９が含む第３領域は、例えば、図２に示すように、活物質層８の側面の少なくとも一部を被覆している。セパレータ層９が活物質層８の側面の少なくとも一部を被覆していると、複数枚の電極構造体を積層させた際に、或る電極構造体が含む活物質層と、他の電極構造体が含む活物質層とが接触しにくくなり、その結果短絡する可能性を低くすることができるため好ましい。なお、図１では、第３領域１０３の図示を省略している。
【００２５】
セパレータ層９の第１領域１０１の少なくとも一部は、セパレータ層９の第２領域１０２と比較して厚い。第１領域の主面の総面積に対する、第２領域１０２と比較して層厚が厚い第１領域１０１の面積の割合は、例えば５％〜１００％の範囲内にある。
【００２６】
セパレータ層９の第１領域１０１の少なくとも一部が、セパレータ層９の第２領域１０２と比較して厚いと、活物質層の外縁領域における電極割れを抑制することができるため、望ましくない副反応が起きるのを抑制することができる。それ故、実施形態に係る電極構造体によると、優れたサイクル寿命特性を達成することができる。
【００２７】
図１及び図２に示す電極構造体１についてより詳細に説明する。
【００２８】
集電体２上に積層された活物質層８の主面の輪郭は矩形である。セパレータ層９の第１領域１０１の全面、及びセパレータ層９の第２領域１０２の全面が活物質層８と対向している。活物質層８は、セパレータ層９の第３領域１０３と対向する部分を含んでいない。即ち、セパレータ層９の第１領域１０１の外周形状は、活物質層８の外周形状と対応し、例えば略一致する。従って、セパレータ層９の第１領域１０１の外周形状は、活物質層８の主面の輪郭と対応し、例えば略同一の矩形である。
【００２９】
一方、第１領域１０１の内周形状又は第２領域１０２の外周形状は、上記矩形と相似な矩形であり且つ上記矩形と比較して面積の小さい矩形である。つまり、第１領域１０１の外周形状及び内周形状は、互いに相似な矩形である。それ故、第１領域１０１は、この外周と内周とに囲まれた４辺で構成されている。第１領域１０１の内周形状は厳密な矩形でなくてもよい。
【００３０】
セパレータ層９の第１領域１０１は、第１領域１０１の外周形状に対応した４辺からなる。セパレータ層９の第１領域１０１を構成する４辺のうち、互いに対向した２辺からなる第１の組の平均厚みと、互いに対向した他の２辺からなる第２の組の平均厚みとの少なくとも一方の平均厚みは、セパレータ層９の第２領域１０２の厚みと比較して大きい。
【００３１】
図１及び図２に示す電極構造体１では、一例として、上記第１の組の平均厚み及び上記第２の組の平均厚みの双方が、セパレータ層９の第２領域１０２の厚みと比較して大きい場合を示している。即ち、電極構造体１では、セパレータ層９の第１領域１０１を構成する４辺の平均厚みが、セパレータ層９の第２領域１０２の厚みと比較して厚い。この場合、活物質層８の外縁領域の全体に亘って電極割れが抑制されるため、優れたサイクル寿命特性を達成できる。
【００３２】
第１領域１０１が含むセパレータ層９の平均厚みＴOEの測定方法及び第２領域１０２が含むセパレータ層９の厚みＴCの測定方法を、図３を参照しながら説明する。図３は、セパレータ層の層厚の測定点を仮想的に示す平面図である。
【００３３】
まず、電池の外装容器を切断し、電極構造体を取り出す。電極構造体が正極又は負極の単体である場合は、それを乾燥させて電解液を揮発させる。電極構造体が正極及び負極を複数枚含んでいる場合は、積層された電極を一枚ずつ剥がして、セパレータ層が設けられている電極を乾燥させて、電解液を揮発させる。こうして測定対象の電極を準備する。
【００３４】
ここでは一例として、測定対象の電極が図３に示す電極構造体１である場合を説明する。図３に示す電極構造体１は、図１及び図２に示す電極構造体１と同一の構造を有している。以下で説明するセパレータ層の厚みの測定には、例えば、ミツトヨ社製デジタルインジケータを使用することができる。測定子径は、例えば５ｍｍである。
【００３５】
まず、以下に説明するように、セパレータ層９の第２領域１０２の厚みＴCを測定する。セパレータ層９の第２領域１０２の厚みは、電極構造体１の中央部におけるセパレータ層９の厚みである。電極構造体１の中央部におけるセパレータ層９の厚みは、図３に示す測定点５１におけるセパレータ層９の厚みである。測定点５１の位置は、セパレータ層９の主面の輪郭に対応した矩形が有する２本の対角線５０１と５０２との交点の位置である。
【００３６】
次に、以下に説明するように、セパレータ層９の第１領域１０１の平均厚みＴOEを測定する。まず、セパレータ層９の主面の輪郭に対応した矩形が有する一方の対角線５０１上において、この対角線５０１の両端部から２．５ｍｍの位置で、それぞれセパレータ層９の厚みを測定する。また、セパレータ層９の主面の輪郭に対応した矩形が有する他方の対角線５０２上において、この対角線５０２の両端部から２．５ｍｍの位置で、それぞれセパレータ層９の厚みを測定する。こうして、図３に示す対角線５０１及び５０２上に描いている、４つの測定点５２１〜５２４におけるセパレータ層９の厚みを測定する。
【００３７】
更に、上記で測定した４つの測定点５２１〜５２４同士の中間点５２５〜５２８において、セパレータ層９の厚みを測定する。即ち、測定点５２１と５２２との中間点５２５、測定点５２２と５２３との中間点５２６、測定点５２３と５２４との中間点５２７、及び、測定点５２４と５２１との中間点５２８においてセパレータ層９の厚みを測定する。こうして、測定点５２１〜５２８の８つの測定点におけるセパレータ層９の厚みが測定できる。
【００３８】
次いで、セパレータ層９の第１領域１０１の外周形状に対応した矩形を構成する４辺のそれぞれについて、先に測定した８つの測定値を利用して平均厚みを算出する。即ち、測定点５２１、５２５及び５２２の平均厚みと、測定点５２２、５２６及び５２３の平均厚みと、測定点５２３、５２７及び５２４の平均厚みと、測定点５２４、５２８及び５２１の平均厚みとを算出する。
【００３９】
このように算出した４辺の平均厚みの各々と、先に測定したセパレータ層９の第２領域１０２の厚みＴCとを比較する。この比較の結果、４辺の平均厚みのうち、セパレータ層９の第２領域１０２の厚みＴCよりも大きい平均厚みを有した辺を決定する。
【００４０】
セパレータ層９の第２領域１０２の厚みＴCよりも大きい平均厚みを有した複数の辺について、更に、これら複数の平均厚みの平均値を算出する。こうして算出された平均値が、セパレータ層９の第１領域１０１の平均厚みＴOEである。
【００４１】
セパレータ層９の第１領域１０１９を構成する４辺の平均厚みのうち、１辺の平均厚みのみが厚みＴCよりも大きい場合は、この１辺の平均厚みをセパレータ層９の第１領域１０１の平均厚みＴOEであるとみなす。
【００４２】
セパレータ層９の第２領域１０２の厚みＴCに対するセパレータ層９の第１領域１０１の平均厚みＴOEの比ＴOE／ＴCは、例えば１．０５〜２．３０の範囲内にあり、好ましくは１．２〜１．８の範囲内にある。比ＴOE／ＴCは、より好ましくは１．２〜１．４の範囲内にある。比ＴOE／ＴCが１．０５〜２．３０の範囲内にあると、活物質層８の外縁部分における電極割れを抑制できるため、優れたサイクル寿命特性を達成することができる。比ＴOE／ＴCが１．０５未満であると、電極割れを抑制する効果が十分に発揮されない可能性がある。比ＴOE／ＴCが過度に大きいと、セパレータ層９が割れやすくなり、活物質層８から剥離してしまう可能性がある。
【００４３】
第１領域１０１の外周形状に対応した矩形を第１矩形とし、第１領域１０１の内周形状に対応した矩形を第２矩形とすると、第１矩形の面積Ｓ１に対する第２矩形の面積Ｓ２の比Ｓ２／Ｓ１は、例えば１〜１０の範囲内にあり、好ましくは２．５〜１０の範囲内にある。この比が過度に小さいと、セパレータ層９の体積が大きくなりすぎて、作製される二次電池の体積エネルギー密度が小さくなる可能性がある。この比が過度に大きいと、第１領域１０１の幅が小さくなりすぎて、電極割れを抑制する効果が十分に発揮されない可能性がある。
【００４４】
また、電極構造体１の幅に対する第１領域１０１の幅の割合は、例えば５％〜２０％の範囲内にあり、好ましくは５％〜１５％の範囲内にある。この割合が５％〜１５％の範囲内にあると、作製される二次電池の体積エネルギー密度の低下を抑えつつ、電極割れを抑制することができる。
【００４５】
電極構造体１の幅に対する第１領域１０１の幅の割合の測定は、以下のように行う。  
まず、セパレータ層９の主面と垂直であり且つ電極構造体１の中央部を通過する任意の面の何れかに沿って電極構造体１を切断する。このとき、切断面が、セパレータ層９の第１領域１０１を構成する４辺のうち、セパレータ層９の第２領域１０２の厚みＴCと比較して大きい平均厚みを有する辺を通過するように切断する。この切断面におけるセパレータ層９の主面と平行な方向についての幅を、電極構造体１の幅とする。なお、電極構造体１の中央部の位置の決定は、上述した測定点５１の位置の決定と同様に行う。
【００４６】
第１領域１０１の幅は、この切断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ：Scanning Electron Microscope）で観察することにより決定することができる。
【００４７】
或いは、電極構造体１を切断することなしに、触針式プロファイラを用いてセパレータ層９の表面形状を測定することにより、電極構造体１の幅及び第１領域１０１の幅を決定することができる。この場合、電極構造体１の幅は、セパレータ層９の主面と平行な線分であり、且つ、電極構造体１の中央部を通過する任意の線分に沿ったセパレータ層９の幅である。触針式プロファイラとしては、例えば、株式会社アルバック製のＰ−７又はＰ−１７を使用することができる。
【００４８】
また、この切断面において、第２領域１０２の幅も観察することができる。電極構造体１の幅に対する第２領域１０２の幅の割合は、例えば７０％〜９５％の範囲内にあり、好ましくは８５％〜９５％の範囲内にある。この割合が７０％〜９５％の範囲内にあると、作製される二次電池の体積エネルギー密度の低下を抑えつつ、電極割れを抑制することができる。
【００４９】
電極構造体１において、活物質層８の主面の輪郭が長方形である場合、例えばセパレータ層９の第１領域１０１を構成する４辺のうち、上記長方形の長辺側に存在する２辺の平均厚みは、セパレータ層９の第２領域１０２の厚みと比較して厚い。この場合、短辺側に存在する２辺の平均厚みが、セパレータ層９の第２領域１０２の厚みと比較して厚い場合と比較して、セパレータ層の厚い領域が長距離に亘っており、電極割れを抑制する効果が大きいため、より優れたサイクル寿命特性を達成できる。
【００５０】
活物質層８の主面の輪郭が長方形である場合、セパレータ層９の第１領域１０１を構成する４辺のうち、長辺側に存在する２辺の平均厚みのみが、セパレータ層９の第２領域１０２の厚みＴCと比較して厚くてもよく、短辺側に存在する２辺の平均厚みのみが厚みＴCと比較して厚くてもよく、長辺側に存在する２辺の平均厚みと短辺側に存在する２辺の平均厚みとの双方が、厚みＴCと比較して厚くてもよい。
【００５１】
次に、実施形態に係る電極構造体が含んでいる集電体、活物質層及びセパレータ層の材料、寸法などを説明する。
【００５２】
活物質層は、例えば、５μｍ〜１００μｍの厚みを有している。
【００５３】
電極構造体を負極として使用する場合には、集電体及び活物質層は、例えば以下の構成とすることができる。
【００５４】
負極集電体は、負極活物質のリチウムの吸蔵及び放出電位において電気化学的に安定である材料が用いられる。負極集電体は、銅、ニッケル、ステンレス又はアルミニウム、或いは、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｕ、及びＳｉから選択される一以上の元素を含むアルミニウム合金から作られることが好ましい。負極集電体の厚さは、５μｍ以上２０μｍ以下の範囲内にあることが好ましい。このような厚さを有する負極集電体は、電極構造体の強度と軽量化のバランスをとることができる。
【００５５】
負極活物質としては、例えば、リチウム金属に対して０．４Ｖ以上の電位においてリチウムイオンの挿入が生じる化合物を用いることができる。このような化合物を用いることにより、電極の表面において金属リチウムが析出することを抑制できる。そのため、大電流で充放電を行ったときに、内部短絡が生じることを防ぐことができる。そのような化合物の例には、金属酸化物、金属硫化物、金属窒化物、及び合金が含まれる。負極活物質としては、例えば、３Ｖ（ｖｓ．  Ｌｉ／Ｌｉ+）以下の電位でリチウムイオンの挿入が生じる化合物を使用することができ、２Ｖ（ｖｓ．  Ｌｉ／Ｌｉ+）以下の電位でリチウムイオンの挿入が生じる化合物を使用することが好ましい。
【００５６】
金属酸化物の例としては、リチウムチタン酸化物、チタン酸化物、ニオブ酸化物、ニオブチタン酸化物、ナトリウムニオブチタン酸化物、シリコン酸化物などを挙げることができる。
【００５７】
リチウムチタン酸化物としては、例えば、スピネル構造のＬｉ4+xＴｉ5Ｏ12（-１≦ｘ≦３）、ラムスデライド構造のＬｉ2+xＴｉ3Ｏ7（０≦ｘ≦１）、Ｌｉ1+xＴｉ2Ｏ4（０≦ｘ≦１）、Ｌｉ1.1+xＴｉ1.8Ｏ4（０≦ｘ≦１）、Ｌｉ1.07+xＴｉ1.86Ｏ4（０≦ｘ≦１）、ＬｉxＴｉＯ2（０≦ｘ≦１）、ＬｉxＭ１1-yＭ２yＴｉ6-zＭ３zＯ14+δ（Ｍ１はＳｒ，Ｂａ，Ｃａ，及びＭｇから選択される少なくとも１種、Ｍ２はＣｓ，Ｋ，及びＮａから選択される少なくとも１種、Ｍ３はＡｌ，Ｆｅ，Ｚｒ，Ｓｎ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，及びＭｏから選択される少なくとも１種、２≦ｘ≦６、０＜ｙ＜１、０＜ｚ≦６、−０．５≦δ≦０．５）、Ｌｉ2+wＮａ2-xＭ１yＴｉ6-zＭ２zＯ14+δ（Ｍ２は、Ｃｓ及びＫから選択される少なくとも１種、Ｍ２は、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｍｎ及びＡｌから選択される少なくとも１種、０≦ｗ≦４、０＜ｘ＜２、０≦ｙ＜２、０＜ｚ≦６、δは−０．５≦δ≦０．５）などを用いることができる。これらリチウムチタン酸化物は、リチウム吸蔵放出の際の体積変化が小さいため好ましい。
【００５８】
チタン酸化物としては、例えば、アナターゼ構造ＴｉＯ2、単斜晶系ＴｉＯ2（Ｂ）などを挙げることができる。
【００５９】
ニオブ酸化物としては、例えばＮｂ2Ｏ5を挙げることができる。  
ニオブチタン酸化物としては、例えば、ＬｉaＴｉＭbＮｂ2±βＯ7±σ（０≦ａ≦５、０≦ｂ≦０．３、０≦β≦０．３、０≦σ≦０．３、ＭはＦｅ，Ｖ，Ｍｏ及びＴａよりなる群から選択される少なくとも１種の元素）で表されるものを挙げることができる。具体的には、リチウム吸蔵放出電位が１．０Ｖ（ｖｓ．  Ｌｉ／Ｌｉ+）よりも貴となるＮｂ2ＴｉＯ7などを挙げることができる。
【００６０】
ナトリウムニオブチタン酸化物としては、例えば、一般式Ｌｉ2+vＮａ2-wＭ１xＴｉ6-y-zＮｂyＭ２zＯ14+δ（０≦ｖ≦４、０＜ｗ＜２、０≦ｘ＜２、０＜ｙ＜６、０≦ｚ＜３、−０．５≦δ≦０．５、Ｍ１はＣｓ，Ｋ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｃａより選択される少なくとも１つを含み、Ｍ２はＺｒ，Ｓｎ，Ｖ，Ｔａ，Ｍｏ，Ｗ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｍｎ，Ａｌより選択される少なくとも１つを含む）で表される斜方晶型Ｎａ含有ニオブチタン複合酸化物を挙げることができる。
【００６１】
シリコン酸化物としては、例えば、ＳｉＯ、Ｓｉ−ＳｉＯ複合物などを挙げることができる。
【００６２】
金属硫化物としては、例えば、ＴｉＳ2，ＦｅＳ，ＦｅＳ2，ＮｉＳ、ＭｏＳ2などを挙げることができる。
【００６３】
合金としては、リチウム合金及びシリコン合金などを使用することができる。リチウム合金は、Ｓｉ，Ａｌ、Ｚｎ、Ｓｎ及びＩｎからなる群から選択される少なくとも１種の金属元素を含むことが好ましい。具体例として、Ｌｉ−Ａｌ、Ｌｉ−Ｂｉ−Ｃｄ、Ｌｉ−Ｓｎ−Ｃｄ等を挙げることができる。シリコン合金としては、例えば、Ｓｉ−Ｓｎ，Ｓｉ−Ｌｉなどを挙げることができる。
【００６４】
これら負極活物質は、１種類であってもよく、２種類以上を混合して使用してもよい。
【００６５】
負極活物質は、例えば粒子の形態で負極に含まれている。負極活物質粒子は、単独の一次粒子、一次粒子の凝集体である二次粒子、あるいは、単独の一次粒子と二次粒子の混合物であり得る。粒子の形状は、特に限定されるものではなく、例えば、球状、楕円形状、扁平形状、繊維状等にすることができる。
【００６６】
導電剤は、集電性能を高め、且つ、負極活物質と集電体との接触抵抗を抑えるために配合される。導電剤の例には、気相成長カーボン繊維（Vapor Grown Carbon Fiber；ＶＧＣＦ）、アセチレンブラック、カーボンブラック及び黒鉛のような炭素質物が含まれる。これらの１つを導電剤として用いてもよく、或いは、２つ以上を組み合わせて導電剤として用いてもよい。或いは、導電剤を用いる代わりに、負極活物質粒子の表面に、炭素コートや電子導電性無機材料コートを施してもよい。
【００６７】
結着剤は、分散された負極活物質の間隙を埋め、また、負極活物質と負極集電体を結着させるために配合される。結着剤の例には、ポリテトラフルオロエチレン（polytetrafluoro ethylene；ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（polyvinylidene fluoride；ＰＶｄＦ）、フッ素系ゴム、及びスチレンブタジェンゴム、ポリアクリル酸化合物、及びイミド化合物が含まれる。これらの１つを結着剤として用いてもよく、或いは、２つ以上を組み合わせて結着剤として用いてもよい。
【００６８】
負極活物質層中の活物質、導電剤及び結着剤は、それぞれ、６８質量％以上９６質量％以下、２質量％以上３０質量％以下及び２質量％以上３０質量％以下の範囲内の割合で配合することが好ましい。導電剤の量を２質量％以上とすることにより、負極活物質層の集電性能を向上させることができる。また、結着剤の量を２質量％以上とすることにより、負極活物質層と負極集電体との結着性が十分となり、優れたサイクル性能を期待できる。一方、導電剤及び結着剤はそれぞれ２８質量％以下にすることが高容量化を図る上で好ましい。
【００６９】
負極活物質層の密度（集電体を含まず）は、１．８ｇ／ｃｍ3以上２．８ｇ／ｃｍ3以下の範囲内にあることが好ましい。負極活物質層の密度がこの範囲内にある負極は、エネルギー密度と非水電解質の保持性とに優れている。負極活物質層の密度は、２．１ｇ／ｃｍ3以上２．６ｇ／ｃｍ3以下の範囲内にあることがより好ましい。
【００７０】
電極構造体を正極として使用する場合には、集電体及び活物質層は、例えば以下の構成とすることができる。
【００７１】
正極集電体は、アルミニウム箔、又は、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｕ及びＳｉから選択される一以上の元素を含むアルミニウム合金箔であることが好ましい。
【００７２】
アルミニウム箔又はアルミニウム合金箔の厚さは、５μｍ以上２０μｍ以下の範囲内にあることが好ましく、１５μｍ以下であることがより好ましい。アルミニウム箔の純度は９９質量％以上であることが好ましい。アルミニウム箔又はアルミニウム合金箔に含まれる鉄、銅、ニッケル、及びクロムなどの遷移金属の含有量は、１質量％以下であることが好ましい。
【００７３】
正極活物質には、リチウムを吸蔵放出可能なものが使用され得る。正極は、１種類の正極活物質を含んでいてもよく、２種類以上の正極活物質を含んでいてもよい。正極活物質の例には、リチウムマンガン複合酸化物、リチウムニッケル複合酸化物、リチウムコバルトアルミニウム複合酸化物、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物、スピネル型リチウムマンガンニッケル複合酸化物、リチウムマンガンコバルト複合酸化物、リチウム鉄酸化物、リチウムフッ素化硫酸鉄、オリビン結晶構造のリン酸化合物（例えば、ＬｉxＦｅＰＯ4（０＜ｘ≦１）、ＬｉxＭｎＰＯ4（０＜ｘ≦１））などが含まれる。オリビン結晶構造のリン酸化合物は、熱安定性に優れている。
【００７４】
高い正極電位の得られる正極活物質の例を以下に記載する。例えばスピネル構造のＬｉxＭｎ2Ｏ4（０＜ｘ≦１）、ＬｉxＭｎＯ2（０＜ｘ≦１）などのリチウムマンガン複合酸化物、例えばＬｉxＮｉ1-yＡｌyＯ2（０＜ｘ≦１、０＜ｙ＜１）などのリチウムニッケルアルミニウム複合酸化物、例えばＬｉxＣｏＯ2（０＜ｘ≦１）などのリチウムコバルト複合酸化物、例えばＬｉxＮｉ1-y-zＣｏyＭｎzＯ2（０＜ｘ≦１、０＜ｙ＜１、０≦ｚ＜１）などのリチウムニッケルコバルト複合酸化物、例えばＬｉxＭｎyＣｏ1-yＯ2（０＜ｘ≦１、０＜ｙ＜１）などのリチウムマンガンコバルト複合酸化物、例えばＬｉxＭｎ2-yＮｉyＯ4（０＜ｘ≦１、０＜ｙ＜２）などのスピネル型リチウムマンガンニッケル複合酸化物、例えばＬｉxＦｅＰＯ4（０＜ｘ≦１）、ＬｉxＦｅ1-yＭｎyＰＯ4（０＜ｘ≦１、０≦ｙ≦１）、ＬｉxＣｏＰＯ4（０＜ｘ≦１）などのオリビン構造を有するリチウムリン酸化物、フッ素化硫酸鉄（例えばＬｉxＦｅＳＯ4Ｆ（０＜ｘ≦１））が挙げられる。これら正極活物質は、１種類であってもよく、２種類以上を混合して使用してもよい。
【００７５】
正極活物質は、例えば粒子の形態で正極に含まれている。正極活物質粒子は、単独の一次粒子、一次粒子の凝集体である二次粒子、あるいは、単独の一次粒子と二次粒子の混合物であり得る。粒子の形状は、特に限定されるものではなく、例えば、球状、楕円形状、扁平形状、繊維状等にすることができる。
【００７６】
導電剤は、集電性能を高め、且つ、正極活物質と正極集電体との接触抵抗を抑えるために配合される。導電剤の例には、気相成長カーボン繊維（Vapor Grown Carbon Fiber；ＶＧＣＦ）、アセチレンブラック、カーボンブラック及び黒鉛のような炭素質物が含まれる。これらの１つを導電剤として用いてもよく、或いは、２つ以上を組み合わせて導電剤として用いてもよい。
【００７７】
結着剤は、分散された正極活物質の間隙を埋め、また、正極活物質と正極集電体とを結着させるために配合される。結着剤の例には、ポリテトラフルオロエチレン（polytetrafuloro ethylene；ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（polyvinylidene fluoride；ＰＶｄＦ）、フッ素系ゴム、ポリアクリル酸化合物、及びイミド化合物が含まれる。これらの１つを結着剤として用いてもよく、或いは、２つ以上を組み合わせて結着剤として用いてもよい。
【００７８】
正極活物質層において、正極活物質及び結着剤は、それぞれ、８０質量％以上９８質量％以下、及び２質量％以上２０質量％以下の範囲内の割合で配合することが好ましい。
【００７９】
結着剤の量を２質量％以上にすることにより、十分な電極強度が得られる。また、結着剤の量を２０質量％以下にすると、電極に含まれる絶縁体の量が減るため、内部抵抗を減少できる。
【００８０】
導電剤を加える場合には、正極活物質、結着剤及び導電剤は、それぞれ、７７質量％以上９５質量％以下、２質量％以上２０質量％以下、及び３質量％以上１５質量％以下の範囲内の割合で配合することが好ましい。
【００８１】
導電剤の量を３質量％以上にすることにより、上述した効果を発揮することができる。また、導電剤の量を１５質量％以下にすることにより、非水電解質と接触する導電剤の割合を低くすることができる。この割合が低いと、高温保存下において、非水電解質の分解を低減することができる。
【００８２】
正極活物質層の密度は、２．５ｇ／ｃｍ3〜４．０ｇ／ｃｍ3の範囲内にあることが好ましい。
【００８３】
セパレータ層は、例えば、１μｍ〜３０μｍの厚みを有している。セパレータ層の厚みは、好ましくは２０μｍ以下である。
【００８４】
セパレータ層は、例えば、無機材料、固体電解質及び結着剤を含み得る。
【００８５】
無機材料としては、絶縁体及び誘電体材料などを使用することができる。例えば、酸化チタン、水酸化チタン、チタン酸バリウム、アルミナ、酸化鉄、酸化ケイ素、水酸化アルミニウム、ギブサイト、ベーマイト、バイヤライト、酸化マグネシウム、シリカ、酸化ジルコニウム、水酸化マグネシウム、シリカ、チタン酸バリウム、四ホウ酸リチウム、タンタル酸リチウム、雲母、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、及び沸石などを挙げることができる。無機材料として、１種類の化合物のみを使用してもよく、２種類以上の化合物の混合物であってもよい。
【００８６】
固体電解質は、例えば、リチウムイオン伝導性を有する無機固体粒子である。この固体電解質としては、１種のみを使用してもよく、２種以上を組み合わせて使用してもよい。
【００８７】
固体電解質は、例えば、ＮＡＳＩＣＯＮ型骨格を有するＬＡＴＰ（Ｌｉ1+xＡｌxＴｉ2-x（ＰＯ4）3）（０．１≦ｘ≦０．４）、アモルファス状のＬＩＰＯＮ（Ｌｉ2.9ＰＯ3.3Ｎ0.46）及びガーネット型のＬＬＺ（Ｌｉ7Ｌａ3Ｚｒ2Ｏ12）からなる群より選ばれる少なくとも１種の酸化物である。
【００８８】
リチウムイオン伝導性を有する無機固体粒子には、リチウムイオン伝導性が高く耐還元性のさや、電気化学窓が広い利点があることから、ガーネット型構造の無機固体粒子を用いることが好ましい。ガーネット型構造の無機固体粒子としてＬａ5+xＡxＬａ3-xＭ2Ｏ12（ＡはＣａ，Ｓｒ，及びＢａの少なくとも１種、ＭはＮｂ及びＴａの少なくとも１種）、Ｌｉ3Ｍ2-xＬ2Ｏ12（ＭはＴａ及びＮｂの少なくとも１種、ＬはＺｒを含む）、Ｌｉ7-3xＡｌxＬａ3Ｚｒ3Ｏ12、Ｌｉ7Ｌａ3Ｚｒ2Ｏ12が挙げられる。ｘは０〜０．５の範囲が好ましい。
【００８９】
中でもＬｉ6.25Ａｌ0.25Ｌａ3Ｚｒ3Ｏ12及びＬｉ7Ｌａ3Ｚｒ2Ｏ12はリチウムイオン伝導性が高く、電気化学的に安定なため放電性能とサイクル寿命性能に優れるため好ましい。更に、これらの組成を有する無機固体粒子は、後述するように非水電解液と併せて用いられる場合には、微粒子化しても有機溶媒に対して化学的に安定な利点がある。
【００９０】
結着剤（バインダ）は、例えば、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プロピル（ＨＰＭＣ）、酢酸セルロース、アンモニア塩セルロース、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、フッ素系ゴム、及びスチレン・ブタジエンゴム、ポリアクリル酸化合物、ポリアミドイミド、及びイミド化合物からなる群より選ばれる少なくとも１つである。
【００９１】
このような結着剤を用いることにより、活物質層とセパレータ層との接着性を向上させることができる。これにより、電極の強度を向上させることができる。
【００９２】
セパレータ層に固体電解質を用いた場合、液状の非水電解質を使用しなくてもよい。但し、イオン伝導性をさらに向上させるために、電解質塩と有機溶媒とを含んだ液状の非水電解質、又は液状非水電解質と高分子材料とを複合化したゲル状非水電解質を用いてもよい。液状非水電解質及び／又はゲル状非水電解質は、例えばセパレータ層に含浸され得る。セパレータ層に固体電解質を用いた場合、バイポーラ電池を形成することが可能となる。
【００９３】
液状の非水電解質は、電解質塩を０．５モル／Ｌ以上２．５モル／Ｌ以下の濃度で有機溶媒に溶解したものであることが好ましい。
【００９４】
電解質塩の例には、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）、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム（ＬｉＣＦ3ＳＯ3）、及び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）のようなリチウム塩、及び、これらの混合物が含まれる。電解質塩は、高電位でも酸化し難いものであることが好ましく、ＬｉＰＦ6が最も好ましい。
【００９５】
有機溶媒の例には、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、エチレンカーボネート（ＥＣ）、ビニレンカーボネートのような環状カーボネート；ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、メチルエチルカーボネート（ＭＥＣ）のような鎖状カーボネート；テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、２メチルテトラヒドロフラン（２ＭｅＴＨＦ）、ジオキソラン（ＤＯＸ）のような環状エーテル；ジメトキシエタン（ＤＭＥ）、ジエトキシエタン（ＤＥＥ）のような鎖状エーテル；γ-ブチロラクトン（ＧＢＬ）、アセトニトリル（ＡＮ)、及びスルホラン（ＳＬ）が含まれる。これらの有機溶媒は、単独で、又は混合溶媒として用いることができる。
【００９６】
ゲル状非水電解質は、液状非水電解質と高分子材料とを複合化することにより調製される。高分子材料の例は、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリエチレンオキサイド（ＰＥＯ）、又はこれらの混合物を含む。
【００９７】
或いは、非水電解質として、リチウムイオンを含有した常温溶融塩（イオン性融体）を用いてもよい。
【００９８】
常温溶融塩（イオン性融体）は、有機物カチオンとアニオンとの組合せからなる有機塩の内、常温（１５〜２５℃）で液体として存在し得る化合物を指す。常温溶融塩の例は、単体で液体として存在する常温溶融塩、電解質塩と混合させることで液体となる常温溶融塩、有機溶媒に溶解させることで液体となる常温溶融塩を含む。一般に、非水電解質電池に用いられる常温溶融塩の融点は、２５℃以下である。また、有機物カチオンは、一般に４級アンモニウム骨格を有する。
【００９９】
実施形態に係る電極構造体は、例えば、以下のようにして製造することができる。  
集電体上に設ける活物質層の形成方法は特に限定されるものではなく、従来公知の方法に従って、集電体の片面又は両面に活物質層を形成することができる。
【０１００】
活物質層上にセパレータ層を設けるために、まず、上述した無機材料及び／又は固体電解質、及び、結着剤を用意する。次に、これらをＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）などの適当な溶媒に懸濁させ、セパレータ層形成用のスラリーを調製する。このスラリーを、先に形成した活物質層上に塗布する。
【０１０１】
セパレータ層形成用のスラリーの塗布方法の例は、グラビア印刷、スプレー堆積法、スロットダイ方式、マイクログラビア印刷及びエレクトロスピニングなどを含む。セパレータ層形成用のスラリーの塗布は、これらの塗布方法の１種類のみによって行ってもよく、複数種類の塗布方法を組み合わせて塗布してもよい。
【０１０２】
セパレータ層形成用のスラリーを活物質層上に塗布する際は、活物質層の主面の外縁領域上に設けられるセパレータ層の厚みＴOEが、活物質層の主面の中央領域上に設けられるセパレータ層の厚みＴCと比較して大きくなるようにセパレータ層を設ける。
【０１０３】
比ＴOE／ＴCが１より大きくなるようにセパレータ層を形成する限り、セパレータ層の形成方法は特に限定されない。例えば、セパレータ層形成用のスラリーを用いて、活物質層上にマイクログラビア印刷により比ＴOE／ＴCが１以下になるようにスラリーを塗布、乾燥させてセパレータ層の一部を形成した後に、続く工程として、先のスラリーと同一の組成を有するスラリーを用いて、スプレー堆積法により比ＴOE／ＴCが１より大きくなるようにセパレータ層の他の一部を形成してもよい。
【０１０４】
つまり、セパレータ層の形成は、１回のみのスラリーの塗布により行ってもよく、２回以上のスラリーの塗布により行ってもよい。スラリーを２回以上塗布する場合、１回目の塗布方法と２回目の塗布方法とは同一であってもよく、異なっていてもよい。また、１回目の塗布に使用するスラリーの組成と、２回目以降の塗布に使用するスラリーの組成とは同一であってもよく異なっていてもよい。
【０１０５】
第１の実施形態に係るこの電極構造体は、集電体と、集電体の少なくとも一方の面に設けられた活物質層と、活物質層上に設けられたセパレータ層とを含む電極構造体であって、セパレータ層は、第１領域と、第１領域と隣接し且つ第１領域の内側に存在する第２領域とを含み、活物質層の主面の輪郭は、セパレータ層の第１領域と重なっており、セパレータ層の第１領域の少なくとも一部は、セパレータ層の第２領域と比較して厚い。それ故、この電極構造体は優れたサイクル寿命特性を達成することができる。
【０１０６】
（第２の実施形態）
第２の実施形態によると、二次電池が提供される。この二次電池は、第１の実施形態に係る電極構造体を含む。この二次電池は、例えば、負極としての電極構造体と、正極とを含む。二次電池は、電極構造体及び上述した液状の非水電解質を収容する外装部材を更に具備することができる。また、二次電池は、負極に電気的に接続された負極端子及び正極に電気的に接続された正極端子を更に具備することができる。
【０１０７】
電極構造体を負極又は正極として用いる場合、第１の実施形態において記載した集電体及び活物質等を使用することができる。
【０１０８】
本実施形態に係る二次電池に使用可能な外装部材、負極端子及び正極端子について説明する。
【０１０９】
（外装部材）
外装部材としては、例えば、ラミネートフィルム又は金属製容器が用いることができる。
【０１１０】
外装部材の形状は、扁平型（薄型）、角型、円筒型、コイン型、ボタン型、シート型及び積層型等が挙げられる。外装部材は、電池寸法に応じた大きさを有していてもよい。外装部材は、例えば、携帯用電子機器等に積載される小型電池、二輪乃至四輪の自動車、鉄道車両等の車両に積載される大型電池に使用される寸法を有している。
【０１１１】
ラミネートフィルムは、樹脂フィルム間に金属層を介在させた多層フィルムが用いられる。ラミネートフィルムの厚さは、０．２ｍｍ以下であることが好ましい。金属層は、軽量化のためにアルミニウム箔もしくはアルミニウム合金箔が好ましい。樹脂フィルムは、例えばポリプロピレン（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）等の高分子材料を用いることができる。ラミネートフィルムは、熱融着によりシールを行って外装材の形状に成形することができる。
【０１１２】
金属製容器は、厚さ０．５ｍｍ以下であることが好ましく、厚さ０．２ｍｍ以下であることがより好ましい。
【０１１３】
金属製容器は、例えば、アルミニウム又はアルミニウム合金等から形成される。アルミニウム合金は、マグネシウム、亜鉛、ケイ素等の元素を含むことが好ましい。合金中に鉄、銅、ニッケル、クロム等の遷移金属を含む場合、その含有量は１００ｐｐｍ以下にすることが好ましい。これにより、高温環境下での長期信頼性、放熱性を飛躍的に向上させることができる。
【０１１４】
（正極端子）
正極端子は、リチウムの酸化還元電位に対する電位が３．０Ｖ以上４．５Ｖ以下の範囲（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）において電気的に安定であり、且つ導電性を有する材料から形成される。正極端子の材料としては、アルミニウム、或いは、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｕ及びＳｉからなる群より選択される少なくとも１種の元素を含むアルミニウム合金が挙げられる。正極端子は、正極集電体との接触抵抗を低減するために、正極集電体と同様の材料から形成されることが好ましい。
【０１１５】
（負極端子）
負極端子は、上述の負極活物質のリチウム吸蔵放出電位において電気化学的に安定であり、かつ導電性を有する材料から形成されることができる。具体的には、負極端子の材料としては、銅、ニッケル、ステンレス若しくはアルミニウム、又は、Ｍｇ，Ｔｉ，Ｚｎ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｕ，及びＳｉからなる群より選択される少なくとも１種の元素を含むアルミニウム合金が挙げられる。負極端子の材料としては、アルミニウム又はアルミニウム合金を用いることが好ましい。負極端子は、負極集電体との接触抵抗を低減するために、負極集電体と同様の材料からなることが好ましい。
【０１１６】
次に、図面を参照しながら、本実施形態に係る二次電池の幾つかの例を説明する。  
まず、図４〜図６を参照しながら、本実施形態に係る二次電池の積層型二次電池の例について説明する。
【０１１７】
図４は、本実施形態に係る二次電池の一例を模式的に示す斜視図である。図５は、図４に係る二次電池が含んでいる積層型電極群１１を示す模式図である。図６は、図５に示す電極群１１のＢ部を拡大した断面図である。
【０１１８】
図４〜図６に示す二次電池１００は、積層型電極群１１を具備する。積層型電極群１１は、２枚の樹脂フィルムの間に金属層を介在したラミネートフィルムからなる外装部材１２内に収納されている。図５に示すように、積層型電極群１１は、正極５と負極３とが交互に積層した構造を有する。
【０１１９】
複数の正極５の集電タブは、超音波溶接によって１つに束ねられた上で、挟持部材１９ａにより保持されている。また、複数の負極３の集電タブは、超音波溶接によって１つに束ねられた上で、挟持部材１９ｂにより保持されている。挟持部材１９ａ及び１９ｂには、それぞれ正極端子７及び負極端子６が電気的に接続されている。帯状の負極端子６の先端は、外装部材１２から外部に引き出されている。また、帯状の正極端子７の先端は、負極端子６とは反対側に位置し、外装部材１２の辺から外部に引き出されている。
【０１２０】
電極群１１は、図６に示すように、複数の正極５を含んでいる。複数の正極５は、それぞれが、正極集電体５ａと、正極集電体５ａの両面に担持された正極活物質層５ｂとを備えている。また、電極群１１は、複数の負極３を含んでいる。複数の負極３は、それぞれが、負極集電体３ａと、負極活物質層３ｂと、負極セパレータ層３ｃとを備えている。負極活物質層３ｂ及び負極セパレータ層３ｃは、負極集電体３ａの両面にこの順で担持されている。この負極セパレータ層３ｃの外縁領域は、中央領域と比較して層厚が厚い。  各負極３が含む負極集電体３ａは、その一辺が負極３から突出している。突出した複数の負極集電体３ａは、上述したように挟持部材１９ｂにより保持されている。また、図示していないが、各正極５が含む正極集電体５ａにおいて、負極集電体３ａが突出している辺と反対側に位置する辺は、正極５から突出している。突出した複数の正極集電体５ａは、上述したように挟持部材１９ａにより保持されている。
【０１２１】
本実施形態に係る二次電池は、別の態様として、図７に示すバイポーラ電極構造を有していてもよい。
【０１２２】
図７に示す二次電池１００は、以下のように構成されている。  
この二次電池１００は、電極群１１と、この電極群１１を収容している外装部材１２とを備えている。
【０１２３】
電極群１１は、集電体２の一方の面に正極活物質層５ｂが形成され、他方の面に負極活物質層３ｂが形成された第１の積層体を含む。第１の積層体が含む負極活物質３ｂ上には、セパレータ層９が形成されている。このセパレータ層９において、負極活物質３ｂの主面の外縁領域と対向した部分は、負極活物質３ｂの主面の中央領域と対向した部分と比較して層厚が厚い。
【０１２４】
また、電極群１１の一方の端部、例えば図７に示す上方の端部が含む第２の積層体は、集電体２の片面に負極活物質層３ｂとセパレータ層９とがこの順に設けられた積層体である。第２の積層体が含む集電体２には、正極端子７が電気的に接続されている。図示していないが、正極端子７は、外装部材１２から外部に引き出されている。
【０１２５】
また、電極群１１の他方の端部、例えば図７に示す下方の端部が含む第３の積層体は、集電体２の片面に正極活物質５ｂが設けられた積層体である。第３の積層体が含む集電体２には、負極端子６が電気的に接続されている。図示していないが、負極端子６は、外装部材１２から外部に引き出されている。
【０１２６】
図７に示すバイポーラ電極構造を有した電極群１１は、第２の積層体と、複数の第１の積層体と、第３の積層体とがこの順で積層されて構成されている。第１の積層体の数は、電池設計に応じて適宜変更することができる。
【０１２７】
バイポーラ電極構造を有する二次電池は、コンパクト且つ高容量であり、優れた寿命性能、熱安定性及び電気化学的安定性を達成できる。
【０１２８】
本実施形態に係る二次電池は、積層構造の電極群の代わりに、以下に説明する捲回構造の電極群を含んでいてもよい。  
図８は、第２の実施形態に係る二次電池の他の一例を概略的に示す断面図である。図９は、図８に示す二次電池のＡ部を拡大した断面図である。
【０１２９】
図８及び図９に示す二次電池１００は、図８に示す袋状外装部材１２と、図８及び図９に示す電極群１１とを具備する。電極群１１は、外装部材１２内に収納されている。
【０１３０】
袋状外装部材１２は、２つの樹脂層とこれらの間に介在した金属層とを含むラミネートフィルムからなる。
【０１３１】
図８に示すように、電極群１１は、扁平状の捲回電極群である。扁平状の捲回電極群１１は、図９に示すように、負極３と、正極５とを含む。
【０１３２】
負極３は、負極集電体３ａと負極活物質含有層３ｂと負極セパレータ層３ｃとを含む。負極集電体３ａの両面に負極活物質含有層３ｂと負極セパレータ層３ｃとがこの順に形成されている。
【０１３３】
正極５は、正極集電体５ａと、その両面に形成された正極活物質含有層５ｂとを含んでいる。
【０１３４】
負極端子６及び正極端子７は、捲回電極群１１の外周端近傍に位置している。この負極端子６は、最外殻に位置する負極３の負極集電体３ａの一部に接続されている。また、正極端子７は、最外殻に位置する正極５の正極集電体５ａに接続されている。これらの負極端子６及び正極端子７は、袋状外装部材１２の開口部から外部に延出されている。
【０１３５】
図９に示すように、負極セパレータ３ｃは、捲回電極群中の平坦部分においては、層厚が比較的薄く形成されている。他方、負極セパレータ３ｃは、捲回電極群中の湾曲部分においては、層厚が比較的厚く形成されている。即ち、湾曲部分の負極セパレータ３ｃの平均厚みは、平坦部分の負極セパレータ３ｃの平均厚みと比較して厚い。このような構成によると、湾曲部分における負極活物質層３ｂの電極割れを抑制することができる。それ故、図８及び図９に例示した捲回電極群を有した二次電池は、優れたサイクル寿命特性を達成することができる。
【０１３６】
本実施形態に係る二次電池は、組電池を構成していてもよい。組電池は、本実施形態に係る二次電池を複数個具備している。
【０１３７】
実施形態に係る組電池において、各単電池は、電気的に直列若しくは並列に接続して配置してもよく、又は直列接続及び並列接続を組み合わせて配置してもよい。
【０１３８】
次に、実施形態に係る組電池の一例について、図面を参照しながら説明する。
【０１３９】
図１０は、実施形態に係る組電池の一例を概略的に示す斜視図である。図１０に示す組電池２００は、５つの単電池１００と、４つのバスバー２１と、正極側リード２２と、負極側リード２３とを具備している。５つの単電池１００のそれぞれは、本実施形態に係る二次電池である。
【０１４０】
バスバー２１は、１つの単電池１００の負極端子６と、この単電池１００の隣に位置する単電池１００の正極端子７とを接続している。このようにして、５つの単電池１００は、４つのバスバー２１により直列に接続されている。すなわち、図１０の組電池２００は、５直列の組電池である。
【０１４１】
図１０に示すように、５つの単電池１００のうち、一方の端部に位置する単電池１００の正極端子７は、外部接続用の正極側リード２２に接続されている。また、５つの単電池１００のうち、他方の端部に位置する単電池１００の負極端子６は、外部接続用の負極側リード２３に接続されている。
【０１４２】
第２の実施形態に係る二次電池は、第１の実施形態に係る電極構造体を具備する。それ故、この二次電池は電極割れを抑制することができ、優れたサイクル寿命特性を達成できる。
【０１４３】
（第３の実施形態）
第３の実施形態によると、電池パックが提供される。この電池パックは、第２の実施形態に係る、二次電池又は複数の二次電池で構成された組電池を具備している。
【０１４４】
電池パックは、保護回路を更に具備することができる。保護回路は、二次電池の充放電を制御する機能を有する。或いは、電池パックを電源として使用する装置（例えば、電子機器、自動車等）に含まれる回路を、電池パックの保護回路として使用してもよい。
【０１４５】
また、電池パックは、通電用の外部端子を更に具備することもできる。通電用の外部端子は、二次電池からの電流を外部に出力するため、及び／又は二次電池に外部からの電流を入力するためのものである。言い換えれば、電池パックを電源として使用する際、電流が通電用の外部端子を通して外部に供給される。また、電池パックを充電する際、充電電流（自動車などの動力の回生エネルギーを含む）は通電用の外部端子を通して電池パックに供給される。
【０１４６】
次に、第３の実施形態に係る電池パックの一例について、図面を参照しながら説明する。
【０１４７】
図１１は、第３の実施形態に係る電池パックの一例を概略的に示す分解斜視図である。図１２は、図１１に示す電池パックの電気回路の一例を示すブロック図である。
【０１４８】
図１１及び図１２に示す電池パック３００は、収容容器３１と、蓋３２と、保護シート３３と、組電池２００と、プリント配線基板３４と、配線３５と、図示しない絶縁板とを備えている。
【０１４９】
収容容器３１は、保護シート３３と、組電池２００と、プリント配線基板３４と、配線３５とを収容可能に構成されている。蓋３２は、収容容器３１を覆うことにより、上記組電池２００等を収容する。収容容器３１及び蓋３２には、図示していないが、外部機器等へと接続するための開口部又は接続端子等が設けられている。
【０１５０】
保護シート３３は、収容容器３１の長辺方向の両方の内側面と、収容容器３１の短辺方向の一方の内側面とに配置されている。プリント配線基板３４は、収容容器３１の短辺方向の他方の内側面に設置されている。保護シート３３は、例えば、樹脂又はゴムからなる。
【０１５１】
組電池２００は、複数の単電池１００と、正極側リード２２と、負極側リード２３と、粘着テープ２４とを備えている。組電池２００は、１つの単電池１００であってもよい。
【０１５２】
単電池１００は、例えば、図４〜図６を参照しながら説明した構造を有している。複数の単電池１００の少なくとも１つは、第２実施形態に係る二次電池である。複数の単電池１００は、外部に延出した負極端子６及び正極端子７が同じ向きになるように揃えて積層されている。複数の単電池１００の各々は、図１２に示すように電気的に直列に接続されている。複数の単電池１００は、電気的に並列に接続されていてもよく、直列接続及び並列接続を組み合わせて接続されていてもよい。複数の単電池１００を並列接続すると、直列接続した場合と比較して、電池容量が増大する。
【０１５３】
粘着テープ２４は、複数の単電池１００を締結している。粘着テープ２４の代わりに、熱収縮テープを用いて複数の単電池１００を固定してもよい。この場合、組電池２００の両側面に保護シート３３を配置し、熱収縮テープを周回させた後、熱収縮テープを熱収縮させて複数の単電池１００を結束させる。
【０１５４】
正極側リード２２の一端は、単電池１００の積層体において、最下層に位置する単電池１００の正極端子７に接続されている。負極側リード２３の一端は、単電池１００の積層体において、最上層に位置する単電池１００の負極端子６に接続されている。
【０１５５】
プリント配線基板３４は、正極側コネクタ３４１と、負極側コネクタ３４２と、サーミスタ３４３と、保護回路３４４と、配線３４５及び３４６と、通電用の外部端子３４７と、プラス側配線３４８ａと、マイナス側配線３４８ｂとを備えている。プリント配線基板３４の一方の主面は、組電池２００において負極端子６及び正極端子７が延出した面と向き合っている。プリント配線基板３４と組電池２００との間には、図示しない絶縁板が介在している。
【０１５６】
正極側コネクタ３４１には、貫通孔が設けられている。この貫通孔に、正極側リード２２の他端が挿入されることにより、正極側コネクタ３４１と正極側リード２２とは電気的に接続される。負極側コネクタ３４２には、貫通孔が設けられている。この貫通孔に、負極側リード２３の他端が挿入されることにより、負極側コネクタ３４２と負極側リード２３とは電気的に接続される。
【０１５７】
サーミスタ３４３は、プリント配線基板３４の一方の主面に固定されている。サーミスタ３４３は、単電池１００の各々の温度を検出し、その検出信号を保護回路３４４に送信する。
【０１５８】
通電用の外部端子３４７は、プリント配線基板３４の他方の主面に固定されている。通電用の外部端子３４７は、電池パック３００の外部に存在する機器と電気的に接続されている。
【０１５９】
保護回路３４４は、プリント配線基板３４の他方の主面に固定されている。保護回路３４４は、プラス側配線３４８ａを介して通電用の外部端子３４７と接続されている。保護回路３４４は、マイナス側配線３４８ｂを介して通電用の外部端子３４７と接続されている。また、保護回路３４４は、配線３４５を介して正極側コネクタ３４１に電気的に接続されている。保護回路３４４は、配線３４６を介して負極側コネクタ３４２に電気的に接続されている。更に、保護回路３４４は、複数の単電池１００の各々と配線３５を介して電気的に接続されている。
【０１６０】
保護回路３４４は、複数の単電池１００の充放電を制御する。また、保護回路３４４は、サーミスタ３４３から送信される検出信号、又は、個々の単電池１００若しくは組電池２００から送信される検出信号に基づいて、保護回路３４４と外部機器への通電用の外部端子３４７との電気的な接続を遮断する。
【０１６１】
サーミスタ３４３から送信される検出信号としては、例えば、単電池１００の温度が所定の温度以上であることを検出した信号を挙げることができる。個々の単電池１００若しくは組電池２００から送信される検出信号としては、例えば、単電池１００の過充電、過放電及び過電流を検出した信号を挙げることができる。個々の単電池１００について過充電等を検出する場合、電池電圧を検出してもよく、正極電位又は負極電位を検出してもよい。後者の場合、参照極として用いるリチウム電極を個々の単電池１００に挿入する。
【０１６２】
なお、保護回路３４４としては、電池パック３００を電源として使用する装置（例えば、電子機器、自動車等）に含まれる回路を用いてもよい。
【０１６３】
このような電池パック３００は、例えば大電流を取り出したときにサイクル性能が優れていることが要求される用途に用いられる。この電池パック３００は、具体的には、例えば、電子機器の電源、定置用電池、車両の車載用電池又は鉄道車両用電池として用いられる。電子機器としては、例えば、デジタルカメラを挙げることができる。この電池パック３００は、車載用電池として特に好適に用いられる。
【０１６４】
また、この電池パック３００は、上述したように通電用の外部端子３４７を備えている。したがって、この電池パック３００は、通電用の外部端子３４７を介して、組電池２００からの電流を外部機器に出力するとともに、外部機器からの電流を、組電池２００に入力することができる。言い換えると、電池パック３００を電源として使用する際には、組電池２００からの電流が、通電用の外部端子３４７を通して外部機器に供給される。また、電池パック３００を充電する際には、外部機器からの充電電流が、通電用の外部端子３４７を通して電池パック３００に供給される。この電池パック３００を車載用電池として用いた場合、外部機器からの充電電流として、車両の動力の回生エネルギーを用いることができる。
【０１６５】
なお、電池パック３００は、複数の組電池２００を備えていてもよい。この場合、複数の組電池２００は、直列に接続されてもよく、並列に接続されてもよく、直列接続及び並列接続を組み合わせて接続されてもよい。また、プリント配線基板３４及び配線３５は省略してもよい。この場合、正極側リード２２及び負極側リード２３を通電用の外部端子として用いてもよい。
【０１６６】
第３の実施形態に係る電池パックは、第２の実施形態に係る二次電池を備えている。それ故、この電池パックは電極割れを抑制することができ、優れたサイクル寿命特性を達成できる。
【０１６７】
（第４の実施形態）
第４の実施形態によると、車両が提供される。この車両は、第３の実施形態に係る電池パックを搭載している。
【０１６８】
第４の実施形態に係る車両において、電池パックは、例えば、車両の動力の回生エネルギーを回収するものである。
【０１６９】
車両の例としては、例えば、二輪乃至四輪のハイブリッド電気自動車、二輪乃至四輪の電気自動車、及び、アシスト自転車及び鉄道用車両が挙げられる。
【０１７０】
車両における電池パックの搭載位置は、特に限定されない。例えば、電池パックを自動車に搭載する場合、電池パックは、車両のエンジンルーム、車体後方又は座席の下に搭載することができる。
【０１７１】
次に、実施形態に係る車両の一例について、図面を参照しながら説明する。  
図１３は、第４の実施形態に係る車両の一例を概略的に示す断面図である。
【０１７２】
図１３に示す車両４００は、車両本体４０と、第３の実施形態に係る電池パック３００とを含んでいる。図１３に示す車両４００は、四輪の自動車である。
【０１７３】
この車両４００は、複数の電池パック３００を搭載していてもよい。この場合、電池パック３００は、直列に接続されてもよく、並列に接続されてもよく、直列接続及び並列接続を組み合わせて接続されてもよい。
【０１７４】
電池パック３００は、車両本体４０の前方に位置するエンジンルーム内に搭載されている。電池パック３００の搭載位置は、特に限定されない。電池パック３００は、車両本体４０の後方又は座席の下に搭載してもよい。この電池パック３００は、車両４００の電源として用いることができる。
【０１７５】
次に、図１４を参照しながら、第４の実施形態に係る車両の実施態様について説明する。図１４は、第４の実施形態に係る車両の他の例を概略的に示した図である。図１４に示す車両４００は、電気自動車である。
【０１７６】
図１４に示す車両４００は、車両本体４０と、車両用電源４１と、車両用電源４１の上位制御手段である車両ＥＣＵ（ＥＣＵ：Electric Control Unit；電気制御装置）４２と、外部端子（外部電源に接続するための端子）４３と、インバータ４４と、駆動モータ４５とを備えている。
【０１７７】
車両４００は、車両用電源４１を、例えばエンジンルーム、自動車の車体後方又は座席の下に搭載している。なお、図１４に示す車両４００では、車両用電源４１の搭載箇所については概略的に示している。
【０１７８】
車両用電源４１は、複数（例えば３つ）の電池パック３００ａ、３００ｂ及び３００ｃと、電池管理装置（ＢＭＵ：Battery Management Unit）４１１と、通信バス４１２とを備えている。
【０１７９】
３つの電池パック３００ａ、３００ｂ及び３００ｃは、電気的に直列に接続されている。電池パック３００ａは、組電池２００ａと組電池監視装置（ＶＴＭ：Voltage Temperature Monitoring）３０１ａとを備えている。電池パック３００ｂは、組電池２００ｂと組電池監視装置３０１ｂとを備えている。電池パック３００ｃは、組電池２００ｃと組電池監視装置３０１ｃとを備えている。電池パック３００ａ、３００ｂ、及び３００ｃは、それぞれ独立して取り外すことが可能であり、別の電池パック３００と交換することができる。
【０１８０】
組電池２００ａ〜２００ｃのそれぞれは、直列に接続された複数の単電池を備えている。複数の単電池の少なくとも１つは、第２の実施形態に係る二次電池である。組電池２００ａ〜２００ｃは、それぞれ、正極端子４１３及び負極端子４１４を通じて充放電を行う。
【０１８１】
電池管理装置４１１は、車両用電源４１の保全に関する情報を集めるために、組電池監視装置３０１ａ〜３０１ｃとの間で通信を行い、車両用電源４１に含まれる組電池２００ａ〜２００ｃに含まれる単電池１００の電圧、及び温度などに関する情報を収集する。
【０１８２】
電池管理装置４１１と組電池監視装置３０１ａ〜３０１ｃとの間には、通信バス４１２が接続されている。通信バス４１２は、１組の通信線を複数のノード（電池管理装置と１つ以上の組電池監視装置と）で共有するように構成されている。通信バス４１２は、例えばＣＡＮ（Control Area Network）規格に基づいて構成された通信バスである。
【０１８３】
組電池監視装置３０１ａ〜３０１ｃは、電池管理装置４１１からの通信による指令に基づいて、組電池２００ａ〜２００ｃを構成する個々の単電池の電圧及び温度を計測する。ただし、温度は１つの組電池につき数箇所だけで測定することができ、全ての単電池の温度を測定しなくてもよい。
【０１８４】
車両用電源４１は、正極端子４１３と負極端子４１４との接続を入り切りするための電磁接触器（例えば図１４に示すスイッチ装置４１５）を有することもできる。スイッチ装置４１５は、組電池２００ａ〜２００ｃへの充電が行われるときにオンするプリチャージスイッチ（図示せず）、及び、電池出力が負荷へ供給されるときにオンするメインスイッチ（図示せず）を含んでいる。プリチャージスイッチおよびメインスイッチは、スイッチ素子の近傍に配置されたコイルに供給される信号によりオン又はオフされるリレー回路（図示せず）を備えている。
【０１８５】
インバータ４４は、入力された直流電圧を、モータ駆動用の３相の交流（ＡＣ）の高電圧に変換する。インバータ４４の３相の出力端子は、駆動モータ４５の各３相の入力端子に接続されている。インバータ４４は、電池管理装置４１１、あるいは車両動作全体を制御するための車両ＥＣＵ４２からの制御信号に基づいて、出力電圧を制御する。
【０１８６】
駆動モータ４５は、インバータ４４から供給される電力により回転する。この回転は、例えば差動ギアユニットを介して車軸および駆動輪Ｗに伝達される。
【０１８７】
また、図示はしていないが、車両４００は、回生ブレーキ機構を備えている。回生ブレーキ機構は、車両４００を制動した際に駆動モータ４５を回転させ、運動エネルギーを電気エネルギーとしての回生エネルギーに変換する。回生ブレーキ機構で回収した回生エネルギーは、インバータ４４に入力され、直流電流に変換される。直流電流は、車両用電源４１に入力される。
【０１８８】
車両用電源４１の負極端子４１４には、接続ラインＬ１の一方の端子が、電池管理装置４１１内の電流検出部（図示せず）を介して接続されている。接続ラインＬ１の他方の端子は、インバータ４４の負極入力端子に接続されている。
【０１８９】
車両用電源４１の正極端子４１３には、接続ラインＬ２の一方の端子が、スイッチ装置４１５を介して接続されている。接続ラインＬ２の他方の端子は、インバータ４４の正極入力端子に接続されている。
【０１９０】
外部端子４３は、電池管理装置４１１に接続されている。外部端子４３は、例えば、外部電源に接続することができる。
【０１９１】
車両ＥＣＵ４２は、運転者などの操作入力に応答して他の装置とともに電池管理装置４１１を協調制御して、車両全体の管理を行なう。電池管理装置４１１と車両ＥＣＵ４２との間では、通信線により、車両用電源４１の残容量など、車両用電源４１の保全に関するデータ転送が行われる。
【０１９２】
第４の実施形態に係る車両は、第３の実施形態に係る電池パックを具備している。それ故、本実施形態によれば、優れた寿命特性を達成できる電池パックを搭載した車両を提供することができる。
【０１９３】
［実施例］
以下に実施例を説明するが、実施形態は、以下に記載される実施例に限定されるものではない。
【０１９４】
（実施例１）
＜正極の作製＞
正極活物質としてリチウムコバルト酸化物（ＬｉＣｏＯ2）粉末９０重量％、導電剤としてアセチレンブラック５重量％、及び結着剤としてポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）５重量％を用意し、これらを分散溶媒としてのＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）に加えて混合してスラリーを調製した。このスラリーを、厚さ１２μｍのアルミニウム箔からなる集電体の両面に塗布した後、乾燥し、プレスすることにより正極を作製した。
【０１９５】
＜負極の作製＞
負極活物質としてリチウムチタン複合酸化物（Ｌｉ4Ｔｉ5Ｏ12）粉末９０重量％、導電剤としてアセチレンブラック５重量％、及び結着剤としてＰＶｄＦ５重量％を用意し、これらを分散溶媒としてのＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）に加えて混合してスラリーを調製した。このスラリーを、厚さ１２μｍのアルミニウム箔からなる集電体の両面に塗布した後、乾燥し、プレスすることにより負極を作製した。
【０１９６】
＜セパレータ層の形成＞
無機材料としてアルミナ粒子（平均粒子径約１μｍ）と、結着剤として酢酸セルロースとを質量比で１００：１となるように秤量し、これらを分散溶媒としてのＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）と混合してスラリーを調製した。このスラリーを上記で作製した負極上にマイクログラビア印刷で塗布した後、乾燥しＮＭＰを除去し、セパレータ層の一部を形成した。こうして、セパレータ層形成用スラリーの１回目の塗布を終えた。
【０１９７】
得られた積層体を、活物質層の主面の輪郭が７０ｍｍ×８０ｍｍの大きさを有した長方形となるように切出した。この積層体は、活物質層及びセパレータ層が形成されていない集電タブ部を有していた。
【０１９８】
次いで、以下のようにしてセパレータ層形成用スラリーの２回目の塗布を行った。  
セパレータ層形成用スラリーの１回目の塗布の際に使用したのと同様のスラリーを、このセパレータ層の一部の主面の輪郭を構成している４辺の全長に亘ってスプレー塗布で塗布し、乾燥させてＮＭＰを除去した。こうして形成したセパレータ層は、外縁領域が含むセパレータ層の４辺の全ての厚みが、中央領域が含むセパレータ層の厚みと比較して厚かった。
＜セパレータ層の層厚の測定＞
第１の実施形態において図３を参照しながら説明した方法により、セパレータ層の外縁領域（第１領域）の平均厚みＴOEと、セパレータ層の中央領域（第２領域）の平均厚みＴCとを測定した。測定には、ミツトヨ社製デジタルインジケータを用い、測定子径は５ｍｍとした。
【０１９９】
この結果、セパレータ層の第２領域の厚みＴCは１２μｍであった。  
また、セパレータ層の第１領域を構成する４辺のそれぞれの平均厚みは、いずれもセパレータ層の第２領域の厚みＴCと比較して大きかった。セパレータ層の第１領域を構成する４辺の平均厚みＴOEは、１５μｍであった。
【０２００】
従って、セパレータ層の第２領域の厚みＴCに対するセパレータ層の第１領域を構成する４辺の平均厚みＴOEの比ＴOE／ＴCは、１．２５であった。
【０２０１】
＜ラミネートセルの作製＞
上記の正極、及び負極としての電極構造体のそれぞれを７０ｍｍ×８０ｍｍの大きさに切り出し、交互に積層して電極群を作製した。得られた電極群を、厚さが４０μｍのアルミニウム箔とアルミニウム箔の両面に形成されたポリプロピレン層とから構成された、厚さが０．１ｍｍのラミネートフィルムからなるパックに収納し、１２０℃で２４時間に亘り真空乾燥を施した。その後、ポリカーボネート、ジエチルカーボネートの混合溶媒（体積比１：２）に、電解質塩としてのＬｉＰＦ6を１．２ｍｏｌ／Ｌ溶解させた非水電解液を調製した。電極群を収納したラミネートフィルムパック内に非水電解質を注入した後、パックをヒートシールにより完全密閉し、ラミネートセルを作製した。
【０２０２】
（実施例２）
セパレータ層形成用スラリーの２回目の塗布の際に、外縁領域が含むセパレータ層の４辺のうち、互いに対向した長辺である２辺のみにスプレー堆積法を行ったことを除いて、実施例１で説明したのと同様の方法でラミネートセルを作製した。
【０２０３】
（実施例３）
セパレータ層形成用スラリーの２回目の塗布の際に、外縁領域が含むセパレータ層の４辺のうち、互いに対向した短辺である２辺のみにスプレー堆積法を行ったことを除いて、実施例１で説明したのと同様の方法でラミネートセルを作製した。
【０２０４】
（実施例４）
セパレータ層形成用スラリーの２回目の塗布の際に、スプレー堆積法の代わりにマイクログラビア印刷を行ったことを除いて、実施例３で説明したのと同様の方法でラミネートセルを作製した。即ち、この実施例４に係る電極構造体が含むセパレータ層の作製では、マイクログラビア印刷を２回行った。
【０２０５】
（実施例５）
セパレータ層の第１領域を構成する４辺の平均厚みＴOEを１３μｍとしたことを除いて、実施例１で説明したのと同様の方法でラミネートセルを作製した。
【０２０６】
（実施例６）
セパレータ層の第１領域を構成する４辺の平均厚みＴOEを２５μｍとしたことを除いて、実施例１で説明したのと同様の方法でラミネートセルを作製した。
【０２０７】
（実施例７）
セパレータ層形成用スラリーが含む無機材料の代わりに、固体電解質として、平均粒子径が約１μｍのＬｉ7Ｌａ3Ｚｒ2Ｏ12（ＬＬＺ）を用いたことを除いて、実施例１で説明したのと同様の方法でラミネートセルを作製した。
【０２０８】
（実施例８）
セパレータ層形成用スラリーの２回目の塗布の際に、外縁領域が含むセパレータ層の４辺のうち、一方の長辺のみにスプレー堆積法を行ったことを除いて、実施例１で説明したのと同様の方法でラミネートセルを作製した。
【０２０９】
（実施例９）
セパレータ層の第２領域の厚みＴCを１１μｍとし、セパレータ層の第１領域を構成する４辺の平均厚みＴOEを１７μｍとしたことを除いて、実施例１で説明したのと同様の方法でラミネートセルを作製した。
【０２１０】
（実施例１０）
セパレータ層の第２領域の厚みＴCを１０μｍとし、セパレータ層の第１領域を構成する４辺の平均厚みＴOEを１８μｍとしたことを除いて、実施例１で説明したのと同様の方法でラミネートセルを作製した。
【０２１１】
（実施例１１）
セパレータ層の第２領域の厚みＴCを１１μｍとし、セパレータ層の第１領域を構成する４辺の平均厚みＴOEを２２μｍとしたことを除いて、実施例１で説明したのと同様の方法でラミネートセルを作製した。
【０２１２】
（比較例）
セパレータ層形成用スラリーの２回目の塗布を行わなかったことを除いて、実施例１で説明したのと同様の方法でラミネートセルを作製した。
【０２１３】
＜サイクル寿命評価＞
実施例１〜１１、及び比較例で作製したそれぞれラミネートセルを、６０℃の恒温槽内に配置し、充放電サイクル特性の評価を行った。サイクル試験は１．５Ｖ−３．０Ｖの電圧範囲において、１Ｃでの充電及び１Ｃでの放電を１サイクルとし、初回の放電容量と、１００サイクル時の放電容量とから容量維持率を算出した。そして、比較例に係るラミネートセルの容量維持率を１とした場合に、この比較例の容量維持率に対するそれぞれの実施例に係るラミネートセルの容量維持率の比を算出した。
【０２１４】
以上の結果を下記表１にまとめる。表１中、「厚い部分」の列は、外縁領域が含むセパレータ層の４辺のうち、中央領域が含むセパレータ層の厚みと比較して厚い辺を示している。「塗布方法」の列は、セパレータ層形成用スラリーの１回目の塗布と、２回目の塗布とを如何なる方法で行ったのかを示している。「ＭＧ」は、マイクログラビア印刷を行ったことを示している。
【０２１５】
また、図１５に、比ＴOE／ＴCを横軸とし、サイクル寿命評価の結果算出されたサイクル容量維持率比の値を縦軸としたグラフを示す。
【０２１６】
【表１】
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【０２１７】
表１及び図１５から、例えば以下のことが分かる。  
実施例１と、実施例２及び３との比較から、外縁領域が含むセパレータ層の４辺の全てが、中央領域が含むセパレータ層の厚みと比較して厚い場合、長辺２辺のみ又は短辺２辺のみが中央領域が含むセパレータ層の厚みと比較して厚い場合と比較してサイクル寿命特性に優れていることが分かる。
【０２１８】
実施例２と実施例３との比較から、外縁領域が含むセパレータ層の４辺のうち、長辺２辺が、中央領域が含むセパレータ層の厚みと比較して厚い場合、短辺２辺が厚い場合と比較してサイクル寿命特性に優れていることが分かる。
【０２１９】
例えば、実施例１と実施例５及び６との比較から、比ＴOE／ＴCが１．２〜１．８の範囲内にあると、優れたサイクル寿命特性を達成できることが分かる。
【０２２０】
実施例１、４及び７に示すように、比ＴOE／ＴCが１．２〜１．４の範囲内にあると、特に優れたサイクル寿命性能を達成できることが分かる。
【０２２１】
実施例１と実施例７との比較から、セパレータ層が含む無機材料を固体電解質に変更しても、優れたサイクル寿命特性を達成できることが分かる。
【０２２２】
以上述べた少なくとも１つの実施形態に係る電極構造体は、集電体と、集電体の少なくとも一方の面に設けられた活物質層と、活物質層上に設けられたセパレータ層とを含む電極構造体であって、セパレータ層は、第１領域と、第１領域と隣接し且つ第１領域の内側に存在する第２領域とを含み、活物質層の主面の輪郭は、セパレータ層の第１領域と重なっており、セパレータ層の第１領域の少なくとも一部は、セパレータ層の第２領域と比較して厚い。それ故、電極割れを抑制することができ、優れたサイクル寿命特性を達成することができる。
【０２２３】
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】
【０２２４】
１…電極構造体、２…集電体、３…負極、３ａ…負極集電体、３ｂ…負極活物質層、３ｃ…負極セパレータ層、５…正極、５ａ…正極集電体、５ｂ…正極活物質層、６…負極端子、７…正極端子、８…活物質層、９…セパレータ層、１１…積層型電極群、１２…外装部材、１９…挟持部材、２１…バスバー、２２…正極側リード、２３…負極側リード、２４…粘着テープ、３１…収容容器、３２…蓋、３３…保護シート、３４…プリント配線基板、３５…配線、４０…車両本体、４１…車両用電源、４２…電気制御装置、４３…外部端子、４４…インバータ、４５…駆動モータ、１００…二次電池、２００…組電池、２００ａ…組電池、２００ｂ…組電池、２００ｃ…組電池、３００…電池パック、３００ａ…電池パック、３００ｂ…電池パック、３００ｃ…電池パック、３０１ａ…組電池監視装置、３０１ｂ…組電池監視装置、３０１ｃ…組電池監視装置、３４１…正極側コネクタ、３４２…負極側コネクタ、３４３…サーミスタ、３４４…保護回路、３４５…配線、３４６…配線、３４７…通電用の外部端子、３４８ａ…プラス側配線、３４８ｂ…マイナス側配線、４００…車両、４１１…電池管理装置、４１２…通信バス、４１３…正極端子、４１４…負極端子、４１５…スイッチ装置、Ｌ１…接続ライン、Ｌ２…接続ライン、Ｗ…駆動輪。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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