(57)【要約】【課題】優れた寿命性能を示すことができる非水電解質電池を実現することができる電極を提供すること。【解決手段】実施形態によると、電極１が提供される。電極１は、集電体１ａと、集電体１ａ上に形成された活物質含有層１ｂとを具備する。活物質含有層１ｂは、活物質粒子１１と、絶縁体粒子１２とを含む。活物質含有層１ｂは、集電体１ａに面する第１の面１ｂ−１と、活物質含有層１ｂの表面としての第２の面１ｂ−２とを有する。第２の面１ｂ−２の少なくとも一部が、絶縁体粒子１２から構成されている。活物質含有層１ｂにおいて、絶縁体粒子１２の体積割合は、第２の面１ｂ−２から第１の面１ｂ−１に向かって減少している。【選択図】      図１
2018049705.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
集電体と、
前記集電体上に形成され、活物質粒子と、絶縁体粒子とを含む活物質含有層と
を具備し、
前記活物質含有層は、前記集電体に面する第１の面と、前記活物質含有層の表面としての第２の面とを有し、前記第２の面の少なくとも一部が、前記絶縁体粒子の一部から構成されており、
前記活物質含有層において、前記絶縁体粒子の体積割合が、前記第２の面から前記第１の面に向かって減少している電極。
【請求項２】
前記絶縁体粒子の平均粒子径Ｄiは、前記活物質粒子の平均粒子径Ｄaよりも小さい請求項１に記載の電極。
【請求項３】
前記活物質粒子は、作動電位が０．４Ｖ（ｖｓ． Ｌｉ／Ｌｉ+）以上である活物質粒子を含む請求項１又は２に記載の電極。
【請求項４】
前記活物質粒子は、スピネル型の結晶構造を有するチタン酸リチウム、ラムスデライト型の結晶構造を有するチタン酸リチウム、アナターゼ型の結晶構造を有するチタン酸化物、単斜晶型の結晶構造を有するチタン酸化物、単斜晶型の結晶構造を有するニオブチタン複合酸化物、及び斜方晶型の結晶構造を有するニオブ含有複合酸化物からなる群より選択される少なくとも１種の粒子を含む請求項３に記載の電極。
【請求項５】
前記活物質粒子は、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、リチウムコバルト複合酸化物、リチウムニッケルコバルト複合酸化物、リチウムマンガンコバルト複合酸化物、スピネル型の結晶構造を有するリチウムマンガンニッケル複合酸化物、リチウムリン酸鉄及びリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物からなる群より選択される少なくとも１種の粒子を含む請求項３に記載の電極。
【請求項６】
前記絶縁体粒子は、水酸化チタン、チタン酸バリウム、アルミナ、ジルコニア、水酸化アルミニウム、ベーマイト、コージライト、酸化マグネシウム、アラミド、水酸化マグネシウム、サイアロン、四ホウ酸リチウム、タンタル酸リチウム、フォルステライト、ステアライト、雲母、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、ムライト、フェライト、セルロース、及び沸石から選択される少なくとも１種の粒子を含む請求項１〜５のいずれか１項に記載の電極。
【請求項７】
前記絶縁体粒子は、固体電解質の粒子を含む請求項１〜５の何れか１項に記載の電極。
【請求項８】
負極と、
正極と、
非水電解質と
を具備し、
前記正極及び前記負極の少なくとも一方が請求項１〜７の何れか１項に記載の電極である非水電解質電池。
【請求項９】
請求項８に記載の非水電解質電池を具備した電池パック。
【請求項１０】
通電用の外部端子と、
保護回路と
をさらに含む請求項９に記載の電池パック。
【請求項１１】
複数の前記非水電解質電池を具備し、前記非水電解質電池が、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搭載した車両。
【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、非水電解質電池、電池パック及び車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
リチウムイオン非水電解質電池は、高エネルギー密度電池として、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。それに伴い、非水電解質電池は、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】
その中でも、電気自動車用電源としての非水電解質電池は、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あたりの放電容量が大きいことが要求される。
【０００４】
その一方で、非水電解質電池は、単位重量又は単位体積あたりの放電容量が大きくなればなるほど、安全性に対する要求も高まる。この要求に対する解決策の一つが、全固体二次電池である。
【０００５】
全固体二次電池は、非水電解質液、すなわち有機系電解液を用いずに、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電池に関し、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が難しい。
【０００６】
その一方で、全固体二次電池は、有機系電解液を使用しないため、発火の可能性が極めて低く、極めて高い安全性を示すことが可能である。
【０００７】
さらには、全固体二次電池は、電解液を使用しないため、バイポーラ構造の電極を採用することができる。バイポーラ構造の電極は、集電体の１つの表面に正極を設け、集電体のもう１つの表面に負極を設けることによって得られる。さらに、正極及び負極のそれぞれの表面に固体電解質層を設け、複数のバイポーラ構造の電極を、正極と負極とが間に固体電解質層又は集電体を挟んで対向するようにスタックすることにより、バイポーラ電池を好適に形成することができる。このようなバイポーラ電池では、スタック数を増やすことにより、電池内部で電圧を高めることが可能になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００８−１３５２８７号公報
【特許文献２】特開２０１０−３２３４９号公報
【特許文献３】特開２００６−８６１０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
優れた寿命性能を示すことができる非水電解質電池を実現することができる電極、この電極を具備した非水電解質電池、この非水電解質電池を具備した電池パック及びこの電池パックを搭載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】
【００１０】
第１の実施形態によると、電極が提供される。この電極は、集電体と、集電体上に形成された活物質含有層とを具備する。活物質含有層は、活物質粒子と、絶縁体粒子とを含む。活物質含有層は、集電体に面する第１の面と、活物質含有層の表面としての第２の面とを有する。第２の面の少なくとも一部は、絶縁体粒子の一部から構成されている。活物質含有層において、絶縁体粒子の体積割合が、第２の面から第１の面に向かって減少している。
【００１１】
第２の実施形態によると、非水電解質電池が提供される。この非水電解質電池は、正極と、負極と、非水電解質とを具備する。正極及び負極の少なくとも一方が第１の実施形態に係る電極である。
【００１２】
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の実施形態に係る非水電解質電池を具備する。
【００１３】
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する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１の実施形態に係る一例の電極の模式的断面図。
【図２】第１の実施形態に係る一例の電極の断面のＳＳＲＭ像。
【図３】第２の実施形態に係る一例の非水電解質電池の概略断面図。
【図４】図３のＡ部の拡大断面図。
【図５】第２の実施形態に係る他の例の非水電解質電池が具備する電極群の概略断面図。
【図６】第３の実施形態に係る一例の電池パックの分解斜視図。
【図７】図６の電池パックの電気回路を示すブロック図。
【図８】第４の実施形態に係る一例の車両の概略断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に、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。
【００１６】
（第１の実施形態）
第１の実施形態によると、電極が提供される。この電極は、集電体と、集電体上に形成された活物質含有層とを具備する。活物質含有層は、活物質粒子と、絶縁体粒子とを含む。活物質含有層は、集電体に面する第１の面と、活物質含有層の表面としての第２の面とを有する。第２の面の少なくとも一部は、絶縁体粒子の一部から構成されている。活物質含有層において、絶縁体粒子の体積割合が、第２の面から第１の面に向かって減少している。
【００１７】
第１の実施形態に係る電極を非水電解質電池に組み込む際、活物質含有層の第２の面は、対極に向き合うことができる。例えば、活物質含有層が負極活物質を含有する負極活物質含有層である場合、第２の面は、正極活物質を含有した部材、例えば正極活物質含有層に向き合うことができる。或いは、活物質含有層が正極活物質を含有する正極活物質含有層である場合、第２の面は、負極活物質を含有した部材、例えば負極活物質含有層に向き合うことができる。
【００１８】
絶縁体粒子は、活物質含有層において、活物質粒子と他の成分、例えば非水電解液又は導電剤との間の副反応を抑えることができる。活物質含有層において、活物質粒子と他の成分との間の副反応は、対極と向き合う面、すなわち活物質含有層の第２の面からの距離が近いほど起こりやすい。第１の実施形態に係る電極が具備する活物質含有層において、絶縁体粒子の体積割合が、第２の面から第１の面に向かって減少している。言い換えると、活物質含有層は、絶縁体粒子の体積割合の傾斜を有する。更に言い換えると、この活物質含有層のうち活物質粒子と他の成分との副反応がより起こりやすい部分が、比較的多くの絶縁体粒子を含む。それにより、この部分の副反応を十分に抑えることができる。
【００１９】
一方、第１の実施形態にかかる電極において、対極と向き合い得る第２の面からの距離が大きい部分ほど、その部分に含まれる活物質粒子にＬｉが挿入されるまでの距離及び活物質から脱離されたＬｉが第２の面まで達するまでの距離、すなわち充電及び放電の際の第２の面からのＬｉの移動距離が大きい。そして、第２の面からのＬｉの移動距離が大きい部分ほど、Ｌｉの挿入及び脱離にかかる抵抗が高くなり得る。しかしながら、第１の実施形態に係る電極では、活物質含有層のうち第２の面からの距離が大きい部分ほど、絶縁体粒子の含有量が低い。それにより、活物質含有層のうち第２の面からの距離が大きい部分ほど、低い電気抵抗を示すことができる。そのため、第１の実施形態に係る電極では、充電及び放電の際に、活物質含有層に含まれる活物質粒子にかかる抵抗をより均一にすることができる。そして、活物質含有層に含まれる活物質粒子にかかる抵抗が均一であるほど、活物質粒子への負荷がより均一になり、例えば充放電サイクルによる活物質の局所的な劣化を抑えることができる。
【００２０】
そして、対極との反応界面からの距離が大きくなるほど、活物質粒子と他の成分との間の副反応を抑えるのに必要な絶縁体粒子の量は少なくなる。そのため、第１の実施形態に係る電極において、活物質含有層のうち第２の面からの距離が大きい部分は、絶縁体粒子の量が少ないが、活物質粒子の副反応を十分に抑えることができる。
【００２１】
このように、第１の実施形態に係る電極は、非水電解質電池において、活物質粒子の副反応を十分に抑えることができ、活物質含有層における活物質の局所的な劣化を抑えることができる。よって、第１の実施形態に係る電極は、優れた寿命性能を示すことができる非水電解質電池を実現することができる。
【００２２】
次に、第１の実施形態に係る電極を、より詳細に説明する。
【００２３】
第１の実施形態に係る電極は、集電体と、集電体上に形成された活物質含有層とを具備する。  
集電体は、例えば、２つの表面を有する帯状であり得る。
【００２４】
活物質含有層は、集電体の一方の表面上に形成されていてもよいし、又は集電体の両方の表面上に形成されていてもよい。集電体は、活物質含有層を担持しない部分を含むこともできる。この部分は、例えば、電極タブとして働くことができる。
【００２５】
活物質含有層は、活物質粒子と、絶縁体粒子とを含む。活物質含有層は、例えば、導電剤及び／又は結着剤をさらに含むこともできる。
【００２６】
第１の実施形態に係る電極は、活物質含有層が含む活物質粒子の作動電位と、組み合わせて使用する対極の作動電位とに応じ、正極として用いることもできるし、又は負極として用いることもできる。
【００２７】
なお、第１の実施形態に係る電極は、２つ以上の活物質含有層を含むこともできる。この場合、これらの活物質含有層の全てを、正極活物質含有層又は負極活物質含有層として用いることができる。或いは、複数の活物質含有層の一部を正極活物質含有層として用い、残りを負極活物質含有層として用いることもできる。このような構造の電極を、以下では、バイポーラ構造を有する電極と呼ぶ。
【００２８】
活物質粒子及び絶縁体粒子の粒子形状は、一次粒子であってもよいし、一次粒子が凝集してなる二次粒子であってもよいし、又は一次粒子及び二次粒子の組み合わせであってもよい。
【００２９】
絶縁体粒子の平均粒子径Ｄiは、活物質粒子の平均粒子径Ｄaよりも小さいことが好ましい。この好ましい態様の電極では、比較的粒子径の小さな絶縁体粒子が活物質含有層の第２の面の少なくとも一部を構成しているので、活物質含有層は、平坦性の高い第２の面を表面として含むことができる。このような第２の面は、電子伝導に対するより優れた絶縁性を示すことができる。また、この好ましい態様の電極の活物質含有層は、絶縁体粒子と比較して大きな活物質粒子を含むことができる。このような活物質含有層は、活物質粒子による優れたイオン拡散性を示すことができ、結果として優れたイオン伝導性を示すことができる。ここで、「平均粒子径」は、粒子が一次粒子からなる場合は体積平均一次粒子径であり、粒子が二次粒子からなる場合は体積平均二次粒子径であり、粒子が一次粒子及び二次粒子の混合物である場合は、一次粒子及び二次粒子の区別のない、混合物についての体積平均粒子径である。
【００３０】
平均粒子径の比Ｄi／Ｄaは、０．０００１以上０．５以下であることが好ましく、０．０１以上０．２以下であることがより好ましい。
【００３１】
また、活物質含有層は、第１の面からの距離がＴ1である部分において、絶縁体粒子の一部を含むことが好ましい。ここで、距離Ｔ1は、０．０１≦Ｔ1／Ｔ≦１の範囲内にあり、Ｔは活物質含有層の第１の面から第２の面までの距離、すなわち活物質含有層の厚さである。距離Ｔ1は、０．１≦Ｔ1／Ｔ≦０．９の範囲内にあることがより好ましい。
【００３２】
活物質含有層の第２の面の９８％以上が絶縁体粒子で構成されていることが好ましい。この好ましい態様の電極は、活物質含有層の第２の面が優れた絶縁性を示すことができる。そのため、この態様の電極は、例えば対極と組み合わせて電極群を構成する際、セパレータを使用することを省略することができる。そして、この態様の電極は、活物質含有層の表面として第２の面の大部分が絶縁体粒子から構成されているため、表面から鋭利な物質が突き刺さった場合にも、それにより生じた貫通孔の表面に絶縁体粒子が位置することができる。そのため、この態様の電極は、表面から鋭利な物質が突き刺さった場合に、貫通孔での短絡を防ぐことができ、異常発熱が起こるのを防ぐことができる。活物質含有層の第２の面の９９％以上が絶縁体粒子で構成されていることがより好ましい。第２の面は、結着剤の一部を更に含むこともできる。
【００３３】
以下、集電体、活物質粒子、絶縁体粒子、導電剤及び結着剤についてより詳細に説明する。
【００３４】
（１）集電体
集電体としては、例えば、アルミニウム箔又はアルミニウム合金箔などの金属箔を使用することができる。アルミニウム箔及びアルミニウム合金箔の厚さは、２０μｍ以下であることが好ましく、１５μｍ以下であることがより好ましい。これにより、電極の強度を保ちながら軽量化できる。アルミニウム箔の純度は９９質量％以上が好ましい。アルミニウム合金としては、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｓｉなどの元素を含む合金が好ましい。一方、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒなどの遷移金属を含む場合、その含有量は１質量％以下であることが好ましい。
【００３５】
（２）活物質粒子
活物質含有層が含む活物質粒子は、例えば、結晶構造中にＬｉが挿入されている状態において導電性を示すことができる活物質粒子を含み得る。活物質粒子は、そこに含まれる活物質の結晶構造中にＬｉが挿入されている状態において、例えば、１ｍΩ以上１００ｋΩ以下の抵抗値を示すことができる。活物質粒子は、そこに含まれる活物質の結晶構造中にＬｉが挿入されている状態において、１ｍΩ以上１ｋΩ以下の抵抗値を示すことが好ましい。
【００３６】
活物質粒子の作動電位は、０．４Ｖ（ｖｓ． Ｌｉ／Ｌｉ+）以上であることが好ましい。すなわち、活物質粒子は、０．４Ｖ（ｖｓ． Ｌｉ／Ｌｉ+）以上の電位において、リチウムイオンの挿入が生じる活物質粒子を含むことが好ましい。第１の実施形態のこの好ましい態様に係る電極は、非水電解質電池に組み込まれ、この非水電解質電池が例えば大電流での充電及び放電に供される際、活物質含有層の表面としての第２の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、この好ましい態様の電極を具備する非水電解質電池は、大電流での充電及び放電に供された際に、内部短絡が生じることを防ぐことができる。活物質粒子の作動電位は、３Ｖ（ｖｓ. Ｌｉ／Ｌｉ+）以下であることが好ましく、２Ｖ（ｖｓ． Ｌｉ／Ｌｉ+）以下であることがより好ましい。
【００３７】
活物質としては、例えば、リチウム合金を用いることができる。リチウム合金は、Ｌｉと、Ｓｉ，Ａｌ、Ｚｎ、Ｓｎ及びＩｎよりなる群から選択される少なくとも１種の金属元素とを含むことが好ましい。リチウム合金は、例えば、Ｌｉと、Ｓｉ，Ａｌ、Ｚｎ、Ｓｎ及びＩｎよりなる群から選択される１種とを含むことができる。或いは、リチウム合金は、Ｌｉと、Ｓｉ，Ａｌ、Ｚｎ、Ｓｎ及びＩｎよりなる群から選択される２種以上とを含むこともできる。具体例としては、Ｌｉ−Ａｌ、Ｌｉ−Ｂｉ−Ｃｄ、Ｌｉ−Ｓｎ−Ｃｄ等が挙げられる。
【００３８】
また、活物質の他の例としては、例えば、チタン含有酸化物が挙げられる。チタン含有酸化物の一例としては、リチウムチタン複合酸化物が挙げられる。リチウムチタン酸化物には、例えば、スピネル型の結晶構造を有するチタン酸リチウム（例えば、Ｌｉ4+xＴｉ5Ｏ12（-１≦ｘ≦３））、ラムスデライト型の結晶構造を有するチタン酸リチウム（例えば、Ｌｉ2+xＴｉ3Ｏ7（０≦ｘ≦１））、Ｌｉ1+xＴｉ2Ｏ4（０≦ｘ≦１）、Ｌｉ1.1+xＴｉ1.8Ｏ4（０≦ｘ≦１）、Ｌｉ1.07+xＴｉ1.86Ｏ4（０≦ｘ≦１）及びＬｉxＴｉＯ2（０≦ｘ≦１）が挙げられる。上記種類の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という特徴を有する。
【００３９】
チタン含有酸化物の他の例としては、チタン酸化物が挙げられる。チタン酸化物には、例えば、アナターゼ型の結晶構造を有する二酸化チタンＴｉＯ2、及び単斜晶型の結晶構造を有する二酸化チタンＴｉＯ2（Ｂ）が挙げられる。
【００４０】
活物質の更に他の例としては、ニオブ含有酸化物が挙げられる。ニオブ含有酸化物としては、例えば、酸化ニオブ（例えばＮｂ2Ｏ5）、及びリチウム吸蔵放出電位が金属リチウムの電位に対して１．０Ｖよりも貴となる、単斜晶型の結晶構造を有するニオブチタン複合酸化物（例えばＮｂ2ＴｉＯ7）などが挙げられる。
【００４１】
活物質の他の例としては、以下の一般式（１）又は（２）で表される斜方晶型の結晶構造を有する複合酸化物が挙げられる：
ＬｉaＭ11-bＭ2bＴｉ6-cＭ3cＯ14+d      （１）
ここで、Ｍ1は、Ｓｒ、Ｂａ、Ｃａ、及びＭｇからなる群より選択される少なくとも１種である。Ｍ2は、Ｃｓ，Ｋ，及びＮａからなる群より選択される少なくとも１種である。Ｍ3は、Ａｌ、Ｆｅ、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、及びＭｏからなる群より選択される少なくとも１種である。各添字は、２≦ａ≦６、０＜ｂ＜１、０＜ｃ≦６、−０．５≦ｄ≦０．５の範囲内にある。Ｍ1は、Ｓｒ、Ｂａ、Ｃａ、及びＭｇからなる群より選択される１種を含んでもよいし、或いはこの群から選択される２種以上を組み合わせて含んでもよい。Ｍ2は、Ｃｓ、Ｋ、及びＮａからなる群より選択される１種を含んでもよいし、或いはこの群から選択される２種以上を組み合わせて含んでもよい。Ｍ3は、Ａｌ、Ｆｅ、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、及びＭｏからなる群より選択される１種を含んでもよいし、或いはこの群から選択される２種以上を組み合わせて含んでもよい；
Ｌｉ2+wＮａ2-eＭαfＴｉ6-gＭβgＯ14+h      （２）
ここで、Ｍαは、Ｃｓ及びＫからなる群より選択される少なくとも１種である。Ｍβは、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｍｎ及びＡｌからなる群より選択される少なくとも１種である。各添字は、０≦ｗ≦４、０＜ｅ＜２、０≦ｆ＜２、０＜ｇ≦６、−０．５≦ｈ≦０．５の範囲内にある。Ｍαは、Ｃｓ及びＫのいずれか一方であってもよいし、或いは、Ｃｓ及びＫの両方を含んでもよい。Ｍβは、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｍｎ及びＡｌからなる群より選択される１種を含んでもよいし、或いはＺｒ、Ｓｎ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｍｎ及びＡｌからなる群より選択される２種以上を組み合わせて含んでもよい。
【００４２】
上記一般式（１）及び（２）で表される複合酸化物は、Ｎｂを含んでいることが好ましい。この好ましい複合酸化物は、斜方晶型の結晶構造を有するニオブ含有複合酸化物と呼ぶこともできる。
【００４３】
このような複合酸化物は、リチウム吸蔵放出の際の体積変化が小さい。また、これらの複合酸化物は、スピネル型チタン酸リチウムよりも低い作動電位を示すことができる。そのため、これらの複合酸化物を含んだ電極を負極として用いて作成した非水電解質電池は、スピネル型チタン酸リチウムを負極において用いた非水電解質電池よりも高い電池電圧を示すことができる。また、これらの複合酸化物は、作動電位範囲において、電位の段差部なしに、有意な勾配をもって電位が変化する充電曲線及び放電曲線を示すことができる。そのため、これらの複合酸化物を用いて作製した非水電解質電池は、電圧変化に基づいて充電状態を容易に把握することができる。
【００４４】
斜方晶型の結晶構造を有するニオブ含有複合酸化物は、Ｎａを更に含んでいることがより好ましい。
【００４５】
活物質の更に他の例としては、シリコン酸化物及びシリコン合金が挙げられる。シリコン酸化物には、例えば、ＳｉＯ、Ｓｉ-ＳｉＯ複合物などが挙げられる。シリコン合金には、例えば、Ｓｉ−Ｓｎ及びＳｉ−Ｌｉなどが挙げられる。
【００４６】
活物質の更に他の例としては、金属硫化物が挙げられる。金属硫化物には、例えば、ＴｉＳ2、ＦｅＳ、ＦｅＳ2、ＮｉＳ及びＭｏＳ2などが挙げられる。
【００４７】
以上に挙げた、チタン含有酸化物、ニオブ含有酸化物、斜方晶型複合酸化物、シリコン酸化物、シリコン合金、及び金属硫化物は、例えば、負極活物質として用いることができる。第１の実施形態に係る電極が負極活物質の粒子を含む負極活物質含有層を具備している場合、負極活物質含有層が含む活物質粒子は、以上に挙げた活物質の粒子を１種含むことができるし、或いは２種以上を組み合わせて含むこともできる。すなわち、活物質粒子は、例えば、スピネル型の結晶構造を有するチタン酸リチウム、ラムスデライト型の結晶構造を有するチタン酸リチウム、アナターゼ型の結晶構造を有するチタン酸化物、単斜晶型の結晶構造を有するチタン酸化物、単斜晶型の結晶構造を有するニオブチタン複合酸化物、及び斜方晶型の結晶構造を有するニオブ含有複合酸化物からなる群より選択される少なくとも１種の粒子を含むことができる。
【００４８】
活物質の他の例としては、正極活物質として用いることができる活物質を挙げることができる。
【００４９】
正極活物質として用いることができる活物質の例としては、リチウムを含有した二酸化マンガン、酸化鉄、酸化銅、及び酸化ニッケル、リチウムマンガン複合酸化物（例えば、ＬｉsＭｎ2Ｏ4又はＬｉsＭｎＯ2（０≦ｓ≦１））、リチウムニッケル複合酸化物（例えばＬｉsＮｉＯ2（０≦ｓ≦１））、リチウムコバルト複合酸化物（例えば、ＬｉsＣｏＯ2（０≦ｓ≦１））、リチウムニッケルコバルト複合酸化物（例えば、ＬｉsＮｉ1-tＣｏyＯ2（０≦ｓ≦１、０≦ｔ≦１））、リチウムマンガンコバルト複合酸化物（例えばＬｉsＭｎtＣｏ1-tＯ2（０≦ｓ≦１、０≦ｔ≦１））、スピネル型の結晶構造を有するリチウムマンガンニッケル複合酸化物（例えば、ＬｉsＭｎ2-tＮｉtＯ4（０≦ｓ≦１、０≦ｔ≦１））、オリビン型の結晶構造を有するリチウムリン酸化物（例えば、ＬｉsＦｅＰＯ4、ＬｉsＦｅ1-tＭｎtＰＯ4、ＬｉsＣｏＰＯ4など（０≦ｓ≦１、０≦ｔ≦１））、硫酸鉄（例えばＬｉsＦｅ2(ＳＯ4)3（０≦ｓ≦１））、並びにバナジウム酸化物（例えばＬｉsＶ2Ｏ5（０≦ｓ≦１））が含まれる。また、ポリアニリンやポリピロールなどの導電性ポリマー材料、ジスルフィド系ポリマー材料などの有機材料および無機材料を用いることもできる。
【００５０】
活物質粒子を正極活物質として用いる場合、活物質粒子は、高い電池電圧を得られる化合物を含むことがより好ましい。そのような化合物の例には、リチウムマンガン複合酸化物（例えばＬｉsＭｎ2Ｏ4）、リチウムニッケル複合酸化物（例えばＬｉsＮｉＯ2）、リチウムコバルト複合酸化物（例えばＬｉsＣｏＯ2）、リチウムニッケルコバルト複合酸化物（例えばＬｉsＮｉ1-tＣｏtＯ2）、スピネル型の結晶構造を有するリチウムマンガンニッケル複合酸化物（例えばＬｉsＭｎ2-tＮｉtＯ4）、リチウムマンガンコバルト複合酸化物（例えばＬｉsＭｎtＣｏ1-tＯ2）、及びリチウムリン酸鉄（例えば、ＬｉsＦｅＰＯ4）が含まれる。なお、上記の式中、ｓ及びｔは、それぞれ０〜１の範囲であることが好ましい。
【００５１】
更に別の活物質の例としては、式ＬｉiＮｉjＣｏkＭｎlＯ2により表されるリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物を用いることが挙げられる。式中、ｉ，ｊ，ｋ及びｌは、それぞれ、不等式０≦ｉ≦１．１、０．１≦ｊ≦０．５、０≦ｋ≦０．９、０．１≦ｌ≦０．５により表される関係を満たす。
【００５２】
第１の実施形態に係る電極が正極活物質の粒子を含む正極活物質含有層を具備している場合、正極活物質含有層が含む活物質粒子は、以上に挙げた正極活物質として用いることができる活物質の粒子を１種含むことができるし、或いは２種以上を組み合わせて含むこともできる。すなわち、活物質の粒子は、例えば、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、リチウムコバルト複合酸化物、リチウムニッケルコバルト複合酸化物、リチウムマンガンコバルト複合酸化物、スピネル型の結晶構造を有するリチウムマンガンニッケル複合酸化物、リチウムリン酸鉄及びリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物からなる群より選択される少なくとも１種の粒子を含むことができる。
【００５３】
以上に説明した活物質粒子は、例えば、５００ｎｍ〜２００μｍの範囲内の粒子径をとることができる。活物質粒子の平均粒子径Ｄa（＝Ｄ50）は、１μｍ以上１０μｍ以下の範囲内にあることが好ましく、２μｍ以上８μｍ以下の範囲内にあることがより好ましい。また、活物質粒子は、Ｄ10が０．６μｍ以上７μｍ以下であり、Ｄ90が３μｍ以上１００μｍ以下である粒度分布を有することが好ましい。
【００５４】
（３）絶縁体粒子
活物質含有層が含む絶縁体粒子は、そこに含まれる物質の結晶構造中にリチウムが挿入されている状態においても、活物質粒子とは異なり、導電性を示さない物質であり得る。このような物質は、結晶構造中にＬｉが挿入されている状態において、例えば、１ＭΩ以上の抵抗値を有するものであり得る。絶縁体粒子は、そこに含まれる物質の結晶構造中にＬｉが挿入されている状態において、１０ＭΩ以上１ＴΩ以下の抵抗値を示すことが好ましい。
【００５５】
或いは、絶縁体粒子は、Ｌｉの挿入及び脱離が生じない物質であり得る。このような物質は、電極の充電状態にかかわらず、例えば、１０ＭΩ以上の抵抗値、より好ましくは１０ＭΩ以上１ＴΩ以下の抵抗値を有するものであり得る。
【００５６】
したがって、活物質粒子と絶縁体粒子とは、Ｌｉが挿入されている状態の電極に含まれている粒子の電気抵抗を測定することにより、区別することができる。例えば、測定対象の電極が負極である場合、電池を充電状態にし、この電池を十分な注意を払いながら分解して負極を取り出し、取り出した負極について分析を行う。一方、測定対象の電極が正極である場合、電池を放電状態にし、この電池を分解して正極を取り出し、取り出した正極について分析を行う。電極に含まれている各粒子の電気抵抗は、走査型広がり抵抗顕微鏡法（Scanning Spreading Resistance Microscopy：SSRM）によって測定することができる。具体的な測定方法は、後述する。
【００５７】
絶縁体粒子は、例えば、水酸化チタン、チタン酸バリウム、アルミナ、ジルコニア（酸化ジルコニウム）、水酸化アルミニウム（例えばギブサイト又はバイヤライト）、ベーマイト、コージライト、酸化マグネシウム、アラミド、水酸化マグネシウム、サイアロン、四ホウ酸リチウム、タンタル酸リチウム、フォルステライト、ステアライト、雲母、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、ムライト、フェライト、セルロース、及び沸石から選択される少なくとも１種の粒子を含むことができる。絶縁体粒子は、これらの化合物の粒子のうちの１種を含んでいてもよいし、又はこれらの化合物の粒子のうちの２種以上を組み合わせて含んでいてもよい。また、絶縁体粒子は、異なる化合物を含む２種以上の絶縁体粒子を含むこともできる。
【００５８】
水酸化チタンを用いることにより、電極内の余計な水分を吸着して電極層の劣化を抑制することができる。チタン酸バリウムを用いることにより、出力特性の向上を図ることができる。アルミナを用いることにより、電極内の余計な水分を吸着して電極層の劣化を抑制することができる。また、アルミナの単結晶であるサファイアを用いた場合でも、電極内の余計な水分を吸着して電極層の劣化を抑制することができる。窒化ケイ素を用いることにより、電極の機械的強度を増すことができる。窒化アルミニウムを用いることにより、熱伝導性を高めることができ、その結果、電極全体の放熱性が上がり電池として安定した動作が可能となる。
【００５９】
或いは、絶縁体粒子は、固体電解質粒子を含んでもよい。  
固体電解質粒子としては、例えば、Ｌｉイオン導電性を有する無機固体粒子などの固体電解質粒子を用いることができる。絶縁体粒子は、１種の固体電解質粒子を含んでもよいし、又は２種以上の固体電解質粒子の組み合わせであってもよい。
【００６０】
Ｌｉイオン導電性を有する無機固体粒子には、Ｌｉイオン導電性が高く耐還元性の強さや、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は、例えば、Ｌｉ5+mＡmＬａ3-mＭ42Ｏ12（Ａは、Ｃａ、Ｓｒ及びＢａからなる群より選択される少なくとも１種である。Ａは、Ｃａ、Ｓｒ及びＢａからなる群より選択される１種でもよいし、又はＣａ、Ｓｒ及びＢａからなる群より選択される２種以上の組み合わせを含んでもよい。Ｍ4は、Ｎｂ及びＴａの少なくとも１種である。Ｍ4は、Ｎｂ又はＴａの何れか一方でもよいし、又はＭはＮｂ及びＴａの両方を含んでもよい。ｍは、０≦ｍ≦１．５の範囲内にある）、Ｌｉ3Ｍ52-nＬ2Ｏ12（Ｍ5は、Ｔａ及びＮｂの少なくとも１種である。Ｍ5は、Ｔａ又はＮｂの何れか一方でもよいし、又はＴａ及びＮｂの両方を含んでもよい。ＬはＺｒである。ｎは、０≦ｎ≦０．５の範囲内にある）、Ｌｉ7-3pＡｌｐＬａ3Ｚｒ3Ｏ12（０≦ｐ≦０．３）、Ｌｉ7Ｌａ3Ｚｒ2Ｏ12が挙げられる。
【００６１】
中でも、Ｌｉ6.25Ａl0.25Ｌａ3Ｚｒ3Ｏ12やＬｉ7Ｌａ3Ｚｒ2Ｏ12はＬｉイオン導電性（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。
【００６２】
絶縁体粒子が固体電解質粒子を含んでいる場合、活物質含有層中に固体電解質粒子が存在することができる。活物質含有層中に存在する固体電解質粒子は、活物質含有層の内部に存在する活物質粒子とＬｉのやり取りをすることができる。そのため、活物質含有層上にのみ固体電解質粒子が存在している電極に比べ、第１の実施形態のこの態様に係る電極は、優れた入出力特性を示すことができる。また、絶縁体粒子が固体電解質粒子を含んでいる態様の電極は、例えばバイポーラ構造をとることができる。このようなバイポーラ構造の電極を用いることにより、１つの電池で高い電圧を実現することができる。
【００６３】
さらに、固体電解質粒子は、高いＬｉ伝導性を示すことができる。そのため、固体電解質粒子は、絶縁性及びＬｉ伝導性の両方が高い第２の面を形成することができる。このような第２の面は、例えば気孔率が同程度のセパレータよりも高いＬｉ輸率を示すことができる。この理由は以下のとおりである。例えば気孔率が４０％〜６０％であるセパレータでは、気孔に非水電解液が浸透しＬｉイオンの移動が生じる。しかしながら、逆を言えば、６０％〜４０％は、セパレータ本体の材料である。セパレータ本体の材料は非水電解質電池の充放電には何ら寄与することができない。そのため、セパレータの輸率は１を大きく下回る。塗布型セパレータの場合も同様である。それに対し、固体電解質粒子はそれ自体が高いＬｉ伝導性を示すので、気孔に浸透した非水電解液と相俟って、固体電解質粒子の絶縁体粒子を含む第２の面は、１に近いＬｉ輸率を示すことができる。
【００６４】
絶縁体粒子は、固体電解質粒子と、固体電解質粒子以外の先に例を挙げた絶縁体粒子とを含むこともできる。
【００６５】
絶縁体粒子は、例えば、１０ｎｍ〜２００ｎｍの粒子径を有することができる。また、絶縁体粒子の平均粒子径Ｄi（＝Ｄ50）は、例えば、３０ｎｍ以上１００ｎｍ以下の範囲内にあることが好ましく、６０ｎｍ以上７０ｎｍ以下の範囲内にあることがより好ましい。また、絶縁体粒子は、Ｄ10が３０ｎｍ以上５０ｎｍ以下であり、Ｄ90が１００ｎｍ以上１３０ｎｍ以下である粒度分布を有することが好ましい。
【００６６】
（４）導電剤
導電剤は、例えば、集電性能の向上及び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、コークス、カーボンブラック、黒鉛、カーボンナノファイバー及びカーボンナノチューブなどの炭素系材料が含まれる。炭素系材料の平均粒子径は、０．１μｍ以上１０μｍ以下であることが好ましい。０．１μｍ以上であると、ガス発生を効果的に抑制することができる。１０μｍ以下であると、良好な導電ネットワークが得られる。炭素系材料の比表面積は、１０ｍ2／ｇ以上１００ｍ2／ｇ以下であることが好ましい。１０ｍ2／ｇ以上であると、良好な導電ネットワークが得られる。１００ｍ2／ｇ以下であると、ガス発生を効果的に抑制することができる。
【００６７】
（５）結着剤
結着剤は、活物質粒子、絶縁体粒子、導電剤、及び集電体を結着させるために必要に応じて用いられる。結着剤の例には、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（例えばアクリル系ゴム及びアクリル系樹脂）、及びイミド化合物（例えばポリアミドイミド）が含まれる。これらのうちの１種を単独で用いてもよいし、又はこれらのうちの２種以上の混合物を用いてもよい。
【００６８】
このような結着剤を用いることにより、集電体と活物質含有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。
【００６９】
（６）配合量
活物質含有層において、活物質粒子、絶縁体粒子、導電剤及び結着剤は、それぞれ、６０質量％以上９７．９質量％以下、０．１質量％以上２０質量％以下、１質量％以上１０質量％以下、及び１質量％以上１０質量％以下の割合で含まれることが好ましい。
【００７０】
絶縁体粒子を０．１質量％以上２０質量％以下の割合で含むことにより、寿命性能とエネルギー密度と優れたバランスを示すことができる。絶縁体粒子を２質量％以上６質量％以下の割合で含むことがより好ましい。
【００７１】
導電剤は、１質量％以上の量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。導電剤は、１０質量％以下の量にすることにより、電池を高温で保存したときに導電剤表面において生じる非水電解質の分解を抑制することができる。
【００７２】
結着剤は、１質量％以上の量にすることにより十分な正極強度が得られる。結着剤は、絶縁材料であるため、１０質量％以下の量にすることが好ましい。これにより、内部抵抗の増大を抑制できる。
【００７３】
活物質含有層において、活物質粒子の体積は、絶縁体粒子の体積の３倍以上１００倍以下であることが好ましく、４倍以上１０倍以下であることがより好ましい。
【００７４】
＜製造方法＞
次に、第１の実施形態に係る電極の製造方法の例を説明する。
【００７５】
まず、活物質含有層の材料としての、活物質粒子、絶縁体粒子、導電剤及び結着剤を準備する。この際、絶縁体粒子として、平均粒子径Ｄiが活物質粒子及び導電剤のそれＤaよりも小さなものを準備する。これらを、適切な溶媒（例えば水又はＮ−メチル−２−ピロリドン）に投入し、混合物を得る。
【００７６】
次に、混合物を攪拌し、スラリーを得る。このスラリーを、集電体の片面に例えばダイヘッドを用いて塗布する。
【００７７】
次に、片面にスラリーを塗布した集電体を、乾燥炉に導入する。ここで、スラリーを塗布した面を上向きにして、乾燥炉の最初のゾーンから、加熱温度を１３０℃以上にする。好ましくは、加熱温度を１３５℃以上１８０℃以下にする。加熱時間は、３０秒間〜３０分間の範囲内にあることが好ましく、１分間〜１０分間の範囲内であることがより好ましい。この乾燥の熱によりスラリー中で対流が起き、スラリー中で急激なマイグレーションを生じさせることができる。このマイグレーションでは、上向きにされたスラリーの表面まで溶媒が移動するのに伴い、活物質粒子よりも粒子径の小さな絶縁体粒子も共にスラリーの表面に向けて移動する。この際の移動度は粒子径に依存するために、粒度分布を持つ絶縁体粒子は、集電体からスラリーの表面に向けて体積濃度が増加するように分布する。そして、スラリーの表面は、絶縁体粒子が占めるようになる。
【００７８】
この状態でスラリーを乾燥させることにより、絶縁体粒子の体積割合が、表面である第２の面から集電体に面する第１の面に向けて減少した、活物質含有層が得られる。
【００７９】
最初のゾーン以降では、１３５℃以下の温度で乾燥を行うことが好ましく、１３０℃以下の温度で乾燥を行うことがより好ましい。
【００８０】
集電体の他方の面に更に活物質含有層を含んだ電極は、以下のようにして作製することができる。まず、先のようにして得られた活物質含有層を担持した集電体のもう一方の面に、先に説明したスラリーを塗布する。ついで、スラリーを塗布した集電体を、このスラリーを塗布した面を上向きにして、乾燥炉に導入する。ここで先に説明したのと同じように乾燥を行うことにより、集電体の両面に活物質含有層が形成された電極を得ることができる。なお、ここでの乾燥では、先に形成した活物質含有層が下を向いた状態で加熱されるが、この活物質含有層は溶媒を含んでいない又はほとんど含んでいないため、スラリーで起こるのと同様のマイグレーションは起こりづらく、その結果、絶縁体粒子の体積割合の傾斜は維持される。
【００８１】
この方法によると、多くても２回の乾燥により、電極を得ることができる。そのため、この方法によると、乾燥による集電体へのヒートショックを低減することができる。
【００８２】
一方、塗布型セパレータを形成する場合、集電体の上に電極材料のスラリーを塗布して乾燥させることで電極層を形成したあとに、その上部に塗布セパレータ材料を塗布し乾燥させて塗布型セパレータ層を形成する必要がある。さらにそれを集電体両面において実施することになる。その結果、塗布工程が４回必要となる。つまり、工数がここで説明した方法の２倍となってしまう。さらに、塗布型セパレータの場合は、乾燥炉に４回通すことになり、ヒートショックによるアルミ箔などの集電箔の強度劣化が大きくなってしまう。それにより、この後の工程である電極プレス工程やセル作製における集電部の一括溶着などの工程にて集電箔が破断しやすくなり、歩留まりが大きく低下しかねない。
【００８３】
次に、第１の実施形態に係る電極の具体例を図面を参照しながら説明する。
【００８４】
図１は、第１の実施形態に係る一例の電極の模式的断面図である。
【００８５】
図１に示す電極１は、集電体１ａと、集電体１ａの片面に形成された活物質含有層１ｂとを具備する。
【００８６】
活物質含有層１ｂは、集電体１ａに面する第１の面１ｂ−１と、活物質含有層１ｂの表面としての第２の面１ｂ−２とを有する。第１の面１ｂ−１と第２の面１ｂ−２との距離、すなわち活物質含有層１ｂの厚さは、Ｔである。
【００８７】
活物質含有層１ｂは、活物質粒子１１と、絶縁体粒子１２と、導電剤１３とを含む。また、活物質含有層１ｂは、図示しない結着剤をさらに含む。結着剤は、活物質粒子１１と、絶縁体粒子１２と、導電剤１３と間に位置している。
【００８８】
活物質含有層１ｂにおいて、絶縁体粒子１２の一部は、図１に示すように、第２の面１ｂ−２に位置している。それにより、第２の面１ｂ−２の少なくとも一部は、絶縁体粒子１２の一部から構成されている。図１に示す第２の面１ｂ−２の大部分は、絶縁体粒子１２の一部で占められており、第２の面１ｂ−２の残りの部分は、一部が図示しない結着剤で占められており、一部が空隙となっている。
【００８９】
また、図１に示すように、絶縁体粒子１２は、活物質含有層１ｂにおいて、傾斜材料として拡散している。言い換えると、絶縁体粒子１２は、図１に示すように、活物質含有層１ｂにおいて、活物質粒子１１と導電剤１３と混ざりつつ、その体積割合を第２の面１ｂ−２から第１の面１ｂ−１に向かうにつれて減少させながら分布している。すなわち、活物質含有層１ｂにおいて、絶縁体粒子１２の体積割合は、第２の面１ｂ−２から第１の面１ｂ−１に向かって減少している。
【００９０】
そして、図１に示す電極１では、活物質含有層１ｂのうち第１の面１ｂ−１からの距離Ｔ1の部分が、絶縁体粒子１２の一部を含む。言い換えると、活物質含有層１ｂのうち第２の面１ｂ−２から距離（Ｔ−Ｔ1）まで奥まった部分にも、絶縁体粒子１２の一部が存在する。
【００９１】
＜測定方法＞
以下、各種測定方法を説明する。
【００９２】
＜活物質粒子と絶縁体粒子との区別＞
活物質含有層に含まれている活物質粒子と絶縁体粒子とは、具体的には以下の手順で区別することができる。
【００９３】
まず、測定対象たる電極を含んだ非水電解質電池を準備する。  
次に、準備した非水電解質電池を、充放電装置を用いて充電又は放電に供して、ＳＯＣ３０〜８０％程度、好ましくはＳＯＣ４０〜６０％に調整する。かくして放電状態にした非水電解質電池を、例えばアルゴンで満たしたグローブボックス内で解体する。次に、正極と負極とが通電しないように留意しながら、電極を取り出す。
【００９４】
次に、取り出した電極を、ジエチルカーボネート（略称ＤＥＣ）によって十分に洗浄する。次いで、洗浄した電極を、真空引きが出来る容器内に移す。この容器内の圧力をマイナス１００ｋＰａまで減圧し、この状態を１時間継続する。次いで、この容器内の圧量を、アルゴン雰囲気中にて大気圧に戻す。かくして、電極に含まれていた非水電解液を除去することができる。測定対象たる電池に非水電解液が含まれていない場合は、この工程を省くことができる。
【００９５】
次に、そのまま大気暴露させないように、洗浄した電極の活物質含有層の一部をイオンミリング装置を用いて断面をきれいに処理する。作製したサンプルを走査型広がり抵抗顕微鏡（Scanning Spreading Resistance Microscopy：SSRM）測定装置にセットする。
【００９６】
ＳＳＲＭにて集電体側から電極層表面へ向かって測定を繰り返し行う。ＳＳＲＭは、ナノメートルのスケールでの局所の広がり抵抗測定が可能な手法である。この測定により、活物質含有層に含まれている粒子を、活物質粒子と、絶縁体粒子と、導電剤粒子とに区別することができる。
【００９７】
図２は、第１の実施形態に係る一例の電極の断面のＳＳＲＭ像である。図２にＳＳＲＭ像を示す電極は、活物質粒子としてのニオブチタン複合酸化物（Ｎｂ2ＴｉＯ7：ＮＴＯ）の粒子と、絶縁体粒子としてのアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）の粒子とを、６：１の体積比で含む。
【００９８】
図２において、明度の低い領域は、抵抗値が１０ＧΩ以上の粒子、すなわち絶縁体粒子が存在している領域である。一方、明度の高い領域は、抵抗値が１０ｋΩ以下の粒子、すなわち活物質粒子及び導電材が存在している領域である。分解能をさらにあげることにより、活物質粒子と導電剤との区別ができるとともに、粒子形状を確認することができる。なお、図２の下部の明度の高い領域は、集電体の像である。
【００９９】
図２から明らかなように、絶縁体粒子の一部が、活物質含有層の表面である第２の面を占めている。また、絶縁体粒子の存在割合（存在面積）は、活物質含有層において、第２の面から集電体に面する第１の面に向けて減少している。
【０１００】
なお、その後、同じ断面を走査型電子顕微鏡（Scanning Electron Microscopy :SEM）にて観察し、SEMの測長機能を用いることにより、断面に含まれる粒子の粒子径をそれぞれ確認することができる。これにより、活物質含有層における粒子の粒子径の傾斜状態を確認することができる。
【０１０１】
＜絶縁体粒子の体積割合の測定方法＞
一方、洗浄した電極の他の一部の活物質含有層の表面（第２の面）を上からＳＳＲＭ及びＳＥＭで観察して、それぞれの像を得る。続いて、電極活物質含有層の厚さＴの１／１０だけ電極活物質含有層の表面をイオンミリングして掘り下げ、露出した新たな表面をＳＳＲＭ及びＳＥＭで観察し、像を得る。同じ作業を繰り返すことにより、電極活物質含有層の第２の面からの距離がＴ／１０、２Ｔ／１０…９Ｔ／１０である部分の断面のＳＳＲＭ及びＳＥＭ像が得られる。これらの像から、活物質含有層における絶縁体粒子の体積割合及びその傾斜を知ることができる。また、これらの像からは、活物質含有層に含まれる粒子の粒子径の傾斜を知ることもできる。
【０１０２】
＜活物質粒子に含まれる活物質の同定方法＞
活物質粒子は、例えば、以下の手順で同定することができる。まず、先に説明したように得られた電極の活物質含有層の断面をＳＳＲＭ分析により観察し、活物質粒子を特定する。続いて、同じ断面を、エネルギー分散型Ｘ線分光（Energy Dispersive X-ray Spectroscopy：EDX）装置を付属したＳＥＭで観察し、先にＳＳＲＭ分析により活物質粒子であると判断した粒子についてＥＤＸ分析を行う。このＥＤＸ分析により、活物質粒子の組成及び結晶構造等を同定することができる。
【０１０３】
＜絶縁体粒子の同定方法＞
絶縁体粒子も、活物質粒子の同定方法と同様の手順で同定することができる。
【０１０４】
第１の実施形態によると、電極が提供される。この電極は、活物質粒子と絶縁体粒子とを含む活物質含有層を具備する。活物質含有層の表面としての第２の面の少なくとも一部は、絶縁体粒子の一部から構成されている。活物質含有層において、絶縁体粒子の体積割合が、第２の面から第１の面に向かって減少している。活物質含有層において体積割合が傾斜している絶縁体粒子は、活物質粒子と他の成分との副反応を十分に抑えることができるとともに、活物質含有層に係る負荷を均一にすることができる。この結果、第１の実施形態に係る電極は、優れた寿命性能を示すことができる非水電解質電池を実現することができる。
【０１０５】
（第２の実施形態）
第２の実施形態によると、非水電解質電池が提供される。この非水電解質電池は、正極と、負極と、非水電解質とを具備する。正極及び負極の少なくとも一方が第１の実施形態に係る電極である。
【０１０６】
好ましい態様では、負極が第１の実施形態に係る電極である。より好ましい態様では、正極及び負極の両方が、第１の実施形態に係る電極である。
【０１０７】
他の態様では、正極及び負極は、バイポーラ構造の電極を構成してもよい。バイポーラ構造の電極は、集電体と、集電体上に形成された正極活物質含有層及び負極活物質含有層とを具備することができる。このバイポーラ構造の電極が含むことができる正極活物質含有層及び／又は負極活物質含有層を、第１の実施形態に係る電極が具備する活物質含有層とすることができる。
【０１０８】
以下、第２の実施形態に係る一例の非水電解質電池の例としての、正極及び負極が別体である非水電解質電池と、バイポーラ構造の電極を具備する非水電解質電池とをそれぞれ説明する。
【０１０９】
（１）正極及び負極が別体である非水電解質電池
この例の非水電解質電池は、互いに別体である正極及び負極を具備する。  
正極と負極とは、正極活物質含有層と負極活物質含有層とが向き合うように配置されて、電極群を構成することができる。電極群において、正極活物質含有層と負極活物質含有層との間にセパレータを配してもよい。
【０１１０】
電極群は、例えば、スタック型の構造を有することができる。スタック型の構造では、複数の正極及び複数の負極が、正極活物質含有層と負極活物質含有層とが対向するように積層されている構造を有する。
【０１１１】
或いは、電極群は、捲回型の構造を有することができる。捲回型の構造は、正極及び負極を正極活物質含有層と負極活物質含有層とが対向するように積層して積層体を得、この積層体を渦巻き状に捲回することによって得られる。捲回型の構造を有する電極群は、円筒型でもよいし、又は扁平形状であってもよい。扁平形状の電極群は、例えば、先のように捲回することによって得られた捲回体をプレスすることによって得ることができる。
【０１１２】
この例の非水電解質電池は、非水電解質をさらに具備する。正極及び／又は負極である第１の実施形態に係る電極が含むことができる一例の絶縁体粒子としての固体電解質粒子は、非水電解質の少なくとも一部を構成することができる。この例の非水電解質電池は、固体電解質粒子以外の非水電解液を非水電解質として更に含むこともできる。非水電解質は、電極群に保持され得る。
【０１１３】
また、この例の非水電解質電池は、電極群及び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。
【０１１４】
さらに、この例の非水電解質電池は、正極に電気的に接続された正極端子及び負極に電気的に接続された負極端子を更に具備することができる。正極端子の少なくとも一部及び負極端子の少なくとも一部は、外装部材の外側に延出し得る。
【０１１５】
（２）バイポーラ構造の電極を具備する非水電解質電池
この例の非水電解質電池は、先に説明したバイポーラ構造を有する電極を具備する。  
バイポーラ構造の電極は、正極活物質含有層と負極活物質含有層とが向き合った状態にある電極群を構成することができる。電極群において、正極活物質含有層と負極活物質含有層との間にセパレータを配してもよい。
【０１１６】
この例の非水電解質電池が具備することができる電極群は、例えば、スタック型の構造を有することができる。スタック型の構造では、例えば、バイポーラ構造を有する複数の電極が、正極活物質含有層と負極活物質含有層とが向き合うように積層された構造を有する。
【０１１７】
或いは、電極群は、捲回型の構造を有することもできる。捲回型の構造は、バイポーラ構造の電極群を渦巻き状に捲回して得ることができる。
【０１１８】
この例の非水電解質電池は、非水電解質をさらに具備する。正極活物質含有層及び／又は負極活物質含有層が含むことができる一例の絶縁体粒子としての固体電解質粒子は、非水電解質の少なくとも一部を構成することができる。この例の非水電解質電池は、固体電解質粒子以外の非水電解液を非水電解質として更に含むこともできる。非水電解質は、電極群に保持され得る。
【０１１９】
また、この例の非水電解質電池は、電極群及び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。
【０１２０】
さらに、この例の非水電解質電池は、少なくとも１つの電極の集電体に電気的に接続された正極端子及び少なくとも１つの電極の集電体に電気的に接続された負極端子を更に具備することができる。正極端子の少なくとも一部及び負極端子の少なくとも一部は、外装部材の外側に延出し得る。
【０１２１】
以下に、第２の実施形態に係る非水電解質電池が具備することができる正極、負極、バイポーラ構造の電極、セパレータ、非水電解質、外装部材、正極端子及び負極端子をより詳細に説明する。
【０１２２】
（ａ）正極
正極は、第１の実施形態に係る電極であってもよい。或いは、負極が第１の実施形態に係る電極である場合は、正極は第１の実施形態に係る電極でなくてもよい。
【０１２３】
正極が第１の実施形態に係る電極である場合、活物質含有層、すなわち正極活物質含有層は、活物質粒子として、例えば、第１の実施形態において正極活物質として用いることができる活物質として挙げた活物質の粒子を含むことができる。
【０１２４】
正極が第１の実施形態に係る電極でない場合も、この正極は、第１の実施形態に係る電極と類似した構造を有することができる。すなわち、この態様の正極は、集電体と、集電体の一方の表面又は両方の表面上に形成された正極活物質含有層とを具備することができる。集電体は、正極活物質含有層を担持していない部分を含むことができる。この部分は、正極タブとして働くことができる。正極活物質含有層は、例えば、正極活物質、並びに必要に応じて導電剤及び結着剤を含むことができる。
【０１２５】
この態様の正極が含むことができる正極活物質としては、例えば、第１の実施形態において正極活物質として用いることができる活物質として挙げたものを用いることができる。任意の導電剤及び結着剤としては、例えば、第１の実施形態において例示した導電剤及び結着剤を用いることができる。
【０１２６】
この態様の正極が具備する正極活物質含有層において、正極活物質、導電剤及び結着剤は、それぞれ８０質量％以上９５質量％以下、３質量％以上１８質量％以下、および２質量％以上１７質量％以下の割合で含まれることが好ましい。
【０１２７】
導電剤は、３質量％以上の量にすることにより、集電性能を高め且つ正極活物質と集電体との接触抵抗を抑える効果をより発揮することができる。導電剤は、１８質量％以下の量にすることにより、電池を高温で保存したときに導電剤表面において生じる非水電解質の分解を抑制することができる。
【０１２８】
結着剤は、２質量％以上の量にすることにより十分な正極強度が得られる。結着剤は、絶縁材料であるため、１７質量％以下の量にすることが好ましい。これにより、内部抵抗の増大を抑制できる。
【０１２９】
正極が第１の実施形態に係る電極でない場合、この正極は、例えば、以下の手順で作成することができる。まず、正極活物質、結着剤及び導電剤を適切な溶媒に懸濁してスラリーを調製する。ついで、このスラリーを正極集電体の表面に塗布し、塗膜を乾燥させる。乾燥させた塗膜をプレスに供することにより、正極集電体とその上に形成された正極活物質含有層とを含んだ正極が作製される。或いは、この態様の正極は、正極活物質、結着剤及び導電剤をペレット状に形成して、これらのペレットを正極集電体上に配置して正極活物質含有層とすることにより作製してもよい。
【０１３０】
正極活物質含有層の密度は、３ｇ／ｃｍ3以上であることが好ましい。
【０１３１】
（ｂ）負極
負極は、第１の実施形態に係る電極であってもよい。或いは、正極が第１の実施形態に係る電極である場合は、負極は第１の実施形態に係る電極でなくてもよい。
【０１３２】
負極が第１の実施形態に係る電極である場合、活物質含有層、すなわち負極活物質含有層は、活物質粒子として、例えば、第１の実施形態において負極活物質として用いることができる活物質として挙げた活物質の粒子を含むことができる。
【０１３３】
負極が第１の実施形態に係る電極でない場合も、この負極は、第１の実施形態に係る電極と類似した構造を有することができる。すなわち、この態様の負極は、集電体と、集電体の一方の表面又は両方の表面上に形成された負極活物質含有層とを具備することができる。集電体は、負極活物質含有層を担持していない部分を含むことができる。この部分は、負極タブとして働くことができる。負極活物質含有層は、例えば、負極活物質、並びに必要に応じて導電剤及び結着剤を含むことができる。
【０１３４】
この態様の負極が含むことができる負極活物質としては、例えば、第１の実施形態において負極活物質として用いることができる活物質として挙げたものを用いることができる。任意の導電剤及び結着剤としては、例えば、第１の実施形態において例示した導電剤及び結着剤を用いることができる。
【０１３５】
この態様の負極が具備する負極活物質含有層において、負極活物質、導電剤及び結着剤は、それぞれ８０質量％以上９５質量％以下、３質量％以上１８質量％以下、および２質量％以上１７質量％以下の割合で含まれることが好ましい。
【０１３６】
導電剤は、３質量％以上の量にすることにより、集電性能を高め且つ正極且つ物質と集電体との接触抵抗を抑える効果をより発揮することができる。導電剤は、１８質量％以下の量にすることにより、電池を高温で保存したときに導電剤表面において生じる非水電解質の分解を抑制することができる。
【０１３７】
結着剤は、２質量％以上の量にすることにより十分な正極強度が得られる。結着剤は、絶縁材料であるため、１７質量％以下の量にすることが好ましい。これにより、内部抵抗の増大を抑制できる。
【０１３８】
負極が第１の実施形態に係る電極でない場合、この負極は、例えば、以下の手順で作成することができる。まず、負極活物質、結着剤及び導電剤を適切な溶媒に懸濁してスラリーを調製する。ついで、このスラリーを負極集電体の表面に塗布し、塗膜を乾燥させる。乾燥させた塗膜をプレスに供することにより、集電体とその上に形成された負極活物質含有層とを含んだ負極が作製される。或いは、この態様の負極は、負極活物質、結着剤及び導電剤をペレット状に形成して、これらのペレットを負極集電体上に配置して負極活物質含有層とすることにより作製してもよい。
【０１３９】
負極活物質含有層の密度は、２ｇ／ｃｍ3以上２．９ｇ／ｃｍ3以下であることが好ましい。
【０１４０】
（ｃ）バイポーラ構造を有する電極
バイポーラ構造を有する電極は、先に説明したように、例えば、集電体と、集電体上に形成された正極活物質含有層及び負極活物質含有層とを具備することができる。
【０１４１】
バイポーラ構造を有する電極を具備する態様では、この電極の正極活物質含有層及び／又は負極活物質含有層が、第１の実施形態に係る電極が具備する活物質含有層である。
【０１４２】
正極活物質含有層が第１の実施形態に係る電極が具備する活物質含有層である場合、この正極活物質含有層は、活物質粒子として、例えば、第１の実施形態において正極活物質として用いることができる活物質として挙げた活物質を含んだ粒子を含むことができる。
【０１４３】
一方、正極活物質含有層が第１の実施形態に係る電極が具備する活物質含有層でない場合、この正極活物質含有層は、先に説明した、第１の実施形態に係る電極ではない正極が具備する正極活物質含有層と同様の構造を有することができる。
【０１４４】
負極活物質含有層が第１の実施形態に係る電極が具備する活物質含有層である場合、この負極活物質含有層は、活物質粒子として、例えば、第１の実施形態において負極活物質として用いることができる活物質として挙げた活物質を含んだ粒子を含むことができる。
【０１４５】
一方、負極活物質含有層が第１の実施形態に係る電極が具備する活物質含有層でない場合、この負極活物質含有層は、先に説明した、第１の実施形態に係る電極ではない負極が具備する負極活物質含有層と同様の構造を有することができる。
【０１４６】
（ｄ）セパレータ
セパレータは、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、または、合成樹脂製不織布から形成されてよい。ポリエチレンまたはポリプロピレンから形成された多孔質フィルムは、一定温度において溶融して、電流を遮断することが可能である。よって、それらのフィルムを用いることにより安全性を向上できる。
【０１４７】
（ｅ）非水電解質
非水電解質は、例えば、液状非水電解質、ゲル状非水電解質又は固体電解質を用いることができる。液状非水電解質は、電解質を有機溶媒に溶解することにより調製することができる。電解質の濃度は、０．５〜２．５ｍｏｌ／Ｌの範囲であることが好ましい。ゲル状非水電解質は、液状電解質と高分子材料とを複合化することにより調製することができる。液状非水電解質及び／又はゲル状非水電解質は、例えば電解質層に含浸され得る。
【０１４８】
固体電解質としては、例えば、第１の実施形態において説明した固体電解質粒子を用いることができる。第２の実施形態に係る非水電解質電池では、例えば、正極活物質含有層と負極活物質含有層との間に固体電解質の層を配することもできる。
【０１４９】
第１の実施形態に係る電極が絶縁体粒子として固体電解質粒子を含んでいる場合、液状の非水電解質又はゲル状非水電解質を更に用いることで、イオン伝導性をさらに向上させることができる。
【０１５０】
液状非水電解質が含む電解質の例には、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。
【０１５１】
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。
【０１５２】
γ−ブチロラクトン（ＧＢＬ）、並びに、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、エチレンカーボネート（ＥＣ）及びＧＢＬのうち少なくとも２種以上を混合した混合溶媒は、車載用電池などの高温環境下で使用される電池において好適に用いられる。
【０１５３】
高分子材料の例には、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、及びポリエチレンオキサイド（ＰＥＯ）が含まれる。
【０１５４】
或いは、非水電解質として、Ｌｉ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。
【０１５５】
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。
【０１５６】
リチウム塩としては、非水電解質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。これらのうちの１種を単独で用いてもよいし、これらのうちの２種類以上を混合して用いても良い。
【０１５７】
リチウム塩の含有量は、０．１〜３ｍｏｌ／Ｌであること、特に、１〜２ｍｏｌ／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、電解質の抵抗を小さくすることができるため、大電流・低温放電特性を向上することができる。リチウム塩の含有量を３ｍｏｌ／Ｌ以下にすることによって、電解質の融点を低く抑えて常温で液状を保つことが可能となる。
【０１５８】
常温溶融塩は、たとえば、４級アンモニウム有機物カチオンを有するもの、あるいは、イミダゾリウムカチオンを有するものである。
【０１５９】
４級アンモニウム有機物カチオンとしては、ジアルキルイミダゾリウム、トリアルキルイミダゾリウム、などのイミダゾリウムイオン、テトラアルキルアンモニウムイオン、アルキルピリジニウムイオン、ピラゾリウムイオン、ピロリジニウムイオン、ピペリジニウムイオンなどが挙げられる。特に、イミダゾリウムカチオンが好ましい。
【０１６０】
なお、テトラアルキルアンモニウムイオンとしては、トリメチルエチルアンモニウムイオン、トリメチルプロピルアンモニウムイオン、トリメチルヘキシルアンモニウムイオン、テトラペンチルアンモニウムイオン、などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【０１６１】
また、アルキルピリジニウムイオンとしては、Ｎ−メチルピリジニウムイオン、Ｎ−エチルピリジニウムイオン、Ｎ−プロピルピリジニウムイオン、Ｎ−ブチルピリジニウムイオン、１−エチル−２メチルピリジニウムイオン、１−ブチル−４−メチルピリジニウムイオン、１−ブチル−２，４ジメチルピリジニウムイオンなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【０１６２】
なお、これらのカチオンを有する常温溶融塩のうちの１種を単独で用いてもよいし、又はこれらのうちの２種以上を混合して用いても良い。
【０１６３】
イミダゾリウムカチオンとしては、ジアルキルイミダゾリウムイオン、トリアルキルイミダゾリウムイオンなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【０１６４】
ジアルキルイミダゾリウムイオンとしては、１，３−ジメチルイミダゾリウムイオン、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムイオン、１−メチル−３−エチルイミダゾリウムイオン、１−メチル−３−ブチルイミダゾリウムイオン、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウムイオンなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【０１６５】
トリアルキルイミダゾリウムイオンとしては、１，２，３−トリメチルイミダゾリウムイオン、１，２−ジメチル−３−エチルイミダゾリウムイオン、１，２−ジメチル−３−プロピルイミダゾリウムイオン、１−ブチル−２，３−ジメチルイミダゾリウムイオンなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【０１６６】
なお、これらのカチオンを有する常温溶融塩のうちの１種を単独で用いてもよいし、又はこれらのうちの２種以上を混合して用いても良い。
【０１６７】
常温溶融塩を含む非水電解質を用いる電池においては、リチウムリン酸鉄（例えば、ＬｉsＦｅＰＯ4（０≦ｓ≦１））、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、及びリチウムニッケルコバルト複合酸化物からなる群より選択される少なくとも１種の化合物を用いることが好ましい。このような構成によれば、正極活物質と常温溶融塩との反応性が低くなるため、サイクル特性を向上させることができる。
【０１６８】
（ｆ）外装部材
外装部材としては、例えば、ラミネートフィルム製容器または金属製容器を用いることができる。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、または積層型であってよい。外装部材の形状及び大きさは電池寸法に応じて任意に設計される。例えば、携帯用電子機器等に積載される小型電池用外装部材、または、二輪乃至四輪の自動車等に積載される大型電池用外装部材が使用される。
【０１６９】
ラミネートフィルムは、金属層とこの金属層を被覆する樹脂層とからなる多層フィルムである。金属層は、アルミニウム箔又はアルミニウム合金箔であることが好ましい。これにより、電池の重量を減少させることができる。アルミニウム合金としては、Ｍｇ、Ｚｎ、又はＳｉ等の元素を含む合金が好ましい。Ｆｅ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ等の遷移金属を含む場合、その含有量は１質量％以下であることが好ましい。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可能となる。樹脂層は金属層を補強することができる。樹脂層は、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ナイロン、またはポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などの高分子から形成されることができる。
【０１７０】
外装部材を形成するラミネートフィルムの厚さは、０．５ｍｍ以下であることが好ましく、０．２ｍｍ以下であることがより好ましい。ラミネートフィルムは、熱融着することにより所望の形状に成形することができる。
【０１７１】
金属製容器は、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄、ステンレスなどから形成されることができる。アルミニウム合金は、Ｍｇ、ＺｎまたはＳｉなどの元素を含むことが好ましい。合金中にＦｅ、Ｃｕ、ＮｉまたはＣｒなどの遷移金属が含有される場合、その含有量は１質量％以下であることが好ましい。金属製容器を形成する金属板の厚さは１ｍｍ以下であることが好ましく、０．５ｍｍ以下であることがより好ましく、０．２ｍｍ以下であることがさらに好ましい。
【０１７２】
（ｇ）正極端子及び負極端子
正極端子は、導電性を有し、且つ、リチウム金属に対して３Ｖ（ｖｓ. Ｌｉ/Ｌｉ+）以上５Ｖ（ｖｓ． Ｌｉ／Ｌｉ+）以下の範囲において電気的に安定である材料から形成されることができる。正極端子は、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種の元素を含有するアルミニウム合金から形成されることが好ましい。正極集電体又はバイポーラ構造の電極の集電体との接触抵抗を低減するために、正極端子は正極集電体又は集電体と同様の材料から形成されることが好ましい。
【０１７３】
負極端子は、導電性を有し、且つ、０．４Ｖ（ｖｓ. Ｌｉ/Ｌｉ+）以上３Ｖ（ｖｓ. Ｌｉ/Ｌｉ+）以下の範囲において電気化学的に安定である材料から形成されることができる。そのような材料の例には、アルミニウム、又はＭｇ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｕ、およびＳｉからなる群より選択される少なくとも１種の元素を含有するアルミニウム合金が含まれる。負極集電体又はバイポーラ構造の電極の集電体との接触抵抗を低減するために、負極端子は負極集電体又は集電体と同様の材料から形成されることが好ましい。
【０１７４】
次に、第２の実施形態に係る非水電解質電池の具体例を、図面を参照しながら説明する。
【０１７５】
まず、第２の実施形態に係る第１の例の非水電解質電池を、図３及び図４を参照しながら説明する。
【０１７６】
図３は、第２の実施形態に係る一例の非水電解質電池の概略断面図である。図４は、図３のＡ部の拡大断面図である。
【０１７７】
電池１０は、外装部材４と、外装部材４に収容された電極群２とを含む。ここでは、電極群２として捲回電極群を用いている。外装部材４は、袋状の形状を有する。外装部材４の内部には、さらに非水電解質（図示せず）が含まれている。
【０１７８】
電極群２は、図４に示すように、正極５と負極３とを含む。電極群２は積層体が渦巻き状に捲回された構成を有する。この積層体は、これに限定されないが、正極５及び負極３を重ねた構成を有する。扁平状の捲回電極群２は、このような積層体を負極３が最外周に位置するように渦巻き状に捲回し、次いで加熱しながらプレスすることにより作製される。
【０１７９】
図４に示すように、負極３は、負極集電体３ａと、負極活物質含有層３ｂとを含む。図４に示すように、負極３のうち最も外側に位置する部分は、負極集電体３ａの２つの表面のうち正極５に向き合った面のみに負極活物質含有層３ｂが形成されている。負極３の他の部分は、負極集電体３ａの両面に負極活物質含有層３ｂが形成されている。負極活物質含有層３ｂは、図１に示した活物質含有層１ｂと同様の構造を有する。すなわち、負極活物質含有層３ｂは、負極活物質粒子１１と、絶縁体粒子１２と、導電剤粒子１３と、図示しない結着剤とを含む。
【０１８０】
図４に示すように、正極５は、正極集電体５ａと、正極活物質含有層５ｂとを含む。正極活物質含有層５ｂは、正極集電体５ａの両面に形成されている。正極活物質含有層５ｂは、図１に示した活物質含有層１ｂと同様の構造を有する。すなわち、正極活物質含有層５ｂは、正極活物質粒子１１と、絶縁体粒子１２と、導電剤粒子１３と、図示しない結着剤を含む。
【０１８１】
図３に示すように、電極群２の外周端近傍において、正極端子６が正極集電体５ａに接続されている。また、電極群２の最外周において、負極端子７が負極集電体３ａに接続されている。正極端子６及び負極端子７はそれぞれ、外装部材４の開口部から外部に延出されている。
【０１８２】
図３及び図４に示した非水電解質電池１０は、次のようにして作製することができる。まず、外装部材４に電極群２を収容する。次いで、外装部材４の開口部から非水電解質を注入して、非水電解質を電極群２に含浸させる。その後、外装部材４の開口部を、正極端子６及び負極端子７を挟んだ状態でヒートシールすることにより、電極群２と非水電解質とを密封することができる。
【０１８３】
次に、第２の実施形態に係る一例の非水電解質電池を図５を参照しながら説明する。
【０１８４】
図５は、第２の実施形態に係る他の例の非水電解質電池が具備する電極群の概略断面図である。
【０１８５】
図５に示す電極群２は、５つの電極１を具備する。５つの電極１は、積層されて電極群２を構成している。
【０１８６】
最上段に位置する電極１は、集電体１ａと、集電体１ａの一方の表面に形成された負極活物質含有層３ｂとを具備する。最下段に位置する電極１は、集電体１ａと、集電体１ａの一方の表面に形成された正極活物質含有層５ｂとを具備する。
【０１８７】
５つの電極１のうちの３つの電極１は、図５に示すように、集電体１ａと、集電体１ａの一方の表面に形成された負極活物質含有層３ｂと、集電体１ａの他方の表面に形成された正極活物質含有層５ｂとを具備する。すなわち、これら３つの電極１は、バイポーラ構造を有している。
【０１８８】
図５に示す５つの電極１は、それぞれ、第１の実施形態に係る電極である。また、それぞれの電極１が具備する正極活物質含有層５ｂ及び負極活物質含有層３ｂは、それぞれ、図４を参照しながら説明した正極活物質含有層５ｂ及び負極活物質含有層３ｂと同様の構造を有する。
【０１８９】
バイポーラ構造を有する３つの電極１は、図５に示すように、負極活物質含有層３ｂの表面と正極活物質含有層５ｂの表面とが接するように積層されて、積層体を構成している。
【０１９０】
最上段に位置する電極１は、その負極活物質含有層３ｂの表面が、バイポーラ構造を有する１つの電極１の正極活物質含有層５ｂの表面に接し、且つ負極活物質含有層３ｂを担持していない方の表面が露出するように、バイポーラ構造を有する３つの電極１の積層体の上に位置している。最上段に位置する電極１の集電体１ａには、図示しない負極端子を接続することができる。
【０１９１】
一方、最下段に位置する電極１は、その正極活物質含有層５ｂの表面がバイポーラ構造を有する他の１つの電極１の負極活物質含有層３ｂの表面に接し、且つ正極活物質含有層５ｂを担持していない方の表面が露出するように、バイポーラ構造を有する３つの電極１の積層体の下に位置している。最下段に位置する電極１の集電体１ａには、図示しない正極端子を接続することができる。
【０１９２】
図５に示す電極群２は、図示しない外装部材に収容されることができる。外装部材は、非水電解質を更に収容することもできる。非水電解質は、電極群２に保持され得る。
【０１９３】
第２の実施形態に係る非水電解質電池は、正極及び／又は負極として、第１の実施形態に係る電極を具備する。そのため、第２の実施形態に係る非水電解質電池は、優れた寿命性能を示すことができる。
【０１９４】
（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の実施形態に係る非水電解質電池を具備する。
【０１９５】
第３の実施形態に係る電池パックは、第２の実施形態に係る非水電解質電池（単電池）を１個又は複数個具備することができる。複数の非水電解質電池は、電気的に直列、並列、又は直列及び並列を組み合わせて接続されて、組電池を構成することができる。第３の実施形態に係る電池パックは、複数の組電池を含んでいてもよい。
【０１９６】
第３の実施形態に係る電池パックは、保護回路を更に具備することができる。保護回路は、非水電解質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することもできる。
【０１９７】
また、第３の実施形態に係る電池パックは、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、非水電解質電池からの電流を外部に出力するため、及び非水電解質電池に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（自動車等の車両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。
【０１９８】
次に、第３の実施形態に係る一例の電池パックを図面を参照しながら説明する。
【０１９９】
図６は、第３の実施形態に係る一例の電池パックの分解斜視図である。図７は、図６の電池パックの電気回路を示すブロック図である。
【０２００】
図６及び図７に示す電池パック２０は、複数の単電池２１を具備する。複数の単電池２１は、図３及び図４を参照しながら説明した扁平型非水電解質電池１０である。
【０２０１】
複数の単電池２１は、外部に延出した正極端子６及び負極端子７が同じ向きに揃えられるように積層され、粘着テープ２２で締結することにより組電池２３を構成している。これらの単電池２１は、図７に示すように互いに電気的に直列に接続されている。
【０２０２】
プリント配線基板２４は、正極端子６及び負極端子７が延出する組電池２３の側面と対向して配置されている。プリント配線基板２４には、図７に示すようにサーミスタ２５、保護回路２６および外部機器への通電用端子（通電用の外部端子）２７が搭載されている。なお、プリント配線基板２４が組電池２３と対向する面には、組電池２３の配線と不要な接続を回避するために絶縁板（図示せず）が取り付けられている。
【０２０３】
正極側リード２８は、組電池２３の最下層に位置する正極端子６に接続され、その先端はプリント配線基板２４の正極側コネクタ２９に挿入されて電気的に接続されている。負極側リード３０は、組電池２３の最上層に位置する負極端子７に接続され、その先端はプリント配線基板２４の負極側コネクタ３１に挿入されて電気的に接続されている。これらのコネクタ２９及び３１は、プリント配線基板２４に形成された配線３２及び３３を通して、保護回路２６に接続されている。
【０２０４】
サーミスタ２５は、単電池２１の温度を検出し、その検出信号は保護回路２６に送信される。保護回路２６は、所定の条件で保護回路２６と外部機器への通電用端子２７との間のプラス側配線３４ａ及びマイナス側配線３４ｂを遮断できる。所定の条件とは、例えばサーミスタ２５による検出温度が所定温度以上になったときである。また、所定の条件の他の例は、単電池２１の過充電、過放電及び過電流等が検出された場合である。この過充電等の検出は、個々の単電池２１もしくは組電池２３全体について行われる。個々の単電池２１を検出する場合、電池電圧を検出してもよいし、又は正極電位若しくは負極電位を検出してもよい。後者の場合、個々の単電池２１中に参照極として用いるリチウム電極が挿入される。図６及び図７に示す電池パック２０の場合、単電池２１それぞれに電圧検出のための配線３５を接続し、これら配線３５を通して検出信号が保護回路２６に送信される。
【０２０５】
正極端子６及び負極端子７が突出する側面を除く組電池２３の三側面には、ゴムもしくは樹脂からなる保護シート３６がそれぞれ配置されている。
【０２０６】
組電池２３は、各保護シート３６及びプリント配線基板２４と共に収納容器３７内に収納される。すなわち、収納容器３７の長辺方向の両方の内側面と短辺方向の内側面それぞれに保護シート３６が配置され、短辺方向の反対側の内側面にプリント配線基板２４が配置される。組電池２３は、保護シート３６及びプリント配線基板２４で囲まれた空間内に位置する。蓋３８は、収納容器３７の上面に取り付けられている。
【０２０７】
なお、組電池２３の固定には粘着テープ２２に代えて、熱収縮テープを用いてもよい。この場合、組電池の両側面に保護シートを配置し、熱収縮チューブを周回させた後、熱収縮チューブを熱収縮させて組電池を結束させる。
【０２０８】
図６及び図７では、複数の単電池２１を直列接続した形態を示したが、電池容量を増大させるためには並列に接続してもよい。あるいは、直列接続と並列接続とを組合せてもよい。組み上がった電池パックをさらに直列又は並列に接続することもできる。
【０２０９】
また、第３の実施形態に係る電池パックの態様は、用途により適宜変更される。第３の実施形態に係る電池パックは、大電流を取り出したときにサイクル特性が優れていることが要求される用途に好適に用いられる。具体的には、デジタルカメラの電源として、又は、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、アシスト自転車の車載用電池として用いられる。特に、車載用電池として好適に用いられる。
【０２１０】
第３の実施形態に係る電池パックは、第２の実施形態に係る非水電解質電池を具備するので、優れた寿命性能を示すことができる。
【０２１１】
（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する。
【０２１２】
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。
【０２１３】
第４の実施形態に係る車両の例としては、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電車が挙げられる。
【０２１４】
第４の実施形態に係る車両における電池パックの搭載位置は、特には限定されない。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。
【０２１５】
次に、第４の実施形態の車両の例を図面を参照しながら説明する。
【０２１６】
図８は、第４の実施形態に係る一例の車両の概略断面図である。
【０２１７】
図８に示す車両４１は、自動車である。この自動車４１は、車体前方のエンジンルーム内に、電池パック４２を搭載している。
【０２１８】
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するので、優れた寿命性能を示すことができる。
【０２１９】
［実施例］
以下、実施例に基づいて上記実施形態をさらに詳細に説明する。
【０２２０】
（実施例１）
実施例１では、以下の手順により、実施例１の非水電解質電池を作製した。
【０２２１】
（負極の作製）
まず、負極活物質粒子として、平均粒子径Ｄaが１．５μｍであるニオブチタン複合酸化物（Ｎｂ2ＴｉＯ7：ＮＴＯ）の粉末（Ｄ10＝０．６μｍ、Ｄ50＝１．５μｍ（＝Ｄa）、Ｄ90＝６μｍ、粒子径の範囲：０．５μｍ〜２０μｍ）を用意した。負極層の材料としては、この負極活物質の粒子と、導電剤としての平均粒子径が６μｍである黒鉛粉末と、及び結着材としてのカルボキシメチルセルロースナトリウム塩の粉末（ＣＭＣ）及びスチレン・ブタジエンゴム（ＳＢＲ）とを用いた。
【０２２２】
さらに、絶縁体粒子として、平均粒子径Ｄiが０．０６μｍであるアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）の粉末（Ｄ10＝０．０３μｍ、Ｄ50＝０．０６μｍ（＝Ｄi）、Ｄ90＝０．１２μｍ、粒子径の範囲：０．０１μｍ〜０．１５μｍ）を用意した。
【０２２３】
上記準備した材料を、質量比にてＮＴＯ：黒鉛：ＣＭＣ：ＳＢＲ：Ａｌ2Ｏ3＝８５：５：１：１：８とし、次の順番で混合した。まず、カルボキシメチルセルロースナトリウム塩を純水に溶解させ、ＣＭＣ水溶液を得た。このＣＭＣ水溶液に黒鉛を分散させた。次いで、この分散液にＮｂ2ＴｉＯ7の粉末を分散させた。次いで、この分散液にＡｌ2Ｏ3を分散させた。最後に、この分散液にスチレン・ブタジエンゴムを混合し、負極材料のスラリーを得た。スラリー中のＮＴＯ：Ａｌ2Ｏ3の体積比は、１：１０であった。
【０２２４】
このようにして得られたスラリーを、負極集電体としての、厚さが１５μｍで、平均結晶粒子径が３０μｍであるアルミニウム箔の一方の表面に塗布した。この際、負極集電体の一部の表面には、スラリーを塗布しなかった。
【０２２５】
負極材料のスラリーを塗布した負極集電体を、スラリーを塗布した面を上向きにして、乾燥炉に導入した。乾燥炉では、最初のゾーンにおいて、１５０℃の温度で１分間にわたって急乾燥を行った。この急加熱により、スラリー中でマイグレーションを生じさせた。乾燥炉の残りのゾーンにおいては、１００℃で３分間にわたって乾燥を行った。かくして、負極集電体の一方の表面上に形成され、且つ絶縁体粒子の体積割合が、表面から集電体側に向けて減少した負極活物質含有層が得られた。
【０２２６】
次に、乾燥炉から負極集電体を取り出した。次いで、取り出した負極集電体のもう一方の表面に、先に調製した負極材料のスラリーを塗布した。この際、負極集電体のうち、先ほどスラリーを塗布しなかった部分の表面には、スラリーを塗布しなかった。
【０２２７】
次いで、負極集電体を、スラリーを塗布した面を上向きにして、乾燥炉に導入した。次いで、先に説明したのと同様の乾燥を行った。
【０２２８】
次に、乾燥炉から負極集電体を取り出した。次いで、取り出した集電体を、プレスに供した。ここで、集電体を除いた電極積層体（負極活物質含有層）の密度が２．５ｇ／ｃｍ3になるよう、プレス圧を調整した。
【０２２９】
かくして、負極集電体と、負極集電体の両面に形成され、且つ絶縁体粒子の体積割合が、表面から集電体側に向けて減少した負極活物質含有層とを含んだ負極が得られた。負極集電体は、負極活物質含有層を担持していない負極タブを含んでいた。
【０２３０】
（正極の作製）
正極活物質粒子として、平均粒子径Ｄaが４μｍであるリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物（ＬｉＮｉ0.5Ｃｏ0.2Ｍｎ0.3Ｏ2：ＮＣＭ）の粉末（Ｄ10＝２μｍ、Ｄ50＝４μｍ（＝Ｄa）、Ｄ90＝１０μｍ、粒子径の範囲：０．５μｍ〜５０μｍ）を用意した。正極層の材料としては、この正極活物質と、導電剤としての（平均粒子径が６μｍである黒鉛粉末）と、及び結着材としてのポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ））とを用いた。
【０２３１】
上記準備した材料を、質量比にてＮＣＭ：黒鉛：ＰＶｄＦ＝１００：５：３とし、次の順番で混合した。まず、Ｎ−メチル−２−ピロリドンにＰＶｄＦを溶解させ、そこに黒鉛を入れて分散させ、分散液を得た。次いで、この分散液に、ＮＣＭの粉末を混合分散し、混合液を得た。次いで、Ｎ−メチル−２−ピロリドンを更に加えて混合液の固形分濃度を６０％に調整し、正極材料のスラリーを得た。
【０２３２】
このようにして得られたスラリーを、正極集電体としての、厚さが１５μｍで、平均結晶粒子径が３０μｍであるアルミニウム箔の両方の表面に塗布した。この際、正極集電体の一部の表面には、スラリーを塗布しなかった。
【０２３３】
次いで、塗布した塗膜を乾燥させた。最後に乾燥させた塗膜をプレスに供して、正極集電体と、正極集電体の両面上に形成された正極活物質含有層を具備する正極を得た。正極集電体は、正極活物質含有層を担持していない正極タブを含んでいた。正極活物質含有層の密度は、３．０ｇ／ｃｍ3であった。
【０２３４】
（電極群の作製）
上記したとおり作製した負極から、負極タブ以外のサイズとして１０×５ｃｍの大きさの１０枚の負極に切り出した。各負極は、１つの辺から突出した負極タブを含んでいた。同様に、正極からも、同様の大きさの１０枚の正極を切り出した。各正極は、１つの辺から突出した正極タブを含んでいた。
【０２３５】
これらの負極及び正極を、正極活物質含有層と負極活物質含有層とが向き合うように交互に積層し、積層体を得た。この際、１０枚の負極タブが積層体の同じ１つの面から突出するようにし、１０枚の正極タブが積層体の他の１つの面から突出するようにした。積層体において、負極タブが突出する面と正極タブが突出する面とは、反対の向きに向くようにした。次いで、１０枚の負極タブをまとめて超音波溶着で負極外部端子へ溶着させた。同様に、１０枚の正極タブをまとめて超音波溶着で正極外部端子へ溶着させた。かくして電極群を得た。
【０２３６】
次いで、得られた電極群を、ラミネートカップに収納した。次いで、正極外部端子の一部及び負極外部端子の一部がラミネートカップの外側に位置するように、ラミネートカップの周縁を一カ所残して熱融着させた。  
次いで、そのラミネートセルを、この状態で一晩１００℃で乾燥させた。
【０２３７】
一方で、以下の手順で、非水電解質を調製した。まず、グローブボックス内でエチレンカーボネートとジエチルカーボネートとを１：２の体積比で混合して、混合溶媒を調製した。この混合溶媒に、１ｍｏｌ／Ｌの濃度で六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ6）を溶解させて、非水電解液を調製した。
【０２３８】
この電解液を、一晩乾燥させたラミネートカップ内に２５ｍＬ注ぎ、電極群を電解液で含浸させた。その後、ラミネートカップの周縁のうち熱融着しなかった部分を熱融着し、ラミネートカップ内に電極群及び非水電解液を密閉した。  
かくして、実施例１の非水電解質電池を作製した。
【０２３９】
（実施例２〜１２）
実施例２〜１２では、用いた負極活物質粒子及び／又は絶縁体粒子を以下の表１に記載したものに変更したこと以外は実施例１と同様の手順により、実施例２〜１２の非水電解質電池をそれぞれ作製した。
【０２４０】
（実施例１３）
実施例１３では、以下の手順により、実施例１３の非水電解質電池を作製した。
【０２４１】
（負極の作製）
まず、負極活物質粒子として、平均粒子径Ｄaが５μｍであるニオブチタン複合酸化物（Ｎｂ2ＴｉＯ7：ＮＴＯ）の粉末（Ｄ10＝１μｍ、Ｄ50＝５μｍ（＝Ｄa）、Ｄ90＝１５μｍ、粒子径の範囲：０．８μｍ〜５０μｍ）を用意した。負極層の材料としては、この負極活物質の粒子と、導電剤としての平均粒子径が６μｍである黒鉛粉末と、及び結着材としてのカルボキシメチルセルロースナトリウム塩の粉末（ＣＭＣ）及びスチレン・ブタジエンゴム（ＳＢＲ）とを用いた。
【０２４２】
上記準備した材料を、質量比にてＮＴＯ：黒鉛：ＣＭＣ：ＳＢＲ＝１００：６：１：１とし、次の順番で混合した。まず、カルボキシメチルセルロースナトリウム塩を純水に溶解させ、ＣＭＣ水溶液を得た。このＣＭＣ水溶液に黒鉛を分散させた。次いで、この分散液にＮｂ2ＴｉＯ7の粉末を分散させた。最後に、この分散液にスチレン・ブタジエンゴムを混合し、負極材料のスラリーを得た。
【０２４３】
このようにして得られたスラリーを、負極集電体としての、厚さが１５μｍで、平均結晶粒子径が３０μｍであるアルミニウム箔の両方の表面に塗布した。この際、負極集電体の一部の表面には、スラリーを塗布しなかった。
【０２４４】
次いで、塗布した塗膜を乾燥させた。最後に乾燥させた塗膜をプレスに供して、負極集電体と、負極集電体の両面上に形成された負極活物質含有層を具備する負極を得た。負極集電体は、負極活物質含有層を担持していない負極タブを含んでいた。負極活物質含有層の密度は、２．５ｇ／ｃｍ3であった。
【０２４５】
（正極の作製）
正極活物質粒子として、平均粒子径Ｄaが１．２μｍであるリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物（ＬｉＮｉ0.5Ｃｏ0.2Ｍｎ0.3Ｏ2：ＮＣＭ）の粉末（Ｄ10＝０．６μｍ、Ｄ50＝１．２μｍ（＝Ｄa）、Ｄ90＝３μｍ、粒子径の範囲：０．５μｍ〜６μｍ）を用意した。正極層の材料としては、この正極活物質と、導電剤としての平均粒子径が６μｍである黒鉛粉末と、及び結着剤としてのポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）とを用いた。
【０２４６】
さらに、絶縁体粒子として、平均粒子径Ｄiが０．０６μｍであるアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）の粉末（Ｄ10＝０．０３μｍ、Ｄ50＝０．０６μｍ（＝Ｄi）、Ｄ90＝０．１２μｍ、粒子径の範囲：０．０１μｍ〜０．１５μｍ）を用意した。
【０２４７】
上記準備した材料を、質量比にてＮＣＭ：黒鉛：ＰＶｄＦ：Ａｌ2Ｏ3＝１００：５：３：１０とし、次の順番で混合した。まず、Ｎ−メチル−２−ピロリドンにＰＶｄＦを溶解させ、そこに黒鉛を入れて分散させ、分散液を得た。次いで、この分散液に、ＮＣＭの粉末とＡｌ2Ｏ3の粉末とを混合分散し、混合液を得た。次いで、Ｎ−メチル−２−ピロリドンを更に加えて混合液の固形分濃度を６０％に調整し、正極材料のスラリーを得た。
【０２４８】
このようにして得られたスラリーを、正極集電体としての、厚さが１５μｍで、平均結晶粒子径が３０μｍであるアルミニウム箔の一方の表面に塗布した。この際、正極集電体の一部の表面には、スラリーを塗布しなかった。
【０２４９】
正極材料のスラリーを塗布した正極集電体を、スラリーを塗布した面を上向きにして、乾燥炉に導入した。乾燥炉では、最初のゾーンにおいて、１５０℃の温度で１分間にわたって急乾燥を行った。この急加熱により、スラリー中でマイグレーションを生じさせた。乾燥炉の残りのゾーンにおいては、１３０℃で２分間にわたって乾燥を行った。かくして、正極集電体の一方の表面上に形成され、且つ絶縁体粒子の体積割合が、表面から集電体側に向けて減少した正極活物質含有層が得られた。
【０２５０】
次に、乾燥炉から正極集電体を取り出した。次いで、取り出した正極集電体のもう一方の表面に、先に調製した正極材料のスラリーを塗布した。この際、正極集電体のうち、先ほどスラリーを塗布しなかった部分の表面には、スラリーを塗布しなかった。
【０２５１】
次いで、正極集電体を、スラリーを塗布した面を上向きにして、乾燥炉に導入した。次いで、先に説明したのと同様の乾燥を行った。
【０２５２】
次に、乾燥炉から正極集電体を取り出した。次いで、取り出した集電体を、プレスに供した。ここで、集電体を除く電極積層体の密度が３．０ｇ／ｃｍ3になるよう、プレス圧を調整した。
【０２５３】
かくして、正極集電体と、正極集電体の両面に形成され、且つ絶縁体粒子の体積割合が、表面から集電体側に向けて減少した正極活物質含有層とを含んだ正極が得られた。正極集電体は、正極活物質含有層を担持していない正極タブを含んでいた。
【０２５４】
（非水電解質電池の作製）
実施例１３では、以上のようにして作製した負極から１０枚の負極を切り出したこと、及び以上のようにして作製した正極から１０枚の正極を切り出したこと以外は実施例１と同様の手順により、実施例１３の非水電解質電池を作製した。また、正極及び負極の切り出しは、実施例１のそれと同様に行った。
【０２５５】
（実施例１４〜２２）
実施例１４〜２２では、用いた正極活物質粒子及び／又は絶縁体粒子を以下の表２に記載したものに変更したこと以外は実施例１３と同様の手順により、実施例１４〜２２の非水電解質電池をそれぞれ作製した。
【０２５６】
（実施例２３）
実施例２３では、実施例２と同様の手順で負極を作製し、実施例１５と同様の手順で正極を作製したこと以外は実施例１と同様の手順により、実施例２３の非水電解質電池を作製した。
【０２５７】
（比較例１）
比較例１では、実施例１４と同様の手順で負極を作製したこと以外は実施例２と同様の手順により、比較例１の非水電解質電池を作製した。
【０２５８】
（比較例２）
比較例２では、以下の手順で負極及び正極を作製したこと以外は実施例２と同様の手順により、比較例２の非水電解質電池を作製した。
【０２５９】
比較例２では、負極の作製において、乾燥炉の最初のゾーンでの１３０℃での急加熱を行わなかったこと以外は実施例２と同様の手順により、負極を作製した。
【０２６０】
また、比較例３では、正極の作製において、乾燥炉の最初のゾーンでの１３０℃での急加熱を行わなかったこと以外は実施例１４と同様の手順により、負極を作製した。
【０２６１】
（比較例３）
比較例３では、以下の手順で負極を作製したこと以外は実施例２と同様の手順により、比較例３の非水電解質電池を作製した。
【０２６２】
（負極の作製）
概して述べると、比較例３では、実施例１３と同様の手順で負極集電体の両方の表面上に負極活物質含有層を作製し、作製した負極活物質含有層の表面に、以下の手順で調製した塗布式セパレータのスラリーを塗布した。
【０２６３】
（負極の作製）
まず、実施例１３と同様の手順で負極材料のスラリーを得た。得られたスラリーを、負極集電体としての、厚さが１５μｍで、平均結晶粒子径が３０μｍであるアルミニウム箔の両方の表面に塗布した。この際、負極集電体の一部の表面には、スラリーを塗布しなかった。続いて、塗布膜を乾燥させた。かくして、負極集電体と、負極集電体の両面上に形成された負極活物質含有層とを具備した負極を得た。
【０２６４】
（絶縁体粒子のスラリーの調製）
絶縁体粒子として、平均粒子径Ｄiが０．０６μｍであるアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）の粉末（Ｄ10＝０．０３μｍ、Ｄ50＝０．０６μｍ（＝Ｄi）、Ｄ90＝０．１２μｍ、粒子径の範囲：０．０１μｍ〜０．１５μｍ）を用意した。また、結着剤としてのポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）を準備した。
【０２６５】
上記準備した材料を、質量比にてＰＶｄＦ：Ａｌ2Ｏ3＝１：３．３３として、以下の手順でＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）中に分散させた。まず、ＮＭＰにＰＶｄＦを溶解させ、そこにＡｌ2Ｏ3の粉末を入れて分散させ、混合液を得た。次いで、Ｎ−メチル−２−ピロリドンを更に加えて混合液の固形分濃度を３０％に調製し、塗布式セパレータのスラリーを得た。ここで、負極活物質含有層は水系ＳＢＲバインダーを用いていることから、絶縁体のスラリーには、負極活物質含有層を溶解させない溶剤系ＰＶｄＦバインダーを適用した。
【０２６６】
（塗布式セパレータの形成）
このようにして得られたスラリーを、先に作製した負極の一方の負極活物質含有層の表面に塗布した。
【０２６７】
絶縁体粒子のスラリーを塗布した負極を、スラリーを塗布した面を上向きにして、乾燥炉に導入した。乾燥炉では、最初のゾーンから最終ゾーンまで１３０℃の一定の温度で乾燥を行った。かくして、負極活物質含有層の一方の表面に塗布式セパレータ層が設けられた負極が得られた。
【０２６８】
次に、乾燥炉から負極を取り出した。次いで、取り出した負極のもう一方の負極活物質含有層の表面に、先に調製した絶縁体粒子のスラリーを塗布した。
【０２６９】
次いで、負極を、スラリーを塗布した面を上向きにして、乾燥炉に導入した。次いで、先に説明したのと同様の乾燥を行った。
【０２７０】
次に、乾燥炉から負極を取り出した。次いで、取り出した負極を、プレスに供した。ここで、集電体を除いた電極積層体（負極活物質含有層） の密度が２．５ｇ／ｃｍ3になるよう、プレス圧を調整した。
【０２７１】
かくして、負極集電体と、負極集電体の両面に形成された負極活物質含有層とを具備した負極と、各負極活物質含有層の表面上に形成された塗布式セパレータ層とが得られた。負極集電体は、負極活物質含有層を担持していない負極タブを含んでいた。
【０２７２】
（非水電解質電池の作製）
比較例３では、以上のようにして作製した負極から１０枚の負極を切り出したこと、及び以上のようにして作製した正極から１０枚の負極を切り出したこと以外は実施例１と同様の手順により、実施例１３の非水電解質電池を作製した。また、負極及び負極の切り出しは、実施例１のそれと同様に行った。
【０２７３】
【表１】
2018049705.tif 000003
【０２７４】
【表２】
2018049705.tif 000004
【０２７５】
（寿命性能試験）
各実施例及び比較例の非水電解質電池を、４５℃の恒温槽内に配置し、サイクル特性評価に供した。サイクル試験は、１Ｃでの充電及び１Ｃでの放電を１サイクルとし、各放電で放電容量を測定した。また、各充電及び各放電後には、１０分間、各非水電解質電池を静置した。
【０２７６】
各実施例及び比較例の非水電解質電池の１００サイクル後の容量維持率を以下の表３に示す。
【０２７７】
【表３】
2018049705.tif 000005
【０２７８】
（正極及び負極の分析）
各実施例及び比較例の非水電解質電池が具備する負極及び正極に対し、先に説明した測定を行った。
【０２７９】
測定の結果、実施例１〜１２及び２３の非水電解質電池の各負極では、負極活物質含有層において、絶縁体粒子の体積割合が、正極と接していた表面としての第２の面から、集電体に面している第１の面に向かって減少していることがわかった。また、実施例１〜１２及び２３の非水電解質電池の各負極の負極活物質含有層では、表面である第２の面から距離Ｔ’離れた部分にも絶縁体粒子が存在していた。ここで、距離Ｔ’は、負極活物質含有層の厚さＴに対して４０％〜５０％の長さに対応していた。一方、実施例１〜１２の非水電解質電池の各正極の正極活物質含有層では、絶縁体粒子を含んでいなかったので、絶縁体粒子の体積割合は場所に拘わらず０であった。
【０２８０】
また、実施例１３〜２２及び２３の非水電解質電池の各正極では、正極活物質含有層において、絶縁体粒子の体積割合が、負極と接していた表面としての第２の面から、集電体に面している第１の面に向かって減少していることがわかった。また、実施例１３〜２２及び２３の非水電解質電池の各正極の正極活物質含有層では、表面である第２の面から距離Ｔ’離れた部分にも絶縁体粒子が存在していた。ここで、距離Ｔ’は、正極活物質含有層の厚さＴに対して３０％〜４０％の長さに対応していた。一方、実施例１３〜２２の非水電解質電池の各負極の負極活物質含有層では、絶縁体粒子を含んでいなかったので、絶縁体粒子の体積割合は場所に拘わらず０であった。
【０２８１】
比較例１の非水電解質電池では、負極活物質含有層及び正極活物質含有層のいずれにも絶縁体粒子が含まれていなかった。
【０２８２】
比較例２の非水電解質電池の負極の各負極活物質含有層では、絶縁体粒子が一様に存在しており、絶縁体粒子の体積割合が、正極と接していた表面としての第２の面から、集電体に面している第１の面に向かって減少していなかった。また、比較例２の非水電解質電池の正極の各正極活物質含有層では、絶縁体粒子が一様に存在しており、絶縁体粒子の体積割合が、負極と接していた表面としての第２の面から、集電体に面している第１の面に向かって減少していなかった。
【０２８３】
比較例３の非水電解質電池の負極活物質含有層の表面には、絶縁体粒子であるアルミナが存在していた。しかしながら、比較例３の非水電解質電池の負極活物質含有層の内部には、絶縁体粒子は存在していなかった。
【０２８４】
＜結果＞
寿命性能試験の結果、比較例１及び２の非水電解質電池は、正極と負極との間でショート（電気的短絡）が発生していたため、電池として成り立たないことがわかった。特に、比較例２の非水電解質電池では、正極及び負極の両方に絶縁体粒子を含んでいた。しかしながら、先に説明したように、比較例２の非水電解質電池では、正極活物質含有層及び負極活物質含有層のいずれにおいても絶縁体粒子が一様に存在していたため、十分な短絡防止性能を発揮することができなかったと考えられる。
【０２８５】
比較例３の非水電解質電池は、ショート（電気的短絡）は防げた。しかしながら、比較例３の非水電解質電池では、負極活物質含有層と塗布式セパレータ層のバインダーとが別体であったため界面密着性が悪かったと考えられる。また、比較例３の非水電解質電池では、負極活物質含有層内へのセパレータ材料の拡散もなかったため、表面以外の負極活物質含有層中、特に表面に近い部分に存在する負極活物質粒子の表面と非水電解質との副反応を十分に抑えることができず、その結果、負極活物質粒子と非水電解質とが電気化学的に反応して電解液が分解してしまったと考えられる。また、比較例３では、塗布式セパレータ層を負極の２つの表面上に形成させるために、負極材料のスラリーの乾燥と、絶縁体のスラリーの乾燥とで、負極集電体を乾燥炉に合計４回通した。これらの４回にわたる加熱と、負極集電体にかかるロールtoロールのテンションとにより、負極集電体が延伸しやすくなり、負極集電体と負極活物質含有層の界面接合力が低下し、負極活物質含有層の剥離強度が低下した。これらの結果、比較例３の非水電解質電池は、十分な電池性能、具体的には優れた寿命性能を発揮することができなかったと考えられる。また、合計４回の乾燥炉での加熱の影響により、負極集電体自体の強度も低下したと考えられる。
【０２８６】
一方、実施例１〜２３の非水電解質電池の容量維持率は、８０％を超えた。すなわち、実施例１〜２３の非水電解質電池は、優れた寿命性能を示すことができた。
【０２８７】
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電極は、活物質粒子と絶縁体粒子とを含む活物質含有層を具備する。活物質含有層の表面としての第２の面の少なくとも一部は、絶縁体粒子の一部から構成されている。活物質含有層において、絶縁体粒子の体積割合が、第２の面から第１の面に向かって減少している。活物質含有層において体積割合が傾斜している絶縁体粒子は、活物質粒子と他の成分との副反応を十分に抑えることができるとともに、活物質含有層に係る負荷を均一にすることができる。これらの結果、この電極は、優れた寿命性能を示すことができる非水電解質電池を実現することができる。
【０２８８】
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】
【０２８９】
１…電極、１ａ…集電体、１ｂ…活物質含有層、１ｂ−１…第１の面、１ｂ−２…第２の面、１１…活物質粒子、１２…絶縁体粒子、１３…導電剤粒子、２…電極群、３…負極、３ａ…負極集電体、３ｂ…負極活物質含有層、４…外装部材、５…正極、５ａ…正極集電体、５ｂ…正極活物質含有層、６…正極端子、７…負極端子、１０…非水電解質電池、２０…電池パック、２１…単電池、２２…粘着テープ、２３…組電池、２４…プリント配線基板、２５…サーミスタ、２６…保護回路、２７…通電用端子、２８…正極側リード、２９…正極側コネクタ、３０…負極側リード、３１…負極側コネクタ、３２、３３…配線、３４ａ…プラス側配線、３４ｂ…マイナス側配線、３５…電圧検出のための配線、３６…保護シート、３７…収納容器、３８…蓋、４１…車両、４２…電池パック。
【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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