(57)【要約】【課題】正極活物質利用率を向上させて安定した放電容量を備えるとともに、高分子固体電解質電池の温度特性、特に低温環境下における電池の内部抵抗の上昇を抑えることが可能な高分子固体電解質電池を提供すること。【解決手段】正極２と負極３との間に高分子電解質膜４を挟持した固体高分子電解質電池１であって、前記正極２が、オリビン型リン酸リチウム（ＬｉＭＰＯ４（ただし、ＭはＣｏ、Ｎｉ、ＭｎおよびＦｅの群から選択される少なくとも１種である））からなる活物質粒子２２と、イオン伝導性を有するＰＥＯ−ＥＭ（エチルメチルオキシドが側鎖に付されたポリエチレンオキシド）からなる固体電解質２５と、電子伝導性を有する導電材２４と、を含むようにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極と負極との間に高分子電解質膜を挟持した固体高分子電解質電池であって、
前記正極の構成として、
オリビン型リン酸リチウム（ＬｉＭＰＯ４（ただし、ＭはＣｏ、Ｎｉ、ＭｎおよびＦｅの群から選択される少なくとも１種である））からなる活物質粒子と、
イオン伝導性を有するＰＥＯ−ＥＭ（エチルメチルオキシドが側鎖に付されたポリエチレンオキシド）からなる固体電解質と、
電子伝導性を有する導電材と、
を有することを特徴とする高分子固体電解質電池。
【請求項２】
前記活物質粒子と前記固体電解質と前記導電材とを含む正極固体電解質部と、前記正極固体電解質部を外部と電気的に接続する正極集電体と、を備える正極構成を有し、
前記正極固体電解質部において、
前記正極固体電解質部の重量に対する前記活物質粒子の重量の比率を、重量比ｘとするとき、前記重量比ｘを、ｘ≧０．６５とし、かつ
前記導電材の重量に対する前記固体電解質の重量の比率を、重量比ｙとするとき、前記重量比ｙを、２．０≦ｙ≦４．０の範囲としたことを特徴とする請求項１に記載の高分子固体電解質電池。
【請求項３】
前記活物質粒子と前記固体電解質と前記導電材とを含む正極固体電解質部と、前記正極固体電解質部を外部と電気的に接続する正極集電体と、を備える正極構成を有し、
前記正極固体電解質部において、
前記正極固体電解質部の重量に対する前記活物質粒子の重量の比率を、重量比ｘとするとき、前記重量比ｘを、ｘ≧０．６５とし、かつ
前記導電材の重量に対する前記固体電解質の重量の比率を、重量比ｙとするとき、前記重量比ｙを、２．５≦ｙ≦４．０の範囲としたことを特徴とする請求項１に記載の高分子固体電解質電池。
【請求項４】
前記導電材には炭素繊維の含有有無によらずアセチレンブラックを５０％以上含むことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の高分子固体電解質電池。
【請求項５】
前記導電材が炭素繊維を更に含むことを特徴とする請求項４に記載の高分子固体電解質電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、正極と負極との間に高分子固体電解質を挟持させた高分子固体電解質電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話等の情報端末や、ディジタルカメラ等の携帯用電子機器の電源として、小型の高分子固体電解質電池が二次電池として使用されている。高分子固体電解質をイオン移動媒体とする電池は、液体電解質の代わりに液体電解質をポリマー内に固着させたものを使用するため、液漏れが少なく、電池の信頼性、安全性を向上させることができる。更に、アルミラミネートフィルム等の簡易な電池容器を採用することで厚みを１ｍｍ以下とすることができ、電池形状の設計自由度も高く、パッケージの簡略化、軽量化が期待されている。高分子固体電解質電池は、今後、更に自動車等の輸送機器、電力貯蔵・負荷平準化（キャパシタ）等に本格的な使用が予想され、より一層の安定した電力供給性能が求められている。
【０００３】
このような、高分子固体電解質電池として、例えば、正極を構成する正極活物質粒子の表面を、正極活物質に比べて酸素を供給されても容易に酸化することのないイオン伝導性および電子伝導性を有する付着物で被覆し、活物質粒子表面の少なくとも一部を高分子固体電解質と直接接触しない状態とした高分子固体電解質電池が開示されている（特許文献１）。
【０００４】
また、他の例として、アルミン酸エステルと、エチレン性不飽和結合を含む官能基を２つ以上有する多官能モノマーと、グライムと、リチウム塩とを含む電解質前駆体組成物を重合してなる高分子電解質、およびこれを用いたリチウムイオン二次電池が開示されている（特許文献２）。
【０００５】
また、他の例として、正極材料用の導電助剤（導電材）としてカーボンブラック（アセチレンブラック）と、平均繊維径５〜２５ｎｍ、平均繊維長１００〜１００００ｎｍ、平均比表面積１００〜５００ｍ２／ｇの範囲にあるカーボンナノファイバーとを含み、カーボンナノファイバーの質量と、カーボンブラック及びカーボンナノファイバーの合計質量との質量割合（（カーボンナノファイバー／（カーボンブラック＋カーボンナノファイバー））×１００）を０．０５〜５０％とする技術が開示され、更に、この導電助剤およびオリビン型リン酸鉄リチウム（正極活物質）、ポリフッ化ビニリデン（バインダー）を用いた正極の構成が開示されている（特許文献３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第４９９７４００号公報
【特許文献２】特開２０１０−０８０３０１号公報
【特許文献３】特開２０１３−０７７４７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
高分子固体電解質電池においては、正極材料として高分子固体電解質を使用した際、電池性能向上を実現するために、活物質の選定および活物質の特性に応じた導電材の選定が重要となり、活物質利用率の向上が必須である。更に、活物質、導電材およびバインダーの配合比率（重量比）による性能向上効果についても把握することが重要となる。
【０００８】
しかしながら、特許文献１においては、正極シートにＬｉＣｏＯ２、導電材のアセチレンブラック、イオン伝導性バインダーのＰ（ＥＯ／ＭＥＥＧＥ）−ＬｉＢＥＴＩ（ＬｉＮ（ＳＯ２ＣＦ２ＣＦ３）２）を用い、重量比を正極活物質／導電材／バインダー＝８２／５／１３としたものが開示されているが、正極活物質としてオリビン型リン酸リチウムを用いた場合の正極活物質／導電材／バインダーの重量比、特にバインダーと導電材との重量比と正極活物質利用率との関係についてはなんら開示されていない。
【０００９】
また、特許文献２で開示された技術では、正極活物質であるオリビン型リン酸鉄リチウム（ＬｉＦｅＰＯ４）（平均粒子径：１μｍ）（８６質量％）、導電材であるアセチレンブラック（７質量％）、および結着材であるポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）（７質量％）を用いた正極が開示されているが、バインダーとしてイオン伝導性が小さい高分子材料であるポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）が使用されている。このようなイオン伝導性が小さい高分子材料を用いることで電極全体の電子伝導経路の形成が妨げられ、活物質添加量に対する電池性能向上効果に反映されにくいという課題がある。
【００１０】
また、特許文献３で開示された技術では、正極活物質としてカーボンコートされた平均粒径１．２μｍのＬｉＦｅＰＯ４粉末、結着剤としてポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、導電助剤として、比表面積７０ｍ２／ｇのアセチレンブラック（ＡＢ）を用いた正極が開示されている。しかしながら、特許文献３においても特許文献２と同様に、バインダーとしてイオン伝導性が小さい高分子材料であるポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）が使用されており、イオン伝導性が小さい高分子材料を用いることで電極全体の電子伝導経路の形成が妨げられ、活物質添加量に対する電池性能向上効果に反映されにくいという課題がある。
【００１１】
本発明は、このような背景に鑑みなされたもので、正極に使用する活物質の利用率向上に着目して安定した放電容量を備える高分子固体電解質電池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】
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明は、正極（２）と負極（３）との間に高分子電解質膜（４）を挟持した固体高分子電解質電池（１）であって、前記正極の構成として、オリビン型リン酸リチウム（ＬｉＭＰＯ４（ただし、ＭはＣｏ、Ｎｉ、ＭｎおよびＦｅの群から選択される少なくとも一種である））からなる活物質粒子（２２）と、イオン伝導性を有するＰＥＯ−ＥＭ（エチルメチルオキシドが側鎖に付されたポリエチレンオキシド）からなる固体電解質（２５）と、電子伝導性を有する導電材（２４）と、を有するものである。
【００１３】
この構成によれば、活物質粒子と導電材とを結着するバインダーとして、それ自身がイオン伝導性を有する固体電解質であり、かつ低温時の電気伝導率が大きいＰＥＯ−ＥＭを使用することで、安定した充放電を行うことが可能となる。
【００１４】
また、本発明は、前記活物質粒子（２２）と前記固体電解質（２５）と前記導電材（２４）とを含む正極固体電解質部（２０）と、前記正極固体電解質部を外部と電気的に接続する正極集電体（２１）と、を備える正極構成を有し、前記正極固体電解質部において、前記正極固体電解質部の重量に対する前記活物質粒子の重量の比率を、重量比ｘとするとき、前記重量比ｘを、ｘ≧０．６５とし、かつ前記導電材の重量に対する前記固体電解質の重量の比率を、重量比ｙとするとき、前記重量比ｙを、２．０≦ｙ≦４．０の範囲としたものである。
【００１５】
これによって、電子伝導パス、イオン伝導パスの伝導経路の形成により相互作用が向上して、正極の活物質利用率の向上を図ることが可能となる。
【００１６】
また、本発明は、前記活物質粒子（２２）と前記固体電解質（２５）と前記導電材（２４）とを含む正極固体電解質部（２０）と、前記正極固体電解質部を外部と電気的に接続する正極集電体（２１）と、を備える正極構成を有し、前記正極固体電解質部において、前記正極固体電解質部の重量に対する前記活物質粒子の重量の比率を、重量比ｘとするとき、前記重量比ｘを、ｘ≧０．６５とし、かつ前記導電材の重量に対する前記固体電解質の重量の比率を、重量比ｙとするとき、前記重量比ｙを、２．５≦ｙ≦４．０の範囲としたものである。
【００１７】
これによって、電子伝導パス、イオン伝導パスの相互作用が向上して、正極の活物質利用率を９０％以上とすることが可能となるとともに、高分子固体電解質電池全体としての電池容量を安定化することが可能になる。
【００１８】
また、本発明は、前記導電材（２４）には炭素繊維の含有有無によらずアセチレンブラックを５０％以上含むことを特徴とするものである。
【００１９】
これによって、導電材として気相法炭素繊維のような高価な材料を用いることなく、正極の活物質利用率を向上させて、低コストの高分子固体電解質電池を製造することが可能となる。
【００２０】
また、本発明は、前記導電材（２４）が炭素繊維を更に含むようにしたものである。
【００２１】
また、導電材として比較的安価なカーボンナノチューブを併用することで、正極の活物質利用率を向上させて、低コストの高分子固体電解質電池を製造することが可能となる。
【発明の効果】
【００２２】
このように本発明を活用することにより、正極活物質利用率を向上させて、安定した充放電容量を備える高分子固体電解質電池を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明に係る高分子固体電解質電池の概略構成を示す構成図
【図２】イオン伝導性高分子であるＰＥＯ（ポリエチレンオキシド）およびＰＥＯ−ＥＭの温度に対する電気伝導率を示すグラフ
【図３】（ａ）実施例１で作成した製作セルの充放電特性を示すグラフ
【図３】（ｂ）比較例で作成した製作セルの充放電特性を示すグラフ
【図４】（ａ）実施例２で作成した製作セルの充放電特性を示すグラフ
【図４】（ｂ）比較例で作成した製作セルの充放電特性を示すグラフ
【図５】バインダーと導電材との重量比ｙを変化させた際の、正極活物質の単位重量あたりの電池容量の変化を示すグラフ
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明に係る高分子固体電解質電池１の概略構成を示す構成図である。図１に示すように、高分子固体電解質電池１は、正極２と、負極３と、正極２および負極３に挟持された高分子電解質膜４とで構成される。
【００２５】
正極２は、正極集電体２１と、コート層２３によって被覆された粒子状の正極活物質２２と、導電材２４と、固体電解質を兼ねるバインダー２５とを含んでいる（以降、正極活物質２２と導電材２４とバインダー２５とを含む部分を正極固体電解質部２０と呼称することがある）。バインダー２５は、正極活物質２２および導電材２４を分散された状態で保持するとともにイオン伝導性を備える。なお、正極固体電解質部２０においては、実際は、正極活物質２２が最密充填された構造となっており、正極活物質２２同士の隙間を埋めるように、バインダー２５（ポリマー）の中に微細な粒子状の導電材２４が均質に分散されている状態で充填されている。また正極固体電解質部２０は、後述するように塗布によって正極集電体２１の表面に形成するために、粘度調製用のアセトニトリル等が加えられており、微量ではあるが正極活物質２２、導電材２４、バインダー２５以外の成分を含む。
【００２６】
正極集電体２１は、正極固体電解質部２０と外部とを電気的に接合する部材であるとともに、電流を正極活物質２２に供給する。正極集電体２１の素材としては導電性を有する材料が好ましく、Ａｌ、Ｎｉ、Ｔｉ、ステンレス鋼等を用いることができる。本実施形態では、正極集電体２１としてＡｌ箔を用いている。
【００２７】
負極３は、負極集電体３１と、粒子状の負極活物質３２と、導電材３３と、バインダー３４とで構成されている。負極集電体３１の素材としては、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｔｉ、ステンレス等を単独で、あるいは２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００２８】
正極活物質２２は、オリビン型リン酸リチウムを粒子状に加工したものである。正極活物質２２を構成するオリビン型リン酸リチウムは、一般式がＬｉＭＰＯ４（ＭはＣｏ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｆｅの群から選択される金属元素を１種類、または２種以上を混合したもの）で表されるリチウム複合化合物である。
【００２９】
特にＭとして産出量が多く安価なＦｅを用いることで、高分子固体電解質電池１の生産コストを低減できる可能性があり、かつ毒性がないため安全性に優れることから、本実施形態では主に、正極活物質２２としてＬｉＦｅＰＯ４（オリビン型リン酸鉄リチウム）を用いている。
【００３０】
ＬｉＦｅＰＯ４粒子の製造方法としては、シュウ酸鉄や酢酸鉄を出発原料とした固相法、リン酸鉄を原料とした固相法や、より微細な粒子を得るためのゾルゲル法や、水熱法などがあるが、本実施例では固相法で得たものを用いた。
【００３１】
オリビン型リン酸リチウムで構成される正極活物質２２は、それ自体では導電性がないが、コート層２３をカーボンコート層とすることで、正極活物質２２の表面に電子を供給することができる。
【００３２】
導電材２４は、正極材料用の導電助剤であって電子伝導性を有している。ここでは、アセチレンブラック、または、アセチレンブラックとカーボンナノチューブ（炭素繊維）の混合物を用いることができる。アセチレンブラックは、カーボンブラックの一種でアセチレンの熱分解によって製造される。
【００３３】
また、カーボンナノチューブとしては、市場で入手可能なもので構わない。例えば、分散溶媒ＮＭＰ系、濃度：１，３重量％の界面活性剤添加物を用いることができる。
【００３４】
導電材２４としてアセチレンブラックのみ、あるいは上述したカーボンナノチューブおよびアセチレンブラックの混合物を用いた場合、後述する製造工程によってバインダー２５中の分散性を向上させることができ、電子伝導経路が形成されやすくなる。
【００３５】
バインダー２５は、イオン伝導性を有するＰＥＯ−ＥＭ（エチルメチルオキシドが側鎖に付されたポリエチレンオキシド）からなる固体電解質である。本実施形態では、イオン伝導性を有する高分子材料で形成された固体電解質をバインダー２５と兼用している。
【００３６】
図２は、イオン伝導性高分子であるＰＥＯ（ポリエチレンオキシド）およびＰＥＯ−ＥＭの温度に対する電気伝導率を示すグラフである。図２に示すように、ＰＥＯおよびＰＥＯ−ＥＭは８０〜４０℃まではほぼ同等の電気伝導度を有するが、３０℃より低温になるとＰＥＯ−ＥＭの優位性が明らかとなり、０℃においては、ＰＥＯ−ＥＭはＰＥＯの１００倍程度の電気伝導度を示す。このように本実施形態では、バインダー兼固体電解質として、イオン伝導性高分子を用いることで、３０℃以下の高分子固体電解質電池の特性を大幅に向上させることができる。
【００３７】
以降、図１に戻って説明を続ける。負極活物質３２として、炭素系活物質と、金属、金属塩、または酸化物等との混合物や、炭素系活物質の粒子表面を、金属、金属塩、または酸化物等で被覆したものを用いてもよい。無機系活物質としては、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ等の酸化物や硫酸塩、リチウム金属、チタン酸リチウム等を使用することができる。
【００３８】
負極３は、負極活物質３２として難黒鉛化性炭素、導電材３３としてアセチレンブラック、バインダー３４としてポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、分散媒としてカーボンナノチューブ（炭素繊維）とで構成される。これらの負極材料を混合しスラリーを調製する。このスラリーを負極集電体３１に塗布し、乾燥させた後にプレス処理を行なうことで、負極３が得られる。
【００３９】
高分子電解質膜４は、正極２と負極３とに挟持されている電解質シートである。高分子電解質膜４には電気伝導性を有する材料が求められ、本実施形態では、ポリ（エチレンオキサイド／末端をメトキシで置換したエチレンオキサイド／アリルグリシジルエーテル）共重合体（Ｐ（ＥＯ／ＥＭ／ＡＧＥ））等のポリエーテル共重合体を用いている。
【００４０】
このように構成された高分子固体電解質電池１を充電すると、正極２の中のリチウムイオンが引き抜かれ、正極固体電解質部２０および高分子電解質膜４中を移動して負極３の中に吸収される。高分子固体電解質電池１を放電すると、逆に負極３からリチウムイオンが放出されて正極２に入る。この時に、外部に電気エネルギーが取り出される。
【実施例】
【００４１】
以降、本発明の作用効果について実施例に基づいて説明する。
［実施例１］
正極活物質２２としてＬｉＦｅＰＯ４、導電材２４としてアセチレンブラック、イオン伝導性のバインダー２５として、ＰＥＯ−ＥＭ−ＬｉＴＦＳＩを用いた。正極活物質２２／バインダー２５／導電材２４の重量比を６５／２５／１０とし、これらの正極材料をアセトニトリル中に導入、撹拌してスラリーを調製し、アルミニウム製の正極集電体２１上に塗布して正極シート（正極２。以下同じ）を得た。このようにして作成した正極シートは乾燥を行った後、アルゴン雰囲気下のグローブボックスに保存した。セル作製時は正極シート、高分子電解質膜４（電解質シート）、負極３を所定のサイズにカットし、貼り合わせた後、電極タブを設けたラミネート袋に封入し高分子固体電解質電池１を製作した。なお実施例１では、負極３として参照極の役割を果たすリチウム金属を使用し、電解質シートを正極シートと参照極で挟んだ構成を用いて正極２の評価を行っている（以降の各実施例、比較例についても同じ）。また、製作した電池の厚みは約３０μｍである（以降の各実施例、比較例についても同じ）。なお、以降、製作した電池を製作セルと呼称することがある。
【００４２】
［実施例２］
正極活物質２２としてＬｉＦｅＰＯ４、導電材２４としてアセチレンブラックとカーボンナノチューブの１：１混合物、イオン伝導性のバインダー２５として、ＰＥＯ−ＥＭ−ＬｉＴＦＳＩを用いた。
【００４３】
以降、実施例２〜１０の高分子固体電解質電池１に係る正極２の製造工程について説明する。まず、導電材２４としてカーボンナノチューブおよびアセチレンブラックを混合する。その後、混合された導電材２４とバインダー２５兼固体電解質であるＰＥＯ−ＥＭ−ＬｉＴＦＳＩと粘度調整用のアセトニトリルとを投入して混練する。これにさらに正極活物質２２としてＬｉＦｅＰＯ４粒子を加え、混練してスラリーを調製する。
【００４４】
実施例２においてのスラリーを調製する際の重量比としては、正極活物質２２／バインダー２５／導電材２４を６５／２５／１０とした。（実施例３〜実施例１０について重量比は後述する）。調製したスラリーを、正極集電体２１上に塗布して正極シートを得た。このようにして作成した正極シートは、乾燥を行った後、アルゴン雰囲気下に保存した。セル作製時は正極シート、電解質シート、負極３を所定のサイズにカットし、貼り合わせた後、電極タブを設けたラミネート袋に封入し高分子固体電解質電池を製作した。
【００４５】
［比較例］
正極活物質２２としてＬｉＦｅＰＯ４、導電材２４として気相法炭素繊維、イオン伝導性のバインダー２５として、ＰＥＯ−ＥＭ−ＬｉＴＦＳＩを用いた。正極活物質２２／バインダー２５／導電材２４の重量比を６５／２５／１０とし、アセトニトリル中で撹拌してスラリーを調製し、正極集電体２１上に塗布して正極シートを得た。作成した正極シートは、乾燥を行った後、アルゴン雰囲気下に保存した。セル作製時は正極シート、電解質シート、負極３を所定のサイズにカットし、貼り合わせた後、電極タブを設けたラミネート袋に封入し高分子固体電解質電池を製作した。
【００４６】
実施例１、２および比較例で作成した製作セルについて、２．５−４．０［Ｖ］、６０℃の条件下で充放電試験を実施した。
【００４７】
図３（ａ）は、実施例１で作成した製作セルの充放電特性を示すグラフ、同（ｂ）は、比較例で作成した製作セルの充放電特性を示すグラフである。図３において、横軸は正極活物質２２の単位重量あたりの電池容量（充放電容量）であり、縦軸は充電ないし放電電圧である。図３（ａ）に示すように、実施例１に基づく製作セルは３回の充放電を経ても、放電容量は、１５５［ｍＡｈ／ｇ］を維持しているが、比較例では充放電を繰り返すほど放電容量が減少し、３回目の放電時においては１０２［ｍＡｈ／ｇ］にまで低下していることがわかる。
【００４８】
図４（ａ）は、実施例２で作成した製作セルの充放電特性を示すグラフ、同（ｂ）は、比較例で作成した製作セルの充放電特性を示すグラフである。なお、図４（ｂ）は図３（ｂ）で示したグラフと同一のものである。図４（ａ）に示すように、実施例２に基づく製作セルにおいても、３回の充放電を経た後も、電池容量（放電容量）は、１５５［ｍＡｈ／ｇ］を維持していることがわかる。
【００４９】
［実施例３〜１０］
正極活物質２２としてＬｉＦｅＰＯ４、導電材２４としてアセチレンブラックとカーボンナノチューブの１：１混合物、イオン伝導性のバインダー２５として、ＰＥＯ−ＥＭ−ＬｉＴＦＳＩを用いた。実施例３〜１０における正極活物質２２／バインダー２５／導電材２４の重量比を表１に示す。なお、表１には、参考として実施例１、実施例２における重量比も併記している。
【００５０】
【表１】
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【００５１】
表１に示すように、固体電解質であるバインダー２５：導電材２４＝ｙ：１の重量比ｙ（即ち、重量比ｙ＝固体電解質の重量／導電材２４の重量）をｙ＝１．５〜５．０の範疇になるようにし、正極活物質２２とともにアセトニトリル中にて撹拌してスラリーを調製し、正極集電体２１上に塗布して正極シートを得た。このようにして作成した正極シートは乾燥を行った後、アルゴン雰囲気下に保存した。セル作製時は正極シート、電解質シート、負極３を所定のサイズにカットし、貼り合わせた後、電極タブを設けたラミネート袋に封入し高分子固体電解質電池１を製作した。
【００５２】
なお、各実施例では、導電材２４とバインダー２５と正極活物質２２とを含む正極固体電解質部２０（図１参照）の全体重量（Ｗｈ）に対する正極活物質２２の重量（Ｗａ）の比率（重量比ｘ＝Ｗａ／Ｗｈ）が０．６５（６５％）以上となるようにしている。なお、比較例についても、正極活物質２２の重量比ｘは６５％としている。そして上述した重量比ｙは、導電材２４の重量（Ｗｂ）に対する固体電解質（バインダー２５）の重量（Ｗｃ）の比率（重量比ｙ＝Ｗｃ/Ｗｂ）である。
【００５３】
実施例３〜１０で作成した製作セルについても、２．５−４．０［Ｖ］、６０℃の条件下で充放電試験を行って正極活物質２２の単位重量あたりの電池容量（充放電容量）を算出した。
【００５４】
図５は、横軸に重量比ｙをとり、縦軸に正極活物質２２の単位重量あたりの電池容量をプロットしたものである。
【００５５】
ここで改めて活物質利用率について説明を加える。活物質利用率とは充放電試験により評価した電池容量と、正極２に含まれる正極活物質２２の理論容量の比率をいう。なお、理論容量とは、構成材料種による純粋な電気化学反応において電極が蓄えることができる最大の電気量であり、ＬｉＦｅＰＯ４では１７０ｍＡｈ／ｇである。従って、正極活物質２２としてＬｉＦｅＰＯ４を採用した場合、電池容量が１５３［ｍＡｈ／ｇ］のときに活物質利用率は９０％となり、電池容量が１４５［ｍＡｈ／ｇ］のときに活物質利用率は８５％となる。
【００５６】
図５に示すように、重量比ｙを変化させたとき、各製作セルの放電容量分布は上に凸の曲線を描き、重量比ｙ＝３．２５近傍で放電容量のピークが存在する。そして、重量比ｙを２．０≦ｙ≦４．６１の範囲としたときに活物質利用率は８５％以上となり、更に、重量比ｙを２．５≦ｙ≦４．０の範囲としたときに活物質利用率は９０％以上となる。
【００５７】
このように本発明では、導電材２４（図１参照）として高価な気相法炭素繊維等を用いることなく、汎用材料で安価なアセチレンブラックを５０％以上含ませることで、正極２の活物質利用率を９０％以上とすることができる。
【００５８】
更に、重量比ｙを、２．５≦ｙ≦４．０の範囲とすることで、活物質利用率が９０％を越える、更に高効率の高分子固体電解質電池１を提供することができる。具体的活用例として、活物質利用率が大きいほど同一重量ではより多くの電気を蓄えることができ高分子固体電解質電池１の軽量化に貢献できることになる。
【００５９】
以上で具体的実施形態についての説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲であれば適宜変更可能である。例えば、上述した高分子固体電解質電池１を複数段に積層して１つのセルとして構成してもよいし、図１に示す平板状の高分子固体電解質電池１を、絶縁シートを介在させたうえでロール状に巻回して円筒形状の電池を構成してもよい。また、実施形態に示した本発明に係る高分子固体電解質電池１の各構成要素は、必ずしも全てが必須ではなく、適宜取捨選択可能である。
【符号の説明】
【００６０】
１    高分子固体電解質電池
２    正極
３    負極
４    高分子電解質膜
２０  正極固体電解質部
２１  正極集電体
２２  正極活物質（活物質粒子）
２３  コート層
２４  導電材
２５  バインダー（固体電解質）
３１  負極集電体
３２  負極活物質
３３  導電材
３４  バインダー
【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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