(57)【要約】【課題】エネルギー密度が向上したリチウム電池を提供する。【解決手段】リチウム電池は、正極、負極、前記正極と前記負極との間に介在するセパレータ、および非水電解質を含み、前記正極は、三次元網目状で中空の骨格を有する金属製の正極集電体と、前記正極集電体に充填され、かつ正極活物質を含む正極合剤とを含み、前記正極の厚みは０．２〜５ｍｍであり、前記非水電解質は、イオン液体とリチウム塩とを含み、前記イオン液体は、カチオンとアニオンとの溶融塩であり、前記非水電解質中の前記リチウム塩の濃度は０．８〜６．２ｍｏｌ／Ｌである。【選択図】図３
2015011823.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極、負極、前記正極と前記負極との間に介在するセパレータ、および非水電解質を含み、
前記正極は、三次元網目状で中空の骨格を有する金属製の正極集電体と、前記正極集電体に充填され、かつ正極活物質を含む正極合剤とを含み、前記正極の厚みは０．２〜５ｍｍであり、
前記非水電解質は、イオン液体とリチウム塩とを含み、
前記イオン液体は、カチオンとアニオンとの溶融塩であり、
前記非水電解質中の前記リチウム塩の濃度は０．８〜６．２ｍｏｌ／Ｌであるリチウム電池。
【請求項２】
前記正極の空隙率は１０〜４０体積％であり、前記正極の総質量に占める前記正極活物質の比率は６０〜９５質量％である請求項１に記載のリチウム電池。
【請求項３】
前記非水電解質に占める前記イオン液体および前記リチウム塩の総量の比率は、８０質量％以上である請求項１または請求項２に記載のリチウム電池。
【請求項４】
前記負極は、三次元網目状で中空の骨格を有する金属製の負極集電体と、前記負極集電体に充填され、かつ負極活物質を含む負極合剤とを含み、前記負極の厚みは０．２〜５ｍｍである請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のリチウム電池。
【請求項５】
前記負極の空隙率は１０〜４０体積％であり、前記負極の総質量に占める前記負極活物質の比率は６０〜９５質量％である請求項４に記載のリチウム電池。
【請求項６】
前記正極活物質１００質量部に対する前記非水電解質の量は、３〜３０質量部である請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載のリチウム電池。
【請求項７】
前記イオン液体を構成する前記カチオンは有機カチオンであり、前記アニオンはビススルホニルアミドアニオンである請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載のリチウム電池。
【請求項８】
前記リチウム塩は、リチウムイオンとビススルホニルアミドアニオンとの塩である請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載のリチウム電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、イオン液体およびリチウム塩を含む非水電解質を用いたリチウム電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
環境問題がクローズアップされる中、太陽光や風力などのクリーンエネルギーを電力に変換し、電気エネルギーとして蓄電するシステムの開発が盛んに行われている。このような蓄電デバイスとして、例えば、リチウム二次電池（金属リチウム二次電池、リチウムイオン二次電池など）、キャパシタ（電気二重層キャパシタ、リチウムイオンキャパシタなど）が検討されている。また、様々な機器の高機能化に伴い、リチウム一次電池などの一次電池の用途も拡大している。
【０００３】
一般的なリチウム電池は、正極と、負極と、これらの電極の間に介在するセパレータと、リチウムイオン伝導性の有機電解液とを備えており、有機電解液としては、カーボネートなどの有機溶媒と、支持塩としてのリチウム塩とを含む溶液が使用されている。リチウム二次電池では、充電時に負極で樹枝状のリチウム金属が析出し易く、内部短絡などを起こす原因となる。また、析出したリチウム金属は極めて活性が高いことに加え、有機溶媒の可燃性や揮発性が高いため、安全性確保の点で課題がある。
【０００４】
そこで、リチウム電池において、イオン液体を使用した非水電解質を用いることが検討されている。イオン液体とは、カチオンとアニオンとで構成される、溶融状態において流動性を有する塩であり、カーボネートなどの非水電解質に使用される一般的な非水溶媒（または有機溶媒）に比べて、揮発性および可燃性が低い。そのため、イオン液体を非水溶媒として使用できれば、リチウム電池の安全性を確保し易くなる。
【０００５】
例えば、特許文献１は、正極と、Ｓｉ−Ｃコンポジットを負極活物質として含む負極と、非水溶媒としてのイオン液体とリチウム塩とを含む非水電解質とを用いたリチウム二次電池を提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−９７９２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
リチウム二次電池は、ニッケル水素電池やキャパシタなどに比べると高容量であるが、自動車用途などでは更なる高容量化が求められている。また、リチウム一次電池でも、機器の高性能化に伴い、高容量化が求められている。リチウム電池では、高容量化の観点から、シート状の集電体の表面に、活物質を含む層を形成したシート状の電極を正極および負極として用い、正極と負極との間にシート状のセパレータを介在させた状態で、これらを巻回したり、複数層積層したりして得られる極板群を用いて、電池を構成している。特許文献１でも、このようなシート状の電極を用いて電池を作製している。
【０００８】
上記のようなシート状の電極の厚みは、大きなもので約２００μｍである。高出力化の観点から、正極と負極との対向面積をできるだけ大きくすると、これに伴い、セパレータの面積も大きくする必要がある。つまり、このような電池では、電池容量に全く寄与しないセパレータの占める体積が大きくなり、エネルギー密度が低下する一因となる。
そこで、本発明の目的は、エネルギー密度が向上したリチウム電池を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一局面は、正極、負極、前記正極と前記負極との間に介在するセパレータ、および非水電解質を含み、前記正極は、三次元網目状で中空の骨格を有する金属製の正極集電体と、前記正極集電体に充填され、かつ正極活物質を含む正極合剤とを含み、前記正極の厚みは０．２〜５ｍｍであり、前記非水電解質は、イオン液体とリチウム塩とを含み、前記イオン液体は、カチオンとアニオンとの溶融塩であり、前記非水電解質中の前記リチウム塩の濃度は０．８〜６．２ｍｏｌ／Ｌであるリチウム電池に関する。
【発明の効果】
【００１０】
上記本発明の一局面によれば、エネルギー密度が向上したリチウム電池を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態に係るリチウム電池に使用される集電体の骨格の一部の構造の一例を示す模式図である。
【図２】図１の集電体に合剤を充填した状態を示す断面模式図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るリチウム電池を概略的に示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
［発明の実施形態の説明］
最初に、本発明の実施形態の内容を列記して説明する。
本発明の一実施形態は、（１）正極、負極、前記正極と前記負極との間に介在するセパレータ、および非水電解質を含み、前記正極は、三次元網目状で中空の骨格を有する金属製の正極集電体と、前記正極集電体に充填され、かつ正極活物質を含む正極合剤とを含み、前記正極の厚みは０．２〜５ｍｍであり、前記非水電解質は、イオン液体とリチウム塩とを含み、前記イオン液体は、カチオン（第１カチオン）とアニオン（第１アニオン）との溶融塩であり、前記非水電解質中の前記リチウム塩の濃度は０．８〜６．２ｍｏｌ／Ｌであるリチウム電池に関する。
【００１３】
三次元網目状で中空の骨格を有する金属製の集電体に、活物質を含む合剤を充填した電極を正極として使用することで、正極の厚みを大きく、かつ表面積を大きくすることができる。そのため、正極と負極との対向面積を大きくする必要がなくなり、これにより、リチウム電池内に占めるセパレータの体積を低減できる。電池容量に寄与しないセパレータの体積を低減できることで、電池のエネルギー密度（または容量）を向上できる。
【００１４】
なお、正極の厚みが大きい場合、一般的な有機電解液を使用しても、正極の活物質のうち、電池反応に利用されるものは一部に過ぎない。これは、充放電のために電解液中を移動するリチウムイオンの移動速度が遅いため、充放電がスムーズに行われなくなることによるものと推測される。
【００１５】
一方、イオン液体を用いた非水電解質を用いることにより、電池を作動させることができる。イオン液体を用いた非水電解質を用いることで電池が作動する理由は定かではないが、次のような理由によるものと考えられる。イオン液体と支持塩としてのリチウム塩とを含む非水電解質を用いる場合、非水電解質中には、イオン液体および支持塩のそれぞれを構成するカチオンおよびアニオンが非常に多く存在することになる。また、イオン液体を用いた場合、非水電解質中の支持塩の濃度を大きくし易い。そのため、電池の作動に必要十分な量のイオンを確保し易くなるものと推測される。なお、イオン液体とは、溶融状態の塩（溶融塩）であり、イオン伝導性を有する液体である。
【００１６】
リチウム塩は、リチウムイオン（第２カチオン）と、アニオン（第２アニオン）との塩であり、非水電解質の支持塩として機能する。リチウムイオンは、ファラデー反応に関与する、すなわち、リチウム電池の電極において、電子の授受を伴う充放電反応（つまり、酸化還元反応）に関与する。
【００１７】
（２）前記正極の空隙率は１０〜４０体積％であり、前記正極の総質量に占める前記正極活物質の比率は６０〜９５質量％であることが好ましい。このような正極では、正極活物質の充填量が多いにも拘わらず、正極の空隙率が比較的高い。従って、正極の厚みを大きくしても、正極の内部まで非水電解質が浸透して、正極の内部の正極活物質を電池反応により有効に利用することができる。
【００１８】
（３）前記非水電解質に占める前記イオン液体および前記リチウム塩の総量の比率は、８０質量％以上であることが好ましい。このような非水電解質を用いることで、非水電解質中に多量のイオンを確保し易くなり、充放電をより効率よく行うことができる。
【００１９】
（４）前記負極は、三次元網目状で中空の骨格を有する金属製の負極集電体と、前記負極集電体に充填され、かつ負極活物質を含む負極合剤とを含み、前記負極の厚みは０．２〜５ｍｍであってもよい。このような負極を用いる場合、負極の厚みを大きくすることができ、正極と負極との容量のバランスを高めることができる。そのため、電池のエネルギー密度を高める上でより効果的である。
【００２０】
（５）前記負極の空隙率は１０〜４０体積％であり、前記負極の総質量に占める前記負極活物質の比率は６０〜９５質量％であることが好ましい。このような負極では、負極活物質の充填量が多いにも拘わらず、負極の空隙率が比較的高い。従って、負極の厚みを大きくしても、負極の内部まで非水電解質が浸透して、負極の内部の負極活物質を電池反応により有効に利用することができる。
【００２１】
（６）前記正極活物質１００質量部に対する前記非水電解質の量は、３〜３０質量部であってもよい。このような量の非水電解質を用いることにより、正極などの電極の厚みが大きくても、効率よく充放電反応を行うことができる。
【００２２】
（７）前記イオン液体を構成する前記カチオンは有機カチオンであり、前記アニオンはビススルホニルアミドアニオンであることが好ましい。このようなイオン液体では、融点を低くすることができるため、比較的低温で低粘度であり、イオンの移動をよりスムーズに行うことができるとともに、正極における耐分解性を確保し易い。
【００２３】
（８）前記リチウム塩は、リチウムイオンとビススルホニルアミドアニオンとの塩であることが好ましい。このようなリチウム塩は、非水電解質の粘度を比較的低くすることができ、イオン液体に対する溶解性が高いため、高いイオン伝導性が得られ易い。
【００２４】
［発明の実施形態の詳細］
本発明の実施形態に係るリチウム電池の具体例を、適宜図面を参照しつつ以下に説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、添付の特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【００２５】
（正極）
正極は、正極集電体と、正極集電体に付着した正極合剤とを含む。正極集電体は、三次元網目状で中空の骨格を有する金属製の多孔体である。正極において、正極合剤は、正極集電体の多孔質構造中に充填されている。
【００２６】
正極集電体の三次元網目状の骨格は、内部に空洞を有する。そのため、正極集電体は、嵩高い三次元構造を有しながらも、極めて軽量である。このような正極集電体は、連続空隙を有する樹脂製の多孔体を、集電体を構成する金属でメッキ処理し、さらに加熱処理などにより、内部の樹脂を分解または溶解させることにより形成できる。メッキ処理により、三次元網目状の骨格が形成され、樹脂の分解や溶解により、骨格の内部を中空にすることができる。
【００２７】
樹脂製の多孔体としては、連続空隙を有する限り特に制限されず、樹脂発泡体、樹脂製の不織布などが使用できる。これらの多孔体を構成する樹脂としては、メッキ処理後に、金属の三次元網目状骨格の形状を維持した状態で、分解または溶解などにより骨格の内部を中空にすることができればよい。骨格内の樹脂は、加熱処理などにより、分解または溶解され、除去されることが望ましい。加熱処理後、骨格内に残存した成分（樹脂、分解物、未反応モノマー、樹脂に含まれる添加剤など）を洗浄などにより除去してもよい。
【００２８】
樹脂製多孔体を構成する樹脂としては、分解または溶解などにより除去可能である限り特に制限されず、熱硬化性ポリウレタン、メラミン樹脂などの熱硬化性樹脂；オレフィン樹脂（ポリエチレン、ポリプロピレンなど）、熱可塑性ポリウレタンなどの熱可塑性樹脂などが例示できる。樹脂発泡体を用いると、樹脂の種類や発泡体の製造方法にもよるが、発泡体内部の形成された１つ１つの空孔がセル状となり、これらが連なって連通し、連続空隙が形成された状態となる。このような発泡体では、セル状の空孔が小さく、サイズがより均一となり易いため、樹脂発泡体を用いて集電体を形成することが好ましい。また、サイズや形状がより均一な空孔が形成されやすい観点から、熱硬化性ポリウレタンなどを用いることが好ましい。
【００２９】
メッキ処理は、樹脂製多孔体の表面（連続空隙内の表面も含む）に、集電体として機能する金属層を形成できればよく、公知のメッキ処理方法、例えば、電解メッキ法、溶融塩メッキ法などが採用できる。メッキ処理により、樹脂製多孔体の形状に応じた、三次元網目状の金属多孔体が形成される。なお、電解メッキ法によりメッキ処理を行う場合、電解メッキに先立って、導電性層を形成することが望ましい。導電性層は、樹脂製多孔体の表面に、無電解メッキ、蒸着、スパッタリングなどの他、導電剤の塗布などにより形成してもよく、導電剤を含む分散液に樹脂製多孔体を浸漬することにより形成してもよい。
【００３０】
メッキ処理後、加熱により樹脂製多孔体を除去することにより、金属多孔体の骨格の内部に空洞が形成されて中空となる。骨格内部の空洞の幅（後述する図２の空洞の幅ｗf）は、平均値で、例えば、０．５〜５μｍ、好ましくは１〜４μｍまたは２〜３μｍである。樹脂製多孔体の除去は、必要に応じて、適宜電圧を印加しながら加熱処理を行ってもよい。また、溶融塩メッキ浴に、メッキ処理した多孔体を浸漬した状態で、電圧を印加しながら、加熱処理を行ってもよい。
【００３１】
得られる集電体（金属多孔体）は、樹脂製発泡体の形状に対応する三次元網目構造を有する。具体的には、集電体は、１つ１つがセル状の空孔を多数有しており、これらのセル状の空孔が互いに連なって連通した連続空隙を有する。隣り合うセル状の空孔の間には、開口（または窓）が形成され、この開口により互いに連通した状態となることが好ましい。開口（または窓）の形状は特に制限されないが、例えば、略多角形（略三角形、略四角形、略五角形、および／または略六角形など）である。なお、略多角形状とは、多角形、および多角形に類似の形状（例えば、多角形の角が丸まった形状、多角形の辺が曲線となった形状など）を含む意味で使用する。このような集電体の骨格の模式図を図１に示す。集電体は、金属製骨格１０２に囲まれたセル状の空孔１０１を複数有し、互いに隣接する空孔１０１間には、略多角形の開口（または窓）１０３が形成されている。開口１０３により、隣接する空孔１０１間が連通し、これにより、集電体は、連続空隙を有する。金属製骨格１０２は、セル状の空孔を形作るとともに、連結するように立体的に形成され、これにより、三次元網目状の構造が形成される。
【００３２】
このようにして得られる集電体の空隙率は、例えば、４０〜９９体積％、好ましくは６０〜９８体積％、さらに好ましくは８０〜９８体積％である。また、三次元網目構造における平均空孔径（互いに連通するセル状の空孔の平均径）は、例えば、５０〜１０００μｍ、好ましくは１００〜９００μｍ、さらに好ましくは３５０〜９００μｍである。なお、平均空孔径は、集電体（または電極）の厚みよりも小さい。電極は、集電体に合剤を充填した後、通常、乾燥され、集電体の厚み方向に圧縮（または圧延）することにより形成される。圧延により、集電体の骨格は変形して空隙率および平均空孔径は変化する。上記の空隙率および平均空孔径の範囲は、圧延前（合剤充填前）の集電体の空隙率および平均空孔径のものである。
【００３３】
このような集電体は、空隙率が非常に高く、比表面積が大きい。つまり、空隙内の表面も含む集電体表面の広い面積に活物質を多く付着させることができる。また、多くの活物質を空隙内に充填しながらも、集電体と活物質との接触面積が大きく、空隙率も大きくすることができるので、活物質を有効利用できる。リチウム電池の正極では、通常、導電助剤を添加することにより、導電性を高めているが、上記のような集電体を用いることにより、導電助剤の添加量を少なくしても、高く導電性を確保し易い。よって、電池のレート特性やエネルギー密度（および容量）をより有効に高めることができる。
集電体の比表面積（ＢＥＴ比表面積）は、例えば、１００〜７００ｃｍ2／ｇ、好ましくは１５０〜６５０ｃｍ2／ｇ、さらに好ましくは２００〜６００ｃｍ2／ｇである。
【００３４】
正極集電体を構成する金属（上記のメッキされる金属）としては、リチウム電池の正極集電体として使用される公知の金属が利用できる。このような金属の具体例としては、アルミニウム、アルミニウム合金、ニッケル、およびニッケル合金より選択される少なくとも一種が例示できる。このような金属で形成された多孔体を正極集電体として使用すると、高い集電効果が期待できる。これらの金属のうち、特に、アルミニウム、アルミニウム合金などが正極集電体に適している。
【００３５】
正極は、上記のようにして得られる正極集電体の空隙に、正極合剤を充填し、必要に応じて、厚み方向に集電体を圧縮することにより形成される。正極合剤は、必須成分としての正極活物質を含み、任意成分としての導電助剤および／またはバインダを含んでもよい。また、正極合剤は、必要に応じて、公知の固体電解質（粒子）を含むことができる。
【００３６】
図２は、図１の正極集電体の空隙に正極合剤を充填した状態を示す断面模式図である。集電体は、金属製骨格１０２と、骨格１０２に囲まれたセル状の空孔１０１とを有する。互いに隣接する空孔１０１間には図示しない開口が形成されており、この開口により隣接する空孔は連通して連続空隙を形成している。セル状の空孔１０１には、正極合剤１０４が充填され、金属製骨格１０２の表面に付着して、厚みｗmの正極合剤層を形成する。なお、正極集電体の骨格１０２の内部は、幅ｗfの空洞１０２ａが形成されている。正極合剤１０４の充填後、セル状の空孔１０１内の正極合剤層の内側には、空隙が残存している。正極合剤を正極集電体に充填した後、必要に応じて、集電体を厚み方向に圧延することにより正極が形成されるが、図２は、圧延前の状態を示す。圧延により得られる正極では、骨格１０２が厚み方向に少し押し潰された状態となり、空孔１０１内の正極合剤層の内側の空隙、および骨格１０２内の空洞が押し潰された状態となる。集電体の圧延後も、正極合剤層の内側の空隙はある程度残存した状態となり、これにより、正極の空隙率を高めることができる。
【００３７】
正極活物質としては、リチウムイオンを挿入および脱離する（挿入および脱離可能な）材料が使用できる。このような材料としては、金属カルコゲン化合物（硫化物、酸化物など）、リチウム含有遷移金属リン酸塩（オリビン型構造を有するリン酸鉄など）などが例示できる。これらの正極活物質は、一種を単独でまたは二種以上を組み合わせて使用できる。
【００３８】
金属硫化物としては、例えば、ＴｉＳ2、Ｖ2Ｓ3、ＦｅＳ、ＦｅＳ2などの遷移金属硫化物；リチウム含有金属複合硫化物などが例示できる。複合硫化物は、例えば、ＬｉxＭ1yＳzで表すことができる。ここで、Ｍ1は、周期表第３〜第１５属の金属元素からなる群より選択される少なくとも一種である。金属元素Ｍ1の具体例としては、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｆｅ などの遷移金属元素；典型金属元素（Ｓｎ、Ｐｂなどの周期表第１４属の金属元素；Ｓｂなどの周期表第１５属の金属元素など）などが挙げられる。リチウムの係数ｘは、例えば、０．９〜３、好ましくは０．９〜１．２である。金属原子Ｍ1の係数ｙは、例えば、０．１〜２、好ましくは０．５〜１．５である。硫黄元素の係数ｚは、例えば、１．８〜２．２である。
【００３９】
金属酸化物としては、ＴｉＯ2、Ｃｒ3Ｏ8、Ｖ2Ｏ5、ＭｎＯ2などの遷移金属酸化物またはこれらにリチウムをドープした化合物；リチウム含有金属複合酸化物などが例示できる。リチウム含有金属複合酸化物としては、ＬｉmＭ2nＯp、ＬｉmＭ3qＭｎ2-qＯ4、Ｌｉ4Ｔｉ5Ｏ12などが例示できる。ここで、Ｍ2は遷移金属元素（Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｆｅなど）であり、Ｍ3は、Ｍｎ以外の遷移金属元素（Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｆｅなど）である。遷移金属元素Ｍ2およびＭ3の一部を、他の元素（Ｃａ、Ｍｇなどのアルカリ土類金属元素；Ｚｎ、Ａｌ、Ｓｎ、Ｓｂなどの周期表第１２〜第１５属の金属元素などに置き換えたものも、正極活物質として使用できる。リチウムの係数ｍは、例えば、０．９〜５、好ましくは０．９〜１．５である。遷移金属元素Ｍ2の係数ｎは、例えば、０．９〜１．５、好ましくは０．９〜１．２である。酸素元素の係数ｐは、遷移金属元素の種類に応じて、例えば、１．８〜１３の範囲から適宜選択でき、好ましくは１．８〜２．２、３．８〜４．２または１１．８〜１２．２である。遷移金属元素Ｍ3の係数ｑは、０＜ｑ＜２である。
【００４０】
リチウム含有金属複合酸化物の具体例としては、例えば、コバルト酸リチウム、ニッケル酸リチウム、ニッケルコバルト酸リチウム（ＬｉＣｏ0.3Ｎｉ0.7Ｏ2など）、マンガン酸リチウム、リチウムマンガン酸化合物（ＬｉＭ4qＭｎ2-qＯ4：ここで、Ｍ4は、Ｃｒ、Ｃｏ、および／またはＮｉなど）、チタン酸リチウム（Ｌｉ4Ｔｉ5 Ｏ12）などが挙げられる。
【００４１】
オリビン型構造を有するリン酸鉄としては、例えば、ＬｉＦｅＰＯ4の他、鉄の一部を遷移金属元素および／または典型金属元素などで置換した化合物（ＬｉＦｅ0.5Ｍｎ0.5ＰＯ4など）などが例示できる。
また、これらの正極活物質の例に限らず、リチウム電池の正極活物質として使用される公知の正極活物質が使用できる。
【００４２】
導電助剤の種類は、特に制限されず、例えば、アセチレンブラック、ケッチェンブラックなどのカーボンブラック；炭素繊維、金属繊維などの導電性繊維；カーボンナノチューブなどのナノカーボンなどが挙げられる。導電助剤の量は、特に限定されず、活物質１００質量部あたり、例えば０．１〜１５質量部、好ましくは０．５〜１０質量部である。上記のような集電体を用いると電極の導電性を高めやすいため、活物質１００質量部に対する導電助剤の量が、例えば、０．７〜８質量部や、１〜７．５質量部程度でも、高い導電性を確保することができる。
【００４３】
バインダの種類は特に制限されず、例えば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリテトラフルオロエチレンなどのフッ素樹脂；ポリビニルクロリドなどの塩素含有ビニル樹脂；ポリオレフィン樹脂；スチレンブタジエンゴムなどのゴム状重合体；ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコール；カルボキシメチルセルロースなどのセルロース誘導体（セルロースエーテルなど）、キサンタンガムなどの多糖類などを用いることができる。バインダの量は、特に限定されず、活物質１００質量部あたり、例えば、０．５〜１５質量部、好ましくは０．５〜１０質量部、さらに好ましくは０．７〜８質量部である。
【００４４】
集電体に充填される合剤は、活物質と、バインダ、導電助剤などの任意成分とを混合することにより調製される。これらの成分とともにさらに分散媒を混合して、スラリー状に調製した合剤を使用してもよい。なお、バインダを、分散媒に分散された分散液の状態で他の成分と混合することにより、スラリー状の合剤を調製してもよい。合剤には、必要に応じて公知の添加剤（例えば、界面活性剤など）を添加することができる。
【００４５】
分散媒としては、合剤の構成成分に悪影響を与えないものであれば、特に制限されず、例えば、ｎ−ヘキサン、シクロヘキサン、トルエン、キシレンなどの炭化水素；ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネートなどのカーボネート；テトラヒドロフラン、１，４−ジオキサン、１，３−ジオキソランなどのエーテル；エタノール、エチレングリコールなどのアルコール；アセトンなどのケトン；アセトニトリルなどのニトリル；Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）；水などが例示できる。これらの分散媒は、一種を単独でまたは二種以上組み合わせて使用できる。分散媒が水を含む場合、界面活性剤を添加すると、合剤を集電体に充填する際に充填性を高め易い。
【００４６】
合剤の充填は、集電体を、スラリー状の合剤に浸漬することにより行ってもよく、公知の塗布法により、合剤を塗布することにより行ってもよい。合剤の塗布は、集電体内の空隙に合剤を充填できる限り特に制限されず、例えば、スプレーコーター、ロールコーター、ディップコーター、バーコーターなどの公知の塗布法を利用して行うことができる。
【００４７】
集電体およびこれに充填された合剤は、必要に応じて乾燥され、集電体の厚み方向に圧延される。乾燥は、分散媒を除去できる条件で行うことができ、必要に応じて、減圧下で行ってもよく、加熱下で行ってもよい。
合剤が充填された集電体を圧延すると、集電体の厚み方向に三次元網目構造が少しつぶれた状態となり、合剤層の内側に残存している空隙および集電体の骨格内部の空洞の体積が減少する。
【００４８】
集電体のセル状の空孔内に、合剤を充填することにより形成される合剤層の厚みｗmは、例えば、１０〜５００μｍ、好ましくは４０〜２５０μｍ、さらに好ましくは１００〜２００μｍである。セル状の空孔内に形成される合剤層の内側に空隙を確保できるように、合剤層の厚みｗmは、セル状の空孔の平均空孔径の５〜４０％であることが好ましく、１０〜３０％であることがさらに好ましい。
【００４９】
正極の厚みは、０．２ｍｍ以上、好ましくは０．５ｍｍ以上、さらに好ましくは０．７ｍｍ以上である。また、正極の厚みは、５ｍｍ以下、好ましくは４．５ｍｍ以下、さらに好ましくは４ｍｍ以下または３ｍｍ以下である。これらの下限値と上限値とは任意に組み合わせることができる。正極の厚みは、０．５〜４．５ｍｍ、または０．７〜４ｍｍであってもよい。正極の厚みが、０．２ｍｍ未満では、活物質の充填量を大きくし難いため、容量の向上効果が不十分となる。また、正極の厚みが５ｍｍを超えると、活物質の利用率が低下し易くなり、容量の向上効果が期待できなくなる。正極の厚みは、集電体の厚み、合剤の充填量、圧延の程度などを調節することにより、制御できる。
【００５０】
一般的なリチウム電池（一次電池、二次電池）では、アルミニウム箔などの金属箔集電体の表面に正極合剤を塗布することにより形成された正極が使用される。このような正極の厚みは、約２００μｍかまたはそれ以下である。本発明の一実施形態に係るリチウム電池に使用される正極の厚みは上記のような値であり、一般的な正極の中でも厚みが大きなものと同じか、もしくはそれよりも厚みが大きい。正極の厚みが大きくなると、一般に使用される有機電解液ではレートを高めにくいため、電池を作動させにくい。ところが、本発明の一実施形態では、イオン液体を用いた非水電解質を使用するため、レートを高めることができ、電池を作動させることができる。
【００５１】
このように、本発明の一実施形態では、厚みが大きな正極を用いるにも拘わらず、電池の作動が可能となる。そのため、正極と負極との対向面積を必要以上に大きくしなくても、電池における正極活物質の充填率を高めることができる。また、正極と負極との対向面積を過度に大きくする必要がないため、電池内に占めるセパレータの体積が大きくなることを抑制できる。そのため、電池のエネルギー密度（および容量）を高めることができる。
【００５２】
正極の空隙率は、例えば、１０体積％以上、好ましくは２０体積％以上、さらに好ましくは２５体積％以上である。また、正極の空隙率は、例えば、４０体積％以下、好ましくは３５体積％以下である。これらの下限値と上限値とは任意に組み合わせることができる。正極の空隙率は、例えば、１０〜４０体積％、２０〜４０体積％、または２５〜３５体積％であってもよい。なお、正極の空隙率は、電池に使用される正極の空隙率であり、合剤を充填後に集電体を圧延する場合には、圧延後の空隙率である。正極の空隙率は、集電体の空隙率、合剤の充填量、圧延の程度などを調節することにより、制御することができる。
【００５３】
なお、正極の空隙率（％）は、例えば、次式に従って求めることができる。
正極の空隙率（％）＝Ｖt／Ｖa×１００
Ｖt＝Ｖa−（Ｗc／Ｄc＋Ｗm／Ｄm）
（式中、Ｖtは、正極中の空隙の合計体積（ｃｍ3）を示し、Ｖaは、正極の見掛け体積（ｃｍ3）を示す。Ｗcは、正極集電体の重量（ｇ）を示し、Ｗmは、正極合剤の重量（ｇ）を示す。Ｄcは、正極集電体の密度（ｇ／ｃｍ3）を示し、Ｄmは、正極合剤の密度（ｇ／ｃｍ3）を示す）
正極の見掛け体積Ｖaは、正極の面積と厚みから算出できる。
【００５４】
また、正極の総質量に占める前記正極活物質の比率は、例えば、６０質量％以上、好ましくは６５質量％以上、さらに好ましくは６８質量％以上である。また、正極の総質量に占める前記正極活物質の比率は、例えば、９５質量％以下、好ましくは９０質量％以下、さらに好ましくは８８質量％以下である。これらの下限値と上限値とは任意に組み合わせることができる。正極の総質量に占める前記正極活物質の比率は、例えば、６０〜９５質量％、６５〜９５質量％、または６８〜９０質量％であってもよい。
【００５５】
このように、正極は、空隙率が高いながらも、正極活物質の比率（充填率）を高めることができる。そのため、空隙率および正極活物質の比率が上記の範囲である場合、正極の厚みが大きくても、非水電解質を内部まで浸透させて、充放電反応を行うことができ、正極内部の活物質を有効利用でき、これにより、正極の面積（投影面積）がそれほど大きくなくても、容量を高めることができる。よって、電池のエネルギー密度をより効果的に高めることができる。また、集電体の空隙の内部に広がる広い面積の表面に多くの合剤が付着した状態であるため、集電体と活物質との接触が良好で、正極の導電性を高め易い。
【００５６】
（負極）
負極は、正極の種類や、電池の種類などに応じて公知のものが利用できる。
負極は、負極活物質を含む。負極活物質としては、リチウム金属、リチウム合金（リチウム−アルミニウム合金など）、リチウムイオンを挿入および脱離する（挿入および脱離可能な）材料などが挙げられる。負極活物質は、一種を単独でまたは二種以上を組み合わせて使用できる。
【００５７】
リチウムイオンを挿入および脱離可能な材料としては、例えば、炭素材料、リチウムチタン酸化物（Ｌｉ4Ｔｉ5Ｏ12など）、ケイ素酸化物、ケイ素合金、錫酸化物、錫合金などが挙げられる。炭素材料としては、黒鉛（人造黒鉛、天然黒鉛など）、易黒鉛化性炭素（ソフトカーボン）、難黒鉛化性炭素（ハードカーボン）などが例示できる。これらのうち、正極活物質の種類にもよるが、リチウム金属；リチウム合金；リチウムチタン酸化物；黒鉛などの炭素材料などが好ましい。負極は、負極活物質の種類に応じて、負極活物質を含む負極合剤を集電体の表面に付着させることにより形成したものであってもよい。また、負極は、負極活物質を気相法などにより集電体の表面に堆積させることにより形成したものであってもよい。
【００５８】
負極は、リチウム金属やリチウム合金などの箔であってもよく、負極集電体の表面に、負極活物質を付着させたものであってもよい。このような負極集電体は、金属や合金の箔などの無孔のシート状であってもよく、パンチングメタルなどの多孔性のものであってもよい。負極集電体は、金属製であり、使用される金属としては、銅、銅合金、アルミニウム、およびアルミニウム合金からなる群より選択される少なくとも一種が挙げられる。これらの金属を用いることで高い集電効果が得られ易い。
負極集電体の厚みは、例えば、１０〜５０μｍであり、１５〜３５μｍであることが好ましい。
【００５９】
本発明の一実施形態では、正極に上記のような厚みの大きいものを使用する。このような正極は高容量であるため、正極と負極との容量のバランスの点から、負極としても容量の大きなものを使用することが好ましい。このような負極としては、正極と同じような形態のものが使用される。具体的には、負極は、負極集電体として、正極集電体のような三次元網目状で中空の骨格を有する金属製の多孔体を使用し、負極活物質を含む負極合剤を、負極集電体の多孔質構造中に充填したものであることが好ましい。
【００６０】
このような三次元網目状の中空骨格を有する負極集電体は、正極集電体と同様にして得ることが出来る。その際、集電体を形成する金属として、銅、銅合金、アルミニウム、およびアルミニウム合金からなる群より選択される少なくとも一種を使用することが好ましい。このような多孔質構造の負極集電体の空隙率、平均空孔径、比表面積、および集電体の骨格内に形成される空洞の幅は、正極集電体について記載した範囲から適宜選択できる。また、空孔内に形成される負極合剤層の厚みも、正極合剤層について記載した範囲から選択できる。
【００６１】
負極集電体を形成する金属と、負極活物質との組み合わせは特に制限されないが、負極集電体として、銅や銅合金製のものを使用する場合、炭素材料を含む負極活物質を用いることが好ましい。また、負極集電体として、アルミニウムやアルミニウム合金を使用する場合、リチウムチタン酸化物を含む負極活物質を用いることが好ましい。
【００６２】
負極集電体に付着させる負極合剤は、必須成分としての負極活物質を含み、任意成分としての導電助剤および／またはバインダを含んでもよい。導電助剤およびバインダの種類ならびに量は、正極の場合と同様の範囲から適宜選択できる。負極合剤は、正極合剤の場合に準じて調製することができる。負極合剤の調製には、分散媒が使用でき、分散媒としては、正極について例示したものの中から適宜選択できる。負極合剤を負極集電体の付着（または充填）する方法も、正極の場合と同様の方法が採用できる。
【００６３】
三次元網目状で中空の骨格を有する金属製の負極集電体を用いた負極では、負極の厚みは、正極の厚みと同様の範囲から選択できる。このような負極を使用すると、正極と負極との対向面積を必要以上に大きくしなくても、負極の容量を大きくできるため、正極の高い容量と相まって、電池のエネルギー密度を高める上で、より有効である。
【００６４】
三次元網目状で中空の骨格を有する金属製の負極集電体を用いた負極の空隙率は、正極について記載した空隙率の範囲から適宜選択できる。また、負極の総量に占める負極活物質の比率は、正極の総量に占める正極活物質の比率として記載した範囲から適宜選択できる。このような空隙率および負極活物質の比率を有する負極を使用すると、正極の場合と同様に、負極内部の活物質を有効利用でき、容量を高めることができる。その結果、電池のエネルギー密度をより効果的に高めることができる。また、負極においても、高い導電性を確保し易い。
【００６５】
（セパレータ）
セパレータは、イオン透過性を有し、正極と負極との間に介在して、これらを物理的に離間させて短絡を防止する。セパレータは、多孔質構造を有し、細孔内に非水電解質を保持することで、イオンを透過させる。セパレータとしては、微多孔フィルム、不織布（紙も含む）などが使用できる。
【００６６】
セパレータの材質としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン；ポリエチレンレテフタレートなどのポリエステル；ポリアミド；ポリイミド；セルロース；ガラス繊維などを用いることができる。
セパレータの厚みは、例えば１０〜１００μｍ程度である。
【００６７】
（非水電解質）
非水電解質は、イオン液体とリチウム塩とを含む。イオン液体は、第１カチオンと第１アニオンとの溶融塩である。リチウム塩は、非水電解質中で、リチウムイオン（第２カチオン）と、第２アニオンとに解離して、リチウムイオンは、電池内で電荷のキャリア（キャリアイオン）となる。
【００６８】
（イオン液体）
イオン液体を構成する第１カチオンとしては、無機カチオン；有機オニウムカチオンなどの有機カチオンなどが例示できる。イオン液体は、電池の作動温度で液体であるものが好ましく、常温で液体であるものがより好ましい。
無機カチオンとしては、アルカリ土類金属カチオン（マグネシウムイオン、カルシウムイオンなど）、遷移金属カチオンなどの金属カチオン；アンモニウムカチオンなどが例示できる。
【００６９】
有機オニウムカチオンとしては、脂肪族アミン、脂環族アミンや芳香族アミンに由来するカチオン（例えば、第４級アンモニウムカチオンなど）の他、窒素含有へテロ環を有するカチオン（つまり、環状アミンに由来するカチオン）などの窒素含有オニウムカチオン；イオウ含有オニウムカチオン；リン含有オニウムカチオンなどが例示できる。
【００７０】
第４級アンモニウムカチオンとしては、例えば、テトラメチルアンモニウムカチオン、エチルトリメチルアンモニウムカチオン、ヘキシルトリメチルアンモニウムカチオン、エチルトリメチルアンモニウムカチオン（ＴＥＡ+：ethyltrimethylammonium cation）、メチルトリエチルアンモニウムカチオン（ＴＥＭＡ+：methyltriethylammonium cation）などのテトラアルキルアンモニウムカチオン（テトラＣ1-10アルキルアンモニウムカチオンなど）などが例示できる。
【００７１】
イオウ含有オニウムカチオンとしては、第３級スルホニウムカチオン、例えば、トリメチルスルホニウムカチオン、トリヘキシルスルホニウムカチオン、ジブチルエチルスルホニウムカチオンなどのトリアルキルスルホニウムカチオン（例えば、トリＣ1-10アルキルスルホニウムカチオンなど）などが例示できる。
【００７２】
リン含有オニウムカチオンとしては、第４級ホスホニウムカチオン、例えば、テトラメチルホスホニウムカチオン、テトラエチルホスホニウムカチオン、テトラオクチルホスホニウムカチオンなどのテトラアルキルホスホニウムカチオン（例えば、テトラＣ1-10アルキルホスホニウムカチオン）；トリエチル（メトキシメチル）ホスホニウムカチオン、ジエチルメチル（メトキシメチル）ホスホニウムカチオン、トリヘキシル（メトキシエチル）ホスホニウムカチオンなどのアルキル（アルコキシアルキル）ホスホニウムカチオン（例えば、トリＣ1-10アルキル（Ｃ1-5アルコキシＣ1-5アルキル）ホスホニウムカチオンなど）などが挙げられる。なお、アルキル（アルコキシアルキル）ホスホニウムカチオンにおいて、リン原子に結合したアルキル基およびアルコキシアルキル基の合計個数は、４個であり、アルコキシアルキル基の個数は、好ましくは１または２個である。
【００７３】
なお、第４級アンモニウムカチオンの窒素原子、第３級スルホニウムカチオンのイオウ原子、または第４級ホスホニウムカチオンのリン原子に結合したアルキル基の炭素数は、１〜８が好ましく、１〜４がさらに好ましく、１、２、または３であるのが特に好ましい。
【００７４】
有機オニウムカチオンの窒素含有ヘテロ環骨格としては、ピロリジン、イミダゾリン、イミダゾール、ピリジン、ピペリジンなどの環の構成原子として１または２個の窒素原子を有する５〜８員ヘテロ環；モルホリンなどの環の構成原子として１または２個の窒素原子と他のヘテロ原子（酸素原子、イオウ原子など）とを有する５〜８員ヘテロ環が例示できる。
【００７５】
なお、環の構成原子である窒素原子は、アルキル基などの有機基を置換基として有していてもよい。アルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基などの炭素数が１〜１０個のアルキル基が例示できる。アルキル基の炭素数は、１〜８が好ましく、１〜４がさらに好ましく、１、２、または３であるのが特に好ましい。
【００７６】
窒素含有有機オニウムカチオンのうち、特に、第４級アンモニウムカチオンの他、窒素含有ヘテロ環骨格として、ピロリジン、ピリジン、またはイミダゾリンを有するものが好ましい。ピロリジン骨格を有する有機オニウムカチオンは、ピロリジン環を構成する１つの窒素原子に、２つの上記アルキル基を有することが好ましい。ピリジン骨格を有する有機オニウムカチオンは、ピリジン環を構成する１つの窒素原子に、１つの上記アルキル基を有することが好ましい。また、イミダゾリン骨格を有する有機オニウムカチオンは、イミダゾリン環を構成する２つの窒素原子に、それぞれ、１つの上記アルキル基を有することが好ましい。
【００７７】
ピロリジン骨格を有する有機オニウムカチオンの具体例としては、１，１−ジメチルピロリジニウムカチオン、１，１−ジエチルピロリジニウムカチオン、１−エチル−１−メチルピロリジニウムカチオン、１−メチル−１−プロピルピロリジニウムカチオン（ＭＰＰＹ+：1-methyl-1-propylpyrrolidinium cation）、１−ブチル−１−メチルピロリジニウムカチオン（ＭＢＰＹ+：1-butyl-1-methylpyrrolidinium cation）、１−エチル−１−プロピルピロリジニウムカチオンなどが挙げられる。これらのうちでは、特に電気化学的安定性が高いことから、ＭＰＰＹ+、ＭＢＰＹ+などの、メチル基と、炭素数２〜４のアルキル基とを有するピロリジニウムカチオンが好ましい。
【００７８】
ピリジン骨格を有する有機オニウムカチオンの具体例としては、１−メチルピリジニウムカチオン、１−エチルピリジニウムカチオン、１−プロピルピリジニウムカチオンなどの１−アルキルピリジニウムカチオンが挙げられる。これらのうち、炭素数１〜４のアルキル基を有するピリジニウムカチオンが好ましい。
【００７９】
イミダゾリン骨格を有する有機オニウムカチオンの具体例としては、１，３−ジメチルイミダゾリウムカチオン、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムカチオン（ＥＭＩ+： 1-ethyl-3-methylimidazolium cation）、１−メチル−３−プロピルイミダゾリウムカチオン、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウムカチオン（ＢＭＩ+：1-buthyl-3-methylimidazolium cation）、１−エチル−３−プロピルイミダゾリウムカチオン、１−ブチル−３−エチルイミダゾリウムカチオンなどが挙げられる。これらのうち、ＥＭＩ+、ＢＭＩ+などのメチル基と炭素数２〜４のアルキル基とを有するイミダゾリウムカチオンが好ましい。
【００８０】
第１アニオンは、ビススルホニルアミドアニオンを含むことが好ましい。ビススルホニルアミドアニオンとしては、例えば、ビス（フルオロスルホニル）アミドアニオン［ビス（フルオロスルホニル）アミドアニオン（Ｎ（ＳＯ2Ｆ）2-）など］、（フルオロスルホニル）（パーフルオロアルキルスルホニル）アミドアニオン［（フルオロスルホニル）（トリフルオロメチルスルホニル）アミドアニオン（（ＦＳＯ2）（ＣＦ3ＳＯ2）Ｎ-）など］、ビス（パーフルオロアルキルスルホニル）アミドアニオン［ビス(トリフルオロメチルスルホニル) アミドアニオン（Ｎ（ＳＯ2ＣＦ3）2-）、ビス(ペンタフルオロエチルスルホニル) アミドアニオン（Ｎ（ＳＯ2Ｃ2Ｆ5）2-）など］などが挙げられる。パーフルオロアルキル基の炭素数は、例えば、１〜１０であり、イオン液体の融点や粘度を低くする観点から、好ましくは１〜８、さらに好ましくは１〜４、特に１、２、または３である。
【００８１】
これらのアニオンは、一種を単独でまたは二種以上を組み合わせて使用できる。
ビススルホニルアミドアニオンのうち、ビス（フルオロスルホニル）アミドアニオン（ＦＳＡ-：bis(fluorosulfonyl)amide anion)）；ビス（トリフルオロメチルスルホニル）アミドアニオン（ＴＦＳＡ-：bis(trifluoromethylsulfonyl)amide anion）、ビス（ペンタフルオロエチルスルホニル）アミドアニオン、（フルオロスルホニル）（トリフルオロメチルスルホニル）アミドアニオンなどのビス（パーフルオロアルキルスルホニル）アミドアニオン（ＰＦＳＡ-：bis(perfluoroalkylsulfonyl)amide anion）などが好ましい。
【００８２】
イオン液体は、第１カチオンとしての有機カチオンと、第１アニオンとしてのビススルホニルアミドアニオンとの溶融塩であることが好ましい。第１カチオンとしては、耐分解性、イオン伝導性や電気化学的安定性などの点から、イミダゾリン骨格やピロリジン骨格を有する有機オニウムカチオンがより好ましく、特に、ＥＭＩ+、ＭＰＰＹ+、ＭＢＰＹ+などが好ましい。イオン液体の具体例としては、ＥＭＩＦＳＡ、ＥＭＩＴＦＳＡ、ＥＭＩＰＦＳＡ、ＭＰＰＹＦＳＡ、ＭＰＰＹＴＦＳＡ、ＭＰＰＹＰＦＳＡ、ＭＢＰＹＦＳＡ、ＭＢＰＹＴＦＳＡ、ＭＢＰＹＰＦＳＡなどが挙げられる。耐分解性および支持塩の溶解性が高い観点から、イオン液体は、少なくとも、ＥＭＩＦＳＡおよび／またはＭＰＰＹＦＳＡを含むことが好ましい。
【００８３】
（リチウム塩）
リチウム塩は、ファラデー反応に関与するリチウムイオン（第２カチオン）と、第２アニオンとの塩である。
第２アニオンとしては、第１アニオンについて例示したビススルホニルアミドアニオンに加え、フッ素含有酸のアニオン［ヘキサフルオロリン酸イオン（ＰＦ6-）などのフッ素含有リン酸のアニオン；テトラフルオロホウ酸イオン（ＢＦ4-）などのフッ素含有ホウ酸のアニオンなど］、塩素含有酸のアニオン［過塩素酸イオン（ＣｌＯ4-）など］、オキサレート基を有する酸素酸のアニオン［リチウムビス（オキサラト）ボレートイオン（Ｂ（Ｃ2Ｏ4）2-）などのオキサラトボレートイオン；リチウムトリス（オキサラト）ホスフェートイオン（Ｐ（Ｃ2Ｏ4）3-）などのオキサラトボレートイオンなど］、フルオロアルカンスルホン酸のアニオン［トリフルオロメタンスルホン酸イオン（ＣＦ3ＳＯ3-）など］などが挙げられる。
【００８４】
第２アニオンとしては、ビススルホニルアミドアニオンが好ましく、中でも、ＦＳＡ-、ＴＦＳＡ-、ＰＦＳＡ-などが好ましい。
リチウム塩の具体例としては、例えば、リチウムイオンとＦＳＡ-との塩（ＬｉＦＳＡ）、リチウムイオンとＴＦＳＡ-との塩（ＬｉＴＦＳＡ）などが挙げられる。リチウム塩は、一種を単独でまたは二種以上組み合わせて使用できる。
【００８５】
非水電解質中のリチウム塩の濃度は、０．８ｍｏｌ／Ｌ以上（例えば、１ｍｏｌ／Ｌ以上）、好ましくは２ｍｏｌ／Ｌ以上（例えば、２ｍｏｌ／Ｌを超える濃度）、さらに好ましくは２．５ｍｏｌ／Ｌ以上または２．８ｍｏｌ／Ｌ以上（例えば、３ｍｏｌ／Ｌ以上）である。また、非水電解質中のリチウム塩の濃度は、６．２ｍｏｌ／Ｌ以下（例えば、６ｍｏｌ／Ｌ以下）、好ましくは５．５ｍｏｌ／Ｌ以下、さらに好ましくは５ｍｏｌ／Ｌ以下である。これらの下限値と上限値とは任意に組み合わせることができる。非水電解質中のリチウム塩の濃度は、１〜６ｍｏｌ／Ｌであってもよい。本発明の一実施形態では、非水電解質がイオン液体を含むことで、リチウム塩濃度を高め易い。そのため、非水電解質中のリチウム塩の濃度を、例えば、２〜６ｍｏｌ／Ｌ（例えば、２〜５ｍｏｌ／Ｌ）、２．５〜６ｍｏｌ／Ｌ、または３〜５ｍｏｌ／Ｌとすることもできる。
【００８６】
非水電解質中のリチウム塩の濃度が０．８ｍｏｌ／Ｌ未満では、電極（特に正極）に十分なキャリアイオンを供給できず、電池を作動させるのに必要なレートを確保できなくなる。また、非水電解質中のリチウム塩の濃度が６．２ｍｏｌ／Ｌを超える場合、非水電解質の粘度が高くなりすぎて、イオン伝導性が低下するとともに、電極への浸透性が低くなり、充放電特性が低下する。
【００８７】
一般的なリチウム電池では、非水電解質（有機電解液）中のリチウム塩の濃度は、１〜１．５ｍｏｌ／Ｌ程度であり、２ｍｏｌ／Ｌが限界である。本発明の一実施形態では、このような濃度よりも高い濃度（例えば、２ｍｏｌ／Ｌ以上、２．５ｍｏｌ／Ｌ以上）とすることで、レート特性を高め易くなり、電池をより高い効率で作動させることができる。従来、イオン液体を用いた非水電解質では、有機電解液に比べると粘度が高いため、レート特性が不十分となると考えられていた。しかし、イオン液体を用いた非水電解質では、粘度が少し高くなるものの、意外にも、十分なレート特性を得ることができる。
【００８８】
非水電解質は、必要に応じて、有機溶媒（カーボネート、ラクトンなど）、公知の添加剤を含むことができるが、非水電解質の大部分が上記イオン液体およびリチウム塩であることが好ましい。非水電解質中に占めるイオン液体およびリチウム塩の総量は、例えば、８０質量％以上、好ましくは９０質量％以上である。このような非水電解質を用いることで、非水電解質中に多量のイオンを確保し易く、リチウム塩濃度が高い場合であっても、充放電をスムーズに行うことができる。
【００８９】
リチウム電池の一実施形態では、正極の厚み（または正極および負極の厚み）を大きくすることにより、高い容量を確保することができる。このような高い容量の電極において、電池反応を効率よく行うために、非水電解質の量は多いことが好ましい。非水電解質の量は、正極活物質１００質量部に対して、例えば、３〜３０質量部、好ましくは５〜２５質量部、さらに好ましくは７〜２０質量部である。
【００９０】
正極の厚みを厚くすることにより、高エネルギー密度化が期待できるため、リチウム電池は、二次電池に限らず、一次電池であってもよい。
リチウム電池は、正極と負極とこれらの間にセパレータを介在させた極板群を、電池ケース内に非水電解質とともに収容し、電池ケースを封口することにより形成できる。
極板群は、正極と負極とセパレータとを渦捲状に巻回することにより形成される捲回式極板群であってもよく、正極と負極とをこれらの間にセパレータを介在させた状態で複数層積層した積層式極群板であってもよい。
【００９１】
リチウム電池の形状は特に制限されず、例えば、円筒型、角型などであってもよい。また、ラミネートタイプの電池であってもよい。電池ケースは、特に制限されず、鉄、アルミニウムなどの金属製の缶であってもよく、金属箔がラミネートされた袋状の樹脂フィルムであってもよい。
【００９２】
図３に、本発明の一実施形態に係るリチウム電池の構成を概略的に示す縦断面図を示す。
リチウム電池は、積層型の極板群１１、電解質（図示せず）およびこれらを収容する角型のアルミニウム製の電池ケース１０を具備する。電池ケース１０は、上部が開口した有底の容器本体１２と、上部開口を塞ぐ蓋体１３とで構成されている。
【００９３】
リチウム電池を組み立てる際には、まず、極板群１１が構成され、電池ケース１０の容器本体１２に挿入される。その後、容器本体１２に非水電解質を注液し、極板群１１を構成するセパレータ１、正極２および負極３の空隙に非水電解質を含浸させる工程が行われる。あるいは、非水電解質に極板群を含浸し、その後、非水電解質を含んだ状態の極板群を容器本体に収容してもよい。
【００９４】
蓋体１３の一方側寄りには、電池ケース１０と導通した状態で蓋体１３を貫通する外部正極端子１４が設けられ、蓋体１３の他方側寄りの位置には、電池ケース１０と絶縁された状態で蓋体１３を貫通する外部負極端子１５が設けられている。蓋体１３の中央には、電子ケース１０の内圧が上昇したときに内部で発生したガスを放出するための安全弁１６が設けられている。
【００９５】
積層型の極板群１１は、いずれも矩形のシート状である、複数の正極２と複数の負極３およびこれらの間に介在する複数のセパレータ１により構成されている。図３では、セパレータ１は、正極２を包囲するように袋状に形成されているが、セパレータの形態は特に限定されない。複数の正極２と複数の負極３は、極板群１１内で積層方向に交互に配置される。
【００９６】
各正極２の一端部には、正極リード片２ａを形成してもよい。複数の正極２の正極リード片２ａを束ねるとともに、電池ケース１０の蓋体１３に設けられた外部正極端子１４に接続することにより、複数の正極２が並列に接続される。同様に、各負極３の一端部には、負極リード片３ａを形成してもよい。複数の負極３の負極リード片３ａを束ねるとともに、電池ケース１０の蓋体１３に設けられた外部負極端子１５に接続することにより、複数の負極３が並列に接続される。正極リード片２ａの束と負極リード片３ａの束は、互いの接触を避けるように、極板群１１の一端面の左右に、間隔を空けて配置することが望ましい。
【００９７】
外部正極端子１４および外部負極端子１５は、いずれも柱状であり、少なくとも外部に露出する部分が螺子溝を有する。各端子の螺子溝にはナット７が嵌められ、ナット７を回転することにより蓋体１３に対してナット７が固定される。各端子の電池ケース内部に収容される部分には、鍔部８が設けられており、ナット７の回転により、鍔部８が、蓋体１３の内面に、ワッシャ９を介して固定される。
【００９８】
［付記］
以上の実施形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
（付記１）
正極、負極、前記正極と前記負極との間に介在するセパレータ、および非水電解質を含み、前記正極は、三次元網目状で中空の骨格を有する金属製の正極集電体と、前記正極集電体に充填され、かつ正極活物質を含む正極合剤とを含み、前記正極の厚みは０．２〜５ｍｍであり、前記非水電解質は、イオン液体とリチウム塩とを含み、前記イオン液体は、カチオンとアニオンとの溶融塩であり、前記非水電解質中の前記リチウム塩の濃度は０．８〜６．２ｍｏｌ／Ｌであるリチウム電池。
【００９９】
このようなリチウム電池では、正極の厚みを大きくすることができるため、正極（および負極）の対向面積を大きくする必要がなくなり、これにより、リチウム電池内に占めるセパレータの体積を低減できる。電池容量に寄与しないセパレータの体積を低減できることで、電池のエネルギー密度を向上できる。
【０１００】
（付記２）
前記付記１のリチウム電池において、前記負極は、三次元網目状で中空の骨格を有する金属製の負極集電体と、前記負極集電体に充填され、かつ負極活物質を含む負極合剤とを含み、前記負極の厚みは０．２〜５ｍｍであることが好ましい。このようなリチウム電池では、正極と負極との容量のバランスを高めることができるので、電池のエネルギー密度を高める上でより効果的である。
【０１０１】
（付記３）
前記付記２のリチウム電池において、前記正極集電体および前記負極集電体を構成する金属は、アルミニウムおよびアルミニウム合金からなる群より選択される少なくとも一種であり、前記正極活物質は、リチウム含有金属複合酸化物を含み、前記負極活物質は、リチウムチタン酸化物を含むことが好ましい。このようなリチウム電池では、エネルギー密度をさらに高めることができる。
【０１０２】
（付記４）
前記付記２のリチウム電池において、前記正極集電体を構成する金属は、アルミニウムおよびアルミニウム合金からなる群より選択される少なくとも一種であり、前記負極集電体を構成する金属は、銅および銅合金からなる群より選択される少なくとも一種であり、前記正極活物質は、リチウム含有金属複合酸化物を含み、前記負極活物質は、リチウムイオンを挿入および脱離する炭素材料を含むことが好ましい。このようなリチウム電池では、エネルギー密度をさらに高めることができる。
【０１０３】
（付記５）
前記付記１〜付記４のいずれか１つのリチウム電池において、前記正極合剤は、さらに導電助剤を含み、前記導電助剤の量は、前記正極活物質１００質量部に対して、０．１〜１５質量部であってもよい。このようなリチウム電池では、導電助剤の量が比較的少ないにも拘わらず、高い導電性を確保できる。
【０１０４】
（付記６）
前記付記５のリチウム電池において、前記導電助剤の量は、前記正極活物質１００質量部に対して、１〜７質量部であってもよい。このようなリチウム電池では、導電助剤の量が比較的少ないにも拘わらず、高い導電性を確保できる。
【実施例】
【０１０５】
以下、本発明を実施例および比較例に基づいて具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【０１０６】
実施例１
次のような手順でリチウム電池（リチウム二次電池）を作製した。
（１）正極の作製
（ａ）正極集電体の作製
熱硬化性ポリウレタンの発泡体（空隙率：９５体積％、１インチ（＝２．５４ｃｍ）立方当たりの空孔（セル）数：約５０個、縦１００ｍｍ×横３０ｍｍ×厚み１．１ｍｍ）を準備した。
発泡体を、黒鉛、カーボンブラック（平均粒径Ｄ50：０．５μｍ）、樹脂バインダ、浸透剤、および消泡剤を含む導電性懸濁液の中に浸漬した後、乾燥することにより、発泡体の表面に導電性層を形成した。なお、懸濁液中の黒鉛およびカーボンブラックの含有量は合計で２５質量％であった。
【０１０７】
表面に導電性層を形成した発泡体を、溶融塩アルミニウムメッキ浴中に浸漬して、電流密度３．６Ａ／ｄｍ2の直流電流を９０分間印加することにより、アルミニウム層を形成した。なお、発泡体の見掛け面積当たりのアルミニウム層の重量は、１５０ｇ／ｍ2であった。溶融塩アルミニウムメッキ浴は、３３ｍｏｌ％の１−エチル−３−メチルイミダゾリウムクロライドおよび６７ｍｏｌ％の塩化アルミニウムを含み、温度は、４０℃であった。
【０１０８】
表面にアルミニウム層が形成された発泡体を、５００℃の塩化リチウム−塩化カリウム共晶溶融塩中に浸漬し、−１Ｖの負電位を３０分間印加することにより、発泡体を分解させた。得られたアルミニウム製の多孔体を、溶融塩から取り出して冷却し、水洗し、乾燥させることにより正極集電体を得た。得られた正極集電体は、発泡体の空孔形状を反映した、空孔が互いに連通した三次元網目状の多孔構造を有し、空隙率は９４体積％であり、平均空孔径は５５０μｍであり、ＢＥＴ法による比表面積（ＢＥＴ比表面積）は、３５０ｃｍ2／ｇであった。また、三次元網目状のアルミニウム製の骨格は、発泡体の除去により形成された空洞を内部に有していた。
【０１０９】
（ｂ）正極の作製
正極活物質としてのＬｉＣｏＯ2粉末と、導電助剤としてのアセチレンブラックと、バインダとしてのＰＶＤＦと、分散媒としてのＮＭＰとを混合することにより、正極合剤スラリーを調製した。ＬｉＣｏＯ2粉末と、アセチレンブラックと、ＰＶＤＦとの質量比は、８８：６：６とした。
【０１１０】
上記（ａ）で得られた正極集電体に、アルミニウム製の正極リードの一端部を溶接した後、正極合剤スラリーを、ローラを用いて正極集電体に充填し、乾燥させることにより分散媒を除去した。そして、一対のローラ間に挟持した状態で圧延することにより、厚みが１．０ｍｍの正極を形成した。圧延後の正極の空隙率は、３５体積％であり、正極の総質量に占める正極活物質の比率を計算したところ、８２質量％であった。なお、正極の空隙率は既述の方法で算出した。
【０１１１】
（２）負極の作製
上記（１）（ａ）の正極集電体の作製工程と同様にして形成したアルミニウム製の集電体を、負極集電体として使用した。
負極活物質としてのＬｉ4Ｔｉ5Ｏ12粉末と、導電助剤としてのアセチレンブラックと、バインダとしてのＰＶＤＦと、分散媒としてのＮＭＰとを混合することにより、負極合剤スラリーを調製した。Ｌｉ4Ｔｉ5Ｏ12粉末と、アセチレンブラックと、ＰＶＤＦとの質量比は、９０：５：５とした。
【０１１２】
負極集電体に、アルミニウム製の負極リードの一端部を溶接した後、負極合剤スラリーを、ローラを用いて負極集電体に充填し、乾燥させることにより分散媒を除去した。そして、一対のローラ間に挟持した状態で圧延することにより、厚みが１．０ｍｍの負極を形成した。圧延後の負極の空隙率を正極と同様にして測定したところ、３３体積％であった。また、負極の総質量に占める負極活物質の比率を計算したところ、８０質量％であった。
【０１１３】
（３）リチウム二次電池の組み立て
上記（１）で得られた正極と、（２）で得られた負極との間に、セパレータ（樹脂製微多孔膜、厚み３０μｍ）を挟持して電極群を形成した。得られた電極群を、バリア層としてアルミニウムをラミネートした袋状の樹脂製フィルムに収容し、非水電解質を注液して、封口することにより電池を作製した。非水電解質としては、イオン液体としてのＥＭＩＦＳＡに、支持塩としてのＬｉＴＦＳＡを溶解させた溶液を用いた。なお、非水電解質中のＬｉＴＦＳＡの濃度は、３ｍｏｌ／Ｌとした。
【０１１４】
（４）放電容量の評価
得られたリチウム二次電池を、２．７Ｖの終止電圧まで０．２Ｃで充電し、その後、０．２Ｃで１．５Ｖまで放電したときの放電容量を測定した。測定値から、正極活物質１ｇ当たりの放電容量を求めた。
【０１１５】
比較例１
支持塩としてのＬｉＰＦ6を、エチレンカーボネートおよびジエチルカーボネートの混合溶媒に溶解させることにより有機電解液を調製した。有機電解液中のＬｉＰＦ6の濃度は、飽和濃度（約２ｍｏｌ／Ｌ）とした。また、混合溶媒中のエチレンカーボネートとジエチルカーボネートとの質量比は、１：１とした。
得られた有機電解液を、非水電解質に代えて用いる以外は、実施例１と同様にしてリチウム二次電池を作製し、放電容量を測定するための充放電を行った。しかし、充放電開始時の抵抗による電圧変化が大きく、ほとんど充放電ができなかった。
【０１１６】
実施例２
（１）負極の作製
（ａ）負極集電体の作製
熱硬化性ポリウレタンの発泡体（空隙率：９５体積％、１インチ（＝２．５４ｃｍ）立方当たりの空孔（セル）数：約５０個、縦１００ｍｍ×横３０ｍｍ×厚み１．１ｍｍ）を準備した。
発泡体の表面に、スパッタリングにより目付量５ｇ／ｃｍ2のＣｕ被膜（導電性層）を形成した。
【０１１７】
表面に導電性層を形成した発泡体をワークとして、硫酸銅メッキ浴中に浸漬して、陰極電流密度２Ａ／ｄｍ2の直流電流を印加することにより、表面にＣｕ層を形成した。硫酸銅メッキ浴は、２５０ｇ／Ｌの硫酸銅、５０ｇ／Ｌの硫酸、および３０ｇ／Ｌの塩化銅を含み、温度は、３０℃であった。
【０１１８】
表面にＣｕ層が形成された発泡体を、大気雰囲気下、７００℃で熱処理することにより、発泡体を分解させ、次いで、水素雰囲気下で焼成することにより表面に形成された酸化被膜を除去することにより、銅製の多孔体（負極集電体）を得た。得られた負極集電体は、発泡体の空孔形状を反映した、空孔が互いに連通した三次元網目状の多孔構造を有し、空隙率は９２体積％であり、平均空孔径は５５０μｍであり、ＢＥＴ比表面積は２００ｃｍ2／ｇであった。また、三次元網目状の銅製の骨格は、発泡体の除去により形成された空洞を内部に有していた。
【０１１９】
（ｂ）負極の作製
負極活物質としての人造黒鉛粉末と、導電助剤としてのアセチレンブラックと、バインダとしてのＰＶＤＦと、分散媒としてのＮＭＰとを混合することにより、負極合剤スラリーを調製した。黒鉛粉末と、アセチレンブラックと、ＰＶＤＦとの質量比は、９０：５：５とした。
【０１２０】
上記（ａ）で得られた負極集電体に、銅製の負極リードの一端部を溶接した後、負極合剤スラリーを、ローラを用いて負極集電体に充填し、乾燥させることにより分散媒を除去した。そして、一対のローラ間に挟持した状態で圧延することにより、厚みが１．０ｍｍの負極を形成した。圧延後の負極の空隙率は、３４体積％であり、負極の総質量に占める負極活物質の比率を計算したところ、８１質量％であった。
【０１２１】
（２）リチウム二次電池の組み立て
上記（１）で得られた負極を用いる以外は、実施例１と同様にして、リチウム二次電池を作製し、放電容量の評価を行った。
【０１２２】
実施例３
ＬｉＴＦＳＡの濃度を２ｍｏｌ／Ｌに変更した非水電解質を用いる以外は、実施例１と同様にリチウム二次電池を作製し、放電容量の評価を行った。
実施例１〜３および比較例１の結果を表１に示す。
【０１２３】
【表１】
2015011823.tif 000003
【０１２４】
有機電解液を用いた比較例１では、放電をほとんど行うことができなかった。それに対し、表１に示されるように、イオン液体を含む非水電解質を用いた実施例１〜３では、正極の厚みが大きいにも拘わらず、高い放電容量が得られた。これは、実施例では非水電解質が多量のイオンを含むことで、充放電に十分なイオンの供給ができたことによるものと考えられる。
【０１２５】
実施例４〜５および比較例２〜３
ＬｉＴＦＳＡの濃度を表２に示すように変更した非水電解質を用いる以外は、実施例１と同様にリチウム二次電池を作製し、放電容量の評価を行った。結果を表２に示す。表２には、実施例３および有機電解液を用いた比較例１の結果も合わせて示す。
【０１２６】
【表２】
2015011823.tif 000004
【０１２７】
実施例３〜５では、実施例１や２と同様に、高い放電容量が得られた。比較例２および３は、有機電解液を用いた比較例１に比べると放電容量は大きいものの、実施例３〜５に比べると半分以下であった。比較例２では、リチウムイオン量が少なすぎ、比較例３では、非水電解質の粘度が高すぎて、放電容量が低下したものと考えられる。
【０１２８】
実施例６〜８および比較例４
正極の空隙率および正極の厚みが表３に示す値となるように、使用した正極集電体の厚み、正極合剤スラリーの充填量、および圧延時の圧力を適宜調節した。また、正極の場合と同様にして負極の厚みを調節した。なお、正極の容量に対する負極の容量を約１．２倍に調節した。これら以外は、実施例１と同様にリチウム二次電池を作製し、放電容量の評価を行った。
【０１２９】
比較例５
非水電解質に代えて、比較例１で使用したものと同じ有機電解液を使用する以外は、実施例８と同様にリチウム二次電池を作製し、放電容量の評価を行った。
実施例６〜８、比較例４および比較例５の結果を表３に示す。表３には比較例１の結果も合わせて示した。
【０１３０】
【表３】
2015011823.tif 000005
【０１３１】
表３に示されるように、実施例６〜８では、正極の厚みを０．２ｍｍ、２ｍｍ、または５ｍｍに変更しても、実施例１〜２と同様に、高い放電容量が得られた。それに対し、正極の厚みが６ｍｍである比較例４では、容量の低下が見られた。また、正極の厚みが１ｍｍや５ｍｍであっても、有機電解液を用いた場合（比較例５）には、放電容量が著しく低下している。
【産業上の利用可能性】
【０１３２】
本発明の一実施形態によれば、エネルギー密度が高いリチウム電池（一次電池、二次電池）が得られる。このようなリチウム電池は、携帯機器などの主電源やバックアップ用電源の他、電気自動車やハイブリッド自動車の電源などとして有用である。
【符号の説明】
【０１３３】
１０１：集電体のセル状空孔、１０２：集電体の金属製骨格、１０２ａ：骨格１０２内の空洞、ｗf：空洞１０２ａの幅、１０３：セル状空孔間の開口、１０４：合剤層、ｗm：合剤層の厚み
【０１３４】
１：セパレータ、２：正極、２ａ：正極リード片、３：負極、３ａ：負極リード片、７：ナット、８：鍔部、９：ワッシャ、１０：電池ケース、１１：極板群、１２：容器本体、１３：蓋体、１４：外部正極端子、１５：外部負極端子、１６：安全弁
【図１】
2015011823.tif 000006
【図２】
2015011823.tif 000007
【図３】
2015011823.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成26年10月17日(2014.10.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３６】
図２は、図１の正極集電体の空隙に正極合剤を充填した状態を示す断面模式図である。集電体は、金属製骨格１０２と、骨格１０２に囲まれたセル状の空孔１０１とを有する。互いに隣接する空孔１０１間には図示しない開口が形成されており、この開口により隣接する空孔は連通して連続空隙を形成している。セル状の空孔１０１には、正極合剤が充填され、金属製骨格１０２の表面に付着して、厚みｗmの正極合剤層１０４を形成する。なお、正極集電体の骨格１０２の内部は、幅ｗfの空洞１０２ａが形成されている。正極合剤の充填後、セル状の空孔１０１内の正極合剤層１０４の内側には、空隙が残存している。正極合剤を正極集電体に充填した後、必要に応じて、集電体を厚み方向に圧延することにより正極が形成されるが、図２は、圧延前の状態を示す。圧延により得られる正極では、骨格１０２が厚み方向に少し押し潰された状態となり、空孔１０１内の正極合剤層の内側の空隙、および骨格１０２内の空洞が押し潰された状態となる。集電体の圧延後も、正極合剤層の内側の空隙はある程度残存した状態となり、これにより、正極の空隙率を高めることができる。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５３】
なお、正極の空隙率（％）は、例えば、次式に従って求めることができる。
正極の空隙率（％）＝Ｖt／Ｖa×１００
Ｖt＝Ｖa−（Ｗc／Ｄc＋Ｗm／Ｄm）
（式中、Ｖtは、正極中の空隙の合計体積（ｃｍ3）を示し、Ｖaは、正極の見掛け体積（ｃｍ3）を示す。Ｗcは、正極集電体の質量（ｇ）を示し、Ｗmは、正極合剤の質量（ｇ）を示す。Ｄcは、正極集電体の密度（ｇ／ｃｍ3）を示し、Ｄmは、正極合剤の密度（ｇ／ｃｍ3）を示す）
正極の見掛け体積Ｖaは、正極の面積と厚みから算出できる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６６】
セパレータの材質としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン；ポリエチレンテレフタレートなどのポリエステル；ポリアミド；ポリイミド；セルロース；ガラス繊維などを用いることができる。
セパレータの厚みは、例えば１０〜１００μｍ程度である。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７０】
第４級アンモニウムカチオンとしては、例えば、テトラメチルアンモニウムカチオン、エチルトリメチルアンモニウムカチオン、ヘキシルトリメチルアンモニウムカチオン、テトラエチルアンモニウムカチオン（ＴＥＡ+：tetraethylammonium cation）、メチルトリエチルアンモニウムカチオン（ＴＥＭＡ+：methyltriethylammonium cation）などのテトラアルキルアンモニウムカチオン（テトラＣ1-10アルキルアンモニウムカチオンなど）などが例示できる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７６】
窒素含有有機オニウムカチオンのうち、特に、第４級アンモニウムカチオンの他、窒素含有ヘテロ環骨格として、ピロリジン、ピリジン、またはイミダゾール骨格を有するものが好ましい。ピロリジン骨格を有する有機オニウムカチオンは、ピロリジン環を構成する１つの窒素原子に、２つの上記アルキル基を有することが好ましい。ピリジン骨格を有する有機オニウムカチオンは、ピリジン環を構成する１つの窒素原子に、１つの上記アルキル基を有することが好ましい。また、イミダゾール骨格を有する有機オニウムカチオンは、イミダゾール環を構成する２つの窒素原子に、それぞれ、１つの上記アルキル基を有することが好ましい。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７９】
イミダゾール骨格を有する有機オニウムカチオンの具体例としては、１，３−ジメチルイミダゾリウムカチオン、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムカチオン（ＥＭＩ+： 1-ethyl-3-methylimidazolium cation）、１−メチル−３−プロピルイミダゾリウムカチオン、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウムカチオン（ＢＭＩ+：1-buthyl-3-methylimidazolium cation）、１−エチル−３−プロピルイミダゾリウムカチオン、１−ブチル−３−エチルイミダゾリウムカチオンなどが挙げられる。これらのうち、ＥＭＩ+、ＢＭＩ+などのメチル基と炭素数２〜４のアルキル基とを有するイミダゾリウムカチオンが好ましい。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８２】
イオン液体は、第１カチオンとしての有機カチオンと、第１アニオンとしてのビススルホニルアミドアニオンとの溶融塩であることが好ましい。第１カチオンとしては、耐分解性、イオン伝導性や電気化学的安定性などの点から、イミダゾール骨格やピロリジン骨格を有する有機オニウムカチオンがより好ましく、特に、ＥＭＩ+、ＭＰＰＹ+、ＭＢＰＹ+などが好ましい。イオン液体の具体例としては、ＥＭＩＦＳＡ、ＥＭＩＴＦＳＡ、ＥＭＩＰＦＳＡ、ＭＰＰＹＦＳＡ、ＭＰＰＹＴＦＳＡ、ＭＰＰＹＰＦＳＡ、ＭＢＰＹＦＳＡ、ＭＢＰＹＴＦＳＡ、ＭＢＰＹＰＦＳＡなどが挙げられる。耐分解性および支持塩の溶解性が高い観点から、イオン液体は、少なくとも、ＥＭＩＦＳＡおよび／またはＭＰＰＹＦＳＡを含むことが好ましい。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８３】
（リチウム塩）
リチウム塩は、ファラデー反応に関与するリチウムイオン（第２カチオン）と、第２アニオンとの塩である。
第２アニオンとしては、第１アニオンについて例示したビススルホニルアミドアニオンに加え、フッ素含有酸のアニオン［ヘキサフルオロリン酸イオン（ＰＦ6-）などのフッ素含有リン酸のアニオン；テトラフルオロホウ酸イオン（ＢＦ4-）などのフッ素含有ホウ酸のアニオンなど］、塩素含有酸のアニオン［過塩素酸イオン（ＣｌＯ4-）など］、オキサレート基を有する酸素酸のアニオン［ビス（オキサラト）ボレートイオン（Ｂ（Ｃ2Ｏ4）2-）などのオキサラトボレートイオン；トリス（オキサラト）ホスフェートイオン（Ｐ（Ｃ2Ｏ4）3-）などのオキサラトホスフェートイオンなど］、フルオロアルカンスルホン酸のアニオン［トリフルオロメタンスルホン酸イオン（ＣＦ3ＳＯ3-）など］などが挙げられる。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９２】
図３に、本発明の一実施形態に係るリチウム電池の構成を概略的に示す縦断面図を示す。
リチウム電池は、積層型の極板群、電解質（図示せず）およびこれらを収容する角型のアルミニウム製の電池ケース１０を具備する。電池ケース１０は、上部が開口した有底の容器本体１２と、上部開口を塞ぐ蓋体１３とで構成されている。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９３】
リチウム電池を組み立てる際には、まず、極板群が構成され、電池ケース１０の容器本体１２に挿入される。その後、容器本体１２に非水電解質を注液し、極板群を構成するセパレータ１、正極２および負極３の空隙に非水電解質を含浸させる工程が行われる。あるいは、非水電解質に極板群を含浸し、その後、非水電解質を含んだ状態の極板群を容器本体に収容してもよい。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９４】
蓋体１３の一方側寄りには、電池ケース１０と絶縁された状態で蓋体１３を貫通する外部正極端子１４が設けられ、蓋体１３の他方側寄りの位置には、電池ケース１０と導通した状態で蓋体１３を貫通する外部負極端子が設けられている。蓋体１３の中央には、電子ケース１０の内圧が上昇したときに内部で発生したガスを放出するための安全弁１６が設けられている。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９５】
積層型の極板群は、いずれも矩形のシート状である、複数の正極２と複数の負極３およびこれらの間に介在する複数のセパレータ１により構成されている。図３では、セパレータ１は、正極２を包囲するように袋状に形成されているが、セパレータの形態は特に限定されない。複数の正極２と複数の負極３は、極板群内で積層方向に交互に配置される。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９６】
各正極２の一端部には、正極リード片２ａを形成してもよい。複数の正極２の正極リード片２ａを束ねるとともに、電池ケース１０の蓋体１３に設けられた外部正極端子１４に接続することにより、複数の正極２が並列に接続される。同様に、各負極３の一端部には、負極リード片３ａを形成してもよい。複数の負極３の負極リード片３ａを束ねるとともに、電池ケース１０の蓋体１３に設けられた外部負極端子に接続することにより、複数の負極３が並列に接続される。正極リード片２ａの束と負極リード片３ａの束は、互いの接触を避けるように、極板群の一端面の左右に、間隔を空けて配置することが望ましい。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９７】
外部正極端子１４および外部負極端子は、いずれも柱状であり、少なくとも外部に露出する部分が螺子溝を有する。各端子の螺子溝にはナット７が嵌められ、ナット７を回転することにより蓋体１３に対してナット７が固定される。各端子の電池ケース内部に収容される部分には、鍔部８が設けられており、ナット７の回転により、鍔部８が、蓋体１３の内面に、ワッシャ９を介して固定される。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０７】
表面に導電性層を形成した発泡体を、溶融塩アルミニウムメッキ浴中に浸漬して、電流密度３．６Ａ／ｄｍ2の直流電流を９０分間印加することにより、アルミニウム層を形成した。なお、発泡体の見掛け面積当たりのアルミニウム層の質量は、１５０ｇ／ｍ2であった。溶融塩アルミニウムメッキ浴は、３３ｍｏｌ％の１−エチル−３−メチルイミダゾリウムクロライドおよび６７ｍｏｌ％の塩化アルミニウムを含み、温度は、４０℃であった。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１３４】
１：セパレータ、２：正極、２ａ：正極リード片、３：負極、３ａ：負極リード片、７：ナット、８：鍔部、９：ワッシャ、１０：電池ケース、１２：容器本体、１３：蓋体、１４：外部正極端子、１６：安全弁