(57)【要約】【課題】低温での充放電特性が改善された電池の提供。【解決手段】（ａ）充放電用端子を有する正極集電体と、当該正極集電体の片面又は両面に積層された正極合材層と、を含む正極と、（ｂ）電解質層と、（ｃ）充放電用端子を有する負極集電体と、当該負極集電体の片面又は両面に積層された負極合材層と、を含む負極とを含む電池において、正極集電体及び負極集電体のうちの少なくとも１つの集電体が、さらに、当該電池を昇温させるための第１及び第２の昇温用端子を有し、当該電池の温度が所定温度未満の場合に、第１の昇温用端子と第２の昇温用端子との間の通電により発生したジュール熱によって、当該電池の温度を所定温度以上に上昇させることが可能である、電池。【選択図】図２
2015225783.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）充放電用端子を有する正極集電体と、当該正極集電体の片面又は両面に積層された正極合材層と、を含む正極と、
（ｂ）電解質層と、
（ｃ）充放電用端子を有する負極集電体と、当該負極集電体の片面又は両面に積層された負極合材層と、を含む負極と、
を含む電池において、正極集電体及び負極集電体のうちの少なくとも１つの集電体が、さらに、当該電池を昇温させるための第１及び第２の昇温用端子を有し、当該電池の温度が所定温度未満の場合に、第１の昇温用端子と第２の昇温用端子との間の通電により発生したジュール熱によって、当該電池の温度を所定温度以上に上昇させることが可能である、電池。
【請求項２】
第１及び第２の昇温用端子がそれぞれ絶縁層により被覆されており、さらに、当該絶縁層が導電層により被覆されており、当該導電層が、第１及び第２の昇温用端子を有する前記少なくとも１つの集電体のそれぞれにおいて、集電体の片面又は両面に積層された正極合材層又は負極合材層と接している、請求項１に記載の電池。
【請求項３】
（ａ）充放電用端子を有する正極集電体と、当該正極集電体の片面又は両面に積層された正極合材層と、を含む正極と、
（ｂ）電解質層と、
（ｃ）充放電用端子を有する負極集電体と、当該負極集電体の片面又は両面に積層された負極合材層と、を含む負極と、
を含む電池において、正極集電体及び負極集電体のうちの少なくとも１つの集電体が、それぞれ、さらに、当該電池を加熱するための１つの昇温用端子を有し、当該昇温用端子を有する集電体のそれぞれにおいて、当該昇温用端子は充放電用端子と逆の極性を有し、当該電池の温度が所定温度未満の場合に、昇温用端子と充放電用端子との通電により発生したジュール熱によって、当該電池の温度を所定温度以上に上昇させることが可能である、電池。
【請求項４】
前記昇温用端子を有する集電体のそれぞれにおいて、前記昇温用端子と前記充放電用端子が、各集電体の互いに反対側の側部に設けられている、請求項３に記載の電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低温での充放電特性が改善された電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
二次電池は、一般的に、低温であるほど内部抵抗がより高いため、温度の低下に伴って充電特性及び放電特性が低下する。そこで、近年、二次電池が低温である場合に、二次電池の内部又は外部に設けられたヒーターにより二次電池を加熱した後、又は二次電池を短絡回路により意図的に短絡させて加熱した後に、二次電池を充放電することが提案されている（特許文献１〜５）。しかし、低温で内部抵抗が高い状態で充放電サイクルを繰り返すと、金属リチウムが負極上に析出して容量低下や内部短絡を引き起こすなどの問題が生じる虞がある。特に、全固体リチウムイオン二次電池の場合に、低温でのリチウムイオン伝導度が低く、このような問題が特に懸念される。また、二次電池の内部又は外部にヒーターを設けることは、電池の薄型化、小型化を困難にし、短絡回路の配設は、正極と負極間の短絡を生じさせるリスクを高める。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−６３３９７号公報
【特許文献２】特開２０１３−１８７０４０号公報
【特許文献３】特開２０１０−９３８７１号公報
【特許文献４】特開２０１２―６９２８０号公報
【特許文献５】特開平１０−２８４１３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、上記課題に鑑み、電池の内部又は外部にヒーターを設けることを必要とせずに、また、短絡回路の配設による短絡リスクを増加させることなく、電池の低温での充放電性能を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
すなわち、本発明は、一実施形態において、
（ａ）充放電用端子を有する正極集電体と、当該正極集電体の片面又は両面に積層された正極合材層と、を含む正極と、
（ｂ）電解質層と、
（ｃ）充放電用端子を有する負極集電体と、当該負極集電体の片面又は両面に積層された負極合材層と、を含む負極と、
を含む電池において、正極集電体及び負極集電体のうちの少なくとも１つの集電体が、さらに、当該電池を昇温させるための第１及び第２の昇温用端子を有し、当該電池の温度が所定温度未満の場合に、第１の昇温用端子と第２の昇温用端子との間の通電により発生したジュール熱によって、当該電池の温度を所定温度以上に上昇させることが可能である、電池を提供する。
【０００６】
本発明は、別の実施形態において、
（ａ）充放電用端子を有する正極集電体と、当該正極集電体の片面又は両面に積層された正極合材層と、を含む正極と、
（ｂ）固体電解質層と、
（ｃ）充放電用端子を有する負極集電体と、当該負極集電体の片面又は両面に積層された負極合材層と、を含む負極と、
を含む電池において、正極集電体及び負極集電体のうちの少なくとも１つの集電体が、それぞれ、さらに、当該電池を昇温させるための昇温用端子を有し、当該昇温用端子を有する集電体のそれぞれにおいて、当該昇温用端子は充放電用端子と逆の極性を有し、当該電池の温度が所定温度未満の場合に、昇温用端子と充放電用端子との通電により発生したジュール熱によって、当該電池の温度を所定温度以上に上昇させることが可能である、電池を提供する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、電池の昇温のために電池の内部又は外部にヒーターを設ける必要性がなくなるため、電池の薄型化、小型化を図ることができる。また、電池の昇温のために電池に短絡回路を接続する必要性がなくなるため、短絡回路を設置する場合に懸念されていた正極と負極間が短絡するリスクをなくすことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１（ａ）は、正極、電解質層及び負極を積層してなる従来の電池の一例を模式的に示す平面図であり。図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ’線における断面図である。
【図２】図２（ａ）は、本発明の電池の一実施形態を模式的に示す平面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）に示した実施形態の電池の加熱方法を説明する模式図である。
【図３】図３は、本発明の電池の加熱方法を説明するブロック図である。
【図４】図４（ａ）は、本発明の電池の別の実施形態を模式的に示す平面図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）のＡ−Ａ線における断面図である。
【図５】図５（ａ）は、本発明の電池の別の実施形態を模式的に示す平面図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）に示した実施形態の電池の加熱方法を説明する模式図である。
【図６】図６（ａ）及び（ｂ）は、本発明の電池の別の実施形態を模式的に示す平面図である。
【図７】図７は、図６（ｂ）に示した実施形態の電池の加熱方法を説明する模式図である。
【図８】図８（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、図６（ｂ）に示した実施形態に従う電池の一例を模式的に示す斜視図及び断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
まず、本発明の電池との比較のために、従来の電池の構成を図１（ａ）及び（ｂ）に示す。図１（ａ）は、正極、電解質層及び負極を積層してなる従来の電池の構成を模式的に示す平面図である。図１（ａ）には、正極１１０と電解質層１２０と負極１３０を積層してなる電池１４０が示されている。正極１１０は、正極集電体１１２とその片面に積層された正極合材層１１４を含む。正極集電体１１２は一側部に充放電用端子１１６を有する。負極１３０は、負極集電体１３２とその片面に積層された負極合材層１３４を含む。負極集電体１３２は一側部に充放電用端子１３６を有する。なお、図１（ａ）では、負極合材層は、負極集電体１３２の紙面の裏側の面に積層されており、負極合材層の位置が破線で示されている。電池の充放電の際に、充放電用端子１１６及び１３６を介して電流が流れる。正極１１０と電解質層１２０と負極１３０とを、電解質層１２０が正極合材層１１４と負極合材層１３４の間に挟まれるように積層することにより電池１４０が形成される。図１（ａ）に模式的に示した電池では、正極集電体１１２の充放電用端子１１６と負極集電体１３２の充放電用端子１３６とが、積層方向に互いに重なり合わないように配設されている。図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ’線における断面図である。
【００１０】
＜第１の実施形態＞
図２（ａ）は、本発明の第１の実施形態に従う電池の構成を模式的に示す平面図である。図２（ａ）には、正極２１０と電解質層２２０と負極２３０を積層してなる電池２４０が示されている。正極２１０は、正極集電体２１２とその片面に積層された正極合材層２１４を含む。正極集電体２１２は、一側部に、充放電用端子２１６と、当該電池を昇温させるための第１の昇温用端子２１７ａ及び第２の昇温用端子２１７ｂとを有する。負極２３０は、負極集電体２３２とその片面に積層された負極合材層２３４を含む。負極集電体２３２は一側部に充放電用端子２３６を有する。なお、図２（ａ）では、負極合材層は、負極集電体２３２の紙面の裏側の面に積層されており、負極合材層の位置が破線で示されている。正極集電体の充放電用端子及び昇温用端子は正極集電体の外側に延在した部分（すなわち、正極集電体と一体的に形成された部分）であっても、正極集電体とは別々に製造され、正極集電体に接合された部分であってもよい。電池の充放電の際に、充放電用端子２１６及び２３６を介して電流が流れる。正極２１０と電解質層２２０と負極２３０とを、電解質層２２０が正極合材層２１４と負極合材層２３４の間に挟まれるように積層することにより電池２４０が形成される。図２（ａ）に模式的に示した電池では、正極集電体２１２の充放電用端子２１６と負極集電体２３２の充放電用端子２３６とが、積層方向に互いに重なり合わないように配設されている。１つ以上の正極と１つ以上の負極とを電解質層を介して交互に積層して電池を構成することができる。本発明の電池は、いわゆるバイポーラ型であっても、モノポーラ型であってもよい。電解質層と対向する正極及び負極の表面に正極合材層又は負極合材層が設けられる。なお、図２（ａ）に示した実施形態では、正極集電体が第１及び第２の昇温用端子を有するが、正極集電体の代わりに負極集電体が第１及び第２の昇温用端子を有していてもよく、正極集電体と負極集電体の両方がそれぞれ第１及び第２の昇温用端子を有していてもよい。電池の温度が所定温度未満の場合に、電池を充放電する前に、第１及び第２の昇温用端子をそれぞれ外部電源に接続し、第１の昇温用端子と第２の昇温用端子を介して正極集電体を通電させることにより正極集電体、負極集電体、又は正極集電体と負極集電体の両方において発生したジュール熱によって、電池の温度を所定温度以上に上昇させることが可能である。
【００１１】
図２（ｂ）には、第１の昇温用端子２１７ａが昇温用電源２５０の片方の端子（図示せず）に接続され、第２の昇温用端子２１７ｂが接続／非接続を切替可能なスイッチ２６０を介して昇温用電源の他方の端子（図示せず）に接続された電池２４０が示されている。充放電用端子２１６及び２３６は、電池２４０により駆動される駆動負荷（図示せず）に接続される。電池２４０の温度が所定温度未満の場合に、スイッチ２６０が閉じることによって、正極集電体に電流が流れ、その結果発生したジュール熱により電池の温度を所定温度以上に上昇させることができる。次に、図２（ｂ）に示した実施形態の電池の加熱方法を、図３に示すブロック図を参照してより具体的に説明する。
【００１２】
図３に示すブロック図において、正極集電体が２１０、第１の昇温用端子が２１７ａ、第２の昇温用端子が２１７ｂ、昇温用電源が２５０、接続／非接続を切替可能なスイッチが２６０で示されており、さらに、温度センサ２７０により検出された電池の温度Ｔに応じてスイッチ２６０の動作を制御する制御部２８０が示されている。制御部２８０は、温度センサ２７０により検出された温度Ｔが所定温度未満であるか否かを判定し、温度Ｔが所定の温度未満である場合には、スイッチ２６０を接続状態に切り替えて、昇温用電源から正極集電体に電力を供給し、ジュール熱を発生させる。昇温用電源は直流電源であっても交流電源であってもよい。ジュール熱の発生により電池が昇温し、温度センサ２７０により検出された温度が所定温度以上に達したら、制御部２８０は、スイッチを非接続状態に切り替えて、昇温用電源から正極集電体への電力の供給を停止する。
【００１３】
＜第２の実施形態＞
本発明の第２の実施形態を図４（ａ）及び（ｂ）に示す。図４（ａ）には、正極４１０と電解質層４２０と負極４３０を積層してなる電池４４０が示されている。正極４１０は、正極集電体４１２と両面に積層された正極合材層４１４を含む。正極集電体４１２は、一側部に、充放電用端子４１６と、当該電池を昇温させるための第１の昇温用端子４１７ａ及び第２の昇温用端子４１７ｂとを有する。第１の昇温用端子４１７ａ及び第２の昇温用端子４１７ｂとは一側部の両端部に位置する。この実施形態では、第１の昇温用端子４１７ａは、絶縁層４１８ａと導電層４１８ｂの複合被膜を有し、第２の昇温用端子４１７ｂは絶縁層４１９ａと導電層４１９ｂの複合被膜を有する。複合被膜は、正極集電体の互いに反対側の縁部の少なくとも一部を被覆している。導電層４１８ｂ及び４１９ｂはリード線など（図示せず）により当該電池からの供給電力により駆動される駆動負荷（図示せず）に電気的に接続される。負極４３０は、負極集電体４３２とその片面に積層された負極合材層４３４を含む。負極集電体４３２は一側部に充放電用端子４３６を有する。図４（ａ）では、負極合材層は、負極集電体４３２の紙面の裏側の面に積層されており、負極合材層の位置が破線で示されている。電池の充放電の際に、充放電用端子４１６及び４３６を介して電流が流れる。正極４１０と電解質層４２０と負極４３０とを、電解質層４２０が正極合材層４１４と負極合材層４３４の間に挟まれるように積層することにより電池４４０が形成される。図４（ａ）に模式的に示した電池では、正極集電体４１２の充放電用端子４１６と負極集電体４３２の充放電用端子４３６とが、積層方向に互いに重なり合わないように配設されている。なお、図４（ａ）に示した実施形態では、正極集電体が第１及び第２の昇温用端子を有するが、正極集電体の代わりに負極集電体が第１及び第２の昇温用端子を有していてもよく、正極集電体と負極集電体の両方がそれぞれ第１及び第２の昇温用端子を有していてもよい。図４（ｂ）は、図４（ａ）のＡ−Ａ線における断面図である。図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、絶縁層と導電層の複合被膜を電極合材層と接触するように形成することによって、正極合材層及び／又は負極合材層中に電流を流すことが可能となり、正極集電体よりも高い電気抵抗を有する正極合材層及び／又は負極合材層よりも高い電気抵抗を有する負極合材層中でのジュール熱の発生により、図２に例示した実施形態と比べて電池の昇温速度を高めることができる。
【００１４】
＜第３の実施形態＞
本発明の第３の実施形態を図５（ａ）及び（ｂ）に示す。図５（ａ）には、正極５１０と電解質層５２０と負極５３０を積層してなる電池５４０が示されている。正極５１０は、正極集電体５１２と片面に積層された正極合材層５１４を含む。正極集電体５１２は、一側部に、充放電用端子と昇温用端子の機能を兼ね備える端子５１６と、昇温用端子５１７とを有する。端子５１６と昇温用端子５１７とは一側部の両端部に位置する。負極５３０は、負極集電体５３２とその片面に積層された負極合材層５３４を含む。負極集電体５３２は一側部に充放電用端子５３６を有する。図５（ａ）では、負極合材層は、負極集電体５３２の紙面の裏側の面に積層されており、負極合材層の位置が破線で示されている。電池の充放電の際に、端子５１６及び５３６を介して電流が流れる。正極５１０と電解質層５２０と負極５３０とを、電解質層５２０が正極合材層５１４と負極合材層５３４の間に挟まれるように積層することにより電池５４０が形成される。なお、図４（ａ）に示した実施形態では、正極集電体が充放電用端子と昇温用端子の機能を兼ね備える端子５１６と昇温用端子５１７とを有するが、正極集電体の代わりに負極集電体が、正極集電体が充放電用端子と昇温用端子の機能を兼ね備える端子と昇温用端子とを有していてもよく、正極集電体と負極集電体の両方がそれぞれ正極集電体が充放電用端子と昇温用端子の機能を兼ね備える端子と昇温用端子とを有していてもよい。正極集電体と負極集電体の一方又は両方が上記のとおりの充放電用端子と昇温用端子の機能を兼ね備える端子を有することによって、昇温用端子の数を削減することができる。
【００１５】
図５（ｂ）に、充放電用端子と昇温用端子の機能を兼ね備える端子５１６が昇温用電源５５０の片方の端子（図示せず）に接続され、昇温用端子５１７が接続／非接続を切替可能な第１のスイッチ５６０を介して昇温用電源の別の端子（図示せず）に接続され、さらに、負極の充放電用端子が接続／非接続を切替可能な第２のスイッチ５６２を介して昇温用電源の別の端子に接続された電池５４０を示す。端子５１６と端子５３６は、さらに、電池５４０からの供給電力により駆動される駆動負荷（図示せず）に電気的に接続される。電池５４０の温度が所定温度未満の場合に、第１のスイッチ５６０を閉じ、第２のスイッチ５６２を開くことによって、正極集電体に電流が流れ、その結果発生したジュール熱により電池の温度を所定温度以上に上昇させることができる。電池が所定温度まで昇温したら、第１のスイッチ５６０を開いて正極集電体への電流の供給を停止し、次に、第２のスイッチ５６２を閉じて充電又は放電を開始する。
【００１６】
＜第４の実施形態＞
本発明の第４の実施形態に従う電池の２つの例を図６（ａ）及び（ｂ）に示す。この実施形態は、上記の第２の実施形態と第３の実施形態を組み合わせた実施形態であり、第２の実施形態の電池の昇温速度の向上効果と第３の実施形態の昇温用端子の数を削減する効果の両方を実現することができる。図６（ａ）及び（ｂ）には、正極６１０と電解質層６２０と負極６３０を積層してなる電池６４０が示されている。正極６１０は、正極集電体６１２と片面に積層された正極合材層６１４を含む。図６（ａ）の例では、正極集電体６１２は、一側部に、充放電用端子と昇温用端子の機能を兼ね備える端子６１６と、絶縁層と導電層の複合被膜を有する昇温用端子６１７とを有する。図６（ｂ）の例では、正極集電体６１２は、一側部に、充放電用端子と昇温用端子の機能を兼ね備える端子６１６を有し、反対側の側部に絶縁層と導電層の複合被膜を有する昇温用端子６１７を有する。充放電用端子と昇温用端子の機能を兼ね備える端子６１６と昇温用端子６１７とが互いに反対側の側部に位置することによって、電極内の電流分布の偏りを改善し、電流分布の偏りに起因する加熱度合いのばらつきを改善することができる。図６（ａ）の例では、端子６１６と昇温用端子６１７とは一側部の両端部に位置する。負極６３０は、負極集電体６３２とその片面に積層された負極合材層６３４を含む。負極集電体６３２は一側部に充放電用端子６３６を有する。図６（ａ）では、負極合材層は、負極集電体５３２の紙面の裏側の面に積層されており、負極合材層の位置が破線で示されている。電池の充放電の際に、端子６１６及び６３６を介して電流が流れる。正極６１０と電解質層６２０と負極６３０とを、電解質層６２０が正極合材層６１４と負極合材層６３４の間に挟まれるように積層することにより電池６４０が形成される。なお、図６（ａ）及び（ｂ）に示した実施形態では、正極集電体が充放電用端子と昇温用端子の機能を兼ね備える端子６１６と昇温用端子６１７とを有するが、正極集電体の代わりに負極集電体が、正極集電体が充放電用端子と昇温用端子の機能を兼ね備える端子と昇温用端子とを有していてもよく、正極集電体と負極集電体の両方が充放電用端子と昇温用端子の機能を兼ね備える端子と昇温用端子とを有していてもよい。正極集電体と負極集電体の一方又は両方が上記のとおりの充放電用端子と昇温用端子の機能を兼ね備える端子を有することによって、昇温用端子の数を削減することができる。
【００１７】
図７には、充放電用端子と昇温用端子の機能を兼ね備える端子６１６が昇温用電源６５０の片方の端子（図示せず）に接続され、昇温用端子６１７が接続／非接続を切替可能な第１のスイッチ６６０を介して昇温用電源の別の端子（図示せず）に接続され、さらに、負極の充放電用端子が接続／非接続を切替可能な第２のスイッチ６６２を介して昇温用電源の別の端子に接続された電池６４０を示されている。端子６１６と端子６３６は、さらに、電池６４０からの供給電力により駆動される駆動負荷（図示せず）に電気的に接続される。電池６４０の温度が所定温度未満の場合に、第１のスイッチ６６０を閉じ、第２のスイッチ６６２を開くことによって、正極集電体に電流が流れ、その結果発生したジュール熱により電池の温度を所定温度以上に上昇させることができる。電池が所定温度まで昇温したら、第１のスイッチ６６０を開いて正極集電体への電流の供給を停止し、次に、第２のスイッチ６６２を閉じて充電又は放電を開始する。
【００１８】
図８（ａ）は、図６（ｂ）に示した実施形態に従う電池の一例を模式的に示す斜視図であり、図８（ｂ）は、図８（ａ）のＡ−Ａ’線における断面図である。図８（ａ）及び（ｂ）に示されている電池は、複数のモノポーラ型の単電池を積層してなる積層型電池である。図８（ａ）及び（ｂ）では、積層型電池８００は、充放電用端子を有する正極集電体の両面に正極合材層が積層された正極８１０と、電解質層８２０と、充放電用端子を有する負極集電体の両面に負極合材層が積層された負極８３０とを含む複数の単電池を含み、１つの単電池の正極合材層と隣り合う単電池の負極合材層とが電解質層を介して対向するように複数の単電池が積層されている。複数の単電池の積層体の最外層は正極集電体及び／又は負極集電体であることができる。すなわち、最外層の正極集電体及び／又は負極集電体は、電池の内側面のみに正極合材層又は負極合材層を有していてもよい。複数の単電池の積層体は外装体８４０に収容されており、周縁部８４０ａが封止されている。充放電用端子８１６及び昇温用端子８１７が、リード線８１８を介して各正極に接続されている。充放電用端子８３６が、各負極にリード線（図示せず）を介して接続されている。正極に接続されている充放電用端子８１６は、導電層８１６ａ及び絶縁層８１６ｂから構成され、負極に接続されている充放電用端子８３６は、導電層８３６ａと、導電層の少なくとも一部を被覆する絶縁層８３６ｂから構成される。図８（ａ）及び（ｂ）に示した実施形態では、充放電用端子８１６及び８３６の片面には、導電層が露出する窓が設けられている。充放電用端子８１６の基部８１６ｃ及び充放電用端子８３６の基部８３６ｃにおいて、外装体が絶縁層８１６ｃ及び８３６ｃと積層した状態で封止される。
【００１９】
本発明の電池は、上述した部材の他に、セパレータなどの他の部材を有していてもよい。図１〜８に示されていないが、１又は２以上の本発明の電池を外装体に収容し、密封することができる。本発明の電池は、図示した実施形態に限定されず、当業者は、電池の用途に応じて、電池を構成する部材の材質及び形状を、本発明の範囲内で適宜選択することができる。本発明の電池において、正極及び負極集電体、正極及び負極合材層及び電解質層は、それぞれ、正極、負極及び電解質としての機能を有する材料から製造されたものであればよく、当該技術分野で知られているものを使用できる。
【００２０】
正極合材層は、少なくとも正極活物質を含み、負極合材層は、少なくとも負極活物質を含む。正極活物質及び負極活物質としては、例えば、リチウム二次電池において使用可能な電極活物質が挙げられる。リチウム二次電池に使用可能な電極活物質の例としては、例えば、コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ2）；ニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ2）；Ｌｉ1+xＮｉ1/3Ｍｎ1/3Ｃｏ1/3Ｏ2（０≦ｘ≦１）；マンガン酸リチウム（ＬｉＭｎ2Ｏ4）；Ｌｉ1+xＭｎ2-x-yＭyＯ4（ＭがＡｌ、Ｍｇ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｎｉ及びＺｎから選ばれる１種以上であり、０≦ｘ≦０．０６、０．０３≦ｙ≦０．１５）で表される組成の異種元素置換Ｌｉ−Ｍｎスピネル；チタン酸リチウム（ＬｉxＴｉＯy、０．３６≦ｘ≦２、１．８≦ｙ≦３）；リン酸金属リチウム（ＬｉＭＰＯ4、ＭはＦｅ、Ｍｎ、Ｃｏ及びＮｉから選ばれる１種以上）；酸化バナジウム（Ｖ2Ｏ5）、酸化モリブデン（ＭｏＯ3）などの遷移金属酸化物；硫化チタン（ＴｉＳ2）；グラファイト、ソフトカーボン、ハードカーボンなどの炭素材料；リチウムコバルト窒化物（ＬｉＣｏＮ）；リチウムシリコン酸化物（ＬｉxＳｉyＯz、ｘ＋４ｙ−２ｚ＝０）；リチウム金属（Ｌｉ）；リチウム合金（ＬｉＭ；ＭはＳｎ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｇｅ，Ｓｂ、Ｐ等から選ばれる１種以上）；リチウム貯蔵性金属間化合物（ＭｇxＭ；ＭはＳｎ、Ｇｅ及びＳｂから選ばれる１種以上、又は、ＮyＳｂ；ＮはＩｎ、Ｃｕ及びＭｎから選ばれる１種以上）；これらの誘導体、並びにこれらの混合物などが挙げられる。ここで、正極活物質及び負極活物質それぞれには、明確な区別はなく、２種類の化合物の充放電電位を比較し、貴な電位を示すものを正極活物質として、また、卑な電位を示すものを負極活物質として、組み合わせることで、任意の電圧の電池を構成することができる。硫化物系固体電解質を使用する場合には、活物質と固体電解質との反応を抑制するために、活物質粒子の表面はニオブ酸リチウムにより被覆されていることが好ましい。
【００２１】
正極合材層及び負極合材層は、それぞれ、正極活物質及び負極活物質の他に、電極層へのイオン伝導性付与、導電性付与、可撓性付与等を目的として、それぞれ、固体電解質、導電助剤、バインダー等を含有していてもよい。正極合材層及び負極合材層を構成する各成分の比率は特に限定されない。正極合材層及び負極合材層の厚さは特に限定されない。固体電解質としては、正極合材層にイオン伝導性を付与できるものであれば特に限定されず、電解質層を構成することができる電解質の例として下記に例示する固体電解質が挙げられる。また、バインダーとしては、電極層に可撓性を付与できれば特に限定されず、例えば、電解質層を構成することができるバインダーとして、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等のフッ素系バインダー成分、及び、ブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、エチレン−プロピレンゴム（ＥＰＭ）、スチレン−エチレン−ブタジエンゴムなどのゴム系バインダー成分などが挙げられる。導電助剤は、電極層に電子伝導性を付与できるものであればよく、特に限定されない。導電助剤の例としては、例えば、リチウム二次電池において使用可能なもの、例えば、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、チャネルブラック、ファーネスブラック、ランプブラック、サーマルブラック、気相成長炭素繊維（例えば、昭和電工（株）よりＶＧＣＦ（登録商標）で入手可能な）、カーボンナノチューブなどの導電性炭素材料等が挙げられる。
【００２２】
電解質層は、固体電解質または液系電解質から構成されたものであることができる。固体電解質は無機系固体電解質または有機系固体電解質であることができる。電解質が固体電解質である場合、可燃性の有機溶媒の使用を回避することができるため、電解質層を構成する電解質としては固体電解質が好ましく、特に無機系固体電解質が好ましい。無機系固体電解質の例としては、例えば、リチウム二次電池に使用可能なものが挙げられる。リチウム二次電池の固体電解質として、具体的には、Ｌｉ2Ｏ−Ｂ2Ｏ3−Ｐ2Ｏ5、Ｌｉ2Ｏ−ＳｉＯ2、Ｌｉ2Ｏ−Ｂ2Ｏ3、Ｌｉ2Ｏ−Ｂ2Ｏ3−ＺｎＯなどの酸化物系固体電解質、Ｌｉ2Ｓ−ＳｉＳ2、ＬｉＩ−Ｌｉ2Ｓ−ＳｉＳ2、ＬｉＩ−Ｌｉ2Ｓ−Ｐ2Ｓ5、ＬｉＩ−Ｌｉ２Ｓ−Ｂ2Ｓ3、Ｌｉ3ＰＯ4−Ｌｉ2Ｓ−Ｓｉ2Ｓ、Ｌｉ3ＰＯ4−Ｌｉ2Ｓ−ＳｉＳ2、ＬｉＰＯ4−Ｌｉ2Ｓ−ＳｉＳ、ＬｉＩ−Ｌｉ2Ｓ−Ｐ2Ｏ5、ＬｉＩ−Ｌｉ3ＰＯ4−Ｐ2Ｓ5、Ｌｉ2Ｓ−ＧｅＳ2、Ｌｉ2Ｓ−Ａｌ2Ｓ3、Ｌｉ2Ｓ−Ｐ2Ｓ5などの硫化物系固体電解質などが挙げられる。有機系固体電解質の例としては、ポリエチレンオキサイド（ＰＥＯ）及びその誘導体、ポリプロピレンオキサイド（ＰＰＯ）及びその誘導体、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）及びその誘導体、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）及びその誘導体、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）及びその誘導体、並びにこれらの共重合体などが挙げられる。電解質層が固体電解質を含む場合、電解質層の可撓性の観点から、バインダーが含まれることが好ましい。バインダーとしては、例えば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）などのフッ素樹脂、ブタジエンゴム（ＢＲ）などのゴム性状樹脂などが挙げられる。電解質層を構成する各成分の比率は特に限定されない。電解質層の厚さは特に限定されない。電解質層が液系電解質から構成されたものである場合、液系電解質は、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ビニレンカーボネート、ジエチルカーボネートなどの非水系溶媒に溶解されたＬｉＢＦ4、ＬｉＰＦ6、ＬｉＮ（ＳＯ2ＣＦ3）2、ＬｉＣｌＯ4、ＬｉＡｌＣｌ4、ＬｉＳｂＦ6などの塩からなることができる。電解質として液系電解質が使用される場合、液系電解質は、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、アラミド樹脂、ポリアミドイミドなどの絶縁体から構成される不織布、多孔質膜などの形態のセパレータに含浸される。
【００２３】
正極集電体及び負極集電体は、集電体として機能できるものとして一般的に知られているものであれば特に限定されない。正極集電体を構成する材料の例としては、例えば、ステンレス（ＳＵＳ）、アルミニウム（Ａｌ）、アルミニウム合金などから製造されたものが挙げられる。正極集電体はカーボンなどにより表面処理されてもよい。負極集電体を構成する材料の例としては、例えば、ステンレス（ＳＵＳ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、チタン（Ｔｉ）などから製造されたものが挙げられる。負極集電体はカーボン、ニッケル、チタンなどにより表面処理されてもよい。正極集電体及び負極集電体の形状は、上記のとおり、電池の用途に応じて適宜選択することができ、例えば箔状およびメッシュ状などの形状であることができる。正極集電体及び負極集電体の厚さは、それら集電体の構成材料や、意図する用途などに応じて変えることができ、特に限定されない。
【００２４】
正極集電体の充放電用端子及び／又は昇温用端子が、正極集電体とは別個の部材である場合、正極集電体の充放電用端子及び／又は昇温用端子は、正極集電体を構成する材料の例として先に例示したものから選択することができる。同様に、負極集電体の充放電用端子及び／又は昇温用端子が、負極集電体とは別個の部材である場合、負極集電体の充放電用端子及び／又は昇温用端子は、負極集電体を構成する材料の例として先に例示したものから選択することができる。本発明の電池を外装体に収容して封止する場合に、正極集電体及び／又は負極集電体の充放電用端子及び／又は昇温用端子と外装体との間にポリプロピレンなどのシール材を配置して充放電用端子及び／又は昇温用端子の周囲を封止することができる。充放電用端子及び／又は昇温用端子は、シール材、例えばポリプロピレンなどで予め被覆されたものであってもよく、かかる端子は、住友化学工業（株）から商品名「タブリード」で入手できる。
【００２５】
外装体の構造、形状及び構成材料は特に限定されないが、水蒸気透過性が低い外装体が好ましい。外装体の例としては、例えばアルミニウム、ステンレス、ニッケル、銅などの金属箔（例えば１〜５０μｍの厚さを有する）が、例えばポリプロピレン、ナイロンなどのポリマーから製造された２枚のポリマーフィルム（例えば１〜５０μｍの厚さを有する）の間に挟まれたラミネートフィルムが挙げられる。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明の電池は、ハイブリッド自動車、電気自動車などの車両に搭載されるモーター用の電源として好適に使用できる。
【符号の説明】
【００２７】
１１０、２１０、４１０、５１０、６１０、８１０    正極
１１２、２１２、４１２、５１２、６１２    正極集電体
１１４、２１４、４１４、５１４、６１４    正極合材層
１１６、１３６、２１６、２３６、４１６、４３６、５３６、８１６、８３６    充放電用端子
１２０、２２０、４２０、５２０、６２０、８２０    電解質層
１３０、２３０、４３０、５３０、６３０、８３０    負極
１３２、２３２、４３２、５３２、６３２    負極集電体
１３４、２３４、４３４、５３４、６３４    負極合材層
１４０、２４０、４４０、５４０、６４０    電池
２１７ａ、２１７ｂ、４１７ａ、４１７ｂ、５１７、６１７、８１７    昇温用端子
２５０、５５０、６５０    昇温用電源
２６０、５６０、５６２、６６０、６６２    スイッチ
２７０    温度センサ
２８０    制御部
４１８ａ、４１９ａ、８１６ｂ    絶縁層
４１８ｂ、４１９ｂ、８１６ａ    導電層
８００    積層型電池
８４０    外装体
８４０ａ    周縁部
８１８    リード線
８１６ｃ、８３６ｃ    基部
【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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