(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
負極集電体と、前記負極集電体の表面の一部に形成され且つリチウムチタン酸化物を含む負極層とを含む負極と、
正極集電体と、前記正極集電体の表面の一部に形成された正極層とを含む正極と、
前記負極層と前記正極層との間に配置され、セルロース、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルサルフォン、ポリエーテルケトン、ポリベンズイミダゾール、全芳香族ポリエステル、及び芳香族ポリアミドからなる群より選ばれる少なくとも１種を含み、厚さが３μｍ以上９μｍ以下であるセパレータと
を具備し、
前記負極集電体は、一対の長辺を有する帯状であり、
前記負極集電体は、表面に前記負極層を担持している負極塗工部と、表面に前記負極層を担持していない負極未塗工部とを含み、前記負極塗工部と前記負極未塗工部とは互いに隣り合っており、
前記負極未塗工部は、前記負極集電体の前記一対の長辺のうちの一方の長辺を含み、
前記負極未塗工部の面積の前記負極塗工部の面積に対する割合が、０．０５以上０．０７以下であり、
前記正極集電体は、表面に前記正極層を担持している正極塗工部と、表面に前記正極層を担持していない正極未塗工部とを含み、
前記正極未塗工部の面積の前記正極塗工部の面積に対する割合が、０．０７以上０．０９以下であることを特徴とする電極群。
【請求項２】
前記負極塗工部の面積は、前記正極塗工部の面積よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の電極群。
【請求項３】
前記正極集電体は、一対の長辺を有する帯状であり、
前記正極未塗工部は、前記正極集電体の前記一対の長辺のうちの一方の長辺を含み、
前記正極集電体において、前記正極未塗工部は前記正極塗工部と隣り合っていることを特徴とする請求項２に記載の電極群。
【請求項４】
前記電極群は、捲回型電極群であり、
前記負極未塗工部のうち前記一方の長辺を含む一部と、前記正極未塗工部のうち前記一方の長辺を含む一部とは、互いに反対の向きに、前記電極群から突出しており、
前記負極未塗工部が含む前記一方の長辺に垂直な方向における、前記電極群の長さに対する、前記負極未塗工部のうち前記電極群から突出した前記一部の長さに対する割合が、０．０３以上０．０５未満であることを特徴とする請求項２に記載の電極群。
【請求項５】
前記セパレータの空隙率が５０％以上８０％以下であることを特徴とする請求項２に記載の電極群。
【請求項６】
請求項１に記載の電極群と、
非水電解質と
を具備することを特徴とする非水電解質電池。
【請求項７】
定格容量が１０Ａｈ以上５０Ａｈ未満であることを特徴とする請求項６に記載の非水電解質電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、電極群及び非水電解質電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、Ｌｉイオンが負極と正極との間を移動することにより充放電が行われる非水電解質電池が、エネルギー問題や環境問題等の観点から、電気自動車（ＥＶ）やハイブリッド自動車（ＨＥＶ）、並びに太陽光発電などの定置型発電システム用の大型蓄電デバイスとして期待されている。
【０００３】
大型用の非水電解質電池に対しては、高いエネルギー密度だけでなく、急速充放電性能や長期信頼性に優れることも要求される。
【０００４】
特に、急速充放電性能に優れる非水電解質電池は、充電時間の短縮が可能であるだけでなく、ＨＥＶなどにおいては動力の回生エネルギーを効率的に回収できるなどの利点もある。
【０００５】
上記の車載用電源などの非水電解質電池の大型化及び高出力化に伴い、充放電時の電流値が大きくなり、発熱が無視できなくなっている。
【０００６】
発熱は、電流密度が大きくなる集電タブ及びリード部分、並びに正極及び負極が互いに対向する部分で大きくなり得る。
【０００７】
充放電時の発熱が大きくなると、非水電解質の分解などが起き、その結果、電池材料の劣化が早まってしまうという問題がある。
【０００８】
そこで、非水電解質電池用の電極における活物質塗工部の割合を低下させることで発熱を抑制する方法がある。
【０００９】
通常、非水電解質電池用の電極は、金属箔を用いた集電体上に、未塗工部、すなわち金属箔の露出部を一部残して電極用スラリーを塗布し、塗膜を乾燥及びプレスすることによって電極層を形成することにより、作製することができる。
【００１０】
この際、電極用スラリーの塗布面積を小さくすることで、電極対向部分を減少できると共に、集電タブ部を広げることができる。集電タブ部が広がることで、充放電時の電流密度を低下させることができ、その結果、発熱を抑制することができる。
【００１１】
一方、集電タブ部が広がると、その比率に応じて塗工面積が減少する。同一の外装材を用いる場合、塗工面積の減少は電池の容量低下を引き起こす。取り出す電流値が同じでも、容量が小さい電池ほど実質的な負荷、すなわちＣレートが大きくなる。Ｃレートが増大すると、過電圧が大きくなり、出力特性が低下する。
【００１２】
このように、非水電解質電池の出力特性とサイクル特性とは、電極における活物質塗工部の比率に依存し、互いにトレードオフの関係にある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２０１４−５９４号公報
【特許文献２】特開２０１４−３５９３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明が解決しようとする課題は、レート特性とサイクル特性とに優れた非水電解質電池を実現することができる電極群、及びこのような非水電解質電池を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
第１の実施形態によると、電極群が提供される。この電極群は、負極と、正極と、セパレータとを具備する。負極は、負極集電体と、負極集電体の表面の一部に形成された負極層とを含む。負極層は、リチウムチタン酸化物を含む。正極は、正極集電体と、正極集電体の表面の一部に形成された正極層とを含む。セパレータは、負極層と正極層との間に配置されている。セパレータは、セルロース、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルサルフォン、ポリエーテルケトン、ポリベンズイミダゾール、全芳香族ポリエステル、及び芳香族ポリアミドからなる群より選ばれる少なくとも１種を含む。セパレータは厚さが３μｍ以上９μｍ以下である。負極集電体は、一対の長辺を有する帯状である。負極集電体は、表面に負極層を担持している負極塗工部と、表面に負極層を担持していない負極未塗工部とを含む。負極塗工部と負極未塗工部とは互いに隣り合っている。負極未塗工部は、負極集電体の一対の長辺のうちの一方の長辺を含む。負極未塗工部の面積の負極塗工部の面積に対する割合は、０．０５以上０．０７以下である。正極集電体は、表面に正極層を担持している正極塗工部と、表面に正極層を担持していない正極未塗工部とを含む。正極未塗工部の面積の正極塗工部の面積に対する割合は、０．０７以上０．０９以下である。
【００１６】
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、第１の実施形態に係る電極群と、非水電解質とを具備する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、第１の実施形態に係る一例の電極群の部分展開斜視図である。
【図２】図２は、図１に示す電極群が具備する正極の一部切欠き展開図である。
【図３】図３は、図１に示す電極群が具備する負極の一部切欠き展開図である。
【図４】図４は、図１に示す電極群の平面図である。
【図５】図５は、第２の実施形態に係る一例の非水電解質電池の概略斜視図である。
【図６】図６は、図５に示す非水電解質電池の１つの分解図である。
【図７】図７は、図５に示す非水電解質電池の更なる分解図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
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。
【００１９】
（第１の実施形態）
第１の実施形態によると、電極群が提供される。この電極群は、負極と、正極と、セパレータとを具備する。負極は、負極集電体と、負極集電体の表面の一部に形成された負極層とを含む。負極層は、リチウムチタン酸化物を含む。正極は、正極集電体と、正極集電体の表面の一部に形成された正極層とを含む。セパレータは、負極層と正極層との間に配置されている。セパレータは、セルロース、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルサルフォン、ポリエーテルケトン、ポリベンズイミダゾール、全芳香族ポリエステル、及び芳香族ポリアミドからなる群より選ばれる少なくとも１種を含む。セパレータは厚さが３μｍ以上９μｍ以下である。負極集電体は、一対の長辺を有する帯状である。負極集電体は、表面に負極層を担持している負極塗工部と、表面に負極層を担持していない負極未塗工部とを含む。負極塗工部と負極未塗工部とは互いに隣り合っている。負極未塗工部は、負極集電体の一対の長辺のうちの一方の長辺を含む。負極未塗工部の面積の負極塗工部の面積に対する割合は、０．０５以上０．０７以下である。正極集電体は、表面に正極層を担持している正極塗工部と、表面に正極層を担持していない正極未塗工部とを含む。正極未塗工部の面積の正極塗工部の面積に対する割合は、０．０７以上０．０９以下である。
【００２０】
まず、第１の実施形態に係る電極群を非水電解質電池において用いた場合、負極未塗工部の面積の負極塗工部の面積に対する割合が０．０７以下であるため、負極未塗工部における電流密度が高くなる。また、正極未塗工部の面積の正極塗工部の面積に対する割合が０．０９以下であるため、第１の実施形態に係る電極群を非水電解質電池において用いた場合、正極未塗工部における電流密度が高くなる。そして、第１の実施形態に係る電極群では、負極未塗工部の面積の負極塗工部の面積に対する割合が０．０７以下であり且つ正極未塗工部の面積の正極塗工部の面積に対する割合が０．０９以下であるため、正極及び負極が対向する面積をより大きくすることができる。それにより、負極未塗工部及び正極未塗工部に大きな電流が流れ得る。
【００２１】
このように、第１の実施形態に係る電極群は、非水電解質電池で用いた場合、面積の小さな負極未塗工部及び正極未塗工部に大きな電流が流れ得るため、充放電サイクル中に熱を発生させ得る。
【００２２】
例えば、炭素材料を負極活物質として用いる負極及びセパレータとしてのポリオレフィンを含む電極群では、充放電サイクル中に発生する熱により負極及びセパレータが劣化し、その結果電池特性が低下するおそれがある。
【００２３】
一方、実施形態に係る電極群では、リチウムチタン酸化物を含む負極層と、上記材料を含むセパレータとが、耐熱性に優れている。また、第１の実施形態に係る電極群は、負極未塗工部の面積の負極塗工部の面積に対する割合が０．０５以上であり且つ正極未塗工部の正極塗工部の面積に対する割合が０．０７以上であるおかげで、発生する熱が過剰になることを防ぐことができる。これらの結果、充放電サイクル時に生じる熱による電極群の劣化を少なくすることができる。
【００２４】
更に、厚さが３μｍ以上９μｍ以下であるセパレータは、電極群で局所的に生じた熱を電極群全体に迅速に拡散させることができる。それにより、電極群内での温度の不均衡を防ぐことができ、その結果、サイクルによる電池特性の低下を更に防ぐことができる。
【００２５】
これらのおかげで、第１の実施形態に係る電極群を含む非水電解質電池は、優れたサイクル特性を示すことができる。
【００２６】
そして、第１の実施形態に係る電極群は、充放電サイクル中に生じた熱を電極群全体に迅速く拡散させることができるため、電流値が大きくても電極群の劣化を防ぐことができる。また、第１の実施形態に係る電極群は、非水電解質電池において使用する場合、充放電サイクル中に生じた熱を利用することができる。具体的には、充放電中に発熱により電池内の温度が一時的に上昇することで、電解質中のリチウムイオンの拡散及び電極界面での反応が促進され、レート特性が向上し得る。これらの結果、第１の実施形態に係る電極群を含む非水電解質電池は、優れたレート特性を示すことができる。
【００２７】
つまり、第１の実施形態に係る電極群は、レート特性とサイクル特性とに優れた非水電解質電池を実現することができる。
【００２８】
次に、第１の実施形態に係る電極群をより詳細に説明する。
【００２９】
（１）リチウムチタン酸化物
第１の実施形態に係る電極群は、負極の負極層に、リチウムチタン酸化物を含む。
【００３０】
リチウムチタン酸化物は、例えば、一般式Ｌｉ4+xＴｉ5Ｏ12（ここで、ｘは、充電状態に応じて、０≦ｘ≦３の範囲内で変動し得る）で表すことができるスピネル型チタン酸リチウムであり得る。スピネル型チタン酸リチウムは、結晶構造が安定であるため、寿命特性に優れた非水電解質電池を実現できる。
【００３１】
また、リチウムチタン酸化物は、リチウムイオンの挿入及び脱離電位がカーボンに比べて貴であるため、電池が高温に晒された時の副反応が少なく、抵抗上昇が少ない。従って、充放電時に発熱により電池が高温になっても、劣化が起こりにくい。
【００３２】
また、リチウムチタン酸化物は放電状態における絶縁性が高い。そのため、リチウムチタン酸化物を含む負極は、万が一端子付近での発熱などの影響により正極に接触したとしても、接触部分が直ちに放電し短絡電流を止めるため、異常発熱を抑制することができ、優れた安全性を示すことができる。
【００３３】
そして、リチウムチタン酸化物は、厚さが３μｍ以上９μｍ以下であるセパレータと組み合わせて安全に使用することができる。その理由は以下のとおりである。リチウムチタン酸化物は、リチウムイオンの挿入及び脱離電位がカーボンに比べて貴であるため、リチウムチタン酸化物を活物質として含む負極は、充放電を繰り返しても表面にリチウムデンドライトが析出しない。そのため、リチウムチタン酸化物を活物質として含む負極を厚さが３μｍ以上９μｍ以下であるセパレータと組み合わせても、リチウムデンドライトがセパレータを突き破るおそれがない。また、リチウムチタン酸化物は、Ｌｉの挿入及び脱離の際の体積変化が非常に小さい。そのため、リチウムチタン酸化物を活物質として含む負極を厚さが３μｍ以上９μｍ以下であるセパレータと組み合わせても、充放電の繰り返しにより負極からセパレータに及ぼされる応力によりセパレータが破壊されるおそれが少ない。
【００３４】
一方、負極活物質として例えばカーボンを用いた負極では、充放電サイクルにより負極表面上にリチウムデンドライトが析出し得る。負極活物質としてカーボンを用いた負極を厚さが３μｍ以上９μｍ以下であるセパレータと組み合わせた場合、充放電を繰り返すことによって成長するリチウムデンドライトがセパレータを突き破り、負極と正極と間での短絡が起こるおそれがある。また、カーボンは、リチウムの挿入及び脱離の際の体積変化が大きい。そのため、負極活物質としてカーボンを用いた電極を厚さが３μｍ以上９μｍ以下であるセパレータと組み合わせた電極群では、充放電を繰り返す度に、負極からセパレータに大きな応力が及び、場合によってはセパレータを破壊し得る。このように、負極活物質としてカーボンを用いた電極を厚さが３μｍ以上９μｍ以下であるセパレータと組み合わせた電極は、安全面での問題がある。
【００３５】
（２）セパレータ
第１の実施形態に係る電極群は、セパレータを含む。セパレータは、負極の負極層と、正極の正極層との間に配置される。
【００３６】
セパレータの材料は、セルロース、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルサルフォン、ポリエーテルケトン、ポリベンズイミダゾール、全芳香族ポリエステル、及び芳香族ポリアミドからなる群より選択される少なくとも１種である。
【００３７】
これらの材料は、高い耐熱性を持つ材料である。ここでいう高い耐熱性を持つ材料とは、ガラス転移点が２００℃以上の樹脂材料又はガラス転移点を持たないものを言う。
【００３８】
ガラス転移点が２００℃以上の樹脂の例が、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルサルフォン、ポリエーテルケトン、ポリベンズイミダゾール、全芳香族ポリエステル、及び芳香族ポリアミドである。一方、ガラス転移点を含まない材料の例が、セルロースである。
【００３９】
セパレータは、これらの材料のうちの１種類から形成されていても良いし、又はこれら材料のうちの２種類以上の組み合わせから形成されていても良い。
【００４０】
このセパレータは、耐熱性の高い材料を含むので、充放電中に電極群に発熱が起こっても安定に存在でき、劣化を防ぐことができる。また、このセパレータをリチウムチタン酸化物を含む負極と組み合わせて用いることにより、発熱を電極中に素早く均一に拡散することができるため、セパレータが劣化しなければ、電池への影響を小さくすることができる。
【００４１】
一方、ポリオレフィンセパレータは、ポリオレフィンのガラス転移温度や融解温度が低いため、端子付近で発熱が起こった場合、その一部が溶解してしまうおそれがある。その結果、細孔が塞がり電池が高抵抗となってしまう。また、端子付近の発熱が更に高い場合、セパレータが溶解し、正極と負極との接触、いわゆる内部短絡を引き起こし、電池の異常発熱に繋がるなどの危険がある。
【００４２】
セパレータの構造としては、例えば、多孔質フィルム、不織布、粒子の積層状態などを挙げることができるが、いずれの構造であっても構わない。
【００４３】
不織布構造では大空孔が生じる可能性がある。セパレータの大空孔は、正極層と負極層との接触を引き起こすおそれがある。しかしながら、第１の実施形態に係る電極群では、負極がチタン酸リチウムを含むので、先に説明したように、万が一正極層と負極層とが接触して短絡しても、異常発熱を抑制し、安全に電池を使うことができる。
【００４４】
セパレータの厚さは、３μｍ以上９μｍ以下である。セパレータの厚さが３μｍ未満であると、負極の表面の凹凸による短絡が生じるおそれがある。一方、セパレータの厚さが９μｍよりも大きいと、充放電中の発熱を電池内に素早く均一に拡散することが困難になり、電池内での温度ムラが発生しやすくなる。電池内での温度ムラは、レート特性に悪影響を及ぼし得る。
【００４５】
先に説明したように、厚さが３μｍ以上９μｍ以下であるこのようなセパレータは、カーボン負極とは安全に組み合わせて用いることができない。一方、同じく先に説明したように、リチウムチタン酸化物を含む負極は、リチウムデンドライトの析出の問題も充放電中の負極からセパレータへ及ぼされる応力の問題もないため、厚さが３μｍ以上９μｍ以下であるこのようなセパレータと安全に組み合わせて用いることができる。
【００４６】
好ましくは、セパレータの厚さは、５μｍ以上７μｍ以下である。
【００４７】
（３）負極
第１の実施形態に係る電極群が具備する負極は、負極集電体と、負極層とを含む。負極集電体は、一対の長辺を有する帯状である。負極層は、負極集電体の表面の一部に形成されている。そのため、負極集電体は、表面に負極層を担持している負極塗工部と、表面に負極層を担持していない負極未塗工部とを含む。ここで、負極塗工部と負極未塗工部とは互いに隣り合っている。負極未塗工部は、負極集電体の一対の長辺のうちの一方の長辺を含む。
【００４８】
負極集電体の負極未塗工部の面積の負極塗工部の面積に対する割合は、０．０５以上０．０７以下である。ここで、負極塗工部の面積は、負極集電体の両方の面のうち負極層を担持している部分の面積を指す。同様に、負極未塗工部は、負極集電体の両方の面のうち負極層を担持していない部分の面積を指す。
【００４９】
この割合が０．０７を超えると、負極における負極層の割合が低くなり過ぎ、この負極を具備する非水電解質電池の容量が低下する。電池容量の低下は、電極への負荷を増大させて、出力が低下する。一方、この割合が０．０５未満であると、負極未塗工部が小さくなり過ぎ、この電極群を非水電解質電池において用いた場合、負極未塗工部における電流密度が高くなり過ぎ、過剰な熱が発生するおそれがある。
【００５０】
負極未塗工部の面積の負極塗工部の面積に対する割合は、好ましくは、０．０５以上０．０６以下である。
【００５１】
負極未塗工部が含む長辺から負極塗工部までの距離を、ここでは、負極未塗工部の幅と呼ぶ。負極層は、負極集電体の長辺に平行に端面が形成されるように形成されても良いし、又は負極層の端面は負極集電体の長辺に平行でなくてもよい。
【００５２】
負極層の端面が負極集電体の長辺に平行でない場合、負極未塗工部の幅は、負極未塗工部が含む長辺から負極未塗工部までの距離のうち最小の長さの距離とする。
【００５３】
（４）正極
第１の実施形態に係る電極群が具備する正極は、正極集電体と正極層とを含む。正極層は、正極集電体の表面の一部に形成されている。そのため、正極集電体は、負極集電体と同様に、表面に正極層を担持している正極塗工部と、表面に正極層を担持していない正極未塗工部とを含む。
【００５４】
正極集電体の正極未塗工部の面積の正極塗工部の面積に対する割合は、０．０７以上０．０９以下である。
【００５５】
この割合が０．０９を超えると、正極における正極層の割合が小さくなり過ぎ、この正極を具備する非水電解質電池の容量が低下する。電池容量の低下は、電極への負荷を増大させて、出力が低下する。一方、この割合が０．０７未満であると、正極未塗工部が小さくなり過ぎ、この電極群を非水電解質電池において用いた場合、正極未塗工部における電流密度が高くなり過ぎ、過剰な熱が発生するおそれがある。
【００５６】
正極未塗工部の面積の正極塗工部の面積に対する割合は、好ましくは、０．０７以上０．０８以下である。
【００５７】
正極集電体は、例えば、一対の長辺を有する帯状であり得る。正極層は、例えば、正極未塗工部が正極集電体の一方の長辺を含むように形成され得る。正極層は、正極集電体の長辺に平行に端面が形成されるように形成されても良いし、又は正極層の端面は正極集電体の長辺に平行でなくても良い。
【００５８】
このように正極層が形成されることにより、正極塗工部と正極未塗工部とが互いに隣り合うことができる。正極未塗工部が含む長辺から正極塗工部までの距離を、ここでは、正極未塗工部の幅と呼ぶ。
【００５９】
正極層の端面が正極集電体の長辺に平行でない場合、正極未塗工部の幅は、正極未塗工部が含む長辺から正極未塗工部までの距離のうち最小の長さの距離とする。
【００６０】
（５）負極と正極との関係
負極塗工部の面積は、正極塗工部の面積よりも大きいことが好ましい。
【００６１】
電極層の塗工端部では、電流が集中しやすく、発熱が生じやすい。負極塗工部の面積が正極塗工部の面積よりも大きい電極群では、正極層の塗工端部に負極層が対向することができるため、電流が負極に流れやすくなり、その結果、正極における電流集中の影響を少なくすることができる。
【００６２】
一方、負極層が含むリチウムチタン酸化物は、レート特性に優れるので、充放電中の発熱を素早く電池全体に拡散することができる。そのため、負極は正極よりも電極層の塗工端部の電流集中の影響が少ない。したがって、負極層の塗工端部には正極層が対向しなくてもよい。
【００６３】
つまり、第１の実施形態に係る電極群のうち負極塗工部の面積が正極塗工部の面積よりも大きいものは、充放電中の発熱の偏りと劣化とを更に抑制することができる。
【００６４】
（６）電極群の構造
第１の実施形態に係る電極群は、例えば、捲回型の電極群であり得る。捲回型の電極群は、捲回構造は、正極及び負極を間にセパレータを挟んで積層し、かくして得られた積層体を渦巻状に捲回した構造であり得る。
【００６５】
第１の実施形態に係る電極群では、負極集電体の一方の長辺を含む負極未塗工部の一部と、正極集電体の一方の長辺を含む正極未塗工部の一部とが、互いに反対の向きに、前記電極群から突出することができる。これにより、負極未塗工部及び正極未塗工部が露出するので、これらを負極タブ及び正極タブとしてそれぞれ用いることが容易になる。
【００６６】
この場合、電極群の長さに対する、負極未塗工部のうち電極群から突出した部分の長さの割合が、０．０３以上０．０５未満であることが好ましい。第１の実施形態に係る電極群のうちこのような電極群は、非水電解質電池において用いた場合、負極未塗工部のうち電極群から突出した部分に接続する端子の幅を十分に確保することができ、それにより電流密度の増大を抑えることができ、ひいては過剰な発熱をより抑制することができる。一方、このような電極群は、非水電解質電池において用いた場合、電極群における正極層及び負極層の相対的な面積を十分にとることができ、十分な容量を確保することができる。十分な容量を確保することにより、電極群への負荷、ひいては出力の低下を抑制することができる。
【００６７】
（７）セパレータの空隙率
第１の実施形態に係る電極群が具備するセパレータの空隙率は、５０％以上８０％以下あることが好ましい。空隙率が５０％以上であると、充放電中に生じた発熱をセル内に素早く拡散することができる。その結果、放電中の温度に不均衡が生じるのを防ぐことができる。それにより、電極群において、局所的に過電圧が生じたり、局所的に高温な箇所が生じることを防ぐことができる。その結果、劣化によるサイクル特性が低下や、レート特性の低下を防ぐことができる。空隙率が８０％以下であると、正極と負極と間に十分な絶縁性を提供することができる。これにより、正極と負極との間の短絡を更に十分に抑えることができる。その結果、放電中のＬｉイオンの移動を十分に行うことができ、レート特性が低下することを防ぐことができる。更に、欄楽による副反応の増大を防ぐことができるため、サイクル特性が低下することを防ぐことができる。セパレータのより好ましい空隙率の範囲は、６０％以上７５％以下である。
【００６８】
次に、第１の実施形態に係る電極群において用いることができる各材料の例について、詳細に説明する。
【００６９】
（１）負極
負極層は、負極活物質と、必要に応じて導電剤及び結着剤とを含むことができる。
【００７０】
リチウムチタン酸化物は、負極活物質に含まれる。
【００７１】
負極活物質は、平均一次粒子径が１μｍ以下で、Ｎ2吸着によるＢＥＴ法での比表面積が５ｍ2／ｇ以上５０ｍ2／ｇ以下の範囲であることが好ましい。このような平均粒子径及び比表面積を有する負極活物質は、その利用率を高めることができ、実質的に高い容量を取り出すことができる。なお、Ｎ2ガス吸着によるＢＥＴ比表面積は、例えば、島津製作所株式会社のマイクロメリテックスＡＳＰＡ−２０１０を使用し、吸着ガスにはＮ2を使用して測定することができる。
【００７２】
導電剤は、活物質間の電気伝導性の補助と担持触媒の反応場を形成する役割を担う。従って、導電剤には高い電気伝導性が求められる。導電剤としては例えば導電性粒子を用いることができる。導電性粒子は、特に限定されないが、天然黒鉛や人造黒鉛などのグラファイト類、アセチレンブラックやケッチェンブラックなどのカーボンブラック類、カーボンナノチューブやカーボンナノファイバーなどの気相成長炭素繊維からなる群から選ばれる少なくとも１つの炭素材料粒子が好ましい。一方、ダイヤモンドライクカーボンやグラッシーカーボン、導電性高分子などは、電気伝導性が導電性粒子に比べ低く、高コストにもなるため、好ましくない。
【００７３】
導電性粒子の粒子径は特に限定されないが、平均一次粒子径が０．０１μｍ以上５μｍ以下であることが好ましい。導電性粒子の粒子径が前記範囲内にあることにより、導電性粒子の表面を金属又は合金が粒子状に担持することができる。この担持によって、上記効果を十分に発揮することができる。平均一次粒子径は以下の方法で測定される。ＴＥＭ観察により、導電性粒子の直径を求め、任意の個数の平均値を平均一次粒子径とする。
【００７４】
結着剤は、活物質と集電体とを結着させるために配合される。結着剤としては、例えば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などが挙げられる。
【００７５】
負極集電体には、例えば、金属箔又は合金箔が用いることができる。集電体の厚さは、望ましくは２０μｍ以下、より好ましくは１５μｍ以下である。
【００７６】
金属箔としては銅箔、アルミニウム箔といったものが挙げられる。アルミニウム箔の場合、９９重量％以上の純度を有することが好ましい。
【００７７】
合金箔としてはステンレス箔、アルミニウム合金箔といったものが挙げられる。アルミニウム合金箔では、マグネシウム、亜鉛、ケイ素などの元素を含む合金であることが好ましい。合金成分として含まれる鉄、銅、ニッケル、クロムなどの遷移金属は１重量％以下にすることが好ましい。
【００７８】
負極は、例えば、粉末状の負極活物質に導電剤及び結着剤を添加し、これらを適当な溶媒に懸濁させ、この懸濁物（スラリー）を集電体に塗布、乾燥、プレスして帯状電極にすることにより作製することができる。スラリー塗布は、先に説明したように負極塗工部及び負極未塗工部が負極集電体に形成されるように行う。
【００７９】
負極作製用スラリーを調製する際、負極活物質、導電剤及び結着剤は、それぞれ、７０重量％以上９６重量％以下、２重量％以上２８重量％以下、２重量％以上２８重量％以下の割合で配合することが好ましい。
【００８０】
導電剤の含有量が２重量％以上であると、負極層の集電性能を向上させることができる。また、結着剤の含有量が２重量％以上であると、負極層と集電体との間の結着性を十分に得ることができる。そのため、上記配合によると、サイクル特性を更に向上させることができる。一方、容量を大きくする観点から、導電剤及び結着剤はそれぞれ２８重量％以下にすることが好ましい。
【００８１】
（２）セパレータ
セパレータの材料は、先に説明したとおりである。
【００８２】
（３）正極
正極層は、正極活物質を含むことができる。正極層は、必要に応じて、導電剤及び結着剤を更に含むこともできる。
【００８３】
正極活物質には、種々の酸化物、硫化物などが挙げられる。例えば、二酸化マンガン（ＭｎＯ2）、酸化鉄、酸化銅、酸化ニッケル、リチウムマンガン複合酸化物（例えば、ＬｉxＭｎ2Ｏ4またはＬｉxＭｎＯ2）、リチウムニッケル複合酸化物（例えばＬｉxＮｉＯ2）、リチウムコバルト複合酸化物（ＬｉxＣｏＯ2）、リチウムニッケルコバルト複合酸化物（例えばＬｉxＮｉ1-y-zＣｏyＭzＯ2（ＭはＡｌ、Ｃｒ及びＦｅよりなる群から選択される少なくとも１種類の元素であり、０≦ｙ≦０．５、０≦ｚ≦０．１である））、リチウムマンガンコバルト複合酸化物（例えばＬｉxＭｎ1-ｙ-ｚＣｏyＭzＯ2（ＭはＡｌ、Ｃｒ及びＦｅよりなる群から選択される少なくとも１種類の元素であり、０≦ｙ≦０．５、０≦ｚ≦０．１である））、リチウムマンガンニッケル複合化合物（例えばＬｉxＭｎ1/2Ｎｉ1/2Ｏ2）、スピネル型リチウムマンガンニッケル複合酸化物（例えばＬｉxＭｎ2-yＮｉyＯ4）、オリビン構造を有するリチウムリン酸化物（例えば、ＬｉxＦｅＰＯ4、ＬｉxＦｅ1-yＭｎyＰＯ4、ＬｉxＣｏＰＯ4など）、硫酸鉄（例えばＦｅ2（ＳＯ4）3）、バナジウム酸化物（例えばＶ2Ｏ5）などが挙げられる。
【００８４】
また、正極活物質の他の例としては、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、イオウ（Ｓ）、フッ化カーボンなどの有機材料および無機材料も挙げられる。
【００８５】
なお、上記に好ましい範囲の記載がないｘ、ｙ及びｚについては、０以上１以下の範囲であることが好ましい。
【００８６】
正極活物質の種類は、１種類または２種類以上にすることができる。
【００８７】
導電剤は、活物質間の電気伝導性の補助と担持触媒の反応場を形成する役割を担う。導電剤としては、例えばカーボンブラック、黒鉛（グラファイト）、グラフェン、フラーレン類、コークス等を挙げることができる。中でも、カーボンブラック、黒鉛が好ましく、カーボンブラックとしてはアセチレンブラック、ケッチェンブラック、ファーネスブラック等が挙げられる。
【００８８】
結着剤は、活物質と集電体とを結着させるために配合される。結着剤としては、例えば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)、ポリアクリル酸、フッ素系ゴムなどが挙げられる。
【００８９】
正極集電体は、アルミニウム箔若しくはアルミニウム合金箔から形成されることが望ましい。集電体の厚さは、好ましくは２０μｍ以下、より好ましくは１５μｍ以下である。
【００９０】
アルミニウム箔及びアルミニウム合金箔の平均結晶粒径は５０μｍ以下であることが好ましい。より好ましくは、３０μｍ以下である。更に好ましくは５μｍ以下である。平均結晶粒径が５０μｍ以下であることにより、アルミニウム箔又はアルミニウム合金箔の強度を飛躍的に増大させることができ、正極を高いプレス圧で高密度化することが可能になり、電池容量を増大させることができる。
【００９１】
アルミニウム箔の純度は９９重量％以上が好ましい。
【００９２】
アルミニウム合金としては、マグネシウム、亜鉛、ケイ素、などの元素を含む合金が好ましい。一方、鉄、銅、ニッケル、クロムなどの遷移金属の含有量は１重量％以下にすることが好ましい。
【００９３】
正極は、例えば、正極活物質に導電剤及び結着剤を添加し、これらを適当な溶媒に懸濁させ、この懸濁物をアルミニウム箔などの集電体に塗布、乾燥、プレスして帯状電極にすることにより作製される。スラリー塗布は、先に説明したように正極塗工部及び正極未塗工部が正極集電体に形成されるように行う。
【００９４】
正極作製用スラリーを調製する際、正極活物質、導電剤及び結着剤の配合比は、正極活物質８０〜９５重量％、導電剤３〜２０重量％、結着剤２〜７重量％の範囲にすることが好ましい。
【００９５】
次に、図面を参照しながら、第１の実施形態に係る電極群の例を更に詳細に説明する。
【００９６】
図１は、第１の実施形態に係る一例の電極群の部分展開斜視図である。図２は、図１に示す電極群が具備する正極の一部切欠き展開図である。図３は、図１に示す電極群が具備する負極の一部切欠き展開図である。図４は、図１に示す電極群の平面図である。図２においては、図の右側に示した正極３の一方の端部において、正極層３ｂの図示を省略している。同様に、図３においては、図の右側に示した負極４の一方の端部において、負極層４ｂの図示を省略している。また、図２及び図３に示した方向ＴＤC及び方向ＴＤAの「ＴＤ」は、”transverse direction”の略称であり、図１及び図４に示す電極群１の捲回軸方向ＴＤに対応している。一方、図２及び図３に示した方向ＭＤC及び方向ＭＤAの「ＭＤ」は、”machine direction”の略称であり、それぞれ、方向ＴＤC及び方向ＴＤAに垂直な方向である。
【００９７】
図１に示す扁平型の電極群１は、シート状の正極３と、シート状の負極４と、シート状の２枚のセパレータ５とを具備する。
【００９８】
正極３は、図２に示すように、方向ＭＤCに延びる長さＬ３の一対の長辺３ａLと、方向ＴＤCに延びる長さＷ３の一対の短辺３ａWとを有する帯状の平面形状を有している。
【００９９】
正極３は、正極集電体３ａと、正極集電体３ａの表面の一部に形成された正極層３ｂとを含んでいる。図２には図示していないが、正極集電体３ａは、両面に同じように正極層３ｂが形成されている。
【０１００】
正極集電体３ａは、正極集電体３ａの一方の長辺３ａLを含む正極塗工部３ｃと、正極集電体３ａの他方の長辺３ａLを含む正極未塗工部３ｄとを含んでいる。
【０１０１】
正極塗工部３ｃは、表面に正極層３ｂを担持している。一方、正極未塗工部３ｄは、正極層を担持していない。正極塗工部３ｃと正極未塗工部３ｄとは、方向ＴＤCにおいて互いに隣り合っている。
【０１０２】
正極塗工部３ｃ及びその上に担持された正極層３ｂは、方向ＭＤCの長さがＬ３であり、方向ＴＤCの長さがＷ３ｃである。そのため、正極塗工部３ｃの面積は、長さＬ３と長さＷ３ｃとの積である。
【０１０３】
正極未塗工部３ｄは、方向ＭＤCの長さがＬ３であり、方向ＴＤCの長さがＷ３ｄである。そのため、正極未塗工部３ｄの面積は、長さＬ３と長さＷ３ｄとの積である。
【０１０４】
ここで、方向ＴＤCにおける正極未塗工部３ｄの幅である長さＷ３ｄは、正極未塗工部３ｄが含む正極集電体３ａの長辺３ａLから正極層３ｂの端面３ｂeまでの距離であり、すなわち方向ＴＤCにおける正極３の長さＷ３と正極塗工部３ｃの長さＷ３ｃとの差である。
【０１０５】
負極４は、図３に示すように、方向ＭＤAに延びる長さＬ４の一対の長辺４ａLと、方向ＴＤAに延びる長さＷ４の一対の短辺４ａWとを有する帯状の平面形状を有している。
【０１０６】
負極４は、負極集電体４ａと、負極集電体４ａの表面の一部に形成された負極層４ｂとを含んでいる。図３には図示していないが、負極集電体４ａは、両面に同じように負極層４ｂが形成されている。
【０１０７】
負極集電体４ａは、負極集電体４ａの一方の長辺４ａLを含む負極塗工部４ｃと、負極集電体４ａの他方の長辺４ａLを含む負極未塗工部４ｄとを含んでいる。
【０１０８】
負極塗工部４ｃは、表面に負極層４ｂを担持している。一方、負極未塗工部４ｄは、負極層を担持していない。負極塗工部４ｃと負極未塗工部４ｄとは、方向ＴＤAにおいて互いに隣り合っている。
【０１０９】
負極塗工部４ｃ及びその上に担持された負極層４ｂは、方向ＭＤAの長さがＬ４であり、方向ＴＤAの長さがＷ４ｃである。そのため、負極塗工部４ｃの面積は、長さＬ４と長さＷ４ｃとの積である。
【０１１０】
負極未塗工部４ｄは、方向ＭＤAの長さがＬ４であり、方向ＴＤAの長さがＷ４ｄである。そのため、負極未塗工部４ｄの面積は、長さＬ４と長さＷ４ｄとの積である。
【０１１１】
ここで、方向ＴＤAにおける負極未塗工部４ｄの幅である長さＷ４ｄは、負極未塗工部４ｄが含む負極集電体４ａの長辺４ａLから負極層４ｂの端面４ｂeまでの距離であり、すなわち方向ＴＤAにおける負極４の長さＷ４と負極塗工部４ｃの長さＷ４ｃとの差である。
【０１１２】
このような正極３及び負極４とセパレータ５とは、一枚のセパレータ５、正極３、もう一枚のセパレータ５及び負極４の順で積層された状態で、負極４を内側にし、図１に示す捲回軸方向ＴＤに延びる捲回軸を中心にして捲回されている。
【０１１３】
積層の際、正極３の一対の長辺３ａLの方向ＭＤCと、負極４の一対の長辺４ａLの方向ＭＤAとを合わせ、正極３の一対の短辺３ａWの方向ＴＤCと、負極４の一対の短辺４ａWの方向ＴＤAとを合わせている。また、一方のセパレータ５は、正極未塗工部３ｄの一部に覆いかぶさるように積層している。同様に、他方のセパレータ５は、負極未塗工部４ｄの一部に覆いかぶさるように積層している。これにより、正極３と負極４との間の短絡を防いでいる。
【０１１４】
図１及び図４に示すように、電極群１からは、正極未塗工部３ｄの一部３ｄpと負極未塗工部４ｄの一部４ｄpとが、互いに反対の向きに突出している。正極未塗工部３ｄの突出した部分３ｄpは、セパレータ５が覆いかぶさっていない部分である。負極未塗工部４ｄの突出した部分４ｄpは、セパレータ５が覆いかぶさっていない部分である。
【０１１５】
図１〜図４に示す電極群１は、先に説明したようにして捲回した積層体を扁平型にプレスすることによって得ることができる。
【０１１６】
図１〜図４に示した電極群１では、負極未塗工部４ｄの面積Ｌ４×Ｗ４ｄの、負極塗工部４ｃの面積Ｌ４×Ｗ４ｃに対する割合が０．０５以上０．０７以下である。そして、正極未塗工部３ｄの面積Ｌ３×Ｗ３ｄの、正極塗工部３ｃの面積Ｌ３×Ｗ３ｃに対する割合が０．０７以上０．０９以下である。
【０１１７】
図４に示すように、電極群１の捲回軸方向ＴＤにおける正極未塗工部３ｄの突出した部分３ｄpの長さはＷ３ｄpである。また、電極群１の捲回軸方向ＴＤにおける負極未塗工部４ｄの突出した部分４ｄpの長さはＷ４ｄpである。また、捲回軸方向ＴＤにおける電極群１の長さはＷ１である。ここで、長さＷ１に対する長さＷ３ｄp及び長さＷ４ｄpの割合は、０．０３以上０．０５未満である。
【０１１８】
［測定方法］
電極群の各寸法の測定方法を以下に説明する。
【０１１９】
まず、測定対象たる電極群を準備する。非水電解質電池に具備されている電極群は、以下の手順で準備する。
【０１２０】
まず、外装材を切断するなどして、非水電解質電池を解体する。電池を解体するときの充電状態はいずれであっても構わない。しかしながら、安全性を考慮すると、なるべく低い充電状態で実施することが望ましい。
【０１２１】
外装材の切断は、内部に挿入されている電極群が破損しない箇所で行う。この際、端子と端子に接続されたリードとを切断しても構わない。
【０１２２】
次に、解体した非水電解質電池から、電極群を取り出す。  
続いて、取り出した電極群から、電極群の寸法を測定する。捲回型電極群であれば、捲回軸方向における寸法、及び捲回軸方向と直行する方向における寸法を測定する。
【０１２３】
長さの測定には、定規、ノギス、メジャー、レーザー変位計など既知の測定方法を用いて行うことができる。なお、ノギスを用いる場合、充電状態の電池の両端に接触する部分には絶縁処理を行う必要がある。
【０１２４】
捲回型電極群の場合、続いて、電極群から突出して露出した正極未塗工部３ｄの一部３ｄpと、電極群から突出して露出した負極未塗工部４ｄの一部４ｄpとの、捲回軸方向における寸法をそれぞれ測定する。測定は、リードの接続箇所を避けて行う。この測定は、定規、ノギス、メジャーなど既知の測定方法を用いて行うことができる。
【０１２５】
続いて、電極群を、正極、負極及びセパレータに解体する。捲回型電極群の場合、電極を切断しないように、捲回とは逆方向に電極群を展開し、その後、正極、負極及びセパレータに解体する。
【０１２６】
解体後、正極の長辺の長さ及び負極の長辺の長さをそれぞれ測定する。測定は、解体後の正極及び負極を一方向に広げ、メジャーなどを用いて行う。
【０１２７】
続いて、正極集電体の正極塗工部及び正極未塗工部、並びに負極集電体の負極塗工部及び負極未塗工部の寸法を測定する。
【０１２８】
正極未塗工部の幅がほぼ一定である正極又は負極未塗工部の幅がほぼ一定である負極については、以下の手順で測定する。なお、以下の説明では、正極及び負極をまとめて電極と呼び、正極塗工部及び負極塗工部をまとめて電極塗工部と呼び、正極未塗工部及び負極未塗工部をまとめて電極未塗工部と呼ぶ。
【０１２９】
まず、電極のそれぞれを長辺の方向と垂直な方向にそって切断して、測定がしやすい大きさの幾つかの測定試料を作製する。
【０１３０】
測定試料は、電極のいずれの場所から作製しても構わない。測定試料は、複数個作製することが望ましい。
【０１３１】
また、切り取る電極の長辺方向の長さはいずれであっても構わないが測定のしやすさから３０ｃｍ以内であることが望ましい。
【０１３２】
作製した測定試料において、電極の長辺方向に垂直な方向における電極塗工部及び電極未塗工部のそれぞれの長さを測定する。測定は、定規、ノギス、メジャーなど既知の測定方法を用いて行うことができる。電極の長辺方向に垂直な方向における電極塗工部及び電極未塗工部のそれぞれの長さの測定は、測定試料の任意の位置で行っても構わない。
【０１３３】
電極の長辺方向に垂直な方向における電極塗工部の長さの平均を、電極塗工部の長さとする。同様に、電極の長辺方向に垂直な方向における電極未塗工部の長さの平均を、電極未塗工部の長さとする。
【０１３４】
このようにして算出した電極塗工部の長さに電極の長辺の長さを掛けることにより、電極塗工部の面積が算出できる。同様に、上記のようにして算出した電極未塗工部の長さに電極の長辺の長さをかけることにより、電極未塗工部の面積が算出できる。
【０１３５】
一方、正極未塗工部の幅が一定でない正極又は負極未塗工部の幅が一定でない負極については、以下の手順で測定する。なお、以下の説明でも、正極及び負極をまとめて電極と呼び、正極塗工部及び負極塗工部をまとめて電極塗工部と呼び、正極未塗工部及び負極未塗工部をまとめて電極未塗工部と呼ぶ。
【０１３６】
一方向に広げた電極の電極塗工部において、電極の長辺方向に垂直な方向における寸法が最も大きな部分の幅と、最も小さな幅とを測定する。同様に、一方向に広げた電極の電極塗工部において、電極の長辺方向に垂直な方向における寸法が最も大きな部分の幅と、最も小さな幅とを測定する。
【０１３７】
ここで、電極塗工部の最も小さな幅を、電極塗工部の幅とする。同様に、電極未塗工部の最も小さな幅を、電極未塗工部の幅とする。
【０１３８】
上記のようにして測定した電極未塗工部の電極の長辺方向に垂直な方向における寸法が最も大きな部分の幅をＷＭとし、電極未塗工部の電極の長辺方向に垂直な方向における寸法が最も小さな部分の幅Ｗｍとし、電極の長辺方向の長さをＬとした場合、電極未塗工部の面積Ｓは、以下の式で算出することができる。
【０１３９】
Ｓ＝（ＷＭ＋Ｗｍ）×Ｌ÷２
以上に説明した第１の実施形態によると、電極群が提供される。この電極群は、耐熱性に優れた負極及びセパレータを具備し、熱が発生しやすいが過剰な発熱を抑えることができるように正極層及び負極層を含んでいる。また、負極はチタン酸リチウムを含み、セパレータは厚さが３μｍ以上９μｍ以下である。そのおかげで、この電極群は、非水電解質電池で用いられた場合、電池特性の低下を防ぐことができ、更には発熱を有効に利用することができる。従って、第１の実施形態に係る電極群は、レート特性とサイクル特性とに優れた非水電解質電池を実現することができる。
【０１４０】
（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、第１の実施形態に係る電極群と、非水電解質とを具備する。
【０１４１】
第２の実施形態に係る非水電解質電池において、非水電解質は、電極群に含浸されて保持され得る。
【０１４２】
以下、第２の実施形態に係る非水電解質電池について、詳細に説明する。
【０１４３】
第２の実施形態に係る非水電解質電池は、容器を更に具備することができる。容器は、第１の実施形態に係る電極群と、非水電解質とを収容することができる。
【０１４４】
第２の実施形態に係る非水電解質電池は、正極リード及び負極リードを更に具備することができる。正極リードは、電極群の正極未塗工部に電気的に接続され得る。それにより、正極リードは、正極と外部端子との間で電子が移動するための導体として働くことができる。同様に、負極リードは、電極群の負極未塗工部に電気的に接続され得る。それにより、負極リードは、負極と外部端子との間で電子が移動するための導体として働くことができる。
【０１４５】
第２の実施形態に係る非水電解質電池は、正極端子及び負極端子を更に具備することができる。正極端子は、正極に直接又は正極リードを介して電気的に接続されている。同様に、負極端子は、負極に直接又は負極リードを介して電気的に接続されている。また、正極端子及び負極端子は、その一部が容器の外側に位置している。そのため、正極端子及び負極端子を介して、非水電解質電池から外部電子機器への電力の供給、又は発電要素から非水電解質電池へ電力の入力を行うことができる。
【０１４６】
第２の実施形態に係る非水電解質電池は、定格容量が１０Ａｈ以上５０Ａｈ未満であることが好ましい。定格容量が５０Ａｈ未満であることにより、充放電中の発熱を更に抑えることができ、ひいては熱による劣化を更に抑えることができる。また、定格容量が５０Ａｈ未満であることにより、充放電中の発熱を均一に拡散することができ、それにより、放電中の抵抗に不均一が生じることを防ぐことができ、ひいては充放電の進行が異なる領域が生じることを防ぐことができる。その結果、定格容量が５０Ａｈ未満である第２の実施形態に係る非水電解質電池は、充放電中の過電圧を防ぐことができ、優れたレート特性を示すことができる。一方、定格容量が１０Ａｈ以上であると、抵抗の低減効果を十分に期待できる。第２の実施形態に係る非水電解質電池は、定格容量が２０Ａｈ以上４５Ａｈ未満であることがより好ましい。
【０１４７】
次に、非水電解質、正極リード、負極リード、容器、正極端子及び負極端子について、より詳細に説明する。
【０１４８】
（１）非水電解質
非水電解質は、非水溶媒と、この非水溶媒に溶解される電解質塩とを含むことができる。また、非水溶媒中にはポリマーが含まれてもよい。
【０１４９】
電解質塩の例としては、ＬｉＰＦ6、ＬｉＢＦ4、Ｌｉ（ＣＦ3ＳＯ2）2Ｎ（ビストリフルオロメタンスルホニルアミドリチウム；通称ＬｉＴＦＳＩ）、ＬｉＣＦ3ＳＯ3（通称ＬｉＴＦＳ）、Ｌｉ（Ｃ2Ｆ5ＳＯ2）2Ｎ（ビスペンタフルオロエタンスルホニルアミドリチウム；通称ＬｉＢＥＴＩ）、ＬｉＣｌＯ4、ＬｉＡｓＦ6、ＬｉＳｂＦ6、ビスオキサラトホウ酸リチウム（ＬｉＢ（Ｃ2Ｏ4）2（通称ＬｉＢＯＢ））、ジフルオロ（オキサラト）ホウ酸リチウム（ＬｉＦ2ＢＣ2Ｏ4）、ジフルオロ（トリフルオロ−２−オキシド−２−トリフルオロ−メチルプロピオナト（２−）−０，０）ホウ酸リチウム（ＬｉＢＦ2（ＯＣＯＯＣ（ＣＦ3）2）（通称ＬｉＢＦ2（ＨＨＩＢ）））、ジフルオロリン酸リチウム（ＬｉＰＯ2Ｆ2）等のリチウム塩が挙げられる。
【０１５０】
これらの電解質塩は、一種類で使用してもよいし又は二種類以上を混合して用いてもよい。
【０１５１】
特に、ＬｉＰＦ6、ＬｉＢＦ4、ビスオキサラトホウ酸リチウム（ＬｉＢ（Ｃ2Ｏ4）2（通称ＬｉＢＯＢ））、ジフルオロ（オキサラト）ホウ酸リチウム（ＬｉＦ2ＢＣ2Ｏ4）、ジフルオロ（トリフルオロ−２−オキシド−２−トリフルオロ−メチルプロピオナト（２−）−０，０）ホウ酸リチウム（ＬｉＢＦ2（ＯＣＯＯＣ（ＣＦ3）2）（通称ＬｉＢＦ2（ＨＨＩＢ）））、ジフルオロリン酸リチウム（ＬｉＰＯ2Ｆ2）が好ましい。
【０１５２】
電解質塩濃度は、０．５Ｍ以上、３.０Ｍ以下の範囲内とすることが好ましい。これにより、高負荷電流を流した場合の性能を向上することができる。
【０１５３】
非水溶媒としては、特に限定されるものではないが、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、エチレンカーボネート（ＥＣ）、１，２−ジメトキシエタン（ＤＭＥ）、γ−ブチロラクトン（ＧＢＬ）、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、２−メチルテトラヒドロフラン（２−ＭｅＨＦ）、１，３−ジオキソラン、スルホラン、アセトニトリル（ＡＮ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、ジメチルカーボネイト（ＤＭＣ）、メチルエチルカーボネート（ＭＥＣ）、ジプロピルカーボネート（ＤＰＣ）等が挙げられる。
【０１５４】
これらの溶媒は１種類で使用してもよいし又は２種類以上を混合して用いてもよい。
【０１５５】
また、溶媒を二種類以上組み合わせる場合、全ての溶媒に誘電率が２０以上のものの中から選ぶことが好ましい。
【０１５６】
この非水電解質に、添加剤を添加してもよい。添加剤としては、特に限定されるものではないが、ビニレンカーボネイト（ＶＣ）、フルオロビニレンカーボネート、メチルビニレンカーボネート、フルオロメチルビニレンカーボネート、エチルビニレンカーボネート、プロピルビニレンカーボネート、ブチルビニレンカーボネート、ジメチルビニレンカーボネート、ジエチルビニレンカーボネート、ジプロピルビニレンカーボネート、ビニレンアセテート（ＶＡ）、ビニレンブチレート、ビニレンヘキサネート、ビニレンクロトネート、カテコールカーボネート、プロパンスルトン、ブタンスルトン等が挙げられる。
【０１５７】
添加剤の種類は、１種類又は２種類以上にすることができる。
【０１５８】
（２）正極リード及び負極リード
正極リードは、例えば、アルミニウム、又は、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｕ、又はＳｉから選択される少なくとも１種類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。正極集電体との接触抵抗を低減するために、正極リード端子は正極集電体と同様の材料から形成されることが好ましい。
【０１５９】
負極リードは、例えば、アルミニウム、又は、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｕ、又はＳｉから選択される少なくとも１種類の元素を含有するアルミニウム合金から形成することができる。負極集電体との接触抵抗を低減するために、負極リードは負極集電体と同様の材料から形成されることが好ましい。負極リードは負極未塗工部と同じ幅で形成されることが好ましい。
【０１６０】
なお、正極リード及び負極リードは省略することもできる。
【０１６１】
（３）容器
容器としては、例えば、金属製容器又は樹脂製容器を用いることができる。
【０１６２】
金属製容器は、例えば、厚さが３ｍｍ以下のものを用いることができる。金属製容器は、厚さが０．５ｍｍ以下であることがより好ましい。
【０１６３】
金属製容器は、アルミニウム又はアルミニウム合金等から作られる。アルミニウム合金としては、マグネシウム、亜鉛、ケイ素等の元素を含む合金が好ましい。
【０１６４】
合金中に鉄、銅、ニッケル、クロム等の遷移金属が含む場合、その量は１００ｐｐｍ以下にすることが好ましい。
【０１６５】
樹脂製容器としては、例えば、ポリオレフィン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリスチレン系樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂、ポリフェニレン系樹脂、フッ素系樹脂等からなる樹脂製容器を用いることができる。
【０１６６】
或いは、容器としては、金属箔が２枚の樹脂層の間に挟まれたラミネートフィルム製の容器を用いることもできる。
【０１６７】
容器の形状、すなわち電池形状は、電池の用途に応じて選択することができる。例えば、電池形状としては、扁平型（薄型）、角型、円筒型、コイン型、ボタン型等が挙げられる。また、電池の用途としては、例えば、携帯用電子機器等に積載される小型用途、二輪乃至四輪の自動車等に積載される大型用途が挙げられ、第２の実施形態に係る非水電解質電池はいずれの用途にも適用することができる。
【０１６８】
（４）正極端子及び負極端子
正極端子は、例えば、正極集電体又は正極リードと同様の材料から形成することができる。負極端子は、例えば負極集電体又は負極リードと同様の材料から形成することができる。
【０１６９】
容器が金属製容器である場合、容器が正極端子又は負極端子の何れかの役割を担うこともできる。
【０１７０】
次に、第２の実施形態に係る非水電解質電池の一例を、図５〜図７を参照しながら詳細に説明する。
【０１７１】
図５は、第２の実施形態に係る一例の非水電解質電池の概略斜視図である。図６は、図５に示す非水電解質電池の１つの分解斜視図である。図７は、図５に示す非水電解質電池の更なる分解斜視図である。
【０１７２】
この例の非水電解質電池１００は、図５〜図７に示すように、外装部材１１１と、外装部材１１１内に収納された電極群１と、電極群１に含浸された非水電解液（図示せず）とを具備する角形非水電解質電池である。
【０１７３】
電極群１は、図１〜図４を参照しながら説明した、扁平形状の捲回型電極群１である。電極群１は、正極未塗工部３ｄのうち電極群１から突出した部分３ｄpと負極未塗工部４ｄのうち電極群１から突出した部分４ｄpとを除いた部分が、絶縁テープ１０で被覆されている。
【０１７４】
図５〜図７に示すように、外装部材１１１は、開口部を有する有底矩形筒状の金属製容器１１１ａと、容器１１１ａの開口部に配置された矩形板状の封口体１１１ｂとを含む。封口体１１１ｂは、容器１１１ａの開口部に、例えばレーザー溶接等の溶接により接合されている。封口体１１１ｂには、２つの貫通孔（図示しない）と、注入口（図示しない）とが開口されている。
【０１７５】
図６及び図７に示すように、この例の非水電解質電池１００は、正極リード６及び負極リード７を更に具備する。
【０１７６】
正極リード６は、貫通孔６ｂを有する接続プレート６ａと、接続プレート６ａから二又に分岐して下方に延出した集電部６ｃとを有する。負極リード７も同様に、貫通孔７ｂを有する接続プレート７ａと、接続プレート７ａから二又に分岐して下方に延出した集電部７ｃとを有する。
【０１７７】
図６及び図７に示すように、絶縁体８が、封口体１１１ｂの裏面に配置されている。絶縁体８は、裏面に第１の凹部８ａ及び第２の凹部８ｂを有する。第１の凹部８ａ及び第２の凹部８ｂには、それぞれ、貫通孔８ａ’及び貫通孔８ｂ’が開口されており、各貫通孔８ａ’及び８ｂ’は、封口体１１１ｂの貫通孔にそれぞれ連通している。第１の凹部８ａ内には正極リード６の接続プレート６ａが配置されており、第２の凹部８ｂ内には負極リード７の接続プレート７ａが配置されている。また、絶縁体８には、封口体１１１ｂの注入口と連通する貫通穴８ｃが開口されている。
【０１７８】
正極リード６は、二又の集電部６ｃの間に、電極群２の正極未塗工部３ｄの一部３ｄpの外周を挟んでこれと接合されている。また、負極リード７は、二又の集電部７ｃの間に、電極群２の負極未塗工部４ｄの一部４ｄpの外周を挟んでこれと接合されている。こうして、正極リード６と電極群２の正極３とが電気的に接続されており、負極リード７と電極群２の負極４とが電気的に接続されている。
【０１７９】
図６及び図７に示すように、この例の非水電解質電池１００は、２つの絶縁部材９ａを具備している。一方の絶縁部材９ａは、正極リード６と正極未塗工部３ｄの一部３ｄpとの接合部分を被覆している。他方の絶縁部材９ａは、負極リード７と負極未塗工部４ｄの一部４ｄpとの接合部分を被覆している。２つの絶縁部材９ａは、それぞれ、二つ折りにした絶縁テープ９ｂによって電極群２に固定されている。２つの絶縁部材９ａは、振動吸収部材としても働くことができる。
【０１８０】
図５〜図７に示すように、この例の非水電解質電池１は、正極端子１１３及び負極端子１１４を更に具備する。
【０１８１】
正極端子１１３は、矩形状の頭部１１３ａと、頭部１１３ａの裏面から下方に延出した軸部１１３ｂとを含む。同様に、負極端子１１４は、矩形状の頭部１１４ａと、頭部１１４ａの裏面から下方に延出した軸部１１４ｂとを含む。正極端子１１３及び負極端子１１４は、それぞれ、封口体１１１ｂの上面に絶縁ガスケット１１５を介して配置されている。正極端子１１３の軸部１１３ｂは、絶縁ガスケット１１５の貫通孔１１５ａ、封口体１１１ｂの貫通孔、絶縁体８の貫通孔８ａ’、正極リード６の接続プレート６ａの貫通孔６ｂに挿入され、これらにかしめ固定されている。また、負極端子１１４の軸部１１４ｂは、絶縁ガスケット１１５の貫通孔１１５ａ、封口体１１１ｂの貫通孔、絶縁体８の貫通孔８ｂ’、負極リード７の接続プレート７ａの貫通孔７ｂに挿入され、これらにかしめ固定されている。これにより、正極端子１１３と正極リード６が電気的に接続され、負極端子１１４と負極リード７が電気的に接続されている。
【０１８２】
上述した構成の非水電解質電池１００において、非水電解質の注入は、容器１１１ａ内に電極群１を収容して容器１１１ａの開口部に封口体１１１ｂを接合した後、封口体１１１ｂに開口された注入口を通して行うことができる。非水電解質注入後、図５に示すように、注入口に金属製の封止栓１２３をはめ込み、これを溶接することによって、外装部材１１１を密封することができる。
【０１８３】
以上に説明した第２の実施形態に係る非水電解質電池は、第１の実施形態に係る電極群を具備する。そのため、第２の実施形態に係る非水電解質電池は、優れたレート特性とサイクル特性とを示すことができる。
【０１８４】
［実施例］
以下に例を挙げ、本発明をさらに詳しく説明するが、発明の主旨を超えない限り本発明は以下に掲載される実施例に限定されるものでない。
【０１８５】
（実施例１）
実施例１では、以下の手順で、図５〜図７に示す非水電解質電池１００と同様の構造を有する非水電解質で電池を作製した。
【０１８６】
＜負極の作製＞
負極活物質として、１．５５Ｖ（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ+）の電位でリチウムの吸蔵及び放出が可能なスピネル型構造のリチウムチタン酸化物（Ｌｉ4Ｔｉ5Ｏ12）の粉末を用いた。この負極活物質を９０重量％の割合で含み、導電剤としてアセチレンブラックを５重量％の割合で含み、且つ結着剤としてポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）を５重量％の割合で含む負極合剤を調製した。この負極合剤をＮ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）に加えて、負極作製用スラリーを調製した。負極作製用スラリーは、露点が−２０℃である雰囲気下で、スラリー分散を２時間行うことにより調製した。
【０１８７】
このようにして調製した負極作製用スラリーを、厚さ１５μｍのアルミ箔（負極集電体）に塗工幅が２０４ｍｍになるように、また単位面積当たりの塗布量が６０ｇ／ｍ2になるように塗布した。この際、負極集電体５ａに、表面に負極作製用スラリーが塗布されていない帯状の部分を残した。次に、負極作製用スラリーを塗布した負極集電体を乾燥させ、次いでプレス処理に供した。さらに負極の未塗工部をスリットし、幅を１３ｍｍに調整した。かくして、幅が１３ｍｍであり、負極塗工部の面積に対する面積の割合が０．０６４である負極未塗工部と、負極層とを含む負極集電体を含む帯状の負極を作製した。
【０１８８】
＜正極の作製＞
正極活物質としてリチウムニッケルコバルトマンガン酸化物（ＬｉＮｉ0.33Ｃｏ0.33Ｍｎ0.33Ｏ2）の粉末を用いた。この正極活物質を９０重量％の割合で含み、アセチレンブラックを５重量％割合で含み且つポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）を５重量％の割合で含む正極合剤を調製した。この正極合剤をＮＭＰに加えて、正極作製用スラリーを調製した。正極作製用スラリーは、露点が−２０℃である雰囲気下で、スラリー分散を２時間行うことにより調製した。
【０１８９】
この正極作製用スラリーを厚さ１５μｍのアルミ箔（正極集電体）に塗工幅が２００ｍｍになるように、また単位面積当たりの塗布量が６０ｇ／ｍ2になるように塗布した。この際、正極集電体に、表面に正極作製用スラリーが塗布されていない帯状の部分を残した。次に、正極作製用スラリーを塗布した正極集電体を乾燥させ、次いでこれをプレス処理に供した。さらに電極の未塗工部をスリットし、幅を１５ｍｍに調整した。かくして、未塗工部幅が１５ｍｍで塗工部面積に対する比率が０．０７５である帯状の正極を作製した。
【０１９０】
＜電池の組み立て＞
厚さが７μｍであり幅が２１３ｍｍであるセルロースからなる帯状の２枚の多孔質セパレータを用意した。一方のセパレータで先に作製した正極を覆った。この際、正極の正極未塗工部の一部をセパレータから露出させた。
【０１９１】
次に、先に作製した負極をセパレータを介して正極と対向するように重ねた。この際、正極の長辺方向と負極の長辺方向とを合わせた。また、負極の負極未塗工部の一部が、正極未塗工部とは反対の方向に積層体からはみ出すように重ねた。
【０１９２】
次に、他方のセパレータで負極を更に覆った。この際、負極の負極未塗工部の一部をセパレータから露出させた。かくして、積層体を得た。
【０１９３】
この積層体を、正極及び負極の短辺の方向と平行であり且つ長辺の方向と垂直な方向を捲回軸として、渦巻状に捲回した。かくして、渦巻状の電極群を作製した。この電極群をプレスに供して、扁平状に成形した。
【０１９４】
成形後、捲回軸方向における電極群の長さに対する、同じ方向における負極未塗工部の露出部分の長さの割合は０．０３６であった。同様に、捲回軸方向における電極群の長さに対する、同じ方向における正極未塗工部の露出部分の長さの割合は０．０３６であった。
【０１９５】
＜非水電解質の調製＞
３３体積％のエチレンカーボネート（ＥＣ）及び６７体積％のジエチルカーボネート（ＤＥＣ）からなる非水溶媒中に、１．０ＭのＬｉＰＦ6を混合して溶解させて、非水電解質を調製した。
【０１９６】
＜電池の組み立て＞
先に作製した扁平状電極群において、正極未塗工部のうち露出した部分に正極リードを電気的に接続した。同様に、負極未塗工部のうち露出した部分に負極リードを電気的に接続した。
【０１９７】
次に、厚さが０．３ｍｍであるアルミニウム製の蓋体を準備した。この蓋体は、ガスケットによりこの蓋体から絶縁された正極端子及び負極端子を備えていた。続いて、蓋体の正極端子に正極リードを接続した。同様に、蓋体の負極端子に負極リードを接続した。
【０１９８】
蓋体の両端子に電気的に接続された電極群を、厚さ０．３ｍｍのアルミニウムからなる缶形状の容器に挿入して、先の蓋体で封止した。電池のサイズは、幅が２５．０ｃｍであり、厚さが２．５ｃｍであり、高さが１１．０ｃｍ（端子は含まない）であった。かくして、定格容量が４５．２Ａｈの実施例１の非水電解質電池を組み立てた。
【０１９９】
＜初充電及び再充電＞
この電池を、０．２Ｃレートで電池電圧が２．８Ｖになるまで充電し、そのまま２．８Ｖで３時間放置した。このとき電池の充電率を１００％、すなわち満充電とした。その後、非水電解質電池を０．２Ｃレートで電池電圧が１．５Ｖになるまで放電した。次いで、この電池を、充電率が５０％となるよう再充電した。
【０２００】
＜初回放電容量の測定＞
続いて、この電池を、３０℃環境下で１Ｃレートで１サイクル充放電した、このときの放電容量を測定し、初回放電容量とした。その結果を表２に示す。その後、再度充電して充電率を５０％に調整した。なお、単電池を満充電電圧まで充電した際の充電容量を充電時間で割った１時間当たりの電流値を１Ｃとした。
【０２０１】
＜レート試験＞
次いで、非水電解質電池を３０℃環境で充電率が１００％になるよう充電を行い、次いで１Ｃレートで電池電圧が１．５Ｖになるまで放電を行い、容量を記録した。続いて、この非水電解質電池に対し、再度充電率が１００％になるよう充電を行い、次いで放電電流５Ｃレートで同様に放電を行い、容量を記録した。５Ｃレートでの放電容量の１Ｃレートの放電容量に対する比を、レート特性とした。その結果を以下の表２に示す。
【０２０２】
＜サイクル試験＞
レート試験後、電池を３０℃環境で１Ｃレートで２．８Ｖになるまで充電し、そのまま２．８Ｖで１時間放置した。続いて、３０分間休止した後、電池を１Ｃレートで電池電圧が１．５Ｖになるまで放電した。続いて、３０分間休止した。以上の充放電を１サイクルとした。このサイクルを３００回行った。３００回のサイクルを行った後、電池を１Ｃレートで更に１サイクル充放電した。この際の放電容量を測定し、この放電容量の初回放電容量に対する割合をサイクル特性とした。その結果を以下の表２に示す。
【０２０３】
＜寸法の測定＞
サイクル試験後の非水電解質電池についての各寸法を、先に説明した方法により測定した。その結果及びその結果から得られたパラメータを、以下の表１及び５にまとめる。
【０２０４】
（実施例２〜１２及び比較例１〜６）
以下に示すように製造した実施例２〜９及び比較例１〜６の電池においては、実施例１と同様に試験をし、実施例１と同様にして寸法を測定した。
【０２０５】
（実施例２及び３）
実施例２及び３では、セパレータの材料を表２に示したものに変更した以外は実施例１と同様にして、実施例２及び３非水電解質電池をそれぞれ作製した。
【０２０６】
（実施例４及び５）
実施例４及び５では、セパレータの厚さを表２に示したものに変更した以外は実施例１と同様にして、実施例４及び５の非水電解質電池をそれぞれ作製した。
【０２０７】
（実施例６〜８）
実施例６〜８では、負極及び正極における塗工部及び未塗工部の幅を表１に示したものに変更し、セパレータ幅、外装材サイズを変更した以外は実施例１と同様にして、実施例６〜８の非水電解質電池をそれぞれ作製した。
【０２０８】
（実施例９）
実施例９では、実施例１に示した電極群の捲回数を変更し、厚さを増加させ、外装材サイズを変更した以外は実施例１と同様にして、実施例９の非水電解質電池を作製した。
【０２０９】
（実施例１０）
実施例１０では、電極塗工後のスリットにおいて、負極未塗工部の面積割合及び正極未塗工部の面積割合をそれぞれ表１に示したものに変更し、セパレータ幅を２１０ｍｍに変更した以外は実施例１と同様にして、実施例１０の非水電解質電池を作製した。
【０２１０】
（実施例１１）
実施例１１では、電極塗工後のスリットにおいて、負極未塗工部の面積割合及び正極未塗工部の面積割合をそれぞれ表１に示したものに変更し、セパレータ幅を２１６ｍｍに変更した以外は実施例１と同様にして、実施例１１の非水電解質電池を作製した。
【０２１１】
（実施例１２）
実施例１２では、セパレータ幅を２１３ｍｍに変更した以外は実施例１と同様にして、実施例１２の非水電解質電池を作製した。
【０２１２】
（実施例１３）
実施例１３では、電極塗工後のスリットにおいて、負極未塗工部の面積割合及び正極未塗工部の面積割合をそれぞれ表１に示したものに変更した以外は実施例１と同様にして、実施例１２の非水電解質電池を作製した。実施例９の非水電解質電池においては、正極層の面積は負極層の面積よりも大きかった。
【０２１３】
（実施例１４及び１５）
実施例１４及び１５では、セパレータの空隙率を表２に示したものに変更した以外は実施例１と同様にして、実施例１４及び１５の非水電解質電池を作製した。
【０２１４】
(実施例１６及び１７)
比較例１６及び１７では、正極及び負極における塗工部の幅、未塗工部の幅を表１に示したものに変更し、セパレータ幅、外装材サイズを変更した以外は実施例１と同様にして、比較例１６及び１７の非水電解質電池をそれぞれ作製した。
【０２１５】
（実施例１８及び１９）
実施例１８及び１９では、セパレータの空隙率を表２に示したものに変更した以外は実施例１と同様にして、実施例１８及び１９の非水電解質電池を作製した。
【０２１６】
（比較例１）
比較例１では、セパレータ厚さを１５μｍに変更した以外は実施例１と同様にして、比較例１の非水電解質電池を作製した。
【０２１７】
（比較例２）
比較例２では、以下の点を除いては実施例１と同様にして、比較例２の非水電解質電池を作製した。
【０２１８】
電極塗工時の負極塗工部の幅を１８２ｍｍとし、スリット後の負極未塗工部の幅を２０ｍｍとして負極を作製した。負極塗工部の面積に対する負極未塗工部の面積の割合は０．１１であった。
【０２１９】
（比較例３）
比較例３では、以下の点を除いては実施例１と同様にして、比較例３の非水電解質電池を作製した。
【０２２０】
電極塗工時の正極塗工幅の幅を１８６ｍｍとし、スリット後の正極未塗工部の幅を２４ｍｍとして正極を作製した。正極塗工部の面積に対する正極未塗工部の面積の割合は０．１３であった。
【０２２１】
（比較例４）
比較例４では、セパレータ材質をポリオレフィン材料であるポリエチレン製多孔質セパレータに変更した以外は実施例１と同様にして、比較例４の非水電解質電池を作製した。  （比較例５）
比較例５では、負極材料をカーボンに変更した以外は実施例１と同様にして、比較例５の非水電解質電池を作製した。なお、比較例５では、負極スラリーを厚さ１５μｍの銅箔（負極集電体）に単位面積当たりの塗布量が４０ｇ／ｍ2になるように塗布した。負極塗工部及び負極未塗工部のそれぞれの幅は、実施例１と同様にした。また、比較例５では、正極スラリーの塗布条件を実施例１と同様にした。かくして、初期容量が実施例１の非水電解質のそれと同様である比較例５の非水電解質電池を製造した。
【０２２２】
（比較例６）
比較例６では、負極材料をカーボンに変更し、更にセパレータの厚さを３０μｍに変更した以外は実施例１と同様にして、比較例６の非水電解質電池を作製した。なお、比較例６では、負極スラリーを厚さ１５μｍの銅箔（負極集電体）に単位面積当たりの塗布量が８０ｇ／ｍ2になるように塗布した。負極塗工部及び負極未塗工部のそれぞれの幅は、実施例１と同様にした。また、比較例６では、正極スラリーを厚さ１５μｍのアルミ箔（正極集電体）に単位面積当たりの塗布量が１２０ｇ／ｍ2になるように塗布した。かくして、初期容量が実施例１の非水電解質のそれと同様である比較例６の非水電解質電池を製造した。
【０２２３】
＜結果＞
実施例１〜１９及び比較例１〜６の非水電解質電池に対して行った寸法測定及び電池と特性試験の結果を以下の表１〜表５にまとめる。
【表１】
0006363439.tif 000002
【０２２４】
【表２】
0006363439.tif 000003
【０２２５】
【表３】
0006363439.tif 000004
【０２２６】
【表４】
0006363439.tif 000005
【０２２７】
【表５】
0006363439.tif 000006
【０２２８】
表５の結果から、実施例１〜１９の非水電解質電池は、いずれも、高いレート特性とサイクル特性とを両立していたことが分かる。この結果は、以下の理由による。まず、実施例の非水電解質電池では、充放電時の発熱を効率的に使い、抵抗上昇を抑えることができた。その結果、５Ｃレートの大電流であっても、ほとんど容量が劣化しなかった。更に、実施例１〜１９の非水電解質電池は、サイクル試験時の容量劣化が小さかった。これは、実施例１〜１９の非水電解質電池では、サイクル試験時に発生した発熱を電池内に均一に拡散することで、局所的な劣化を抑制できたためと考えられる。これらのおかげで、実施例１〜１９の非水電解質電池は、発熱によりレート特性を改善しつつ、その発熱によるサイクル劣化を抑制できた。
【０２２９】
実施例１〜１９と比較例１との結果を比較すると、比較例１の非水電解質電池が、実施例１〜１９の非水電解質電池に比べて、レート特性及びサイクル特性に劣っていたことが分かる。これは、比較例１の非水電解質電池は、セパレータが１５μｍと厚く、充放電時の発熱を電池内に均一に拡散し切れなかったことが原因であると推察される。また、比較例１の非水電解質電池は、セパレータが厚くなることによる抵抗上昇も発生し、その結果レート特性に優れなかったと推察される。
【０２３０】
実施例１〜１９と比較例２との結果を比較すると、比較例２の非水電解質電池が、実施例１〜１９の非水電解質電池に比べて、レート特性に劣っていたことが分かる。これは、比較例２では、負極未塗工部の幅が２０ｍｍであり且つ負極塗工部の面積に対する負極未塗工部の面積の割合が０．１１であったため、レート試験中の負極集電部分の発熱量が小さく、充放電中に電池の温度が増加せず、抵抗が低下しなかったため、レート特性が低下したと考えられる。更に、比較例２では、正極塗工端部が負極と対向しておらず、この部分で電流集中が起こったため、正極塗工端部において部分的に劣化が引き起こされ、サイクル特性が悪化したと考えられる。
【０２３１】
実施例１〜１９と比較例３との結果を比較すると、比較例３の非水電解質電池が、実施例１〜１９の非水電解質電池に比べて、レート特性に劣っていたことが分かる。これは、比較例３では、正極塗工部の面積に対する正極未塗工部の面積の割合が０．１３であったため、正極塗工部の面積の比率が低く、レート試験中の正極集電部分の発熱量が小さく、充放電中に電池の温度が増加せず、抵抗が低下しなかったためだと考えられる。更に、比較例３では、電池の定格容量に対し負極塗工部面積が小さくなり、電流密度が増加したことにより負極の負荷が高くなり、サイクル特性が悪化したと考えられる。
【０２３２】
実施例１〜１９と比較例４との結果を比較すると、比較例４は特にサイクル特性が劣化していることが分かった。これは、耐熱性の低いポリオレフィン樹脂を用いたセパレータを用いたことにより、充放電中の発熱によりセパレータ物性が劣化し、それが抵抗上昇に繋がったことが原因であると考えられる。
【０２３３】
実施例１〜１９と比較例５及び６との結果を比較すると、比較例５及び６は、実施例のサイクル特性に対し、著しく劣ったサイクル特性を示したことが分かる。特に、比較例５では、サイクル中に内部短絡が生じたと考えられ、実質的にサイクル後に充放電が行えなくなっていた。比較例５では、充放電サイクルを繰り返すことにより、カーボン負極の表面上にリチウムデンドライトが析出し、このリチウムデンドライトが７μｍの厚さのセパレータを突き破って、正極と負極との間の短絡が起こったと考えられる。この結果から、カーボン負極材料では、実施例に関わる厚さのセパレータの使用が困難であることが分かった。また、セパレータを厚くし、短絡を防いだ比較例６であっても、依然としてサイクル劣化が大きいことが分かった。これは、充放電中の発熱が大きい環境では、カーボン負極の劣化が進行し、サイクル特性が低下してしまったことが原因であると考えられる。
【０２３４】
以上に説明した少なくとも一つの実施形態及び実施例に係る電極群は、耐熱性に優れた負極及びセパレータを具備し、熱が発生しやすいが過剰な発熱を抑えることができるように正極層及び負極層を含んでいる。また、負極はチタン酸リチウムを含み、セパレータは厚さが３μｍ以上９μｍ以下である。そのおかげで、この電極群は、非水電解質電池で用いられた場合、電池特性の低下を防ぐことができ、更には発熱を有効に利用することができる。従って、この電極群は、レート特性とサイクル特性とに優れた非水電解質電池を実現することができる。
【０２３５】
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】
【０２３６】
１…電極群、３…正極、３ａ…正極集電体、３ａL…正極集電体の長辺、３ａW…正極集電体の短辺、３ｂ…正極層、３ｂe…正極層の端面、３ｃ…正極塗工部、３ｄ…正極未塗工部、３ｄp…正極未塗工部の一部、４…負極、４ａ…負極集電体、４ａL…負極集電体の長辺、４ａW…負極集電体の短辺、４ｂ…負極層、４ｂe…負極層の端面、４ｃ…負極塗工部、４ｄ…負極未塗工部、４ｄp…負極未塗工部の一部、５…セパレータ、６…正極リード、６ａ…接続プレート、６ｂ…貫通孔、６ｃ…集電部、７…負極リード、７ａ…接続プレート、７ｂ…貫通孔、７ｃ…集電部、８…絶縁体、８ａ…第１の凹部、８ａ’…貫通孔、８ｂ…第２の凹部、８ｂ’…貫通孔、８ｃ…貫通孔、９ａ…絶縁部材、９ｂ…絶縁テープ、１０…絶縁テープ、１００…非水電解質電池、１１１…外装部材、１１１ａ…容器、１１１ｂ…封口体、１１３…正極端子、１１３ａ…頭部、１１３ｂ…軸部、１１４…負極端子、１１４ａ…頭部、１１４ｂ…軸部、１１５…絶縁ガスケット、１１５ａ…貫通孔、１２３…封止栓。
【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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