(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
式（１）で表される化合物又は該化合物の焼成物を不活性ガス雰囲気下、１８００℃〜３０００℃の範囲で加熱する工程を経由して得られる炭素材料を活物質として含む負極を有するナトリウムイオン二次電池。
0005347314.tif 000007
（式中、Ｒは炭素数１〜１２の炭化水素基を表し、該炭化水素基に、水酸基、アルキル基、アルコキシル基、アリール基、アリールオキシ基、スルホニル基、ハロゲン原子、ニトロ基、チオアルキル基、シアノ基、カルボキシル基、アミノ基又はアミド基が結合していてもよい。Ｒ'は水素原子又はメチル基を表す。ｎは３、５又は７を表す。）
【請求項２】
前記式（１）におけるＲ’が水素である請求項１記載のナトリウムイオン二次電池。
【請求項３】
炭素材料が、アルカリ金属及びアルカリ土類金属の合計１００ｐｐｍ以下（重量基準）の炭素材料である請求項１又は２記載のナトリウムイオン二次電池。
【請求項４】
式（１）で表される化合物又は該化合物の焼成物が、該化合物を酸化性ガスの存在下に、４００℃以下で加熱して得られた焼成物である請求項１〜３のいずれかに記載のナトリウムイオン二次電池。
【請求項５】
炭素材料が、充填密度０．５〜０．８ｇ／ｃｍ3の炭素材料である請求項１〜４のいずれかに記載のナトリウムイオン二次電池。
【請求項６】
ナトリウムイオン二次電池を構成する電解液として、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、イソプロピルメチルカーボネート、ビニレンカーボネート及びジエチルカーボネートからなる群から選ばれる少なくとも１種のエステル系溶媒を含む電解液である請求項１〜５のいずれかに記載のナトリウムイオン二次電池。
【請求項７】
ナトリウムイオン二次電池を構成する正極として、ＮａＦｅＯ2、ＮａＮｉＯ2、ＮａＣｏＯ2、ＮａＭｎＯ2、ＮａＦｅ1-xＭ1xＯ2、ＮａＮｉ1-xＭ1xＯ2、ＮａＣｏ1-xＭ1xＯ2、ＮａＭｎ1-xＭ1xＯ2（ただし、Ｍ1は３価金属からなる群より選ばれる１種以上の元素であり、０≦ｘ＜０．５である。）で示される化合物を含む正極である請求項１〜６のいずれかに記載のナトリウムイオン二次電池。
【請求項８】
正極と負極との間に、耐熱樹脂を含有する耐熱多孔層と熱可塑性樹脂を含有するシャットダウン層とが積層されてなる積層多孔質フィルムを含む請求項１〜７のいずれか記載のナトリウムイオン二次電池。
【請求項９】
式（１）で表される化合物又は該化合物の焼成物を不活性ガス雰囲気下、１８００℃〜３０００℃の範囲で加熱する工程を経由して得られる炭素材料のナトリウムイオン二次電池用負極活物質としての使用。
0005347314.tif 000008
（式中、Ｒは炭素数１〜１２の炭化水素基を表し、該炭化水素基に、水酸基、アルキル基、アルコキシル基、アリール基、アリールオキシ基、スルホニル基、ハロゲン原子、ニトロ基、チオアルキル基、シアノ基、カルボキシル基、アミノ基又はアミド基が結合していてもよい。Ｒ'は水素原子又はメチル基を表す。ｎは３、５又は７を表す。）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非水電解質二次電池に関する。詳しくは、ナトリウムイオン二次電池等の非水電解質二次電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電気自動車、ハイブリッド自動車などの充電式の輸送機器の分野や、携帯パソコン、携帯電話、携帯オーディオ機器などの携帯電子端末の分野などでは、充放電を繰り返しても充放電容量が低下しない、いわゆる充放電特性の優れる電気エネルギー貯蔵デバイスが求められている。このような電気エネルギー貯蔵デバイスの具体例としては、電極、セパレータ及び電解液を主要部材とするナトリウムイオン二次電池などの非水電解質二次電池が挙げられる（例えば、特許文献１）。
【０００３】
【特許文献１】特開平３−１５５０６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記ナトリウムイオン二次電池においては、電解液の種類、配合等によっては、電極の能力が必ずしも十分ではないという状況があった。このような状況下、本発明の目的は、充放電特性の優れる非水電解質二次電池、特に充放電特性の優れるナトリウムイオン二次電池を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者らは、鋭意検討した結果、本発明に至った。
すなわち、本発明は、以下［１］〜［１３］のいずれか記載の発明である。
［１］式（１）で表される化合物又は該化合物の焼成物を不活性ガス雰囲気下、２００℃〜３０００℃の範囲で加熱する工程を経由して得られる炭素材料を含む電極を有する非水電解質二次電池。
0005347314.tif 000002
（式中、Ｒは炭素数１〜１２の炭化水素基を表し、該炭化水素基に、水酸基、アルキル基、アルコキシル基、アリール基、アリールオキシ基、スルホニル基、ハロゲン原子、ニトロ基、チオアルキル基、シアノ基、カルボキシル基、アミノ基又はアミド基が結合していてもよい。Ｒ'は水素原子又はメチル基を表す。ｎは３、５又は７を表す。）
［２］式（１）で表される化合物又は該化合物の焼成物を不活性ガス雰囲気下、２００℃〜３０００℃の範囲で加熱する工程を経由して得られる炭素材料を含む電極を有するナトリウムイオン二次電池。
0005347314.tif 000003
（式中、Ｒは炭素数１〜１２の炭化水素基を表し、該炭化水素基に、水酸基、アルキル基、アルコキシル基、アリール基、アリールオキシ基、スルホニル基、ハロゲン原子、ニトロ基、チオアルキル基、シアノ基、カルボキシル基、アミノ基又はアミド基が結合していてもよい。Ｒ'は水素原子又はメチル基を表す。ｎは３、５又は７を表す。）
【０００６】
［３］前記式（１）におけるＲ’が水素である［２］記載のナトリウムイオン二次電池。
［４］炭素材料が、アルカリ金属及びアルカリ土類金属の合計１００ｐｐｍ以下（重量基準）の炭素材料である［２］又は［３］記載のナトリウムイオン二次電池。
［５］式（１）で表される化合物又は該化合物の焼成物が、該化合物を酸化性ガスの存在下に、４００℃以下で加熱して得られた焼成物である［２］〜［４］のいずれかに記載のナトリウムイオン二次電池。
［６］炭素材料が、充填密度０．５〜０．８ｇ／ｃｍ3の炭素材料である［２］〜［５］のいずれかに記載のナトリウムイオン二次電池。
【０００７】
［７］ナトリウムイオン二次電池を構成する電解液として、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、イソプロピルメチルカーボネート、ビニレンカーボネート及びジエチルカーボネートからなる群から選ばれる少なくとも１種のエステル系溶媒を含む電解液である［２］〜［６］のいずれかに記載のナトリウムイオン二次電池。
［８］前記炭素材料を含む電極が負極である［２］〜［７］のいずれかに記載のナトリウムイオン二次電池。
［９］電極の正極が、ＮａＦｅＯ2、ＮａＮｉＯ2、ＮａＣｏＯ2、ＮａＭｎＯ2、ＮａＦｅ1-xＭ1xＯ2、ＮａＮｉ1-xＭ1xＯ2、ＮａＣｏ1-xＭ1xＯ2、ＮａＭｎ1-xＭ1xＯ2（ただし、Ｍ1は３価金属からなる群より選ばれる１種以上の元素であり、０≦ｘ＜０．５である。）で示される化合物を含む電極である［８］記載のナトリウムイオン二次電池。
【０００８】
［１０］前記炭素材料を含む電極が正極である［２］〜［７］のいずれかに記載のナトリウムイオン二次電池。
［１１］正極と負極との間に、耐熱樹脂を含有する耐熱多孔層と熱可塑性樹脂を含有するシャットダウン層とが積層されてなる積層多孔質フィルムを含む［２］〜［１０］のいずれか記載のナトリウムイオン二次電池。
【０００９】
［１２］式（１）で表される化合物又は該化合物の焼成物を不活性ガス雰囲気下、２００℃〜３０００℃の範囲で加熱する工程を経由して得られる炭素材料のナトリウムイオン二次電池用電極としての使用。
0005347314.tif 000004
（式中、Ｒは炭素数１〜１２の炭化水素基を表し、該炭化水素基に、水酸基、アルキル基、アルコキシル基、アリール基、アリールオキシ基、スルホニル基、ハロゲン原子、ニトロ基、チオアルキル基、シアノ基、カルボキシル基、アミノ基又はアミド基が結合していてもよい。Ｒ’は水素原子又はメチル基を表す。ｎは３、５又は７を表す。）
【００１０】
［１３］炭素材料のナトリウムイオン二次電池用電極を製造するための、式（１）で表される化合物又は該化合物の焼成物の使用。
0005347314.tif 000005
（式中、Ｒは炭素数１〜１２の炭化水素基を表し、該炭化水素基に、水酸基、アルキル基、アルコキシル基、アリール基、アリールオキシ基、スルホニル基、ハロゲン原子、ニトロ基、チオアルキル基、シアノ基、カルボキシル基、アミノ基又はアミド基が結合していてもよい。Ｒ’は水素原子又はメチル基を表す。ｎは３、５又は７を表す。）
【発明の効果】
【００１１】
本発明により、充放電特性の優れる非水電解質二次電池、特に充放電特性の優れるナトリウムイオン二次電池を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明について詳細に説明する。
まず、式（１）で表される化合物の炭化物について説明する。
式（１）中、Ｒは炭素数１〜１２の炭化水素基を表し、該炭化水素基に、水酸基、アルキル基、アルコキシル基、アリール基、アリールオキシ基、スルホニル基、ハロゲン原子、ニトロ基、チオアルキル基、シアノ基、カルボキシル基、アミノ基又はアミド基が結合していてもよい。
Ｒとしては、例えば、メチル基、エチル基又はブチル基などのアルキル基、例えば、シクロヘキシル基などのシクロアルキル基、例えば、フェニル基又はナフチル基などの芳香族性炭化水素基が挙げられる。また、前記置換基を有する炭化水素基としては、例えば、２−トリル基、３−トリル基又は４−トリル基などのアルキル基が結合した芳香族炭化水素基、例えば、２−ヒドロキシベンジル基、３−ヒドロキシベンジル基又は４−ヒドロキシベンジル基などの水酸基が結合した芳香族炭化水素基などが挙げられる。特に、炭化の際の収率の観点から、前記置換基が結合していてもよい芳香族性炭化水素基が好ましく、とりわけ、水酸基又はアルキル基が結合していてもよい芳香族性炭化水素基が好ましい。
【００１３】
式（１）中のＲ’は、水素原子又はメチル基を表し、製造の容易さの観点から水素原子が好ましい。
式（１）中のｎは３、５又は７であるが、製造の容易さの観点からｎは３が好ましい。
Ｒ’とともに式（１）のベンゼン環に結合する水酸基は、通常、-CH(R)-のオルト位及びパラ位に結合している。
化合物（１）は立体異性体を有するが、いずれか一方のみの立体異性体であっても立体異性体の混合物であってもよい。化合物（１）を後述するように酸触媒を用いて製造すれば、通常、立体異性体の混合物が得られる。
【００１４】
化合物（１）の具体例を示せば、下記式の化合物が挙げられる。ここで、Ｒとしては右に示した基が例示される。
0005347314.tif 000006
【００１５】
化合物（１）は、例えば、P.Timmermanら、Tetrahedron,52,(1996) p2663-2704 に記載のように、メチル基等を有していてもよいレゾルシノール（以下、レゾルシノール類という場合がある。）とアルデヒドとから得ることができる。
化合物（１）の製造に用いられるレゾルシノール類としては、例えば、レゾルシノール、２−メチルレゾルシノール又は５−メチルレゾルシノールなどが挙げられ、入手の容易さの観点から、レゾルシノールが好ましい。
【００１６】
化合物（１）の製造に用いられるアルデヒドとしては、例えば、アセトアルデヒド、ｎ−ブチルアルデヒド、イソブチルアルデヒド、ｎ−ヘキシルアルデヒド、ｎ−ドデシルアルデヒド、３−フェニルプロピオンアルデヒド又は５−ヒドロキシペンタナールなどの脂肪族アルデヒド、例えば、ベンズアルデヒド、１−ナフトアルデヒド、２−メチルベンズアルデヒド、３−メチルベンズアルデヒド、４−メチルベンズアルデヒド、２−ヒドロキシベンズアルデヒド、３−ヒドロキシベンズアルデヒド、４−ヒドロキシベンズアルデヒド、４−ｔ−ブチルベンズアルデヒド、４−フェニルベンズアルデヒド、２−メトキシベンズアルデヒド、３−メトキシベンズアルデヒド、４−メトキシベンズアルデヒド、２−クロロベンズアルデヒド、３−クロロベンズアルデヒド、４−クロロベンズアルデヒド、２−ブロモベンズアルデヒド、３−ブロモベンズアルデヒド、４−ブロモベンズアルデヒド、２−フルオロベンズアルデヒド、３−フルオロベンズアルデヒド、４−フルオロベンズアルデヒド、２−メチルチオベンズアルデヒド、３−メチルチオベンズアルデヒド、４−メチルチオベンズアルデヒド、２−カルボキシベンズアルデヒド、３−カルボキシベンズアルデヒド、４−カルボキシベンズアルデヒド、３−ニトロベンズアルデヒド、４−アミノベンズアルデヒド、４−アセチルアミノベンズアルデヒド又は４−シアノベンズアルデヒドなどの芳香族アルデヒドなどが挙げられる。
アルデヒドの使用量は、通常、レゾルシノール類１モルに対し、１〜３モル程度であり、好ましくは１．２〜２．５モル程度である。
【００１７】
化合物（１）の製造に用いられる酸触媒としては、例えば、塩酸、硫酸、リン酸、硝酸又は酢酸などが挙げられ、特に塩酸又は硫酸が好ましい。酸触媒の使用量は、通常、レゾルシノール類１モルに対し、０．００１〜３モル程度である。
【００１８】
化合物（１）の製造に用いられる水系溶媒とは、水と任意の割合で混合し得る有機溶媒との混合溶媒又は水である。該有機溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール若しくはｉ−プロピルアルコールなどのアルコール系溶媒又はテトラヒドロフランなどのエーテル系溶媒などが挙げられる。これらの溶媒を用いる場合には、単独で又は２種以上を混合して用いることができる。
水系溶媒に用いられる有機溶媒としては、炭素数３以下のアルコール溶媒又は水と炭素数３以下のアルコールとの混合溶媒が好ましく、とりわけ炭素数３以下のアルコール溶媒が好ましい。
水系溶媒とレゾルシノール類との使用量の比は、水系溶媒１重量部あたり、通常、レゾルシノール類０．５〜５重量部であり、好ましくは１〜２重量部である。
【００１９】
化合物（１）の製造方法としては、例えば、レゾルシノール類、アルデヒド、酸触媒及び水系溶媒を一括で混合し、通常、０〜１００℃、好ましくは３０〜９０℃にて攪拌し、化合物（１）を析出させて該化合物（１）を濾別する方法；レゾルシノール類、酸触媒及び水系溶媒からなる混合物にアルデヒドを通常、０〜１００℃、好ましくは３０〜９０℃にて混合させ、化合物（１）を析出させて該化合物（１）を濾別する方法；アルデヒド、酸触媒及び水系溶媒からなる混合物にレゾルシノール類を、通常、０〜１００℃、好ましくは３０〜９０℃にて混合させ、化合物（１）を析出させて濾別する方法；レゾルシノール類、アルデヒド及び水系溶媒からなる混合物に酸触媒を、通常、０〜１００℃、好ましくは３０〜９０℃にて混合させ、化合物（１）を析出させて濾別する方法などが挙げられる。
これらの製造方法において、化合物（１）を濾別する前に水などの貧溶媒を加えてもよい。
【００２０】
濾別された化合物（１）は、通常、１０℃〜１００℃程度で通風乾燥又は減圧乾燥などの方法で乾燥する。また、濾別された化合物（１）を親水性有機溶媒で置換した後で乾燥してもよい。ここで、親水性有機溶媒としては、例えば、メチルアルコール、エチルアルコール、ｎ−プロピルアルコール又はｔ−ブチルアルコール等のアルコール類；アセトニトリル等の脂肪族ニトリル類；アセトン等の脂肪族ケトン類；ジメチルスルホキシド等の脂肪族スルホキシド類；酢酸等の脂肪族カルボン酸類が挙げられる。
【００２１】
本発明において、電極に用いられる炭素材料は、化合物（１）又は該化合物の焼成物を不活性ガス雰囲気下、２００℃〜３０００℃の範囲で加熱する工程を経て得ることができる。以下、この工程を炭化工程という場合がある。
具体的に化合物（１）の炭化工程について説明すると、炭素に対して不活性な気体（例えば、窒素、アルゴンなど）の雰囲気下、２００℃〜３０００℃の範囲、好ましくは６００℃〜２５００℃の範囲、より好ましくは１１００℃〜２７００℃の範囲、さらにより好ましくは１５００℃〜２５００℃の範囲、特に好ましくは１５００℃〜２０００℃の範囲で、通常、１分間〜２４時間程度加熱する方法などが挙げられる。
２００℃以上で焼成することにより炭素材料の充填密度が向上する傾向があることから好ましく、３０００℃以下で加熱することにより、炭素材料の黒鉛化を抑制する傾向があることから好ましい。
【００２２】
上記のように化合物（１）をただちに炭化工程に供してもよいが、例えば、炭化工程の前に化合物（１）を４００℃以下の酸化性ガスの存在下で加熱することにより化合物（１）の焼成物を生成し（以下、この生成工程を前処理工程という場合がある）、続いて、酸化性ガスを不活性ガス雰囲気下に切り替えて、炭化工程を行ってもよい。
具体的には、化合物（１）を空気、Ｈ2Ｏ、ＣＯ2、Ｏ2等の酸化性ガスの存在下、好ましくは空気雰囲気下に、４００℃以下、好ましくは２００℃〜３００℃の温度範囲で１分間〜２４時間程度加熱する。前処理工程によって、化合物（１）や一部炭化した化合物（１）が架橋により高分子量化した塊状の焼成物を得ることができる。
【００２３】
前処理工程及び炭化工程は、例えば、ロータリーキルン、ローラーハースキルン、プッシャーキルン、多段炉、流動炉などの設備を用いて加熱する方法などが挙げられる。
特にロータリーキリンは、大量の化合物（１）を容易に加熱することができ、特に粉砕することがなくとも、粉末状の炭素材料を得ることができる。尚、本発明において、加熱には、賦活を含まない。すなわち、本発明における炭素材料は、活性炭とは異なるものである。
【００２４】
かくして得られた炭素材料は、通常、充填密度が、０．５〜０．８ｇ／ｃｍ3、好ましくは、０．６２〜０．７８ｇ／ｃｍ3、とりわけ好ましくは、０．６５〜０．７５ｇ／ｃｍ3の粉末状の炭素材料である。ここで、充填密度は、メスシリンダーとして５ｍｌのものを用い、ＪＩＳ  Ｋ１４７４  ５．７．１（炭素材料の充てん密度）に記載された手動充てん法に準じて測定した値である。
化合物（１）に由来する炭素材料は、後述するように、分別することなく、簡便な工程で上記充填密度の粉末状の炭素材料を与える。
【００２５】
化合物（１）に由来する炭素材料の平均粒径は、通常、５０μｍ以下、好ましくは３０μｍ以下、特に１０μｍ以下に調製することが好ましい。小さい粒径を得るために前処理工程及び炭化工程に加えてさらに粉砕工程を施す。炭素材料を微細に粉砕することにより電極の充填密度が向上し、内部抵抗が低減することができる。
ここで平均粒径とは、炭素材料を中性洗剤含有水溶液で分散させ、レーザー回折式粒度分布測定装置ＳＡＬＤ２０００Ｊ（登録商標、島津製作所製）を用いて測定された体積平均粒径を意味する。
粉砕方法としては、例えば、衝撃摩擦粉砕機、遠心力粉砕機、ボールミル（チューブミル、コンパウンドミル、円錐形ボールミル、ロッドミル）、振動ミル、コロイドミル、摩擦円盤ミル又はジェットミルなどの微粉砕用の粉砕機が好適に用いられる。
ボールミルによる破砕が一般的であるが、ボールミルを用いる場合、金属粉の混入を避けるために、ボールや粉砕容器は、アルミナ、メノウなどの非金属製であることが好ましい。
【００２６】
本発明において、電極に用いられる炭素材料は、金属製の機器によって粉砕されなければ、アルカリ金属分及びアルカリ土類金属分の合計含有量１００ｐｐｍ以下に調整することができる。このことにより本発明における電極は、該金属分による分極が低減され、結果として、充放電容量が増加する傾向があることから好ましい。
【００２７】
上記電極は、例えば、乾電池、レドックスキャパシタ、ハイブリッドキャパシタ、電気二重層キャパシタなどの電極や、ナトリウムイオン二次電池などの非水電解質二次電池の電極に用いられ、特に、充放電容量、充放電効率の観点からナトリウムイオン二次電池の電極に好適である。
【００２８】
ここでレドックスキャパシタとは、例えば「大容量電気二重層キャパシタの最前線（監修  田村  英雄、発行所  エヌ・ティー・エス）」の第３章（ｐ１４１〜）に記載があるように、電極に活物質を含有させ、酸化還元反応により蓄電するデバイスである。２枚の電極の間に、後述するナトリウムイオン二次電池に用いられるのと同様のセパレータを挟み、電解液を満たす構成となっている。本発明においては、電解液とは電解質と溶媒との混合物を意味する。
レドックスキャパシタに用いられる活物質としては、ルテニウム等の遷移金属酸化物、遷移金属水酸化物、導電性高分子等が挙げられる。電極には、化合物（１）に由来する炭素材料単独又は該炭素材料と導電剤との混合物を１〜６０重量％、結合剤を２〜３０重量％含有させる。
レドックスキャパシタ用の電解液としては、ルテニウム等の遷移金属酸化物又は遷移金属水酸化物を活物質として使用する場合では、硫酸水溶液を例えば、特開２００２−３５９１５５号公報に記載の条件などが挙げられる。また、電解質として有機酸を用い、有機系溶媒に溶解した電解液を使用する場合には、例えば、特開２００２−２６７８６０号公報に記載の条件などが挙げられる。導電性高分子を活物質として使用する場合には、電解質としては、有機溶媒に溶解し、かつ解離するものを用いればよく、例えば、ＬｉＢＦ4、ＬｉＰＦ6、ＬｉＣｌＯ4等のリチウム塩等が挙げられる。特に、電離度が大きく、溶解性も良好であるという理由からＬｉＰＦ6を用いることが望ましい。なお、これらの電解質は、それぞれ単独で用いてもよく、また、これらのもののうち２種以上のものを併用することもできる。なお、電解液中の電解質の濃度はイオン伝導度が良好であるという理由から、０．５〜１．５ｍｏｌ／Ｌとすることが望ましい。電解質の濃度が０．５ｍｏｌ／Ｌ以上であると、充放電容量が向上する傾向があることから好ましく、１．５ｍｏｌ／Ｌ以下であると電解液の粘度が低下してイオン伝導度が向上する傾向があることから好ましい。
レドックスキャパシタ用の電解液に含まれる溶媒は、後述するナトリウムイオン二次電池で例示される有機極性溶媒が好ましく使用される。特に、非プロトン性の有機溶媒を用いることが望ましく、例えば、環状炭酸エステル、鎖状炭酸エステル、環状エステル等の１種又は２種以上からなる混合溶媒を用いることができる。環状炭酸エステルとしてはエチレンカーボネート、プロピレンカーボネート等が、鎖状炭酸エステルとしてはジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、メチルエチルカーボネート等が、環状エステルとしてはγ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン等がそれぞれ挙げられる。これらのもののうちいずれか１種を単独で用いることも、また２種以上を混合して用いることもできる。なお、電解液は、電解質の解離を助長するために高誘電率であって、かつ、イオンの移動を妨げないために低粘度であること、さらに、電気化学的な耐酸化還元性が高いことが要求される。したがって、特に、炭酸エステル類が溶媒として好適であり、例えば、高誘電率溶媒としてエチレンカーボネート等を、低粘性溶媒としてジエチルカーボネート等をそれぞれ混合して用いることが望ましい。
【００２９】
ハイブリッドキャパシタとは、充電時に、負極においてリチウムイオンが黒鉛等のカーボンの層間に挿入され、正極では電極表面に電解質のアニオンが引き寄せられて電気二重層を構成することにより、蓄電されるデバイスである。負極にはリチウムイオン二次電池の負極と同様の電極を使用し、正極は上記に記載された電極を使用し、正極と負極の間に後述する塊状のと同様のセパレータを挟み、電解液を満たす構成となっている。負極は、具体的には「次世代型リチウム二次電池（監修  田村  英雄、発行所  エヌ・ティー・エス）」の第１章第３節（ｐ２５〜）に記載があるようなものが使用できる。
ハイブリッドキャパシタ用の電解質として、通常、無機アニオンとリチウムカチオンとの組み合わせが用いられ、とりわけ、ＢＦ4-、ＰＦ6-及びＣｌＯ4-からなる群から
選ばれる少なくとも１種の無機アニオンとリチウムカチオンとの組み合わせが好ましい。
ハイブリッドキャパシタの電解液に含まれる有機極性溶媒としては、通常、カーボネート類及びラクトン類からなる群より選ばれた少なくとも１種を主成分とする溶媒が用いられる。具体的には、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート若しくはブチレンカーボネート等の環状カーボネート類、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート若しくはジエチルカーボネート等の鎖状カーボネート類又はγ−ブチロラクトン等の溶媒が例示され、好ましくは、エチレンカーボネートと１種以上の鎖状カーボネート類との混合溶媒、γ−ブチロラクトン単独又はγ−ブチロラクトンと１種以上の鎖状カーボネート類との混合溶媒等の溶媒である。
【００３０】
本発明において、電極は、非水電解質二次電池の電極、好ましくはナトリウムイオン二次電池の電極、より好ましくはナトリウムイオン二次電池の負極として、用いる。以下、非水電解質二次電池として、特に、ナトリウムイオン二次電池について、詳細に説明する。ナトリウムイオン二次電池は、通常、負極、セパレータ及び正極を、積層、巻回することにより得られる電極群を、電池缶などの容器内に収納した後、電解質を含有する電解液を含浸させて製造することができる。
【００３１】
ナトリウムイオン二次電池の負極の製造方法としては、通常、集電体の上に、化合物（１）に由来する炭素材料、結合剤及び必要に応じて導電剤等を含む混合物を成形する。具体的には、例えば、化合物（１）に由来する炭素材料及び結合剤等に溶剤を添加した混合スラリーを集電体に、ドクターブレード法などで塗布又は浸漬し乾燥する方法、例えば、化合物（１）に由来する上記炭素材料及び結合剤等に溶剤を添加して混練、成形し、乾燥して得たシートを集電体表面に導電性接着剤等を介して接合した後にプレス及び熱処理乾燥する方法、例えば、化合物（１）に由来する炭素材料、結合剤及び液状潤滑剤等からなる混合物を集電体上に成形した後、液状潤滑剤を除去し、次いで、得られたシート状の成形物を一軸又は多軸方向に延伸処理する方法などが挙げられる。
電極をシート状とする場合、その厚みは、通常、５〜５００μｍ程度である。
【００３２】
負極の集電体材料としては、例えば、ニッケル、アルミニウム、チタン、銅、金、銀、白金、アルミニウム合金又はステンレス等の金属、例えば、炭素素材、活性炭繊維、ニッケル、アルミニウム、亜鉛、銅、スズ、鉛又はこれらの合金をプラズマ溶射、アーク溶射することによって形成されたもの、例えば、ゴム又はスチレン−エチレン−ブチレン−スチレン共重合体（ＳＥＢＳ）など樹脂に導電剤を分散させた導電性フィルムなどが挙げられる。特にリチウムやナトリウムと合金を作り難く、かつ薄膜に加工しやすいという点で銅が好ましい。
集電体の形状としては、例えば、箔、平板状、メッシュ状、ネット状、ラス状、パンチング状若しくはエンボス状であるもの又はこれらを組み合わせたもの（例えば、メッシュ状平板など）等が挙げられる。
集電体表面にエッチング処理により凹凸を形成させてもよい。
【００３３】
結合剤としては、例えば、フッ素化合物の重合体が挙げられる。フッ素化合物としては、例えば、フッ素化アルキル（炭素数１〜１８）（メタ）アクリレート、パーフルオロアルキル（メタ）アクリレート［例えば、パーフルオロドデシル（メタ）アクリレート、パーフルオロｎ−オクチル（メタ）アクリレート、パーフルオロｎ−ブチル（メタ）アクリレート］、パーフルオロアルキル置換アルキル（メタ）アクリレート［例えばパーフルオロヘキシルエチル（メタ）アクリレート、パーフルオロオクチルエチル（メタ）アクリレート］、パーフルオロオキシアルキル（メタ）アクリレート［例えば、パーフルオロドデシルオキシエチル（メタ）アクリレート及びパーフルオロデシルオキシエチル（メタ）アクリレートなど］、フッ素化アルキル（炭素数１〜１８）クロトネート、フッ素化アルキル（炭素数１〜１８）マレート及びフマレート、フッ素化アルキル（炭素数１〜１８）イタコネート、フッ素化アルキル置換オレフィン（炭素数２〜１０程度、フッ素原子数１〜１７程度）、例えばパーフロオロヘキシルエチレン、炭素数２〜１０程度、及びフッ素原子の数１〜２０程度の二重結合炭素にフッ素原子が結合したフッ素化オレフィン、テトラフルオロエチレン、トリフルオロエチレン、フッ化ビニリデン又はヘキサフルオロプロピレンなどが挙げられる。
【００３４】
結合剤のその他の例示としては、フッ素原子を含まないエチレン性二重結合を含む単量体の付加重合体が挙げられる。かかる単量体としては、例えば、（シクロ）アルキル（炭素数１〜２２）（メタ）アクリレート［例えば、メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、ｎ−ブチル（メタ）アクリレート、iso−ブチル（メタ）アクリレート、シクロヘキシル（メタ）アクリレート、２−エチルヘキシル（メタ）アクリレート、イソデシル（メタ）アクリレート、ラウリル（メタ）アクリレート、オクタデシル（メタ）アクリレート等］；芳香環含有（メタ）アクリレート［例えば、ベンジル（メタ）アクリレート、フェニルエチル（メタ）アクリレート等］；アルキレングリコールもしくはジアルキレングリコール（アルキレン基の炭素数２〜４）のモノ（メタ）アクリレート［例えば、２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、ジエチレングリコールモノ（メタ）アクリレート］；（ポリ）グリセリン（重合度１〜４）モノ（メタ）アクリレート；多官能（メタ）アクリレート［例えば、（ポリ）エチレングリコール（重合度１〜１００）ジ（メタ）アクリレート、（ポリ）プロピレングリコール（重合度１〜１００）ジ（メタ）アクリレート、２，２−ビス（４−ヒドロキシエチルフェニル）プロパンジ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート等］などの（メタ）アクリル酸エステル系単量体；（メタ）アクリルアミド、（メタ）アクリルアミド系誘導体［例えば、Ｎ−メチロール（メタ）アクリルアミド、ダイアセトンアクリルアミド等］などの（メタ）アクリルアミド系単量体；（メタ）アクリロニトリル、２−シアノエチル（メタ）アクリレート、２−シアノエチルアクリルアミド等のシアノ基含有単量体；スチレン及び炭素数７〜１８のスチレン誘導体［例えば、α−メチルスチレン、ビニルトルエン、ｐ−ヒドロキシスチレン及びジビニルベンゼン等］などのスチレン系単量体；炭素数４〜１２のアルカジエン［例えば、ブタジエン、イソプレン、クロロプレン等］などのジエン系単量体；カルボン酸（炭素数２〜１２）ビニルエステル［例えば、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル及びオクタン酸ビニル等］、カルボン酸（炭素数２〜１２）（メタ）アリルエステル［例えば、酢酸（メタ）アリル、プロピオン酸（メタ）アリル及びオクタン酸（メタ）アリル等］などのアルケニルエステル系単量体；グリシジル（メタ）アクリレート、（メタ）アリルグリシジルエーテル等のエポキシ基含有単量体；炭素数２〜１２のモノオレフィン［例えば、エチレン、プロピレン、１−ブテン、１−オクテン及び１−ドデセン等］のモノオレフィン類；塩素、臭素又はヨウ素原子含有単量体、塩化ビニル及び塩化ビニリデンなどのフッ素以外のハロゲン原子含有単量体；アクリル酸、メタクリル酸などの（メタ）アクリル酸；ブタジエン、イソプレンなどの共役二重結合含有単量体などが挙げられる。
また、付加重合体として、例えば、エチレン・酢酸ビニル共重合体、スチレン・ブタジエン共重合体又はエチレン・プロピレン共重合体などの共重合体でもよい。また、カルボン酸ビニルエステル重合体は、ポリビニルアルコールなどのように、部分的又は完全にケン化されていてもよい。
結合体はフッ素化合物とフッ素原子を含まないエチレン性二重結合を含む単量体との共重合体であってもよい。
【００３５】
結合剤のその他の例示としては、例えば、デンプン、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、カルボキシメチルヒドロキシエチルセルロース、ニトロセルロースなどの多糖類及びその誘導体；フェノール樹脂；メラミン樹脂；ポリウレタン樹脂；尿素樹脂：ポリイミド樹脂；ポリアミドイミド樹脂；石油ピッチ；石炭ピッチなどが挙げられる。
結合剤としては、特に、フッ素化合物の重合体が好ましく、とりわけ、テトラフルオロエチレンの重合体であるポリテトラフルオロエチレンが好ましい。
【００３６】
結合剤としては複数種の結合剤を使用してもよい。
電極における結合剤の配合量としては、化合物（１）に由来する炭素材料１００重量部に対し、通常、０．５〜３０重量部程度、好ましくは２〜３０重量部程度である。
結合剤に用いられる溶剤としては、例えば、Ｎ−メチルピロリドンなどの非プロトン性極性溶媒、イソプロピルアルコール、エチルアルコール若しくはメチルアルコールなどのアルコール類、プロピレングリコールジメチルエーテルなどのエーテル類、アセトン、メチルエチルケトン又はメチルイソブチルケトンなどのケトン類などが挙げられる。
結合剤が増粘する場合には、集電体への塗布を容易にするために、可塑剤を使用してもよい。
【００３７】
導電性接着剤とは、導電剤と前記結合剤との混合物であり、特に、カーボンブラックとポリビニルアルコールとの混合物が有機溶媒を用いる必要もなく、調製が容易であり、さらに保存性にも優れることから好適である。
【００３８】
ナトリウムイオン二次電池の正極は、集電体の上に正極活物質、結合剤及び必要に応じて導電剤等を含む混合物を負極と同様の方法で成形することができる。結合剤及び導電剤は負極で用いられるものと同様のものを用いることができる。
また、導電剤としては、化合物（１）に由来する炭素材料を用いてもよい。
【００３９】
正極活物質としては、ナトリウムをドープ・脱ドープ可能な材料を用いることができる。ナトリウムをドープ・脱ドープ可能な材料としてはＮａＦｅＯ2、ＮａＮｉＯ2、ＮａＣｏＯ2、ＮａＭｎＯ2、ＮａＦｅ1-xＭ1xＯ2、ＮａＮｉ1-xＭ1xＯ2、ＮａＣｏ1-xＭ1xＯ2、ＮａＭｎ1-xＭ1xＯ2（ただし、Ｍ1は３価金属からなる群より選ばれる１種以上の元素であり、０≦ｘ＜０．５である。）で示される化合物等が挙げられる。
特に、主に鉄とナトリウムとを含有する複合酸化物であって、六方晶の結晶構造を有するからなる複合酸化物を正極活物質として用いることにより、高い放電電圧を得ることができ、エネルギー密度の高いナトリウムイオン二次電池を得ることができる。
【００４０】
正極活物質として、さらに好ましくは、主に鉄とナトリウムとを含有する複合酸化物であって、六方晶の結晶構造を有し、かつ該複合酸化物のＸ線回折分析において、面間隔２．２０Åのピークの強度を面間隔５．３６Åのピークの強度で除した値が２以下である複合酸化物を挙げることができる。またナトリウム化合物と鉄化合物とを含有する金属化合物混合物を、４００℃以上９００℃以下の温度範囲で加熱するにあたり、温度上昇中の１００℃未満の温度範囲においては雰囲気を不活性雰囲気として加熱することが好ましい。
【００４１】
正極の集電体は、負極の集電体と同様のものが用いられるが、特に、アルミニウム、ニッケル又はステンレスなどが好ましく、とりわけ、薄膜に加工しやすく、安価であるという点でアルミニウムが好ましい。
【００４２】
ナトリウムイオン二次電池の負極として金属ナトリウムを用い、かつ正極として化合物（１）に由来する炭素材料を含む電極を用いたナトリウムイオン二次電池も、本発明においてはナトリウムイオン二次電池である。すなわち、ナトリウムイオン二次電池は、ナトリウムイオンが電極間を移動することにより充放電が繰り返される。この場合、正極は前記負極と同様に調製される。
【００４３】
ナトリウムイオン二次電池などの非水電解質二次電池において、用いられるセパレータは、正極と負極とを分離し、電解液を保持する役割を担うもので、大きなイオン透過度を持ち、所定の機械的強度を持つ絶縁性の膜が用いられる。
セパレータとしては、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樹脂、フッ素樹脂、含窒素芳香族重合体などの材質からなる、多孔質膜、不織布、織布などの形態を有する材料を用いることができ、また、前記の材質を２種以上用いてセパレータとしてもよいし、前記の材料が積層されていてもよい。セパレータとしては、例えば特開２０００−３０６８６号公報、特開平１０−３２４７５８号公報等に記載のセパレータを挙げることができる。
セパレータの孔径は、通常、０．０１〜１０μｍ程度である。セパレータの厚さは、電池の体積エネルギー密度が上がり、内部抵抗が小さくなるという点で、機械的強度が保たれる限り薄くした方がよく、通常、１〜３００μｍ程度、好ましくは５〜４０μｍ程度である。
セパレータは空孔率の異なるセパレータを積層したものであってもよい。
【００４４】
ナトリウムイオン二次電池などの非水電解質二次電池においては、通常、正極−負極間の短絡等が原因で電池内に異常電流が流れた際に、電流を遮断して、過大電流が流れることを阻止（シャットダウン）する機能を有することが好ましい。ここで、シャットダウンとは、通常の使用温度を越えた場合に、できるだけ低温でセパレータの微細孔を閉塞し、閉塞した後、ある程度の高温まで電池内の温度が上昇しても、その温度によりセパレータが破膜することなく、セパレータの微細孔を閉塞した状態を維持することを意味する。
かかるセパレータとしては、例えば、耐熱樹脂を含有する耐熱多孔層と熱可塑性樹脂を含有するシャットダウン層とが積層されてなる積層多孔質フィルムを挙げることができ、これにより本発明のナトリウムイオン二次電池などの非水電解質二次電池の耐熱性をより高めることが可能となる。
次に、セパレータの実施態様として、前記の耐熱樹脂を含有する耐熱多孔層と熱可塑性樹脂を含有するシャットダウン層とが積層されてなる積層多孔質フィルムについて説明する。
【００４５】
耐熱多孔層に用いられる耐熱樹脂としては、例えば、芳香族ポリアミド（パラ配向芳香族ポリアミド、メタ配向芳香族ポリアミド）などのポリアミド、芳香族ポリイミドなどのポリイミド、芳香族ポリアミドイミドなどのポリアミドイミド、ポリエーテルサルホン、ポリエーテルイミド、ポリカーボネート、ポリアセタール、ポリサルホン、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、芳香族ポリエステル、ポリエーテルサルホン、ポリエーテルイミド、ポリ−４−メチルペンテン−１又は環状オレフィン系重合体を挙げることができる。
耐熱性をより高める観点で、芳香族ポリアミド、芳香族ポリイミド又は芳香族ポリアミドイミド等の含窒素芳香族重合体が好ましく、特に、パラ配向芳香族ポリアミド（以下、「パラアラミド」ということがある。）は製造が容易なことから好ましい。
【００４６】
熱破膜温度は、耐熱多孔層における耐熱樹脂の種類に依存するが、通常、熱破膜温度は１６０℃以上である。具体的には、耐熱樹脂が含窒素芳香族重合体である場合、熱破膜温度を最大４００℃程度であり、ポリ−４−メチルペンテン−１を用いる場合には最大２５０℃程度であり、環状オレフィン系重合体を用いる場合には最大３００℃程度である。
【００４７】
パラアラミドは、パラ配向芳香族ジアミンとパラ配向芳香族ジカルボン酸ハライドの縮合重合により得られるものであり、アミド結合が芳香族環のパラ位又はそれに準じた配向位（例えば、４，４’−ビフェニレン、１，５−ナフタレン又は２，６−ナフタレン等のような反対方向に同軸又は平行に延びる配向位）で結合される繰り返し単位から実質的になるものである。具体的には、ポリ（パラフェニレンテレフタルアミド）、ポリ（パラベンズアミド）、ポリ（４，４’−ベンズアニリドテレフタルアミド）、ポリ（パラフェニレン−４，４’−ビフェニレンジカルボン酸アミド）、ポリ（パラフェニレン−２，６−ナフタレンジカルボン酸アミド）、ポリ（２−クロロ−パラフェニレンテレフタルアミド）又はパラフェニレンテレフタルアミド／２，６−ジクロロパラフェニレンテレフタルアミド共重合体等のパラ配向型又はパラ配向型に準じた構造を有するパラアラミドが例示される。
【００４８】
前記の芳香族ポリイミドとしては、芳香族の二酸無水物とジアミンの縮重合で製造される全芳香族ポリイミドが好ましい。該二酸無水物の具体例としては、ピロメリット酸二無水物、３，３’，４，４’−ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物、３，３’，４，４’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、２，２’−ビス（３，４―ジカルボキシフェニル）ヘキサフルオロプロパン又は３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物などがあげられる。該ジアミンの具体例としては、オキシジアニリン、パラフェニレンジアミン、ベンゾフェノンジアミン、３，３’−メチレンジアニリン、３，３’−ジアミノベンソフェノン、３，３’−ジアミノジフェニルスルフォン又は１，５’−ナフタレンジアミンなどがあげられる。また、溶媒に可溶なポリイミドが好適に使用できる。このようなポリイミドとしては、例えば、３，３’，４，４’−ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物と、芳香族ジアミンとの重縮合物のポリイミドが挙げられる。
【００４９】
前記の芳香族ポリアミドイミドとしては、例えば、芳香族ジカルボン酸及び芳香族ジイソシアネートを用いてこれらの縮合重合から得られるもの、芳香族二酸無水物及び芳香族ジイソシアネートを用いてこれらの縮合重合から得られるもの等が挙げられる。芳香族ジカルボン酸の具体例としてはイソフタル酸又はテレフタル酸などが挙げられる。また、芳香族二酸無水物の具体例としては無水トリメリット酸などが挙げられる。芳香族ジイソシアネートの具体例としては、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート、２，４−トリレンジイソシアネート、２，６−トリレンジイソシアネート、オルソトリランジイソシアネート又はｍ−キシレンジイソシアネートなどが挙げられる。
【００５０】
また、イオン透過性をより高める意味で、耐熱多孔層の厚みは、１μｍ以上１０μｍ以下、さらには１μｍ以上５μｍ以下、特に１μｍ以上４μｍ以下という薄い耐熱多孔層であることが好ましい。また、耐熱多孔層は微細孔を有し、その孔のサイズ（直径）は通常３μｍ以下、好ましくは１μｍ以下である。
【００５１】
耐熱多孔層は、１種以上のフィラーを含有していてもよい。フィラーは、その材質として、有機粉末、無機粉末又はこれらの混合物のいずれから選ばれるものであってもよい。フィラーを構成する粒子は、その平均粒子径が、０．０１μｍ以上１μｍ以下であることが好ましい。
【００５２】
前記有機粉末としては、例えば、スチレン、ビニルケトン、アクリロニトリル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、グリシジルメタクリレート、グリシジルアクリレート、アクリル酸メチル等の単独あるいは２種類以上の共重合体、ポリテトラフルオロエチレン、４フッ化エチレン−６フッ化プロピレン共重合体、４フッ化エチレン−エチレン共重合体又はポリビニリデンフルオライド等のフッ素系樹脂；メラミン樹脂；尿素樹脂；ポリオレフィン；ポリメタクリレート等の有機物からなる粉末が挙げられる。該有機粉末は、単独で用いてもよいし、２種以上を混合して用いることもできる。これらの有機粉末の特に、化学的安定性の点で、ポリテトラフルオロエチレン粉末が好ましい。
【００５３】
前記無機粉末としては、例えば、金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物、金属水酸化物、炭酸塩又は硫酸塩等の無機物からなる粉末が挙げられる。具体的に例示すると、アルミナ、シリカ、二酸化チタン又は炭酸カルシウム等からなる粉末が挙げられる。該無機粉末は、単独で用いてもよいし、２種以上を混合して用いることもできる。これらの無機粉末の特に、化学的安定性の点で、アルミナ粉末が好ましい。ここで、フィラーを構成する粒子のすべてがアルミナ粒子であることがより好ましく、さらにより好ましいのは、フィラーを構成する粒子のすべてがアルミナ粒子であり、その一部又は全部が略球状のアルミナ粒子である実施形態である。
【００５４】
耐熱多孔層におけるフィラーの含有量としては、フィラーの材質の比重にもよるが、例えば、フィラーを構成する粒子のすべてがアルミナ粒子である場合には、耐熱多孔層の総重量を１００重量部としたとき、フィラーの重量は、通常２０重量部以上９５重量部以下、好ましくは３０重量部以上９０重量部以下である。これらの範囲は、フィラーの材質の比重により、適宜設定できる。
【００５５】
フィラーの形状については、略球状、板状、柱状、針状、ウィスカー状又は繊維状等が挙げられ、いずれの粒子も用いることができるが、均一な孔を形成しやすいことから、略球状粒子であることが好ましい。
【００５６】
前記積層多孔質フィルムにおいて、シャットダウン層は、熱可塑性樹脂を含有する。シャットダウン層は、上記耐熱多孔層と同様に、微細孔を有し、その孔のサイズは通常３μｍ以下、好ましくは１μｍ以下である。シャットダウン層の空孔率は、通常、３０〜８０体積％、好ましくは４０〜７０体積％である。ナトリウムイオン二次電池において、通常の使用温度を越えた場合には、シャットダウン層は、それを構成する熱可塑性樹脂の軟化により、微細孔を閉塞する役割を果たす。
【００５７】
前記熱可塑性樹脂は、８０〜１８０℃で軟化するものを挙げることができ、ナトリウムイオン二次電池における電解液に溶解しないものを選択すればよい。具体的には、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン又は熱可塑性ポリウレタンを挙げることができ、これらの２種以上の混合物を用いてもよい。より低温で軟化してシャットダウンさせる意味で、ポリエチレンが好ましい。ポリエチレンとして、具体的には、超高分子量ポリエチレン、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン又は線状ポリエチレン等を挙げることができる。シャットダウン層の突刺し強度をより高める意味では、熱可塑性樹脂は、少なくとも超高分子量ポリエチレンを含有することが好ましい。また、シャットダウン層の製造面において、熱可塑性樹脂は、低分子量（重量平均分子量１万以下）のポリオレフィンからなるワックスを含有することが好ましい場合もある。
【００５８】
また、シャットダウン層の厚みは、通常、３〜３０μｍであり、さらに好ましくは３〜２０μｍである。また、セパレータは、耐熱多孔層とシャットダウン層とが積層されてなり、セパレータの厚みとしては、通常４０μｍ以下、好ましくは、２０μｍ以下である。また、耐熱多孔層の厚みをＡ（μｍ）、シャットダウン層の厚みをＢ（μｍ）としたときには、Ａ／Ｂの値が、０．１以上１以下であることが好ましい。
【００５９】
本発明のナトリウムイオン二次電池において、セパレータは、イオン透過性との観点から、ガーレー法による透気度において、透気度が５０〜３００秒／１００ｃｃであることが好ましく、５０〜２００秒／１００ｃｃであることがさらに好ましい。また、セパレータの空孔率は、通常３０〜８０体積％、好ましくは４０〜７０体積％である。
【００６０】
ナトリウムイオン二次電池に用いられる電解質は、例えば、ＮａＣｌＯ4、ＮａＰＦ6、ＮａＢＦ4、ＮａＣＦ3ＳＯ3、ＮａＮ（ＣＦ3ＳＯ2）2、ＮａＮ（Ｃ2Ｆ5ＳＯ2）2、ＮａＣ（ＣＦ3ＳＯ2）3などのナトリウム塩が用いられる。
電解質の濃度は、電解液に対する電解質の溶解度を考慮して、適宜設定すればよく、通常、０．２〜５ｍｏｌ（電解質）／Ｌ（電解液）程度であり、好ましくは、０．３〜３ｍｏｌ（電解質）／Ｌ（電解液）程度、特に好ましくは、０．８〜１．５ｍｏｌ／Ｌｍｏｌ（電解質）／Ｌ（電解液）程度である。濃度が０．２ｍｏｌ／Ｌ以上であると、電解液のイオン伝導度が上昇してナトリウムイオン二次電池の内部抵抗が低下する傾向にあることから好ましく、５ｍｏｌ／Ｌ以下であると、電解液の粘度が低下してナトリウムイオン二次電池の内部抵抗が低下する傾向にあることから好ましい。
【００６１】
電解質を含む電解液に用いられる溶媒としては、有機極性溶媒が用いられる。有機極性溶媒を含む電解液中の水分含有量としては、通常、２００ｐｐｍ以下、好ましくは５０ｐｐｍ以下、さらに好ましくは２０ｐｐｍ以下である。有機極性溶媒を含む電解液における水分含有量を抑制することにより、水の電気分解による電極への影響、特に耐電圧の低下を抑制することができる。
【００６２】
ここで、有機極性溶媒の具体例としては、以下のものが例示される。
（エーテル）
モノエーテル（エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノフェニルエーテル、テトラヒドロフラン、３−メチルテトラヒドロフランなど）、ジエーテル（エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチルエーテル、メチルイソプロピルエーテルなど）、トリエチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、環状エーテル［炭素数２〜４（テトラヒドロフラン、２−メチルテトラヒドロフラン、１，３−ジオキソラン、１，４−ジオキサン、２−メチル−１，３−ジオキソランなど）；４−ブチルジオキソラン、炭素数５〜１８のクラウンエーテル］など。
（フッ素化されたジオキソラン）
２，２−ジ（トリフルオロメチル）−１，３−ジオキソラン、２，２−ジ（トリフルオロメチル）−４，５−ジフルオロ−１，３−ジオキソラン、２，２−ジ（トリフルオロメチル）−４，４，５，５−テトラフルオロ−１，３−ジオキソラン、２，２−ジメチル−４，４，５，５−テトラフルオロ−１，３−ジオキソラン又は２，２−ジメチル−４，５−ジフルオロ−１，３−ジオキソランなど。
【００６３】
（アミド）
ホルムアミド類（Ｎ−メチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ−エチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジエチルホルムアミドなど）、アセトアミド類（Ｎ−メチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ−エチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ−ジエチルアセトアミドなど）、プロピオンアミド類（Ｎ，Ｎ−ジメチルプロピオンアミドなど）、ヘキサメチルホスホリルアミドなど。オキサゾリジノン類；Ｎ−メチル−２−オキサゾリジノン、３，５−ジメチル−２−オキサゾリジノンなど、１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノン、Ｎ−メチルピロリドンなど。
（ニトリル）
アセトニトリル、グルタロニトリル、アジポニトリル、メトキシアセトニトリル、３−メトキシプロピオニトリル、アクリロニトリル、プロピオニトリルの水素原子１個以上をフッ素原子に置換した含フッ素プロピオニトリルなど。
【００６４】
（カルボン酸エステル）
蟻酸メチル、蟻酸エチル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、プロピオン酸メチル、酪酸メチル、吉草酸メチル、プロピオン酸エチル、マロン酸ジメチル、マロン酸ジエチルなど、無水マレイン酸及びその誘導体など。
（ラクトン）
γ−ブチロラクトン、３−メチル−γ−ブチロラクトン、２−メチル−γ−ブチロラクトン、α−アセチル−γ−ブチロラクトン、β−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、３−メチル−γ−バレロラクトン、δ−バレロラクトンなど。
【００６５】
（カーボネート）
エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ビニレンカーボネート、ジメチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、メチルプロピルカーボネート、メチルイソプロピルカーボネート、ジエチルカーボネート、４−アリルオキシメチル−１，３−ジオキソラン−２−オン、４−（１'−プロペニルオキシメチル）−１，３−ジオキソラン−２−オン、４−アリルオキシメチル−５−ビニル−１，３−ジオキソラン−２−オン、４−（１'−プロペニルオキシメチル）−５−ビニル−１，３−ジオキソラン−２−オン、４−アクリロイルオキシメチル−１，３−ジオキソラン−２−オン、４−メタクリロイルオキシメチル−１，３−ジオキソラン−２−オン、４−メタクリロイルオキシメチル−５−ビニル−１，３−ジオキソラン−２−オン、4−メトキシカルボニルオキシメチル−１，３−ジオキソラン−2−オン、4−アリルオキシカルボニルオキシメチル−１，３−ジオキソラン−2−オン、４−（１’−プロペニルオキシカルボニルオキシメチル）−１，３−ジオキソラン−2−オン、4-ビニルエチレンカーボネート、4,5-ジビニルエチレンカーボネート、4,4,5,5-テトラメチル-1,3-ジオキソラン-2-オン、4,4,5,5-テトラエチル-1,3-ジオキソラン-2-オン、ビニレンカーボネート、4-メチルビニレンカーボネート、4,5-ジメチルビニレンカーボネート、５，５-ジメチル-１，３-ジオキサン-２-オン及び５，５-ジエチル-1,3-ジオキサン-2-オン、ジプロピルカーボネート、メチルブチルカーボネート、エチルブチルカーボネート、エチルプロピルカーボネート、ブチルプロピルカーボネート、及び、上記化合物の水素原子１個以上をフッ素原子に置換した化合物など。
【００６６】
（スルホキシド）
ジメチルスルホキシド、スルホラン、３−メチルスルホラン、２，４−ジメチルスルホラン、及び、スルホランの水素原子１以上をフッ素原子に置換した含フッ素スルホランなど。
１，３−プロパンスルトン、１，４−ブタンスルトン、及び１つ以上水素原子をフッ素原子で置換した化合物など。
（スルホン）
ジメチルスルホン、ジエチルスルホン、ジｎ−プロピルスルホン、ジイソプロピルスルホン、ジ−ｎ−ブチルスルホン、ジ−ｓｅｃ−ブチルスルホン、ジ−ｔｅｒｔ−ブチルスルホンなど。
【００６７】
（ニトロ化合物）
ニトロメタン、ニトロエタンなど。
（その他の複素環式化合物）
Ｎ−メチル−２−オキサゾリジノン、３，５−ジメチル−２−オキサゾリジノン、１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノン、Ｎ−メチルピロリジノンなど。
【００６８】
（炭化水素）
芳香族系溶剤（トルエン、キシレン、エチルフルオロベンゼン、ベンゼンの水素原子がフッ素原子に１〜６個置換されたフルオロベンゼンなど）、パラフィン系溶剤（ノルマルパラフィン、イソパラフィンなど）など。
【００６９】
（ケイ素化合物）
ケイ素原子を分子内に有する  ３−トリメチルシリル−２−オキサゾリジノン、３−トリメチルシリル−４−トリフルオロメチル−２−オキサゾリジノン、３−トリエチルシリル−２−オキサゾリジノンなどオキサゾリジノン化合物、Ｎ−トリメチルシリルイミダゾール、Ｎ−トリメチルシリル−４−メチル−イミダゾール、Ｎ−トリエチルシリルイミダゾール等のイミダゾール化合物、トリス（トリメチルシリル）ホスフェート、トリス（トリエチルシリル）ホスフェート、トリメチルシリルジメチルホスフェート、トリメチルシリルジアリルホスフェート等のホスフェート化合物、４−トリメチルシリル−１，３−ジオキソラン−２−オン、４−トリメチルシリル−５−ビニル−１，３−ジオキソラン−２−オン、４−トリメチルシリルメチル−１，３−ジオキソラン−２−オン等の環状カーボネート化合物、フェニルトリメチルシラン、フェニルトリエチルシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルチオトリメチルシラン、フェニルチオトリエチルシラン等のフェニル化合物、メチル−Ｎ−トリメチルシリルカーバメート、メチル−Ｎ，Ｎ−ビストリメチルシリルカーバメート、エチル−Ｎ−トリメチルシリルカーバメート、メチル−Ｎ−トリエチルシリルカーバメート、ビニル−Ｎ−トリメチルシリルカーバメート等のカーバメート化合物、メチルトリメチルシリルカーボネート、アリルトリメチルシリルカーボネート、エチルトリメチルシリルカーボネート等のカーボネート化合物、メトキシトリメチルシラン、ヘキサメチルジシロキサン、ペンタメチルジシロキサン、メトキシメチルトリメチルシラン、トリメチルクロロシラン、ブチルジフェニルクロロシラン、トリフルオロメチルトリメチルシラン、アセチルトリメチルシラン、３−トリメチルシリルシクロペンテン、アリルトリメチルシラン、ビニルトリメチルシラン、ヘキサメチルジシラザンなど。
【００７０】
電解質を溶解する有機極性溶媒としては、異なる２種類以上の溶媒の混合物であってもよい。
電解液に含まれる有機極性溶媒としては、特に、カーボネート類及びラクトン類などのエステル系溶媒を主成分とする溶媒が好ましく、特に、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、イソプロピルメチルカーボネート、ビニレンカーボネート及びジエチルカーボネートからなる群より選ばれた少なくとも１種を主成分とするエステル系溶媒が好ましい。ここで「主成分とする」とは、溶媒のうち、５０重量％以上、好ましくは７０重量％以上、エステル系溶媒が占めることを意味する。
従来の電極を含むナトリウムイオン二次電池は、通常、エーテル系溶媒が用いられてきたが、本発明の電極を含むナトリウムイオン二次電池は、エステル系溶媒を用いても充放電することができる。エステル系溶媒は、耐酸化性に優れることから、電解液にエステル系溶媒を用いたナトリウムイオン二次電池は、動作時の正極電位を高くして電池としての単位体積あたりの充放電容量（エネルギー密度）を向上させることが可能である。また、電解液の急激な分解を抑制する傾向がある。
【００７１】
電解液には必要により、種々の添加剤を添加することができる。具体的には、ガス発生抑制、耐電圧向上のためのリン酸エステル（リン酸トリメチル、リン酸トリエチル、リン酸トリアリルなど）、ホスホン酸類など］、高容量高出力化のために下記式で表される含フッ素有機ケイ素化合物などが挙げられる。
ＣＦ3ＣＨ2ＣＨ2Ｓｉ（ＣＨ3）3
（ＣＨ3）3Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ（ＣＨ3）（ＣＦ3ＣＨ2ＣＨ2）−Ｓｉ（ＣＨ3）
【００７２】
リン酸エステルの添加量は、通常、電解質の電気伝導度と電解液溶剤への溶解度の観点から電解質の１０重量％以下程度であり、含フッ素有機ケイ素化合物の添加量としては、電解液中に０．１〜５重量％程度である。
【００７３】
有機極性溶媒の１種である安息香酸類［例えば、安息香酸メチル、安息香酸エチル、安息香酸プロピルなど安息香酸アルキルエステル、安息香酸など］は集電体からの金属溶出防止の添加剤として使用してもよい。添加剤として安息香酸類を用いる場合には、通常、電解質の０．００１〜１０．０重量％程度であり、好ましくは０．００５〜５重量％、特に好ましくは、０．１〜１重量％である。
【００７４】
有機極性溶媒に代えて、固体電解質を用いてもよい。固体電解質とは、樹脂に前述の電解質を分散させたものであり、前述する有機極性溶媒をさらに分散されてもよい。具体的には「大容量電気二重層キャパシタの最前線（監修  田村  英雄、発行所  エヌ・ティー・エス）」のｐ７９に記載のあるゲル電解質、特開２００４−１７２３４６号公報及びその引用文献、特開２００４−３０３５６７号及びその引用文献、特開２００３−６８５８０号公報及びその引用文献、特開２００３−２５７２４０号公報等に記載の固体電解質が挙げられる。
本発明において、固体電解質を用いる場合には、固体電解質がセパレータの役割を果たして、セペレータを必要としない場合がある。
【００７５】
二次電池の形状としては、例えば、コイン型、捲回型、積層型又は蛇腹型等が挙げられる。
コイン型の製造例としては、図１に示したように、ステンレスなどの金属製容器（１１）に、集電体（１２）、電極（１３）、セパレータ（１４）、電極（１３）及び集電体（１２）を順次積層し、電解液で充填したのち金属製蓋（１５）及びガスケット（１６）で封止する方法などが挙げられる。
捲回型の製造例としては、図２に示したように、集電体（２２）に前記電極用炭素材料を含む混合スラリーを塗布、乾燥し、集電体（２２）及び電極（２３）の積層シートを調製し、このシート２枚をセパレータ（２４）を介して捲回し、円筒型のアルミニウム、ステンレス等の金属製容器（２１）に電極封口板（２５）とともにハウジングする方法などが挙げられる。
尚、集電体には予めリードが具備されており、一方の積層シートのリード（２６）が正極とし、他方の積層シートのリード（２６）を負極として電気を充電及び放電される。
積層型としては、図３に示したように、集電体（３２）及び電極（３３）の積層シートとセパレータ（３４）を交互に積層したのち、アルミニウム、ステンレス等の金属製容器（３１）に入れ、電解液を充填し、集電体は交互にリード（３５）と接続され、封止する方法；図４のように、集電体（４２）及び電極（４３）の積層シート並びにセパレータ（４４）を交互に圧接し、外層をゴム材料等でシーリングし、電解液を充填したのち、封止する方法などが挙げられる。また。ガスケット（４６）を適宜含むパイポーラ構造として、使用電圧を任意に設定できる構造であってもよい。
蛇腹型は、電極及び集電体のシート２枚をセパレータを介して蛇腹状に折り返しながら積層したのち、積層型と同様に調製する方法である。
本発明の図面中の電極の中から正極及び負極が適宜、選択すればよい。また、外装として負極又は正極端子を兼ねる金属製ハードケースを用いずに、アルミニウムを含む積層シート等からなる袋状パッケージを用いてもよい。
【００７６】
ナトリウムイオン二次電池などの非水電解質二次電池は、通常、０．１〜２０時間充電率、好ましくは０．５〜５時間充電率程度で充電される。２０時間充電率以下で印加すると充電の要する時間が短縮される傾向があることから好ましく、０．１時間充電率以上で充電すると、充放電容量が向上する傾向があることから好ましい。
また、本発明のナトリウムイオン二次電池は、５時間充電率以上の急速充放電を繰り返しても、充放電容量の低下が抑制される傾向があることから好ましい。
ここで、時間充電率とは、１００％充電するために必要な充放電容量（ｍＡ・ｈ）を充電する際の定電流値（ｍＡ）で除した値（ｈ）であり、この値が大きいと短時間で充電できることを示す。
【実施例】
【００７７】
以下、実施例により本発明をより詳細に説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。
【００７８】
実施例１（参考）：１０００℃加熱（前処理工程あり）
（化合物（１）の製造例）
テトラフェニルカリックス[４]レゾルシナレーン（化合物（１）：ＰＣＲＡ）の製造例  四つ口フラスコに、窒素気流下でレゾルシノール２００ｇ、メチルアルコール１．５Ｌ、ベンズアルデヒド１９４ｇを入れ氷冷し、攪拌しながら３６％塩酸３６．８ｇを滴下した。滴下終了後６５℃に昇温し、その後同温度で５時間保温した。得られた反応混合物に水１Ｌを加え、沈殿を濾取し、濾液が中性になるまで水で洗浄し、乾燥後、テトラフェニルカリックス[４]レゾルシナレーン（ＰＣＲＡ）２９４ｇを得た。
【００７９】
（炭素材料の製造例１）
ＰＣＲＡをロータリーキルン中を空気雰囲気とし、３００℃で１時間加熱し（以上前処理工程）、次いでロータリーキルンをアルゴン雰囲気下に置換して、常圧下１０００℃で４時間加熱した。次いで、ボールミル（メノウ製ボール、２８ｒｐｍ、５分間）で粉砕して、粉末状の炭素材料を得た。この粉末状の炭素材料には金属と接触していないことから金属イオンを含めて金属は１００ｐｐｍ以下となる。得られた炭素材料の充填密度は０．７１ｇ／ｃｍ3、ＢＥＴ表面積は４９０ｍ2／ｇであった。
ここで、ＢＥＴ表面積は、ユアサアイオニクス社製、ＡＵＴＯＳＯＲＢを用い、液体窒素温度での窒素吸着等温線から算出される値から測定した。
【００８０】
（炭素材料の製造例１）において得られた粉末炭素材料を用いて、以下のようにしてナトリウムイオン二次電池を作製した。
（１）電極（正極）の作製
炭素材料とバインダーのポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）を、炭素材料：バインダー＝９５：５（重量比）の組成となるように秤量し、バインダーをＮ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）に溶解した後、これに炭素材料を加えてスラリー化したものを集電体である厚さ１０μｍの銅箔上に塗布装置でコートし、これを乾燥機で乾燥することにより電極シートを得た。この電極シートを電極打ち抜き機で直径１．５ｃｍに打ち抜いての円形の正極（ＥＡ１）を得た。
（２）ナトリウムイオン二次電池の作製
コインセルの銅箔面上に正極を置き、電解液として１ＭのＮａＣｌＯ4／（プロピレンカーボネート）を加えたのち、ポリプロピレン多孔質膜をセパレータを置き、さらに、金属ナトリウムを負極を置いて、ナトリウムイオン二次電池ＴＢ１を作製した。なお、該電池の組み立てはアルゴン雰囲気のグローブボックス内で行った。
【００８１】
（３）充放電試験条件
以下の条件で定電流充放電を繰り返し行う充放電試験を行った。
充放電条件：
充電（炭素へのＮａのドープ）は０．０１Ｖまで０．１ｍＡ／ｃｍ2で定電流充電を行った。
放電（炭素からＮａの脱ドープ）は０．１ｍＡ/ｃｍ2で定電流放電を行い、電圧１．５Ｖでカットオフした。
（４）充放電試験結果
初回の放電容量は、２６０ｍＡｈ／ｇであった。図５は、縦軸を放電容量（ｍＡ・ｈ／ｇ）、横軸を充放電試験の繰り返し回数（リサイクル数）を示した。図５に示すとおり、５サイクル目の放電容量に対し、１０サイクル目の放電容量は約９８％であり、良好な充放電特性を示す。また、１０サイクル目の充放電曲線を測定した結果、充電容量と放電容量とはほぼ一致しており、充放電効率は良好であった。また、放電時の平均電位は、０．３７Ｖであった。
【００８２】
実施例２（参考）
実施例１の（炭素材料の製造例１）において得られた炭素材料を用いて、以下のようにしてナトリウムイオン二次電池を作製した。
（１）正極材料の合成
アルゴン雰囲気のグローブボックス内で、Ｎａ2Ｏ2（Ｆｌｕｋａ  Ｃｈｅｍｉｅ  ＡＧ 製）とＦｅ3Ｏ4（Ａｌｄｒｉｃｈ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｉｎｃ．製）をＮａとＦｅがＮａＦｅＯ2の化学量論比となるように秤取した後、メノウ乳鉢でよく混合した。得られた混合物をアルミナ製ルツボにいれ、あらかじめ真空ポンプで雰囲気を排気した後にアルゴンを導入して置換したグローブボックスに連結された電気炉に入れて、炉内の雰囲気をアルゴンにして昇温を開始した。１００℃に達する直前に電気炉内を空気中に開放し、その後は空気雰囲気で加熱を行い、６５０℃で１２時間保持し、取り出すことで、ナトリウムイオン二次電池用正極材料（ＭＣ１）を得た。ＭＣ１は六方晶の結晶構造を有しており、２．２０Åのピーク強度を面間隔５．３６Åのピーク強度で除した値は１．５であった。
【００８３】
（２）正極の作製
上記（１）で得られた正極材料（ＭＣ１）と導電材とを７０：２５の組成になるように秤量し、メノウ乳鉢で混合した後、バインダーのポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）を、ＭＣ１：導電材：バインダー＝７０：２５：５（重量比）の組成となるように秤量し、バインダーをN-メチルピロリドン（ＮＭＰ）に溶解した後、これにＭＣ１と導電材を混合したものを加えてスラリー化したものを集電体である厚さ10μｍのアルミ箔上に塗布装置でコートし、これを乾燥機で乾燥することにより電極シートを得た。この電極シートを電極打ち抜き機で直径１．４ｃｍに打ち抜いて円形の正極（ＥＣ１）を得た。
【００８４】
（３）負極の作製
実施例１の正極と同様にして、電極を作製し、これを負極（ＥＡ２）として用いた。
【００８５】
（４）ナトリウムイオン二次電池の作製
コインセルの下蓋に、アルミ箔面を下に向けて正極（ＥＣ１）を配置し、電解液として１ＭのＮａＣｌＯ4／（プロピレンカーボネート）を用い、セパレータとしてポリプロピレン多孔質膜を用い、さらに銅箔面を上に向けて負極（ＥＡ２）を置き、これらを組み合わせてナトリウムイオン二次電池ＴＢ２を作製した。なお、ナトリウムイオン二次電池の組み立てはアルゴン雰囲気のグローブボックス内で行った。得られたＴＢ２は、良好な充放電特性を示した。
【００８６】
実施例３（参考）（炭素材料の製造例２）：２０００℃加熱（前処理工程あり）
ＰＣＲＡにつき、実施例１と同様に前処理工程を経た後、アルゴンを流通させながら真空下（１０-2Ｐａ）にて、２０００℃で１時間加熱する以外は実施例１と同様にして粉末状の炭素材料を製造した。得られた炭素材料の充填密度は０．５０ｇ／ｃｍ3、ＢＥＴ表面積は１ｍ2／ｇであった。
（１）電極（正極）の作製
得られた粉末炭素材料を用いて実施例１と同様にして、以下のようにして円形の正極（ＥＡ３）を得た。
（２）ナトリウムイオン二次電池の作製
コインセルの下蓋に、銅箔面を下に向けて正極を置き、電解液として０．５ＭのＮａＣｌＯ4／（エチレンカーボネートとジメチルカーボネートの等量混合物）、ポリプロピレン多孔質膜をセパレータとし、また金属ナトリウムを負極とし、それらを組み合わせてナトリウムイオン二次電池ＴＢ３を作製した。なお、該電池の組み立てはアルゴン雰囲気のグローブボックス内で行った。
（３）充放電試験結果
実施例１と同一の条件で充放電試験を行った。図６の縦軸は１回目に放電された放電容量を１００％とし、充放電を繰り返した際の各回の放電容量を１回目に対する比率を表し、横軸を充放電試験の繰り返し回数（リサイクル数）を示した。図６に示すとおり、１サイクル目の放電容量に対し、７サイクル目の放電容量は約９９％であり、良好な充放電特性を示した。また、７サイクル目の充放電曲線を測定した結果、充電容量と放電容量とはほぼ一致しており、充放電効率は良好であった。また、放電時の電位が比較的平坦でありかつ平均電位が低く（放電時の平均電位は、０．１９Ｖ）、ＴＢ３は高い充放電容量と電位平坦性を有し、好ましいナトリウムイオン二次電池であった。
【００８７】
実施例４
炭素材料の製造例２において得られた炭素材料を用いて、実施例２の負極と同様にして、電極を作製し、これを負極（ＥＡ４）として用い、電解液として０．５ＭのＮａＣｌＯ4／（エチレンカーボネートとジメチルカーボネートの等量混合物）を用い、それ以外は、実施例２と同様にしてナトリウムイオン二次電池ＴＢ４を作製した。得られたナトリウムイオン二次電池ＴＢ４につき、充放電試験を行ったところ、良好な充放電効率が得られた。
【００８８】
実施例５（参考）（炭素材料の製造例３）：１５００℃加熱（前処理工程あり）
ＰＣＲＡにつき、実施例１と同様に前処理工程を経た後、１５００℃で１時間加熱する以外は実施例１と同様にして粉末状の炭素材料を製造した。得られた炭素材料のＢＥＴ表面積は１６ｍ2／ｇであった。
（１）電極（正極）の作製
得られた粉末炭素材料を用いて実施例１と同様にして、以下のようにして円形の正極（ＥＡ５）を得た。
（２）ナトリウムイオン二次電池の作製
コインセルの下蓋に、銅箔面を下に向けて正極を置き、電解液として１ＭのＮａＣｌＯ4／（プロピレンカーボネート）、ポリプロピレン多孔質膜をセパレータとし、また金属ナトリウムを負極とし、それらを組み合わせてナトリウムイオン二次電池ＴＢ５を作製した。なお、該電池の組み立てはアルゴン雰囲気のグローブボックス内で行った。
（３）充放電試験結果
実施例１と同様の条件で充放電試験を行ったところ、初回の放電容量は３００ｍＡ／ｇであった。また、５サイクル目の放電容量に対し、１０サイクル目の放電容量は約９８％であり、良好な充放電特性を示した。また、１０サイクル目の充放電曲線を測定した結果、充電容量と放電容量とはほぼ一致しており、充放電効率は良好であった。また、放電時の電位が比較的平坦でありかつ平均電位が低く（放電時の平均電位は、０．２６Ｖ）、ＴＢ５は高い充放電容量と電位平坦性を有し、好ましいナトリウムイオン二次電池であった。また、ＴＢ５において、１ＭのＮａＣｌＯ4／（プロピレンカーボネート）電解液の代わりに、０．５ＭのＮａＣｌＯ4／（エチレンカーボネートとジメチルカーボネートの等量混合物）を用いることによっても、ＴＢ５と同様の充放電効率の効果を得ることができた。
【００８９】
実施例６（参考）
炭素材料の製造例３において得られた炭素材料を用いて、実施例２の負極と同様にして、電極を作製し、これを負極（ＥＡ６）として用い、電解液として１ＭのＮａＣｌＯ4／（プロピレンカーボネート）を用い、それ以外は、実施例２と同様にしてナトリウムイオン二次電池ＴＢ６を作製した。得られたナトリウムイオン二次電池ＴＢ６につき、充放電試験を行ったところ、良好な充放電効率が得られた。
【００９０】
実施例７（参考）（炭素材料の製造例４）：１８００℃加熱（前処理工程あり）
ＰＣＲＡにつき、実施例１と同様に前処理工程を経た後、１８００℃で１時間加熱する以外は実施例１と同様にして粉末状の炭素材料を製造した。得られた炭素材料のＢＥＴ表面積は５ｍ2／ｇであった。
（１）電極（正極）の作製
得られた粉末炭素材料を用いて実施例１と同様にして、以下のようにして円形の正極（ＥＡ７）を得た。
（２）ナトリウムイオン二次電池の作製
コインセルの下蓋に、銅箔面を下に向けて正極を置き、電解液として１ＭのＮａＣｌＯ4／（プロピレンカーボネート）、ポリプロピレン多孔質膜をセパレータとし、また金属ナトリウムを負極とし、それらを組み合わせてナトリウムイオン二次電池ＴＢ７を作製した。なお、該電池の組み立てはアルゴン雰囲気のグローブボックス内で行った。
（３）充放電試験結果
実施例１と同様の条件で充放電試験を行ったところ、初回の放電容量は３００ｍＡ／ｇであった。また、５サイクル目の放電容量に対し、１０サイクル目の放電容量は約９９％であり、良好な充放電特性を示した。また、１０サイクル目の充放電曲線を測定した結果、充電容量と放電容量とはほぼ一致しており、充放電効率は良好であった。また、放電時の電位が比較的平坦でありかつ平均電位が低く（放電時の平均電位は、０．２４Ｖ）、ＴＢ７は高い充放電容量と電位平坦性を有し、好ましいナトリウムイオン二次電池であった。また、ＴＢ７において、１ＭのＮａＣｌＯ4／（プロピレンカーボネート）電解液の代わりに、０．５ＭのＮａＣｌＯ4／（エチレンカーボネートとジメチルカーボネートの等量混合物）を用いることによっても、ＴＢ７と同様の充放電効率の効果を得ることができた。また、電解液として、０．１ＭのＮａＢＦ4／（プロピレンカーボネート）や、０．１ＭのＮａＰＦ6／（プロピレンカーボネート）を用いることによっても、ＴＢ７と同様の充放電効率の効果を得ることができた。
【００９１】
実施例８
炭素材料の製造例４において得られた炭素材料を用いて、実施例２の負極と同様にして、電極を作製し、これを負極（ＥＡ８）として用い、電解液として１ＭのＮａＣｌＯ4／（プロピレンカーボネート）を用い、それ以外は、実施例２と同様にしてナトリウムイオン二次電池ＴＢ８を作製した。得られたナトリウムイオン二次電池ＴＢ８につき、充放電試験を行ったところ、良好な充放電効率が得られた。
【００９２】
実施例９（参考）（炭素材料の製造例５）：２８００℃加熱（前処理工程あり）
ＰＣＲＡにつき、実施例１と同様に前処理工程を経た後、２８００℃で１時間加熱する以外は実施例１と同様にして粉末状の炭素材料を製造した。得られた炭素材料のＢＥＴ表面積は７ｍ2／ｇであった。
（１）電極（正極）の作製
得られた粉末炭素材料を用いて実施例１と同様にして、以下のようにして円形の正極（ＥＡ９）を得た。
（２）ナトリウムイオン二次電池の作製
コインセルの下蓋に、銅箔面を下に向けて正極を置き、電解液として０．５ＭのＮａＣｌＯ4／（エチレンカーボネートとジメチルカーボネートの等量混合物）、ポリプロピレン多孔質膜をセパレータとし、また金属ナトリウムを負極とし、それらを組み合わせてナトリウムイオン二次電池ＴＢ９を作製した。なお、該電池の組み立てはアルゴン雰囲気のグローブボックス内で行った。
（３）充放電試験結果
実施例１と同様の条件で充放電試験を行ったところ、初回の放電容量は８４ｍＡ／ｇであった。また、５サイクル目の放電容量に対し、１０サイクル目の放電容量は約９９％であり、良好な充放電特性を示した。また、１０サイクル目の充放電曲線を測定した結果、充電容量と放電容量とはほぼ一致しており、充放電効率は良好であった。また、放電時の平均電位は、０．３２Ｖであった。
【００９３】
実施例１０
炭素材料の製造例５において得られた炭素材料を用いて、実施例２の負極と同様にして、電極を作製し、これを負極（ＥＡ１０）として用い、電解液として０．５ＭのＮａＣｌＯ4／（エチレンカーボネートとジメチルカーボネートの等量混合物）を用い、それ以外は、実施例２と同様にしてナトリウムイオン二次電池ＴＢ１０を作製した。得られたナトリウムイオン二次電池ＴＢ１０につき、充放電試験を行ったところ、良好な充放電効率が得られた。
【００９４】
実施例１１（参考）（炭素材料の製造例６）：１０００℃加熱（前処理工程なし）
ＰＣＲＡにつき、前処理工程を経なかった以外は実施例１と同様にして粉末状の炭素材料を製造した。得られた炭素材料のＢＥＴ表面積は６７３ｍ2／ｇであった。
（１）電極（正極）の作製
得られた粉末炭素材料を用いて実施例１と同様にして、以下のようにして円形の正極（ＥＡ１１）を得た。
（２）ナトリウムイオン二次電池の作製
コインセルの下蓋に、銅箔面を下に向けて正極を置き、電解液として１ＭのＮａＣｌＯ4／（プロピレンカーボネート）、ポリプロピレン多孔質膜をセパレータとし、また金属ナトリウムを負極とし、それらを組み合わせてナトリウムイオン二次電池ＴＢ１１を作製した。なお、該電池の組み立てはアルゴン雰囲気のグローブボックス内で行った。
（３）充放電試験結果
実施例１と同様の条件で充放電試験を行ったところ、初回の放電容量は１２４ｍＡ／ｇであった。また、５サイクル目の放電容量に対し、１０サイクル目の放電容量は約９９％であり、良好な充放電特性を示した。また、１０サイクル目の充放電曲線を測定した結果、充電容量と放電容量とはほぼ一致しており、充放電効率は良好であった。また、放電時の平均電位は、０．５１Ｖであった。また、ＴＢ１１において、電解液１ＭのＮａＣｌＯ4／（プロピレンカーボネート）の代わりに、０．５ＭのＮａＣｌＯ4／（エチレンカーボネートとジメチルカーボネートの等量混合物）を用いることによっても、ＴＢ１１と同様の充放電効率の効果を得ることができた。
【００９５】
実施例１２（参考）
炭素材料の製造例６において得られた炭素材料を用いて、実施例２の負極と同様にして、電極を作製し、これを負極（ＥＡ１２）として用い、電解液として１ＭのＮａＣｌＯ4／（プロピレンカーボネート）を用い、それ以外は、実施例２と同様にしてナトリウムイオン二次電池ＴＢ１２を作製した。得られたナトリウムイオン二次電池ＴＢ１２につき、充放電試験を行ったところ、良好な充放電効率が得られた。
【００９６】
実施例１３（参考）（炭素材料の製造例７）：１５００℃加熱（前処理工程なし）
ＰＣＲＡにつき、前処理工程を経ることなしに、１５００℃で１時間加熱する以外は実施例１と同様にして粉末状の炭素材料を製造した。得られた炭素材料のＢＥＴ表面積は６１３ｍ2／ｇであった。
（１）電極（正極）の作製
得られた粉末炭素材料を用いて実施例１と同様にして、以下のようにして円形の正極（ＥＡ１３）を得た。
（２）ナトリウムイオン二次電池の作製
コインセルの下蓋に、銅箔面を下に向けて正極を置き、電解液として１ＭのＮａＣｌＯ4／（プロピレンカーボネート）、ポリプロピレン多孔質膜をセパレータとし、また金属ナトリウムを負極とし、それらを組み合わせてナトリウムイオン二次電池ＴＢ１３を作製した。なお、該電池の組み立てはアルゴン雰囲気のグローブボックス内で行った。
（３）充放電試験結果
実施例１と同様の条件で充放電試験を行ったところ、初回の放電容量は３２５ｍＡ／ｇであった。また、５サイクル目の放電容量に対し、１０サイクル目の放電容量は約９９％であり、良好な充放電特性を示した。また、１０サイクル目の充放電曲線を測定した結果、充電容量と放電容量とはほぼ一致しており、充放電効率は良好であった。また、放電時の電位が比較的平坦でありかつ平均電位が低く（放電時の平均電位は、０．２６Ｖ）、ＴＢ１３は高い充放電容量と電位平坦性を有し、好ましいナトリウムイオン二次電池であった。また、ＴＢ１３において、電解液１ＭのＮａＣｌＯ4／（プロピレンカーボネート）の代わりに、０．５ＭのＮａＣｌＯ4／（エチレンカーボネートとジメチルカーボネートの等量混合物）を用いることによっても、ＴＢ１３と同様の充放電効率の効果を得ることができた。
【００９７】
実施例１４（参考）
炭素材料の製造例７において得られた炭素材料を用いて、実施例２の負極と同様にして、電極を作製し、これを負極（ＥＡ１４）として用い、電解液として１ＭのＮａＣｌＯ4／（プロピレンカーボネート）を用い、それ以外は、実施例２と同様にしてナトリウムイオン二次電池ＴＢ１４を作製した。得られたナトリウムイオン二次電池ＴＢ１４につき、充放電試験を行ったところ、良好な充放電効率が得られた。
【００９８】
実施例１５（参考）（炭素材料の製造例８）：１８００℃加熱（前処理工程なし）
ＰＣＲＡにつき、前処理工程を経ることなしに、１８００℃で１時間加熱する以外は実施例１と同様にして粉末状の炭素材料を製造した。得られた炭素材料のＢＥＴ表面積は７４ｍ2／ｇであった。
（１）電極（正極）の作製
得られた粉末炭素材料を用いて実施例１と同様にして、以下のようにして円形の正極（ＥＡ１５）を得た。
（２）ナトリウムイオン二次電池の作製
コインセルの下蓋に、銅箔面を下に向けて正極を置き、電解液として１ＭのＮａＣｌＯ4／（プロピレンカーボネート）、ポリプロピレン多孔質膜をセパレータとし、また金属ナトリウムを負極とし、それらを組み合わせてナトリウムイオン二次電池ＴＢ１５を作製した。なお、該電池の組み立てはアルゴン雰囲気のグローブボックス内で行った。
（３）充放電試験結果
実施例１と同様の条件で充放電試験を行ったところ、初回の放電容量は２９１ｍＡ／ｇであった。また、５サイクル目の放電容量に対し、１０サイクル目の放電容量は約９７％であり、良好な充放電特性を示した。また、１０サイクル目の充放電曲線を測定した結果、充電容量と放電容量とはほぼ一致しており、充放電効率は良好であった。また、放電時の電位が比較的平坦でありかつ平均電位が低く（放電時の平均電位は、０．２４Ｖ）、ＴＢ１５は高い充放電容量と電位平坦性を有し、好ましいナトリウムイオン二次電池であった。また、ＴＢ１５において、電解液１ＭのＮａＣｌＯ4／（プロピレンカーボネート）の代わりに、０．５ＭのＮａＣｌＯ4／（エチレンカーボネートとジメチルカーボネートの等量混合物）を用いることによっても、ＴＢ１５と同様の充放電効率の効果を得ることができた。
【００９９】
実施例１６
炭素材料の製造例８において得られた炭素材料を用いて、実施例２の負極と同様にして、電極を作製し、これを負極（ＥＡ１６）として用い、電解液として１ＭのＮａＣｌＯ4／（プロピレンカーボネート）を用い、それ以外は、実施例２と同様にしてナトリウムイオン二次電池ＴＢ１６を作製した。得られたナトリウムイオン二次電池ＴＢ１６につき、充放電試験を行ったところ、良好な充放電効率が得られた。
【０１００】
実施例１７（参考）（炭素材料の製造例９）：２０００℃加熱（前処理工程なし）
ＰＣＲＡにつき、前処理工程を経ることなしに、２０００℃で１時間加熱する以外は実施例１と同様にして粉末状の炭素材料を製造した。得られた炭素材料のＢＥＴ表面積は１ｍ2／ｇであった。
（１）電極（正極）の作製
得られた粉末炭素材料を用いて実施例１と同様にして、以下のようにして円形の正極（ＥＡ１７）を得た。
（２）ナトリウムイオン二次電池の作製
コインセルの下蓋に、銅箔面を下に向けて正極を置き、電解液として１ＭのＮａＣｌＯ4／（プロピレンカーボネート）、ポリプロピレン多孔質膜をセパレータとし、また金属ナトリウムを負極とし、それらを組み合わせてナトリウムイオン二次電池ＴＢ１７を作製した。なお、該電池の組み立てはアルゴン雰囲気のグローブボックス内で行った。
（３）充放電試験結果
実施例１と同様の条件で充放電試験を行ったところ、初回の放電容量は３００ｍＡ／ｇであった。また、５サイクル目の放電容量に対し、１０サイクル目の放電容量は約９８％であり、良好な充放電特性を示した。また、１０サイクル目の充放電曲線を測定した結果、充電容量と放電容量とはほぼ一致しており、充放電効率は良好であった。また、放電時の電位が比較的平坦でありかつ平均電位が低く（放電時の平均電位は、０．１７Ｖ）、ＴＢ１７は高い充放電容量と電位平坦性を有し、好ましいナトリウムイオン二次電池であった。また、ＴＢ１７において、電解液１ＭのＮａＣｌＯ4／（プロピレンカーボネート）の代わりに、０．５ＭのＮａＣｌＯ4／（エチレンカーボネートとジメチルカーボネートの等量混合物）を用いることによっても、ＴＢ１７と同様の充放電効率の効果を得ることができた。
【０１０１】
実施例１８
炭素材料の製造例９において得られた炭素材料を用いて、実施例２の負極と同様にして、電極を作製し、これを負極（ＥＡ１８）として用い、電解液として１ＭのＮａＣｌＯ4／（プロピレンカーボネート）を用い、それ以外は、実施例２と同様にしてナトリウムイオン二次電池ＴＢ１８を作製した。得られたナトリウムイオン二次電池ＴＢ１８につき、充放電試験を行ったところ、良好な充放電効率が得られた。
【０１０２】
比較例１
上記実施例１で用いた炭素材料ＥＡ１の代わりに、従来の炭素材料（天然黒鉛）を用いた以外は、実施例１と同様にしてＲＥＡ１を作製し、このＲＥＡ１を用いて、実施例１と同様にしてナトリウムイオン二次電池ＲＴＢ１を作製した。得られたＲＴＢ１に対して、実施例１と同様の充放電試験を実施した結果、１０サイクル目にはほとんど放電容量が得られなくなった。
【０１０３】
積層多孔質フィルムの製造例
（１）塗工液の製造
ＮＭＰ４２００ｇに塩化カルシウム２７２．７ｇを溶解した後、パラフェニレンジアミン１３２．９ｇを添加して完全に溶解させた。得られた溶液に、テレフタル酸ジクロライド２４３．３ｇを徐々に添加して重合し、パラアラミドを得て、さらにＮＭＰで希釈して、濃度２．０重量％のパラアラミド溶液（Ａ）を得た。得られたパラアラミド溶液１００ｇに、アルミナ粉末（ａ）２ｇ（日本アエロジル社製、アルミナＣ，平均粒子径０．０２μｍ）とアルミナ粉末（ｂ）２ｇ（住友化学株式会社製スミコランダム、ＡＡ０３、平均粒子径０．３μｍ）とをフィラーとして計４ｇ添加して混合し、ナノマイザーで３回処理し、さらに１０００メッシュの金網で濾過、減圧下で脱泡して、スラリー状塗工液（Ｂ）を製造した。パラアラミド及びアルミナ粉末の合計重量に対するアルミナ粉末（フィラー）の重量は、６７重量％となる。
【０１０４】
（２）積層多孔質フィルムの製造及び評価
シャットダウン層としては、ポリエチレン製多孔質膜（膜厚１２μｍ、透気度１４０秒／１００ｃｃ、平均孔径０．１μｍ、空孔率５０％）を用いた。厚み１００μｍのＰＥＴフィルムの上に上記ポリエチレン製多孔質膜を固定し、テスター産業株式会社製バーコーターにより、該多孔質膜の上にスラリー状塗工液（Ｂ）を塗工した。ＰＥＴフィルム上の塗工された該多孔質膜を一体にしたまま、貧溶媒である水中に浸漬させ、パラアラミド多孔質膜（耐熱多孔層）を析出させた後、溶媒を乾燥させて、耐熱多孔層とシャットダウン層とが積層された積層多孔質フィルム１を得た。積層多孔質フィルム１の厚みは１６μｍであり、パラアラミド多孔質膜（耐熱多孔層）の厚みは４μｍであった。積層多孔質フィルム１の透気度は１８０秒／１００ｃｃ、空孔率は５０％であった。積層多孔質フィルム１における耐熱多孔層の断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により観察をしたところ、０．０３μｍ〜０．０６μｍ程度の比較的小さな微細孔と０．１μｍ〜１μｍ程度の比較的大きな微細孔とを有することがわかった。
セパレータとして、上記積層多孔質フィルムを用いたナトリウムイオン二次電池は、熱破膜温度をより高めることができる。
尚、積層多孔質フィルムの評価は以下の方法で行った。
【０１０５】
積層多孔質フィルムの評価
（Ａ）厚み測定
積層多孔質フィルムの厚み、シャットダウン層の厚みは、ＪＩＳ規格（Ｋ７１３０−１９９２）に従い、測定した。また、耐熱多孔層の厚みとしては、積層多孔質フィルムの厚みからシャットダウン層の厚みを差し引いた値を用いた。
（Ｂ）ガーレー法による透気度の測定
積層多孔質フィルムの透気度は、ＪＩＳ  Ｐ８１１７に基づいて、株式会社安田精機製作所製のデジタルタイマー式ガーレー式デンソメータで測定した。
（Ｃ）空孔率
得られた積層多孔質フィルムのサンプルを一辺の長さ１０ｃｍの正方形に切り取り、重量Ｗ（ｇ）と厚みＤ（ｃｍ）を測定した。サンプル中のそれぞれの層の重量（Ｗｉ）を求め、Ｗｉとそれぞれの層の材質の真比重（ｇ／ｃｍ3）とから、それぞれの層の体積を求めて、次式より空孔率（体積％）を求めた。
空孔率（体積％）＝１００×｛１−（Ｗ１／真比重１＋Ｗ２／真比重２＋・・＋Ｗｎ／真比重ｎ）／（１０×１０×Ｄ）｝
【産業上の利用可能性】
【０１０６】
本発明により、充放電特性の優れる非水電解質二次電池、特に充放電特性の優れるナトリウムイオン二次電池を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０１０７】
【図１】コイン型電気二重層の一例（概略図）
【図２】捲回型電気二重層の一例（概略図）
【図３】積層型電気二重層の一例（概略図）
【図４】図３とは異なる積層型電気二重層の一例（概略図）
【図５】実施例１の電池において充放電特性を示す図。
【図６】実施例３の電池において充放電特性を示す図。
【符号の説明】
【０１０８】
１１：金属製容器
１２：集電体
１３：電極
１４：セパレータ
１５：金属製蓋
１６：ガスケット
２１：金属製容器
２２：集電体
２３：電極
２４：セパレータ
２５：電極封口板
２６：リード
３１：金属製容器
３２：集電体
３３：電極
３４：セパレータ
３５：リード
３６：端子
３７：安全弁
４１：加圧板及び端子
４２：集電体
４３；電極
４４：セパレータ
４６：ガスケット
５１：加圧板
５２：集電体
５３：電極
５４：セパレータ
５５：絶縁材料
【図１】
0005347314.tif 000009
【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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