(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一般式ＬｉｘＦｅ１−ｙＭｙＰＯ４（ただし、Ｍは、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｖ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｇａ、Ｍｇ、Ｂ及びＮｂからなる群より選ばれた少なくとも１種を表す。また、０．０５≦ｘ≦１．２、０≦ｙ≦０．８である。）で表される化合物の炭素複合体からなる正極活物質層を有する正極と、負極と、非水電解質とを備え、
上記正極活物質層は、正極集電体の両面にそれぞれ形成されるとともに、これら両面に形成された正極活物質層の膜厚の合計が５０〜２２０μｍの範囲内にあることを特徴とする非水電解質二次電池。
【請求項２】
上記炭素複合体は、上記化合物の粒子の表面に、上記粒子より粒径の小さい炭素材料が付着されて複合化されていることを特徴とする請求項１記載の非水電解質二次電池。
【請求項３】
上記非水電解質が、液系電解質であることを特徴とする請求項１記載の非水電解質二次電池。
【請求項４】
上記非水電解質が、ポリマー電解質であることを特徴とする請求項１記載の非水電解質二次電池。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、いわゆるオリビン型リチウムリン酸化物を正極活物質を用いた非水電解質二次電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、種々の電子機器の飛躍的進歩とともに、長時間便利に、且つ経済的に使用できる電源として、再充電可能な二次電池の研究が進められている。代表的な二次電池としては、鉛蓄電池、アルカリ蓄電池、非水電解質二次電池等が知られている。
【０００３】
上記のような二次電池の中でも特に、非水電解質二次電池であるリチウムイオン二次電池は、高出力、高エネルギー密度などの利点を有している。
【０００４】
リチウムイオン二次電池は、少なくともリチウムイオンを可逆的に脱挿入可能な活物質を有する正極及び負極と、非水電解質とから構成されており、その充電反応は、正極においてリチウムイオンが電解液中にデインターカレーションし、負極では負極活物質中にリチウムイオンがインターカレーションすることによって進行する。逆に、放電する場合には、上記の逆反応が進行し、正極においては、リチウムイオンがインターカレーションする。すなわち、正極からのリチウムイオンが負極活物質に出入りする反応を繰り返すことによって充放電を繰り返すことができる。
【０００５】
現在、リチウムイオン二次電池の正極活物質としては、高エネルギー密度、高電圧を有すること等から、ＬｉＣｏＯ2、ＬｉＮｉＯ2、ＬｉＭｎ2Ｏ4等が用いられている。しかし、これらの正極活物質は、クラーク数の低い金属元素をその組成中に有しているため、コストが高くつく他、安定供給が難しいという問題がある。また、これらの正極活物質は、毒性も比較的高く、環境に与える影響も大きいことから、これらに代わる新規正極活物質が求められている。
【０００６】
これに対し、オリビン構造を有する化合物（いわゆるオリビン型リチウムリン酸化物）をリチウムイオン二次電池の正極活物質として用いることが提案されている。例えば、オリビン構造を有する化合物であるＬｉＦｅＰＯ4 は、体積密度が３．６ｇ／ｃｍ3 と大きく、３．４Ｖの高電位を発生し、理論容量も１７０ｍＡｈ／ｇと大きい。また、ＬｉＦｅＰＯ4 は、初期状態で、電気化学的に脱ドープ可能なＬｉを、Ｆｅ原子１個当たりに１個含んでいるので、リチウムイオン二次電池の正極活物質として有望な材料である。しかもＬｉＦｅＰＯ4 は、資源的に豊富で安価な材料である鉄をその組成中に有しているため、上述のＬｉＣｏＯ2、ＬｉＮｉＯ2、ＬｉＭｎ2Ｏ4等と比較して低コストであり、また、毒性も低いため環境に与える影響も小さい。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述のような利点を有するオリビン型リチウムリン酸化物であるが、電池への実使用を考えたときには、乗り越えなくてはならない課題も多い。
【０００８】
例えば、オリビン型リチウムリン酸化物は、電子伝導性が乏しいため、正極活物質として用いた場合、十分な負荷特性を得るのが難しいという欠点を有する。
【０００９】
負荷特性を上げるには、正極活物質層の厚さを薄くすることが考えられるが、この場合には、相対的に集電体の占める割合が増え、容量の低下が問題になる可能性がある。
【００１０】
そこで本発明は、かかる従来の実情に鑑みて提案されたものであって、オリビン構造を有する化合物を正極活物質に使用した場合において、負荷特性と電池容量を両立し、優れた電池特性を有する非水電解質二次電池を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するため、本発明に係る非水電解質電池は、一般式ＬｉｘＦｅ１−ｙＭｙＰＯ４（ただし、Ｍは、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｖ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｇａ、Ｍｇ、Ｂ及びＮｂからなる群より選ばれた少なくとも１種を表す。また、０．０５≦ｘ≦１．２、０≦ｙ≦０．８である。）で表される化合物の炭素複合体からなる正極活物質層を有する正極と、負極と、非水電解質とを備え、上記正極活物質層は、正極集電体の両面にそれぞれ形成されるとともに、これら両面に形成された正極活物質層の膜厚の合計が５０〜２２０μｍの範囲内にあることを特徴とする。
【００１２】
オリビン型リチウムリン酸化物は、電子伝導性が乏しいため、これを正極活物質層に用いた場合、十分な負荷特性を得ることが難しい。負荷特性を考えた場合、正極活物質層の膜厚を薄くする方が有利である。
【００１３】
ただし、正極活物質層の厚さを薄くし過ぎると、電池内容積に占める集電体の割合が相対的に上昇し、電池容量の低下をもたらす。
【００１４】
本発明においては、これらを考慮して、正極活物質層の膜厚を２５〜１１０μｍに設定している。
【００１５】
正極活物質層の厚さが前記範囲内であれば、実用上十分な負荷特性を得ることができ、電池容量も実用上満足し得るレベルとすることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用した非水電解質二次電池について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明は、以下の記述に限定されるものではなく、本発明要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【００１７】
先ず最初に、非水電解質が液系電解質である非水電解液電池の構成について説明する。
【００１８】
非水電解液二次電池１は、図１に示すように、帯状を呈する正極材２と負極材３とが、セパレータ４を介して積層されかつ渦巻き状に複数回巻回された電池素子５が、非水電解液とともに電池缶６内に封入されている。
【００１９】
正極材２は、アルミニウム箔等からなる正極集電体７の両面に、リチウムを電気的に放出することが可能であり、かつ吸蔵することも可逆的に可能である正極活物質を含有する正極活物質層８が形成されている。正極材２には、一端近傍に正極リード９が取り付けられている。
【００２０】
正極活物質層８に含有される正極活物質として、オリビン型結晶構造を有し、一般式ＬｉｘＦｅ１−ｙＭｙＰＯ４（ただし、Ｍは、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｖ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｇａ、Ｍｇ、Ｂ及びＮｂからなる群より選ばれた少なくとも１種を表す。また、０．０５≦ｘ≦１．２、０≦ｙ≦０．８である。）で表される化合物を他の材料と混合して使用する。
【００２１】
本例においては、後述するＬｉＦｅＰＯ4 と炭素材料との複合体を正極活物質として使用する。
【００２２】
以下、ＬｉxＦｅ1-yＭyＰＯ4としてＬｉＦｅＰＯ4 を用い、これと炭素材料とからなる複合体を正極活物質として用いる場合について説明する。
【００２３】
ＬｉＦｅＰＯ4 炭素複合体は、ＬｉＦｅＰＯ4 粒子の表面に、当該ＬｉＦｅＰＯ4 粒子の粒径に比べて極めて小とされる粒径を有する炭素材料の粒子が多数個、付着してなるものである。炭素材料は導電性を有するので、炭素材料とＬｉＦｅＰＯ4 とから構成されるＬｉＦｅＰＯ4 炭素複合体は、例えばＬｉＦｅＰＯ4 と比較すると電子伝導性に優れている。すなわち、ＬｉＦｅＰＯ4 炭素複合体は、ＬｉＦｅＰＯ4 粒子の表面に付着する炭素粒子により電子伝導性が向上するので、ＬｉＦｅＰＯ4 本来の容量を十分に引き出される。したがって、正極活物質としてＬｉＦｅＰＯ4 炭素複合体を用いることにより、高容量を有する非水電解液電池１を実現できる。
【００２４】
ＬｉＦｅＰＯ4 炭素複合体における単位重量当たりの炭素含有量は、３重量％以上であることが好ましい。ＬｉＦｅＰＯ4 炭素複合体における単位重量当たりの炭素含有量が３重量％未満である場合、ＬｉＦｅＰＯ4 粒子の表面に付着している炭素粒子の量が十分でないため、電子伝導性向上の効果を十分に得ることができない虞がある。
【００２５】
ＬｉＦｅＰＯ4 炭素複合体を構成する炭素材料としては、ラマン分光法において、グラファイト（以下、Ｇｒと称する。）のラマンスペクトルの波数１３４０〜１３６０ｃｍ-1に出現する回折線に対する波数１５７０〜１５９０ｃｍ-1に出現する回折線の強度面積比Ａ（Ｄ／Ｇ）が０．３以上であるものを好適に用いることができる。
【００２６】
ここで、強度面積比Ａ（Ｄ／Ｇ）は、ラマン分光法により測定された波数１５７０〜１５９０ｃｍ-1に出現するＧピークと波数１３４０〜１３６０ｃｍ-1に出現するＤピークとのバックグランドを含まないラマンスペクトル強度面積比Ａ（Ｄ／Ｇ）と定義する。また、バックグランドを含まないとは、ノイズ部分は含まないことを意味する。
【００２７】
上述したように、Ｇｒのラマンスペクトルの数あるピークの中に波数１５７０〜１５９０ｃｍ-1に現れるＧピークと波数１３４０〜１３６０ｃｍ-1に現れるＤピークと呼ばれる２つのピークが観察される。このうち、Ｄピークは、本来Ｇピーク由来のピークではなく、構造が歪んで構造の対称性が低くなったときに現れるラマン不活性のピークである。それゆえ、Ｄピークは、Ｇｒの歪んだ構造の尺度となり、ＤピークとＧピークとの強度面積Ａ（Ｄ／Ｇ）は、Ｇｒのａ軸方向結晶子サイズＬａの逆数と直線的関係を有することが知られている。
【００２８】
このような炭素材料としては、具体的には、アセチレンブラック等の非晶質系炭素材料を好ましく用いることができる。
【００２９】
また、上述したような強度面積比Ａ（Ｄ／Ｇ）が０．３以上である炭素材料は、例えば粉砕器で粉砕する等の処理を施すことで得ることができる。そして、粉砕時間を制御することにより、容易に任意のＡ（Ｄ／Ｇ）を有する炭素材料を得ることができる。
【００３０】
例えば、晶質炭素材である黒鉛は、遊星型ボールミル等の強力な粉砕器を用いて粉砕することで構造が容易に破壊されて非晶質化が進み、それにしたがって強度面積比Ａ（Ｄ／Ｇ）は増大する。つまり、粉砕器の運転時間を制御することによって任意のＡ（Ｄ／Ｇ）、すなわち０．３以上である炭素材料を容易に得ることが可能となる。したがって、粉砕を施すことにより、炭素材料として晶質炭素系材料等も好ましく用いることができる。
【００３１】
また、ＬｉＦｅＰＯ4 炭素複合体の粉体密度は、２．２ｇ／ｃｍ3 以上であることが好ましい。ＬｉＦｅＰＯ4 炭素複合体は、その粉体密度が２．２ｇ／ｃｍ3 以上となる程度に合成原料に対してミリングが施されると、十分に微細化されたものとなる。したがって、正極活物質の充填率が向上し、高容量を有する非水電解液電池１を実現できる。また、ＬｉＦｅＰＯ4 炭素複合体は、上記粉体密度を満たすように微小化されているので、ＬｉＦｅＰＯ4 の比表面積も増大しているといえる。つまり、ＬｉＦｅＰＯ4 と炭素材料との接触面積を十二分に確保することができ、電子伝導性を向上させることが可能となる。
【００３２】
ＬｉＦｅＰＯ4 炭素複合体の粉体密度が２．２ｇ／ｃｍ3 未満である場合、ＬｉＦｅＰＯ4 炭素複合体は十分に圧縮されてないため、正極４における活物質充填率の向上が図れない虞れがある。
【００３３】
また、ＬｉＦｅＰＯ4 炭素複合体のブルナウアーエメットテラー（以下、ＢＥＴと称する。）比表面積は、１０．３ｍ2 ／ｇ以上であることが好ましい。ＬｉＦｅＰＯ4 炭素複合体のＢＥＴ比表面積を１０．３ｍ2 ／ｇ以上とすると、単位重量当たりにおけるＬｉＦｅＰＯ4 の比表面積を十分に大きいものとすることができ、ＬｉＦｅＰＯ4 と炭素材料との接触面積を大きくすることができる。したがって、正極活物質の電子伝導性を確実に向上させることができる。
【００３４】
さらに、ＬｉＦｅＰＯ4 炭素複合体の１次粒径は、３．１μｍ以下であることが好ましい。ＬｉＦｅＰＯ4 炭素複合体の１次粒径を３．１μｍ以下とすることにより、単位重量当たりにおけるＬｉＦｅＰＯ4 の比表面積を十分に大きいものとすることができ、ＬｉＦｅＰＯ4 と炭素材料との接触面積を大きくすることができる。したがって、正極活物質の電子伝導性を確実に向上させることができる。
【００３５】
正極活物質層に含有される結着剤としては、この種の非水電解液電池において正極活物質層の結着剤として通常用いられている公知の樹脂材料等を用いることができる。
【００３６】
上述のように、正極活物質としてオリビン型リチウムリン酸化物を用いているので、上記正極活物質層の厚さは、２５〜１１０μｍ（本例では両面塗布であるので、両面合計で５０〜２２０μｍ）の範囲内になるように設定する。
【００３７】
上記正極活物質層の厚さが２５μｍ未満（両面合計で５０μｍ未満）であると、集電体の電池内容積に占める割合が大きくなり過ぎ、電池容量の低下を招く。逆に、上記正極活物質層の厚さが１１０μｍ（両面合計で２２０μｍ）を越えると、負荷特性の低下が問題になってくる。
【００３８】
負極材３は、ニッケル箔や銅箔等からなる負極集電体１０の両面に負極活物質層１１が形成されている。負極材３には、一端近傍に負極リード１２が取り付けられている。
【００３９】
負極活物質層１１は、負極活物質として、リチウムをドープ、脱ドープ可能な材料が用いられる。このリチウムをドープ、脱ドープ可能な負極活物質としては、金属リチウム、リチウム合金、リチウムがドープされた導電性高分子、炭素質材料や金属酸化物などの層状化合物を用いることができる。この負極活物質層１０に含有される結合剤としては、この種の非水電解液二次電池において負極活物質層の結合剤として通常用いられている公知の樹脂材料等を用いることができる。
【００４０】
非水電解液二次電池１は、負極材３の幅方向の端部の位置が正極材２の幅方向の端部の位置と同じか内側となった場合、その充電の際に負極材３の幅方向の両端部でリチウムイオンが、充放電反応を妨げる金属リチウムとなって析出する現象が生じる。このため、非水電解液二次電池１においては、負極材３が正極材２よりも幅広に形成される。この時、正極活物質に用いているＬｉＦｅＰＯ4はＬｉＣｏＯ2等に比して充放電時に放電するＬｉ量が少なく金属リチウムの析出量が抑えられるため、片側０．０５ｍｍ以上大きければ析出した金属リチウムの影響を受けずに充放電が行われるとともに、０．０５ｍｍ未満だと電池素子５形成時に巻ずれが生じた場合に、負極材３端部の位置が正極材２端部と同位置か内側に入ってしまう虞がある。また、片側２．０ｍｍよりも大きくすると電池反応に寄与しない負極活物質が増えることになりエネルギー密度が低下する。このため、負極材３は、図１に示す片側あたりの幅寸法の差ｔが０．０５ｍｍ乃至０．２ｍｍとなるように正極材２に比して幅広に形成されることが好ましい。
【００４１】
セパレータ４は、正極材２の正極活物質層８と、負極材３の負極活物質層１１とを離間させるものであり、この種の非水電解液二次電池のセパレータとして通常用いられている公知の材料を用いることができ、例えばポリプロピレンなどの高分子フィルムが用いられる。また、セパレータ４は、リチウムイオン伝導度とエネルギー密度との関係から、その厚みができるだけ薄いことが必要である。具体的には、セパレータの厚みは例えば５０μｍ以下が適当である。
【００４２】
非水電解液二次電池１においては、図１に示すように、上述した正極材２と負極材３とがセパレータ４を介して積層され、かつ複数回巻回されて電池素子５が構成される。
【００４３】
非水電解液としては、非プロトン性非水溶媒に電解質を溶解させた溶液が用いられる。
【００４４】
非水溶媒としては、例えば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、ビニレンカーボネート、γ−ブチルラクトン、スルホラン、１，２−ジメトキシエタン、１，２−ジエトキシエタン、２−メチルテトラヒドロフラン、３−メチル−１，３−ジオキソラン、プロピオン酸メチル、酪酸メチル、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、ジプロピルカーボネート等を使用することができる。特に、電圧安定性の点からは、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、ビニ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、ジエチルカーボネート、ジプロピルカーボネート等の鎖状カーボネート類を使用することが好ましい。また、このような非水溶媒は、１種類を単独で用いても良いし、２種類以上を混合して用いても良い。
【００４５】
また、非水溶媒に溶解させる電解質としては、例えば、ＬｉＰＦ6、ＬｉＣｌＯ4、ＬｉＡｓＦ6、ＬｉＢＦ4、ＬｉＣＦ3ＳＯ3、ＬｉＮ（ＣＦ3ＳＯ2）2等のリチウム塩を使用することができる。これらのリチウム塩の中でも特に、ＬｉＰＦ6、ＬｉＢＦ4を使用することが好ましい。
【００４６】
電池缶６は、内面にニッケルメッキが施されてなり、上述した電池素子５と非水電解液とを封入するものである。
【００４７】
次に、上述のように構成される非水電解液電池１の製造方法、特に正極活物質の合成方法について説明する。
【００４８】
まず、正極活物質としてＬｉxＦｅＰＯ4と炭素材料との複合体を、以下に示す製造方法に従って合成する。
【００４９】
この正極活物質を合成するには、ＬｉxＦｅＰＯ4の合成原料を混合し、ミリングを施し、焼成し、且つ上記の何れかの時点で炭素材料を添加する。ＬｉxＦｅＰＯ4の合成原料としては、Ｌｉ3ＰＯ4と、Ｆｅ3（ＰＯ4）2又はその水和物であるＦｅ3（ＰＯ4）2・ｎＨ2Ｏ（ただし、ｎは水和数である。）とを用いる。
【００５０】
以下、合成原料として、リン酸リチウム（Ｌｉ3ＰＯ4）と、下記に示すようにして合成されるリン酸第一鉄八水和物（Ｆｅ3（ＰＯ4）2・８Ｈ2Ｏ）とを用い、この合成原料に炭素材料を添加した後に種々の工程を行うことにより、ＬｉＦｅＰＯ4炭素複合体を合成する場合について説明する。
【００５１】
まず、ＬｉＦｅＰＯ4の合成原料と炭素材料とを混合して混合物とする混合工程を行う。次いで、混合工程で得られた混合物にミリングを施すミリング工程を行う。次いで、ミリング工程でミリングを施した混合物を焼成する焼成工程を行う。
【００５２】
混合工程では、合成原料として、リン酸リチウムとリン酸第一鉄八水和物とを所定比で混合し、さらに炭素材料を添加して混合物とする。
【００５３】
合成原料として用いるリン酸第一鉄八水和物は、硫酸鉄七水和物（ＦｅＳＯ4・７Ｈ2Ｏ）を水に溶かしてなる水溶液に、リン酸水素二ナトリウム一二水和物（２Ｎａ2ＨＰＯ4・１２Ｈ2Ｏ）を添加し、所定の時間放置することにより合成される。リン酸第一鉄八水和物の合成反応は、下記化１に示す反応式で表される。
【００５４】
【化１】
0003997702.tif 000002
【００５５】
合成原料であるリン酸第一鉄八水和物には、その合成工程上、ある程度のＦｅ3+が含まれている。合成原料にＦｅ3+が残存すると、焼成により３価のＦｅ化合物が生成されるため、ＬｉＦｅＰＯ4炭素複合体の単相合成が妨げられてしまう。このため、焼成前の合成原料に還元剤を添加し、焼成時に合成原料中に含まれているＦｅ3+をＦｅ2+に還元する必要がある。
【００５６】
しかし、還元剤によるＦｅ3+のＦｅ2+への還元能力には限界があり、合成原料中のＦｅ3+の含有率が多すぎる場合、Ｆｅ3+が還元されきれずにＬｉＦｅＰＯ4炭素複合体中に残存してしまうことがある。
【００５７】
そこで、リン酸第一鉄八水和物中の鉄総量に対するＦｅ3+の含有率を、６１重量％以下とすることが好ましい。合成原料であるリン酸第一鉄八水和物中の鉄総量に対するＦｅ3+の含有率を６１重量％以下と予め制限することにより、焼成時においてＦｅ3+を残存させることなく、すなわちＦｅ3+に起因する不純物を生成させることなく、ＬｉＦｅＰＯ4炭素複合体の単相合成を確実に行うことができる。
【００５８】
なお、リン酸第一鉄八水和物を生成する際の放置時間が長いほど、生成物中のＦｅ3+の含有率が多くなるので、放置時間を所定の時間に制御することにより、任意のＦｅ3+の含有率を有するリン酸第一鉄八水和物を生成させることができる。また、リン酸第一鉄八水和物中の鉄総量に対するＦｅ3+の含有率は、メスバウア測定法により測定することができる。
【００５９】
また、合成原料に添加される炭素材料は、合成原料のリン酸第一鉄八水和物中に含まれるＦｅ2+が大気中の酸素や焼成等によりＦｅ3+に酸化されたとしても、焼成時にＦｅ3+をＦｅ2+に還元する還元剤として働く。したがって、合成原料にＦｅ3+が残存していたとしても、不純物の生成が防止され、ＬｉＦｅＰＯ4炭素複合体の単相合成が可能となる。さらに、炭素材料は、合成原料に含まれるＦｅ2+のＦｅ3+への酸化を防止する酸化防止剤として働く。すなわち、炭素材料は、焼成前又は焼成時において大気中及び焼成炉内に存在する酸素により、Ｆｅ2+がＦｅ3+へ酸化されてしまうことを防止する。
【００６０】
すなわち、炭素材料は、上述したように正極活物質の電子伝導性を向上させる導電材としての働きをするとともに、還元剤及び酸化防止剤として働く。なお、この炭素材料は、ＬｉＦｅＰＯ4炭素複合体の構成要素となるので、ＬｉＦｅＰＯ4炭素複合体の合成後に除去する必要がない。したがって、ＬｉＦｅＰＯ4炭素複合体の製造が効率化される。
【００６１】
なお、ＬｉＦｅＰＯ4炭素複合体の単位重量あたりの炭素含有量は、３重量％以上とすることが好ましい。ＬｉＦｅＰＯ4炭素複合体の単位重量あたりの炭素含有量を３重量％以上とすることにより、ＬｉＦｅＰＯ4が本来有する容量及びサイクル特性を十分に引き出すことが可能となる。
【００６２】
ミリング工程では、混合工程で得られた混合物に、粉砕・混合を同時に行うミリングを施す。ここで、ミリングとは、ボールミルを用いた強力な粉砕・混合をいう。また、ボールミルとしては、例えば遊星型ボールミル、シェイカー型ボールミル、メカノフュージョン等を好適に用いることができる。
【００６３】
混合工程で得られた混合物にミリングを施すことにより、合成原料及び炭素材料を均一に混合することができる。また、ミリングを施すことにより合成原料を微細化すると、合成原料の比表面積を増大させることができる。したがって、原料同士の接触点が増大し、引き続く焼成工程における合成反応を速やかに進行させることが可能となる。
【００６４】
合成原料を含有する混合物にミリングを施すに際しては、粒子径３μｍ以上の粒子の粒度分布が体積基準の積算頻度にして２２％以下となるようにすることが好ましい。合成原料の粒度分布を上記範囲とすることにより、合成原料は、表面積として、合成反応に十分な表面活性を得ることができる広さを有することとなる。これにより、焼成温度が例えば６００℃という合成原料の融点以下という低い温度であっても、反応効率が良好であり、ＬｉＦｅＰＯ4炭素複合体の単相合成を確実に行うことができる。
【００６５】
また、ＬｉＦｅＰＯ4炭素複合体の粉体密度が２．２ｇ／ｃｍ3以上となるように、ミリングを施すことが好ましい。上記粉体密度となるように合成原料を微小化することにより、ＬｉＦｅＰＯ4の比表面積を大きくすることができる。これにより、ＬｉＦｅＰＯ4と炭素材料との接触面積を大きくすることができ、正極活物質の電子伝導性を向上させることが可能となる。
【００６６】
したがって、合成原料を含有する混合物にミリングを施すことにより、高容量である非水電解液電池１を実現する正極活物質を製造することができる。
【００６７】
焼成工程では、ミリング工程でミリングを施した混合物を焼成する。混合物を焼成することにより、リン酸リチウムとリン酸第一鉄八水和物とを反応させ、ＬｉＦｅＰＯ4を合成する。
【００６８】
ＬｉＦｅＰＯ4の合成反応は、下記化２に示す反応式で表される。なお、下記化に示す反応式においては、Ｌｉ3ＰＯ4と、Ｆｅ3（ＰＯ4）2又はその水和物であるＦｅ3（ＰＯ4）2・ｎＨ2Ｏ（ただし、ｎは水和数である。）とを反応させた場合を示す。
【００６９】
【化２】
0003997702.tif 000003
【００７０】
上記化２に示す反応式から明らかなように、合成原料としてＦｅ3（ＰＯ4）2を用いた場合、副生成物が生じない。また、Ｆｅ3（ＰＯ4）2・ｎＨ2Ｏを用いた場合、副生成物として無毒である水のみが生じる。
【００７１】
ところで、従来は合成原料として炭酸リチウム、リン酸二水素アンモニウム及び酢酸鉄（ＩＩ）を所定比で混合し、焼成し、下記化３に示す反応によってＬｉＦｅＰＯ4を合成していた。
【００７２】
【化３】
0003997702.tif 000004
【００７３】
上記化３に示す反応式から明らかなように、従来のＬｉＦｅＰＯ4の合成方法では、焼成時に有毒なアンモニアや酢酸等の副生成物が生じていた。このため、これら有毒な副生成物を処理するための大規模な集気装置等の設備が必要となり、製造コスト上昇の原因となっていた。また、これらの副生成物が大量に生じるため、ＬｉＦｅＰＯ4の収率が低下していた。
【００７４】
しかしながら、合成原料としてＬｉ3ＰＯ4と、Ｆｅ3（ＰＯ4）2又はその水和物であるＦｅ3（ＰＯ4）2・ｎＨ2Ｏ（ただし、ｎは水和数である。）とを用いることにより、有毒な副生成物を生じることなく、目的物質であるＬｉＦｅＰＯ4を得られる。言い換えると、従来の製造方法に比べて、焼成時における安全性が著しく向上する。また、従来では有毒な副生成物を処理するために大規模な処理設備が必要だったが、上述した製造方法では、副生成物が無毒である水なので、処理工程を大幅に簡略化でき、処理設備を縮小できる。したがって、従来の副生成物であるアンモニア等を処理する際に比べて、製造コストを大幅に削減することができる。さらにまた、上記化２に示す反応式から明らかなように、副生成物の生成が少量であるので、ＬｉＦｅＰＯ4の収率を大幅に向上させることができる。
【００７５】
混合物の焼成を行う際の焼成温度は、上記の合成方法により４００℃〜９００℃とすることが可能であるが、電池性能を考慮すると、６００℃程度とすることが好ましい。焼成温度が４００℃未満であると、化学反応及び結晶化が十分に進まず、合成原料であるＬｉ3ＰＯ4等の不純物相が存在し、均一なＬｉＦｅＰＯ4を得られない虞がある。一方、焼成温度が９００℃を上回ると、結晶化が過剰に進行してＬｉＦｅＰＯ4の粒子が大きくなり、ＬｉＦｅＰＯ4と炭素材料との接触面積が減少し、電子伝導性が下がるため、十分な放電容量を得られない虞がある。
【００７６】
焼成時において、合成されたＬｉＦｅＰＯ4炭素複合体中のＦｅは２価の状態である。このため、合成温度である６００℃程度の温度においては、ＬｉＦｅＰＯ4炭素複合体中のＦｅは、焼成雰囲気中の酸素によって下記化４に示す反応式によりＦｅ3+に速やかに酸化されてしまう。これに起因して、３価のＦｅ化合物等の不純物が生成され、ＬｉＦｅＰＯ4炭素複合体の単相合成が妨げられてしまう。
【００７７】
【化４】
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【００７８】
そこで、焼成雰囲気として窒素、アルゴン等の不活性ガス又は水素や一酸化炭素等の還元性ガスを用いるとともに、焼成雰囲気中の酸素濃度を、ＬｉＦｅＰＯ4炭素複合体中のＦｅが酸化されない範囲、すなわち１０１２ｐｐｍ（体積）以下とすることが好ましい。焼成雰囲気中の酸素濃度を、１０１２ｐｐｍ（体積）以下とすることにより、６００℃程度の合成温度においてもＦｅの酸化を防止し、ＬｉＦｅＰＯ4炭素複合体の単相合成を確実に行うことが可能となる。
【００７９】
焼成雰囲気中の酸素濃度が１０１２ｐｐｍ（体積）よりも高い場合には、焼成雰囲気中の酸素量が多すぎるため、ＬｉＦｅＰＯ4炭素複合体中のＦｅがＦｅ3+に酸化されてしまい、これに起因して不純物が生成してしまうため、ＬｉＦｅＰＯ4炭素複合体の単相合成が妨げられてしまう虞がある。
【００８０】
焼成後のＬｉＦｅＰＯ4炭素複合体の取り出しについては、焼成後のＬｉＦｅＰＯ4炭素複合体の取り出し温度、すなわちＬｉＦｅＰＯ4炭素複合体を大気中に暴露する際のＬｉＦｅＰＯ4炭素複合体の温度は３０５℃以下とすることが好ましい。また、焼成後のＬｉＦｅＰＯ4炭素複合体の取り出し温度を２０４℃以下とすることがより好ましい。ＬｉＦｅＰＯ4炭素複合体の取り出し温度を３０５℃以下とすることにより、焼成後のＬｉＦｅＰＯ4炭素複合体中のＦｅが大気中の酸素により酸化され、不純物が生成されることを防止できる。
【００８１】
焼成後にＬｉＦｅＰＯ4炭素複合体を十分に冷却しない状態で取り出した場合、ＬｉＦｅＰＯ4炭素複合体中のＦｅが大気中の酸素により酸化され、不純物が生成される虞がある。しかしながら、余り低い温度までＬｉＦｅＰＯ4炭素複合体を冷却したのでは、作業効率の低下を招く虞がある。
【００８２】
したがって、焼成後のＬｉＦｅＰＯ4炭素複合体の取り出し温度を３０５℃以下とすることにより、焼成後のＬｉＦｅＰＯ4炭素複合体中のＦｅが大気中の酸素により酸化されて不純物が生成されることを防止するとともに、作業効率も維持することが可能となり、電池特性として好ましい特性を有するＬｉＦｅＰＯ4炭素複合体を効率よく合成することができる。
【００８３】
なお、焼成後のＬｉＦｅＰＯ4炭素複合体の冷却は焼成炉内で行うが、このときの冷却方法は、自然冷却でも良く、また、強制冷却でも良い。ただし、冷却時間の短縮、すなわち、作業効率を考慮した場合には、強制冷却することが好ましい。そして、強制冷却する場合には、焼成炉内を上述した酸素濃度、すなわち１０１２ｐｐｍ（体積）以下とするように酸素と不活性ガスとの混合ガス、又は不活性ガスのみを焼成炉内に供給すれば良い。
【００８４】
上記においては、ミリングを施す前に炭素材料の添加を行っているが、炭素材料の添加は、ミリング後又は焼成後に行うことも可能である。
【００８５】
ただし、炭素材料を焼成後に添加する場合、焼成時の還元効果、及び酸化防止効果を得ることはできず、導電性向上効果のみのために用いるという条件が付く。したがって、炭素材料を焼成後に添加する場合、他の手段によりＦｅ3+の残存を防止することが必要となる。
【００８６】
また、炭素材料を焼成後に添加する場合、焼成により合成された生成物はＬｉＦｅＰＯ4炭素複合体ではなく、ＬｉＦｅＰＯ4である。そこで、焼成により合成されたＬｉＦｅＰＯ4に炭素材料を添加した後、再度ミリングを施す。ミリングを再度行うことにより、添加した炭素材料は微細化され、ＬｉＦｅＰＯ4の表面に付着しやすくなる。また、ミリングを再度行うことにより、ＬｉＦｅＰＯ4と炭素材料とが十分に混合されるので、微細化された炭素材料をＬｉＦｅＰＯ4の表面に均一に付着させることができる。したがって、焼成後に炭素材料を添加した場合においても、ミリングを施す前に炭素材料を添加した場合と同様の生成物、すなわちＬｉＦｅＰＯ4炭素複合体を得ることが可能であり、また、上述した同様の効果を得ることが可能である。
【００８７】
上述のようにして得られたＬｉＦｅＰＯ4炭素複合体を正極活物質として用いた非水電解液電池１は、例えば次のようにして製造される。
【００８８】
正極材２としては、まず、正極活物質となるＬｉＦｅＰＯ4炭素複合体と結着剤とを溶媒中に分散させてスラリーの正極合剤を調製する。次に、得られた正極合剤を正極集電体７上に均一に塗布し、乾燥させて正極活物質層８を形成することにより正極材２が作製される。
【００８９】
このとき、正極活物質層８の膜厚が、片面２５〜１１０μｍ、両面合計５０〜２２０μｍとなるように上記正極合剤を塗布する。
【００９０】
上記正極合剤の結着剤としては、公知の結着剤を用いることができるほか、上記正極合剤に公知の添加剤等を添加することができる。
【００９２】
負極材３としては、まず、負極活物質と結着剤とを溶媒中に分散させてスラリーの負極合剤を調製する。次に、得られた負極合剤を負極集電体上に均一に塗布し、乾燥させて負極活物質層を形成することにより負極材３が作製される。上記負極合剤の結着剤としては、公知の結着剤を用いることができるほか、上記負極合剤に公知の添加剤等を添加することができる。
【００９３】
正極材２と負極材３とは、正極材２に比して負極材３の方が幅方向の寸法を大きく、好ましくは０．０５ｍｍ乃至２．０ｍｍ幅広に形成される。
【００９４】
この様にして得られた正極材２と負極材３とを、間にセパレータ４を配して積層し、複数回巻回し、電池素子５を作製する。
【００９５】
非水電解液は、電解質塩を非水溶媒中に溶解することにより調製される。
【００９６】
そして、電池缶６内に絶縁板１３を介して電池素子５を収容し、非水電解液を注入する。その後、ガスケット１４を介して蓋体１５と安全弁装置１６を電池缶６にかしめ付けることにより非水電解液二次電池１が完成する。
【００９７】
以上のようにして製造された非水電解液電池１は、正極活物質層の厚さが適正な範囲に設定されているので、負荷特性と電池容量が両立され、電池特性に優れた非水電解質二次電池とされる。
【００９８】
なお、上記においては、上述したようにＬｉＦｅＰＯ4の合成原料と炭素材料とを混合して混合物とする混合工程と、混合工程で得られた混合物にミリングを施すミリング工程と、ミリング工程でミリングを施した混合物を焼成する焼成工程とを経て正極活物質を合成している。しかし、本発明においては、正極活物質の製造方法はこれに限定されることなく、例えば上記の方法において炭素材料を添加せず、またミリング工程を除いて正極活物質を合成しても良い。
【００９９】
また、上述したような本例の非水電解液電池１は、円筒型、角型、コイン型、ボタン型等、その形状については特に限定されることはなく、また、薄型、大型等の種々の大きさにすることができる。
【０１００】
さらに、本発明を適用した非水電解質電池として、非水電解液を用いた非水電解液電池１を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、非水電解質として、固体電解質を用いた場合にも適用可能である。ここで、固体電解質としては、リチウムイオン導電性を有する材料であれば無機固体電解質、ゲル状電解質等の高分子固体電解質の何れも用いることができる。ここで、無機固体電解質としては、窒化リチウム、ヨウ化リチウム等が挙げられる。また、高分子固体電解質は、電解質塩とそれを溶解する高分子化合物とからなり、その高分子化合物は、ポリ（エチレンオキサイド）や、同架橋体などのエーテル系高分子、ポリ（メタクリレート）エステル系高分子、アクリレート系高分子等を単独、又は分子中に共重合、又は混合して用いることができる。この場合、例えばゲル状電解質のマトリックスとしては、非水電解液を吸収してゲル化するものであれば種々の高分子材料を用いることができる。このような高分子材料としては、例えば、ポリ（ビニリデンフルオロライド）や、ポリ（ビニリデンフルオロライド−ＣＯ−ヘキサフルオロプロピレン）等のフッ素系高分子、ポリ（エチレンオキサイド）や、同架橋体などのエーテル系高分子、またポリ（アクリロニトリル）などを用いることができる。そして、これらの中でも特に、酸化還元安定性の観点からフッ素系高分子を用いることが好ましい。
【０１０１】
【実施例】
以下、本発明を適用した具体的な実施例について、実験結果に基づいて説明する。
＜実験１＞
本実験では、ＬｉＦｅＰＯ4 炭素複合体を合成し、得られたＬｉＦｅＰＯ4 炭素複合体を正極活物質として用いて非水電解液電池を作製し、正極活物質層の膜厚を変えたときの特性を評価した。
【０１０２】
先ず、正極活物質としてＬｉＦｅＰＯ4 複合体を合成した。この正極活物質の製造方法を以下に示す。
【０１０３】
まず、Ｌｉ3ＰＯ4とＦｅ3（ＰＯ4）2・８Ｈ2Ｏとを、リチウムと鉄との元素比率が１：１となるように混合し、さらに様々な大きさの粒径を有するアセチレンブラック粉末を焼成物全体の１０重量％となるように添加して混合物とした。次に、混合物及び直径１０ｍｍのアルミナ製ボールを、質量比で混合物：アルミナ製ボール＝１：２として直径１００ｍｍのアルミナ製ポットに投入し、遊星型ボールミルを用いてこの混合物にミリングを施した。なお、遊星型ボールミルとして、実験用遊星回転ポットミル「ＬＡ−ＰＯ4」（伊藤製作所製）を使用し、下記に示す条件としてミリングを施した。
【０１０４】
遊星型ボールミルミリング条件
公転半径  ：２００ｍｍ
公転回転数：２５０ｒｐｍ
自転回転数：２５０ｒｐｍ
運転時間  ：１０ｈ
次に、ミリングを施した後の混合物をセラミックるつぼに入れ、窒素雰囲気中の電気炉にて６００℃の温度で５時間焼成することによりＬｉＦｅＰＯ4 炭素複合体を得た。
【０１０５】
このようにして得たＬｉＦｅＰＯ4 炭素複合体を用い、このＬｉＦｅＰＯ4炭素複合体と、導電剤としてのグラファイト、結着剤としてのポリフッ化ビニリデンを混合して正極合剤を調製し、これをＮ−メチル−２−ピロリドンに分散させてスラリー状とした。
【０１０６】
次に、正極集電体として厚さ２０μｍ、幅５６ｍｍの帯状のアルミニウム箔の両面に上記正極合剤のスラリーを均一に塗布して正極活物質層を形成し、乾燥後ロールプレス機で圧縮成型して帯状正極を作製した。なお、正極活物質層の密度は２．３ｇ／ｃｍ3 で設計した。
【０１０７】
このとき、表１に示すように正極活物質層の厚さを変えて、各種サンプル電池を作製した。
【０１０８】
一方、負極活物質として、出発原料に石油ピッチを用い、これに酸素を含む官能基を１０〜２０％導入、いわゆる酸素架橋した後、不活性ガス気流中１０００℃で焼成してガラス状炭素に近い性質の難黒鉛炭素材料を得た。この材料について、Ｘ線回折測定を行った結果、（００２）面の面間隔は３．７６Åで、真比重は１．５８であった。
【０１０９】
このようにして得た炭素材料を９０重量部と、結着剤としてポリフッ化ビニリデン１０重量部とを混合して負極合剤を作製し、これをＮ−メチル−２−ピロリドンに分散させてスラリー状とした。
【０１１０】
次に、負極集電体として厚さ１０μｍ、幅５８ｍｍの帯状の銅箔を用意し、その両面に上記負極合剤のスラリーを均一に塗布し、乾燥後ロールプレス機で圧縮成型して帯状の負極を作製した。なお、このとき、負極容量が正極容量の１３０％となるような設計で負極合剤を塗布した。
【０１１１】
セパレータとしては、厚さ２５μｍの微孔性ポリプロピレンフィルムを使用し、負極、正極、セパレータを渦巻型に巻回し、電極素子を作製した。
【０１１２】
このようにして得た電極素子をニッケルメッキを施した鉄製の缶に収納した。そして、渦巻式電極素子の上下両面に絶縁板を配置し、アルミニウム製正極リードを正極集電体から導出して電池蓋に、ニッケル製負極リードを負極集電体から導出して電池缶に溶接した。
【０１１３】
次に、この電池缶の中にプロピレンカーボネート（ＰＣ）５０容量％とジメチルカーボネート（ＤＭＣ）５０容量％との混合溶媒にＬｉＰＦ6 を１モル／ｌ溶解させた電解液を注入した。
【０１１４】
最後にアスファルトを塗布した絶縁ガスケットを介して上記電池缶と電池蓋をかしめて封口し、円筒型電池を作製した。
【０１１５】
正極活物質層の厚さを変えて作製した各サンプル電池について、電池容量、負荷特性を測定し評価した。
【０１１６】
なお、電池容量や負荷特性の評価は、次のような方法により行った。
【０１１７】
先ず、各電池に対して、２３℃，１Ａの定電流定電圧充電を上限４．２Ｖまで３時間行い、次に１００ｍＡの定電流放電を終止電圧２．０Ｖまで行った。この時の放電容量を初期放電容量とした。
【０１１８】
さらに、各電池に対して１Ｃ充電を行った後、０．２Ｃ放電を終止電圧２．０Ｖまで行い、０．２Ｃ放電容量を求めた。
【０１１９】
また、同様に、１Ｃ充電、３Ｃ放電を行い、３Ｃ放電容量を求めた。０．２Ｃの放電容量を１００とした場合の３Ｃ放電容量維持率（％）を求め、負荷特性として評価した。結果を表１に示す。
【０１２０】
【表１】
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【０１２１】
電池特性としては、放電容量が７００ｍＡｈ以上、負荷特性が３Ｃ放電容量維持率で８０％以上であることが好ましく、このような観点から表１を見ると、正極活物質層の厚さは、片面２５μｍ以上（両面合計で５０μｍ以上）、１１０μｍ以下（両面合計で２２０μｍ以下）に設定することが望ましいことがわかる。
【０１２２】
なお、正極活物質として、ＬｉＦｅＰＯ4炭素複合体の代わりに、ＬｉＦｅ0.2Ｍｎ0.8ＰＯ4炭素複合体、ＬｉＦｅ0.2Ｃｒ0.8ＰＯ4炭素複合体、ＬｉＦｅ0.2Ｃｏ0.8ＰＯ4炭素複合体、ＬｉＦｅ0.2Ｃｕ0.8ＰＯ4炭素複合体、ＬｉＦｅ0.2Ｎｉ0.8ＰＯ4炭素複合体、ＬｉＦｅ0.25Ｖ0.75ＰＯ4炭素複合体、ＬｉＦｅ0.25Ｍｏ0.75ＰＯ4炭素複合体、ＬｉＦｅ0.25Ｔｉ0.75ＰＯ4炭素複合体、ＬｉＦｅ0.3Ｚｎ0.7ＰＯ4炭素複合体、ＬｉＦｅ0.3Ａｌ0.7ＰＯ4炭素複合体、ＬｉＦｅ0.3Ｇａ0.7ＰＯ4炭素複合体、ＬｉＦｅ0.25Ｍｇ0.75ＰＯ4炭素複合体、ＬｉＦｅ0.25Ｂ0.75ＰＯ4炭素複合体、ＬｉＦｅ0.25Ｎｂ0.75ＰＯ4炭素複合体をそれぞれ用いて同様の電池を作製し、同様の評価を行ったところ、いずれの場合にも、正極活物質層の厚さを片面２５μｍ以上（両面合計で５０μｍ以上）、１１０μｍ以下（両面合計で２２０μｍ以下）に設定することで、高電池容量、高負荷特性が実現されることがわかった。
【０１２３】
＜実験２＞
本実験では、ポリマー電池について、正極活物質層の膜厚を変えたときの特性を調べた。
【０１２４】
先ず、負極を以下のようにして作製した。
【０１２５】
粉砕した黒鉛粉末９０重量部と、結着剤としてポリ（ビニリデンフルオロライド−ｃｏ−ヘキサフルオロプロピレン）１０重量部とを混合して負極合剤を調整し、さらにこれをＮ−メチル−２−ピロリドンに分散させスラリー状とした。そして、このスラリーを負極集電体である厚さ１０μｍの帯状銅箔の片面に均一に塗布し乾燥後、ロールプレス機で圧縮成型し、負極を作製した。
【０１２６】
次に、正極を次のように作製した。
【０１２７】
実験１で作製したＬｉＦｅＰＯ4 炭素複合体を８５重量部、導電剤としてグラファイトを１０重量部、結着剤としてフッ素樹脂粉末であるポリ（ビニリデンフルオロライド）５重量部とを混合して正極合剤を調製した後、Ｎ−メチルピロリドンを加えてスラリー状にしたものを準備した。
【０１２８】
この正極合剤を、Ｎ−メチル−２−ピロリドンに分散させてスラリーとした。そして、このスラリーを正極集電体となる厚さ２０μｍのアルミニウム箔の両面に均一に塗布、乾燥して正極活物質層を形成した後、ロールプレス機で圧縮成形することにより正極を作製した。このとき、表２に示すように正極活物質層の厚さを変えて、各種サンプル電池を作製した。
【０１２９】
正極及び負極の活物質層が形成されていない部分（正極はアルミニウム箔、負極は銅箔）上に、アルミニウムからなる正極端子リード及びニッケルからなる負極端子リードを溶接した。
【０１３０】
さらに、ゲル電解質を次にようにして得た。
【０１３１】
ヘキサフルオロプロピレンが６．９重量％の割合で共重合されたポリフッ化ビニリデンと、非水電解液と、ジメチルカーボネートとを混合し、撹拌、溶解させ、ゾル状の電解質溶液を調製した。次いで、ゾル状の電解質溶液に、ビニレンカーボネート（ＶＣ）を０．５重量％の割合で添加してゲル状電解質溶液とした。なお、非水電解液として、エチレンカーボネート（ＥＣ）と、プロピレンカーボネート（ＰＣ）とを体積比で６：４の割合で混合した混合溶媒にＬｉＰＦ6 を０．８５ｍｏｌ／ｋｇの割合で溶解させたものを使用した。
【０１３２】
上記ゲル状電解質溶液を負極、正極上に均一に塗布し、含浸させ、常温で８時間放置し、炭酸ジメチルを気化、除去しゲル電解質を得た。
【０１３３】
ゲル電解質を塗布した負極、及び正極をゲル電解質側を厚さ２５μｍの微孔性ポリプロピレンフィルムからなるセパレータを介して重ね合わせ、圧着、巻回する事で、巻回型ゲル電解質電池素子を作製した。
【０１３４】
ラミネートフィルムからなる封入体に上記電池素子を挿入し、２００℃、１０秒の条件でシール機によりシール幅５ｍｍで熱融着し、試験電池を作製した。
【０１３５】
正極活物質層の厚さを変えて作製した各サンプル電池について、電池容量、負荷特性を測定し評価した。
【０１３６】
なお、電池容量や負荷特性の評価は、次のような方法により行った。
【０１３７】
先ず、各電池に対して、２３℃，０．５Ａの定電流定電圧充電を上限４．２Ｖまで３時間行い、次に５０ｍＡの定電流放電を終止電圧２．０Ｖまで行った。この時の放電容量を初期放電容量とした。
【０１３８】
さらに、各電池に対して１Ｃ充電を行った後、０．２Ｃ放電を終止電圧２．０Ｖまで行い、０．２Ｃ放電容量を求めた。
【０１３９】
また、同様に、１Ｃ充電、３Ｃ放電を行い、３Ｃ放電容量を求めた。０．２Ｃの放電容量を１００とした場合の３Ｃ放電容量維持率（％）を求め、負荷特性として評価した。結果を表２に示す。
【０１４０】
【表２】
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【０１４１】
この表２からも明らかなように、ポリマー電池においても、正極活物質層の厚さは、片面２５μｍ以上（両面合計で５０μｍ以上）、１１０μｍ以下（両面合計で２２０μｍ以下）に設定することが望ましいことがわかる。
【０１４２】
なお、正極活物質として、ＬｉＦｅＰＯ4炭素複合体の代わりに、ＬｉＦｅ0.2Ｍｎ0.8ＰＯ4炭素複合体、ＬｉＦｅ0.2Ｃｒ0.8ＰＯ4炭素複合体、ＬｉＦｅ0.2Ｃｏ0.8ＰＯ4炭素複合体、ＬｉＦｅ0.2Ｃｕ0.8ＰＯ4炭素複合体、ＬｉＦｅ0.2Ｎｉ0.8ＰＯ4炭素複合体、ＬｉＦｅ0.25Ｖ0.75ＰＯ4炭素複合体、ＬｉＦｅ0.25Ｍｏ0.75ＰＯ4炭素複合体、ＬｉＦｅ0.25Ｔｉ0.75ＰＯ4炭素複合体、ＬｉＦｅ0.3Ｚｎ0.7ＰＯ4炭素複合体、ＬｉＦｅ0.3Ａｌ0.7ＰＯ4炭素複合体、ＬｉＦｅ0.3Ｇａ0.7ＰＯ4炭素複合体、ＬｉＦｅ0.25Ｍｇ0.75ＰＯ4炭素複合体、ＬｉＦｅ0.25Ｂ0.75ＰＯ4炭素複合体、ＬｉＦｅ0.25Ｎｂ0.75ＰＯ4炭素複合体をそれぞれ用いてポリマー電池を作製し、同様の評価を行ったところ、いずれの場合にも、正極活物質層の厚さを片面２５μｍ以上（両面合計で５０μｍ以上）、１１０μｍ以下（両面合計で２２０μｍ以下）に設定することで、高電池容量、高負荷特性が実現されることがわかった。
【０１４３】
【発明の効果】
以上の説明からも明らかなように、本発明の非水電解質二次電池においては、正極活物質としてオリビン型リチウムリン酸化物の炭素複合体を用いるとともに、正極活物質層の厚さを最適化しているので、負荷特性と電池容量を両立することができ、電池性能に優れた非水電解質二次電池を実現することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】非水電解液二次電池の一構成例を示す概略断面図である。
【符号の説明】
１  非水電解液二次電池，２  正極材，３  負極材，４  セパレータ，５  電池素子
【図１】
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