(57)【要約】【課題】活物質層と集電体が十分な結着性を有し、高い充放電サイクル特性を示す非水電解質電池用電極、それを備えた非水電解質電池および電池パックを提供する。【解決手段】実施形態の非水電解質電池用電極は、集電体と、前記集電体上に形成され、活物質を含有する活物質層と、を持つ。前記集電体は、銅または銅合金からなる基体と、該基体の表面を覆い、前記銅または前記銅合金の酸化物および炭酸塩からなる被膜とを持つ。前記銅または前記銅合金からなる基体は、Ｘ線光電子分光分析で９３０ｅＶ〜９３８ｅＶの最大ピークの半値幅が２ｅＶ〜５ｅＶである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
集電体と、前記集電体上に形成され、活物質を含有する活物質層と、を備え、
前記集電体は、銅または銅合金からなる基体と、該基体の表面を覆い、前記銅または前記銅合金の酸化物および炭酸塩からなる被膜とからなり、
前記銅または前記銅合金からなる基体は、Ｘ線光電子分光分析で９３０ｅＶ〜９３８ｅＶの最大ピークの半値幅が２ｅＶ〜５ｅＶである非水電解質電池用電極。
【請求項２】
前記被膜の厚さが、０．５ｎｍ以上である請求項１に記載の非水電解質電池用電極。
【請求項３】
前記活物質層が、カルボニル基、カルボキシル基およびその塩を構成単位として含む高分子のうち少なくとも１種を含有する請求項１または２に記載の非水電解質電池用電極。
【請求項４】
前記高分子が、アクリル酸およびアクリル酸塩を構成単位として含む請求項３に記載の非水電解質電池用電極。
【請求項５】
前記アクリル酸塩を構成するカチオンが、ナトリウム、リチウムおよびカリウムからなる群から選択される少なくとも１種である請求項４に記載の非水電解質電池用電極。
【請求項６】
前記活物質は、ケイ素相と、酸化ケイ素相とからなり、
前記活物質層は、前記ケイ素相と、前記酸化ケイ素相と、炭素材料とからなる複合粒子を含む負極電極材料である請求項１〜５のいずれか１項に記載の非水電解質電池用電極。
【請求項７】
正極活物質を含む正極と、負極と、非水電解質と、を具備し、
前記負極は、請求項１〜６のいずれか１項に記載の非水電解質電池用電極からなる非水電解質電池。
【請求項８】
請求項７に記載の非水電解質電池を備える電池パック。
【請求項９】
通電用の外部端子と、保護回路とをさらに含む請求項８に記載の電池パック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、非水電解質電池用電極、それを備えた非水電解質電池および電池パックに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、モバイル電子機器が急速に普及している。また、これらの機器が高性能化するに伴って、これらの機器に備えられる二次電池の高出力化、高エネルギー密度化が求められている。また、二次電池は、環境保護や石油代替エネルギーを目的として、電気自動車（ＥＶ）等の車両への展開も期待されている。そして、二次電池としては、アルカリ二次電池（Ｎｉ−ＭＨ電池）、リチウム化合物を用いた非水電解質二次電池（リチウムイオン二次電池）等が実用化されている。
【０００３】
非水電解質電池に用いられる電極は、集電体と、その集電体上に形成される活物質層と、を備えている。活物質層は、活物質とバインダーを含む。バインダーには、活物質同士、および活物質と集電体の結着性、並びに電気化学的安定性等の特性が求められている。さらに、電池の高容量化のためには、バインダーには、少ない添加量でこれらの特性を満足することが求められる。バインダーは、その構造中にフッ素等の極性の高い元素、またはケトンやエステルに代表されるカルボニル基、カルボン酸やその塩に代表されるカルボキシル基等の極性基が導入されていることが多い。これら極性の高い元素、もしくは極性基は、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）等の極性溶媒や水等に対して溶解性を高める等の影響を与える。さらに、これら極性の高い元素、もしくは極性基は、活物質や集電体の銅箔表面との結着力にも大きく影響する。
【０００４】
通常、銅箔は、成形後にＣｕ２Ｏ被膜が形成され、その膜厚は放置時間とともに対数関数的に増加する。この銅箔表面のＣｕ２Ｏ被膜と、カルボニル基やカルボキシル基とは、静電気力で結着すると考えられる。集電体として用いられる銅箔に要求される特性の１つとしては、活物質層との結着性が挙げられる。集電体の活物質層に対する結着性は、二次電池のサイクル特性に大きく影響する。銅箔の表面との結着性に劣る活物質層は、銅箔をサイジングしたり、折り曲げたり、巻回した場合に、銅箔から剥離、脱落する。そのため、目的の性能が得られず、耐久性や寿命が低下することがある。また、活物質層の厚さが不均一であると、活物質層における厚さが不均一な部分でリチウムが析出してデンドライトが発生する。これにより、短絡が生じやすくなり、短時間で電池を充電することが難しい。銅箔と活物質層の結着性を改善する一般的な方法としては、銅箔の表面を粗化処理し、 物理的に改善する方法が挙げられる。しかし、この場合も、酸化した銅箔表面（Ｃｕ２Ｏ）とバインダーの極性基との静電気力による結着であるため、結着性が不十分であり、充放電サイクル特性に課題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−９４３５４号公報
【特許文献２】特開２００８−６００６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、活物質層と集電体が十分な結着性を有し、高い充放電サイクル特性を示す非水電解質電池用電極、それを備えた非水電解質電池および電池パックを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施形態の非水電解質電池用電極は、集電体と、前記集電体上に形成され、活物質を含有する活物質層と、を持つ。
前記集電体は、銅または銅合金からなる基体と、該基体の表面を覆い、前記銅または前記銅合金の酸化物および炭酸塩からなる被膜とを持つ。
前記銅または前記銅合金からなる基体は、Ｘ線光電子分光分析（ＸＰＳ：X-ray Photoelectron Spectroscopy）で９３０ｅＶ〜９３８ｅＶの最大ピークの半値幅が２ｅＶ〜５ｅＶである。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１の実施形態に係る非水電解質電池用電極の概略構成を示す断面図である。
【図２】第２の実施形態に係る非水電解質電池を示す模式図である。
【図３】第２の実施形態に係る非水電解質電池を示す模式図である。
【図４】第２の実施形態に係る非水電解質電池を示す模式図である。
【図５】第２の実施形態に係る非水電解質電池を示す模式図である。
【図６】第３の実施形態に係る電池パックを示す概略斜視図である。
【図７】第３の実施形態に係る電池パックを示す模式図である。
【図８】実施例１、２、比較例１、２におけるＸＰＳ測定の結果を示すスペクトルである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、実施形態の非水電解質電池用電極、それを備えた非水電解質電池および電池パックを、図面を参照して説明する。
【００１０】
（第１の実施形態）
第１の実施形態では、集電体と、この集電体上に形成される、活物質を含有する活物質層と、を備える非水電解質電池用電極（以下、「電極」と略すこともある。）が提供される。
【００１１】
以下、図１を参照しながら、本実施形態に係る非水電解質電池用電極を、さらに詳細に説明する。
図１は、本実施形態に係る非水電解質電池用電極の概略構成を示す断面図である。
本実施形態に係る非水電解質電池用電極１０は、図１に示すように、シート状の集電体１１と、活物質層１２とを含む。この非水電解質電池用電極１０は、例えば、後述する非水電解質電池の負極として用いられる。
活物質層１２は、集電体１１の少なくとも一方の面１１ａに形成され、活物質を含む非水電解質電池用電極材料（以下、「電極材料」と略すこともある。）と、カルボニル基、カルボキシル基およびその塩を構成単位として含む高分子のうち少なくとも１種からなるバインダー（結着剤） と、導電剤とを含む層である。すなわち、活物質層１２は、電極材料が、集電体１１の少なくとも一方の面１１ａに担持されてなる層である。
バインダーは、活物質層１２を構成する電極材料同士の隙間を埋めて、電極材料同士、または、電極材料と導電剤を結着させ、また、集電体１１と活物質層１２とを接合する。導電剤は、任意成分である。なお、活物質層１２は、集電体１１の他方の面１１ｂにも形成されていてもよい。
【００１２】
集電体１１は、活物質層１２と結着する導電性の部材である。集電体１１としては、多孔質構造の銅箔か、あるいは無孔の銅箔が用いられる。これら銅箔は、銅または銅合金からなる基体と、この基体の表面を覆い、銅または銅合金の酸化物および炭酸塩からなる被膜とからなる。銅または銅合金からなる基体は、Ｘ線光電子分光分析（ＸＰＳ：X-ray Photoelectron Spectroscopy）で９３０ｅＶ〜９３８ｅＶの最大ピークの半値幅が２ｅＶ〜５ｅＶである。
【００１３】
本実施形態におけるＸ線光電子分光分析（ＸＰＳ）の方法は下記の通りである。
Ｘ線光電子分光分析装置（商品名：Ｑｕａｎｔｕｍ−２０００、ＰＨＩ社製）
Ｘ線源／出力／分析領域：単結晶分光ＡｌＫα線／４０Ｗ／直径２００μｍ
Ｐａｓｓ  Ｅｎｅｒｇｙ：Ｗｉｄｅ  Ｓｃａｎ−１８７．８５ｅＶ（１．６０ｅＶ／Ｓｔｅｐ）、Ｎａｒｒｏｗ  Ｓｃａｎ−５８．７０ｅＶ（０．１２５ｅＶ／Ｓｔｅｐ）
帯電中和銃：Ａｒ＋、ｅ−共に使用
ジオメトリ：θ＝４５°（θ：試料表面と検出器との角度）
この条件でＣｕ２ｐのＸＰＳスペクトルから半値幅を算出するが、測定は上記の測定条件と同等の条件でもよい。
【００１４】
銅箔としては、電解銅箔、圧延銅箔、電解銅合金箔、圧延銅合金箔等が用いられる。
これらの銅箔は、通常、最表面に酸化銅（Ｃｕ２Ｏ）被膜が形成されている。酸化銅被膜のみが形成されている場合、上記の測定条件によるＸＰＳ測定では、９３３ｅＶにＣｕ２ｐ由来のピークが見られ、半値幅は約１．６ｅＶの鋭いピークとなる。
銅箔を、湿度１０％〜１００％、好ましくは５０％〜１００％、温度４５℃〜１００℃、好ましくは６０℃〜８０℃の環境下で１週間貯蔵する表面処理を行う。その後、その表面についてＸＰＳ測定を行うと、９３３ｅＶの高エネルギー側、約９３５ｅＶにピークが発現し始め、９３０ｅＶ〜９３８ｅＶの範囲でブロードなピークとなる。この約９３５ｅＶのピークは、銅の炭酸（ＣｕＣＯ３）塩由来のピークである。
【００１５】
上記の表面処理は、大気雰囲気下で行うことも可能であるが、大気雰囲気よりも炭酸（ＣＯ２）濃度が高い雰囲気下で貯蔵すると、さらに早く行うことができる。しかし、炭酸膜濃度を高くしても水がないと銅箔の表面に銅の炭酸（炭酸銅：ＣｕＣＯ３）からなる被膜（炭酸銅被膜）が形成しない。炭酸銅（ＣｕＣＯ３）は、カルボニル基やカルボキシル基と強く結び付く。その結びつきは、酸化銅（ＣｕＯ２）との間に起こる静電気力ではなく、炭酸銅（ＣｕＣＯ３）のＯとカルボキシル基のＯＨとの間で水素結合することや、炭酸銅のＣとカルボニル基やカルボキシル基のＣと共有結合すること等による。従って、バインダーとして、カルボニル基やカルボキシル基およびその塩を構成単位として含む高分子を用いると高い結着性を得ることができ、サイクル特性が向上する。また、上記の表面処理をさらに長時間行うと、炭酸銅被膜がさらに厚くなる。
【００１６】
炭酸銅被膜の厚さは、０．５ｎｍ以上であることが好ましく、０．５ｎｍ以上５ｎｍ以下であることがより好ましい。
炭酸銅被膜の厚さが５ｎｍを超えると、９３３ｅＶのピークが消失して９３５ｅＶのみのピークになり、９３０ｅＶ〜９３８ｅＶの最大ピークの半値幅が２ｅＶよりも小さくなる。
【００１７】
銅の炭酸塩は、通称、緑青と呼ばれるもので、その物理的強度は弱い。そのため、炭酸銅被膜が厚過ぎると、銅箔強度が弱くなる。また、炭酸銅被膜が厚くなると、銅箔の抵抗の増加にもなる。また、炭酸銅被膜が厚くなり、銅箔の表面を全て覆って、銅箔の表面全面がバインダーと共有結合すると、充放電による活物質の膨張収縮に銅箔が追従できなくなる。その結果、銅箔の表面とバインダーとの共有結合が切れて、銅箔から活物質層が剥がれたり、銅箔や活物質層に割れが生じたりする。このため、弱い静電気力で活物質層と結着する酸化物を銅箔表面に残こすことで、体積の膨張収縮による銅箔と活物質層のズレを緩和しながらも、活物質層と銅箔の結着力を保つことができる。
【００１８】
上述のように酸化物や炭酸塩で覆われた銅箔は、バインダーのカルボニル基やカルボキシル基との間に高い結着力を有し、活物質の膨張収縮に柔軟である。そのため、前記の銅箔は、活物質としては、充放電で体積の膨張収縮が大きいもの、例えば、Ｓｉを含む負極活物質にも適する。
【００１９】
活物質層１２の厚さは、１０μｍ以上１５０μｍ以下であることが好ましく、１０μｍ以上１００μｍ以下であることがより好ましい。したがって、活物質層１２が、集電体１１の一方の面１１ａおよび他方の面１１ｂに形成されている場合、活物質層１２の合計の厚さは、２０μｍ以上３００μｍ以下となる。
【００２０】
活物質層１２に含まれる電極材料は、ケイ素粒子、ケイ素酸化物粒子、ケイ素含有合金粒子、スズ粒子、スズ酸化物粒子およびスズ含有合金粒子からなる群から選択される少なくとも１種の活物質と、炭素質物とを含む複合体である。
本実施形態におけるケイ素酸化物とは、ＳｉＯｘ（０＜ｘ≦２）で表されるものである。本実施形態において、電極材料は、ケイ素粒子とケイ素酸化物粒子からなる複合粒子が、炭素質物中に分散してなる複合体が好適である。
【００２１】
活物質が、ケイ素粒子とケイ素酸化物粒子からなる複合粒子である場合、前記の複合体は、この複合粒子と、炭素質物とを含む。より詳細には、複合体は、複数の複合粒子が炭素質物で被覆された構造をなしている。なお、複合体は、１つの複合粒子が炭素質物で被覆された構造をなしていてもよい。また、複合粒子は、その一部が複合体の外部に露出していてもよい。
【００２２】
複合粒子は、リチウムとケイ素粒子からなる複合酸化物を含んでいてもよい。
【００２３】
複合粒子は、リチウムの吸蔵と放出を繰り返すたびに体積変化を生じるため、できるかぎり微細であることが好ましい。
複合粒子の平均一次粒子径は、５ｎｍ以上５００ｎｍ以下であることが好ましい。
【００２４】
本実施形態において、複合粒子の平均一次粒子径は、以下のような測定方法によって測定されたものと定義する。
活物質層内の微細組織を観察するために、活物質層の一部を薄片加工し、イオンミリング装置等を用いて観察部をさらに薄く加工する。透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ：Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ）により、活物質層を構成する複合体の内部を倍率２００，０００倍以上で観察（ケイ素酸化物の場合は、２０，０００倍程度から）する。そして、視野の対角線上にある少なくとも１０個以上の粒子を選んで、その長径と短径を測定し、長径と短径を平均化した平均値を平均一次粒子径とする。
【００２５】
炭素質物は、非晶質の炭素相であることが好ましい。炭素質物の材料については、後述する。
炭素質物は、導電剤を含んでいてもよい。導電剤としては、結晶性の高い黒鉛やカーボンナノファイバー、カーボンナノチューブ等の炭素材料や、アセチレンブラック等の微粒子が好適に用いられる。  
また、炭素質物は、１０ｎｍ以上１μｍ以下程度の微細な気孔を内包していてもよい。
【００２６】
バインダーとしては、カルボニル基、カルボキシル基およびその塩を構成単位として含む高分子のうち少なくとも１種が用いられる。具体的には、アルデヒド、ケトン、カルボン酸、カルボン酸の塩、エステル、アミドおよび酸無水物等から選ばれる少なくとも１種である。これらは、例えば、ポリビニルメチルケトン、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸ナトリウム、ＣＭＣ（カルボキシメチルセルロース）、アルギン酸、ポリエステル、ポリメタクリル酸メチル、ポリアミド（ナイロン６、ナイロン６６など）、無水マレイン酸−酢酸ビニル、無水マレイン酸−スチレン等を使用することができる。これら高分子は、１種類で用いることもできるし、複数種類の元素を用いてもよい。好ましくは、ポリアクリル酸ナトリウムが用いられる。
【００２７】
次に、電極１０の製造方法について説明する。
【００２８】
（複合化処理）
活物質粒子を、有機材料と混合し、その混合物を炭化熱処理することにより、活物質粒子と、有機材料とを複合化し、活物質粒子と、有機材料とを含む複合化物を調製する。このとき、上述の導電剤を添加してもよい。
有機材料としては、グラファイト、コークス、低温焼成炭、ピッチ等の炭素材料および炭素前駆体からなる群から選択される少なくとも１種が用いられる。ピッチ等の加熱により溶融する材料は、力学的なミル処理中に溶融して複合化が良好に進み難いため、有機材料としては、グラファイトやコークス等の溶融しない材料を用いることが好ましい。
【００２９】
液相における混合攪拌処理により、活物質粒子と、有機材料とを複合化する方法を説明する。混合攪拌処理には、例えば、各種攪拌装置、ボールミル、ビーズミル装置等が用いられる。混合攪拌処理は、これらの装置の１種のみで行ってもよく、２種以上を組み合わせて用いて行ってもよい。
【００３０】
活物質粒子と、有機材料および導電剤との複合化は、これらの材料をより均一に分散するために、分散媒中における液相混合により行うことが好ましい。
分散媒としては、有機溶媒、水等が用いられるが、活物質粒子および有機材料との親和性に優れる液体を用いることが好ましい。このような分散媒としては、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）、ジメチルアセトアミド、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシドが挙げられる。
【００３１】
有機材料の１種である炭素前駆体としては、活物質粒子と均一に混合するために、混合段階で液体あるいは分散媒に可溶であるものが好ましく、液体であり、容易に重合可能なモノマーあるいはオリゴマーであることがより好ましい。炭素前駆体としては、例えば、フラン樹脂、キシレン樹脂、ケトン樹脂、アミノ樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、アニリン樹脂、ウレタン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、レゾール樹脂、ポリビニルアルコール、スクロース等の有機材料が挙げられる。
【００３２】
上記の材料を液相で混合し、その混合物を固化あるいは乾燥して、活物質粒子と、有機材料とを含む複合化物を作製した後、その複合化物を炭化焼成して、活物質粒子と、炭素質物との複合体を形成する。
【００３３】
（炭化焼成処理）
上記の複合化物の炭化焼成は、例えば、アルゴン（Ａｒ）等の不活性な雰囲気下にて行なわれる。複合化物の炭化焼成時の雰囲気は、不活性な雰囲気に限定されず、水素を含むアルゴン等の混合雰囲気であってもよい。
上記の複合化物を炭化焼成する温度は、複合化物に含まれる有機材料の熱分解温度に応じて適宜調整されるが、７００℃以上１２００℃以下であることが好ましい。
炭化焼成する温度が１２００℃を超えると、必要以上に、ケイ素系粒子と有機材料による炭化ケイ素化反応が進んでしまい、充放電容量が大きく低下してしまうため好ましくない。
焼成時間は、１０分以上１２時間以下であることが好ましい。
【００３４】
以上のような合成方法により、本実施形態における電極材料が得られる。
炭化焼成後の生成物（電極材料）は、各種ミル、粉砕装置、グラインダー等を用いて、粒径、比表面積等を所定の範囲に調整してもよい。
このような電極材料を用いることにより、初期放電容量と初回充放電効率を高めることができ、エネルギー密度に優れた非水電解質電池を実現することができる。
【００３５】
（活物質層の形成）
上述のような方法で作製した電極材料を用いて、上述の電極１０を作製する。
まず、電極材料およびバインダーを、前記の溶媒に懸濁してスラリーを調製する。ここで、必要に応じて、導電剤を添加して、スラリーを調製する。
スラリーにおける電極材料と、バインダーと、導電剤との配合比は、質量比で、４０〜９５：２〜２５：０〜５０であることが好ましい。
【００３６】
次いで、集電体１１の少なくとも一方の面１１ａに、スラリーを塗布し、乾燥して、電極材料を含む塗膜を形成する。
その後、集電体１１上に形成された塗膜を圧延することにより、活物質層１２が形成される。
【００３７】
また、活物質、導電剤および結着剤を含む混合物をペレット状に成形して、このペレット状の混合物を、集電体１１の少なくとも一方の面１１ａに配置して、活物質層１２を形成してもよい。
以上により、電極１０が得られる。
【００３８】
本実施形態に係る非水電解質電池用電極１０によれば、集電体１１としては、銅または銅合金からなる基体と、この基体の表面を覆い、銅または銅合金の酸化物および炭酸塩からなる被膜とからなり、銅または銅合金からなる基体は、Ｘ線光電子分光分析（ＸＰＳ）で９３０ｅＶ〜９３８ｅＶの最大ピークの半値幅が２ｅＶ〜５ｅＶであるもの用いる。これにより、活物質層１２と集電体１１が十分な結着性を有し、高い充放電サイクル特性を示す非水電解質電池用電極が得られる。
【００３９】
（第２の実施形態）
第２の実施形態では、上述の第１の実施形態に係る電極からなる負極と、正極と、非水電解質と、セパレータと、外装材と、を含む非水電解質電池が提供される。
より具体的には、本実施形態に係る非水電解質電池は、外装材と、外装材内に収納された正極と、外装材内において、正極と空間的に離間して、セパレータを介して収納された負極と、外装材内に充填された非水電解質と、を含む。
【００４０】
以下、本実施形態に係る非水電解質電池として、非水電解質電池の構成部材である負極、正極、非水電解質、セパレータ、外装材について、詳細に説明する。
【００４１】
（１）負極
負極としては、上述の第１の実施形態に係る電極が用いられる。
【００４２】
（２）正極
正極は、正極集電体と、この正極集電体の片面もしくは両面に形成され、正極活物質、導電剤および結着剤を含む正極活物質層とを備える。導電剤およびバインダー（結着剤）は、任意成分である。
【００４３】
正極活物質としては、非水電解質電池に用いられる正極活物質であれば特に限定されない。例えば、リチウムとリチウム以外の金属を含む複合酸化物、あるいは、リチウム複合リン酸化合物等が挙げられる。
リチウムとリチウム以外の金属を含む複合酸化物に含まれるリチウム以外の金属としては、例えば、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｖ、ＡｌおよびＣｒからなる群から選択される少なくとも１種が挙げられる。
【００４４】
リチウム以外にＭｎを含む複合酸化物としては、例えば、ＬｉＭｎ２Ｏ４、Ｌｉ（１＋ｘ）Ｍｎ（２−ｘ−ｙ）ＭｙＯｚ（但し、ＭはＮｉ、ＣｏおよびＦｅからなる群から選択される少なくとも１種、０≦ｘ≦０．２、０≦ｙ≦１．１、３．９≦ｚ≦４．１）が用いられる。
リチウム以外にＮｉを含む複合酸化物としては、例えば、Ｌｉ（ＮｉｘＭｙ）Ｏ２（但し、ＭはＣｏおよびＡｌから選択される少なくとも１種、ｘ＋ｙ＝１、０＜ｘ≦１、０≦ｙ＜１）が挙げられる。
【００４５】
リチウム以外にＶまたはＣｒを含む複合酸化物としては、例えば、ＬｉＶＯ２、ＬｉＣｒＯ２等が挙げられる。
リチウム複合リン酸化合物としては、例えば、ＬｉＣｏＰＯ４、ＬｉＭｎＰＯ４、ＬｉＦｅＰＯ４あるいはＬｉ（ＦｅｘＭｙ）ＰＯ４ （但し、ＭはＣｏおよびＭｎから選択される少なくとも１種、ｘ＋ｙ＝１、０＜ｘ＜１）、Ｌｉ（ＣｏｘＭｎｙ）ＰＯ４ （但し、ＭはＦｅおよびＭｎから選択される少なくとも１種、ｘ＋ｙ＝１、０＜ｘ＜１）で表される複合リン酸化合物が挙げられる。
【００４６】
これらの中でも、充電終止電圧がＬｉ／Ｌｉ＋に対して４．０Ｖ以上である正極活物質は、本実施形態による効果が大きいために好ましい。
リチウム以外にＭｎを含む複合酸化物としては、具体的に、ＬｉＭｎ１．５Ｎｉ０．５Ｏ４、ＬｉＭｎ１．５Ｃｏ０．５Ｏ４、ＬｉＭｎＦｅＯ４、ＬｉＭｎ１．５Ｆｅ０．５Ｏ４、ＬｉＭｎＣｏＯ４、Ｌｉ（Ｎｉ１／３Ｃｏ１／３Ｍｎ１／３）Ｏ２、Ｌｉ（Ｎｉ５／１０Ｃｏ２／１０Ｍｎ３／１０）Ｏ２、Ｌｉ（Ｎｉ６／１０Ｃｏ２／１０Ｍｎ２／１０）Ｏ２、Ｌｉ（Ｎｉ８／１０Ｃｏ１／１０Ｍｎ１／１０）Ｏ２等が挙げられる。
リチウム以外にＮｉを含む複合酸化物としては、具体的に、ＬｉＮｉＯ２、ＬｉＣｏ０．５Ｎｉ０．５Ｏ２、ＬｉＮｉ０．９Ａｌ０．１Ｏ２、ＬｉＮｉ０．８Ｃｏ０．１Ａｌ０．１Ｏ２等が挙げられる。
【００４７】
さらに、充電終止電圧がＬｉ／Ｌｉ＋に対して４．８Ｖ以上である正極活物質は、本実施形態による効果が大きいために好ましい。
このような正極活物質としては、具体的に、ＬｉＭｎ１．５Ｎｉ０．５Ｏ４、ＬｉＭｎ１．５Ｃｏ０．５Ｏ４、ＬｉＭｎ１．５Ｆｅ０．５Ｏ４、ＬｉＭｎＣｏＯ４、ＬｉＭｎＦｅＯ４、Ｌｉ（ＣｏｘＭｎｙ）ＰＯ４ （但し、ＭはＦｅおよびＭｎから選択される少なくとも１種、ｘ＋ｙ＝１、０＜ｘ＜１）等が挙げられる。
【００４８】
正極活物質の形状は、粒子状であることが好ましい。また、粒子状の正極活物質の平均一次粒子径は、１ｎｍ〜１００μｍであることが好ましく、１０ｎｍ〜３０μｍであることがより好ましい。
また、粒子状の正極活物質の比表面積は、０．１ｍ２／ｇ〜１０ｍ２／ｇであることが好ましい。
【００４９】
正極活物質は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。また、正極活物質には、導電性高分子材料、ジスルフィド系高分子材料等の有機材料系活物質を混入させてもよい。
【００５０】
導電剤としては、導電性材料でかつ充電時に溶解することがなければ、特に制限されない。導電剤としては、例えば、アセチレンブラック、カーボンブラック、黒鉛等の炭素材料、アルミニウムおよびチタンから選択される金属粉材料、導電性セラミクス材料、導電性ガラス材料等が挙げられる。
【００５１】
バインダーとしては、フッ素樹脂を用いることが好ましい。中でも、フッ化ビニル、フッ化ビニリデン、クロロフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロペンおよびトリフルオロクロロエチレンからなる群から選択される少なくとも１種のモノマーを主成分とするフッ素樹脂が好ましい。さらに、フッ素樹脂としては、アクリル酸、アクリル酸ナトリウム、アクリル酸リチウムおよびアクリル酸エステルからなる群から選択される少なくとも１種のモノマーを含むフッ素樹脂がより好ましい。
【００５２】
正極活物質層における、正極活物質、導電剤およびバインダーの配合割合は、正極活物質が８０質量％〜９５質量％、導電剤が３質量％〜１８質量％、結着剤が２質量％〜７質量％であることが好ましい。
【００５３】
正極集電体は、正極活物質層と結着する導電性の部材である。正極集電体としては、多孔質構造の導電性基板か、あるいは無孔の導電性基板が用いられる。正極集電体としては、アルミニウム箔、または、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｆｅ、ＣｕおよびＳｉからなる群から選択される少なくとも１種の元素を含むアルミニウム合金箔が好ましい。
【００５４】
正極集電体は、正極活物質層と結着する導電性の部材である。正極集電体としては、多孔質構造の導電性基板か、あるいは無孔の導電性基板が用いられる。
【００５５】
次に、正極の製造方法について説明する。
まず、正極活物質、導電剤およびバインダーを汎用されている溶媒に懸濁してスラリーを調製する。
次いで、スラリーを正極集電体上に塗布し、乾燥して正極活物質層を形成した後、プレスを施すことにより正極が得られる。
また、正極は、正極活物質、バインダーおよび必要に応じて配合される導電剤をペレット状に形成して正極活物質層とし、これを正極集電体上に配置することにより作製されてもよい。
【００５６】
（３）非水電解質
非水電解質としては、非水電解液、電解質含浸型ポリマー電解質、高分子電解質または無機固体電解質が用いられる。
非水電解液は、非水溶媒（有機溶媒）に電解質を溶解することにより調製される液体状電解液で、電極群中の空隙に保持される。
【００５７】
非水溶媒としては、例えば、エチレンカーボネート（ＥＣ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、メチルエチルカーボネート（ＭＥＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、γ−ブチロラクトン（ＧＢＬ）、γ−バレロラクトン、α−アセチル−γ−ブチロラクトン、α−メチル−γ−ブチロラクトン、メチルアセテート、エチルアセテート、メチルプロピオネート、エチルブチレート、ブチルアセテート、ｎ−プロピルアセテート、イソブチルプロピオネート、ベンジルアセテート等が挙げられる。これらの中でも、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、エチルメチルカーボネート、γ−ブチロラクトンが好ましい。
これらの非水溶媒は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００５８】
γ−ブチロラクトンまたはプロピレンカーボネートを主体として用いた場合、粘度を下げる目的で、ジエチルカーボネート、ジメチルカーボネートおよびエチルメチルカーボネート等の鎖状炭酸エステルを加えてもよい。また、誘電率を上げる目的で、エチレンカーボネート等の環状炭酸エステルを加えてもよい。
非水溶媒に脂肪族カルボン酸エステルを含む場合、ガス発生の観点から、脂肪族カルボン酸エステルの含有率は、非水溶媒全体の３０質量％以下であることが好ましく、２０質量％以下であることがより好ましい。
【００５９】
本実施形態で用いられる非水溶媒としては、例えば、以下の組成のものが好ましい。
【００６０】
＜非水溶媒１＞
エチレンカーボネート５体積％〜５０体積％と、エチルメチルカーボネート５０体積〜９５体積％とからなる合計１００体積％の非水溶媒。
【００６１】
＜非水溶媒２＞
エチレンカーボネート５体積％〜５０体積％と、ジエチルカーボネート５０体積％〜９５体積％とからなる合計１００体積％の非水溶媒。
【００６２】
＜非水溶媒３＞
プロピレンカーボネート２０体積％〜６０体積％と、エチルメチルカーボネート４０体積％〜８０体積％とからなる合計１００体積％の非水溶媒。
【００６３】
＜非水溶媒４＞
プロピレンカーボネート２０体積％〜６０体積％と、ジエチルカーボネート４０体積％〜８０体積％とからなる合計１００体積％の非水溶媒。
【００６４】
＜非水溶媒５＞
エチレンカーボネート５体積％〜５０体積％と、プロピレンカーボネート５０体積％〜１００体積％と、γ−ブチロラクトン０体積％〜５０体積％とからなる合計１００体積％の非水溶媒。
【００６５】
非水電解質には、ガスの発生を抑える効果をさらに向上させる観点から、炭酸エステル系添加剤および硫黄化合物系添加剤からなる群から選択される少なくとも１種が添加されていることが好ましい。
【００６６】
炭酸エステル系添加剤は、皮膜形成等により、負極表面で発生するＨ２、ＣＨ４等のガスを低減させる効果を有する。
硫黄化合物系添加剤は、皮膜形成等により、正極表面で発生するＣＯ２等のガスを低減させる効果を有する。
【００６７】
炭酸エステル系添加剤としては、例えば、ビニレンカーボネート、フェニルエチレンカーボネート、フェニルビニレンカーボネート、ジフェニルビニレンカーボネート、トリフルオロプロピレンカーボネート、クロロエチレンカーボネート、メトキシプロピレンカーボネート、ビニルエチレンカーボネート、カテコールカーボネート、テトラヒドロフランカーボネート、ジフェニルカーボネート、ジエチルジカーボネート（二炭酸ジエチル）等が挙げられる。これら中でも、負極表面で発生するガスを低減させる効果が大きいという点から、ビニレンカーボネート、フェニルビニレンカーボネートが好ましく、ビニレンカーボネートが特に好ましい。これらの炭酸エステル系添加剤は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００６８】
硫黄化合物系添加剤としては、例えば、エチレンサルファイト、エチレントリチオカーボネート、ビニレントリチオカーボネート、カテコールサルファイト、テトラヒドロフランサルファイト、スルホラン、３−メチルスルホラン、スルホレン、プロパンサルトン、１，４−ブタンスルトン等が挙げられる。これらの中でも、正極表面で発生するガスを低減させる効果が大きいという点から、プロパンサルトン、スルホラン、エチレンサルファイト、カテコールサルファイトが好ましく、プロパンサルトンが特に好ましい。これらの硫黄化合物系添加剤は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００６９】
炭酸エステル系添加剤および硫黄化合物系添加剤からなる群から選択される少なくとも１種の非水電解質１００質量部に対する添加率は、総量で０．１質量部〜１０質量部であることが好ましく、０．５質量部〜５質量部であることがより好ましい。
添加率が０．１質量部未満では、ガスの発生を抑える効果があまり向上しない。一方、添加率が１０質量部を超えると、電極上に形成される皮膜が厚くなりすぎて、放電特性が低下する。
【００７０】
炭酸エステル系添加剤と硫黄化合物系添加剤を併用する場合、これらの配合比（炭酸エステル系添加剤：硫黄化合物系添加剤）は、質量比で１：９〜９：１であることが好ましい。このようにすれば、炭酸エステル系添加剤と硫黄化合物系添加剤の効果をバランス良く得ることができる。
【００７１】
炭酸エステル系添加剤は、非水電解質１００質量部に対する添加率が、０．１質量部〜１０質量部であることが好ましく、０．５質量部〜５質量部であることがより好ましい。
添加率が０．１質量部未満では、負極におけるガス発生量を低減させる効果が小さくなる。一方、添加率が１０質量部を超えると、負極上に形成される皮膜が厚くなりすぎて、放電特性が低下する。
【００７２】
硫黄化合物系添加剤は、非水電解質１００質量部に対する添加率が、０．１質量部〜１０質量部であることが好ましく、０．５質量部〜５質量部であることがより好ましい。
添加率が０．１質量部未満では、正極におけるガス発生量を低減させる効果が小さくなる。一方、添加率が１０質量部を超えると、正極上に形成される皮膜が厚くなりすぎて、放電特性が低下する。
【００７３】
非水電解質に含まれる電解質としては、アルカリ塩が用いられ、アルカリ塩の中でも、リチウム塩が好適に用いられる。
リチウム塩としては、例えば、ＬｉＰＦ４（ＣＦ３）２、ＬｉＰＦ４（Ｃ２Ｆ５）２、ＬｉＰＦ３（ＣＦ３）３、ＬｉＰＦ３（Ｃ２Ｆ５）３、ＬｉＰＦ４（ＣＦ３ＳＯ２）２、ＬｉＰＦ４（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）２、ＬｉＰＦ３（ＣＦ３ＳＯ２）３、ＬｉＰＦ３（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）３、ＬｉＢＦ２（ＣＦ３）２、ＬｉＢＦ２（Ｃ２Ｆ５）２、ＬｉＢＦ２（ＣＦ３ＳＯ２）２、ＬｉＢＦ２（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）２、ＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＳｂＦ６、ＬｉＡｓＦ６等が挙げられる。
【００７４】
上記のリチウム塩は熱的安定性に非常に優れるため、高温使用時または高温保存後の電池特性の低下が少なく、熱分解によるガス発生も少ない。しかしながら、これらのリチウム塩は正極上で分解反応を受けやすいという課題がある。そこで、ＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＳｂＦ６およびＬｉＡｓＦ６からなる群から選択される少なくとも１種のリチウム塩を、非水電解質に含有させることが好ましい。そうすると、これらのリチウム塩が正極上で優先的に反応し、正極上に良質な皮膜が形成される。その結果、上記の化合物の正極上での分解反応が抑制される。
【００７５】
（４）セパレータ
セパレータは、正極と負極が接触することを防止し、両極の接触による電流の短絡を防止しつつ、リチウムイオンを通過させるために、正極と負極の間に配置されるものである。セパレータは、絶縁性材料で構成される。
セパレータとしては、正極と負極の間を電解質が移動可能な形状のものが用いられる。セパレータとしては、例えば、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、セルロース、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）を含む多孔質フィルム、合成樹脂製不織布、リチウムイオン伝導性セラミクスの薄膜が挙げられる。これらのセパレータは、１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００７６】
（５）外装材
正極、負極および非水電解質が収容される外装材としては、金属製容器や、ラミネートフィルム製外装容器が用いられる。
金属製容器としては、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄、ステンレス等からなる金属缶で角形、円筒形の形状のものが用いられる。
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。アルミニウム合金中に、鉄、銅、ニッケル、クロム等の遷移金属を含む場合、その含有量は１００ｐｐｍ以下であることが好ましい。アルミニウム合金からなる金属製容器は、アルミニウムからなる金属製容器よりも強度が飛躍的に増大するため、金属製容器の厚さを薄くすることができる。その結果、薄型で軽量かつ高出力で放熱性に優れた非水電解質電池を実現することができる。
【００７７】
ラミネートフィルムとしては、例えば、アルミニウム箔を樹脂フィルムで被覆した多層フィルム等が挙げられる。樹脂フィルムを構成する樹脂としては、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ナイロン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等の高分子化合物が用いられる。
【００７８】
なお、本実施形態は、扁平型（薄型）、角型、円筒型、コイン型、ボタン型等の種々の形態の非水電解質電池に適用することができる。
また、本実施形態に係る非水電解質電池は、上記の正極および負極からなる電極群に電気的に接続されるリードをさらに具備することができる。本実施形態に係る非水電解質電池は、例えば、２つのリードを具備することもできる。その場合、一方のリードは、正極集電タブに電気的に接続され、他方のリードは、負極集電タブに電気的に接続される。
リードの材料としては、特に限定されないが、例えば、正極集電体および負極集電体と同じ材料が用いられる。
【００７９】
本実施形態に係る非水電解質電池は、上記のリードに電気的に接続され、上記の外装材から引き出された端子をさらに具備することもできる。本実施形態に係る非水電解質電池は、例えば、２つの端子を具備することもできる。その場合、一方の端子は、正極集電タブに電気的に接続されたリードに接続され、他方の端子は、負極集電タブに電気的に接続されたリードに接続される。
端子の材料としては、特に限定されないが、例えば、正極集電体および負極集電体と同じ材料が用いられる。
【００８０】
（６）非水電解質電池
次に、本実施形態に係る非水電解質電池の一例として、図２および図３に示す扁平型非水電解質電池（非水電解質電池）３０について説明する。図２は、扁平型非水電解質電池３０の断面図模式図である。また、図３は、図２中に示すＡ部の拡大断面図である。なお、これら各図は本実施形態に係る非水電解質電池を説明する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、これらについては、以下の説明と公知技術を参酌して適宜、設計変更することができる。
【００８１】
図２に示す非水電解質電池３０は、扁平状の捲回電極群３１が、外装材３２内に収納されて構成されている。外装材３２は、ラミネートフィルムを袋状に形成したものでもよく、金属製の容器であってもよい。また、扁平状の捲回電極群３１は、外側、すなわち外装材３２側から、負極３３、セパレータ３４、正極３５、セパレータ３４の順で積層した積層物を渦巻状に捲回し、プレス成型することにより形成される。図３に示すように、最外周に位置する負極３３は、負極集電体３３ａの内面側の片面に負極層３３ｂが形成された構成を有する。最外周以外の部分の負極３３は、負極集電体３３ａの両面に負極層３３ｂが形成された構成を有する。また、正極３５は、正極集電体３５ａの両面に正極層３５ｂが形成された構成を有する。なお、セパレータ３４に代えて、上述したゲル状の非水電解質を用いてもよい。
【００８２】
図２に示す捲回電極群３１は、その外周端近傍において、負極端子３６が最外周の負極３３の負極集電体３３ａに電気的に接続されている。正極端子３７は内側の正極３５の正極集電体３５ａに電気的に接続されている。これらの負極端子３６および正極端子３７は、外装材３２の外部に延出されるか、外装材３２に備えられた取り出し電極に接続される。
【００８３】
ラミネートフィルムからなる外装材を備えた非水電解質電池３０を製造する際は、負極端子３６および正極端子３７が接続された捲回電極群３１を、開口部を有する袋状の外装材３２に装入する。次いで、液状非水電解質を外装材３２の開口部から注入する。さらに、袋状の外装材３２の開口部を、負極端子３６および正極端子３７を挟んだ状態でヒートシールすることにより、捲回電極群３１および非水電解質を完全密封させる。
【００８４】
また、金属容器からなる外装材を備えた非水電解質電池３０を製造する際は、負極端子３６および正極端子３７が接続された捲回電極群３１を、開口部を有する金属容器に装入する。次いで。液状非水電解質を外装材３２の開口部から注入する。さらに、金属容器に蓋体を装着して開口部を封口させる。
【００８５】
負極端子３６としては、例えば、リチウムに対する電位が０Ｖ以上３Ｖ以下の範囲において電気的安定性と導電性とを備える材料を用いることができる。具体的には、アルミニウム、または、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｓｉ等の元素を含むアルミニウム合金が挙げられる。また、負極端子３６は、負極集電体３３ａとの接触抵抗を低減するために、負極集電体３３ａと同様の材料であることがより好ましい。
【００８６】
正極端子３７としては、リチウムに対する電位が２Ｖ以上４．２５Ｖ以下の範囲において電気的安定性と導電性とを備える材料を用いることができる。具体的には、アルミニウムまたはＭｇ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｓｉ等の元素を含むアルミニウム合金が挙げられる。正極端子３７は、正極集電体３５ａとの接触抵抗を低減するために、正極集電体３５ａと同様の材料であることが好ましい。
以下、非水電解質電池３０の構成部材である外装材３２、負極３３、正極３５、セパレータ３０および非水電解質について詳細に説明する。
【００８７】
（１）外装材
外装材３２としては、上記の外装材が用いられる。
【００８８】
（２）負極
負極３３としては、上述の第１の実施形態に係る電極が用いられる。
【００８９】
（３）正極
正極３５としては、上記の正極が用いられる。
【００９０】
（４）セパレータ
セパレータ３４としては、上記のセパレータが用いられる。
【００９１】
（５）非水電解質
非水電解質としては、上記の非水電解質が用いられる。
【００９２】
第２の実施形態に係る非水電解質電池は、前述した図２および図３に示す構成のものに限らず、例えば、図４および図５に示す構成の電池であってもよい。図４は、第２の実施形態に係る別の扁平型非水電解質電池を模式的に示す部分切欠斜視図であり、図５は図４のＢ部の拡大断面図である。
【００９３】
図４および図５に示す非水電解質電池４０は、積層型電極群４１が外装材４２内に収納されて構成されている。積層型電極群４１は、図５に示すように正極４３と負極４４とを、その間にセパレータ４５を介在させながら交互に積層した構造を有する。
【００９４】
正極４３は複数枚存在し、それぞれが正極集電体４３ａと、正極集電体４３ａの両面に担持された正極層４３ｂとを備える。正極層４３ｂには正極活物質が含有される。
【００９５】
負極４４は複数枚存在し、それぞれが負極集電体４４ａと、負極集電体４４ａの両面に担持された負極層４４ｂとを備える。負極層４４ｂには負極材料が含有される。各負極４４の負極集電体４４ａは、一辺が負極４４から突出している。突出した負極集電体４４ａは、帯状の負極端子４６に電気的に接続されている。帯状の負極端子４６の先端は、外装材４２から外部に引き出されている。また、図示しないが、正極４３の正極集電体４３ａは、負極集電体４４ａの突出辺と反対側に位置する辺が正極４３から突出している。正極４３から突出した正極集電体４３ａは、帯状の正極端子４７に電気的に接続されている。帯状の正極端子４７の先端は、負極端子４６とは反対側に位置し、外装材４２の辺から外部に引き出されている。
【００９６】
図４および図５に示す非水電解質電池４０を構成する各部材の材質、配合比、寸法等は、図２および図３において説明した非水電解質電池３０の各構成部材と同様の構成である。
【００９７】
以上説明した本実施形態によれば、非水電解質電池を提供することができる。
本実施形態に係る非水電解質電池は、負極と、正極と、非水電解質と、セパレータと、外装材と、を具備する。負極は、上述の第１の実施形態に係る非水電解質電池用電極からなる。これにより、本実施形態に係る非水電解質電池は、エネルギー密度に優れ長寿命である。
【００９８】
（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態に係る電池パックについて詳細に説明する。
本実施形態に係る電池パックは、上記の第２の実施形態に係る非水電解質電池（即ち、単電池）を二次電池として少なくとも１つ有する。電池パックに複数の単電池が含まれる場合、各単電池は、電気的に直列、並列、或いは、直列と並列に接続して配置される。
第３の実施形態に係る電池パックは、保護回路をさらに具備することができる。保護回路は、非水電解質電池の充放電を制御するものである。或いは、電池パックを電源として使用する装置（例えば、電子機器、自動車等）に含まれる回路を、電池パックの保護回路として使用することもできる。
また、第３の実施形態に係る電池パックは、通電用の外部端子を更に具備することもできる。通電用の外部端子は、非水電解質電池からの電流を外部に出力するため、および非水電解質電池に電流を入力するためのものである。言い換えれば、電池パックを電源として使用する際、電流が通電用の外部端子を通して外部に供給される。また、電池パックを充電する際、充電電流（自動車等の動力の回生エネルギーを含む）は通電用の外部端子を通して電池パックに供給される。
【００９９】
図６および図７を参照して、本実施形態に係る電池パック５０を具体的に説明する。図７に示す電池パック５０においては、単電池５１として、図２に示す扁平型非水電解質電池３０を使用している。
複数の単電池５１は、外部に延出した通電用の負極端子３６および正極端子３７が同じ向きに揃えられるように積層され、粘着テープ５２で締結することによって組電池５３を構成している。これらの単電池５１は、図６および図７に示すように、互いに電気的に直列に接続されている。
【０１００】
プリント配線基板５４は、負極端子３６および正極端子３７が延出する単電池５１の側面と対向して配置されている。図６に示すように、プリント配線基板５４には、単電池５１を保護するために充放電を制御する保護回路を有している。また、プリント配線基板５４には、サーミスタ５５（図７を参照）、保護回路５６および外部機器への通電用端子５７が搭載されている。なお、組電池５３と対向するプリント配線基板５４の面には、組電池５３の配線と不要な接続を回避するために絶縁板（図示せず）が取り付けられている。
【０１０１】
正極側リード５８は、組電池５３の最下層に位置する正極端子３７に接続され、その先端はプリント配線基板５４の正極側コネクタ５９に挿入されて電気的に接続されている。負極側リード６０は、組電池５３の最上層に位置する負極端子３６に接続され、その先端は、プリント配線基板５４の負極側コネクタ６１に挿入されて電気的に接続されている。これらの正極側コネクタ５９、負極側コネクタ６１は、プリント配線基板５４に形成された配線６２、６３（図７を参照）を通じて保護回路５６に接続されている。
【０１０２】
サーミスタ５５は、単電池５１の温度を検出するために用いられ、図６においては図示を省略しているが、単電池５１の近傍に設けられるとともに、その検出信号は保護回路５６に送信される。保護回路５６は、所定の条件で保護回路５６と外部機器への通電用端子５７との間のプラス側配線６４ａおよびマイナス側配線６４ｂを遮断できる。ここで、上記の所定の条件とは、例えば、サーミスタ５５の検出温度が所定温度以上になったときである。さらに、所定の条件とは、単電池５１の過充電、過放電、過電流等を検出したときである。このような過充電等の検出は、個々の単電池５１もしくは単電池５１全体について行われる。なお、個々の単電池５１における過充電等を検出する場合には、電池電圧を検出してもよいし、正極電位もしくは負極電位を検出してもよい。後者の場合、個々の単電池５１中に参照極として用いるリチウム電極が挿入される。図６および図７の場合、単電池５１それぞれに電圧検出のための配線６５を接続し、これら配線６５を通して検出信号が保護回路５６に送信される。保護回路５６は、外部機器の回路に設けることもできる。
【０１０３】
図６に示すように、正極端子３７および負極端子３６が突出する側面を除く組電池５３の三側面には、ゴムもしくは樹脂からなる保護シート６６がそれぞれ配置されている。
【０１０４】
組電池５３は、各保護シート６６およびプリント配線基板５４とともに、収納容器６７内に収納される。すなわち、収納容器６７の長辺方向の両方の内側面と短辺方向の内側面それぞれに保護シート６６が配置され、短辺方向の保護シート６６とは反対側の内側面にプリント配線基板５４が配置される。組電池５３は、保護シート６６およびプリント配線基板５４で囲まれた空間内に位置する。蓋６８は、収納容器６７の上面に取り付けられている。
【０１０５】
なお、組電池５３の固定には、粘着テープ５２に代えて熱収縮テープを用いてもよい。この場合、組電池の両側面に保護シートを配置し、熱収縮テープを周回させた後、熱収縮テープを熱収縮させて組電池を結束させる。
【０１０６】
ここで、図６、図７においては、単電池５１を直列接続した形態を示したが、電池容量を増大させるためには、単電池５１を並列に接続しても、または、直列接続と並列接続とを組み合わせた構成としてもよい。また、組み上がった電池パックを、さらに直列、並列に接続することも可能である。
【０１０７】
以上説明した本実施形態によれば、電池パックを提供することができる。本実施形態に係る電池パックは、上記の第２の実施形態に係る非水電解質電池を少なくとも１つ具備する。
このような電池パックは、エネルギー密度に優れ長寿命である。
【０１０８】
なお、電池パックの態様は用途により適宜変更される。本実施形態に係る電池パックの用途としては、大電流を取り出したときに優れたサイクル特性を示すことが要求されるものが好ましい。具体的には、デジタルカメラの電源用や、二輪もしくは四輪のハイブリッド電気自動車、二輪もしくは四輪の電気自動車、アシスト自転車等の車両の車載用が挙げられる。特に、高温特性の優れた非水電解質電池を用いた電池パックは、車載用に好適に用いられる。また、電池パックを搭載した車両において、電池パックは、例えば、自動車の動力の回生エネルギーを回収するものである。
【実施例】
【０１０９】
以下、実施例に基づいて上記の実施形態をさらに詳細に説明する。
【０１１０】
＜実施例１＞
銅箔を、飽和水蒸気で満たされた６０℃の大気雰囲気下で３週間貯蔵して、銅箔の表面処理を行った。
この銅箔について、ＸＰＳ測定を行った。測定条件は下記の通りである。
Ｘ線光電子分光分析装置（商品名：Ｑｕａｎｔｕｍ−２０００、ＰＨＩ社製）
Ｘ線源／出力／分析領域：単結晶分光ＡｌＫα線／４０Ｗ／直径２００μｍ
Ｐａｓｓ  Ｅｎｅｒｇｙ：Ｗｉｄｅ  Ｓｃａｎ−１８７．８５ｅＶ（１．６０ｅＶ／Ｓｔｅｐ）、Ｎａｒｒｏｗ  Ｓｃａｎ−５８．７０ｅＶ（０．１２５ｅＶ／Ｓｔｅｐ）
帯電中和銃：Ａｒ＋、ｅ−共に使用
ジオメトリ：θ＝４５°（θ：試料表面と検出器との角度）
ＸＰＳ測定の結果を図８に示す。
図８の結果から、９３０ｅＶ〜９３８ｅＶの最大ピークの半値幅が３．６５ｅＶのブロードなピークがあることを確認した。
Ｓｉと炭素質物からなる複合粒子と、グラファイトと、ポリアクリル酸ナトリウム系バインダーとを混合し、スラリーを調製した。
スラリーにおける複合粒子とグラファイトの配合比を、質量比で１．２：０．２とした。ポリアクリル酸ナトリウム系バインダーの配合量を、スラリーに含まれる固形分全体の１６質量％とした。
このスラリーを銅箔上に塗布し圧延した後、１３０℃にて乾燥した後、圧延し、さらに、１３０℃にて一晩真空乾燥し、活物質層を形成し、実施例１の負極を作製した。
この負極を用いて、アルゴンガス雰囲気下、三電極式ガラスセルを作製した。
参照電極と正極としては、リチウム金属を用いた。
セパレータとしては、ガラスフィルターを用いた。
電解液としては、ビストリフルオロメチルスルホニルイミドリチウムが１ｍｏｌ／Ｌ含まれる、エチレンカーボネート（ＥＣ）とメチルエチルカーボネート（ＭＥＣ）とを体積比で１：２になるように混合した混合溶媒に、ビニレンカーボネートを１質量％溶解した溶液を用いた。
２５℃の恒温槽内において、下記の条件で、０．０１Ｖ〜１．５Ｖの範囲で、三電極式ガラスセルの充放電試験を行った。
（充放電試験条件）
充電：０．０１Ｖ（ＣＣＣＶ） 
放電：１．５ Ｖ（ＣＣ）
５０サイクル後の放電容量維持率を表１に示す。
【０１１１】
＜実施例２＞
銅箔を、飽和水蒸気で満たされた６０℃のＣＯ２ガスを吹き込んだ環境下で１週間貯蔵して、銅箔の表面処理を行った。
この銅箔について、実施例１と同様にしてＸＰＳ測定を行った。
ＸＰＳ測定の結果を図８に示す。
図８の結果から、９３０ｅＶ〜９３８ｅＶの最大ピークの半値幅が３．６３ｅＶのブロードなピークがあることを確認した。
この銅箔を用いたこと以外は実施例１と同様にして、三電極式ガラスセルを作製した。
得られた三電極式ガラスセルについて、実施例１と同様にして充放電試験を行った。５０サイクル後の放電容量維持率を表１に示す。
【０１１２】
＜比較例１＞
銅箔を、２５℃の大気雰囲気下で１週間貯蔵した。
この銅箔について、実施例１と同様にしてＸＰＳ測定を行った。
ＸＰＳ測定の結果を図８に示す。
図８の結果から、９３０ｅＶ〜９３８ｅＶの最大ピークの半値幅が１．６４ｅＶのシャープなピークがあることを確認した。
この銅箔を用いたこと以外は実施例１と同様にして負極を作製しようとしたところ、負極を作製することができなかった。
【０１１３】
＜比較例２＞
銅箔を、水分を排除し、炭酸で満たされた環境下に１週間貯蔵した。
この銅箔について、実施例１と同様にしてＸＰＳ測定を行った。
ＸＰＳ測定の結果を図８に示す。
図８の結果から、９３０ｅＶ〜９３８ｅＶの最大ピークの半値幅が１．６６ｅＶのシャープなピークがあることを確認した。
この銅箔を用いたこと以外は実施例１と同様にして、三電極式ガラスセルを作製した。
得られた三電極式ガラスセルについて、実施例１と同様にして充放電試験を行った。５０サイクル後の放電容量維持率を表１に示す。
【０１１４】
【表１】
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【０１１５】
表１の結果から、実施例１および２は、５０サイクル後の放電容量維持率が８７％以上であった。
一方、比較例２は、５０サイクル後の放電容量維持率が５５％であった。
【０１１６】
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同様に、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ものである。
【符号の説明】
【０１１７】
１０・・・非水電解質電池用電極、１１・・・集電体、１２・・・活物質層、３０・・・非水電解質電池、３１・・・捲回電極群、３２・・・外装材、３３・・・負極、３４・・・セパレータ、３５・・・正極、３６・・・負極端子、３７・・・正極端子、４０・・・非水電解質電池、４１・・・積層型電極群、４２・・・外装材、４３・・・正極、４３ａ・・・正極集電体、４４・・・負極、４４ａ・・・負極集電体、４５・・・セパレータ、４６・・・負極端子、４７・・・正極端子、５０・・・電池パック、５１・・・単電池、５２・・・粘着テープ、５３・・・組電池、５４・・・プリント配線基板、５５・・・サーミスタ、５６・・・保護回路、５７・・・通電用端子、５８・・・正極側リード、５９・・・正極側コネクタ、６０・・・負極側リード、６１・・・負極側コネクタ、６２・・・配線、６３・・・配線、６４ａ・・・プラス側配線、６４ｂ・・・マイナス側配線、６５・・・配線、６６・・・保護シート、６７・・・収納容器、６８・・・蓋。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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