(57)【要約】  １つの実施形態に係る電極は、集電体と、集電体上に形成された活物質含有層とを含む。活物質含有層は、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物とリチウムコバルト複合酸化物とを含む。活物質含有層の水銀圧入法による細孔径分布が、０．１μｍ以上１μｍ以下の細孔径の範囲内での最強度Ｉ1を示す第１のピークトップと、０．１μｍ以上１μｍ以下の細孔径の範囲内において最強度Ｉ1の次に大きい強度Ｉ2を示す第２のピークトップとを有する。第１のピークトップの細孔径は、第２のピークトップの細孔径よりも小さい。電極は、以下の式（１）〜（３）を満たす：式（１）：０．１５≦Ｉ2／Ｉ1≦０．４０；式（２）：０．３１≦Ｘ1／（Ｘ1＋Ｘ2＋Ｘ3）≦０．５５；式（３）：０．７≦Ｔ2／Ｔ1≦１．６。
2020208718.tif 000002
【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た活物質含有層と
を含み、
前記活物質含有層は、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物とリチウムコバルト複合酸化物とを含み、
前記活物質含有層の水銀圧入法による細孔径分布が、０．１μｍ以上１μｍ以下の細孔径の範囲内での最強度Ｉ1を示す第１のピークトップと、前記範囲内において前記最強度Ｉ1の次に大きい強度Ｉ2を示す第２のピークトップとを有し、
前記第１のピークトップの細孔径は、前記第２のピークトップの細孔径よりも小さく、
式（１）：０．１５≦Ｉ2／Ｉ1≦０．４０；
式（２）：０．３１≦Ｘ1／（Ｘ1＋Ｘ2＋Ｘ3）≦０．５５；
式（３）：０．７≦Ｔ2／Ｔ1≦１．６
を満たし、
ここで、
Ｘ1、Ｘ2及びＸ3は、それぞれ、前記活物質含有層におけるＣｏ、Ｎｉ及びＭｎの含有量［ｍｏｌ％］であり、
Ｔ1は、前記集電体の厚さ［μｍ］であり、
Ｔ2は、前記活物質含有層の厚さ［μｍ］である電極。
【請求項２】
前記集電体は、一対の長辺と、一対の短辺とを有する帯状であり、
前記集電体の前記厚さＴ1は、１０μｍ以上２５μｍ以下の範囲内にあり、
前記一対の短辺の長さＴ3は、２０ｍｍ以上１００ｍｍ以下の範囲内にある請求項１に記載の電極。
【請求項３】
前記活物質含有層は、一対の長辺と、一対の短辺とを有する帯状であり、
前記活物質含有層の前記一対の短辺の長さＴ4は、２０ｍｍ以上９０ｍｍ以下の範囲内にある請求項２に記載の電極。
【請求項４】
前記リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物における比Ｙ2／Ｙ1が１以上であり、
ここで、Ｙ1は、前記リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物におけるＣｏの含有量［ｍｏｌ％］であり、Ｙ2は、前記リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物におけるＮｉの含有量［ｍｏｌ％］である請求項１〜３の何れか１項に記載の電極。
【請求項５】
前記活物質含有層は、前記リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物の二次粒子を含む請求項１〜４の何れか１項に記載の電極。
【請求項６】
正極活物質含有層を含む正極と、
負極活物質含有層を含む負極と、
を具備し、
前記正極は請求項１〜５の何れか１項に記載の電極であり、前記正極活物質含有層は前記活物質含有層である電極群。
【請求項７】
比Ｗc／Ｗaが１．２５以上１．７５以下であり、
Ｗcは、前記正極活物質含有層の単位面積当たりの質量（ｇ／ｍ2）であり、
Ｗaは、前記負極活物質含有層の単位面積当たりの質量（ｇ／ｍ2）である請求項６に記載の電極群。
【請求項８】
前記負極活物質含有層は、スピネル型リチウムチタン複合酸化物及び直方晶型チタン含有複合酸化物からなる群より選択される少なくとも１種のチタン含有複合酸化物を含む請求項７に記載の電極群。
【請求項９】
前記正極活物質含有層は、一対の長辺と一対の短辺とを有し、
前記負極活物質含有層は、一対の長辺と一対の短辺とを有し、
式（４）：Ｔ4＜Ｔ5
を満たし、
ここで、
Ｔ4は、前記正極活物質含有層の前記一対の短辺の長さ［ｍｍ］であり、
Ｔ5は、前記負極活物質含有層の前記一対の短辺の長さ［ｍｍ］である請求項６〜８の何れか１項に記載の電極群。
【請求項１０】
請求項６〜９の何れか１項に記載の電極群と、
電解質と
を具備した電池。
【請求項１１】
前記負極活物質含有層の主面の少なくとも一部が前記正極活物質含有層に対向しており、
比Ａ／Ｓａが５以上１１以下であり、
ここで、
Ａは、前記電池の定格容量［Ａｈ］であり、
Ｓａは、前記負極活物質含有層の前記主面の前記少なくとも一部の面積［ｍ2］である請求項１０に記載の電池。
【請求項１２】
前記電池の定格容量Ａは５Ａｈ以上８０Ａｈ以下の範囲内にある請求項１０又は１１に記載の電池。
【請求項１３】
請求項１０〜１２の何れか１項に記載の電池を具備する電池パック。
【請求項１４】
各々が前記電池である複数の電池を具備し、
前記複数の電池は、直列、並列、又は直列及び並列の組み合わせによって電気的に接続された請求項１３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、電極、電極群、電池、及び電池パックに関する。
【背景技術】
【０００２】
非水電解質電池では、リチウムイオンが負極と正極とを移動することにより、充電及び放電が行われる。このような非水電解質電池は、高エネルギー密度電池として、盛んに研究が進められている。【０００３】
このような非水電解質電池は、例えば小型電子機器用電源としての利用に加え、車載用途や定置用途など中型〜大型の電源としての利用も期待される。中型〜大型用途では、非水電解質電池は、優れた寿命特性及び高い安全性を示すことが要求される。更に、中型〜大型用途では、非水電解質電池は、優れた入出力特性を示すことも必要となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】日本国特開２０１４−６３７５３号公報
【特許文献２】国際公開第２０１６／０８４３４６号
【特許文献３】日本国特開２０１４−１３７４８号公報
【特許文献４】国際公開第２０１３／１６１０８３号
【特許文献５】国際公開第２０１２／１１１８１３号
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】神保元二ら：「微粒子ハンドブック」、初版、朝倉書店、１９９１年９月１日、ｐ．１５１−１５２
【非特許文献２】早川宗八郎編：「粉体物性測定法」、初版、朝倉書店、１９７３年１０月１５日、ｐ．２５７−２５９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
優れた入出力特性及び優れた寿命性能を示すことができる電池を実現できる電極、この電極を具備した電極群、この電極群を具備した電池、及びこの電池を具備した電池パックを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の実施形態によると、電極が提供される。電極は、集電体と、集電体上に形成された活物質含有層とを含む。活物質含有層は、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物とリチウムコバルト複合酸化物とを含む。活物質含有層の水銀圧入法による細孔径分布が、０．１μｍ以上１μｍ以下の細孔径の範囲内での最強度Ｉ1を示す第１のピークトップと、０．１μｍ以上１μｍ以下の細孔径の範囲内において最強度Ｉ1の次に大きい強度Ｉ2を示す第２のピークトップとを有する。第１のピークトップの細孔径は、第２のピークトップの細孔径よりも小さい。電極は、以下の式（１）〜（３）を満たす：
式（１）：０．１５≦Ｉ2／Ｉ1≦０．４０；
式（２）：０．３１≦Ｘ1／（Ｘ1＋Ｘ2＋Ｘ3）≦０．５５；
式（３）：０．７≦Ｔ2／Ｔ1≦１．６
ここで、Ｘ1、Ｘ2及びＸ3は、それぞれ、活物質含有層におけるＣｏ、Ｎｉ及びＭｎの含有量［ｍｏｌ％］である。Ｔ1は、集電体の厚さ［μｍ］である。Ｔ2は、活物質含有層の厚さ［μｍ］である。【０００８】
第２の実施形態によると、電極群が提供される。電極群は、正極と、負極とを具備する。正極は、正極活物質含有層を含む。負極は、負極活物質含有層を含む。正極は、第１の実施形態に係る電極である。正極活物質含有層は、第１の実施形態に係る電極が具備する活物質含有層である。【０００９】
第３の実施形態によると、電池が提供される。電池は、第２の実施形態に係る電極群と、電解質とを具備する。【００１０】
第４の実施形態によると、電池パックが提供される。電池パックは、第３の実施形態に係る電池を具備する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、第１の実施形態に係る一例の電極が具備する活物質含有層の細孔径分布と、参考例の電極が具備する活物質含有層の細孔径分布とを示している。
【図２】図２は、第１の実施形態に係る一例の電極の概略平面図である。
【図３】図３は、図２に示す電極の、線III−III’に沿った概略断面図である。
【図４】図４は、第２の実施形態に係る一例の電極群の概略断面図である。
【図５】図５は、図４に示す電極群のＡ部の拡大断面図である。
【図６】図６は、図４及び図５に示す電極群が具備する負極の概略平面図である。
【図７】図７は、第３の実施形態に係る一例の電池の概略断面図である。
【図８】図８は、第３の実施形態に係る他の例の電池の概略断面図である。
【図９】図９は、図８の電池のＢ部の拡大断面図である。
【図１０】図１０は、第４の実施形態に係る一例の電池パックの概略分解斜視図である。
【図１１】図１１は、図１０の電池パックの電気回路を示すブロック図である。
【実施形態】
【００１２】
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。
【００１３】
（第１の実施形態）
第１の実施形態によると、電極が提供される。電極は、集電体と、集電体上に形成された活物質含有層とを含む。活物質含有層は、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物とリチウムコバルト複合酸化物とを含む。活物質含有層の水銀圧入法による細孔径分布が、０．１μｍ以上１μｍ以下の細孔径の範囲内での最強度Ｉ1を示す第１のピークトップと、０．１μｍ以上１μｍ以下の細孔径の範囲内において最強度Ｉ1の次に大きい強度Ｉ2を示す第２のピークトップとを有する。第１のピークトップの細孔径は、第２のピークトップの細孔径よりも小さい。電極は、以下の式（１）〜（３）を満たす：
式（１）：０．１５≦Ｉ2／Ｉ1≦０．４０；
式（２）：０．３１≦Ｘ1／（Ｘ1＋Ｘ2＋Ｘ3）≦０．５５；
式（３）：０．７≦Ｔ2／Ｔ1≦１．６
ここで、Ｘ1、Ｘ2及びＸ3は、それぞれ、活物質含有層におけるＣｏ、Ｎｉ及びＭｎの含有量［ｍｏｌ％］である。Ｔ1は、集電体の厚さ［μｍ］である。Ｔ2は、活物質含有層の厚さ［μｍ］である。
【００１４】
電池の入出力特性としては、例えば、大電流特性が挙げられる。電池の大電流特性は、例えば、電解質（例えば電解液）やセパレータの物性の影響を大きく受ける。そして、電池の大電流特性を決定する最も大きな要因は、正極及び負極にあると考えられる。中でも特に、正極の特性が与える影響が大きいと考えられる。
【００１５】
大電流特性を向上させるためには、例えば、電極活物質の粒径を小さくし、比表面積を大きくすることが有効である。本発明者らは、この方策を、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物とリチウムコバルト複合酸化物とを含む活物質を含む電極に対して行った。しかしながら、このような方策によると、電解質の分解を助長する懸念があることがわかった。そのため、このような方策では、大電流特性と寿命特性との両立は難しいことが分かった。
【００１６】
このような事情を鑑み、本発明者らは、鋭意研究した結果、第１の実施形態に係る電極を実現した。
第１の実施形態に係る電極の活物質含有層の水銀圧入法による細孔径分布は、０．１μｍ以上１μｍ以下の細孔径の範囲内での最強度Ｉ1を示す第１のピークトップと、０．１μｍ以上１μｍ以下の細孔径の範囲内において最強度Ｉ1の次に大きい強度Ｉ2を示す第２のピークトップとを有する。第１のピークトップ（最強度Ｉ1）の細孔径は、第２のピークトップ（強度Ｉ2）の細孔径よりも小さい。言い換えると、活物質含有層の細孔径分布が、０．１μｍ以上１μｍ以下の細孔径の範囲内において、メインピークである第１のピークトップの細孔径よりも大きい細孔径に第２のピークトップがある。そして、電極は式（１）：０．１５≦Ｉ2／Ｉ1≦０．４０を満たす。理論により縛られることを望まないが、このような細孔径分布を示す活物質含有層は、例えば、活物質含有層に含まれるリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物及びリチウムコバルト複合酸化物の近傍に十分な量の細孔を含むことができ、これらの細孔を繋ぎ且つこれらの細孔よりも大きな細孔を活物質含有層全体にわたって含むことができると考えられる。そのため、第１の実施形態に係る電極の活物質含有層は、電池に組み込まれた状態において、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物及びリチウムコバルト複合酸化物の近傍に、電荷担体、例えばＬｉ+を含んだ電解質を十分に行き渡らせることができる。その結果、第１の実施形態に係る電極を含んだ電池では、充放電に伴ってリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物及びリチウムコバルト複合酸化物の近傍に電荷担体が不足することを防ぐことができ、ひいては、電極が上記式（２）を満たしていても、電荷担体が不足することによる不均一な反応が進行することを防ぐことができる。
【００１７】
また、式（３）：０．７≦Ｔ2／Ｔ1≦１．６を満たす電極は、活物質含有層全体に亘って、集電体からの距離にかかわらず、高い導電性を示すことができる。これにより、第１の実施形態に係る発明の電極では、導電性が悪いことに起因して電極反応が不均一に進行するのを防ぐことができる。
【００１８】
このように、第１の実施形態に係る電極は、上記式（２）を満たしていても、電荷担体が不足することによる不均一な電極反応及び乏しい導電性による不均一な電極反応を防ぐことができる。すなわち、第１の実施形態に係る電極は、活物質含有層において、局所的な電極反応が起こることを防ぐことができる。それにより、第１の実施形態に係る電極は、活物質含有層において、局所的に過剰な充電又は放電に供されるリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物及びリチウムコバルト複合酸化物を少なくすることができる。その結果、第１の実施形態に係る電極は、充放電に伴うリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物及びリチウムコバルト複合酸化物の劣化を防ぐことができ、ひいては優れた寿命特性を実現することができる。
【００１９】
また、第１の実施形態に係る電極は、局所的な電極反応が起こることを防ぐことができるので、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物及びリチウムコバルト複合酸化物による電荷担体の挿入及び脱離を促進することができる。そして、先に述べたように、第１の実施形態に係る電極は、集電体からの距離にかかわらず、高い導電性を示すことができる。よって、第１の実施形態に係る電極は、優れた入出力特性を実現することができる。
【００２０】
なお、詳細な理由は不明であるが、式（２）：０．３１≦Ｘ1／（Ｘ1＋Ｘ2＋Ｘ3）≦０．５５を満たさない電極は、式（１）及び（３）を満たしていても、入出力特性及び寿命特性の向上を実現することができない。
【００２１】
以上説明した理由により、第１の実施形態に係る電極は、優れた入出力特性及び優れた寿命特性を示すことができる電池を実現することができる。
【００２２】
厚さの比Ｔ2／Ｔ1が０．７よりも小さい電極では、集電体の厚さＴ1［μｍ］が活物質含有層の厚さＴ2［μｍ］に対して大き過ぎる。この場合、体積エネルギー密度が低くなる。一方、厚さの比Ｔ2／Ｔ1が１．６よりも大きい電極では、集電体の厚さＴ1が活物質含有層の厚さＴ2［μｍ］に対して小さ過ぎる。このような電極の活物質含有層では、集電体からの距離に応じて導電性の勾配が生じ、その結果、活物質含有層の導電性の均一性が乏しくなる。
【００２３】
厚さの比Ｔ2／Ｔ1は、１．０以上１．６以下であることが好ましい。この範囲内の厚さの比Ｔ2／Ｔ1を満たす電極は、活物質含有層における導電性について、より優れた均一性を示すことができる。厚さの比Ｔ2／Ｔ1は、１．１以上１．５５以下であることがより好ましい。
【００２４】
強度比Ｉ2／Ｉ1が０．１５よりも小さい電極では、活物質含有層において、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物及びリチウムコバルト複合酸化物の近傍に存在する細孔を繋ぐ細孔が十分に存在しないと考えられる。一方、強度比Ｉ2／Ｉ1が０．４０よりも大きい電極では、活物質含有層において、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物及びリチウムコバルト複合酸化物の近傍に存在する細孔が十分に存在しないと考えられる。これらの電極では、電池に組み込んで使用した場合、充放電に伴って、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物及びリチウムコバルト複合酸化物の近傍に電荷担体が不足してしまう。そのため、このような電極では、優れた寿命特性を実現することができない。
【００２５】
強度比Ｉ2／Ｉ1は、０．１８以上０．３８以下であることが好ましい。この範囲内の強度比Ｉ2／Ｉ1を満たす電極は、電池に組み込んだ場合、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物及びリチウムコバルト複合酸化物の近傍に電荷担体をより十分に存在させることができる。強度比Ｉ2／Ｉ1は、０．２０以上０．３５以下であることがより好ましい。
【００２６】
第１のピークトップの細孔径が第２のピークトップの細孔径以上である電極では、活物質含有層において、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物及びリチウムコバルト複合酸化物の近傍に存在する細孔が十分でないと考えられる。このような電極では、電池に組み込んで使用した場合、充放電に伴って、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物及びリチウムコバルト複合酸化物の近傍に電荷担体が不足してしまう。そのため、このような電極では、優れた寿命特性を実現することができない。
【００２７】
次に、第１の実施形態に係る電極を、より詳細に説明する。
【００２８】
第１の実施形態に係る電極は、電池において使用することができる。第１の実施形態に係る電極は、電池において、例えば、正極として用いることができる。電池は、例えば、充電及び放電を繰り返して行うことができる二次電池であり得る。二次電池の例としては、非水電解質電池を挙げることができる。非水電解質電池は非水電解質を含み、非水電解質は電解質を含む。二次電池の他の例としては、水系溶媒と、水系溶媒に溶解した電解質とを含んだ電解液を含んだ電池を挙げることができる。
【００２９】
第１の実施形態に係る電極は、集電体と、集電体上に形成された活物質含有層とを含む。
【００３０】
集電体は、例えば、帯状の平面形状を有することができる。帯状の集電体は、一対の長辺と一対の短辺とを有することができる。一対の長辺は、平行であってもよいし、又は並行でなくてもよい。同様に、一対の短辺は、平行であってもよいし、又は並行でなくてもよい。
【００３１】
集電体は、例えば、第１の表面と、第１の表面の反対側の面としての第２の表面とを有することができる。集電体の厚さＴ1［μｍ］は、例えば、第１の表面と第２の表面との間の距離である。
【００３２】
集電体の厚さＴ1が１０μｍ以上２５μｍ以下の範囲内にあり且つ集電体の一対の短辺の長さＴ3が２０ｍｍ以上１００ｍｍ以下の範囲内にあることが好ましい。このような集電体を含む好ましい態様の電極では、活物質含有層がより均一な導電性を示すことができる。集電体の厚さＴ1は、１２μｍ以上２０μｍ以下の範囲内にあることがより好ましい。集電体の一対の短辺の長さＴ3は、５０ｍｍ以上９５ｍｍ以下の範囲内にあることがより好ましい。
【００３３】
集電体は、例えば、アルミニウム箔、又はＭｇ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｕ及びＳｉ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であることが好ましい。
【００３４】
活物質含有層は、集電体の一方の表面上、又は両方の表面上に形成され得る。例えば、活物質含有層は、集電体の第１の表面及び第２の表面の何れか一方に形成されてもよいし、或いは、集電体の第１の表面及び第２の表面の両方に形成されてもよい。集電体は、活物質含有層を担持していない部分を含んでもよい。この部分は、例えば、集電タブとして用いることができる。或いは、第１の実施形態に係る電極は、集電体とは別体の集電タブを含むこともできる。
【００３５】
活物質含有層は、例えば、帯状の平面形状を有することができる。帯状の活物質含有層は、一対の長辺と一対の短辺とを有することができる。一対の長辺は、平行であってもよいし、又は並行でなくてもよい。同様に、一対の短辺は、平行であってもよいし、又は並行でなくてもよい。
【００３６】
活物質含有層の厚さＴ2は、１２μｍ以上４０μｍ以下の範囲内にあることが好ましく、１５μｍ以上３５μｍ以下の範囲内にあることがより好ましい。なお、活物質含有層が集電体の両方の表面上に担持されている場合、活物質含有層の厚さＴ2は、２つの活物質含有層の厚さの平均である。
【００３７】
活物質含有層の一対の短辺の長さＴ4は、２０ｍｍ以上９０ｍｍ以下の範囲内にあることが好ましい。活物質含有層の一対の短辺の長さＴ4は、４５ｍｍ以上８５ｍｍ以下の範囲内にあることがより好ましい。
【００３８】
特に、集電体の厚さＴ1が１０μｍ以上２５μｍ以下の範囲内にあり且つ活物質含有層の一対の短辺の長さＴ4は、２０ｍｍ以上９０ｍｍ以下の範囲内にあることがより好ましい。このような態様の電極は、活物質含有層における電極反応の進行を、より均一にすることができる。
【００３９】
活物質含有層は、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物及びリチウムコバルト複合酸化物を含む。
【００４０】
リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物は、例えば、一般式ＬｉxＮｉaＣｏbＭｎcＭ1dＯ2で表される組成を有することができる。ここで、０．９≦ｘ≦１．２、０．４≦ａ≦０．９、０．０５≦ｂ≦０．４、０．０５≦ｃ≦０．４、０≦ｄ≦０．０５、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝１であり、Ｍ１は、Ｍｇ、Ａｌ、Ｚｒ、Ｔｉ及びＷからなる群より選択される少なくとも１種である。
【００４１】
リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物における比Ｙ2／Ｙ1が１以上であることが好ましい。ここで、Ｙ1は、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物におけるＣｏの含有量［ｍｏｌ％］であり、Ｙ2は、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物におけるＮｉの含有量［ｍｏｌ％］である。比Ｙ2／Ｙ1は、上記一般式についての比ａ／ｂに対応する。このようなリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物は、優れた入出力特性及び優れた寿命特性に加えて、優れたエネルギー密度を実現することができる。比Ｙ2／Ｙ1は、１．２以上５．０以下であることがより好ましく、１．５以上３．０以下であることが特に好ましい。
【００４２】
リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物は、一次粒子が凝集した二次粒子の形態であることが好ましい。すなわち、活物質含有層は、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物の二次粒子を含むことが好ましい。或いは、活物質含有層は、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物の一次粒子を含むこともできるし、或いは一次粒子と二次粒子との混合物を含むこともできる。
【００４３】
リチウムコバルト複合酸化物は、例えば、一般式ＬｉyＣｏeＭ2fＯ2で表される組成を有することができる。ここで、０．９≦ｙ≦１．２、０．９＜ｅ≦１、０≦ｆ＜０．１、ｅ＋ｆ＝１であり、Ｍ２は、Ｍｇ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｚｒ及びＷからなる群より選択される少なくとも１種である。
【００４４】
リチウムコバルト複合酸化物は、一次粒子の形態であることが好ましい。すなわち、活物質含有層は、リチウムコバルト複合酸化物の一次粒子を含むことが好ましい。或いは、活物質含有層は、リチウムコバルト複合酸化物の二次粒子を含むこともできるし、或いは一次粒子と二次粒子との混合物を含むこともできる。
【００４５】
リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物及びリチウムコバルト複合酸化物は、活物質含有層において、活物質として働くことができる。互いから区別するため、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物を第１の活物質と呼ぶことができ、リチウムコバルト複合酸化物を第２の活物質と呼ぶことができる。
【００４６】
活物質含有層は、第１及び第２の活物質とは異なる、第３の活物質を更に含むこともできる。
【００４７】
第３の活物質としては、例えば、リチウムマンガン複合酸化物（例えば、ＬｉuＭｎ2Ｏ4又はＬｉuＭｎＯ2）、リチウムニッケル複合酸化物（例えば、ＬｉuＮｉＯ2）、リチウムニッケルコバルト複合酸化物（例えば、ＬｉuＮｉ1-gＣｏgＯ2）、リチウムマンガンコバルト複合酸化物（例えば、ＬｉuＭｎhＣｏ1-hＯ2）、リチウムニッケルコバルトアルミニウム複合酸化物（例えば、ＬｉuＮｉ1-i-jＣｏiＡｌjＯ2）、スピネル構造を有するリチウムマンガンニッケル複合酸化物（例えば、ＬｉuＭｎ2-kＮｉkＯ4）が含まれる。上記において、０＜ｕ≦１、０＜ｇ＜１、０＜ｈ＜１、０＜ｉ＜１、０＜ｊ＜１、０＜ｋ＜１であることが好ましい。これらの複合酸化物は、Ｌｉを吸蔵及び放出することができる。第３の活物質として、これらの複合酸化物のうちの１種を単独で用いてもよいし、或いは２種類以上の混合物を用いてもよい。
【００４８】
これらの中でも、リチウムマンガン複合酸化物（ＬｉuＭｎ2Ｏ4）、リチウムニッケルコバルト複合酸化物（ＬｉuＮｉ1-gＣｏgＯ2）、リチウムマンガンコバルト複合酸化物（ＬｉuＭｎhＣｏ1-hＯ2）が好ましい。上記において、０＜ｕ≦１、０＜ｇ＜１、０＜ｈ＜０であることが好ましい。
【００４９】
活物質において第１、第２及び第３の活物質の質量の合計に対する第３の活物質の質量の割合は、０質量％以上１０質量％以下であることが好ましい。活物質は、第３の活物質を含まないことがより好ましい。
【００５０】
活物質含有層は、導電剤及び結着剤を更に含むことができる。
導電剤は、活物質含有層における集電性能を高めることができる。また、導電剤は、活物質と集電体との接触抵抗を抑える作用を有することができる。導電剤の例には、アセチレンブラックなどのカーボンブラック、黒鉛、カーボンナノファイバー、及びカーボンナノチューブのような炭素質物が含まれる。導電剤として、これらの炭素質物を単独で用いてもよいし、或いは複数の炭素質物を用いてもよい。
【００５１】
結着剤は、活物質及び導電剤を集電体に結着させることができる。結着剤の例には、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、ポリアクリロニトリル及びフッ素系ゴムなどが含まれる。
【００５２】
活物質（リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物及びリチウムコバルト複合酸化物の総量（第３の活物質を含む場合は、第３の活物質の質量を更に含む））、導電剤及び結着剤は、それぞれ８０質量％以上９５質量％以下、３質量％以上１８質量％以下、及び２質量％以上１７質量％以下の割合で配合することが好ましい。導電剤は、３質量％以上の量にすることにより上述した効果を発揮することができる。導電剤は、１８質量％以下の量にすることにより高温保存下での導電剤表面での非水電解質の分解を低減することができる。結着剤は、２質量％以上の量にすることにより十分な電極強度が得られる。結着剤は、１７質量％以下の量にすることにより、活物質含有層中の絶縁材料である結着剤の配合量を減少させ、内部抵抗を減少できる。
【００５３】
第１の実施形態に係る電極は、式（２）：０．３１≦Ｘ1／（Ｘ1＋Ｘ2＋Ｘ3）≦０．５５を満たす。ここで、Ｘ1、Ｘ2及びＸ3は、それぞれ、活物質含有層におけるＣｏ、Ｎｉ及びＭｎの含有量［ｍｏｌ％］である。式（２）を満たす電極は、より優れた寿命特性とより優れた入出力特性とを実現することができる。活物質含有層におけるＣｏ、Ｎｉ及びＭｎの含有量は、０．３３≦Ｘ1／（Ｘ1＋Ｘ2＋Ｘ3）≦０．５を満たすことが好ましく、０．３５≦Ｘ1／（Ｘ1＋Ｘ2＋Ｘ3）≦０．４５を満たすことがより好ましい。
【００５４】
例えば、活物質含有層は、第３の活物質を含まない場合、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物及びリチウムコバルト複合酸化物を８０：２０〜９６：４の範囲内の質量比で含むことができる。言い換えると、第１の実施形態に係る電極は、上記式（２）及び式（４）：４≦Ｚ1／Ｚ2≦２４を満たすことができる。ここで、Ｚ1は、活物質の質量に対するリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物の質量の比［質量％］であり、Ｚ2は、活物質の質量に対するリチウムコバルト複合酸化物の質量の比［質量比］である。質量比Ｚ1／Ｚ2は、５以上１２以下であることが好ましく、５．５以上９以下であることがより好ましい。
【００５５】
（製造方法）
第１の実施形態に係る電極は、例えば、以下の手順で作製することができる。
【００５６】
まず、活物質として、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物の二次粒子とリチウムコバルト複合酸化物の一次粒子とを準備する。この際、Ｎｉ、Ｃｏ及びＭｎの含有量が式（２）：０．３１≦Ｘ1／（Ｘ1＋Ｘ2＋Ｘ3）≦０．５を満たすように留意する。この活物質と、導電剤と、結着剤とを、例えば先に説明した配合比となるように、溶媒中に投入し、混練して、スラリーを調製する。スラリー調製の際、高いせん断力がかかるような分散プロセスを施す。このプロセスにより、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物の二次粒子の一部が解れ一次粒子が生じ、この一次粒子が粒子混合物の粒子間を埋めることができる。高せん断分散プロセスは、例えば、薄膜旋回型高速ミキサーや、ビーズミルなどの分散方法が挙げられる。具体的な条件の例を、後段の実施例に示す。
【００５７】
次に、以上のようにして得られたスラリーを、集電体の両面又は片面に塗布し、塗膜を乾燥させる。乾燥後、プレス処理を行う。この際、式（３）：０．７≦Ｔ2／Ｔ1≦１．６を満たすように、プレス条件を調製する。また、プレス条件は、スラリー調製条件も考慮に入れて決定する。具体的な条件の例を、後段の実施例に示す。
【００５８】
このようなプレスにより、上記式（１）〜（３）を満たす、第１の実施形態に係る電極を得ることができる。
【００５９】
＜測定方法＞
以下に、各測定方法を説明する。
【００６０】
［前処理］
測定に際して、測定対象としての電極を準備する。
電池に含まれている電極は、以下の手順に従う前処理によって準備する。
まず、電池を、放電状態にする。ここでの放電状態とは、２５℃の環境下で０．２Ｃ以下の電流値にて放電下限電圧まで定電流放電に供した状態を示す。
【００６１】
次いで、放電状態とした電池を、アルゴンガスが充填されたグローブボックスに入れる。次に、グローブボックス内で対象となる電極を電池から取り出す。取り出した電極を、エチルメチルカーボネートなどの鎖状カーボネートを用いて洗浄する。その後、電極を乾燥させる。
かくして、測定対象の電極を得ることができる。
【００６２】
［水銀圧入法による細孔径分布の取得方法］
以上のようにして得られた電極から、１０ｍｍ×２５ｍｍ程度の大きさの試料を切り出す。
【００６３】
続いて、得られた試料を測定装置に装入する。装入した試料に対して水銀圧入法を行うことにより、活物質含有層についての細孔径分布が得られる。
【００６４】
測定装置には、島津オートポア９５２０（Autopore 9520 model manufactured by Shimadzu Corporation）を用いる。先のようにして得られた試料を折りたたんで測定セルに採り、初期圧２０ｋＰａ（初期圧２０ｋＰａは約３ｐｓｉａに相当し、また、細孔径が約６０μｍの試料に加わる圧力に相当する）及び最高圧４１４Ｍｐａ（最高圧４１４Ｍｐａは約５９９８６ｐｓｉａに相当し、また、細孔径が約０．００３μｍである試料に加わる圧力に相当する）の条件で測定する。３つ試料の平均値を測定結果として用いる。データ整理に当り、細孔比表面積は、細孔の形状を円筒形として計算する。
【００６５】
なお、水銀圧入法の解析原理はＷａｓｈｂｕｒｎの式（１）に基づく。
【００６６】
Ｄ＝−４γｃｏｓθ／Ｐ      （１）式
ここで、Ｐは加える圧力、Ｄは細孔直径、γは水銀の表面張力（４８０ｄｙｎｅ・ｃｍ-1）、θは水銀と細孔壁面の接触角で１４０°である。γ及びθは定数であるからＷａｓｈｂｕｒｎの式より、加えた圧力Ｐと細孔径Ｄとの関係が求められ、そのときの水銀浸入容積を測定することにより、細孔径とその容積分布とを導くことができる。測定法及び原理等の詳細については、非特許文献１及び非特許文献２などを参照されたい。
【００６７】
かくの如く得られた細孔径分布から、０．１μｍ以上１μｍ以下の細孔径の範囲内での最強度Ｉ1を示す第１のピークトップに対応する細孔径と、０．１μｍ以上１μｍ以下の細孔径の範囲内において最強度Ｉ1の次に大きい強度Ｉ2を示す第２のピークトップと細孔径とを確認することができる。また、最強度Ｉ1及び強度Ｉ2から、強度比Ｉ2／Ｉ1を算出することができる。
【００６８】
［活物質含有層に含まれる遷移金属元素の定量方法］
先のようにして準備した測定対象の電極の他の一部を、適切な溶媒中に入れて超音波を照射する。例えば、ガラスビーカー中に入れたエチルメチルカーボネートに電極体を入れ、超音波洗浄機中で振動させることで、集電体から活物質含有層を剥離することができる。次に、減圧乾燥を行い、剥離した活物質含有層を乾燥させる。得られた活物質含有層を乳鉢などで粉砕することで、活物質含有層の成分、例えば活物質、導電剤及び決着剤を含む粉末となる。この粉末を、酸で溶解することで、活物質含有層の成分を含む液体サンプルを作成できる。このとき、酸としては塩酸、硝酸、硫酸、フッ化水素などを使用できる。この液体サンプルをＩＣＰ発光分光分析に供することで、活物質含有層に含まれていた各元素の濃度を知ることができる。
【００６９】
また、この結果から、活物質含有層におけるＣｏの含有量Ｘ1［ｍｏｌ％］、Ｎｉの含有量Ｘ2［ｍｏｌ％］及びＭｎの含有量Ｘ3［ｍｏｌ％］を算出することができる。
【００７０】
［活物質含有層に含まれる複合酸化物の同定方法］
先のようにして準備した測定対象の電極の他の一部を、イオンミリング装置にて切り出す。切り出した電極の断面を、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）にて観察する。試料のサンプリングについても大気に触れないようにし、アルゴンや窒素など不活性雰囲気で行う。
【００７１】
３０００倍のＳＥＭ観察像にて、幾つかの粒子を選定する。この際、選定した粒子の粒度分布ができるだけ広くなるように選定する。
【００７２】
次に、選定したそれぞれの粒子について、エネルギー分散型Ｘ線分光法（ＥＤＸ）による元素分析を行う。これにより、選定したそれぞれの粒子に含まれる元素のうちＬｉ以外の元素の種類及び量を特定することができる。
【００７３】
ＳＥＭで選定したそれぞれの粒子に含まれている化合物の結晶構造は、Ｘ線回折（ＸＲＤ）測定により特定することができる。
【００７４】
測定は、ＣｕＫα線を線源として、２θ＝１０〜９０°の測定範囲で行う。この測定により、選定した粒子に含まれる化合物のＸ線回折パターンを得ることができる。
【００７５】
粉末Ｘ線回折測定の装置としては、Ｒｉｇａｋｕ社製SmartLabを用いる。測定条件は以下の通りとする：Ｃｕターゲット；４５ｋＶ ２００ｍＡ；ソーラスリット：入射及び受光共に５°；ステップ幅：０．０２deg；スキャン速度：２０deg／分；半導体検出器：D/teX Ultra 250；試料板ホルダー：平板ガラス試料板ホルダー（厚さ０．５ｍｍ）；測定範囲：１０°≦２θ≦９０°の範囲。その他の装置を使用する場合は以下の手順で測定を行う。まず、用いる装置において、粉末Ｘ線回折用標準Ｓｉ粉末の測定結果が上記Ｒｉｇａｋｕ社製SmartLabでの測定結果（ピーク強度及びピークトップ位置）と同様になる条件を見つける。この条件で、電極の分析を行う。
【００７６】
電極についてのＸＲＤ測定は、測定対象の電極を、広角Ｘ線回折装置のホルダーの面積と同程度切り出し、直接ガラスホルダーに貼り付けて測定することによって行うことができる。このとき、集電体の金属箔の種類に応じてあらかじめＸＲＤパターンを測定しておき、どの位置に集電体由来のピークが現れるかを把握しておく。また、導電剤や結着剤といった合剤のピークの有無もあらかじめ把握しておく。集電体のピークと活物質のピークが重なる場合、集電体から活物質を剥離して測定することが望ましい。これは、ピーク強度を定量的に測定する際、重なったピークを分離するためである。もちろん、これらを事前に把握できているのであれば、この操作を省略することができる。電極を物理的に剥離しても良いが、溶媒中で超音波をかけると剥離しやすい。このようにして回収した電極を測定することで、活物質の広角Ｘ線回折測定を行うことができる。
【００７７】
電極に含まれている粒子について、ＳＥＭ及びＥＤＸによる組成の特定と、ＸＲＤによる結晶構造の特定と、先に説明したＩＣＰ発光分光分析との結果を組み合わせることにより、電極に含まれている化合物の組成及び結晶構造を特定することができる。
【００７８】
この結果から、活物質含有層に含まれるリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物におけるＣｏの含有量Ｙ1［ｍｏｌ％］及びＮｉの含有量Ｙ2［ｍｏｌ％］を算出することができる。
【００７９】
［複合酸化物の粒子形状及び平均粒子径の確認方法］
先に説明した電極のＳＥＭ‐ＥＤＸ観察において、３０００倍の倍率で、複合酸化物についての像を得る。得られた視野において、一次粒子が接触していることを確認できる粒子群を二次粒子とする。
【００８０】
一次粒子の大きさは、一次粒子に対応する最少円の直径から求める。具体的には、３０００倍の倍率のＳＥＭ像において、１０回粒径測定を行い、それぞれにおいて得られた最少円の直径の平均を一次粒径とする。平均の算出には、１０回測定した内、粒径の最大値及び最小値は用いない。
【００８１】
二次粒径も一次粒子と同様の方法で測定する。すなわち、二次粒子に対応する最少円の直径を求める。具体的には、３０００倍の倍率のＳＥＭ像において、１０回粒径測定を行い、それぞれにおいて得られた最少円の直径の平均を二次粒径とする。平均の算出には、１０回測定した内、粒径の最大値及び最小値は用いない。
【００８２】
［集電体の厚さ及び活物質含有層の厚さの測定方法］
電極が含む集電体の厚さＴ1及び活物質含有層の厚さＴ2は、膜厚計を用いて測定する。膜厚計としては、測定対象の主面に１ｃｍ2あたり１５ｇ以上２０ｇ以下の荷重をかけることができる機能と、このように荷重をかけた状態での長さを測定できる機能とを備えた膜厚計を用いる。このような膜厚計を用いることにより、電極の浮きや歪みを排除して、それぞれの厚さを測定することができる。
【００８３】
具体的には、以下の手順で測定する。
まず、測定対象の電極の異なる５か所の厚さを、膜厚計を用いて測定する。測定結果の平均値を、電極の厚さＴt［μｍ］とする。
【００８４】
次に、測定対象の電極の集電体から、活物質含有層を剥がす。例えば、先に説明したように、溶媒中で超音波をかけることにより、活物質含有層を剥がすことができる。かくして、電極に含まれていた集電体を得ることができる。
【００８５】
次に、集電体の異なる５か所の厚さを、膜厚計を用いて測定する。測定結果の平均値を、集電体の厚さＴ1［μｍ］とする。
【００８６】
次に、電極の厚さＴtから集電体の厚さＴ1を引く。活物質含有層が集電体の片方の表面のみに担持されている場合、かくして得られた値を、活物質含有層の厚さＴ2［μｍ］とする。活物質含有層が集電体の両方の表面のみに担持されている場合、かくして得られた値を２で割った商を、活物質含有層の厚さＴ2［μｍ］とする。
【００８７】
［集電体の短辺及び長辺の算出方法、並びに活物質含有層の短辺及び長辺の算出方法］
集電体の一対の短辺が互いに異なる厚さを有する場合、一対の短辺の長さＴ3は、２つの値の平均値として算出する。同様に、集電体の一対の長辺が互いに異なる厚さを有する場合、一対の長辺の長さは、２つの値の平均値として算出する。
【００８８】
また、活物質含有層の一対の短辺が互いに異なる厚さを有する場合、一対の短辺の長さＴ4は、２つの値の平均値として算出する。同様に、活物質含有層の一対の長辺が互いに異なる厚さを有する場合、一対の長辺の長さは、２つの値の平均値として算出する。
【００８９】
次に、活物質含有層の細孔径分布の幾つかの例を、図面を参照しながら説明する。
【００９０】
図１は、第１の実施形態に係る一例（第１の例）の電極が具備する活物質含有層の細孔分布（実線）と、参考例の電極が具備する活物質含有層の細孔分布（点線）とを示している。
【００９１】
図１の実線の細孔径分布を示す第１の例の電極の活物質含有層は、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物とリチウムコバルト複合酸化物とを、９０：１０の質量比で含んでいる。第１の例の電極の活物質含有層の厚さＴ2は、２０μｍである。また、点線の細孔径分布を示す参考例の電極の活物質含有層は、第１の例の電極の活物質含有層のそれと同様の組成を有する。しかしながら、参考例の電極の活物質含有層の厚さＴ2は、第１の例の電極の活物質含有層の厚さＴ2の約２倍であり、４０μｍである。
【００９２】
第１の例の電極及び参考例の電極の何れにおいても、集電体の厚さＴ1は、１５μｍである。
【００９３】
また、参考例の電極は、スラリー分散工程にて、第１の例の電極と比較して、ビーズミルの回転数を１．５倍とし、プレス工程での荷重を１．４倍とした条件で作製した。また、参考例の電極は、スラリーの塗布量を第１の例の電極の作製の際のそれから変更して作製した。
【００９４】
図１において実線で示す細孔径分布から、０．１μｍ以上１μｍ以下の細孔径の範囲内に、最強度Ｉ1を示す第１のピークトップＰ1と、最強度Ｉ1の次に大きい強度Ｉ2を示す第２のピークトップＰ2とを確認することができる。実線で示す細孔径分布の強度比Ｉ2／Ｉ1は、０．３８である。一方、図１において点線で示す細孔径分布からは、０．１μｍ以上１μｍ以下の細孔径の範囲内に、最強度Ｉ1を示すピークトップＰ1’を確認できるが、最強度の次に大きい強度を示すピークトップを確認することはできない。
【００９５】
第１の例の電極を組み込んだ電池は、参考例の電極を組み込んだ電池よりも、優れた入出力特性及び優れた寿命特性を示すことができる。これは、第１の例の電極では、先に説明した理由により、充放電に伴うリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物及びリチウムコバルト複合酸化物の劣化を防ぐことができ、且つ高い導電性を示すことができるからであると考えられる。一方、参考例の電極では、活物質含有層が、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物及びリチウムコバルト複合酸化物の近傍に細孔を含んでいるものの、これらの細孔を繋ぎ且つこれらの細孔よりも大きな細孔を活物質含有層全体にわたって含んでいないと考えられる。そのため、参考例の電極を具備する電池では、充放電に伴って、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物及びリチウムコバルト複合酸化物の近傍に電荷担体が不足すると考えられる。
【００９６】
次に、図面を参照しながら、第１の実施形態に係る電極をより具体的に説明する。
【００９７】
図２は、第１の実施形態に係る一例の電極の概略平面図である。図３は、図２に示す電極の、線III−III’に沿った概略断面図である。
【００９８】
図２及び図３に示す電極４は、集電体４ａと、集電体４ａの両方の表面上に形成された活物質含有層４ｂとを具備する。
【００９９】
図２及び図３に示すように、集電体４ａは、図２の左右の方向に延びた一対の長辺４ａ−１と、一対の短辺４ａ−２とを有する帯状である。集電体４ａの一対の短辺４ａ−２は、長さＴ3［ｍｍ］を有する。なお、図２では、一対の短辺４ａ−２は、活物質含有層４ｂの背後に隠れているため、参照符号を括弧書きで示している。
【０１００】
同じく図２及び図３に示すように、活物質含有層４ｂは、図２の左右の方向に延びた一対の長辺４ｂ−１と、一対の短辺４ｂ−２とを有する帯状である。活物質含有層４ｂの一対の短辺４ｂ−２は、長さＴ4［ｍｍ］を有する。
【０１０１】
図２及び図３から明らかなように、集電体４ａは、表面に活物質含有層を担持していない２つの部分４ｃを含む。これらの部分４ｃのそれぞれは、集電タブとして働くことができる。集電タブ４ｃのそれぞれは、図２に示すように、集電体４ａの長辺４ａ−１及び活物質含有層４ｂの長辺４ｂ−１のそれぞれが延びている方向に沿って、延びている。また、集電タブ４ｃのそれぞれは、集電体４ａの１つの長辺４ａ−１を含んでいる。
【０１０２】
図３に示すように、集電体４ａは厚さＴ1［μｍ］を有しており、活物質含有層４ｂは厚さＴ2［μｍ］を有している。
【０１０３】
第１の実施形態によると、電極が提供される。電極は、集電体と、集電体上に形成された活物質含有層とを含む。活物質含有層は、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物とリチウムコバルト複合酸化物とを含む。活物質含有層の水銀圧入法による細孔径分布が、０．１μｍ以上１μｍ以下の細孔径の範囲内での最強度Ｉ1を示す第１のピークトップと、０．１μｍ以上１μｍ以下の細孔径の範囲内において最強度Ｉ1の次に大きい強度Ｉ2を示す第２のピークトップとを有する。第１のピークトップの細孔径は、第２のピークトップの細孔径よりも小さい。電極は、以下の式（１）〜（３）を満たす：式（１）：０．１５≦Ｉ2／Ｉ1≦０．４０；式（２）：０．３１≦Ｘ1／（Ｘ1＋Ｘ2＋Ｘ3）≦０．５５；式（３）：０．７≦Ｔ2／Ｔ1≦１．６。この電極は、電池に組み込んで使用した際、充放電に伴うリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物及びリチウムコバルト複合酸化物の劣化を防ぐことができ、且つ高い導電性を示すことができる。その結果、第１の実施形態に係る電極は、優れた入出力特性及び優れた寿命特性を示すことができる電池を実現できる。
【０１０４】
（第２の実施形態）
第２の実施形態によると、電極群が提供される。電極群は、正極と、負極とを具備する。正極は、正極活物質含有層を含む。負極は、負極活物質含有層を含む。正極は、第１の実施形態に係る電極である。正極活物質含有層は、第１の実施形態に係る電極が具備する活物質含有層である。
【０１０５】
第２の実施形態に係る電極群は、第１の実施形態に係る電極を具備するので、優れた入出力特性及び優れた寿命特性を示すことができる電池を実現できる。
【０１０６】
以下、第２の実施形態に係る電極群を、より詳細に説明する。
【０１０７】
第２の実施形態に係る電極群は、正極と、負極とを具備する。
正極は、第１の実施形態に係る電極である。そのため、第２の実施形態に係る電極群が具備する正極は、第１の実施形態に係る電極が具備する、集電体と、活物質含有層とを具備する。以下、負極の部材との区別のため、第１の実施形態に係る電極が具備することができる、集電体、活物質含有層、集電タブ、及び活物質を、それぞれ、正極集電体、正極活物質含有層、正極集電タブ、及び正極活物質と呼ぶ。なお、正極に関する詳細は、第１の実施形態に係る電極の説明を参照されたい。
【０１０８】
負極は、例えば、負極集電体と、負極集電体上に形成された負極活物質含有層とを含むことができる。
負極集電体は、例えば、帯状の平面形状を有することができる。帯状の負極集電体は、一対の長辺と一対の短辺とを有することができる。一対の長辺は、平行であってもよいし、又は並行でなくてもよい。同様に、一対の短辺は、平行であってもよいし、又は並行でなくてもよい。
【０１０９】
負極集電体の厚さは、１０μｍ以上２５μｍ以下であることが好ましく、１２μｍ以上２０μｍ以下であることがより好ましい。
【０１１０】
負極集電体の一対の短辺の長さＴ6は、２０ｍｍ以上１００ｍｍ以下の範囲内にあることが好ましい。負極集電体の一対の短辺の長さＴ6は、５０ｍｍ以上９５ｍｍ以下の範囲内にあることがより好ましい。
【０１１１】
負極集電体は、例えば、第１の表面と、第１の表面の反対側の面としての第２の表面とを有することができる。負極集電体は、その片方の表面のみに負極活物質含有層を担持することもできるし、又は両方の表面に負極活物質含有層を担持することもできる。負極集電体は、表面に負極活物質含有層を担持していない部分を含むこともできる。この部分は、例えば負極集電タブとして働くことができる。或いは、負極は、負極集電体とは別体の負極集電タブを含むこともできる。
【０１１２】
負極活物質含有層は、例えば、帯状の平面形状を有することができる。言い換えると、負極活物質含有層は、帯状の平面形状を有する主面を有することができる。帯状の負極活物質含有層は、一対の長辺と一対の短辺とを有することができる。一対の長辺は、平行であってもよいし、又は並行でなくてもよい。同様に、一対の短辺は、平行であってもよいし、又は並行でなくてもよい。
【０１１３】
負極活物質含有層の厚さは、１２μｍ以上３５μｍ以下の範囲内にあることが好ましく、１５μｍ以上３０μｍ以下の範囲内にあることがより好ましい。なお、負極活物質含有層が集電体の両方の表面上に担持されている場合、負極活物質含有層の厚さは、２つの活物質含有層の厚さの平均である。
【０１１４】
負極活物質含有層の一対の短辺の長さＴ5は、２０ｍｍ以上９５ｍｍ以下の範囲内にあることが好ましい。活物質含有層の一対の短辺の長さＴ5は、５０ｍｍ以上９０ｍｍ以下の範囲内にあることがより好ましい。
【０１１５】
第２の実施形態に係る電極群は、セパレータを更に具備することもできる。セパレータは、例えば、電極群において、正極活物質含有層と負極活物質含有層との間に位置する。セパレータは、正極活物質含有層と負極活物質含有層との接触を防ぎ、それによりこれらの間の通電を防ぐ役割を果たすことができる。
【０１１６】
電極群は、様々な構造を有することができる。例えば、電極群は、スタック型の構造を有することができる。スタック型構造の電極群は、例えば、複数の正極及び負極を、正極活物質含有層と負極活物質含有層との間にセパレータを挟んで積層することによって得ることができる。或いは、電極群は、捲回型の構造を有することができる。捲回型の電極群は、例えば、一枚のセパレータと、一枚の正極と、もう一枚のセパレータと、一枚の負極とをこの順で積層させて積層体を作り、この積層体を負極が外側にくるように捲回することによって得ることができる。
【０１１７】
第２の実施形態に係る電極群において、比Ｗc／Ｗaが１．２５以上１．７５以下であることが好ましい。ここで、Ｗcは、正極活物質含有層の単位面積当たりの質量（ｇ／ｍ2）である。Ｗaは、負極活物質含有層の単位面積当たりの質量（ｇ／ｍ2）である。この態様の電極群は、寿命特性に優れる。比Ｗc／Ｗaは、１．３以上１．６以下であることがより好ましい。
【０１１８】
第２の実施形態に係る電極群は、式（４）：Ｔ4＜Ｔ5を満たすことが好ましい。ここで、Ｔ4は、正極活物質含有層の一対の短辺の長さ［ｍｍ］である。すなわち、長さＴ4は、第１の実施形態において説明した長さＴ4に対応する。Ｔ5は、負極活物質含有層の一対の短辺の長さ［ｍｍ］である。言い換えると、この態様では、負極活物質含有層の幅（短辺の長さ）が、正極活物質含有層の幅（短辺の長さ）よりも大きい。この態様に係る電極群は、優れた寿命特性を実現することができる。長さの比Ｔ4／Ｔ5は、０．８以上１．０未満であることがより好ましい。
【０１１９】
第２の実施形態に係る電極群において、厚さの比Ｔ7／Ｔ8は、０．７以上１．３以下の範囲内にあることが好ましい。ここで、Ｔ7は、正極の厚さ［μｍ］、すなわち正極集電体の厚さと正極活物質含有層の厚さとの合計である。Ｔ8は、負極の厚さ［μｍ］、すなわち負極集電体の厚さと負極活物質含有層の厚さとの合計である。この態様に係る電極群は、より優れた入出力特性を実現することができる。厚さの比Ｔ7／Ｔ8は、０．８以上１．０以下の範囲内にあることがより好ましい。
【０１２０】
第２の実施形態に係る電極群は、負極端子及び正極端子を更に含むことができる。負極端子は、その一部が負極の一部に電気的に接続されることによって、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。負極端子は、例えば、負極集電体、特に負極集電タブに接続することができる。同様に、正極端子は、その一部が正極の一部に電気的に接続されることによって、正極と外部回路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。正極端子は、例えば、正極集電体、特に正極集電タブに接続することができる。
【０１２１】
第２の実施形態に係る電極群は、電池において使用することができる。電池は、例えば、充電及び放電を繰り返して行うことができる二次電池であり得る。
【０１２２】
次に、第２の実施形態に係る電極群が具備することができる各部材について、より詳細に説明する。
【０１２３】
（正極）
正極の材料に関しては、第１の実施形態に係る電極の説明を参照されたい。
【０１２４】
（負極）
負極集電体はアルミニウム箔、又はＭｇ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｕ及びＳｉからなる群より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から形成されることが好ましい。
【０１２５】
負極活物質含有層は、負極活物質を含むことができる。負極活物質含有層は、負極活物質に加えて、導電剤及び結着剤を更に含むこともできる。
【０１２６】
負極活物質としては、例えば、スピネル型の結晶構造を有するチタン酸リチウム、ラムスデライド型の結晶構造を有するチタン酸リチウム、単斜晶型の結晶構造を有する（単斜晶系β型）チタン含有酸化物、アナターゼ型の結晶構造を有するチタン含有酸化物、単斜晶型の結晶構造を有するニオブチタン複合酸化物、及び直方晶型の結晶構造を有するＮａ含有ニオブチタン複合酸化物からなる群より選択される少なくとも１種を用いることができる。
【０１２７】
スピネル型の結晶構造を有するチタン酸リチウムは、例えば、Ｌｉ4+x1Ｔｉ5Ｏ12（ｘ1は充放電反応により０≦ｘ1≦３の範囲で変化する）で表される組成を有することができる。
【０１２８】
ラムスデライド型の結晶構造を有するチタン酸リチウムは、例えば、Ｌｉ2+y1Ｔｉ3Ｏ7（ｙ1は充放電反応により−１≦ｙ1≦３の範囲で変化する）で表される組成を有することができる。
【０１２９】
単斜晶型の結晶構造を有するチタン含有酸化物としては、例えば、ＴｉＯ2の組成を有する二酸化チタンを挙げることができる。二酸化チタンのＴｉの一部は、他の金属元素で置換されてもよい。他の金属元素としては、Ａｌ、Ｓｎ、Ｎｂ、及びＴａを挙げることができる。Ｔｉ以外の金属元素を含む場合、この酸化物は、単斜晶型の結晶構造を有するチタン含有複合酸化物と呼ぶこともできる。
【０１３０】
アナターゼ型の結晶構造を有するチタン含有酸化物としては、例えば、ＴｉＯ2の組成を有する二酸化チタンを挙げることができる。二酸化チタンのＴｉの一部は、他の金属元素で置換されてもよい。他の金属元素としては、Ａｌ、Ｓｎ、Ｎｂ、及びＴａを挙げることができる。
【０１３１】
単斜晶型の結晶構造を有するニオブチタン複合酸化物は、例えば、一般式Ｔｉ1-x2Ｍαx2Ｎｂ2-y2Ｍβy2Ｏ7-δ2で表される組成を有することができる。この一般式において、Ｍα及びＭβは、それぞれ、Ｍｇ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｗ、Ｔａ及びＭｏからなる群より選択される少なくとも１種である。元素Ｍαと元素Ｍβとは、同じであっても良いし、又は互いに異なっていても良い。上記一般式において、各添字は以下の範囲内にある：０≦ｘ2＜１、０≦ｙ2＜1及び−０．３≦δ2≦０．３。単斜晶型の結晶構造を有するニオブチタン複合酸化物の具体例としては、Ｌｉv1Ｎｂ2ＴｉＯ7（０≦ｖ1≦５）の一般式で表される組成を有する複合酸化物が挙げられる。
【０１３２】
Ｎａ含有ニオブチタン複合酸化物は、Ｎａ、Ｎｂ及びＴｉを含んだ複合酸化物ということができる。直方晶型の結晶構造を有するＮａ含有ニオブチタン複合酸化物は、一般式Ｌｉ2+v2Ｎａ2-y3Ｍ1x3Ｔｉ6-y3-z3Ｎｂy3Ｍ2z3Ｏ14+δ3で表される組成を有することができる。この一般式において、Ｍ1は、Ｃｓ、Ｋ、Ｓｒ、Ｂａ及びＣａからなる群より選択される少なくとも１種である。Ｍ2は、Ｓｎ、Ｖ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｆｅ、Ｃｏ及びＭｎからなる群より選択される少なくとも１種である。各添字は以下の範囲内にある：０≦ｖ2≦４；０≦ｘ3＜２；０．１＜ｙ3＜０．８；０≦ｚ3＜３；−０．５≦δ3≦０．５。
【０１３３】
特に、負極活物質含有層は、スピネル型リチウムチタン複合酸化物及び直方晶型チタン含有複合酸化物からなる群より選択される少なくとも１種のチタン含有複合酸化物を含むことが好ましい。この態様に係る電極群は、より優れた入出力特性を実現することができる。
【０１３４】
導電剤は、負極活物質含有層における集電性能を高めることができる。また、導電剤は、負極活物質と負極集電体との接触抵抗を抑える作用を有することができる。導電剤の例には、アセチレンブラックなどのカーボンブラック、黒鉛、カーボンナノファイバー、及びカーボンナノチューブのような炭素質物が含まれる。中でも、黒鉛やカーボンナノファイバーは低抵抗な負極活物質含有層を形成しやすいため、好ましい。黒鉛やカーボンナノファイバーは、アセチレンブラックなどのカーボンブラックに比べて負極活物質粒子間に入り込みやすく、負極活物質含有層の厚さ方向の導電性を付与することができ、高い入出力特性を実現することができる。導電剤として、これらの炭素質物を単独で用いてもよいし、又は複数の炭素質物を用いてもよい。
【０１３５】
結着剤は、負極活物質、導電剤及び負極集電体を結着させる作用を有することができる。結着剤の例には、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、スチレンブタジエンゴム、アクリル樹脂及びその共重合体、ポリアクリル酸、並びにポリアクリロニトリルなどが挙げられる。
【０１３６】
負極活物質含有層において、負極活物質が７０質量％以上９６質量％以下の重量比で含まれており、導電剤が２質量％以上２８質量％以下の重量比で含まれており、結着剤が２質量％以上２８質量％以下の質量比で含まれていることが好ましい。導電剤を２質量％以上の質量比で含む負極活物質含有層は、より優れた集電性能を示すことができ、その結果、より優れた大電流特性を実現することができる。また、結着剤を２質量％以上の質量比で含んでいる負極活物質含有層は、負極活物質含有層と集電体との優れた結着性を示すことができ、より優れたサイクル特性を実現することができる。一方、高容量化の観点から、導電剤及び結着剤の量は、各々、２８質量％以下であることが好ましい。
【０１３７】
（セパレータ）
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、ポリエチレンテレフタレート、セルロース及びポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）のような材料から形成された多孔質フィルム、合成樹脂製不織布等を用いることができる。さらに多孔質フィルムに無機化合物を塗布したセパレータも使用できる。
【０１３８】
（正極端子）
正極端子は、例えばリチウムの酸化還元電位に対する電位が３．０Ｖ以上４．５Ｖ以下の範囲において電気的に安定であり、且つ導電性を有する材料から形成される。アルミニウム、又はＭｇ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｕ及びＳｉのような元素を含むアルミニウム合金から形成されることが好ましい。正極端子は、正極集電体との接触抵抗を低減するために、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。
【０１３９】
（負極端子）
負極端子は、リチウムの酸化還元電位に対する電位が０．８Ｖ以上３．０Ｖ以下の範囲において電気的に安定であり、且つ導電性を有する材料から形成される。アルミニウム、又は、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｓｉのような元素を含むアルミニウム合金から形成されることが好ましい。負極端子は、負極集電体との接触抵抗を低減するために、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。
【０１４０】
＜測定方法＞
以下に、各測定方法を説明する。
【０１４１】
［活物質の同定方法］
正極活物質含有層に含まれている正極活物質は、第１の実施形態において説明した測定方法により、同定することができる。負極活物質含有層に含まれている負極活物質も、同様の手順で同定することができる。
【０１４２】
［厚さの測定方法］
正極及び負極に関し、集電体及び活物質含有層の厚さは、第１の実施形態において説明した測定方法により、測定する。
【０１４３】
［正極活物質含有層の単位面積当たりの質量及び負極活物質含有層の単位面積当たりの質量の測定方法］
先に説明した手順で、測定対象の正極を準備する。次いで、準備した正極から、５ｍｍ×５ｍｍ程度の大きさの試料を切り出す。次いで、試料の質量を測定し、Ｗs［ｇ］とする。次いで、先に説明した手順により、試料から正極活物質含有層を剥がし、正極集電体のみとする。この正極集電体の質量を測定し、Ｗsc［ｇ］とする。
【０１４４】
質量Ｗsから質量Ｗscを減ずることにより、試料に含まれていた正極活物質含有層の質量Ｗsa［ｇ］を得ることができる。
【０１４５】
正極集電体の両面が正極活物質含有層を担持していた場合、この質量Ｗsaを試料の面積で割り、さらに２で割ることにより、正極活物質含有層の単位面積当たりの質量［ｇ／ｍ2］を得ることができる。
【０１４６】
正極集電体の片面が正極活物質含有層を担持していた場合、この質量Ｗsaを試料の面積で割ることにより、正極活物質含有層の単位面積当たりの質量Ｗc［ｇ／ｍ2］を求めることができる。
【０１４７】
負極活物質含有層の単位面積当たりの質量Ｗa［ｇ／ｍ2］も、同様の手順で求めることができる。
【０１４８】
次に、図面を参照しながら、第２の実施形態に係る電極群をより具体的に説明する。  
図４は、第２の実施形態に係る一例の電極群の概略断面図である。図５は、図４に示す電極群のＡ部の拡大断面図である。図６は、図４及び図５に示す電極群が具備する負極の概略平面図である。
【０１４９】
図４及び図５に示す電極群３は、図５に示す正極４と、図５及び図６に示す負極５と、図５に示す２枚のセパレータ６とを具備する。
【０１５０】
図４に示すように、電極群３は、扁平状の捲回型電極群である。扁平状の捲回型電極群３は、図５に示すように、外側から負極５、セパレータ６、正極４、セパレータ６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ている。
【０１５１】
正極４は、図２及び図３を参照しながら説明した一例の電極４のそれと同様の構造を有している。
【０１５２】
図５及び図６に示すように、負極５は、負極集電体５ａ及び負極活物質含有層５ｂを含む。負極５のうち最も外側に位置する部分では、図５に示すように負極集電体５ａの内面側の片面上に負極活物質含有層５ｂが形成されている。図６では、左側に、負極５のうち電極群３の最も外側に位置する部分を示している。負極５のその他の部分では、負極集電体５ａの両面上に負極活物質含有層５ｂが形成されている。
【０１５３】
図６に示すように、負極集電体５ａは、図６の左右方向に延びた一対の長辺５ａ−１と、一対の短辺５ａ−２とを有する帯状である。負極集電体５ａの一対の短辺５ａ−２は、長さＴ6［ｍｍ］を有する。なお、図６において、一方の短辺５ａ−２は、負極活物質含有層５ｂの背後に隠れているため、参照符号を括弧書きで示している。
【０１５４】
同じく図６に示すように、負極活物質含有層５ｂは、図６の左右方向に延びた一対の長辺５ｂ−１と、一対の短辺５ｂ−２とを有する帯状である。負極活物質含有層５ｂの一対の短辺５ｂ−２は、長さＴ5［ｍｍ］を有する。
【０１５５】
図６から明らかなように、負極集電体５ａは、表面に負極活物質含有層５ｂを担持していない２つの部分５ｃを含む。これらの部分５ｃのそれぞれは、負極集電タブとして働くことができる。負極集電タブ５ｃのそれぞれは、図６に示すように、負極集電体５ａの長辺５ａ−１及び負極活物質含有層５ｂの長辺５ｂ−１のそれぞれが延びている方向に沿って、延びている。また、負極集電タブ５ｃのそれぞれは、負極集電体５ａの１つの長辺５ａ−１を含んでいる。
【０１５６】
第２の実施形態に係る電極群は、第１の実施形態に係る電極を具備する。そのため、第２の実施形態に係る電極群は、優れた入出力特性及び優れた寿命特性を示すことができる電池を実現できる。
【０１５７】
（第３の実施形態）
第３の実施形態によると、電池が提供される。電池は、第２の実施形態に係る電極群と、電解質とを具備する。
【０１５８】
第３の実施形態に係る電池は、第２の実施形態に係る電極群を具備するので、優れた入出力特性及び優れた寿命特性を示すことができる。
【０１５９】
第３の実施形態に係る電池は、例えば、充電及び放電を繰り返し行うことができる。そのため、第３の実施形態に係る電池は、二次電池ということもできる。
【０１６０】
第３の実施形態に係る電池は、例えば非水電解質電池である。非水電解質電池は非水電解質を含み、非水電解質は電解質を含む。或いは、第３の実施形態に係る電池は、水系溶媒と、水系溶媒に溶解した電解質とを含んだ電解液を含んだ電池であってもよい。
【０１６１】
次に、第３の実施形態に係る電池をより詳細に説明する。
【０１６２】
第３の実施形態に係る電池は、第２の実施形態に係る電極群と、電解質とを具備する。
【０１６３】
電極群は、第２の実施形態に係る電極群である。電極群において、負極活物質含有層の主面の少なくとも一部は、例えば図５に示したように、正極活物質含有層に対向することができる。
【０１６４】
第３の実施形態に係る電池において、比Ａ／Ｓａが５以上１１以下であることが好ましい。ここで、Ａは、電池の定格容量［Ａｈ］である。Ｓａは、負極活物質含有層の主面のうち正極活物質含有層に対向する部分の面積［ｍ2］である。この態様に係る電池は、レート特性に優れる。比Ａ／Ｓａは、６以上８以下であることがより好ましい。
【０１６５】
電極群に関するそれ以外の詳細は、第２の実施形態に係る電極群の説明を参照されたい。
【０１６６】
第３の実施形態に係る電池の一例である非水電解質電池において、非水電解質は、例えば電極群に含浸された状態で保持され得る。或いは、第３の実施形態に係る他の例の電池では、電解質を含んだ電解液が、例えば電極群に含浸された状態で保持され得る。
【０１６７】
第３の実施形態に係る電池は、外装部材を更に具備することができる。外装部材は、電極群及び電解質を収容することができる。非水電解質電池の場合、非水電解質は、外装部材内で、電極群に含浸され得る。正極端子及び負極端子のそれぞれの一部は、外装部材から延出させることができる。
【０１６８】
第３の実施形態に係る電池の定格容量は、例えば、５Ａｈ以上８０Ａｈ以下の範囲内にあることが好ましい。
【０１６９】
次に、第３の実施形態に係る電池の一例である非水電解質電池が含むことができる、非水電解質及び外装部材をより詳細に説明する。
【０１７０】
（非水電解質）
非水電解質としては、例えば、液状非水電解質又はゲル状非水電解質を用いることができる。
【０１７１】
液状非水電解質は、電解質を有機溶媒に溶解することにより調製することができる。電解質の濃度は、０．５〜２．５ｍｏｌ／ｌの範囲であることが好ましい。ゲル状非水電解質は、液状電解質と高分子材料とを複合化することにより調製される。
【０１７２】
電解質の例には、過塩素酸リチウム（ＬｉＣｌＯ4）、六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ6）、四フッ化ホウ酸リチウム（ＬｉＢＦ4）、六フッ化ヒ酸リチウム（ＬｉＡｓＦ6）、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム（ＬｉＣＦ3ＳＯ3）、及び、ビストリフルオロメチルスルホニルイミドリチウム［ＬｉＮ（ＣＦ3ＳＯ2）2］のようなリチウム塩が含まれる。電解質としては、これらの電解質のうちの１種を単独で用いてもよいし、又は２種類以上の電解質を組合せて用いることもできる。電解質は、ＬｉＰＦ6を含むことが好ましい。
【０１７３】
有機溶媒の例には、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、エチレンカーボネート（ＥＣ）、ビニレンカーボネートのような環状カーボネート；ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、メチルエチルカーボネート（ＭＥＣ）のような鎖状カーボネート；テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、２−メチルテトラヒドロフラン（２ＭｅＴＨＦ）、ジオキソラン（ＤＯＸ）のような環状エーテル；ジメトキシエタン（ＤＭＥ）、ジエトキシエタン（ＤＥＥ）のような鎖状エーテル；アセトニトリル（ＡＮ）、及び、スルホラン（ＳＬ）が含まれる。有機溶媒としては、これらの溶媒のうちの１種を単独で用いてもよいし、又は２種類以上の溶媒を組合せて用いることもできる。
【０１７４】
より好ましい有機溶媒の例には、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、エチレンカーボネート（ＥＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、及びメチルエチルカーボネート（ＭＥＣ）よりなる群から選択される２種類以上を混合した混合溶媒が含まれる。このような混合溶媒を用いることによって、充放電サイクル特性の優れた非水電解質電池を得ることができる。また、電解液には添加剤を加えることもできる。
【０１７５】
（外装部材）
外装部材としては、例えば、ラミネートフィルム製の袋状容器又は金属製容器を用いることができる。
【０１７６】
形状としては、特に限定されないが、扁平型、角型、円筒型、コイン型、ボタン型、シート型、積層型等が挙げられる。なお、無論、携帯用電子機器等に積載される小型電池の他、二輪乃至四輪の自動車等に積載される大型電池でも良い。
【０１７７】
ラミネートフィルムとしては、例えば、樹脂フィルム間に金属層を挟み込んだ多層フィルムを用いることができる。或いは、金属層と、金属層を被覆する樹脂層とからなる多層フィルムを用いることもできる。樹脂フィルム及び樹脂層は、金属層を補強する役割を有する。
【０１７８】
金属層は、軽量化のために、アルミニウム箔もしくはアルミニウム合金箔が好ましい。樹脂フィルムには、例えばポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ナイロン、及びポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）のような高分子材料を用いることができる。ラミネートフィルムは、熱融着によりシールを行って外装部材の形状に成形することができる。ラミネートフィルムは、肉厚が０．２ｍｍ以下であることが好ましい。
【０１７９】
金属製容器は、アルミニウム又はアルミニウム合金から形成されることができる。アルミニウム合金は、マグネシウム、亜鉛及びケイ素のような元素を含むことが好ましい。一方、鉄、銅、ニッケル、クロム等の遷移金属の含有量は１００ｐｐｍ以下にすることが好ましい。これにより、高温環境下での長期信頼性、放熱性を飛躍的に向上させることが可能となる。金属製容器は、肉厚が０．５ｍｍ以下であることが好ましく、肉厚が０．２ｍｍ以下であることがより好ましい。
【０１８０】
＜測定方法＞
以下に、各測定方法を説明する。
【０１８１】
［対向面積Ｓａの測定］
まず、測定対象の電池を、先に説明した手順で解体する。解体した電池から、電極群を取り出す。
【０１８２】
捲回型の電極群の場合、正極活物質含有層及び負極活物質含有層を損傷しないように留意しながら、電極群の捲回を解く。展開した電極群（積層体）において、負極活物質含有層と正極活物質含有層とが重なり合った部分の面積を測定する。積層体から、正極、負極及び／又はセパレータを剥がす際にも、正極活物質含有層及び負極活物質含有層を損傷しないように留意する。また、負極活物質含有層の主面のうち、捲回された状態において正極活物質含有層と向き合った部分の面積も測定する。
【０１８３】
スタック型構造の電極群の場合は、電極群において、負極活物質含有層と正極活物質含有層とが重なり合った部分の面積を測定する。積層体から、正極、負極及び／又はセパレータを剥がす際には、正極活物質含有層及び負極活物質含有層を損傷しないように留意する。
【０１８４】
負極活物質含有層と正極活物質含有層とが重なり合った部分の長さは、定規、巻尺など、長さに応じて測定手段を使い分けて測定する。
【０１８５】
なお、面積Ｓａは、負極活物質含有層の主面のうち正極活物質含有層に向き合った部分のマクロ的な面積であり、例えば負極活物質含有層の細孔の面積を含まない。
【０１８６】
［定格容量の測定］
電池の定格容量は、以下の手順で測定する。まず、測定対象の電池を、２５℃環境下において、０．２Cの定電流にて、電圧が２．９Ｖに達するまで充電する。次いで、電池を、２．９Ｖの定電圧で、１時間にわたって放電する。その後、電池を、３０分間開回路状態で放置する。次いで、電池を、０．２Ｃの定電流で、電圧が１．５Ｖに達するまで放電する。この放電で得られた容量を、定格容量［Ａｈ］とする。
【０１８７】
次に、第３の実施形態に係る幾つかの例の電池を、図面を参照しながら具体的に説明する。
【０１８８】
図７は、第３の実施形態に係る一例の電池の概略断面図である。
【０１８９】
図７に示す電池１０は、非水電解質電池である。非水電解質電池１０は、図４及び５を参照しながら説明した扁平状の捲回型電極群３を具備している。扁平状の捲回型電極群３は、ラミネートフィルムからなる袋状外装部材２内に収納されている。ラミネートフィルムは、金属層と、これを挟む２枚の樹脂フィルムとを含む。
【０１９０】
捲回型の電極群３の外周端近傍において、負極端子８が、負極５の最外層の部分の負極集電体５ａに接続されており、正極端子７が、内側に位置する正極４の正極集電体４ａに接続されている。これらの負極端子８および正極端子７は、袋状外装部材２の開口部から外部に延出されている。
【０１９１】
図７に示す非水電解質電池１０は、図示しない非水電解質を更に具備する。非水電解質は、電極群３に含浸された状態で、外装部材２内に収容されている。
【０１９２】
非水電解質は、例えば、袋状外装部材２の開口部から注入することができる。非水電解質注入後、袋状外装部材２の開口部を負極端子８及び正極端子７を挟んでヒートシールすることにより、捲回型電極群３及び非水電解質を完全密封することができる。
【０１９３】
第３の実施形態に係る電池は、前述した図７に示す構成を有するものに限らず、例えば図８及び図９に示す構成を有することもできる。
【０１９４】
図８は、第３の実施形態に係る他の一例の電池の概略部分切欠き斜視図である。図９は、図８の電池のＢ部の拡大断面図である。
【０１９５】
図８及び図９に示す電池１０は、非水電解質電池である。非水電解質電池１０は、スタック型電極群３を具備する。スタック型電極群３は、ラミネートフィルムからなる外装部材２内に収納されている。ラミネートフィルムは、金属層と、これを間に挟んだ２枚の樹脂フィルムとを含む。
【０１９６】
スタック型電極群３は、図９に示すように、正極４と負極５とをその間にセパレータ６を介在させながら交互に積層した構造を有する。正極４は複数枚存在し、それぞれが正極集電体４ａと、正極集電体４ａの両面に担持された正極活物質含有層４ｂとを備える。負極５は複数枚存在し、それぞれが負極集電体５ａと、負極集電体５ａの両面に担持された負極活物質含有層５ｂとを備える。各負極５の負極集電体５ａは、一辺が正極４から突出している。負極集電体５ａのうち正極４から突出した部分５ｃは、帯状の負極端子８に電気的に接続されている。帯状の負極端子８の先端は、外装部材２から外部に引き出されている。また、図示しないが、正極４の正極集電体４ａは、負極集電体５ａの突出辺５ｃと反対側に位置する辺が負極５から突出している。正極集電体４ａのうち負極５から突出した部分は、帯状の正極端子７に電気的に接続されている。帯状の正極端子７の先端は、負極端子８とは反対側に位置し、外装部材２の辺から外部に引き出されている。
【０１９７】
図９に示す正極４は、第１の実施形態に係る電極の一例である。したがって、図８及び９に示す電極群３は、第２の実施形態に係る電極群の一例である。
【０１９８】
第３の実施形態に係る電池は、第２の実施形態に係る電極群を具備する。したがって、第３の実施形態に係る電池、優れた入出力特性及び優れた寿命特性を示すことができる。
【０１９９】
（第４の実施形態）
第４の実施形態によると、電池パックが提供される。この電池パックは、第３の実施形態に係る電池を具備する。
【０２００】
第４の実施形態に係る電池パックは、複数の電池を備えることもできる。複数の電池は、電気的に直列に接続することもできるし、又は電気的に並列に接続することもできる。或いは、複数の電池を、直列及び並列の組み合わせで接続することもできる。
【０２０１】
例えば、第４の実施形態に係る電池パックは、第３の実施形態に係る電池を複数個具備することもできる。これらの電池は、直列に接続されることができる。また、直列に接続された電池は、組電池を構成することができる。すなわち、第４の実施形態に係る電池パックは、組電池を具備することもできる。
【０２０２】
第４の実施形態に係る電池パックは、複数の組電池を具備することができる。複数の組電池は、直列、並列、又は直列及び並列の組み合わせで接続することができる。
【０２０３】
第４の実施形態に係る電池パックの一例を、図１０及び図１１を参照して詳細に説明する。
【０２０４】
図１０及び図１１に示す電池パック２０は、複数の単電池２１を含む。単電池２１には、図７に示す扁平型電池を使用することができる。
【０２０５】
前述した図７に示す扁平型非水電解質電池１０から構成される複数の単電池２１は、外部に延出した負極端子８及び正極端子７が同じ向きに揃えられるように積層され、粘着テープ２２で締結することにより組電池２３を構成している。これらの単電池２１は、図１１に示すように互いに電気的に直列に接続されている。
【０２０６】
プリント配線基板２４は、負極端子８及び正極端子７が延出する単電池２１側面と対向して配置されている。プリント配線基板２４には、図１１に示すようにサーミスタ２５、保護回路２６及び外部機器への通電用端子２７が搭載されている。なお、組電池２３と対向するプリント配線基板２４の面には組電池２３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。
【０２０７】
正極側リード２８は、組電池２３の最下層に位置する正極端子７に接続され、その先端はプリント配線基板２４の正極側コネクタ２９に挿入されて電気的に接続されている。負極側リード３０は、組電池２３の最上層に位置する負極端子８に接続され、その先端はプリント配線基板２４の負極側コネクタ３１に挿入されて電気的に接続されている。これらのコネクタ２９及び３１は、プリント配線基板２４に形成された配線３２及び３３を通して保護回路２６に接続されている。
【０２０８】
サーミスタ２５は、単電池２１の温度を検出し、その検出信号は保護回路２６に送信される。保護回路２６は、所定の条件で保護回路２６と外部機器への通電用端子２７との間のプラス側配線３４ａ及びマイナス側配線３４ｂを遮断できる。所定の条件とは、例えばサーミスタ２５の検出温度が所定温度以上になったときである。また、所定の条件とは単電池２１の過充電、過放電、過電流等を検出したときである。この過充電等の検出は、個々の単電池２１若しくは組電池２３全体について行われる。個々の単電池２１を検出する場合、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２１中に参照極として用いるリチウム電極が挿入される。図１０及び図１１の場合、単電池２１それぞれに電圧検出のための配線３５を接続し、これら配線３５を通して検出信号が保護回路２６に送信される。
【０２０９】
正極端子７及び負極端子８が突出する側面を除く組電池２３の三側面には、ゴムもしくは樹脂からなる保護シート３６がそれぞれ配置されている。
【０２１０】
組電池２３は、各保護シート３６およびプリント配線基板２４と共に収納容器３７内に収納される。すなわち、収納容器３７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３６が配置され、短辺方向の反対側の内側面にプリント配線基板２４が配置される。組電池２３は、保護シート３６およびプリント配線基板２４で囲まれた空間内に位置する。蓋３８は、収納容器３７の上面に取り付けられている。
【０２１１】
なお、組電池２３の固定には粘着テープ２２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。
【０２１２】
図１０及び図１１では単電池２１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並列に接続してもよい。組み上がった電池パックを直列及び／又は並列に接続することもできる。
【０２１３】
また、第４の実施形態に係る電池パックの態様は、用途により適宜変更される。第４の実施形態に係る電池パックは、大電流を取り出したときにサイクル特性が優れていることが要求される用途に好適に用いられる。具体的には、デジタルカメラの電源として、又は、例えば列車、二輪乃至四輪のハイブリッド電気自動車、二輪乃至四輪の電気自動車、及び、アシスト自転車等の車両の車載用電池として用いられる。特に、車載用電池として好適に用いられる。
【０２１４】
第４の実施形態に係る電池パックは、第３の実施形態に係る電池を含むので、優れた入出力特性及び優れた寿命特性を示すことができる。
【０２１５】
［実施例］
以下に実施例を説明するが、本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。
【０２１６】
［電極の作製］
（実施例１）
実施例１では、以下の手順により、実施例１の正極を作製した。
まず、正極活物質として、式ＬｉＮｉ0.33Ｃｏ0.34Ｍｎ0.33Ｏ2で表される組成を有するリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物の粉末、及び式ＬｉＣｏＯ2で表される組成を有するリチウムコバルト複合酸化物の粉末を準備した。リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物の粉末は、二次粒子の粉末であり、平均二次粒子径は８μｍであった。リチウムコバルト複合酸化物の粉末は、一次粒子の粉末であり、平均一次粒子径は１０μｍであった。これらの粉末を、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物とリチウムコバルト複合酸化物との質量比が９０：１０となるように混合し、混合粉末を得た。
【０２１７】
この混合粉末と、導電剤としてのアセチレンブラックと、結着剤としてのポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）とを、９０質量％：５質量％：５質量％の混合比で、溶媒としてのＮ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）に投入して、混合した。
【０２１８】
次いで、このようにして得られた混合物を、自転公転ミキサーを用いて分散させた。更に、混合物を、ビーズミル装置での高せん断分散プロセスに供した。ビーズとしては、１ｍｍφのジルコニアビーズを用いた。分散条件としては、ビーズ充填率を６０体積％とし、回転数１５００ｒｐｍとした。また、流量は、処理時間が１０分間となるように調整した。かくして、スラリーを調製した。
【０２１９】
次に、調製したスラリーを、厚さが１５μｍであるアルミニウム箔からなる集電体の両面に塗布した。塗布量は、７０ｇ/ｍ2とした。次に、塗膜を乾燥させ、プレスに供した。プレス条件は、線圧１．２ｔ／ｃｍとした。かくして、集電体と、集電体の両方の表面上に形成され且つ密度が３．０ｇ／ｃｍ3である活物質含有層とを具備した電極を作製した。
【０２２０】
（実施例２）
実施例２では、以下の点以外は実施例１と同様の手順で、電極を作製した。
実施例２では、正極活物質として、式ＬｉＮｉ0.5Ｃｏ0.2Ｍｎ0.3Ｏ2表される組成を有するリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物の粉末、及び式ＬｉＣｏＯ2で表される組成を有するリチウムコバルト複合酸化物の粉末を準備した。リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物の粉末は、二次粒子の粉末であり、平均二次粒子径は７μｍであった。リチウムコバルト複合酸化物の粉末は、一次粒子の粉末であり、平均一次粒子径は１０μｍであった。これらの粉末を、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物とリチウムコバルト複合酸化物との質量比が７０：３０となるように混合し、混合粉末を得た。
【０２２１】
この混合粉末と、導電剤としてのアセチレンブラックと、結着剤としてのポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）とを、実施例１と同様の混合比で、溶媒としてのＮ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）に投入して、混合した。
【０２２２】
次いで、このようにして得られた混合物を、自転公転ミキサーを用いて分散させた。更に、混合物を、ビーズミル装置での高せん断分散プロセスに供した。分散条件は、実施例１と同様とした。かくして、スラリーを調製した。
【０２２３】
次に、調製したスラリーを、厚さが１５μｍであるアルミニウム箔からなる集電体の両面に塗布した。塗布量は、７０ｇ／ｍ2とした。次に、塗膜を乾燥させ、プレスに供した。プレス条件は、線圧１．２ｔ／ｃｍとした。かくして、集電体と、集電体の両方の表面上に形成され且つ密度が３．０ｇ／ｃｍ3である活物質含有層とを具備した電極を作製した。
【０２２４】
（実施例３）
実施例３では、以下の点以外は実施例１と同様の手順で、電極を作製した。
実施例３では、正極活物質として、式ＬｉＮｉ0.5Ｃｏ0.3Ｍｎ0.2Ｏ2で表される組成を有するリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物の粉末、及び式ＬｉＣｏＯ2で表される組成を有するリチウムコバルト複合酸化物の粉末を準備した。リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物の粉末は、二次粒子の粉末であり、平均二次粒子径は７μｍであった。リチウムコバルト複合酸化物の粉末は、一次粒子の粉末であり、平均一次粒子径は１０μｍであった。これらの粉末を、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物とリチウムコバルト複合酸化物との質量比が８０：２０となるように混合し、混合粉末を得た。
【０２２５】
この混合粉末と、導電剤としてのアセチレンブラックと、結着剤としてのポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）とを、実施例１と同様の混合比で、溶媒としてのＮ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）に投入して、混合した。
【０２２６】
次いで、このようにして得られた混合物を、自転公転ミキサーを用いて分散させ、スラリーを調製した。
【０２２７】
更に、混合物を、ビーズミル装置での高せん断分散プロセスに供した。分散条件は、実施例１と同様とした。かくして、スラリーを調製した。
【０２２８】
次に、調製したスラリーを、厚さが１５μｍであるアルミニウム箔からなる集電体の両面に塗布した。塗布量は、７０ｇ／ｍ2とした。次に、塗膜を乾燥させ、プレスに供した。プレス条件は、線圧１．２ｔ／ｃｍとした。かくして、集電体と、集電体の両方の表面上に形成され且つ密度が３．０ｇ／ｃｍ3である活物質含有層とを具備した電極を作製した。
【０２２９】
（実施例４）
実施例４では、以下の点以外は実施例１と同様の手順で、電極を作製した。
実施例４では、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物とリチウムコバルト複合酸化物との質量比が９５：５となるように、正極活物質の粉末を混合した。
【０２３０】
この混合粉末と、導電剤としてのアセチレンブラックと、結着剤としてのポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）とを、９０質量％：５質量％：５質量％の混合比で、溶媒としてのＮ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）に投入して、混合した。
【０２３１】
次いで、このようにして得られた混合物を、自転公転ミキサーを用いて分散させた。更に、混合物を、ビーズミル装置での高せん断分散プロセスに供した。分散条件は、実施例１と同様とした。かくして、スラリーを調製した。
【０２３２】
次に、調製したスラリーを、厚さが１５μｍであるアルミニウム箔からなる集電体の両面に塗布した。塗布量は、７０ｇ／ｍ2とした。次に、塗膜を乾燥させ、プレスに供した。プレス条件は、線圧１．３ｔ／ｃｍとした。かくして、集電体と、集電体の両方の表面上に形成され且つ密度が３．０ｇ／ｃｍ3である活物質含有層とを具備した電極を作製した。
【０２３３】
（実施例５）
実施例５では、以下の点以外は実施例４と同様の手順で、電極を作製した。
実施例５では、スラリー調製の際、混合物を薄膜旋回型高速ミキサーを用いた分散処理に供した。分散は、１０ｍ／秒の周速にて、１０秒間処理を行った。
【０２３４】
このようにして調製したスラリーを、厚さが１５μｍであるアルミニウム箔からなる集電体の両面に塗布した。塗布量は、７０ｇ／ｍ2とした。次に、塗膜を乾燥させ、プレスに供した。プレス条件は、線圧１．７ｔ／ｃｍとした。
【０２３５】
かくして、集電体と、集電体の両方の表面上に形成され且つ密度が３．２ｇ／ｃｍ3である活物質含有層とを具備した電極を作製した。
【０２３６】
（比較例１）
比較例１では、以下の点以外は実施例１と同様の手順で、電極を作製した。
【０２３７】
比較例１では、スラリー調製のための混合物の分散処理の際、ビーズミル装置の回転数を１０００ｒｐｍとし、且つ分散処理時間が５分間となるように流量を調整した。また、プレス工程における線圧を１．４ｔ／ｃｍとした
かくして、集電体と、集電体の両方の表面上に形成され且つ密度が３．０ｇ／ｃｍ3である活物質含有層とを具備した電極を作製した。
【０２３８】
（比較例２）
比較例２では、以下の点以外は実施例１と同様の手順で、電極を作製した。
比較例２では、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物とリチウムコバルト複合酸化物との質量比が８０：２０となるように、正極活物質の粉末を混合した。
【０２３９】
この混合粉末と、導電剤としてのアセチレンブラックと、結着剤としてのポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）とを、９０質量％：５質量％：５質量％の混合比で、溶媒としてのＮ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）に投入して、混合した。
【０２４０】
次いで、このようにして得られた混合物を、自転公転ミキサーを用いて分散させた。更に、混合物を、比較例１と同様に高せん断分散プロセスに供した。かくして、スラリーを調製した。
【０２４１】
次に、調製したスラリーを、厚さが１５μｍであるアルミニウム箔からなる集電体の両面に塗布した。塗布量は、７０ｇ／ｍ2とした。次に、塗膜を乾燥させ、プレスに供した。プレス条件は、線圧１．５ｔ／ｃｍとした。かくして、集電体と、集電体の両方の表面上に形成され且つ密度が３．０ｇ／ｃｍ3である活物質含有層とを具備した電極を作製した。
【０２４２】
（比較例３）
比較例３では、以下の点以外は比較例２と同様の手順で、電極を作製した。
比較例３では、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物として、実施例３で用いたのと同様のリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物の粉末を用いた。すなわち、比較例３では、式ＬｉＮｉ0.5Ｃｏ0.3Ｍｎ0.2Ｏ2で表される組成を有するリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物の粉末を用いた。
【０２４３】
かくして、集電体と、集電体の両方の表面上に形成され且つ密度が３．０ｇ／ｃｍ3である活物質含有層とを具備した電極を作製した。
【０２４４】
（比較例４）
比較例４では、以下の点以外は実施例１と同様の手順で、電極を作製した。
【０２４５】
まず、正極活物質として、実施例１で用いたのと同様のリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物の粉末を準備した。すなわち、この例では、リチウムコバルト複合酸化物を用いなかった。
【０２４６】
リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物の粉末と、導電剤としてのアセチレンブラックと、結着剤としてのポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）とを、９０質量％：５質量％：５質量％の混合比で、溶媒としてのＮ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）に投入して、混合した。
【０２４７】
次いで、このようにして得られた混合物を、自転公転ミキサーを用いて分散させた。更に、混合物を、ビーズミル装置での高せん断分散プロセスに供した。分散条件は、実施例１と同様とした。かくして、スラリーを調製した。
【０２４８】
次に、調製したスラリーを、厚さが１５μｍであるアルミニウム箔からなる集電体の両面に塗布した。塗布量は、７０ｇ／ｍ2とした。次に、塗膜を乾燥させ、プレスに供した。プレス条件は、線圧１．６ｔ／ｃｍとした。かくして、集電体と、集電体の両方の表面上に形成され且つ密度が３．０ｇ／ｃｍ3である活物質含有層とを具備した電極を作製した。
【０２４９】
（比較例５）
比較例５では、以下の点以外は実施例１と同様の手順で、電極を作製した。
【０２５０】
まず、正極活物質として、実施例１で用いたのと同様のリチウムコバルト複合酸化物の粉末を準備した。すなわち、この例では、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物を用いなかった。
【０２５１】
リチウムコバルト複合酸化物の粉末と、導電剤としてのアセチレンブラックと、結着剤としてのポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）とを、９０質量％：５質量％：５質量％の混合比で、溶媒としてのＮ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）に投入して、混合した。
【０２５２】
次いで、このようにして得られた混合物を、自転公転ミキサーを用いて分散させた。更に、混合物を、ビーズミル装置での高せん断分散プロセスに供した。分散条件は、実施例１と同様とした。かくして、スラリーを調製した。
【０２５３】
次に、調製したスラリーを、厚さが１５μｍであるアルミニウム箔からなる集電体の両面に塗布した。塗布量は、７０ｇ／ｍ2とした。次に、塗膜を乾燥させ、プレスに供した。プレス条件は、線圧１．２ｔ／ｃｍとした。かくして、集電体と、集電体の両方の表面上に形成され且つ密度が３．０ｇ／ｃｍ3である活物質含有層とを具備した電極を作製した。
【０２５４】
（比較例６）
比較例６では、以下の点以外は実施例１と同様の手順で、電極を作製した。
【０２５５】
スラリー分散工程にて、実施例１の電極と比較して、ビーズミルの回転数を１．５倍とし、プレス工程での荷重を１．４倍とした。さらに、電極塗布量を１４０ｇ／ｍ2とした。
【０２５６】
［非水電解質電池の作製］
次に、以上のようにして作製した実施例１〜５及び比較例１〜５の各電極を正極として用い、以下の手順で各実施例及び各比較例の非水電解質電池を作製した。以下、各例の電極、集電体及び活物質含有層を、それぞれ、「正極」、「正極集電体」及び「正極活物質含有層」と呼ぶ。
【０２５７】
［負極の作製］
まず、負極活物質として、式Ｌｉ4Ｔｉ5Ｏ12で表される組成を有し且つスピネル型の結晶構造を有するチタン酸リチウムの粉末を準備した。
【０２５８】
次に、このチタン酸リチウムの粉末と、導電剤としてのアセチレンブラックと、結着剤としてのポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）とを、９０質量％：５質量％：５質量％の混合比で、溶媒としてのＮ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）に投入して、混合した。かくして、スラリーを調製した。
【０２５９】
このスラリーを、厚さが１５μｍであるアルミニウム箔からなる集電体の両面に塗布した。実施例１〜５、及び比較例１〜５では、負極塗布量を５０ｇ／ｍ2とした。比較例６では、負極塗布量を１００ｇ／ｍ2とした。次に、塗膜を乾燥させ、プレスに供した。プレス条件は、線圧１．２ｔ／ｃｍとした。かくして、負極集電体と、集電体の両方の表面上に形成され且つ密度が２．０ｇ／ｃｍ3である負極活物質含有層とを具備した負極を作製した。
【０２６０】
［電極群の作製］
厚さが２５μｍであるポリエチレン製多孔質フィルムからなる２枚のセパレータを準備した。次いで、正極、一枚のセパレータ、負極及びもう一枚のセパレータをこの順序で積層し、積層体を得た。次いで、積層体を渦巻き状に捲回し、捲回体を得た。次いで、捲回体を９０℃で加熱プレスした。
【０２６１】
かくして、幅が３０ｍｍであり、高さが６０ｍｍであり、厚さが３．０ｍｍである扁平状電極群を作製した。
【０２６２】
得られた電極群の正極集電体に、アルミニウム製の正極端子を溶接した。また、負極集電体に、アルミニウム製の負極端子を溶接した。
【０２６３】
［電極群の収容及び乾燥］
次に、ラミネートフィルムからなる外装部材を準備した。ラミネートフィルムは、厚さが４０μｍであるアルミニウム箔と、その両方の表面上に形成されたポリプロピレン層とを含んでいた。ラミネートフィルムの全体の厚さは、０．１ｍｍであった。
【０２６４】
次に、先のようにして得られた電極群を、正極端子の一部及び負極端子の一部が外に位置した状態で、外装部材内に収納した。次いで、外装部材の周囲を、一部を残して、熱融着した。この状態で、電極群を、８０℃で２４時間にわたり、真空乾燥に供した。
【０２６５】
［液状非水電解質の調製］
プロピレンカーボネート（ＰＣ）及びジエチルカーボネート（ＤＥＣ）を１：１の体積比率で混合して混合溶媒とした。この混合溶媒に電解質であるＬｉＰＦ６を１Ｍの濃度で溶解し、液状非水電解質を調製した。
【０２６６】
［非水電解質電池の製造］
先のようにして電極群を収納した外装部材内に、液状非水電解質を注入した。その後、外装部材の周囲のうち熱融着していなかった部分を熱融着し、電極群と非水電解質とを外装部材内で完全密閉した。かくして、前述した図７に示す構造を有し、幅３５ｍｍ、厚さ３．２ｍｍ、高さが６５ｍｍの非水電解質電池を製造した。
【０２６７】
＜試験＞
以上のようにして作製した各非水電解質電池に対し、以下に説明する試験を行った。以下、各非水電解質電池を単に「電池」と呼ぶ。
【０２６８】
［定格容量の測定］
電池の定格容量を、先に説明した手順で測定した。結果を、以下の表１に示す。
【０２６９】
［出力試験］
電池を、以下の手順に従う出力試験に供した。
まず、電池を、２５℃環境下において、０．２Ｃの定電流にて、電圧が２．９Ｖに達するまで充電した。次いで、電池を、２．９Ｖの定電圧で、１時間にわたって放電した。その後、電池を、１時間開回路状態で放置した。次いで、電池を、１Ｃの定電流で、電圧が１．５Ｖに達するまで放電した。
【０２７０】
次いで、電池を、２５℃環境下において、０．２Ｃの定電流にて、電圧が２．９Ｖに達するまで充電した。次いで、電池を、２．９Ｖの定電圧で、１時間にわたって放電した。その後、電池を、１時間開回路状態で放置した。次いで、電池を、１０Ｃの定電流で、電池電圧が１．５Ｖに達するまで放電した。
【０２７１】
１０Ｃ放電で得られた容量の、１Ｃ放電で得られた容量に対する比率（％）を算出した。この比率を、出力特性の指標とした。結果を以下の表１に示す。
【０２７２】
［入力試験］
電池を、以下の手順に従う入力試験に供した。
まず、電池を、０．２Ｃの定電流で、電圧が１．５Ｖに達するまで放電した。その後、電池を、１時間開回路状態で放置した。次いで、電池を、１Ｃの定電流で、電圧が２．９Ｖに達するまで充電した。
【０２７３】
次いで、電池を、０．２Ｃの定電流で、電圧が１．５Ｖに達するまで放電した。その後、電池を、１時間開回路状態で放置した。次いで、電池を、１０Ｃの定電流で、電圧が２．９Ｖに達するまで充電した。
【０２７４】
１０Ｃ充電で得られた容量の、１Ｃ充電で得られた容量に対する比率（％）を算出した。この比率を、入力特性の指標とした。結果を以下の表１に示す。
【０２７５】
［サイクル寿命試験］
電池を、以下の手順に従うサイクル寿命試験に供した。
【０２７６】
電池を、６０℃環境下において、１Ｃの定電流にて、電圧が２．９Ｖに達するまで充電した。次いで、電池を、２．９Ｖの定電圧で充電した。充電は、電流が０．０５Ｃ相当の値に収束した点で完了した。その後、電池を、1０分開回路状態で放置した。次いで、電池を、１Ｃの定電流で、電圧が１．５Ｖに達するまで放電した。この充電、開回路状態での放置、及び放電からなる組を、１回の充放電サイクルとした。この充放電サイクルを５００回繰り返した。１回目のサイクルで得られた放電容量に対する、５００回目の放電容量の比率（％）を算出した。この比率をサイクル特性（寿命特性）の指標とした。結果を以下の表１に示す。
【０２７７】
［水銀圧入法による細孔径分布の取得］
電池が具備する正極を、先に説明した水銀圧入法による細孔径分布の分析に供した。
【０２７８】
次いで、得られた結果から、正極活物質含有層の水銀圧入法による細孔径分布の０．１μｍ以上１μｍ以下の細孔径の範囲内での、最強度Ｉ1を示す第１のピークトップの細孔径と、最強度Ｉ1の次に大きい強度Ｉ2を示す第２のピークトップの細孔径とを求めた。
【０２７９】
第１のピークトップ及び第２のピークトップのそれぞれの細孔径、及び強度比Ｉ2／Ｉ1を、以下の表２に示す。
【０２８０】
［正極及び負極の各寸法の測定］
電池が具備する正極及び負極の各寸法を、先に説明した手順で測定した。以下の表３に、その結果を示す。表３に示す各寸法は、以下のとおりである。Ｔ1：正極集電体の厚さ；Ｔ2：正極活物質含有層の厚さ；Ｔ3：正極集電体の一対の短辺の長さ；Ｔ4：正極活物質含有層の一対の短辺の長さ；Ｔ5：負極活物質含有層の一対の短辺の長さ；Ｔ6：負極集電体の一対の短辺の長さ；Ｔ7：正極の厚さ；及びＴ8：負極の厚さ。また、表３には、比Ｔ2／Ｔ1及び比Ｔ7／Ｔ8を併せて示す。
【０２８１】
［正極活物質含有層におけるＣｏ、Ｎｉ及びＭｎの含有量の算出］
正極活物質含有層におけるＣｏ、Ｎｉ及びＭｎの含有量（それぞれ、Ｘ1［ｍｏｌ％］、Ｘ2［ｍｏｌ％］、及びＸ3［ｍｏｌ％］）を、先に説明した手順で測定した。また、正極活物質含有層に含まれるリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物におけるＣｏ及びＮｉの含有量（それぞれ、Ｙ1［ｍｏｌ％］及びＹ2［ｍｏｌ％］）を算出した。
【０２８２】
これらの結果から、各電池の「比Ｘ1／（Ｘ1＋Ｘ2＋Ｘ3）」及び「比Ｙ2／Ｙ1」を算出した。その結果を、以下の表４に示す。
【０２８３】
［Ｗc及びＷaの測定］
各電池に関し、正極活物質含有層の単位面積当たりの質量Ｗc（ｇ／ｍ2）と、負極活物質含有層の単位面積当たりの質量Ｗa（ｇ／ｍ2）とを測定した。その結果から、比Ｗc／Ｗaを算出した。各電池の比Ｗc／Ｗaを、以下の表４に示す。
【０２８４】
［対向面積の測定］
各電池に関し、負極活物質含有層のうち、正極活物質含有層と対向している部分の面積Ｓａを、先に説明した手順で測定した。
【０２８５】
定格容量Ａの面積Ｓａに対する比を、以下の表４に示す。
【０２８６】
【表１】
2020208718.tif 000003
【０２８７】
【表２】
2020208718.tif 000004
【０２８８】
【表３】
2020208718.tif 000005
【０２８９】
【表４】
2020208718.tif 000006
【０２９０】
表１に示した結果から、実施例１〜５の電極は、比較例１〜６の電極よりも優れた入出力特性及び寿命特性を示すことができたことがわかる。また、表２及び表４から明らかなように、実施例１〜５の各々の電極の活物質含有層は、式（１）：０．１５≦Ｉ2／Ｉ1≦０．４０；式（２）：０．３１≦Ｘ1／（Ｘ1＋Ｘ2＋Ｘ3）≦０．５５；式（３）：０．７≦Ｔ2／Ｔ1≦１．６を満たしていた。また、表２から明らかなように、活物質含有層の細孔径分布における第１のピークトップの細孔径が第２のピークトップの細孔径よりも小さかった。実施例１〜５の電極は、これらの結果、先に説明した理由により、充放電に伴うリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物及びリチウムコバルト複合酸化物の劣化を防ぐことができ、且つ高い導電性を示すことができたと考えられる。
【０２９１】
一方、比較例１の電極の活物質含有層の細孔径分布では、表２から明らかなように、第１のピークトップの細孔径が第２のピークトップの細孔径よりも大きかった。これは、比較例１の電極では、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物及びリチウムコバルト複合酸化物の近傍に存在する細孔が十分でなかったことを意味していると考えられる。そのため、比較例１の電極は、電池に組み込んで使用した場合、充放電に伴って、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物及びリチウムコバルト複合酸化物の近傍にＬｉイオンが不足してしまい、優れた寿命特性を実現できなかったと考えられる。更に、比較例１の電極では、局所的な電極反応のせいで、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物及びリチウムコバルト複合酸化物によるＬｉイオンの挿入及び脱離を円滑に行うことができなかったと考えられる。その結果、比較例１の電極は、優れた入出力特性を実現することができなかったと考えられる。
【０２９２】
比較例２の電極は、強度比Ｉ2/I1が０．１５未満であった。これは、比較例２の電極では、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物及びリチウムコバルト複合酸化物の近傍に存在する細孔を繋ぐ細孔が十分に存在していなかったことを意味していると考えられる。そのため、比較例２の電極は、電池に組み込んで使用した場合、充放電に伴って、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物及びリチウムコバルト複合酸化物の近傍にＬｉイオンが不足してしまい、優れた寿命特性を実現できなかったと考えられる。更に、比較例２の電極では、局所的な電極反応のせいで、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物及びリチウムコバルト複合酸化物によるＬｉイオンの挿入及び脱離を円滑に行うことができなかったと考えられる。その結果、比較例２の電極は、優れた入出力特性を実現することができなかったと考えられる。
【０２９３】
比較例３の電極は、強度比Ｉ2／Ｉ1が０．４０を超えていた。これは、比較例３の電極では、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物及びリチウムコバルト複合酸化物の近傍に存在する細孔が十分でなかったことを意味していると考えられる。そのため、比較例３の電極は、比較例１の電極と同様の理由により、優れた寿命特性を実現することも、優れた入出力特性を実現することもできなかったと考えられる。
【０２９４】
比較例４の電極は、リチウムコバルト複合酸化物を含まなかった。比較例５の電極は、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物を含まなかった。比較例４及び５の電極は、式（１）：０．１５≦Ｉ2／Ｉ1≦０．４０を満たしていたが、リチウムコバルト複合酸化物又はリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物の何れかを含んでいなかったため、優れた寿命特性を実現することも、優れた入出力特性を実現することもできなかったと考えられる。
【０２９５】
比較例６の電極の活物質含有層の水銀圧入法による細孔径分布では、０．１μｍ以上１μｍ以下の細孔径の範囲内で、１つのピークトップのみを確認した。すなわち、比較例６についての細孔径分布は、第２のピークトップを含んでいなかった。これは、比較例６の電極では、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物及びリチウムコバルト複合酸化物の近傍に存在する細孔を繋ぐ細孔が非常に少なかったことを意味していると考えられる。そのため、比較例６の電極は、比較例２の電極よりも更に劣る寿命特性及び入出力特性を示したと考えられる。
【０２９６】
これらの少なくとも１つの実施形態又は実施例の電極は、集電体と、集電体上に形成された活物質含有層とを含む。活物質含有層は、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物とリチウムコバルト複合酸化物とを含む。活物質含有層の水銀圧入法による細孔径分布が、０．１μｍ以上１μｍ以下の細孔径の範囲内での最強度Ｉ1を示す第１のピークトップと、０．１μｍ以上１μｍ以下の細孔径の範囲内において最強度Ｉ1の次に大きい強度Ｉ2を示す第２のピークトップとを有する。第１のピークトップの細孔径は、第２のピークトップの細孔径よりも小さい。電極は、以下の式（１）〜（３）を満たす：式（１）：０．１５≦Ｉ2／Ｉ1≦０．４０；式（２）：０．３１≦Ｘ1／（Ｘ1＋Ｘ2＋Ｘ3）≦０．５５；式（３）：０．７≦Ｔ2／Ｔ1≦１．６。この電極は、電池に組み込んで使用した際、充放電に伴うリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物及びリチウムコバルト複合酸化物の劣化を防ぐことができ、且つ高い導電性を示すことができる。その結果、この電極は、優れた入出力特性及び優れた寿命特性を示すことができる電池を実現できる。
【０２９７】
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。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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