(57)【要約】【課題】  充放電サイクル後における加熱安全性の低下を抑制することができる二次電池を提供する。【解決手段】  二次電池を、少なくとも、融点が１６６℃以下であるフッ素系バインダーを含む正極活物質層を有する複数の正極と、負極活物質層を有する複数の負極と、電解質とで構成し、正極活物質層のエッジが負極活物質層のエッジの内側に位置するように、正極活物質層と負極活物質層とを対向させて配置する。
2020059805.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
融点が１６６℃以下であるフッ素系バインダーを含む正極活物質層を有する複数の正極と、  負極活物質層を有する複数の負極と、  電解質と  を備え、  前記正極活物質層と前記負極活物質層とが対向し、かつ、前記正極活物質層のエッジは、前記負極活物質層のエッジの内側に位置している二次電池。
【請求項２】
複数の前記正極および複数の前記負極は、交互に積み重ねられている請求項１に記載の二次電池。
【請求項３】
前記正極活物質層中における前記フッ素系バインダーの含有量が、０．５質量％以上４．０質量％以下である請求項１に記載の二次電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、二次電池に関する。
【背景技術】
【０００２】  近年、電池特性を向上するために、電極のバインダーとして低融点バインダーを用いる技術が検討されている。例えば、特許文献１〜３では、正極のバインダーとして、融点が１６５℃以下のポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）を使用することによって、高い空孔率を有しながらも、安定な多孔構造の塗工物層を実現する技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４０５３７６３号公報
【特許文献２】特許第４０２１６５１号公報
【特許文献３】特許第４０２１６５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  近年では、二次電池は種々の電子機器や電気自動車等の電源として使用されているため、高温環境下で使用されるケースも増えている。このため、充放電サイクル後における加熱安全性の低下を抑制することが望まれるようになっている。【０００５】  本発明の目的は、充放電サイクル後における加熱安全性の低下を抑制することができる二次電池を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】  上述の課題を解決するために、本発明は、融点が１６６℃以下であるフッ素系バインダーを含む正極活物質層を有する複数の正極と、負極活物質層を有する複数の負極と、電解質とを備え、正極活物質層と負極活物質層とが対向し、かつ、正極活物質層のエッジは、負極活物質層のエッジの内側に位置している二次電池である。
【発明の効果】
【０００７】  本発明によれば、充放電サイクル後における加熱安全性の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る非水電解質二次電池の構成の一例を示す分解斜視図である。
【図２】図１のII−II線に沿った断面図である。
【図３】フッ素系バインダーのＤＳＣ曲線の一例を示すグラフである。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る電子機器の構成の一例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】  本発明の実施形態について以下の順序で説明する。１  第１の実施形態（ラミネート型電池の例）２  第２の実施形態（電子機器の例）
【００１０】＜１  第１の実施形態＞［概要］  扁平形状を有する巻回型の電極体は、正極および負極を扁平状の巻芯にターンさせながら巻き付けることにより作製されるため、正極および負極が急峻に折り曲げられた部分を有することになる。特に電極体の内周部側においては、正極および負極はほぼ１８０度折り曲げられているため、正極および負極の折り曲げが特に急峻になる。このように正極および負極が急峻に折り曲げられた箇所では、充放電サイクルが進行するにつれて、負極上にＬｉ化合物が堆積しやすい。したがって、扁平形状を有する巻回型の電極体を有する二次電池では、充放電サイクル後において加熱安全性が低下する。
【００１１】  一方、複数の正極と複数の負極とが交互に積層された積層型の電極体では、正極および負極が急峻に折り曲げられる箇所は存在しないため、負極上に対するＬｉ化合物の堆積を抑制することができる。
【００１２】  しかしながら、積層型の電極体では、所定の電池形状に対して、所望のエネルギー密度および入出力性能を達成するために、複数の正極および負極を用いることが一般的である。したがって、扁平形状を有する巻回型の電極体と比較して、正極および負極のエッジの数（すなわち正極および負極のエッジの合計の長さ）が増加する。また、通常、負極活物質層は正極活物質層よりも大きく、正極活物質層のエッジは負極活物質層のエッジの内側に位置するため、正極活物質層のエッジ部から脱離したリチウムイオンは、当該正極活物質層の端部に対向する負極活物質層の部分に吸蔵された後、正極活物質層と対向していない負極活物質層のエッジ部に向けて拡散して行くことになる。この拡散現象により、充放電サイクルを繰り返すと、正極活物質層のエッジ部におけるリチウムイオンの引き抜き量が増加し、その結果、充電時に正極活物質層のエッジ部の電位が、正極活物質層のエッジ部以外の電位と比較して高くなる。したがって、積層型の電極体には、扁平形状を有する巻回型の電極体と比較して、正極の電位が高い箇所が多く存在することになる。このため、積層型の電極体では、扁平形状を有する巻回型の電極体とは異なる原因によって、充放電サイクル後の加熱安全性が低下することになる。
【００１３】  そこで、本発明者らは、上記の点を踏まえて、複数の正極と複数の負極とが交互に積層された積層型の電極体を有する二次電池において、充放電サイクル後の加熱安全性の低下を抑制することができる技術について鋭意検討を行った。その結果、正極のバインダーとして融点が１６６℃以下のフッ素系バインダーを用いると、フッ素系バインダーにより正極活物質粒子を良好に被覆することができ、これによって正極活物質層のエッジ部において正極活物質と電解液の反応進行を抑制することができるため、正極の電位が高くなる箇所が電極体に多く存在しても、充放電サイクル後の加熱安全性の低下を抑制できることを見出すに至った。
【００１４】  なお、正極および負極が急峻に折り曲げられた箇所にて負極上にＬｉ化合物が堆積する現象には、電極体の構造が大きく影響を及ぼす。したがって、融点が１６６℃以下のフッ素系バインダーを用いても、上記のＬｉ化合物の析出を抑制することは困難である。すなわち、扁平形状を有する巻回型の電極体に融点が１６６℃以下のフッ素系バインダーを適用しても、充放電サイクル後の加熱安全性の低下を抑制することは困難である。
【００１５】［電池の構成］  図１は、本発明の第１の実施形態に係る非水電解質二次電池（以下単に「電池」という。）の構成の一例を示す。電池は、いわゆるラミネート型電池であり、正極リード１１および負極リード１２が取り付けられた電極体２０をフィルム状の外装材１０の内部に収容したものであり、小型化、軽量化および薄型化が可能となっている。
【００１６】  正極リード１１および負極リード１２は、それぞれ、外装材１０の内部から外部に向かい、例えば同一方向に導出されている。正極リード１１および負極リード１２は、例えば、Ａｌ、Ｃｕ、Ｎｉまたはステンレス鋼等の金属材料によりそれぞれ構成されており、それぞれ薄板状または網目状とされている。
【００１７】  外装材１０は、例えば、ナイロンフィルム、アルミニウム箔およびポリエチレンフィルムをこの順に貼り合わせた矩形状のアルミラミネートフィルムにより構成されている。外装材１０は、例えば、ポリエチレンフィルム側と電極体２０とが対向するように配設されており、各外縁部が融着または接着剤により互いに密着されている。外装材１０と正極リード１１および負極リード１２との間には、外気の侵入を抑制するための密着フィルム１３が挿入されている。密着フィルム１３は、正極リード１１および負極リード１２に対して密着性を有する材料、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、変性ポリエチレンまたは変性ポリプロピレン等のポリオレフィン樹脂により構成されている。
【００１８】  なお、外装材１０は、上述したアルミラミネートフィルムに代えて、他の構造を有するラミネートフィルム、ポリプロピレン等の高分子フィルムまたは金属フィルムにより構成されていてもよい。あるいは、アルミニウム製フィルムを心材として、その片面または両面に高分子フィルムを積層したラミネートフィルムにより構成されていてもよい。
【００１９】  図２は、図１に示した電極体２０のII−II線に沿った断面図である。電極体２０は、複数の正極２１と、複数の負極２２と、複数のセパレータ２３と、電解質としての電解液とを備え、正極２１と負極２２とがセパレータ２３を間に挟むようにして交互に積層された積層型の構造を有している。正極２１および負極２２を交互に積層することにより、比較的高い体積エネルギー密度の電池を得ることができる。この積層型の電極体２０は、正極２１および負極２２が急峻に折り曲げられる箇所を有していないため、扁平形状を有する巻回型の電極体に比べて、負極２２上におけるＬｉ化合物の堆積を抑制することができる。電解液は、正極２１、負極２２およびセパレータ２３に含浸されている。
【００２０】  ここでは、電極体２０が複数のセパレータ２３を備え、これらのセパレータ２３がそれぞれ正極２１−負極２２間に配置された構成について説明するが、電極体２０の構成はこれに限定されるものではなく、例えば、電極体２０がつづら折りされた１枚のセパレータ２３を備え、折り畳まれたセパレータ２３間に正極２１、負極２２が交互に配置された構成であってもよい。また、電極体２０が積層型である場合について説明するが、電極体２０の構造はこれに限定されるものではなく、例えば、正極および負極が巻回方向に２つ以上に分割された、円柱状を有する巻回型の電極体であってもよい。
【００２１】  また、正極２１および負極２２が平面状である場合について説明するが、正極２１および負極２２の形状はこれに限定されるものではなく、例えば、Ｖ字状等の屈曲状、湾曲状等の曲面状等であってもよい。但し、正極２１および負極２２の形状を屈曲状とする場合、屈曲の角度がほぼ１８０度となる急峻な屈曲状は除くものとする。屈曲部の負極２２上にＬｉ化合物が堆積することを抑制する観点からすると、屈曲の角度は、０度を超え１３５度以下であることが好ましい。ここでは、正極２１および負極２２に屈曲がない平面の状態を屈曲の角度の基準（０度）とする。また、正極２１および負極２２の形状は矩形状に限定されるものではなく、例えば、円形、楕円形または矩形以外の多角形等であってもよい。
【００２２】  以下、電池を構成する正極２１、負極２２、セパレータ２３および電解液について順次説明する。
【００２３】（正極）  正極２１は、例えば、矩形状の正極集電体２１Ａと、正極集電体２１Ａの両面に設けられた正極活物質層２１Ｂとを備える。正極集電体２１Ａは、例えば、アルミニウム箔、ニッケル箔またはステンレス箔等の金属箔により構成されている。正極集電体２１Ａが、板状または網目状を有していてもよい。正極集電体２１Ａは、当該正極集電体２１Ａの周縁の一部が延設された延設部を有している。この延設部には正極活物質層２１Ｂが設けられず、正極集電体２１Ａが露出した状態となっている。正極２１と負極２２とがセパレータ２３を間に挟んで積み重ねられた状態において、複数の延設部同士が接合され、この接合された延設部に正極リード１１が電気的に接続されている。正極活物質層２１Ｂは、リチウムを吸蔵および放出することが可能な１種または２種以上の正極活物質とバインダーとを含む。正極活物質層２１Ｂは、必要に応じて導電助剤をさらに含んでいてもよい。
【００２４】（正極活物質）  リチウムを吸蔵および放出することが可能な正極活物質としては、例えば、リチウム酸化物、リチウムリン酸化物、リチウム硫化物またはリチウムを含む層間化合物等のリチウム含有化合物が適当であり、これらの２種以上を混合して用いてもよい。エネルギー密度を高くするには、リチウムと遷移金属元素と酸素とを含むリチウム含有化合物が好ましい。このようなリチウム含有化合物としては、例えば、式（Ａ）に示した層状岩塩型の構造を有するリチウム複合酸化物、式（Ｂ）に示したオリビン型の構造を有するリチウム複合リン酸塩等が挙げられる。リチウム含有化合物としては、遷移金属元素として、Ｃｏ、Ｎｉ、ＭｎおよびＦｅからなる群のうちの少なくとも１種を含むものであればより好ましい。このようなリチウム含有化合物としては、例えば、式（Ｃ）、式（Ｄ）もしくは式（Ｅ）に示した層状岩塩型の構造を有するリチウム複合酸化物、式（Ｆ）に示したスピネル型の構造を有するリチウム複合酸化物、または式（Ｇ）に示したオリビン型の構造を有するリチウム複合リン酸塩等が挙げられ、具体的には、ＬｉＮｉ0.50Ｃｏ0.20Ｍｎ0.30Ｏ2、ＬｉＣｏＯ2、ＬｉＮｉＯ2、ＬｉＮｉａＣｏ1-aＯ2（０＜ａ＜１）、ＬｉＭｎ2Ｏ4またはＬｉＦｅＰＯ4等がある。
【００２５】  ＬｉpＮｉ(1-q-r)ＭｎqＭ１rＯ(2-y)Ｘz  ・・・（Ａ）（但し、式（Ａ）中、Ｍ１は、Ｎｉ、Ｍｎを除く２族〜１５族から選ばれる元素のうち少なくとも一種を示す。Ｘは、酸素以外の１６族元素および１７族元素のうち少なくとも１種を示す。ｐ、ｑ、ｙ、ｚは、０≦ｐ≦１．５、０≦ｑ≦１．０、０≦ｒ≦１．０、−０．１０≦ｙ≦０．２０、０≦ｚ≦０．２の範囲内の値である。）
【００２６】  ＬｉaＭ２bＰＯ4  ・・・（Ｂ）（但し、式（Ｂ）中、Ｍ２は、２族〜１５族から選ばれる元素のうち少なくとも一種を示す。ａ、ｂは、０≦ａ≦２．０、０．５≦ｂ≦２．０の範囲内の値である。）
【００２７】  ＬｉfＭｎ(1-g-h)ＮｉgＭ３hＯ(2-j)Ｆk  ・・・（Ｃ）（但し、式（Ｃ）中、Ｍ３は、Ｃｏ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｂ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｍｏ、Ｓｎ、Ｃａ、ＳｒおよびＷからなる群のうちの少なくとも１種を表す。ｆ、ｇ、ｈ、ｊおよびｋは、０．８≦ｆ≦１．２、０＜ｇ＜０．５、０≦ｈ≦０．５、ｇ＋ｈ＜１、−０．１≦ｊ≦０．２、０≦ｋ≦０．１の範囲内の値である。なお、リチウムの組成は充放電の状態によって異なり、ｆの値は完全放電状態における値を表している。）
【００２８】  ＬｉmＮｉ(1-n)Ｍ４nＯ(2-p)Ｆq  ・・・（Ｄ）（但し、式（Ｄ）中、Ｍ４は、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｂ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｍｏ、Ｓｎ、Ｃａ、ＳｒおよびＷからなる群のうちの少なくとも１種を表す。ｍ、ｎ、ｐおよびｑは、０．８≦ｍ≦１．２、０．００５≦ｎ≦０．５、−０．１≦ｐ≦０．２、０≦ｑ≦０．１の範囲内の値である。なお、リチウムの組成は充放電の状態によって異なり、ｍの値は完全放電状態における値を表している。）
【００２９】  ＬｉrＣｏ(1-s)Ｍ５sＯ(2-t)Ｆu  ・・・（Ｅ）（但し、式（Ｅ）中、Ｍ５は、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｂ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｍｏ、Ｓｎ、Ｃａ、ＳｒおよびＷからなる群のうちの少なくとも１種を表す。ｒ、ｓ、ｔおよびｕは、０．８≦ｒ≦１．２、０≦ｓ＜０．５、−０．１≦ｔ≦０．２、０≦ｕ≦０．１の範囲内の値である。なお、リチウムの組成は充放電の状態によって異なり、ｒの値は完全放電状態における値を表している。）
【００３０】  ＬｉvＭｎ2-wＭ６wＯxＦy  ・・・（Ｆ）（但し、式（Ｆ）中、Ｍ６は、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｂ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｍｏ、Ｓｎ、Ｃａ、ＳｒおよびＷからなる群のうちの少なくとも１種を表す。ｖ、ｗ、ｘおよびｙは、０．９≦ｖ≦１．１、０≦ｗ≦０．６、３．７≦ｘ≦４．１、０≦ｙ≦０．１の範囲内の値である。なお、リチウムの組成は充放電の状態によって異なり、ｖの値は完全放電状態における値を表している。）
【００３１】  ＬｉzＭ７ＰＯ4  ・・・（Ｇ）（但し、式（Ｇ）中、Ｍ７は、Ｃｏ、Ｍｇ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｂ、Ｔｉ、Ｖ、Ｎｂ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｍｏ、Ｃａ、Ｓｒ、ＷおよびＺｒからなる群のうちの少なくとも１種を表す。ｚは、０．９≦ｚ≦１．１の範囲内の値である。なお、リチウムの組成は充放電の状態によって異なり、ｚの値は完全放電状態における値を表している。）
【００３２】  リチウムを吸蔵および放出することが可能な正極活物質としては、これらの他にも、ＭｎＯ2、Ｖ2Ｏ5、Ｖ6Ｏ13、ＮｉＳ、ＭｏＳ等のリチウムを含まない無機化合物を用いることもできる。
【００３３】  リチウムを吸蔵および放出することが可能な正極活物質は、上記以外のものであってもよい。また、上記で例示した正極活物質は、任意の組み合わせで２種以上混合されてもよい。
【００３４】（バインダー）  バインダーは、フッ素系バインダーを含む。フッ素系バインダーの融点の上限値は、１６６℃以下、好ましくは１６０℃以下、より好ましくは１５５℃以下である。フッ素系バインダーの融点が１６６℃以下であると、正極２１の作製工程において正極活物質層２１Ｂを乾燥（熱処理）した際に、バインダーが溶融しやすくなり、正極活物質粒子の表面を広く薄いバインダー膜で良好に被覆することができる。このため、充電時に正極活物質層２１Ｂのエッジ部の電位が高くなった際にも、正極活物質と電解液の反応進行を抑制し、正極活物質の劣化進行を抑制することができる。したがって、積層型の電極体２０が扁平形状を有する巻回型の電極体に比べて正極２１の電位が高い箇所を多く有していても、充放電サイクル後における正極２１の熱安定性の低下を抑制することができる。よって、充放電サイクル後における電池の加熱安全性の低下を抑制できることができる。フッ素系バインダーの融点の下限値は特に限定されるものではないが、例えば１５２℃以上である。
【００３５】  上記のフッ素系バインダーの融点は、例えば次のようにして測定される。まず、電池から正極２１を取り出し、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）で洗浄、乾燥させたのち、正極集電体２１Ａを取り除き、適切な分散媒（例えばＮ−メチルピロリドン等）中で加熱、撹拌することで、バインダーおよび正極活物質等を分散媒中に溶解させる。その後、遠心分離によって正極活物質を取り除き、残った上澄み液を濾過したのち蒸発乾固する、もしくは残った上澄み液をバインダーが解けない溶媒（例えば水）と混合することで、バインダーを再沈殿する。これにより、バインダーを取り出すことができる。
【００３６】  次に、示差走査熱量計（ＤＳＣ  株式会社リガク製  Rigaku Thermo plus DSC8230）により数〜数十ｍｇのサンプル（取り出したバインダー）を１〜１０℃／ｍｉｎの昇温速度で加温していき、１００℃〜２５０℃までの温度範囲に現れる吸熱ピーク（図３参照）のうち、最大吸熱量を示した温度をフッ素系バインダーの融点とする。本発明では、加熱、加温により高分子が流動性を示すようになる温度を融点と定義する。
【００３７】  フッ素系バインダーは、例えば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）である。ポリフッ化ビニリデンとしては、フッ化ビニリデン（ＶｄＦ）の単独重合体（ホモポリマー）を用いることが好ましい。ポリフッ化ビニリデンとして、フッ化ビニリデン（ＶｄＦ）とその他の単量体との共重合体（コポリマー）を用いることも可能であるが、共重合体であるポリフッ化ビニリデンは、電解液に膨潤および溶解しやすく、結着力が弱いため、正極２１の特性が低下する虞がある。ポリフッ化ビニリデンとしては、その末端等の一部をマレイン酸等のカルボン酸で変性したものを用いてもよい。
【００３８】  正極活物質層２１Ｂ中におけるフッ素系バインダーの含有量が、０．５質量％以上４．０質量％以下、好ましくは２．０質量％以上４．０質量％以下、より好ましくは３．０質量％以上４．０質量％以下である。フッ素系バインダーの含有量が０．５質量％以上であると、正極活物質粒子の表面を広く薄いバインダー膜で効果的に被覆することができるので、充放電サイクル後における正極２１の熱安定性の低下をさらに抑制することができる。したがって、充放電サイクル後における電池の加熱安全性の低下をさらに抑制することができる。一方、フッ素系バインダーの含有量が４．０質量％以下であると、特に良好な充放電サイクル特性を得ることができる。
【００３９】  上記のフッ素系バインダーの含有量は、次のようにして測定される。まず、電池から正極２１を取り出し、ＤＭＣで洗浄、乾燥させる。次に、数〜数十ｍｇのサンプルを示差熱天秤装置(ＴＧ−ＤＴＡ  株式会社リガク製Rigaku Thermo plus TG8120)を用い、１〜５℃／ｍｉｎの昇温速度で、空気雰囲気下にて６００℃まで加熱し、その際の重量減少量から、正極活物質層２１Ｂ中におけるフッ素系バインダーの含有量を求める。なお、バインダーに起因する重量減少量であるか否かは、上述のバインダーの融点の測定方法で説明したようにしてバインダーを単離し、バインダーのみのＴＧ−ＤＴＡ測定を空気雰囲気下で行い、バインダーが何度で燃焼するかを調べることにより確認可能である。
【００４０】（導電助剤）  導電助剤としては、例えば、黒鉛、炭素繊維、カーボンブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、カーボンナノチューブおよびグラフェン等のうちの少なくとも１種の炭素材料を用いることができる。なお、導電助剤は導電性を有する材料であればよく、炭素材料に限定されるものではない。例えば、導電助剤として金属材料または導電性高分子材料等を用いるようにしてもよい。また、導電助剤の形状としては、例えば、粒状、鱗片状、中空状、針状または筒状等が挙げられるが、特にこれらの形状に限定されるものではない。
【００４１】  正極活物質層２１Ｂ中における導電助剤の含有量は、０．３質量％以上４．０質量％以下であることが好ましい。導電助剤の含有量が０．３質量％以上であると、正極活物質層２１Ｂに良好な導電パスを確保することができるため、サイクル特性および負荷特性等の電池特性をさらに向上することができる。一方、導電助剤の含有量が４．０質量％以下であると、導電助剤に吸着するバインダー量を抑制することができるので、バインダーにより正極活物質粒子を効果的に被覆することができる。したがって、充放電サイクル後における正極２１の熱安定性の低下をさらに抑制することができる。よって、充放電サイクル後における電池の加熱安全性の低下をさらに抑制することができる。
【００４２】  上記の導電助剤の含有量は、次のようにして測定される。まず、電池から正極２１を取り出し、ＤＭＣで洗浄、乾燥させる。次に、数〜数十ｍｇのサンプルを示差熱天秤装置(ＴＧ−ＤＴＡ  株式会社リガク製Rigaku Thermo plus TG8120)を用い、１〜５℃／ｍｉｎの昇温速度で、空気雰囲気下にて６００℃まで加熱する。そして、その際の重量減少量からバインダーの燃焼反応に起因する重量減少量を引くことで、導電助剤の含有量を求める。なお、バインダーに起因する重量減少量であるか否かは、上述のバインダーの融点の測定方法で説明したようにしてバインダーを単離し、バインダーのみのＴＧ−ＤＴＡ測定を空気雰囲気下で行い、バインダーが何℃で燃焼するかを調べることにより確認可能である。
【００４３】（負極）  負極２２は、例えば、矩形状の負極集電体２２Ａと、負極集電体２２Ａの両面に設けられた負極活物質層２２Ｂとを備える。負極集電体２２Ａは、例えば、銅箔、ニッケル箔またはステンレス箔等の金属箔により構成されている。負極集電体２２Ａが、板状または網目状を有していてもよい。負極集電体２２Ａは、当該負極集電体２２Ａの周縁の一部が延設された延設部を有している。この延設部には負極活物質層２２Ｂが設けられず、負極集電体２２Ａが露出した状態となっている。正極２１と負極２２とがセパレータ２３を間に挟んで積み重ねられた状態において、複数の延設部同士が接合され、この接合された延設部に負極リード１２が電気的に接続されている。負極活物質層２２Ｂは、リチウムを吸蔵および放出することが可能な１種または２種以上の負極活物質を含む。負極活物質層２２Ｂは、必要に応じてバインダーおよび導電助剤のうちの少なくとも１種をさらに含んでいてもよい。
【００４４】  負極活物質層２２Ｂは正極活物質層２１Ｂよりも大きく、正極２１と負極２２とがセパレータ２３を間に挟んで積み重ねられた状態において、正極活物質層２１Ｂのエッジは、負極活物質層２２Ｂのエッジの内側に位置している。より具体的には、積層型の電極体２０の厚み方向（積層方向）から見て、正極活物質層２１Ｂの投影面が負極活物質層２２Ｂの投影面の内側に収まるように、正極２１と負極２２の相対位置が調整されている。
【００４５】  負極活物質層２２Ｂと正極活物質層２１Ｂのエッジが上記の位置関係にあると、上述したように、充放電サイクルを繰り返すと、充電時に正極活物質層２１Ｂのエッジ部の電位が、正極活物質層２１Ｂのエッジ部以外の電位と比較して高くなる。第１の実施形態に係る電池では、正極２１は融点が１６６℃以下であるフッ素系バインダーを含むため、このように充電時に正極活物質層２１Ｂのエッジ部の電位が高くなった際にも、正極活物質と電解液の反応進行を抑制することができる。したがって、正極活物質の劣化進行を抑制することができる。
【００４６】（負極活物質）  負極活物質としては、例えば、難黒鉛化性炭素、易黒鉛化性炭素、黒鉛、熱分解炭素類、コークス類、ガラス状炭素類、有機高分子化合物焼成体、炭素繊維または活性炭等の炭素材料が挙げられる。このうち、コークス類には、ピッチコークス、ニードルコークスまたは石油コークス等がある。有機高分子化合物焼成体というのは、フェノール樹脂やフラン樹脂等の高分子材料を適当な温度で焼成して炭素化したものをいい、一部には難黒鉛化性炭素または易黒鉛化性炭素に分類されるものもある。これら炭素材料は、充放電時に生じる結晶構造の変化が非常に少なく、高い充放電容量を得ることができると共に、良好なサイクル特性を得ることができるので好ましい。特に黒鉛は、電気化学当量が大きく、高いエネルギー密度を得ることができ好ましい。また、難黒鉛化性炭素は、優れたサイクル特性が得られるので好ましい。さらにまた、充放電電位が低いもの、具体的には充放電電位がリチウム金属に近いものが、電池の高エネルギー密度化を容易に実現することができるので好ましい。
【００４７】  また、高容量化が可能な他の負極活物質としては、金属元素および半金属元素のうちの少なくとも１種を構成元素（例えば、合金、化合物または混合物）として含む材料も挙げられる。このような材料を用いれば、高いエネルギー密度を得ることができるからである。特に、炭素材料と共に用いるようにすれば、高エネルギー密度を得ることができると共に、優れたサイクル特性を得ることができるのでより好ましい。なお、本発明において、合金には２種以上の金属元素からなるものに加えて、１種以上の金属元素と１種以上の半金属元素とを含むものも含める。また、非金属元素を含んでいてもよい。その組織には固溶体、共晶（共融混合物）、金属間化合物またはそれらのうちの２種以上が共存するものがある。
【００４８】  このような負極活物質としては、例えば、リチウムと合金を形成することが可能な金属元素または半金属元素が挙げられる。具体的には、Ｍｇ、Ｂ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｂｉ、Ｃｄ、Ａｇ、Ｚｎ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｙ、ＰｄまたはＰｔが挙げられる。これらは結晶質のものでもアモルファスのものでもよい。
【００４９】  負極活物質としては、短周期型周期表における４Ｂ族の金属元素または半金属元素を構成元素として含むものが好ましく、より好ましいのはＳｉおよびＳｎの少なくとも一方を構成元素として含むものである。ＳｉおよびＳｎは、リチウムを吸蔵および放出する能力が大きく、高いエネルギー密度を得ることができるからである。このような負極活物質としては、例えば、Ｓｉの単体、合金または化合物や、Ｓｎの単体、合金または化合物や、それらの１種または２種以上を少なくとも一部に有する材料が挙げられる。
【００５０】  Ｓｉの合金としては、例えば、Ｓｉ以外の第２の構成元素として、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｉｎ、Ａｇ、Ｔｉ、Ｇｅ、Ｂｉ、Ｓｂ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ａｌ、Ｐ、ＧａおよびＣｒからなる群より選ばれる少なくとも１種を含むものが挙げられる。Ｓｎの合金としては、例えば、Ｓｎ以外の第２の構成元素として、Ｓｉ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｉｎ、Ａｇ、Ｔｉ、Ｇｅ、Ｂｉ、Ｓｂ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ａｌ、Ｐ、ＧａおよびＣｒからなる群より選ばれる少なくとも１種を含むものが挙げられる。
【００５１】  Ｓｎの化合物またはＳｉの化合物としては、例えば、ＯまたはＣを構成元素として含むものが挙げられる。これらの化合物は、上述した第２の構成元素を含んでいてもよい。
【００５２】  中でも、Ｓｎ系の負極活物質としては、Ｃｏと、Ｓｎと、Ｃとを構成元素として含み、結晶性の低いまたは非晶質な構造を有していることが好ましい。
【００５３】  その他の負極活物質としては、例えば、リチウムを吸蔵および放出することが可能な金属酸化物または高分子化合物等も挙げられる。金属酸化物としては、例えば、チタン酸リチウム（Ｌｉ4Ｔｉ5Ｏ12）等のＬｉとＴｉとを含むリチウムチタン酸化物、酸化鉄、酸化ルテニウムまたは酸化モリブデン等が挙げられる。高分子化合物としては、例えば、ポリアセチレン、ポリアニリンまたはポリピロール等が挙げられる。
【００５４】（バインダー）  バインダーとしては、例えば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）およびカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）等の樹脂材料、ならびにこれら樹脂材料を主体とする共重合体等からなる群より選ばれる少なくとも１種が用いられる。
【００５５】（導電助剤）  導電助剤としては、正極活物質層２１Ｂと同様のものを用いることができる。
【００５６】（セパレータ）  セパレータ２３は、正極２１と負極２２とを隔離し、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ものである。セパレータ２３は、例えば、ポリテトラフルオロエチレン、ポリオレフィン樹脂（ポリプロピレン（ＰＰ）またはポリエチレン（ＰＥ）等）、アクリル樹脂、スチレン樹脂、ポリエステル樹脂またはナイロン樹脂、または、これらの樹脂をブレンドした樹脂からなる多孔質膜によって構成されており、これらの２種以上の多孔質膜を積層した構造とされていてもよい。
【００５７】  中でも、ポリオレフィン製の多孔質膜は短絡防止効果に優れ、かつシャットダウン効果による電池の安全性向上を図ることができるので好ましい。特にポリエチレンは、１００℃以上１６０℃以下の範囲内においてシャットダウン効果を得ることができ、かつ電気化学的安定性にも優れているので、セパレータ２３を構成する材料として好ましい。その中でも、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、線状ポリエチレンは溶融温度が適当であり、入手が容易なので好適に用いられる。他にも、化学的安定性を備えた樹脂を、ポリエチレンまたはポリプロピレンと共重合またはブレンド化した材料を用いることができる。あるいは、多孔質膜は、ポリプロピレン層と、ポリエチレン層と、ポリプロピレン層を順次に積層した３層以上の構造を有していてもよい。例えば、ＰＰ／ＰＥ／ＰＰの三層構造とし、ＰＰとＰＥの質量比［ｗｔ％］が、ＰＰ：ＰＥ＝６０：４０〜７５：２５とすることが望ましい。あるいは、コストの観点から、ＰＰが１００ｗｔ％またはＰＥが１００ｗｔ％の単層基材とすることもできる。セパレータ２３の作製方法としては、湿式、乾式を問わない。
【００５８】  セパレータ２３としては、不織布を用いてもよい。不織布を構成する繊維としては、アラミド繊維、ガラス繊維、ポリオレフィン繊維、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）繊維、またはナイロン繊維等を用いることができる。また、これら２種以上の繊維を混合して不織布としてもよい。
【００５９】  セパレータ２３は、基材と、基材の片面または両面に設けられた表面層を備える構成を有していてもよい。表面層は、電気的な絶縁性を有する無機粒子と、無機粒子を基材の表面に結着すると共に、無機粒子同士を結着する樹脂材料とを含む。この樹脂材料は、例えば、フィブリル化し、複数のフィブリルが繋がった三次元的なネットワーク構造を有していてもよい。無機粒子は、この三次元的なネットワーク構造を有する樹脂材料に担持されている。また、樹脂材料はフィブリル化せずに基材の表面や無機粒子同士を結着してもよい。この場合、より高い結着性を得ることができる。上述のように基材の片面または両面に表面層を設けることで、セパレータ２３の耐酸化性、耐熱性および機械強度を高めることができる。
【００６０】  基材は、リチウムイオンを透過し、所定の機械的強度を有する絶縁性の膜から構成される多孔質膜であり、基材の空孔には電解液が保持されるため、電解液に対する耐性が高く、反応性が低く、膨張しにくいという特性を有することが好ましい。
【００６１】  基材を構成する材料としては、上述したセパレータ２３を構成する樹脂材料や不織布を用いることができる。
【００６２】  無機粒子は、金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物および金属硫化物等からなる群より選ばれる少なくとも１種を含む。金属酸化物としては、酸化アルミニウム（アルミナ、Ａｌ2Ｏ3）、ベーマイト（水和アルミニウム酸化物）、酸化マグネシウム（マグネシア、ＭｇＯ）、酸化チタン（チタニア、ＴｉＯ2）、酸化ジルコニウム（ジルコニア、ＺｒＯ2）、酸化ケイ素（シリカ、ＳｉＯ2）または酸化イットリウム（イットリア、Ｙ2Ｏ3）等を好適に用いることができる。金属窒化物としては、窒化ケイ素（Ｓｉ3Ｎ4）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化硼素（ＢＮ）または窒化チタン（ＴｉＮ）等を好適に用いることができる。金属炭化物としては、炭化ケイ素（ＳｉＣ）または炭化ホウ素（Ｂ4Ｃ）等を好適に用いることができる。金属硫化物としては、硫酸バリウム（ＢａＳＯ4）等を好適に用いることができる。上述の金属酸化物の中でも、アルミナ、チタニア（特にルチル型構造を有するもの）、シリカまたはマグネシアを用いることが好ましく、アルミナを用いることがより好ましい。
【００６３】  また、無機粒子が、ゼオライト（Ｍ2/nＯ・Ａｌ2Ｏ3・ｘＳｉＯ2・ｙＨ2Ｏ、Ｍは金属元素、ｘ≧２、ｙ≧０）等の多孔質アルミノケイ酸塩、層状ケイ酸塩、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ3）またはチタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ3）等の鉱物を含むようにしてもよい。無機粒子は耐酸化性および耐熱性を備えており、無機粒子を含有する正極対向側面の表面層は、充電時の正極近傍における酸化環境に対しても強い耐性を有する。無機粒子の形状は特に限定されるものではなく、球状、板状、繊維状、キュービック状およびランダム形状等のいずれも用いることができる。
【００６４】  無機粒子の粒径は、１ｎｍ以上１０μｍ以下の範囲内であることが好ましい。１ｎｍより小さいと入手が困難であり、１０μｍより大きいと電極間距離が大きくなり、限られたスペースで活物質充填量が十分得られず電池容量が低下してしまうからである。
【００６５】  表面層を構成する樹脂材料としては、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン等の含フッ素樹脂、フッ化ビニリデン−テトラフルオロエチレン共重合体、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体等の含フッ素ゴム、スチレン−ブタジエン共重合体またはその水素化物、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体またはその水素化物、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体またはその水素化物、メタクリル酸エステル−アクリル酸エステル共重合体、スチレン−アクリル酸エステル共重合体、アクリロニトリル−アクリル酸エステル共重合体、エチレンプロピレンラバー、ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニル等のゴム類、エチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース等のセルロース誘導体、ポリフェニレンエーテル、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルイミド、ポリイミド、全芳香族ポリアミド（アラミド）等のポリアミド、ポリアミドイミド、ポリアクリロニトリル、ポリビニルアルコール、ポリエーテル、アクリル酸樹脂またはポリエステル等の融点およびガラス転移温度の少なくとも一方が１８０℃以上の高い耐熱性を有する樹脂等が挙げられる。これら樹脂材料は、単独で用いてもよいし、２種以上を混合して用いてもよい。中でも、耐酸化性および柔軟性の観点からは、ポリフッ化ビニリデン等のフッ素系樹脂が好ましく、耐熱性の観点からは、アラミドまたはポリアミドイミドを含むことが好ましい。
【００６６】  表面層の形成方法としては、例えば、マトリックス樹脂、溶媒および無機粒子からなるスラリーを基材（多孔質膜）上に塗布し、マトリックス樹脂の貧溶媒且つ上記溶媒の親溶媒浴中を通過させて相分離させ、その後、乾燥させる方法を用いることができる。
【００６７】  なお、上述した無機粒子は、基材としての多孔質膜に含有されていてもよい。また、表面層が無機粒子を含まず、樹脂材料のみにより構成されていてもよい。
【００６８】（電解液）  電解液は、いわゆる非水電解液であり、有機溶媒（非水溶媒）と、この有機溶媒に溶解された電解質塩とを含んでいる。電解液が、電池特性を向上するために、公知の添加剤を含んでいてもよい。なお、電解液に代えて、電解液と、この電解液を保持する保持体となる高分子化合物とを含む電解質層を用いるようにしてもよい。この場合、電解質層は、ゲル状となっていてもよい。
【００６９】  有機溶媒としては、炭酸エチレンまたは炭酸プロピレン等の環状の炭酸エステルを用いることができ、炭酸エチレンおよび炭酸プロピレンのうちの一方、特に両方を混合して用いることが好ましい。サイクル特性をさらに向上させることができるからである。
【００７０】  有機溶媒としては、また、これらの環状の炭酸エステルに加えて、炭酸ジエチル、炭酸ジメチル、炭酸エチルメチルまたは炭酸メチルプロピル等の鎖状の炭酸エステルを混合して用いることが好ましい。高いイオン伝導性を得ることができるからである。
【００７１】  有機溶媒としては、さらにまた、２，４−ジフルオロアニソールまたは炭酸ビニレンを含むこと好ましい。２，４−ジフルオロアニソールは放電容量をさらに向上させることができ、また、炭酸ビニレンはサイクル特性をさらに向上させることができるからである。よって、これらを混合して用いれば、放電容量およびサイクル特性をさらに向上させることができるので好ましい。
【００７２】  これらの他にも、有機溶媒としては、炭酸ブチレン、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、１，２−ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、２−メチルテトラヒドロフラン、１，３−ジオキソラン、４−メチル−１，３−ジオキソラン、酢酸メチル、プロピオン酸メチル、アセトニトリル、グルタロニトリル、アジポニトリル、メトキシアセトニトリル、３−メトキシプロピロニトリル、Ｎ，Ｎ−ジメチルフォルムアミド、Ｎ−メチルピロリジノン、Ｎ−メチルオキサゾリジノン、Ｎ，Ｎ−ジメチルイミダゾリジノン、ニトロメタン、ニトロエタン、スルホラン、ジメチルスルフォキシドまたはリン酸トリメチル等が挙げられる。
【００７３】  なお、これらの有機溶媒の少なくとも一部の水素をフッ素で置換した化合物は、組み合わせる電極の種類によっては、電極反応の可逆性を向上させることができる場合があるので、好ましい場合もある。
【００７４】  電解質塩としては、例えばリチウム塩が挙げられ、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。リチウム塩としては、ＬｉＰＦ6、ＬｉＢＦ4、ＬｉＡｓＦ6、ＬｉＣｌＯ4、ＬｉＢ（Ｃ6Ｈ5）4、ＬｉＣＨ3ＳＯ3、ＬｉＣＦ3ＳＯ3、ＬｉＮ（ＳＯ2ＣＦ3）2、ＬｉＣ（ＳＯ2ＣＦ3）3、ＬｉＡｌＣｌ4、ＬｉＳｉＦ6、ＬｉＣｌ、ジフルオロ［オキソラト−Ｏ，Ｏ'］ホウ酸リチウム、リチウムビスオキサレートボレート、またはＬｉＢｒ等が挙げられる。中でも、ＬｉＰＦ6は高いイオン伝導性を得ることができると共に、サイクル特性をさらに向上させることができるので好ましい。
【００７５】［電池の動作］  上述の構成を有する電池では、充電を行うと、例えば、正極活物質層２１Ｂからリチウムイオンが放出され、電解液を介して負極活物質層２２Ｂに吸蔵される。また、放電を行うと、例えば、負極活物質層２２Ｂからリチウムイオンが放出され、電解液を介して正極活物質層２１Ｂに吸蔵される。
【００７６】［電池の製造方法］  次に、本発明の第１の実施形態に係る電池の製造方法の一例について説明する。
【００７７】（正極の作製工程）  正極２１を次にようにして作製する。まず、例えば、正極活物質と、バインダーと、導電助剤とを混合して正極合剤を調製し、この正極合剤をＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）等の溶剤に分散させてペースト状の正極合剤スラリーを作製する。次に、この正極合剤スラリーを正極集電体２１Ａに塗布し溶剤を乾燥させ、ロールプレス機等により圧縮成型することにより正極活物質層２１Ｂを形成し、正極２１を得る。最後に、矩形状の一辺に延設部（正極集電体２１Ａの露出部）が設けられた形状に正極２１を切断（スリット）することにより、複数の正極２１を得る。
【００７８】（負極の作製工程）  負極２２を次のようにして作製する。まず、例えば、負極活物質と、バインダーとを混合して負極合剤を調製し、この負極合剤をＮ−メチル−２−ピロリドン等の溶剤に分散させてペースト状の負極合剤スラリーを作製する。次に、この負極合剤スラリーを負極集電体２２Ａに塗布し溶剤を乾燥させ、ロールプレス機等により圧縮成型することにより負極活物質層２２Ｂを形成し、負極２２を得る。最後に、矩形状の一辺に延設部（負極集電体２２Ａの露出部）が設けられた形状に負極２２を切断（スリット）することにより、複数の負極２２を得る。
【００７９】（電極体の作製工程）  積層型の電極体２０を次のようにして作製する。まず、矩形状を有する複数のセパレータ２３を準備する。続いて、複数の正極２１、負極２２およびセパレータ２３を、負極２２、セパレータ２３、正極２１、セパレータ２３、・・・、セパレータ２３、正極２１、セパレータ２３、負極２１の順で積み重ねて、積層型の電極体２０を作製する。次に、積層した複数の正極２１の延設部同士を接合するとともに、この接合した延設部に対して正極リード１１を電気的に接続する。また、積層した複数の負極２２の延設部同士を接合するとともに、この接合した延設部に対して負極リード１２を電気的に接続する。接続の方法としては、例えば、超音波溶接、抵抗溶接、半田付けなどが挙げられるが、熱による接続部のダメージを考慮すると、超音波溶、抵抗溶接などの熱影響の少ない方法を用いることが好ましい。
【００８０】（封止工程）  外装材１０により電極体２０を次のようにして封止する。まず、電極体２０を外装材１０に挟み、一辺を除く外周縁部を熱融着して袋状とし、外装材１０の内部に収納する。その際、正極リード１１および負極リード１２と外装材１０との間に密着フィルム１３を挿入する。なお、正極リード１１、負極リード１２にそれぞれ密着フィルム１３を予め取り付けておいてもよい。次に、未融着の一辺から電解液を外装材１０の内部に注入したのち、未融着の一辺を真空雰囲気下で熱融着して密封する。以上により、図１、図２に示した電池が得られる。
【００８１】［効果］  第１の実施形態に係る電池では、複数の正極２１および複数の負極２２がセパレータ２３を間に挟むようにして交互に積み重ねられた積層型の電極体２０と、融点が１６６℃以下であるフッ素系バインダーを含む正極活物質層２１Ｂとが組み合わされている。これにより、扁平形状を有する巻回型の電極体に比べて、負極上におけるＬｉ化合物の堆積を抑制することができる。また、フッ素系バインダーにより正極活物質粒子を良好に被覆することができるため、充電時に正極活物質層２１Ｂのエッジ部の電位が高くなった際にも、正極活物質と電解液との反応進行を抑制する、すなわち正極活物質の劣化進行を抑制することができる。したがって、充放電サイクル前においても電池の加熱安全性の低下を抑制することができるのみならず、充放電サイクル後においても電池の加熱安全性の低下を抑制することができる。また、良好なサイクル特性を得ることもできる。
【００８２】＜２  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池を備える電子機器について説明する。
【００８３】  図４は、本発明の第２の実施形態に係る電子機器４００の構成の一例を示す。電子機器４００は、電子機器本体の電子回路４０１と、電池パック３００とを備える。電池パック３００は、正極端子３３１ａおよび負極端子３３１ｂを介して電子回路４０１に対して電気的に接続されている。電子機器４００は、電池パック３００を着脱自在な構成を有していてもよい。
【００８４】  電子機器４００としては、例えば、ノート型パーソナルコンピュータ、タブレット型コンピュータ、携帯電話（例えばスマートフォン等）、携帯情報端末（Personal Digital Assistants：ＰＤＡ）、表示装置（ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）、ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイ、電子ペーパ等）、撮像装置（例えばデジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ等）、オーディオ機器（例えばポータブルオーディオプレイヤー）、ゲーム機器、コードレスフォン子機、電子書籍、電子辞書、ラジオ、ヘッドホン、ナビゲーションシステム、メモリーカード、ペースメーカー、補聴器、電動工具、電気シェーバー、冷蔵庫、エアコン、テレビ、ステレオ、温水器、電子レンジ、食器洗い器、洗濯機、乾燥器、照明機器、玩具、医療機器、ロボット、ロードコンディショナー、信号機等が挙げられるが、これに限定されるものでなない。
【００８５】（電子回路）  電子回路４０１は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、周辺ロジック部、インターフェース部および記憶部等を備え、電子機器４００の全体を制御する。
【００８６】（電池パック）  電池パック３００は、組電池３０１と、充放電回路３０２とを備える。電池パック３００が、必用に応じて組電池３０１および充放電回路３０２を収容する外装材（図示せず）をさらに備えるようにしてもよい。
【００８７】  組電池３０１は、複数の二次電池３０１ａを直列および／または並列に接続して構成されている。複数の二次電池３０１ａは、例えばｎ並列ｍ直列（ｎ、ｍは正の整数）に接続される。なお、図４では、６つの二次電池３０１ａが２並列３直列（２Ｐ３Ｓ）に接続された例が示されている。二次電池３０１ａとしては、上述の第１の実施形態に係る電池が用いられる。
【００８８】  ここでは、電池パック３００が、複数の二次電池３０１ａにより構成される組電池３０１を備える場合について説明するが、電池パック３００が、組電池３０１に代えて１つの二次電池３０１ａを備える構成を採用してもよい。
【００８９】  充放電回路３０２は、組電池３０１の充放電を制御する制御部である。具体的には、充電時には、充放電回路３０２は、組電池３０１に対する充電を制御する。一方、放電時（すなわち電子機器４００の使用時）には、充放電回路３０２は、電子機器４００に対する放電を制御する。
【００９０】  外装材としては、例えば、金属、高分子樹脂またはこれらの複合材料等より構成されるケースを用いることができる。複合材料としては、例えば、金属層と高分子樹脂層とが積層された積層体が挙げられる。
【実施例】
【００９１】  以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。【００９２】  以下の実施例および比較例におけるフッ素系バインダーの融点は、上述の第１の実施形態にて説明した測定方法により求められたものである。【００９３】［実施例１−１］（正極の作製工程）  正極を次のようにして作製した。まず、正極活物質としてリチウムコバルト複合酸化物（ＬｉＣｏＯ2）９９．２質量％と、バインダーとして融点が１５５℃のポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ（フッ化ビニリデンのホモポリマー））０．５質量％と、導電剤としてカーボンナノチューブ０．３質量％とを混合することにより正極合剤としたのち、この正極合剤を有機溶剤（Ｎ−メチル−２−ピロリドン：ＮＭＰ）に分散させて、ペースト状の正極合剤スラリーとした。続いて、コーティング装置を用いて正極集電体（アルミニウム箔）に正極合剤スラリーを塗布してから乾燥させて、正極活物質層を形成した。次に、プレス機を用いて正極活物質層を圧縮成型することにより、正極を得た。最後に、矩形状の一辺に延設部（正極集電体露出部）が設けられた形状に正極を切断（スリット）することにより、複数の正極を得た。【００９４】（負極の作製工程）  負極を次のようにして作製した。まず、負極活物質として人造黒鉛粉末９６質量％と、第１のバインダーとしてスチレンブタジエンラバー（ＳＢＲ）１質量％と、第２のバインダーとしてポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）２質量％と、増粘剤としてカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）１質量％とを混合することにより負極合剤としたのち、この負極合剤を溶剤に分散させて、ペースト状の負極合剤スラリーとした。続いて、コーティング装置を用いて負極集電体（銅箔）に負極合剤スラリーを塗布してから乾燥させた。次に、プレス機を用いて負極活物質層を圧縮成型することにより、負極を得た。最後に、矩形状の一辺に延設部（負極集電体露出部）が設けられた形状に負極を切断（スリット）することにより、複数の負極を得た。【００９５】（電解液の調製工程）  電解液を次のようにして調製した。まず、炭酸エチレン（ＥＣ）と炭酸プロピレン（ＰＣ）と炭酸ジエチル（ＤＥＣ）とを、質量比でＥＣ：ＰＣ：ＤＥＣ＝１５：１５：７０となるようにして混合して混合溶媒を調製した。続いて、この混合溶媒に、電解質塩として六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ6）を１ｍｏｌ／ｌとなるように溶解させて電解液を調製した。【００９６】（ラミネート型電池の作製工程）  ラミネート型電池を次のようにして作製した。まず、上述のようにして得られた複数の正極の両面、複数の負極の両面にそれぞれＰＶｄＦ層を形成した。続いて、セパレータとして矩形状を有する複数の微多孔性のポリエチレンフィルムを準備し、正極、セパレータ、負極、セパレータの順に繰り返し積み重ねて積層型の電極体を得た。この積み重ねに際しては、電極体の厚み方向（積層方向）から見て、正極活物質層の投影面が負極活物質層の投影面の内側に収まるように、負極と正極の相対位置を調整した。【００９７】  次に、正極の延設部を同時にアルミニウム製の正極リードに超音波溶接した。同様にして、負極の延設部を同時にニッケル製��負極リードに超音波溶接した。次に、積層型の電極体を、軟質アルミニウム層を有する矩形状の外装材を折りたたむことで外装し、積層型の電極体の周辺の正極リードおよび負極リードの導出辺と、一方のサイド側（長辺側）の一辺とを熱融着して封止し、他方のサイド側（長辺側）の一辺は熱融着せずに開口を有するようにした。外装材としては、最外層から順に２５μｍ厚のナイロンフィルムと、４０μｍ厚のアルミニウム箔と、３０μｍ厚のポリプロピレンフィルムとが積層された防湿性のアルミラミネートフィルムを用いた。【００９８】  その後、電解液を外装材の開口から注入し、外装材の残りの１辺を減圧下において熱融着し、積層型の電極体を密封した。これにより、目的とするラミネート型電池が得られた。なお、このラミネート型電池は、正極活物質量と負極活物質量とを調整し、完全充電時における開回路電圧（すなわち電池電圧）が４．４５Ｖになるように設計されたものである。【００９９】［実施例１−２〜１−８］  表１に示すように、正極活物質としてリチウムコバルト複合酸化物（ＬｉＣｏＯ2）９８．８〜９０．０質量％と、バインダーとして融点が１５５℃のポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）０．７〜５．０質量％と、導電剤としてカーボンブラック０．５〜５．０質量％とを混合することにより正極合剤とすること以外は実施例１−１と同様にしてラミネート型電池を得た。【０１００】［比較例１−１］（正極の作製工程）  実施例１−１と同様にして正極を作製したのち、正極を帯状に切断（スリット）することにより、長手方向の両端に正極集電体露出部が設けられた正極を得た。【０１０１】（負極の作製工程）  実施例１−１と同様にして負極を作製したのち、負極を帯状に切断（スリット）することにより、長手方向の両端に負極集電体露出部が設けられた負極を得た。【０１０２】（電解液の調製工程）  実施例１−１と同様にして電解液を調製した。【０１０３】（ラミネート型電池の作製工程）  ラミネート型電池を次のようにして作製した。まず、正極の一端に設けられた正極集電体露出部にアルミニウム製の正極リードを溶接すると共に、負極の一端に設けられた負極集電体露出部に銅製の負極リードを溶接した。続いて、セパレータとして帯状を有する微多孔性のポリエチレンフィルムを準備し、このセパレータの両面にフッ素樹脂（フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＶＤＦ−ＨＦＰ共重合体））をコートした。次に、上述ようにして得られた正極および負極をセパレータを介して密着させたのち、長手方向に巻回して、最外周部に保護テープを貼り付けることにより、扁平形状を有する巻回型の電極体を得た。この際、電極体の外周部にセパレータを介して正極集電体露出部と負極集電体露出部とが対向する構造（箔−箔対向構造）が形成されると共に、正極リードおよび負極リードが電極体の内周側から引き出されるように正極および負極を巻回した。次に、巻回型の電極体を、実施例１−１と同様にして、軟質アルミニウム層を有する矩形状の外装材により密封した。これにより、目的とするラミネート型電池が得られた。【０１０４】［比較例１−２〜１−６］  実施例１−２〜１−６と同様にして正極を作製したのち、正極を帯状に��断（スリット）することにより、長手方向の両端に正極集電体露出部が設けられた正極を得たこと以外は比較例１−１と同様にしてラミネート型電池を得た。但し、正極バインダーが４．０質量％以上となる比較例１−５、１−６では、正極が硬くなり、巻回時に正極に割れが生じたため、電池を作製することができなかった。【０１０５】（実施例２−１〜２−８）  バインダーとして融点が１６６℃のポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）を用いること以外は実施例１−１〜１−８と同様にしてラミネート型電池を得た。【０１０６】（比較例２−１〜２−６）  バインダーとして融点が１６６℃のポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）を用いること以外は比較例１−１〜１−６と同様にしてラミネート型電池を得た。但し、正極バインダーが４．０質量％以上となる比較例２−５、２−６では、正極が硬くなり、巻回時に正極に割れが生じたため、電池を作製することができなかった。【０１０７】（比較例３−１〜３−８）  バインダーとして融点が１７２℃のポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）を用いること以外は実施例１−１〜１−８と同様にしてラミネート型電池を得た。【０１０８】（比較例４−１〜４−６）  バインダーとして融点が１７２℃のポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）を用いること以外は比較例１−１〜１−６と同様にしてラミネート型電池を得た。但し、正極バインダーが４．０質量％以上となる比較例４−５、４−６では、正極が硬くなり、巻回時に正極に割れが生じたため、電池を作製することができなかった。【０１０９】［評価］  上述のようにして得られたラミネート型電池について、以下のようにして充放電サイクル試験、充放電サイクル前後の加熱安全性試験、および正極割れの評価を行った。【０１１０】（充放電サイクル試験）  まず、電池を設計満充電電圧である４．４５Ｖまで定電流定電圧充電（ＣＣＣＶ充電）を行った。定電流値は１ＩｔＡとし、充電終了条件は０．０２ＩｔＡとした。次に、定電流放電（ＣＣ放電）で３Ｖに達するまで１ＩｔＡで放電し、これを１サイクルとした。上記条件で１０００サイクルの充放電を行い、１サイクル目の放電容量を１００％としたときの１０００サイクル後の容量維持率を求めた。【０１１１】（充放電サイクル前の加熱安全性試験）  電池を満充電にした後、５℃／ｍｉｎで１４０℃まで昇温し、１時間保持することにより、電池の熱暴走の有無を確認した。【０１１２】（充放電サイクル後の加熱試験）  まず、充放電サイクル試験と同様にして１０００サイクルの充放電を行った。続いて、充放電サイクル前の加熱安全性試験と同様にして電池の熱暴走の有無を確認した。【０１１３】（正極割れの評価）  巻回した電池を解体し、最内周部の正極集電体に孔が生じているか否かを確認した。【０１１４】  表１は、実施例１−１〜１−８、比較例１−１〜１−６のラミネート型電池の構成および評価結果を示す。【表１】
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【０１１５】  表２は、実施例２−１〜２−８、比較例２−１〜２−６のラミネート型電池の構成および評価結果を示す。【表２】
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【０１１６】  表３は、比較例３−１〜３−８、比較例４−１〜４−６のラミネート型電池の構成および評価結果を示す。【表３】
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【０１１７】  実施例１−１〜１−８、実施例２−１〜２−８、比較例３−１〜３−８の評価結果を比較すると、以下のことがわかる。  積層型の電極体を有するラミネート型電池では、正極バインダーの融点が１６６℃以下であると、良好な充放電サイクル特性（７０％以上の充放電サイクル特性）を得ることができ、かつ、充放電サイクル前後の加熱安全性試験において熱暴走の発生を抑制することができる。また、正極バインダー含有量が４．０％以下であると、特に良好な充放電サイクル特性（８０％以上の充放電サイクル特性）を得ることができる。  これに対して、積層型の電極体を有するラミネート型電池では、正極バインダーの融点が１６６℃を超えると、充放電サイクル特性が低下するのみならず、充放電サイクル前後の加熱試験において熱暴走を抑制することができなくなる。【０１１８】  なお、正極バインダー含有量が４．０％を超えると、充放電サイクル特性に低下が見られる原因は、以下の点にあると考えられる。すなわち、正極活物質層中におけるバインダー比率が高くなることで、電池の内部抵抗が高くなり、充放電の際にジュール発熱（自己発熱）によって、電池の温度が高くなる。その結果、高温環境下における充放電状況になり、正極活物質と電解液が反応するため、サイクル特性が低下すると考えられる。【０１１９】  また、比較例１−１〜１−６、比較例２−１〜２−６、比較例４−１〜４−６の評価結果を比較すると、以下のことがわかる。  扁平形状の巻回型の電極体を有するラミネート型電池では、正極バインダーの融点が１６６℃以下であっても、充放電サイクル特性が低下する。また、充放電サイクル前の加熱試験においては熱暴走の発生を抑制することができるものの、充放電サイクル後の加熱試験においては熱暴走を抑制することができない。  これに対して、扁平形状の巻回型の電極体を有するラミネート型電池では、正極バインダーの融点が１６６℃を超えると、積層型の電極体を有するラミネート型電池と同様に、充放電サイクル特性が低下するのみならず、充放電サイクル前後の加熱試験においては熱暴走を抑制することができなくなる。【０１２０】  なお、比較例１−５、１−６、２−５、２−６、４−５、４−６では、巻回時に正極に割れが発生し、電池を完成することができなかった。これは、正極バインダーの含有量が高いため、正極活物質層の柔軟性が低下したためと考えられる。【０１２１】  したがって、積層型の電極体構成と、融点が１６６℃以下である正極バインダーとを組み合わせることで、充放電サイクル前後の加熱安全性とサイクル特性とを両立することができる。また、サイクル特性を特に向上するためには、バインダー含有量を４．０％以下とすることが好ましい。【０１２２】  以上、本発明の実施形態について具体的に説明したが、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。【０１２３】  例えば、上述の実施形態において挙げた構成、方法、工程、形状、材料および数値等はあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる構成、方法、工程、形状、材料および数値等を用いてもよい。【０１２４】  また、上述の実施形態の構成、方法、工程、形状、材料および数値等は、本発明の主旨を逸脱しない限り、互いに組み合わせることが可能である。
【符号の説明】
【０１２５】  １０    外装材  １１    正極リード  １２    負極リード  １３    密着フィルム  ２０    電極体  ２１    正極  ２１Ａ    正極集電体  ２１Ｂ    正極活物質層  ２２    負極  ２２Ａ    負極集電体  ２２Ｂ    負極活物質層  ２３    セパレータ  ３００    電池パック  ４００    電子機器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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