CN101276937A - 非水电解质电池、电池组和汽车 - Google Patents

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Abstract

本发明提供高温性能得以改善的非水电解质电池，和使用了该非水电解质电池的电池组以及汽车。本发明的非水电解质电池的特征在于，其包含：含有负极层(4b)和负极集电体(4a)的负极(4)；含有正极层(3b)和正极集电体(3a)的正极(3)；和非水电解质，其中所述负极层(4b)含有锂离子嵌入电位为0.4V(相对于Li/Li+)以上的负极活性物质；所述负极集电体(4a)附载有所述负极层(4b)，且由铝或铝合金制成；所述正极层(3b)含有正极活性物质；所述正极集电体(3a)附载有所述正极层(3b)，具有比所述负极集电体(4a)大的总面积和静电比容量，且由铝或铝合金制成。

Description

非水电解质电池、电池组和汽车
技术领域
本发明涉及非水电解质电池、使用了该非水电解质电池的电池组以及汽车。
背景技术
包含以下负极的非水电解质电池，作为一种高能量密度电池或高输出密度电池正在被热烈地进行研究开发：该负极含有锂金属、锂合金、锂化合物或碳材料。迄今为止，包含以下正极和负极的锂离子电池被实用化：正极含有LiCoO2或LiMn2O4作为活性物质，负极含有嵌入和脱嵌Li的碳材料。另外，代替负极中的碳材料的金属氧化物或合金等也正在研究中。
这些负极的集电体通常使用铜箔。但是若使包含由铜箔构成的集电体的非水电解质电池处于过放电状态时，则通过负极的电位升高，会促进铜极的溶解反应，放电容量急剧降低。因此，在非水电解质电池中装有用于防止成为过放电状态的保护电路。但是，装有保护电路的非水电解质电池从能量密度方面考虑是不利的。
因此，例如，如专利文献1中所述，包含以下负极的非水电解质电池被提出：该负极包含由铝或铝合金构成的负极集电体，和含有负极活性物质的负极层，所述负极活性物质选自嵌入和脱嵌锂的金属、合金以及化合物中的至少一种。由此，可以获得能量密度和过放电循环性能均提高的非水电解质电池。
但是，对专利文献1中公开的非水电解质电池来说，在高温环境下的性能成为一个问题。
因此，专利文献2公开了使用表面的表面粗糙化度为50μF/cm2以上的静电容量的铝电解箔作为使用非水电解液的二次电池的正极的集电体。另外，在专利文献2中也公开了可以将该集电体用于负极。
另一方面，专利文献3涉及使用液态的电解质或聚合物电解质的非水系二次电池用的正极体。专利文献3公开的正极体的集电体使用通过浸蚀处理使静电容量为5～40μF/cm2的铝箔。
[专利文献1]日本特开2004-42889
[专利文献2]日本特开平8-298137
[专利文献3]日本特开平11-86875
发明内容
本发明的目的在于提供高温性能得以改善的非水电解质电池，和使用了该非水电解质电池的电池组以及汽车。
本发明的非水电解质电池的特征在于，其包含：含有负极层和负极集电体的负极；含有正极层和正极集电体的正极；和非水电解质，其中所述负极层含有锂离子嵌入电位为0.4V(相对于Li/Li+)以上的负极活性物质；所述负极集电体附载有所述负极层，且由铝或铝合金制成；所述正极层含有正极活性物质；所述正极集电体附载有所述正极层，具有比所述负极集电体大的总面积和静电比容量，且由铝或铝合金制成。
本发明的电池组是包含非水电解质电池的电池组，所述非水电解质电池包含正极、负极和非水电解质。前述非水电解质电池的特征在于，其包含：含有负极层和负极集电体的负极；含有正极层和正极集电体的正极；和非水电解质，其中所述负极层含有锂离子嵌入电位为0.4V(相对于Li/Li+)以上的负极活性物质；所述负极集电体附载有所述负极层，且由铝或铝合金制成；所述正极层含有正极活性物质；所述正极集电体附载有所述正极层，具有比所述负极集电体大的总面积和静电比容量，且由铝或铝合金制成。
本发明的汽车包含非水电解质电池，前述非水电解质电池的特征在于，其包含：含有负极层和负极集电体的负极；含有正极层和正极集电体的正极；和非水电解质，其中所述负极层含有锂离子嵌入电位为0.4V(相对于Li/Li+)以上的负极活性物质；所述负极集电体附载有所述负极层，且由铝或铝合金制成；所述正极层含有正极活性物质；所述正极集电体附载有所述正极层，具有比所述负极集电体大的总面积和静电比容量，且由铝或铝合金制成。
根据本发明，可以提供高温性能优良的非水电解质电池，和使用了该非水电解质电池的电池组以及汽车。
附图说明
图1是表示第一实施方式的非水电解质电池的放电电压曲线的特性图。
图2是表示第一实施方式的非水电解质电池中的正极集电体和负极集电体的总面积的关系的示意图。
图3是第一实施方式的扁平型非水电解质电池的剖面示意图。
图4是详细表示图3的A所示的圆圈部分的局部剖面示意图。
图5是表示第一实施方式的另一种非水电解质电池的局部切开的立体图。
图6是详细表示图5的B所示的圆圈部分的局部剖面示意图。
图7是示意性地表示第一实施方式的非水电解质电池中使用的层叠结构的电极组的立体图。
图8是表示第一实施方式的方形非水电解质电池的局部切开的立体图。
图9是第二实施方式的电池组的分解立体图。
图10是表示图9的电池组的电路的模块图。
图11是表示第三实施方式的串联混合动力汽车的示意图。
图12是表示第三实施方式的并联混合动力汽车的示意图。
图13是表示第三实施方式的串并联混合动力汽车的示意图。
图14是表示第三实施方式的汽车的示意图。
图15是表示第三实施方式的混合动力摩托的示意图。
图16是表示第三实施方式的电动摩托的示意图。
图17是表示第四实施方式的充电式扫除机的示意图。
图18是图17的充电式扫除机的结构图。
符号说明
1，14正极端子、2负极端子、3，86正极、3a正极集电体、3b正极层、4，87负极、4a负极集电体、4b负极层、5，88隔膜、6，9，85电极组、7，8外壳部件、8a～8c热封部、10树脂层、11热塑性树脂层、12金属层、13绝缘膜、21单电池、22组电池、23粘合带、24印制电路布线板、25热敏电阻器、26保护电路、27通电用端子、28正极侧布线、29正极侧接线器、30负极侧布线、31负极侧接线器、31a，31b，32布线、33保护块、35容纳容器、36盖、50，57，59混合动力汽车、51，64内燃机、52发电机、53变换器、54电池组、55，65电动机、56，66车轮、58兼作发电机的电动机、60动力分割机构、61后部座位、62行李室、63混合动力摩托、67电动摩托、70框体、71兼作底座的充电器、72电池组、73控制电路、74电动送风装置、75操作部、81容器、82盖体、83绝缘材料、84负极端子、90垫片、94负极引线接头、95正极引线、96绝缘纸、97外装管
具体实施方式
(第一实施方式)
本发明人们经过认真研究，结果发现：在使用锂离子嵌入电位为0.4V(相对于Li/Li+)以上的负极活性物质的非水电解质电池中，通过由铝或铝合金形成正极集电体和负极集电体两者，且使正极集电体的总面积和静电比容量大于负极集电体，可以改善高温性能。具体地说，通过本发明，可以实现：即使在高温环境条件下也具有优良的充放电循环性能，且在这种条件下保存时也能获得高的容量恢复率的非水电解质电池。
图1表示使用钴酸锂(LiCoO2)作为正极活性物质，并在负极活性物质中使用尖晶石结构的钛酸锂(Li4+xTi5O12)的非水电解质电池在45℃下的放电电压曲线。通过使正极集电体的静电比容量大于负极集电体的静电比容量，即使在例如45℃以上的高温环境下，也如正极电位曲线A和负极电位曲线B所示，电池在放电末期的正极电位的下降缓和，而负极的电位上升急剧。因此，可以用负极电位的变化来控制放电末期的电池电压变化(由曲线C表示)，抑制正极的过放电。
相对于此，若正极集电体的静电比容量小于负极集电体的静电比容量，则如正极电位曲线D所示，在放电末期的比较初期的阶段，正极电位开始下降。其结果，由于放电末期的电池电压变化受正极电位的变化控制，因此正极将产生由过放电引起的劣化。另外，图1中，用V1表示正极电位曲线A和负极电位曲线B的电位差，用V2表示正极电位曲线D和负极电位曲线B的电位差。
通过使正极和负极具有特定的静电比容量的关系，从正极整体来看可以抑制过放电。但是，由于在正极的面内方向上过放电的进行程度(放电末期的正极电位的下降程度)有不均匀的情况，因此在高温环境条件下的充放电循环性能和保存时的容量恢复率的改善还不充分。若使正极集电体的总面积与负极集电体的总面积相等，或小于负极集电体的总面积，则充放电时电流集中在正极的端面附近。其结果，在基于正极的端面附近的放电反应的正极电压变化中，由于放电末期的电压产生急剧下降，因此在正极的端面附近会比其它位置更早地进行由过放电引起的劣化。所以，在高温环境条件下的充放电循环性能和保存时的容量恢复率变得不充分。
图2表示正极集电体3a的总面积和负极集电体4a的总面积的关系。这里对于集电体的总面积，使用将集电体的每一个表面的面积合计而得到的值。通过使正极集电体3a的总面积大于负极集电体4a的总面积，可以使正极的端面附近与负极不相对向，因此充放电时电流不会集中于正极端面附近。其结果，可以使正极的端面附近的过放电深度和其它位置的过放电深度之间的差异变小，因此可以减少正极面内方向上的过放电深度的不均匀。
根据以上说明，通过使正极集电体的总面积和静电比容量大于负极集电体，可以抑制高温环境下的正极的过放电，同时减少其面内方向上的不均匀，因此，在高温环境条件下保存时也可以得到高的容量恢复率，且在高温条件下也可以实现优良的充放电循环性能。
优选的是正极集电体的总面积相对于负极集电体的总面积之比(Ap/An)满足下述式(1)。
            1＜Ap/An≤1.2             (1)
其中，An为上述负极集电体的总面积，Ap为上述正极集电体的总面积。
如前所述，虽然比值(Ap/An)大于1，但若超过1.2，则由于实质上未进行充放电反应的正极容量增加，因此有可能导致不能获得高的重量能量密度。比值(Ap/An)的更优选的范围是1.01～1.1的范围。当在此范围时，正极的端面附近的放电末期的电位下降缓慢，因此由过放电引起的寿命降低得以大幅度改善。
正极面内方向上的过放电深度的不均匀有伴随着电池的大型化而扩大的倾向。因此，当负极集电体的总面积An在500cm2以上时，若制成本实施方式的构成，则可以获得充分的效果。
下面对负极、正极和非水电解质进行说明。
1)负极
该负极包含负极集电体，和附载在负极集电体的一个表面或两个表面上、且含有负极活性物质、导电剂和粘合剂的负极层。
负极集电体由铝箔或铝合金箔形成。为了提高耐蚀性和实现高强度化，铝的纯度优选为99.5％以上，进一步优选的范围是99.99％以上。作为铝合金，优选的是除了含有铝之外，还含有选自铁、镁、锌、锰和硅中的一种以上的元素。例如，Al-Fe合金、Al-Mn系合金以及Al-Mg系合金可以获得比铝更高的强度。另一方面，铝和铝合金中的镍、铬等过渡金属的含量优选为100ppm以下(含0ppm)。例如，对Al-Cu系合金来说，强度高，但耐蚀性恶化，因此作为集电体是不适合的。铝合金中的铝含量优选为99.5重量％以上。
负极集电体的厚度优选为10μm～30μm。若负极集电体的厚度薄到低于10μm，则容易生成气孔或裂缝，因此有可能导致寿命性能降低。
负极集电体的静电比容量优选的是低于20μF/cm2。另外，负极集电体的表面，优选的是不进行表面粗糙化处理而是被覆致密的氧化铝层的形态。具有上述静电比容量和表面形态的负极集电体的气孔或裂缝少，抗拉强度大。由此，可以避免施加很大的压制压时发生负极集电体的断裂，因此可以实现使用了平均粒径为1μm以下的负极活性物质的高密度的负极。由此，可以提供高容量、且在快速充电和高输出放电的条件下具有优良的循环性能的非水电解质电池。静电比容量的更优选的范围是0.01μF/cm2～15μF/cm2。
对负极集电体的静电容量的测定方法进行说明。切出负极集电体中未形成负极层的部分，在纯水中进行超声波洗净后，进行静电容量的测定。负极集电体中未形成负极层的部分不存在时，在干燥气氛下将负极浸渍于碳酸二甲基酯溶剂中，溶解除去负极中的电解质，使其干燥。将其浸渍于纯水(热水)中使负极层从负极集电体上脱落下来。然后进行超声波洗净后，进行静电容量的测定。
静电容量的测定是在1000ml纯水中溶解150g己二酸铵而得到的电解液中对电极、工作电极均使用相同的试验片，进行浸渍，60分钟后用静电容量计测定静电容量。测定温度为30℃±2℃。
负极活性物质可以使用锂离子嵌入电位为0.4V(相对于Li/Li+)以上的金属氧化物、金属硫化物、金属氮化物、合金等。锂离子嵌入电位低于0.4V(相对于Li/Li+)时，若正极集电体的总面积大于负极集电体的总面积，则由于会在负极析出锂树枝状晶体，因此充放电循环性能劣化。为了获得高电池电压，优选的是锂离子嵌入电位为0.4V(相对于Li/Li+)～3V(相对于Li/Li+)的范围。进一步优选的范围是0.4V(相对于Li/Li+)～2V(相对于Li/Li+)。
作为在0.4V(相对于Li/Li+)～3V(相对于Li/Li+)的范围内可以嵌入锂的金属氧化物，可以列举出例如钛系氧化物、锂钛氧化物，例如WO3等钨氧化物，例如SnB0.4P0.6O3.1等非晶形锡氧化物，例如SnSiO3等锡硅氧化物，例如SiO等氧化硅等。
作为钛系氧化物，可以使用进行充放电反应之前不嵌入锂，且金属成分中含有钛的金属氧化物。例如，可以列举出：TiO2，含有Ti和选自P、V、Sn、Cu、Ni、Co和Fe中的至少一种元素的复合氧化物。TiO2优选的是锐钛矿型热处理温度为300～500℃的低结晶性的TiO2。作为含有Ti和选自P、V、Sn、Cu、Ni、Co和Fe中的至少一种元素的复合氧化物，例如可以列举出：TiO2-P2O5、TiO2-V2O5、TiO2-P2O5-SnO2、TiO2-P2O5-MeO(Me是选自Cu、Ni、Co和Fe中的至少一种元素)等。优选的是该复合氧化物具有结晶相和非晶相共存、或非晶相单独存在的微观结构。通过具有这样的微观结构，可以大幅提高循环性能。
负极活性物质优选的是锂钛氧化物。作为锂钛氧化物，例如可以列举出：Li4+xTi5O12(x随着充放电反应而在0≤x≤3的范围内变化)之类的具有尖晶石结构的钛酸锂，Li2+yTi3O7(y随着充放电反应而在0≤y≤3的范围内变化)之类的具有斜方锰矿型结构的钛酸锂等。
锂钛氧化物由于可以抑制和高温环境下的非水电解质的反应，因此可以抑制高温环境下的自放电。另外，锂钛氧化物伴随锂的嵌入和脱嵌的膨胀收缩程度小，因此可以抑制反复进行快速充电时在负极产生急剧的膨胀收缩，可以抑制反复进行快速充电时负极活性物质的结构破坏。通过将该锂钛氧化物的平均粒径设定在1μm以下，可以缩短锂离子的扩散时间，且提高比表面积，因此即使在进行快速充电或高输出放电时，也可以获得高的活性物质利用率。所以，可以提供作为以下使用的适宜的非水电解质电池：代替作为车辆用起动机电源使用的铅电池的二次电池、搭载在电动汽车或混合动力车上的车载用二次电池、用于电力的均衡化的电力贮藏用二次电池。
作为可以0.4V(相对于Li/Li+)～3V(相对于Li/Li+)的范围嵌入锂的金属硫化物，可以列举出：例如TiS2等硫化锂，例如MoS2等硫化钼，例如FeS、FeS2和LixFeS2等硫化铁等。
作为在0.4V(相对于Li/Li+)～3V(相对于Li/Li+)的范围内可以嵌入锂的金属氮化物，可以列举出：例如LixCoyN(0＜x＜4，0＜y＜0.5)锂钴氮化物等。
负极活性物质的平均粒径优选为1μm以下。由此，可以进一步提高高温环境下的充放电循环性能。特别是在高输出放电时该效果更显著。另外，更优选的平均粒径为0.3μm以下。但是，若平均粒径过小，则容易产生一次粒子的凝集，非水电解质的分布偏向于负极，有可能导致正极的电解质的枯竭，因此其下限值优选为0.001μm。
平均粒径为1μm以下的负极活性物质可以通过下述方式来得到：将活性物质原料进行反应合成而制成活性物质前驱体后，进行烧成处理，使用球磨机或喷射式粉碎机等粉碎机实施粉碎处理而得到。另外，在烧成处理中，有时活性物质前驱体的一部分凝集，成长为粒径较大的二次粒子。因此，负极活性物质中容许含有二次粒子。由于粒径小的物质的粉碎处理简便，因此活性物质前驱体优选为1μm以下的粉末。
作为导电剂，可以使用碳材料。例如可以列举出：乙炔黑、炭黑、焦炭、碳纤维、石墨等。
作为粘合剂，例如可以列举出：聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏二氟乙烯(PVdF)、氟橡胶、丁苯橡胶等。
对于负极的活性物质、导电剂和粘合剂的配合比，优选的是：负极活性物质为80重量％～95重量％的范围，导电剂为3重量％～18重量％的范围，粘合剂为2重量％～7重量％的范围。对导电剂而言，通过使其为3重量％以上，可以发挥上述效果，通过使其为18重量％以下，可以降低高温保存下的导电剂表面上的非水电解质的分解。对粘合剂而言，通过使其为2重量％以上，可以获得充分的电极强度，通过使其为7重量％以下，可以减少电极的绝缘部。
负极的密度优选为1.5g/cm3～5g/cm3。由此，可以获得高的电池容量。进一步优选的范围是2g/cm3～4g/cm3。
负极例如可以通过如下方法来制成：将负极活性物质、导电剂和粘合剂悬浊在适当的溶剂中，将该悬浊物涂布于负极集电体的一个表面或两个表面上，进行干燥，压制而制成。
3)正极
该正极包含正极集电体，和附载在正极集电体的一个表面或两个表面上、且含有正极活性物质、导电剂和粘合剂的正极层。
正极集电体由铝箔或铝合金箔形成。作为铝合金，优选的是除了含有铝之外，还含有选自铜、铁、镁、锌、锰和硅中的一种以上的元素。特别优选的是铝纯度为99％以上，含有0.05重量％～0.3重量％的铜和锰中的至少一种元素的铝合金箔。
正极集电体的静电比容量优选为20μF/cm2～150μF/cm2。在该范围时，可以抑制放电末期的急剧的电位降低，减少过放电。若静电比容量小于20μF/cm2，则有可能导致不能获得充分的效果。另外，若静电比容量超过150μF/cm2，则正极集电体的抗拉强度可能降低。更优选的范围是25μF/cm2～100μF/cm2。
静电比容量为20μF/cm2～150μF/cm2的正极集电体例如可以按照下面说明的方法来制作。正极集电体的组成优选是铝纯度为99％以上、且含有0.05重量％～0.3重量％的铜和锰中的至少一种元素的铝合金。这是因为：通过将具有该组成的铝合金箔进行例如表面粗糙化(浸蚀)处理，可以很容易地制作静电比容量为上述范围的正极集电体。
作为化学上的表面粗糙化处理，可以列举出在含有氯化物离子的溶液中进行化学(无电解)方式的浸蚀，或进行电化学方式的浸蚀。进行化学方式的表面粗糙化处理时，铝的纯度优选为99％～99.5％，电化学方式的浸蚀可以使用直流浸蚀或交流浸蚀，但优选的是通过交流浸蚀来均匀地形成大小为0.05μm～0.5μm左右的细小的坑。另外，还需要抑制由阳极氧化产生的化学生成覆盖膜的形成。因此，优选的是在干燥环境下或不活泼气氛下进行干燥、保存。
对正极集电体的静电容量的测定方法进行说明。切出正极集电体中未形成正极层的部分，在纯水中进行超声波洗净后，进行静电容量的测定。当正极集电体中未形成正极层的部分不存在时，在干燥气氛下将正极浸渍于碳酸二甲酯溶剂中，溶解除去正极中的电解质，使其干燥。将其浸渍于纯水(热水)中使正极层从正极集电体上脱落下来。进一步进行超声波洗净后，进行静电容量的测定。静电容量的测定是按照与就负极集电体中所说明的相同的方法进行。
正极集电体的厚度优选为10μm～30μm。若正极集电体的厚度薄到低于10μm，则容易生成气孔或裂缝，因此有可能导致寿命性能降低。
正极集电体每个表面的正极层的量(单位面积重量)优选的是20g/m2～200g/m2。当在该范围时，正极活性物质被均匀地利用，可以缓和大电流放电时放电末期急剧的电压降低，因此可以大幅改善由过放电引起的寿命降低。
作为正极活性物质，可以列举出：氧化物、硫化物、聚合物等。
作为氧化物，可以列举出：例如，二氧化锰(MnO2)、氧化铁、氧化铜、氧化镍，例如LixMn2O4或LixMnO2等锂锰氧化物，例如LixNiO2等锂镍氧化物，例如LixCoO2等锂钴氧化物，例如LiNi1-yCoyO2等锂镍钴氧化物，例如LiMnyCo1-yO2等锂锰钴氧化物，例如LixNiyMnzCo1-y-zO2等锂镍锰钴氧化物，例如LixMn2-yNiyO4等尖晶石型锂锰镍氧化物，例如LixFePO4、LixFe1 -yMnyPO4、LixCoPO4等具有橄榄石结构的锂磷氧化物，例如Fe2(SO4)3等硫酸铁，例如V2O5等钒氧化物等。此外，x、y、z优选在0～1的范围内。
例如，作为聚合物，可以列举出：聚苯胺和聚吡咯等导电性聚合物材料、二硫化物系聚合物材料等。另外，也可以使用硫(S)，氟化碳等。
作为可以得到高正极电压的正极活性物质，可以列举出：锂锰氧化物、锂镍氧化物、锂钴氧化物、锂镍钴氧化物、锂镍锰钴氧化物、尖晶石型锂锰镍氧化物、锂锰钴氧化物、磷酸铁锂等。
作为可以获得充分效果的正极活性物质和负极活性物质的组合，可以列举出在正极活性物质中使用锂钴系氧化物和具有尖晶石型结构的锂锰系氧化物中的至少一种氧化物，在负极活性物质中使用具有尖晶石型结构的钛酸锂的情形。由于上述正极活性物质的放电电压的平坦性优良，因此通过使正极集电体的总面积和静电比容量大于负极集电体，用负极电位变化来控制放电末期的电池电压变化，从而可以使正极的过放电的进行更加延迟。因此，可以进一步提高高温条件下的充放电循环性能和在高温环境下保存时的容量恢复率。
作为具有尖晶石型结构的锂锰系氧化物，可以列举出例如具有尖晶石结构的锂锰氧化物{例如LixMn2O4(0＜x≤1)、LixMnO2(0＜x≤1)}，具有尖晶石结构的锂锰镍氧化物{例如LixMn2-yNiyO4(0＜x≤1、0＜y≤0.6)}等。
作为锂钴系氧化物，可以列举出例如锂钴氧化物{例如LixCoO2(0＜x≤1.1)之类的钴酸锂}等。锂钴系氧化物特别优选的是在表面上存在有选自Mg、Al、Ti、Sn、Zr、Ba和B中的1种以上元素的钴酸锂粒子。通过这些钴酸锂粒子，可以抑制非水电解质的由正极产生的氧化分解反应，抑制正极的界面电阻的升高。因此，可以抑制放电末期的急剧的电压下降，大幅改善由过放电引起的寿命降低。另外，对于元素来说，优选的是含有该元素的金属氧化物层通过被覆钴酸锂粒子的表面的至少一部分，而存在于钴酸锂粒子的表面上。
作为导电剂，例如可以列举出：乙炔黑、炭黑、石墨等。
作为粘合剂，例如可以列举出：聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏二氟乙烯(PVdF)、氟橡胶等。
对于正极活性物质、导电剂和粘合剂的配合比，优选的是：正极活性物质为80重量％～95重量％的范围，导电剂为3重量％～18重量％的范围，粘合剂为2重量％～7重量％的范围。对导电剂而言，通过使其为3重量％以上，可以发挥上述效果，通过使其为18重量％以下，可以降低高温保存下导电剂表面上的非水电解质的分解。对粘合剂而言，通过使其为2重量％以上，可以获得充分的电极强度，通过使其为7重量％以下，可以减少电极的绝缘部。
正极例如可以通过如下方法来制成：将正极活性物质、导电剂和粘合剂悬浊在适当的溶剂中，将该悬浊物涂布于负极集电体的一个表面或两个表面上，进行干燥，压制而制成。
3)非水电解质
作为非水电解质，可以列举出：通过将电解质溶解于有机溶剂中而调制的液态非水电解质、将液态电解质和高分子材料进行复合化而得到的凝胶状非水电解质、或将锂盐电解质和高分子材料进行复合化而得到的固体非水电解质。另外，也可以使用含有锂离子的常温熔融盐(离子性熔融物)作为非水电解质。
作为液态非水电解质，可以通过以0.5～2.5mol/L的浓度将电解质溶解于有机溶剂中来进行调制。
作为电解质，例如可以列举出：LiBF4、LiPF6、LiAsF6、LiClO4、LiCF3SO3、LiN(CF3SO2)2、LiN(C2F5SO2)2、Li(CF3SO2)3C、LiB[(OCO)2]2等。所使用的电解质的种类可以是1种或2种以上。与LiPF6相比，LiBF4抑制在正极集电体表面上生成AlF的效果更高。
作为有机溶剂，例如可以列举出：碳酸亚丙酯(PC)、碳酸亚乙酯(EC)等环状碳酸酯，碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二甲酯(DMC)或碳酸甲乙酯(MEC)等链状碳酸酯，二甲氧基乙烷(DME)、二乙氧基乙烷(DEE)等链状醚，四氢呋喃(THF)、二氧杂戊环(DOX)等环状醚，γ-丁内酯(GBL)、乙腈(AN)、环丁砜(SL)等。这些有机溶剂可以单独使用或以2种以上的混合物的形态使用。
作为高分子材料，例如可以列举出：聚偏二氟乙烯(PVdF)、聚丙烯腈(PAN)、聚环氧乙烷(PEO)等。
另外，常温熔融盐(离子性熔融物)优选的是由锂离子、有机物阳离子和有机物阴离子构成。此外，常温熔融盐优选的是在100℃以下、优选在室温以下为液体状。
上述本发明的一实施方式的非水电解质电池可以进一步包含配置在正极和负极之间的隔膜，和容纳它们的外壳部件(容器)。
4)隔膜
作为隔膜，例如可以列举出：包含聚乙烯、聚丙烯、纤维素或聚偏二氟乙烯(PVdF)的多孔膜、合成树脂制无纺布等。由聚乙烯或聚丙烯构成的多孔膜可以在一定温度下熔融，从而阻断电流，从提高安全性的角度考虑是优选的。另外，纤维素制无纺布由于多孔度高，因此可以抑制在高温贮藏时的由阻抗成分引起的阻塞。
5)外壳部件
作为外壳部件，可以列举出：壁厚为0.5mm以下的层压膜制容器、壁厚为0.5mm以下的金属制容器等。容器的形状根据非水电解质电池的形态来设定，作为非水电解质电池的形态，可以列举出：扁平型、方形、圆筒型、硬币型、钮扣型、片型、层叠型、电动汽车等中装载的大型电池等。
层压膜的厚度的更优选的范围是在0.2mm以下。另外，层压膜的厚度的下限值优选的是0.01mm。
另一方面，金属制容器的板厚的更优选的范围是在0.2mm以下。另外，金属制容器的板厚的下限值优选的是0.05mm。
作为层压膜，例如可以列举出包含金属层和被覆金属层的树脂层的多层膜。为了实现轻质化，金属层优选为铝箔或铝合金箔。树脂层用于补强金属层，可以由聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、尼龙、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等高分子形成。
层压膜制容器例如可以通过热熔接将层压膜进行粘合来制得。
金属制容器优选的是由铝或铝合金形成。铝或铝合金各自的平均晶粒粒径优选为50μm以下。通过将上述平均晶粒粒径设定为50μm以下，由铝或铝合金构成的金属制容器的强度增大，即使容器的壁厚较薄，也可以确保充分的机械强度。由此，可以提高容器的放热性，因此可以抑制电池温度的升高。另外，通过能量密度的提高，可以实现电池的轻量化和小型化。此外，平均晶粒粒径更优选为10μm以下。平均晶粒粒径越小，容器的化学和物理强度越高，但是为了获得优良的导电性能，优选的是微细组织为结晶质，因此平均晶粒粒径的下限值优选为0.01μm。
这些特征适用于需要高温条件、高能量密度等的电池，例如车载用二次电池。
铝的纯度优选为99.99％以上。作为铝合金，优选的是包含镁、锌、硅等元素的合金。另一方面，铝和铝合金分别优选将铁、铜、镍、铬等过渡金属的含量设定为100ppm以下。
金属制容器的封口可以通过激光来进行。因此，与层压膜制容器相比，可以减少密封部的体积，提高能量密度。
第一实施方式的非水电解质电池的结构没有特别的限定，可以具有扁平型、方形、圆筒型等各种结构。扁平型非水电解质电池的例子示于图3～图6，方形非水电解质电池的例子示于图8。
如图3所示，在外壳部件7中容纳着扁平状的卷绕电极组6。卷绕电极组6具有使隔膜5介于正极3和负极4之间、并将它们卷绕成螺旋状的结构。非水电解质被保持在卷绕电极组6中。
如图4所示，负极4位于卷绕电极组6的最外周，在该负极4的内周侧，按照隔膜5、正极3、隔膜5、负极4、隔膜5、正极3、隔膜5的方式使正极3和负极4隔着隔膜5进行交替层叠。负极4具有负极集电体4a、和附载在负极集电体4a上的负极层4b。对于位于负极4的最外周的部分，仅在负极集电体4a的一个表面上形成负极层4b。正极3具有正极集电体3a、和附载在正极集电体3a上的正极层3b。
如图3所示，带状的正极端子1被电连接在卷绕电极组6的外周端附近的正极集电体3a上。另一方面，带状的负极端子2被电连接在卷绕电极组6的外周端附近的负极集电体4a上。正极端子1和负极端子2的前端从外壳部件7的同一边引出至外部。
图5、6是正极端子1引出的方向与负极端子2引出的方向相互朝相反方向的例子。
如图5所示，在层压膜制的外壳部件8内容纳着层叠型电极组9。例如如图6所示，层压膜包含树脂层10、热塑性树脂层11以及配置在树脂层10和热塑性树脂层11之间的金属层12。热塑性树脂层11位于外壳部件8的内表面上。在层压膜制外壳部件8的一方的长边和两方的短边上，通过热塑性树脂层11的热熔接而形成有热封部8a、8b、8c。外壳部件8通过该热封部8a、8b、8c被密封。
层叠型电极组9具有多个正极3、多个负极4以及配置在各正极3和各负极4之间的隔膜5。如图6所示，层叠型电极组9具有以下结构：正极3和正极4在它们之间介入隔膜5并交替层叠。各正极3具有正极集电体3a、和附载在正极集电体3a的两个表面上的正极层3b。各负极4具有负极集电体4a、和附载在负极集电体4a的两个表面上的负极层4b。负极4的负极集电体4a各自的一边的短边相对于正极3突出出来。相对于正极3突出出来的负极集电体4a与带状的负极端子2进行电连接。带状的负极端子2的前端通过外壳部件8的热封部8c引出至外部。负极端子2的两面与构成热封部8c的热塑性树脂层11相对向。为提高热封部8c和负极端子2的粘合强度，在负极端子2的各个面与热塑性树脂层11之间介入绝缘膜13。作为绝缘膜13，例如可以列举出由在聚烯烃中添加酸酐而得到的材料所形成的膜，所述聚烯烃含有聚丙烯和聚乙烯中的至少一种。
虽然在图中没有示出，但是正极3的正极集电体3a各自的一边的短边相对于负极4突出出来。正极集电体3a的突出方向与负极集电体4a的突出方向朝相反方向。从负极4中突出的正极集电体3a与带状的正极端子1进行电连接。带状的正极端子1的前端通过外壳部件8的热封部8b引出至外部。为提高热封部8b和正极端子1的粘合强度，在正极端子1与热塑性树脂层11之间介入绝缘膜13。正极端子1从外壳部件8引出的方向与负极端子2从外壳部件8引出的方向朝相反方向。
作为第一实施方式的非水电解质单电池的一个例子，在图3和图4中举出了使用具有卷绕结构的电极组的情况，而图5和图6中对使用了具有层叠结构的电极组的情况进行说明。层叠结构也可以如图5、图6所示使用长方体状或袋状的隔膜，也可以如图7所示将隔膜折叠成曲折状使用。带状的隔膜5被折叠成曲折状。在各隔膜5彼此重叠的部分中从上开始依次插入有长方体状的正极31、长方体状的负极41、长方体状的正极32、长方体状的负极42。正极端子14从长方体状的正极31、32各自的短边引出。通过在这样折叠成曲折状的隔膜5之间交替地配置正极3和负极4，得到层叠结构的电极组。
本发明的实施方式的非水电解质电池不限于仅使用如上述图3～图7所例示的压层膜制容器，例如还可以制成如图8所例示的金属制容器的构成。
外壳部件包含：由铝或铝合金制的形成有底方筒形的容器81、配置于容器81的开口部的盖体82、和隔着绝缘材料83安装在盖体82上的负极端子84。另外，容器81兼作正极端子。构成容器81的铝或铝合金可以使用具有上述组成者。
电极组85容纳在容器81内。电极组85具有以下结构：正极86和负极87隔着隔膜88卷绕成扁平形状。该电极组85例如可以通过以下方法来得到：使用板状或圆筒状的卷芯将正极86、隔膜88和负极87以正极86位于外侧的方式依次层叠而成的带状物卷绕成螺旋状，之后将得到的卷绕物沿径向方向进行加压成型而制得电极组。
非水电解液(液态非水电解质)被保持在电极组85中。中心附近具有引线导出孔89的例如由合成树脂构成的垫片90被配置在容器81内的电极组85上。
在盖体82的中心附近，开口形成有负极端子84的导出孔91。注液口92设置在与盖体82的导出孔91离开的位置上。将非水电解液注入容器81后，注液口92用密封塞93密封。负极端子84隔着玻璃制或树脂制的绝缘材料83被密封在盖体82的导出孔91上。
在负极端子84的下端面上焊接有负极引线接头94。负极引线接头94和负极87进行电连接。正极引线95的一端和正极86进行电连接，且另一端焊接于盖体82的下表面上。绝缘纸96被覆在盖体82的整个外表面上。外装管97覆盖在容器81的整个侧面上，上下端部分别折叠在电池主体的上下表面上。
(第二实施方式)
第二实施方式的电池组具有第一实施方式的非水电解质电池作为单电池。单电池的数目可以是多个。将各个单电池以串联或并联通电的方式进行设置，形成组电池。
第一实施方式的单电池适于作为组电池使用，第二实施方式的电池组在高温环境下的充放电循环性能优良。下面对此进行说明。
第一实施方式的非水电解质电池由于在高温环境下的充放电循环性能优良，因此可以极大地减少单电池间的充放电循环性能的不均匀。所以，第二实施方式的电池组可以提高在高温环境下的充放电循环性能。另外，通过将第一实施方式的非水电解质电池用于单电池，可以使放电末期的电池电压变化在单电池间一致，因此充放电的控制变得容易。
单电池可以使用图3、图5或图8所示的扁平型非水电解质电池。
图9的电池组中的单电池21由图3所示的扁平型非水电解质电池构成。多个单电池21沿电池厚度方向层叠，另外，正极端子1和负极端子2突出出来的侧面分别与印制电路布线板24相对向。如图10所示，单电池21串联连接形成组电池22。组电池22如图9所示，通过粘合带23成为一个整体。
面对着正极端子1和负极端子2突出的侧面，设置有印制电路布线板24。如图10所示，印制电路布线板24上装配有热敏电阻器25、保护电路26和向外部设备通电用端子27。
如图9和图10所示，组电池22的正极侧布线28与印制电路布线板24的保护电路26的正极侧接线器29进行电连接。组电池22的负极侧布线30与印制电路布线板24的保护电路26的负极侧接线器31进行电连接。
热敏电阻器25用于检测单电池21的温度，将检测信号传送到保护电路26。保护电路26在预定的条件下，可以阻断位于保护电路和向外部设备通电用端子之间的正侧布线31a和负侧布线31b。预定的条件是指，例如当热敏电阻器的检测温度在预定温度以上时，或当检测到单电池21的过充电、过放电、过电流等时。该检测方法可以对单个的单电池21或所有的单电池21进行。当对单个单电池21进行检测时，可以检测电池电压，也可以检测正极电位或负极电位。在后者的情况下，在单个的单电池21中插入用作参比电极的锂电极。在图10的情况下，单电池21分别和用于检测电压的布线32连接，检测信号通过这些布线32传送到保护电路26。
对于组电池22，在正极端子1和负极端子2突出出来的侧面以外的三个侧面上，设置由橡胶或树脂构成的保护片33。在正极端子1和负极端子2突出出来的侧面和印制电路布线板24之间，设置由橡胶或树脂构成的块状的保护块34。
该组电池22与各保护片33、保护块34以及印制电路布线板24一起被容纳到容纳容器35中。即，容纳容器35的长边方向的两个内侧面和短边方向的内侧面上分别设置保护片33，在短边方向的相反侧的内侧面上设置印制电路布线板24。组电池22位于保护片33和印制电路布线板24所包围起来的空间内。在容纳容器35的上表面上安装盖36。
另外，为了固定组电池22，也可以使用热收缩管来代替粘合带23。在这种情况下，在组电池的两侧面上设置保护片，用热收缩管环绕以后，使该热收缩管热收缩而捆住组电池。
另外，图9、10中所示的单电池21是串联连接的，为了增大电池容量也可以并联连接。当然，组装好的电池组还可以串联或并联连接。
此外，电池组的形态可以根据不同用途来进行适当的变更。
作为第二实施方式的电池组的用途，优选用于要求大电流下的循环性能的用途。具体地可以列举出：数码相机电源的用途，两轮至四轮的混合动力电动汽车、两轮至四轮的电动汽车、助动自行车等车载用途。特别适合于车载用途。
(第三实施方式)
第三实施方式的汽车具有第二实施方式的电池组。一般来说，在车载用途的电池组中流过10C左右以上的大电流。由于第一实施方式的单电池可以抑制在大电流下放电时正极的由过放电引起的劣化，因此大电流下的充放电循环性能也优良。所以，由于可以减小单电池间的充放电循环寿命的不均匀，因而第二实施方式的电池组在大电流下的循环性能优良。因此，第三实施方式的汽车的驱动源的特性维持是优良的。作为此处所说的汽车，可列举出：两轮～四轮的混合动力电动汽车、两轮～四轮的电动汽车、助动自行车等。
图11～13显示了内燃机和电池驱动的电动机组合来作为行驶动力源的混合动力型汽车。混合动力汽车根据内燃机和电动机的组合方式，大致分为3种。
图11显示了一般被称为串联混合动力汽车的混合动力汽车50。内燃机51的动力一次性地全部通过发电机52转化为电力，该电力通过变换器53储存在电池组54中。电池组54使用本发明的第二实施方式的电池组。电池组54的电力通过变换器53供给至电动机55，通过电动机55驱动车轮56。这是在电动汽车中复合了发电机的系统。内燃机可以在高效率的条件下运转，电力还可以再生。相反地，由于车轮的驱动仅通过电动机进行，因而需要高输出功率的电动机。另外，也需要电池组具有较大的容量。电池组的额定容量优选为5～50Ah的范围，更优选的范围是10～20Ah。此处额定容量是指，以0.2C的速率放电时的容量。
图12显示了被称为并联混合动力汽车的混合动力汽车57。符号58表示兼作发电机的电动机。内燃机51主要驱动车轮56，根据不同情况，将其动力的一部分通过发电机58转化为电力，用该电力对电池组54进行充电。在载荷加重的发动和加速时，通过电动机58提供辅助的驱动力。其是一种下述的系统：以普通汽车为基础，减少了内燃机51的载荷变动以实现高效率化，并且还一并进行电力再生等。由于车轮56的驱动主要通过内燃机51进行，所以电动机58的输出功率可以根据需要的辅助比例来任意地决定。这样即使使用较小的电动机58和电池组54也可以构成系统。电池组的额定容量可以在1～20Ah的范围内，更优选的范围是3～10Ah。
图13显示了被称为串并联混合动力车的混合动力汽车59。其是一种组合了串联和并联两者的方式。动力分割机构60将内燃机51的输出功率分割为发电用和车轮驱动用。进行比并联方式更为细致的引擎载荷控制，可以提高能量效率。
电池组的额定容量优选为1～20Ah的范围。更优选的范围是3～10Ah。
被搭载在上述图11～图13所示那样的混合动力汽车中的电池组的标称电压优选为200～600V的范围。
电池组54通常优选设置在不易受到外界气温变化的影响，而且当发生碰撞等时不易受到冲击的位置。例如在图14所示那样的轿车型汽车中，可以设置在后部座位61后方的行李室62内等。此外，也可以设置在座位61的下面或后面。当电池重量大时，为了使车辆整体低重心化，优选设置在座位下或地板下等处。
电动汽车(EV)以从汽车外部供应电力而被充电的电池组中储存的能量进行行驶。由于行驶时的动力完全由电动机提供，因而需要高输出功率的电动机。通常，必须通过一次充电将一次行驶所需要的所有能量储存在电池组中以进行行驶，因而需要具有非常大容量的电池。电池组的额定容量优选为100～500Ah的范围。更优选的范围是200～400Ah。
此外，由于电池重量在车辆重量中所占的比例较大，因而优选将电池组铺设在地板下等较低的位置、且距离车辆重心不远的位置。为了在短时间内充上相当于1次行驶所需的大的电量，大容量的充电器和充电电缆是必需的。因此，电动汽车优选具有与它们连接的充电连接器。充电连接器可以使用通过电接触点进行充电的通常的连接器，也可以使用通过电磁耦合充电的非接触式充电连接器。
图15表示混合动力摩托63的一个例子。在二轮车辆的情况下，也与混合动力汽车同样，可以构成具有内燃机64、电动机65、电池组54的能量效率高的混合动力摩托。内燃机64主要驱动车轮66，根据不同情况用其动力的一部分对电池组54进行充电。在载荷加重的出发和加速时，由电动机65提供辅助的驱动力。由于车轮66的驱动主要通过内燃机64进行，所以电动机65的输出功率可以根据需要的辅助比例来任意地决定。这样即使使用较小的电动机65和电池组54，也可以组成系统。电池组的额定容量可以在1～20Ah的范围内。更优选的范围是3～10Ah。
图16表示电动摩托67的一个例子。电动摩托67以从外部供应电力而被充电的电池组54中储存的能量行驶。由于行驶时的动力完全由电动机65提供，因而需要高输出功率的电动机65。通常，必须通过一次充电将一次行驶所需要的所有能量储存在电池组中以进行行驶，因而具有较大容量的电池是必需的。电池组的额定容量优选为10～50Ah的范围。更优选的范围是15～30Ah。
(第四实施方式)
图17和图18表示第四实施方式的充电式扫除机的一个例子。充电式扫除机具有：选择工作模式的操作部75、由产生用于集尘的吸引力的风扇电机等构成的电动送风装置74和控制电路73。作为驱动它们的电源，第二实施方式的电池组72被容纳在扫除机的框体70内。在这种可搬式装置中容纳电池组的情况下，为了避免受到震动的影响，优选的是隔着缓冲材料来固定电池组。另外，为了使电池组维持在适当的温度，可以使用众所周知的技术。对于兼作底座的充电器71来说，其充电器功能的一部分或全部被容纳在框体70内也可以。
充电式扫除机的电力消耗大，若考虑到搬运的容易性和工作时间，则电池组的额定容量优选为2～10Ah的范围，更优选的范围是2～4Ah。另外，电池组的标称电压优选为40～80V的范围。
一般来说，用于充电式扫除机的电池组的电流为3C～5C左右的大电流，且进行以从满充电状态到完全放电状态的使用。由于第一实施方式的单电池即使在大电流下放电时，正极的由过放电引起的劣化也小，因此大电流下的充放电循环性能优良。其结果，可以减小单电池间的充放电循环性能的不均匀，因此第二实施方式的电池组在大电流下的循环性能优良。所以，第四实施方式的充电式扫除机具有很强的反复充放电性能。
以下，参照上述图示，对本发明的实施例进行说明，另外，本发明并不局限于以下记载的实施例，只要不超过本发明主旨的范围就行。
(实施例1)
<负极的制作>
将作为活性物质的平均粒径为0.5μm、Li嵌入电位为1.55V(相对于Li/Li+)的钛酸锂(Li4Ti5O12)粉末，作为导电剂的平均粒径为0.4μm的碳粉末，和作为粘合剂的聚偏二氟乙烯(PVdF)按重量比90∶7∶3进行配合，然后将它们分散于n-甲基吡咯烷酮(NMP)溶剂中，调制成浆料。
另外，活性物质的粒径的测定使用了激光衍射式粒度分布测定装置(岛津制作所，型号SALD-300)。首先，将约0.1g试样加入至烧杯等中，然后加入表面活性剂和1～2mL的蒸馏水，充分搅拌，注入至搅拌水槽中。以2秒为间隔，测定64次光强度分布，分析粒度分布数据，以累积频数分布为50％的粒径(D50)作为平均粒径。
另一方面，准备厚度为15μm、静电比容量为0.1μF/cm2的铝箔(纯度为99.99％，总面积(两个表面的总计)为3600cm2)作为负极集电体。对于负极集电体的总面积，使用负极集电体的长边的长和短边的长之积的2倍的值。
将浆料涂布在得到的负极集电体的两个表面上，干燥后，实施压制，从而制作电极密度为2.4g/cm3的负极。
另外，负极密度的测定方法如下所示。
将两个表面上涂布有浆料的负极切成5cm×5cm的大小，测定电极的总重量和厚度。然后使用丙酮将负极层从电极的两个表面上剥离下来，测定集电体的重量和厚度，按照下面的(2)式来计算负极密度ρ(g/cm3)。
      ρ＝(W0-W1)/((T0-T1)×S)         (2)
其中，W0为电极总重量(g)，W1为集电体重量(g)，T0为电极厚度(cm)，T1为集电体厚度(cm)，S为负极面积，在这种情况下，为25cm2。
<正极的制作>
将作为活性物质的锂钴氧化物(LiCoO2)、作为导电剂的石墨粉末、和作为粘合剂的聚偏二氟乙烯(PVdF)按重量比87∶8∶5进行配合，然后将它们分散于n-甲基吡咯烷酮(NMP)溶剂中，调制成浆料。通过下述的化学浸蚀来实施表面粗糙化处理，使静电比容量为80μF/cm2：将厚度为20μm的铝合金箔(纯度为99.3％、铜含量为0.2重量％、总表面积(两个表面的总计)为3800cm2)在盐酸水溶液中施加交流电来均匀地形成细小的坑(0.1～0.5μm)，用纯水洗净后，进行干燥。对于正极集电体的总面积，使用正极集电体的长边的长和短边的长之积的2倍的值。
将浆料涂布在得到的正极集电体的两个表面上，干燥后，实施压制，从而制作电极密度为3.5g/cm3的正极。得到的正极的集电体每个表面的正极层的量(单位面积重量)为75g/cm2。
准备厚度为0.1mm的含铝的层压膜作为容器(外壳部件)的形成材料。该含铝的压层膜的铝层的膜厚约0.03mm，平均晶粒粒径约100μm。使用聚丙烯作为增强铝层的树脂。通过热熔接将该层压膜进行粘合，从而得到容器(外壳部件)。
然后，将带状的正极端子和正极进行电连接，同时将带状的负极端子和负极进行电连接。使由厚度为15μm的聚乙烯制多孔膜构成的隔膜密合地被覆于正极上。以使负极与被隔膜被覆的正极相对向的方式进行层叠，并将它们卷绕成螺旋状而制作电极组。将该电极组进行压制，成形为扁平状。将成形为扁平状的电极组插入容器(外壳部件)。
在EC和GBL以体积比(EC∶GBL)为1∶2的比例混合而成的有机溶剂中，溶解1.5mol/L的锂盐LiBF4，调制成液态的非水电解质。将得到的非水电解质注入到容器中，制作具有上述图3所示的结构、厚度为3.8mm、宽为63mm、高为95mm的扁平型的非水电解质电池(非水电解质二次电池)。
(实施例2～5)
除了将正极集电体的静电比容量设定为下述表1所示的值以外，制造与上述实施例1具有同样构成的非水电解质电池。实施例1～5用于研究正极集电体的静电容量的效果。
(实施例6～8)
除了将负极集电体的静电比容量变更成下述表1所示的值以外，制造与上述实施例1具有同样构成的非水电解质电池。实施例6～8用于研究负极集电体的静电比容量的效果。
(实施例9)
除了通过交流浸蚀对厚度为20μm的铝合金箔(纯度为99.3％、锰含量为0.1重量％)进行表面粗糙化处理，制成静电比容量为80μF/cm2的材料而将其作为正极集电体使用之外，制造与上述实施例1同样的非水电解质电池。
(实施例10～12、14)
除了将正极集电体的总面积和负极集电体的总面积之比变更为下述表1所示的值以外，制造与上述实施例1具有同样构成的非水电解质电池。实施例10～12，14用于研究正极集电体的总面积和负极集电体的总面积之比的效果。
(实施例13)
除了在正极活性物质中使用表面的一部分用MgO层被覆的LiCoO2粒子以外，按照与实施例1同样的方法制作非水电解质电池。
(比较例1～7)
除了将正负极集电体的静电比容量和总面积设定为下述表1所示的值以外，制造与上述实施例1具有同样构成的非水电解质电池。
(比较例8)
除了正极层的单位面积重量为250g/m2，且将正负极集电体的静电比容量和总面积设定为下述表1所示的值以外，制造与实施例1具有同样构成的非水电解质电池。
对得到的非水电解质电池进行下面的两个试验。
试验(1)是在100％放电后，在60℃环境下进行60天的贮藏试验。之后，将电池进行再充电至100％充电状态，测定放电的直流电阻上升率和容量劣化率。
直流电阻上升率的测定按照以下的方法进行。使用相当于5C(I5C)和10C(I10C)的电流，对电池通电0.2秒，分别测定0.2秒后的电压差(ΔV10C，ΔV5C)。按照下式计算直流电阻值(R)。算出贮藏试验后的直流电阻值(R)相对于贮藏试验前的直流电阻值(R)的上升率，示于下述表1中。
              R＝(ΔV10C-ΔV5C)/(I10C-I5C)
试验(2)是在45℃环境下，进行15分钟的5C速率、2.8V的定电流定电压充电后，以1C速率反复进行定电流放电至1.5V，1000次循环后，测定100％充电状态下电池放电的直流电阻上升率。
Figure A20081008743900281
由表1所示可知，实施例1～14与比较例1～8相比，高温贮藏试验后和循环试验后的直流电阻上升率低，高温贮藏试验后的容量恢复率也高。由此，可以确认高温环境下的电池的寿命性能大幅度提高。
通过与实施例1，10～12，14的比较可知，总面积比(Ap/An)为1.01～1.1的实施例1，10～12，循环试验后的直流电阻上升率低。另外，通过实施例1和实施例13的比较可以确认，钴酸锂粒子的表面上分布有选自Mg、Al、Ti、Sn、Zr、Ba和B中的1种以上元素时，高温贮藏试验后和循环试验后的直流电阻上升率被抑制得更低。
由比较例7的结果可知，即使是正极集电体的静电比容量比负极集电体大，在负极集电体的总面积大的情况下，高温贮藏试验后和循环试验后的直流电阻上升率也变大，总面积与性能的提高有很重要的关系。该比较例7中，若使正极层的单位面积重量大于200g/m2，则会如比较例8所示，性能进一步降低。据推测这是由于：若使正极层的单位面积重量大于200g/m2，则正极集电体的静电比容量变大的影响很难反映在放电电位变化上。
上述实施例中使用的负极活性物质的Li嵌入电位按照以下说明的方法进行测定。
将各实施例中使用的负极切成2cm×2cm的大小作为工作电极。使工作电极与由2.2cm×2.2cm的锂金属箔构成的对电极隔着玻璃滤器(隔膜)而相对向，插入锂金属作为参比电极，并使其不要和工作电极和对电极接触。将这些电极插入3极式玻璃槽，并使工作电极、对电极、参比电极分别与玻璃槽的端子相连，注入25mL电解液(电解液的组成：在碳酸亚乙酯和γ-丁内酯以1∶2的体积比混合而成的溶剂中，溶解1.5M/L四氟硼酸锂(LiBF4)而成的电解液)，达到在隔膜和电极中充分浸渍了电解液的状态，将玻璃容器密闭。制成的玻璃槽设置在25℃的恒温槽内，测定以0.1mA/cm2的电流密度进行充电时工作电极的锂离子嵌入电位。
此外，本发明并不局限于上述实施方式本身，在实施过程中，在不脱离其主旨的范围内，可以对各构成要素进行变形而付诸具体实施。此外，通过适当地组合上述实施方式中公开的多种构成要素，可以形成各种发明。例如，可以从实施方式中所示的全部构成要素中删除几个构成要素。而且，也可以适当地组合不同实施方式中的构成要素。

Claims (13)

1.一种非水电解质电池，其特征在于，其包含：含有负极层和负极集电体的负极；含有正极层和正极集电体的正极；和非水电解质，其中所述负极层含有锂离子嵌入电位相对于Li/Li+为0.4V以上的负极活性物质；所述负极集电体附载有所述负极层，且由铝或铝合金制成；所述正极层含有正极活性物质；所述正极集电体附载有所述正极层，具有比所述负极集电体大的总面积和静电比容量，且由铝或铝合金制成。
2.根据权利要求1所述的非水电解质电池，其中所述负极集电体和所述正极集电体满足下述式(1)：
               1＜Ap/An≤1.2            (1)
其中，An为所述负极集电体的总面积，Ap为所述正极集电体的总面积。
3.根据权利要求2所述的非水电解质电池，其中An为500cm2以上。
4.根据权利要求3所述的非水电解质电池，其中所述正极集电体每个表面的所述正极层的量为20g/m2～200g/m2。
5.根据权利要求4所述的非水电解质电池，其中所述正极集电体的静电比容量为20μF/cm2～150μF/cm2，所述负极集电体的静电比容量低于20μF/cm2。
6.根据权利要求5所述的非水电解质电池，其中所述正极集电体为铝纯度为99％以上、且含有0.05重量％～0.3重量％的铜和锰中的至少一种元素的铝合金箔。
7.根据权利要求6所述的非水电解质电池，其中所述正极活性物质为锂钴系氧化物和具有尖晶石结构的锂锰系氧化物中的至少一种氧化物。
8.根据权利要求7所述的非水电解质电池，其中所述锂钴系氧化物为表面上存在有选自Mg、Al、Ti、Sn、Zr、Ba和B中的1种以上元素的钴酸锂粒子。
9.根据权利要求8所述的非水电解质电池，其中所述负极活性物质含有锂钛氧化物。
10.根据权利要求8所述的非水电解质电池，其中所述负极活性物质含有具有尖晶石结构的钛酸锂。
11.根据权利要求10所述的非水电解质电池，其中所述负极活性物质的平均粒径为1μm以下。
12.一种电池组，其是将多个非水电解质电池进行连接而构成的电池组，其特征在于，所述非水电解质电池包含：含有负极层和负极集电体的负极；含有正极层和正极集电体的正极；和非水电解质，其中所述负极层含有锂离子嵌入电位相对于Li/Li+为0.4V以上的负极活性物质；所述负极集电体附载有所述负极层，且由铝或铝合金制成；所述正极层含有正极活性物质；所述正极集电体附载有所述正极层，具有比所述负极集电体大的总面积和静电比容量，且由铝或铝合金制成。
13.一种汽车，其包含将多个非水电解质电池进行连接而构成的电池组，其特征在于，所述非水电解质电池包含：含有负极层和负极集电体的负极；含有正极层和正极集电体的正极；和非水电解质，其中所述负极层含有锂离子嵌入电位相对于Li/Li+为0.4V以上的负极活性物质；所述负极集电体附载有所述负极层，且由铝或铝合金制成；所述正极层含有正极活性物质；所述正极集电体附载有所述正极层，具有比所述负极集电体大的总面积和静电比容量，且由铝或铝合金制成。
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