CN107534129B - 电极、电极组及非水电解质电池 - Google Patents

电极、电极组及非水电解质电池 Download PDF

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Abstract

一个实施方式所述的电极具备电极层和有机纤维含有层。有机纤维含有层形成于电极层上。有机纤维含有层包含有机纤维。有机纤维含有层在湿润状态下的厚度tW[μm]相对于干燥后的状态下的厚度tD[μm]的比tW/tD在1.1以上且2.55以下的范围内。湿润状态的有机纤维含有层中包含的有机纤维的平均纤维直径dW[nm]相对于干燥状态的有机纤维含有层中包含的有机纤维的平均纤维直径dD[nm]的比dW/dD在0.95以上且1.05以下的范围内。

Description

电极、电极组及非水电解质电池
技术领域
本发明的实施方式涉及电极、电极组及非水电解质电池。
背景技术
近年来，作为急速普及的混合动力电动汽车及插入式电动汽车等电动汽车的电源，主要使用能够充放电的非水电解质电池、例如锂离子二次电池。锂离子二次电池例如通过以下的方法而制造。在制作正极及负极介由隔膜卷绕而成的电极组后，将该电极组收纳到铝或铝合金那样的金属制壳中。接着，在壳的开口部上焊接盖，将非水电解液从设置于盖上的注液口注液到壳内，然后在注液口焊接密封构件而制作电池单元。之后，通过对该电池单元实施初充电或熟化处理，得到锂离子二次电池。
在该非水电解质电池中，为了延长电动汽车的续航距离，需要高能量密度化。此外，由于加速性能也变得必要，所以为了能够进行大电流充放电、成为优异的输入输出特性，低电阻化也变得必要。为了提高能量密度及电阻这两特性，进行隔膜的薄膜化及空隙率的提高。
自立型的薄的隔膜为了确保充分的抗拉强度而提高密度，其结果是，空隙率变小。
作为形成薄的隔膜的其他方法，有在电极上通过涂布等方法直接形成隔膜的方法。若进行使用了凹版辊的涂布，则能够薄膜化，但存在空隙率变低这样的课题。此外，通过熔喷法及静电纺丝法等在电极上形成无纺纤维而得到的隔膜为了提高对于电池制作时的损伤的耐受性，在形成无纺纤维后供于加热压制，密度可以提高。这样的高密度化也依然会降低隔膜的空隙率。
因此，强烈期望确立兼顾隔膜的薄膜化与空隙率的提高的方法。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平10-12220号公报
专利文献2：日本特开2014-41817号公报
发明内容
发明所要解决的问题
本发明的目的是提供能够实现可显示高的能量密度及优异的输入输出特性的非水电解质电池的电极、具备该电极的电极组、及具备该电极组的非水电解质电池。
用于解决问题的手段
根据第1实施方式，提供一种电极。该电极具备电极层和有机纤维含有层。有机纤维含有层形成于电极层上。有机纤维含有层包含有机纤维。有机纤维含有层的湿润状态下的厚度tW[μm]相对于干燥后的状态下的厚度tD[μm]的比tW/tD在1.1以上且2.55以下的范围内。处于湿润状态的有机纤维含有层在每1cm3中浸渗有500mg以上的电解液。处于干燥后的状态的有机纤维含有层中电解液的浸渗量在每1cm3中为10mg以下。处于湿润状态的有机纤维含有层中包含的有机纤维的平均纤维直径dW[nm]相对于处于干燥后的状态的有机纤维含有层中包含的有机纤维的平均纤维直径dD[nm]的比dW/dD在0.95以上且1.05以下的范围内。
根据第2实施方式，提供一种电极组。该电极组具备包含正极层的正极、和包含负极层的负极。正极或负极为第1实施方式所述的电极。第1实施方式所述的电极所具备的有机纤维含有层位于正极层与负极层之间。
根据第3实施方式，提供一种非水电解质电池。该非水电解质电池具备第2实施方式所述的电极组、和浸渗于电极组中的非水电解质。
附图说明
图1是第1实施方式所述的一个例子的电极的1个概略剖面图。
图2是图1中所示的电极的干燥后的状态的放大概略剖面图。
图3是图1中所示的电极的湿润状态的放大概略剖面图。
图4是第2实施方式所述的一个例子的电极组的概略分解立体图。
图5是第3实施方式所述的一个例子的非水电解质电池的概略立体图。
图6是图5中所示的非水电解质电池的1个概略分解立体图。
图7是图5中所示的非水电解质电池的另1个概略分解立体图。
图8是第1实施方式所述的一个例子的电极所具备的有机纤维含有层的干燥后的状态的放大概略剖面图。
图9是表示图8中所示的有机纤维含有层浸渗有电解液的状态的概略放大剖面图。
具体实施方式
以下，参照附图对实施方式进行说明。另外，对实施方式中共同的构成标注相同的符号，并省略重复的说明。此外，各图是有助于实施方式的说明和其理解的示意图，其形状或尺寸、比例等与实际的装置有不同的地方，但它们可以通过参考以下的说明和公知的技术而适当地进行设计变更。
(第1实施方式)
根据第1实施方式，提供一种电极。该电极具备电极层和有机纤维含有层。有机纤维含有层形成于电极层上。有机纤维含有层包含有机纤维。有机纤维含有层的湿润状态下的厚度tW[μm]相对于干燥后的状态下的厚度tD[μm]的比tW/tD在1.1以上且2.55以下的范围内。处于湿润状态的有机纤维含有层在每1cm3中浸渗有500mg以上的电解液。处于干燥后的状态的有机纤维含有层中电解液的浸渗量在每1cm3中为10mg以下。处于湿润状态的有机纤维含有层中包含的有机纤维的平均纤维直径dW[nm]相对于处于干燥后的状态的有机纤维含有层中包含的有机纤维的平均纤维直径dD[nm]的比dW/dD在0.95以上且1.05以下的范围内。
作为使用无机材料作为隔膜的例子，有将无机材料和粘结剂溶于溶剂中而制成浆料并直接涂布到电极上使其干燥的方法。该情况下得到的隔膜的空隙率容易变低。隔膜的空隙率低的非水电解质电池在充放电时Li离子的活动容易被阻碍，大电流特性差。其结果是，例如在电动汽车中导致加速性能的降低。
另一方面，作为使用有机纤维作为隔膜的例子，有通过熔喷法或静电纺丝法将有机材料进行纤维化后涂布到电极上的方法。该情况下，能够得到显示高的空隙率的隔膜。这样得到的隔膜经常为了提高对于制作电极组时的损伤的耐受性而供于进一步的处理，可制成能够防止正极与负极短路的隔膜。例如，通过将有机纤维涂布到电极上后通过加热辊压制等将隔膜压缩，将纤维彼此相连、或在纤维中混合粘结剂并通过辊压等将隔膜压缩，能够得到不易剥离的隔膜。然而，该情况下，隔膜的空隙率也容易变低。
第1实施方式所述的电极所具备的有机纤维含有层的湿润状态下的厚度tW[μm]相对于干燥后的状态下的厚度tD[μm]的比tW/tD在1.1以上且2.55以下的范围内。其中，处于湿润状态的有机纤维含有层在每1cm3中浸渗有500mg以上的电解液。此外，处于干燥后的状态的有机纤维含有层中电解液的浸渗量在每1cm3中为10mg以下。即，第1实施方式所述的电极所具备的有机纤维含有层通过在每1cm3中浸渗500mg以上的电解液，与干燥后的状态相比，能够增加厚度及由此增加表观的体积。此外，处于湿润状态的有机纤维含有层中包含的有机纤维的平均纤维直径dW[nm]相对于处于干燥后的状态的有机纤维含有层中包含的有机纤维的平均纤维直径dD[nm]的比dW/dD在0.95以上且1.05以下的范围内。即，第1实施方式所述的电极所具备的有机纤维含有层通过在每1cm3中浸渗500mg以上的电解液，能够增加表观的体积，另一方面，能够抑制因电解液的浸渗而引起的有机纤维的纤维直径变大。通过表观的体积增加，另一方面，有机纤维的纤维直径基本没有发生改变，从而有机纤维含有层能够使密度降低。其结果是，第1实施方式所述的电极所具备的有机纤维含有层在湿润状态下，能够具有比干燥后的状态高的空隙率。即，第1实施方式所述的电极所具备的有机纤维含有层在干燥后的状态下能够具有低的空隙率，在湿润状态下能够具有高的空隙率。
在使用第1实施方式所述的电极来制作电极组时，第1实施方式所述的电极可以在有机纤维含有层干燥后的状态下使用。如之前说明的那样，第1实施方式所述的电极所具备的有机纤维含有层在干燥后的状态下能够具有低的空隙率。具有低的空隙率的有机纤维含有层能够显示高的强度。因此，第1实施方式所述的电极在使用其来制作电极组时，能够防止有机纤维含有层受伤，能够防止例如正极与负极发生短路。其结果是，第1实施方式所述的电极能够减薄有机纤维含有层，进而能够实现能量密度高的非水电解质电池。
此外，若能够减薄有机纤维含有层，则能够减小锂离子通过有机纤维含有层时受到的电阻。因此，能够减薄有机纤维含有层的第1实施方式所述的电极还能够显示优异的输入输出特性。
另一方面，在使用具备第1实施方式所述的电极的电极组来制作非水电解质电池时，电极组能够浸渗电解液。在浸渗有电解液的电极组中，第1实施方式所述的电极的有机纤维含有层能够浸渗电解液。如之前说明的那样，第1实施方式所述的电极在湿润状态下能够显示高的空隙率。因而，第1实施方式所述的电极能够实现具有空隙率高的隔膜的非水电解质电池。
像这样，第1实施方式所述的电极能够具有薄且空隙率高的隔膜，其结果是，能够实现可显示高的能量密度及优异的输入输出特性的非水电解质电池。
另一方面，关于第1实施方式所述的电极中的有机纤维含有层的厚度的比tW/tD小于1.1的有机纤维含有层由于通过极低的载荷的压制而得到，所以在电池制作时容易损伤有机纤维，电池制作的成品率降低。进而获知，这样的有机纤维含有层在电解液浸渗时，有机纤维变得容易从电极层剥离。此外，发明人们研究的结果获知，关于有机纤维含有层的厚度的比tW/tD大于2.55的有机纤维含有层由于通过过度的载荷的压制而得到，所以即使是湿润的情况下空隙率也变成40％以下，电阻变得过高。
关于第1实施方式所述的电极中的有机纤维含有层的厚度的比tW/tD优选为1.2以上且2.3以下，更优选为1.3以上且2.1以下。
并且，若关于有机纤维的平均纤维直径的比dW/dD小于0.95，则由于在湿润状态下纤维直径变细、即有机纤维溶出到电解液中，所以变得容易因电解液的物性变化而引起电阻增大、或因有机纤维含有层溶解而引起电池的内部短路。另一方面，若关于有机纤维的平均纤维直径的比dW/dD大于1.05，则由于即使关于有机纤维含有层的厚度的比tW/tD在1.1以上且2.55以下的范围内，也通过电解液的浸渗而有机纤维的纤维直径变得过大，所以有机纤维含有层即使在湿润状态下也难以具有高的空隙率。
关于第1实施方式所述的电极中的有机纤维的平均纤维直径的比dW/dD优选为0.96以上且1.04以下，更优选为0.98以上且1.02以下。
有机纤维含有层优选干燥后的状态下的空隙率在40％以上且82％以下的范围内。这样的有机纤维含有层由于能够进一步防止在干燥的状态即电池制作时受伤，所以能够进一步抑制正极与负极之间的短路。进而，第1实施方式所述的电极的有机纤维含有层即使干燥后的状态下的空隙率在40％以上且82％以下的范围内，在湿润状态下，也能够显示高的空隙率。其结果是，这样的电极能够进一步减薄有机纤维含有层的厚度，能够实现显示更高的能量密度及更优异的输入输出特性的非水电解质电池。
在第1实施方式所述的具有有机纤维含有层的电极中，干燥后的状态下的有机纤维含有层的单位面积重量优选为0.5g/m2以上且4g/m2以下，更优选为1g/m2以上且4g/m2以下。这样的有机纤维含有层由于能够进一步减薄厚度，所以能够实现显示更高的能量密度及更优异的输入输出特性的非水电解质电池。
第1实施方式所述的电极优选用于将浸渗有电解液的状态的有机纤维含有层加压而将厚度设定为tD所需要的压力为40N/cm2以上。这样的有机纤维含有层由于对于外部应力具有耐受性，所以能够进一步抑制由振动等引起的正极与负极之间的短路。其结果是，这样的有机纤维含有层能够进一步减薄厚度，能够实现显示更高的能量密度及更优异的输入输出特性的非水电解质电池。
以下，对第1实施方式所述的电极更详细地进行说明。
第1实施方式所述的电极可以为正极，或也可以为负极。或者，第1实施方式所述的电极也可以为正极及负极这两者。
正极例如可以包含正极集电体和形成于正极集电体上的正极层。正极层可以担载于正极集电体的一面上，或者也可以担载于两面上。正极集电体也可以包含没有担载正极层的部分。第1实施方式所述的电极为正极时，有机纤维含有层形成于作为电极层的正极层上。此外，有机纤维含有层也可以进一步担载于正极集电体中的没有担载正极层的部分上。正极也可以包含正极极耳。例如，正极集电体中正极层及有机纤维含有层均未担载的部分也可以作为正极极耳起作用。或者，正极也可以包含与正极集电体分体的正极极耳。
正极层可以包含正极活性物质。正极层也可以根据需要进一步包含导电剂及粘结剂。
负极例如可以包含负极集电体和形成于负极集电体上的负极层。负极集电体也可以包含没有担载负极层的部分。第1实施方式所述的电极为负极时，有机纤维含有层形成于作为电极层的负极层上。此外，有机纤维含有层也可以进一步担载于负极集电体中的没有担载负极层的部分上。负极也可以包含负极极耳。例如，负极集电体中负极层及有机纤维含有层均未担载的部分可以作为负极极耳起作用。或者，负极层也可以包含与负极集电体分体的负极极耳。
第1实施方式所述的电极例如可以通过以下的步骤来制作。
首先，准备一片电极。电极的制造方法没有特别限定。关于电极的制造方法的例子，在后面叙述。
接着，在电极的两面上使用例如静电纺丝法、喷墨法、熔喷法等直接形成有机纤维。
接着，将所得到的有机纤维以例如以下所示的实施例中记载的条件进行辊压。辊压时的辊的温度优选根据有机纤维的软化点及熔点而适当选择。即，优选以纤维不会熔合的程度的温度进行辊压。这样，能够得到第1实施方式所述的电极。另外，根据以上例子的方法，能够制作正极及负极中的任一电极。
接着，对关于有机纤维含有层的湿润状态下的厚度tW[μm]、干燥后的状态下的厚度tD[μm]、干燥后的状态下的空隙率、及干燥后的状态下的单位面积重量、以及处于湿润状态的有机纤维含有层中包含的有机纤维的平均纤维直径dW[nm]及处于干燥后的状态的有机纤维含有层中包含的有机纤维的平均纤维直径dD[nm]的测定方法进行说明。
[关于有机纤维含有层的浸渗有电解液的状态下的厚度tW[μm]、干燥后的状态下的厚度tD[μm]、干燥后的状态下的空隙率、及干燥后的状态下的单位面积重量]
首先，将非水电解质电池分解，取出电极组。接着，将取出的电极组供于离心分离机，从电极组中抽出电解液。电解液由于在之后的测定中使用，所以进行保管。之后，从电极组中取出具有有机纤维含有层的电极，裁断成具有5cm四方的正方形的平面形状的试样。
将所得到的试样与之前抽出的电解液1g一起用厚度均匀的薄的保护膜夹持。该保护膜具有防止电解液的挥发的作用。另外，薄的保护膜预先测定厚度，但优选为15μm以下的薄的膜。保护膜优选为由芳族聚酰胺树脂、聚烯烃树脂等难以溶于电解液中的材料形成的膜。保护膜的大小优选为各边为7cm以上的四方形。另外，在用保护膜夹持时，有时电解液的一部分从保护膜的周缘部流出。这种情况下，流出的电解液也可以通过擦拭纸(Kimtowel)等擦去。
之后，将用保护膜夹持的试样在气温为25℃及露点为-50℃以下的环境下封入Al层压袋中，储存5天。由此，电解液被浸渗于电极层及有机纤维含有层中。即，试样所包含的有机纤维含有层成为在每1cm3中浸渗有500mg以上的电解液的湿润状态。之后，从Al层压袋中取出试样，在用保护膜夹持的状态下进行10点试样的厚度测定，算出平均值t1。
接着，从试样中除去夹持其的保护膜，将试样在碳酸甲乙酯中浸渍10分钟。由此，能够从试样中除去电解质。接着，将试样从碳酸甲乙酯中取出，在90℃下使溶剂真空干燥。通过该干燥，能够将试样中包含的有机纤维含有层的电解液的浸渗量设定为在每1cm3中为10mg以下。对于该干燥后的试样，与厚度t1的测定同样地进行10点厚度测定，算出平均值t2。此时，测定试样的重量w1。
接着，用NIPPON PAPER CRECIACo.,LTD.制擦拭纸等碎布将有机纤维含有层在两面均从试样上擦掉。此时，优选不将电极层擦掉。之后，与之前同样地进行10点试样的厚度测定，算出平均值t3。此时，测定试样的重量w2。
另一方面，擦掉的有机纤维含有层作为有机纤维的试样。对于该有机纤维的试样，通过He气置换法测定真密度D1。
接着，将擦掉有机纤维的试样后残留的试样与之前抽出的电解液1g一起与刚才同样地用厚度均匀的薄的保护膜夹持。该保护膜与之前说明的保护膜同样地具有防止电解液的挥发的作用。另外，在用保护膜夹持时，有时电解液的一部分从保护膜的周缘部流出。这种情况下，流出的电解液也可以通过擦拭纸等而擦去。之后，将试样在气温为25℃及露点为-50℃以下的环境下封入Al层压袋中，储存5天。由此，电解液被浸渗于电极中。之后，从Al层压袋中取出试样，在将试样用保护膜夹持的状态下，进行10点厚度测定，算出平均值t4。
通过由如以上那样操作而得到的厚度t1减去厚度t4，求出湿润状态下的有机纤维含有层的厚度tW。此外，通过由如以上那样操作而得到的厚度t2减去厚度t3，能够求出干燥后的状态下的有机纤维含有层的厚度tD。
干燥后的状态下的每一面的有机纤维含有层的单位面积重量[g/m2]通过将由如以上那样操作而得到的重量w1减去重量w2而得到的差除以试样的面积并除以2而求出。
干燥后的状态下的有机纤维含有层的空隙率[％]可以如以下那样操作而求出。首先，将如之前那样操作而求出的单位面积重量除以如之前那样操作而求出的厚度tD。将这样得到的值作为有机纤维含有层的表观上的密度D2。通过将该密度D2除以测定的有机纤维含有层的真密度D1，能够算出有机纤维在有机纤维含有层中所占的比例。通过由1减去该比例，能够求出有机纤维含有层的空隙率。即，通过在式：(1-D2/D1)中代入表观的密度D2的值及真密度D1的值，求出有机纤维含有层的空隙率。对于从不同的部位取出的10个样品进行以上的步骤，进行平均化。
[处于湿润状态的有机纤维含有层中包含的有机纤维的平均纤维直径dW[nm]及处于干燥后的状态的有机纤维含有层中包含的有机纤维的平均纤维直径dD[nm]]
与之前同样地操作，由非水电解质电池得到作为测定对象的电极的试样。此外，与之前同样地由于在之后的测定中使用从电极组抽出的电解液，所以在抽出后进行保管。
接着，将所得到的试样与之前抽出的电解液1g一起用厚度均匀的薄的保护膜夹持。保护膜的厚度优选为15μm以下。这里使用的保护膜可以使用与之前说明的保护膜同样的保护膜。另外，在用保护膜夹持时，有时电解液的一部分从保护膜的周缘部流出。这种情况下，流出的电解液也可以通过擦拭纸等而擦去。
之后，将用保护膜夹持的试样在气温为25℃及露点为-50℃以下的环境下封入Al层压袋中，储存5天。通过该操作，电解液被浸渗于有机纤维含有层中。即，试样所包含的有机纤维含有层成为在每1cm3中浸渗有500mg以上的电解液的湿润状态。
之后，从Al层压袋中取出试样，将取出的试样在用保护膜夹持的状态下用共聚焦式激光显微镜进行观察。在观察时，测定有机纤维含有层中包含的纤维50根的直径，求出平均值dW。该平均值dW为处于湿润状态的有机纤维含有层中包含的有机纤维的平均直径。
接着，从试样中除去夹持其的保护膜。接着，将试样用碳酸甲乙酯等的溶剂进行洗涤，将电解质从试样上冲掉。接着，将试样放入90℃的真空干燥机中，使溶剂干燥。另外，残留在电极上的电解质也可以不冲掉，但冲掉的情况下不会妨碍测定，是优选的。接着，将干燥后的试样用共聚焦式激光显微镜进行观察。在观察时，测定有机纤维含有层中包含的纤维50根的直径，求出平均值dD。该平均值dD为处于干燥后的状态的有机纤维含有层中包含的有机纤维的平均直径。另外，为了减少保护膜的影响，在观察时，优选与刚才同样地将试样用保护膜夹持。
接着，对将湿润状态的有机纤维含有层加压而将厚度设定为tD所需要的压力的测定方法进行说明。
与之前同样地操作，由非水电解质电池得到作为测定对象的电极的试样。此外，与之前同样地由于在之后的测定中使用从电极组抽出的电解液，所以在抽出后进行保管。
接着，将所得到的试样与之前抽出的电解液1g一起用厚度均匀的薄的保护膜夹持。保护膜的厚度优选为15μm以下。这里使用的保护膜可以使用与之前说明的保护膜同样的保护膜。另外，在用保护膜夹持时，有时电解液的一部分从保护膜的周缘部流出。这种情况下，流出的电解液也可以通过擦拭纸等而擦去。
之后，将用保护膜夹持的试样在气温为25℃及露点为-50℃以下的环境下封入Al层压袋中，储存5天。由此，电解液被浸渗到有机纤维含有层中。
之后，将试样从Al层压袋中取出。接着，将取出的试样在用保护层夹持的状态下用树脂性的块压溃。块的加压面积优选为与试样的面积相同或其以上的面积。此外，块的重量优选为500g以内。将压溃至有机纤维含有层的厚度成为如之前说明的那样操作而测定的干燥后的状态下的厚度tD为止所需要的载荷除以电极的面积而算出。如此，求出将湿润状态的有机纤维含有层加压并将厚度设定为tD所需要的压力。
[有机纤维含有层中的电解液的浸渗量的测定方法]
接着，对有机纤维含有层中的电解液的浸渗量的测定方法进行说明。
首先，准备作为测定对象的电极。对于组装入非水电解质电池中的电极，将电极组从电池中取出，从取出的电极组中取出具有有机纤维含有层的电极。将取出的电极作为测定对象。
接着，由准备的电极组切取具有1cm见方的平面形状的20个电极试样。
接着，调查所切取的电极试样中的10个的体积。电极试样的体积可以通过以下的步骤算出。首先，将各个电极试样用与之前说明的同样的厚度已知的保护膜夹持。接着，在用保护膜夹持的状态下，进行10点试样的厚度测定，算出平均值。将算出的结果作为试样的厚度。通过将电极试样的底面积乘以该试样的厚度，能够算出各个电极试样的体积。将10个电极试样的体积的平均作为电极试样的体积。
接着，将这些电极试样各自浸渍在丙酮溶剂中，保存一昼夜。由此，能够将被浸渗在电极试样中的电解液抽出到丙酮溶剂中。接着，将丙酮溶剂的成分通过气相色谱法进行定量。将关于10个电极试样的电解液成分的量的平均作为电极试样所浸渗的电解液量(mg)。
接着，从电极试样中的另外10个上分别与之前说明的方法同样地操作，将有机纤维含有层擦掉。接着，对擦掉了有机纤维含有层的试样测定体积。各个试样的体积可以通过与之前同样的方法来调查。将10个试样的体积的平均作为电极层试样的体积。接着，将该试样与之前说明的同样地操作而浸渍在丙酮溶剂中，保存一昼夜。由此，能够将被浸渗在试样中的电解液抽出到丙酮溶剂中。接着，将丙酮溶剂中包含的成分通过气相色谱法进行定量。将关于10个试样的电解液成分的量的平均作为电极层试样所浸渗的电解液量(mg)。
接着，由电极试样所浸渗的电解液量减去电极层试样所浸渗的电解液量，求出有机纤维含有层所浸渗的电解液量。另一方面，由电极试样的平均体积减去电极层试样的平均体积，求出有机纤维含有层的体积。通过将像这样操作而得到的有机纤维含有层所浸渗的电解液量除以有机纤维含有层的体积(单位设定为cm3)，能够得到有机纤维含量的在每1cm3中的电解液的浸渗量。
关于各测定时的电极所包含的有机纤维含有层的电解液的浸渗量可以通过以下的步骤来确认。
由通过离心分离而除去了电解液的电极组，除供于测定的试样以外，还切取具有1cm见方的平面形状的40个确认用试样。
对于这些确认用试样各自通过与供于厚度t1或纤维直径dW的测定的试样同样的步骤在Al层压袋内浸渗电解液。
使用浸渗了电解液的确认用试样中的20个，通过以上说明的步骤测定电解液浸渗量。该浸渗量可以视为与关于供于厚度t1或纤维直径dW的测定的试样所包含的有机纤维含有层的电解液浸渗量同样。
从剩余的20个确认用试样各自中通过与供于厚度t2或纤维直径dD的测定的试样同样的步骤除去电解质，使各个确认用试样通过与供于厚度t2或纤维直径dD的测定的试样同样的步骤真空干燥。使用真空干燥后的20个确认用试样，通过以上说明的步骤，测定电解液浸渗量。该浸渗量可以视为与关于供于厚度t2或纤维直径dD的测定的试样所包含的有机纤维含有层的电解液浸渗量同样。
接着，对第1实施方式中可以使用的材料进行说明。
(1)正极
第1实施方式所述的电极为正极的情况下，可以使用以下的材料。
正极集电体例如可以由金属箔形成。作为可形成正极集电体的金属箔的材料，可以使用例如铝或铝合金。
如之前说明的那样，正极层可以包含正极活性物质。
正极活性物质没有特别限定，也可以包含例如各种氧化物、例如含锂的钴氧化物(例如LiCoO2)、二氧化锰、锂锰复合氧化物(例如LiMn2O4、LiMnO2)、含锂的镍氧化物(例如LiNiO2)、含锂的镍钴氧化物(例如LiNi0.8Co0.2O2)、含锂的铁氧化物、包含锂的钒氧化物、二硫化钛、二硫化钼等硫属化合物等。使用的正极活性物质的种类可以设定为1种或2种以上。
如之前说明的那样，正极层根据需要可以进一步包含导电剂及粘结剂。
导电剂是为了提高集电性能、且抑制正极活性物质与正极集电体的接触电阻而根据需要配合的。作为正极层中的导电剂，可以使用例如乙炔黑、炭黑、人工石墨、天然石墨等。
粘结剂具有使正极活性物质与正极集电体粘结的作用。作为正极层中的粘结剂，可以使用例如聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏氟乙烯(PVdF)、将PVdF的氢或氟中的至少1个用其他取代基取代而成的改性PVdF、偏氟乙烯-六氟丙烯的共聚物、聚偏氟乙烯-四氟乙烯-六氟丙烯的3元共聚物等。
正极例如可以如以下那样操作来制造。
首先，在适当的溶剂、例如N-甲基吡咯烷酮中投入正极活性物质、任选的导电剂、及粘结剂并使其悬浮，制备正极浆料。
在正极浆料的制备时，正极活性物质、导电剂及粘结剂的配合比例优选设定为正极活性物质为75～96质量％、导电剂为3～20质量％、粘结剂为1～7质量％的范围内。
将如上述那样操作而得到的浆料涂布于正极集电体上。之后，使涂布的浆料干燥，接着进行例如辊压等压延。
如此，得到包含正极集电体和形成于正极集电体上的正极层的正极。
(2)负极
第1实施方式所述的电极为负极的情况下，可以使用以下的材料。
作为负极集电体，优选由在负极层中产生锂离子的嵌入及脱嵌的电位范围内电化学稳定的材料形成。那样的材料的例子中包含铜、镍、不锈钢、铝、及铝合金。铝合金优选包含选自Mg、Ti、Zn、Mn、Fe、Cu、及Si中的1种以上的元素。
如之前说明的那样，负极层可以包含负极活性物质。
负极活性物质没有特别限定，可列举出例如石墨质材料或碳质材料(例如石墨、焦炭、碳纤维、球状碳、热分解气相碳质物、树脂烧成体等)、硫属化合物(例如二硫化钛、二硫化钼、硒化铌等)、轻金属(例如铝、铝合金、镁合金、锂、锂合金等)、钛氧化物、锂钛复合氧化物(例如尖晶石型的钛酸锂)等含钛的复合氧化物等。
如之前说明的那样，负极层可以根据需要进一步包含导电剂及粘结剂。
导电剂是为了提高集电性能、且抑制负极活性物质与负极集电体的接触电阻而根据需要配合的。作为负极层中的导电剂，可以使用例如碳材料。作为碳材料的例子，可列举出例如乙炔黑、炭黑、焦炭、碳纤维、石墨等。
粘结剂具有使负极活性物质与负极集电体粘结的作用。作为负极材料层中的粘结剂，可以使用例如聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏氟乙烯(PVdF)、乙烯-丙烯-二烯共聚物(EPDM)、丁苯橡胶(SBR)、羧甲基纤维素(CMC)等。
负极例如可以如以下那样操作来制作。
首先，使负极活性物质、粘结剂及在必要情况下使用的导电剂悬浮到通用的溶剂、例如N-甲基吡咯烷酮中，制备负极制作用浆料。
在浆料的制备时，负极活性物质、导电剂及粘结剂分别优选以70质量％以上且96质量％以下、2质量％以上且20质量％以下及2质量％以上且10质量％以下的比例配合。通过将导电剂的量设定为2质量％以上，能够使负极合剂层的集电性能提高。此外，通过将粘结剂的量设定为1质量％以上，能够提高负极层与负极集电体的粘结性，能够期待优异的循环特性。另一方面，导电剂及粘结剂分别设定为16质量％以下在谋求高容量化的方面优选。
将如上述那样操作而得到的浆料涂布于负极集电体上。之后，使负极集电体的涂布的浆料干燥，接着，进行例如辊压等压制。
如此，得到包含负极集电体和形成于负极集电体上的负极层的负极。
(3)有机纤维含有层
有机纤维含有层可以包含由有机材料形成的纤维。有机材料没有特别限定，例如除聚乙烯、聚丙烯等聚烯烃以外，还可列举出乙烯-丙烯共聚聚合物、乙烯-丁烯共聚聚合物、纤维素、聚酰胺、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚醚、聚酮、聚砜、聚乙烯醇(PVA)、聚偏氟乙烯(PVdF)等。
有机纤维优选包含选自由聚酰亚胺、聚酰胺、聚酰胺酰亚胺、聚偏氟乙烯、聚烯烃、纤维素、聚乙烯醇、及聚丙烯腈组成的组中的至少1种有机化合物。
接着，参照附图对第1实施方式所述的电极更具体地进行说明。
图1是第1实施方式所述的一个例子的电极的1个概略剖面图。图2是图1中所示的电极的干燥后的状态的放大剖面图。图3是图1中所示的电极的湿润状态的放大剖面图。
图1中所示的电极1包含带状的集电体2。集电体2在两面担载有电极层3。集电体2包含没有担载电极层3的部分2A。
图1中所示的电极1进一步包含有机纤维含有层4。有机纤维含有层4形成于包含电极层3的端面3E的电极层3的表面上。此外，有机纤维含有层4也被担载于集电体2的没有担载电极层3的部分2A的一部分上。
如图2中所示的那样，电极1在有机纤维含有层处于干燥后的状态的情况下，有机纤维含有层的厚度分别为tD1及tD2。此外，如图3中所示的那样，电极1在有机纤维含有层处于湿润状态的情况下，有机纤维含有层的厚度分别为tW1及tW2。
厚度tW1及厚度tW2的平均值为有机纤维含有层4的湿润状态下的厚度tW。此外，厚度tD1及厚度tD2的平均值为有机纤维含有层4的干燥后的状态下的厚度tD。
根据第1实施方式，提供一种电极，其包含有机纤维含有层。有机纤维含有层的湿润状态下的厚度tW[μm]相对于干燥后的状态下的厚度tD[μm]的比tW/tD在1.1以上且2.55以下的范围内。处于湿润状态的有机纤维含有层中包含的有机纤维的平均纤维直径dW[nm]相对于处于干燥后的状态的有机纤维含有层中包含的有机纤维的平均纤维直径dD[nm]的比dW/dD在0.95以上且1.05以下的范围内。因此，第1实施方式所述的电极可以具有薄且空隙率高的有机纤维含有层。其结果是，第1实施方式所述的电极能够实现显示高的能量密度及优异的输入输出特性的非水电解质电池。
(第2实施方式)
根据第2实施方式，提供一种电极组。该电极组具备包含正极层的正极和包含负极层的负极。正极及负极中的至少一者为第1实施方式所述的电极。第1实施方式所述的电极所具备的有机纤维含有层位于正极层与负极层之间。
第2实施方式所述的电极组由于具备第1实施方式所述的电极，所以能够实现显示高的能量密度及优异的输入输出特性的非水电解质电池。
第2实施方式所述的电极组所具备的正极及负极只要至少一者为第1实施方式所述的电极即可。因此，第2实施方式所述的电极组也可以是正极及负极这两者为第1实施方式所述的电极。
第2实施方式所述的电极组例如可以具有卷绕型的结构。卷绕型的电极组具有正极与负极在正极层与负极层之间夹持有机纤维含有层的状态下层叠而形成的层叠体被卷绕而成的结构。例如，卷绕型电极组也可以是截面具有长径及短径的扁平形状。
或者，第2实施方式所述的电极组也可以具有层叠型的结构。层叠型的电极组具有多个正极与多个负极交替地层叠而成的结构。
在第2实施方式所述的电极组中，有机纤维含有层优选相对于加压而厚度几乎没有变化。具体而言，电极组优选有机纤维含有层在处于湿润状态的状态下以101.3kPa加压时的厚度TL[mm]、有机纤维含有层在处于湿润状态的状态下以202.6kPa加压时的厚度TH[mm]、及电极组的厚度方向的有机纤维含有层数目n满足关系式：0<(TL-TH)/(tW×n)≤0.1。第2实施方式所述的电极组中的满足上述关系式的电极组能够进一步抑制由振动等引起的正极与负极之间的短路。因此，能够进一步减薄有机纤维含有层的厚度。其结果是，这样的电极组能够实现显示更高的能量密度及更优异的输入输出特性的非水电解质电池。
其中，所谓电极组的厚度方向，在电极组为扁平形状的卷绕型电极组的情况下为截面的短径的方向。或者，在电极组具有层叠型的结构的情况下，电极组的厚度方向为正极及负极层叠的层叠方向。此外，加压方向为电极组的厚度方向。
以下，对之前说明的电极组的厚度TH及TL的测定方法、以及有机纤维含有层的层数的判定方法进行说明。
首先，将非水电解质电池分解，取出电极组。接着，在气温为25℃及露点为-50℃以下的环境下，将电极组与电解液一起放入Al层压制的袋中，以表压-70kPa进行密封。此时，袋优选接近电极组的大小。此外，事先测定袋的厚度。与电极组一起封入的电解液的量优选每1Ah为1mg以上且2mg以下。
之后，储存5天。由此，电解液被浸渗到有机纤维含有层中。即，试样所包含的有机纤维含有层成为在每1cm3中浸渗有500mg以上的电解液的湿润状态。
之后，用树脂性的块将电极组沿厚度方向夹持，对树脂性块与电极组的接触面积以101.3kPa加压，测定放入袋中的电极组的厚度。通过由测定的厚度减去袋的厚度，求出厚度TL。其中，用于加压的块的大小优选为与电极组相同或其以上的面积，块的重量优选为500g以内。
接着，将压力提高至202.6kPa，与之前同样地测定电极组的厚度。通过由测定的厚度减去袋的厚度，求出厚度TH。
之后，从Al层压袋中取出电极组。将取出的电极组埋入树脂中，将截面切开，数出电极组的厚度方向的有机纤维层。如此判定的层数为有机纤维含有层数目n。其中，所谓电极组的厚度方向，如之前说明的那样，在电极组为扁平形状的卷绕型电极组的情况下为电极组的截面的短径的方向。此外，该情况下，有机纤维含有层的数目n1可以通过使从卷绕中心开始数的有机纤维含有层的数目乘以2倍来求出。或者，在电极组具有层叠型的结构的情况下，电极组的厚度方向为正极及负极层叠的方向。因而，该情况下的有机纤维含有层的数目n2为电极组的层叠方向上的有机纤维含有层的数目。
第2实施方式所述的电极组所具备的正极、负极及有机纤维含有层的材料可以使用例如第1实施方式中说明的材料。
接着，参照附图对第2实施方式所述的电极组更具体地进行说明。
图4是第2实施方式所述的一个例子的电极组的概略分解立体图。
图4中所示的电极组10具备正极11及负极12。
正极11具备带状的正极集电体11a和形成于正极集电体的两面上的正极层11b(一个未图示)。正极集电体11a包含没有担载正极层11b的部分11c。该部分11c作为电极组10的正极极耳起作用。
负极12包含带状的负极集电体12a。负极12进一步包含未图示的负极层。负极层形成于负极集电体12a的两面上。负极集电体12a包含没有担载负极层的部分12c。该部分12c作为电极组10的负极极耳起作用。负极12进一步包含有机纤维含有层13。有机纤维含有层13形成于负极层上。有机纤维含有层13还形成于负极层的端面上。
正极11及负极12在正极层11b与负极层之间夹持有机纤维含有层的状态下层叠而形成层叠体。此外，正极极耳11c及负极极耳12c向彼此相反的方向从层叠体突出。包含正极11及负极12的层叠体如图4中所示的那样被卷绕成扁平形状，构成电极组10。
第2实施方式所述的电极组由于具备第1实施方式所述的电极，所以能够实现显示高的能量密度及优异的输入输出特性的非水电解质电池。
(第3实施方式)
根据第3实施方式，提供一种非水电解质电池。该非水电解质电池具备第2实施方式所述的电极组和被浸渗在电极组中的非水电解质。
第3实施方式所述的非水电解质电池可以进一步具备容纳电极组和非水电解质的外包装构件。
第3实施方式所述的非水电解质电池可以进一步具备与电极组的正极电连接的正极端子和与电极组的负极电连接的负极端子。正极端子及负极端子各自例如可以在之间夹持绝缘构件而安装到外包装构件中。或者，外包装构件也可以是正极端子或负极端子中的任一者。
接着，对第3实施方式所述的非水电解质电池中可以使用的非水电解质、外包装构件、正极端子及负极端子、以及绝缘构件进行说明。
(1)非水电解质
作为非水电解质，可以使用通过使电解质(例如锂盐)溶解于非水溶剂中而制备的非水电解质。
作为非水溶剂，可列举出例如碳酸亚乙酯(EC)、碳酸亚丙酯(PC)、碳酸亚丁酯(BC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)、γ-丁内酯(γ-BL)、环丁砜、乙腈、1,2-二甲氧基乙烷、1,3-二甲氧基丙烷、二甲基醚、四氢呋喃(THF)、2-甲基四氢呋喃等。非水溶剂可以单独使用，也可以将2种以上混合使用。
作为电解质，可列举出例如高氯酸锂(LiClO4)、六氟磷酸锂(LiPF6)、四氟硼酸锂(LiBF4)、六氟砷酸锂(LiAsF6)、三氟甲磺酸锂(LiCF3SO3)等锂盐。电解质可以单独使用，也可以将2种以上混合使用。电解质相对于非水溶剂的溶解量优选设定为0.2mol/L～3mol/L。若电解质的浓度过低，则有时无法得到充分的离子导电性。另一方面，若非水溶剂中的电解质的投入量过高，则有时电解质在非水溶剂中无法完全地溶解。
(2)外包装构件
在第3实施方式所述的非水电解质电池中，外包装构件优选为有底的方形容器。然而，第3实施方式所述的非水电解质电池可具备的外包装构件没有特别限定，可以根据用途而使用各种形状的外包装构件。
作为外包装构件，可以使用例如金属制的外包装构件。作为外包装构件的材料，可以使用例如铝、铝合金、铁(Fe)、镀镍(Ni)的铁、不锈钢(SUS)等。
或者，外包装构件也可以是例如层压膜制。作为层压膜，可以使用由金属层和夹持该金属层的2片树脂层形成的膜。
(3)正极端子及负极端子
正极端子及负极端子例如优选由铝或铝合金形成。
正极端子与正极的连接例如可以介由正极引线而进行。同样地，负极端子与负极的连接例如可以介由负极引线而进行。正极引线及负极引线例如优选由铝或铝合金形成。
(3)绝缘构件
作为绝缘构件的材料，例如可以使用树脂。作为绝缘构件中使用的树脂，只要是难以被电解液侵蚀的树脂，则任意树脂都可以使用，可以使用例如聚乙烯、聚丙烯、乙烯醋酸乙烯酯共聚物、乙烯醋酸乙烯基醇酯共聚物、乙烯·丙烯酸共聚物、乙烯·丙烯酸乙酯共聚物、乙烯·丙烯酸甲酯共聚物、乙烯甲基丙烯基丙烯酸酯共聚物、乙烯·甲基丙烯酸甲酯共聚物、离聚物、聚丙烯腈、聚偏氯乙烯、聚四氟乙烯、聚氯三氟乙烯、聚苯醚、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚四氟乙烯等，上述树脂可以单独使用1种，此外，也可以将多个种类混合使用。其中，优选使用聚丙烯或聚乙烯。
接着，参照图5～图7对第3实施方式所述的非水电解质电池的一个例子进行详细说明。
图5是第3实施方式所述的一个例子的非水电解质电池的概略立体图。图6是图5中所示的非水电解质电池的1个分解立体图。图7是图5中所示的非水电解质电池的进一步的分解立体图。
该例的非水电解质电池100是如图5～图7中所示的那样具备外包装构件111、被收纳在外包装构件111内的电极组10和浸渗于电极组10中的非水电解液(未图示)的方形非水电解质电池。
电极组10是参照图4说明的扁平形状的卷绕型电极组10。电极组10的除去正极极耳11c及负极极耳12c的部分被绝缘带14被覆。
如图5～图7中所示的那样，外包装构件111包含具有开口部的有底矩形筒状的金属制容器111a和配置在容器111a的开口部处的矩形板状的封口体111b。封口体111b例如通过激光焊接等焊接而接合在容器111a的开口部。封口体111b中开口有2个贯通孔(未图示)和注入口(未图示)。
如图6及图7中所示的那样，该例的非水电解质电池100进一步具备正极引线6及负极引线7。
正极引线6含有具有贯通孔6b的连接板6a和从连接板6a分成两叉而向下方延伸的集电部6c。负极引线7也同样地含有具有贯通孔7b的连接板7a和从连接板7a分成两叉而向下方延伸的集电部7c。
如图6及图7中所示的那样，绝缘体8配置在封口体111b的背面上。绝缘体8在背面上具有第1凹部8a及第2凹部8b。在第1凹部8a及第2凹部8b中分别开口有贯通孔8a’及贯通孔8b’，各贯通孔8a’及8b’与封口体111b的贯通孔分别连通。在第1凹部8a内配置有正极引线6的连接板6a，在第2凹部8b内配置有负极引线7的连接板7a。此外，在绝缘体8上开口有与封口体111b的注入口连通的贯通孔8c。
正极引线6在两叉的集电部6c之间夹持电极组10的正极极耳11c的外周而与其接合。此外，负极引线7在两叉的集电部7c之间夹持电极组10的负极极耳12c的外周而与其接合。这样，正极引线6与电极组10的正极极耳11c电连接，负极引线7与电极组10的负极极耳12c电连接。
如图6及图7中所示的那样，该例的非水电解质电池100具备2个绝缘构件9a。一个绝缘构件9a将正极引线6与正极极耳11c的接合部分被覆。另一个绝缘构件9a将负极引线7与负极极耳12c的接合部分被覆。2个绝缘构件9a分别通过对折的绝缘带9b而被固定在电极组10中。
如图5～图7中所示的那样，该例的非水电解质电池100进一步具备正极端子113及负极端子114。
正极端子113包含矩形状的头部113a和从头部113a的背面向下方延伸的轴部113b。同样地，负极端子114包含矩形状的头部114a和从头部114a的背面向下方延伸的轴部114b。正极端子113及负极端子114分别介由绝缘垫圈115而配置在封口体111b的上表面上。正极端子113的轴部113b被插入到绝缘垫圈115的贯通孔115a、封口体111b的贯通孔、绝缘体8的贯通孔8a’、正极引线6的连接板6a的贯通孔6b中，被敛缝固定于它们上。此外，负极端子114的轴部114b被插入到绝缘垫圈115的贯通孔115a、封口体111b的贯通孔、绝缘体8的贯通孔8b’、负极引线7的连接板7a的贯通孔7b中，被敛缝固定于它们上。由此，正极端子113与正极引线6电连接，负极端子114与负极引线7电连接。
在上述的构成的非水电解质电池100中，非水电解质的注入可以在容器111a内容纳电极组10并将封口体111b接合在容器111a的开口部上后，通过在封口体111b中开口的注入口而进行。在非水电解质注入后，如图5中所示的那样，通过在注入口中嵌入金属制的密封构件123，并将其焊接，能将外包装构件111密封。
第3实施方式所述的非水电解质电池由于具备第2实施方式所述的电极组，所以能够实现显示高的能量密度及优异的输入输出特性的非水电解质电池。
实施例
以下列举出例子，对本发明进一步进行详细说明，但只要不超出发明的主旨，则本发明并不限定于以下记载的实施例。
(实施例1)
在实施例1中，通过以下说明的步骤，制作具备图4中所示的卷绕型电极组10的具有与图5～图7中所示的非水电解质二次电池100同样的结构的非水电解质电池100。
[正极11的制作]
首先，作为正极活性物质，准备锂镍钴锰复合氧化物LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2和锂钴复合氧化物LiCoO2。将它们按照LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2与LiCoO2成为2：1的方式混合，得到活性物质混合物。将该活性物质混合物、作为导电剂的乙炔黑、作为进一步的导电剂的石墨与作为粘结剂的聚偏氟乙烯以质量比100：2：3：3的比例混合。将这样得到的混合物投入作为溶剂的N-甲基-2-吡咯烷酮中，将其通过行星式搅拌机进行混炼及搅拌，制作正极浆料。
接着，准备作为正极集电体11a的厚度为20μm的带状的铝箔。在该铝箔11a的两面上，在涂装装置中按照每单位面积的涂布量成为70g/m2的方式涂布之前制作的正极浆料。此时，沿着铝箔11a的1个长边，保留不涂布正极浆料的部分11c。
接着，使这样得到的涂膜干燥。接着，将干燥后的涂膜及铝箔11a在辊压机中按照电极密度(不包含铝箔)成为3.4g/cm3的方式压延。如此，得到含有包含正极极耳11c的正极集电体11a和形成于正极集电体11a的表面上的正极层11b的正极11。
[负极12的制作]
首先，作为负极活性物质，准备钛酸锂Li4Ti5O12。将该活性物质、作为导电剂的石墨与作为粘结剂的聚偏氟乙烯以质量比100：15：4的比例混合。将这样得到的混合物投入作为溶剂的N-甲基-2-吡咯烷酮中，将其通过行星式搅拌机进行混炼及搅拌，制作负极浆料。
接着，准备作为负极集电体12a的厚度为20μm的带状的铝箔。在该铝箔12a的两面上，在涂装装置中按照每单位面积的涂布量成为65g/m2的方式涂布之前制作的负极浆料。此时，沿着铝箔的1个长边，保留不涂布负极浆料的部分12c。
接着，使这样得到的涂膜干燥。接着，将干燥后的涂膜及铝箔12a在辊压机中按照电极密度(不包含铝箔)成为2.4g/cm3的方式压延。如此，得到含有包含负极极耳12c的负极集电体12a和形成于负极集电体12a的表面上的负极层的负极12。
[有机纤维含有层13的制作]
作为有机材料，使用聚偏氟乙烯PVdF。将该PVdF以20质量％的浓度溶解到作为溶剂的N-甲基吡咯烷酮NMP中，调制材料溶液。将该材料溶液使用定量泵以6mL/h的供给速度由纺丝喷嘴供给到之前制作的负极12的表面上。此时，边使用高电压发生器对纺丝喷嘴施加30kV的电压，边对包含端部的负极层的表面及负极极耳12c的一部分进行纤维的供给。如此，通过静电纺丝法形成单位面积重量为4g/m2、包含PVdF的纤维的有机纤维含有层13。
接着，将有机纤维含有层13按照空隙率成为60％的方式供于辊压。压制压力为20kN/m。此时，没有进行压制辊的加热，在25℃环境下进行了辊压。
如此，得到具备负极层和形成于该负极层上的有机纤维含有层13的实施例1的负极12。
[卷绕型电极组10的制作]
将在表面形成有有机纤维含有层13的负极12与之前制作的正极11依次层叠，得到层叠体。接着，将该层叠体转移至卷绕装置中，将层叠体整体折弯，卷绕成涡旋状。将这样得到的卷绕体压制，得到具有图4中所示的结构的扁平形状的卷绕型电极组10。压制以25℃、50kN、120秒进行。
[电池单元100的组装]
准备参照图6及图7说明的各构件，通过以下的步骤制作具有与图5～图7中所示的非水电解质电池100同样的结构的电池单元。
首先，在铝制的封口体111b的背面配置绝缘体8。接着，在封口体111b的上表面介由绝缘垫圈115而配置正极端子113的头部113a，同时将正极端子113的轴部113b插入到封口体111b的一个贯通孔及绝缘体8的贯通孔8a’中。同样地，在封口体111b的上表面介由绝缘垫圈115而配置负极端子114的头部114a，同时将轴部114b插入到封口体111b的另一个贯通孔及绝缘体8的贯通孔8b’中。如此，得到图6及图7中所示那样的封口体111b。
接着，将之前制作的卷绕型电极组10的正极极耳11c夹入正极引线6的两叉的集电部6c之间，在该状态下将正极极耳11c与正极引线6焊接。同样地，将卷绕型电极组10的负极极耳12c夹入负极引线7的两叉的集电部7c之间，在该状态下将负极极耳12c与负极引线7焊接。接着，将正极端子113敛缝固定在正极引线6的连接板6a上。同样地，将负极端子114敛缝固定在负极引线7的连接板7a上。像这样操作而使电极组10与封口体111b成为一体。
接着，将1个绝缘构件9a按照将它们固定的方式被覆到正极引线6及正极极耳11c上。同样地，将另1个绝缘构件9a按照将它们固定的方式被覆到负极引线7及负极极耳12c上。接着，将这些绝缘构件9a用绝缘带9b分别固定。
将这样操作而固定的绝缘构件9a、正极引线6及正极极耳11c的单元和绝缘构件9a、负极引线7及负极极耳12c的单元插入到铝制的容器111a内。接着，将封口体111b通过激光焊接到容器111a的开口部上，制作电池单元100。所制作的电池单元100具有宽度为10cm、高度为10cm、厚度为2.5cm的长方体的形状。
[非水电解质的制备]
将碳酸亚乙酯与碳酸二甲酯以1：1混合，调制非水溶剂。在该非水溶剂中，按照成为1mol/L的浓度的方式溶解作为电解质的六氟磷酸锂LiPF6。如此，得到非水电解质。
[非水电解质的注入及非水电解质电池100的完成]
将制备的非水电解质从封口体111b的注液口注入到电池单元100内。注入后，在注液口中嵌入铝制的密封构件123，将密封构件123的周围与封口体111b焊接。如此，完成实施例1的非水电解质电池100。制作20个该非水电解质电池，结果20个全部能够无异常地充放电。即，实施例1的成品率为100％。
[电池电阻值的测定]
将实施例1的非水电解质电池100调整为SOC50％。对于调整了SOC的非水电解质电池100，在25℃气氛中测定1kHz下的交流电阻，结果为1.25mΩ。将该电阻值作为实施例1的非水电解质电池的电阻值。
[自放电量的测定]
对于实施例1的非水电解质电池100，以1C进行恒电流充电至2.8V，之后进行恒电压充电至电流值成为0.01C，接着以0.33C进行恒电流放电至电压成为1.3V。1C设定为21A。此时的放电容量为22.52Ah。
接着，对于非水电解质电池100，在25℃下以0.2C进行恒电流充电至2.8V，之后，以恒电压充电进行充电至电流值成为0.01C。之后，将该非水电解质电池100在25℃气氛下储存1个月。
接着，将储存后的非水电解质电池100在25℃气氛中以0.33C放电至电压值成为1.3V，测定放电容量。将这里所得到的放电容量作为实施例1的非水电解质电池100的储存后容量。实施例1的非水电解质电池100的储存后放电容量为21.41Ah。即，实施例1的非水电解质电池100的由储存引起的自放电量为1.11Ah。
[电极组的厚度的测定]
将评价后的实施例1的非水电解质电池100解体，取出电极组10。解体时，电解液另外保管。之后，将该电极组10与之前保管的电解液一起在气温为25℃及露点为-50℃以下的环境下放入Al层压袋中，以表压-70kPa封入，储存5天。由此，使电解液浸渗到有机纤维含有层13中。
之后，用树脂性的块将电极组10沿厚度方向夹持，以101.3kPa进行加压，测定放入袋中的电极组的厚度TL。测定的电极组10的厚度TL为23.26mm。之后，将压力提高至202.3kPa，同样地测定电极组10的厚度TH。测定的电极组10的厚度TH为23.00mm。之后，将电极组10解体，结果电极组10的厚度方向(短径的方向)的有机纤维含有层的层数n为280层。
[有机纤维含有层13的厚度tW及tD、有机纤维含有层13中包含的纤维的纤维直径dW及dD、浸渗有电解液的状态下的有机纤维含有层13的单位面积重量、以及浸渗有电解液的状态下的有机纤维含有层13的空隙率的测定]
将评价后的实施例1的非水电解质电池100解体，取出电极组10。解体时，电解液另外保管。接着，从电极组10中将形成有有机纤维含有层的负极12取出，从这里裁断具有5cm四方的正方形的平面形状的试样，作为负极12的试样。之后，将该试样与之前保管的电解液1g一起用厚度为12μm、7cm四方的聚乙烯保护膜夹持。另外，在用保护膜夹持时，有时电解液的一部分从保护膜的周缘部流出。该情况下，流出的电解液也可以通过擦拭纸等擦去。之后，将该试样在气温为25℃露点为-50℃以下的环境下封入Al层压袋中，储存5天。如此，使电解液浸渗到有机纤维含有层13中。之后，从Al层压袋中将试样取出，将试样在用保护膜夹持的状态下进行厚度测定，结果10点平均t1为102.24μm。
进而，通过KEYENCE CORPORATION制共聚焦式激光显微镜VK-X100测定湿润状态的有机纤维含有层13中包含的纤维的纤维直径dW。纤维直径dW以50点平均计为502nm。
接着，除去保护膜，将具有有机纤维含有层13的试样在碳酸甲乙酯中浸渍10分钟，除去电解质，在90℃下使溶剂真空干燥。之后，同样地进行试样的厚度测定，结果10点平均t2为88.13μm。此时，测定试样的重量w1。试样的重量w1为0.9931g。进而，与刚才同样地将试样用保护膜夹持，通过KEYENCE CORPORATION制共聚焦式激光显微镜VK-X100测定干燥后的状态的有机纤维含有层13中包含的纤维的纤维直径dD。纤维直径dD以50点平均计为495nm。
接着，从负极12的试样上，按照不将负极层擦掉的方式将有机纤维含有层13两面擦掉。之后，同样地进行10点试样的厚度测定。试样的厚度的10点平均t3为73.89μm。此时，测定试样的重量w2。试样的重量w2为0.9634g。由重量w1及重量w2算出干燥后的状态下的有机纤维含有层13的单位面积重量，结果两面的平均值为5.9g/m2。
接着，对于擦掉的有机纤维含有层13，使用岛津制作所制ACCUPYC1340-10cc测定真密度D1。真密度D1为2.85g/cm3。
由干燥后的状态下的有机纤维含有层13的单位面积重量和有机纤维含有层13的真密度D1计算干燥后的状态下的有机纤维含有层13的空隙率。干燥后的状态下的有机纤维含有层13的空隙率为71％。
接着，将擦掉了有机纤维含有层13的负极12的试样与之前保管的电解液1g一起与刚才同样地用厚度为12μm、7cm四方的聚乙烯保护膜夹持。另外，在用保护膜夹持时，有时电解液的一部分从保护膜的周缘部流出。该情况下，流出的电解液也可以通过擦拭纸等擦去。之后，将试样在气温为25℃及露点为-50℃以下的环境下封入Al层压袋中，储存5天，使电解液浸渗到负极层中。之后，从Al层压袋中将试样取出，将试样在用保护膜夹持的状态下进行厚度测定，结果10点平均t4为74.02μm。
使用测定的厚度t1～t4并通过之前说明的步骤，算出关于实施例1的非水电解质电池100的有机纤维含有层13的湿润状态下的厚度tW及干燥后的状态下的厚度tD。厚度tW为14.11μm，干燥后的状态下的厚度tD为7.12。
(比tW/tD、比dW/dD及比(TL-TH)/(tW×n)的算出)
若由像以上那样操作而得到的结果算出，则获知关于实施例1的非水电解质电池100的有机纤维含有层13的比tW/tD为1.98。此外，获知处于湿润状态的有机纤维含有层13中包含的有机纤维的平均纤维直径dW相对于处于干燥后的状态的有机纤维含有层13中包含的有机纤维的平均纤维直径dD的比dW/dD为1.01。此外，获知关于实施例1的非水电解质电池100的电极组10的比(TL-TH)/(tW×n)为0.066。
(实施例2)
在实施例2中，除了将有机纤维含有层13按照空隙率成为36％的方式供于辊压以外，通过与上述实施例1同样的步骤，制作实施例2的负极12，使用该负极12制作实施例2的非水电解质电池100。辊压的压力设定为43kN/m。
对于实施例2的非水电解质电池100，通过与实施例1同样的步骤进行各种测定。其结果是，实施例2的比tW/tD为2.55。实施例2的比dW/dD为0.98。在实施例2中，干燥后的状态下的有机纤维含有层13的空隙率为40％。实施例2的比(TL-TH)/(tW×n)为0.055。实施例2的成品率为100％。实施例2的非水电解质电池100的由储存引起的自放电量为1.29Ah。实施例2的非水电解质电池100的电阻值为1.12mΩ。
(实施例3)
在实施例3中，除了将有机纤维含有层13按照空隙率成为78％的方式供于辊压以外，通过与上述实施例1同样的步骤，制作实施例3的负极12，使用该负极12制作实施例3的非水电解质电池100。辊压的压力设定为12kN/m。
对于实施例3的非水电解质电池100，通过与实施例1同样的步骤进行各种测定。其结果是，实施例3的比tW/tD为1.10。实施例3的比dW/dD为0.95。在实施例3中，干燥后的状态下的有机纤维含有层13的空隙率为79％。实施例3的比(TL-TH)/(tW×n)为0.100。实施例3的成品率为100％。实施例3的非水电解质电池100的由储存引起的自放电量为1.41Ah。实施例3的非水电解质电池100的电阻值为1.01mΩ。
(实施例4)
在实施例4中，除了使用聚酰亚胺作为纤维材料以外，通过与上述实施例1同样的步骤，制作实施例4的负极12，使用该负极12制作实施例4的非水电解质电池100。
对于实施例4的非水电解质电池100，通过与实施例1同样的步骤进行各种测定。其结果是，实施例4的比tW/tD为1.17。实施例4的比dW/dD为1.05。在实施例4中，干燥后的状态下的有机纤维含有层13的空隙率为82％。实施例4的比(TL-TH)/(tW×n)为0.038。实施例4的成品率为100％。实施例4的非水电解质电池100的由储存引起的自放电量为1.31Ah。实施例4的非水电解质电池100的电阻值为1.13mΩ。
(实施例5)
在实施例5中，除了使用聚酰胺作为纤维材料以外，通过与上述实施例1同样的步骤，制作实施例5的负极12，使用该负极12制作实施例5的非水电解质电池100。
对于实施例5的非水电解质电池100，通过与实施例1同样的步骤进行各种测定。其结果是，实施例5的比tW/tD为1.89。实施例5的比dW/dD为1.02。在实施例5中，干燥后的状态下的有机纤维含有层13的空隙率为62％。实施例5的比(TL-TH)/(tW×n)为0.002。实施例5的成品率为100％。实施例5的非水电解质电池100的由储存引起的自放电量为1.14Ah。实施例5的非水电解质电池100的电阻值为1.27mΩ。
(实施例6)
在实施例6中，除了使用聚酰胺酰亚胺作为纤维材料以外，通过与上述实施例1同样的步骤，制作实施例6的负极12，使用该负极12制作实施例6的非水电解质电池100。
对于实施例6的非水电解质电池100，通过与实施例1同样的步骤进行各种测定。其结果是，实施例6的比tW/tD为1.96。实施例6的比dW/dD为0.98。在实施例6中，干燥后的状态下的有机纤维含有层13的空隙率为60％。实施例6的比(TL-TH)/(tW×n)为0.033。实施例6的成品率为100％。实施例6的非水电解质电池100的由储存引起的自放电量为1.13Ah。实施例6的非水电解质电池100的电阻值为1.24mΩ。
(比较例1)
在比较例1中，除了在有机纤维含有层13的供于辊压时，边将压制辊加热至140℃边进行辊压以外，通过与上述实施例1同样的步骤，制作比较例1的负极，使用该负极制作比较例1的非水电解质电池。
对于比较例1的非水电解质电池，通过与实施例1同样的步骤进行各种测定。其结果是，比较例1的比tW/tD为1.00。比较例1的比dW/dD为1.07。在比较例1中，干燥后的状态下的有机纤维含有层13的空隙率为80％。比较例1的比(TL-TH)/(tW×n)为0.000。比较例1的成品率为100％。比较例1的非水电解质电池的由储存引起的自放电量为0.92Ah。比较例1的电阻值为1.67mΩ。
(比较例2)
在比较例2中，除了在形成有机纤维含有层时，使用聚酰胺作为纤维材料，使用PVdF作为粘结材料以外，通过与上述实施例1同样的步骤，制作比较例2的负极，使用该负极制作比较例2的非水电解质电池。
对于比较例2的非水电解质电池，通过与实施例1同样的步骤进行各种测定。其结果是，比较例2的比tW/tD为1.00。比较例2的dW/dD为1.06。在比较例2中，干燥后的状态下的有机纤维含有层13的空隙率为80％。比较例2的比(TL-TH)/(tW×n)为0.040。比较例2的成品率为100％。比较例2的非水电解质电池的由储存引起的自放电量为0.97Ah。比较例2的电阻值为1.73mΩ。
(比较例3)
在比较例3中，除了将有机纤维含有层13按照空隙率成为91％的方式供于辊压以外，通过与上述实施例1同样的步骤，制作比较例3的负极，使用该负极制作比较例3的非水电解质电池100。辊压的压力设定为3kN/m。在比较例3中，干燥后的状态下的有机纤维含有层13的空隙率为91％。
制作20个非水电解质电池后，进行充放电，结果17个无法充放电。将无法充放电的电池解体，结果有机纤维含有层13从负极12剥离，正极11与负极12接触的部位有多个。
对于能够充放电的3个非水电解质电池，通过与实施例1同样的步骤进行各种测定。其结果是，比较例3的非水电解质电池的由储存引起的自放电量为10.38Ah。
(比较例4)
在比较例4中，除了将有机纤维含有层13按照空隙率成为28％的方式供于辊压以外，通过与上述实施例1同样的步骤，制作比较例4的负极，使用该负极制作比较例4的非水电解质电池。辊压的压力设定为60kN/m。
对于比较例4的非水电解质电池，通过与实施例1同样的步骤进行各种测定。其结果是，比较例4的比tW/tD为3.26。比较例4的比dW/dD为1.02。在比较例4中，干燥后的状态下的有机纤维含有层的空隙率为38％。比较例4的比(TL-TH)/(tW×n)为0.045。比较例4的成品率为100％。比较例4的非水电解质电池的由储存引起的自放电量为0.76Ah。比较例4的非水电解质电池的电阻值为2.02mΩ。
(比较例5)
在比较例5中，除了使用聚环氧乙烷作为纤维材料以外，通过与上述实施例1同样的步骤，制作比较例5的负极12，使用该负极12制作实施例5的非水电解质电池100。
对于比较例5的非水电解质电池，通过与实施例1同样的步骤进行各种测定。其结果是，比较例5的比tW/tD为2.44。比较例5的比dW/dD为1.85。在比较例5中，干燥后的状态下的有机纤维含有层的空隙率为69％。比较例5的比(TL-TH)/(tW×n)为0.162。比较例5的成品率为100％。比较例5的非水电解质电池的由储存引起的自放电量为0.56Ah。比较例5的非水电解质电池的电阻值为2.15mΩ。
[结果]
将实施例1～6及比较例1～5的结果重新示于以下的表1～4中。
表1
纤维材料 t<sub>1</sub>(μm) t<sub>2</sub>(μm) t<sub>3</sub>(μm) t<sub>4</sub>(μm) w<sub>1</sub>(g) w<sub>2</sub>(g)
实施例1 PVdF 102.24 88.13 73.89 74.02 0.9931 0.9634
实施例2 PVdF 97.45 83.06 73.91 74.13 0.9935 0.9543
实施例3 PVdF 84.43 83.27 73.88 74.07 0.9846 0.9703
实施例4 聚酰亚胺 88.35 86.14 73.87 74.02 0.9821 0.9747
实施例5 聚酰胺 103.14 89.25 73.86 74.04 0.9945 0.9738
实施例6 聚酰胺酰亚胺 102.15 88.23 73.87 74.02 0.9937 0.9736
比较例1 PVdF 95.35 95.23 73.95 74.05 0.9932 0.9633
比较例2 PVdF 95.34 95.11 73.83 74.04 0.9934 0.9637
比较例3 PVdF 83.35 83.24 73.81 74.05 0.9644 0.9585
比较例4 PVdF 97.26 80.98 73.86 74.02 0.9958 0.9643
比较例5 聚环氧乙烷 97.42 83.46 73.89 74.03 0.9782 0.9674
表2
Figure BDA0001427296240000311
表3
Figure BDA0001427296240000312
表4
Figure BDA0001427296240000321
[考察]
由表4中所示的结果获知，实施例1～实施例6的非水电解质电池100的电阻值低，能够抑制由储存引起的自放电。
此外，如表2中所示的那样，在实施例1～实施例6的非水电解质电池100中，有机纤维含有层13在湿润状态下也具有14.55μm以下的厚度tW。并且，实施例1～实施例6的非水电解质电池100即使像这样使用薄的有机纤维含有层，也能够如表4中所示的那样达成优异的成品率。
即，通过使用实施例1～实施例6的负极12，能够实现可显示高的能量密度及优异的输入输出特性的非水电解质电池100。
具体而言，由表4中所示的结果获知，实施例1～实施例6的非水电解质电池100与比较例1、2、4及5的非水电解质电池相比为低电阻。认为比较例1的非水电解质电池的电阻高于实施例1～6的非水电解质电池100的电阻的原因是由于将有机纤维含有层13供于加热辊压，所以有机纤维含有层13的空隙率即使通过电解液的浸渗也没有变大。认为比较例2的非水电解质电池高于实施例1～6的非水电解质电池100的电阻的原因是由于在有机纤维含有层13的形成时使用了粘结剂，所以有机纤维含有层13的空隙率即使通过电解液的浸渗也没有变大。在比较例4中，比tW/tD大于2.55。认为这是由于，以60kN/m这样比较大的载荷将有机纤维含有层13压制。像这样以过度的载荷压制后的有机纤维含有层13在湿润状态下也无法显示高的空隙率。其结果是，认为比较例4的非水电解质电池中Li离子的扩散被阻碍，电阻变高。认为比较例5的非水电解质电池的电阻高的原因是由于比dW/dD大于1.05，所以通过电解液的浸渗而有机纤维含有层13中包含的有机纤维的纤维直径变得过大，有机纤维含有层13无法在湿润状态下也显示高的空隙率。
此外，由表4中所示的结果获知，实施例1～实施例6的非水电解质电池100与比较例3的非水电解质电池相比成品率优异，与比较例3的非水电解质电池相比能够抑制由储存引起的自放电。认为比较例3的非水电解质电池由于有机纤维含有层13的辊压时的压力过弱，所以在电池制作时容易损伤有机纤维含有层13，成品率变低。此外，认为在比较例3的非水电解质电池中，由于通过电解液的浸渗而有机纤维从负极脱离且在电解液中解开，所以正极与负极接触，自放电量变大。
(实施例7)
在实施例7中，除了将有机纤维含有层13的单位面积重量的两面的平均值设定为0.5g/m2以外，通过与上述实施例6同样的步骤，制作实施例7的负极12，使用该负极12制作实施例6的非水电解质电池100。
对于实施例7的非水电解质电池100，通过与实施例1同样的步骤进行各种测定。其结果是，实施例7的比tW/tD为2.36。实施例7的比dW/dD为0.99。在实施例7中，干燥后的状态下的有机纤维含有层13的空隙率为81％。实施例7的比(TL-TH)/(tW×n)为0.086。实施例7的成品率为100％。实施例7的非水电解质电池100的由储存引起的自放电量为1.54Ah。实施例7的非水电解质电池100的电阻值为1.16mΩ。
(实施例8)
在实施例8中，除了在有机纤维含有层13的供于辊压时，边将压制辊加热至60℃边进行辊压以外，通过与上述实施例1同样的步骤，制作实施例8的负极，使用该负极制作实施例8的非水电解质电池。
对于实施例8的非水电解质电池100，通过与实施例1同样的步骤进行各种测定。其结果是，实施例8的比tW/tD为1.11。实施例8的比dW/dD为0.96。在实施例8中，干燥后的状态下的有机纤维含有层13的空隙率为79％。实施例8的比(TL-TH)/(tW×n)为0.098。实施例8的成品率为100％。实施例8的非水电解质电池100的由储存引起的自放电量为1.39Ah。实施例8的非水电解质电池100的电阻值为1.02mΩ。
(比较例6)
在比较例6中，除了在形成有机纤维含有层13后不进行辊压以外，通过与上述实施例1同样的步骤，制作比较例6的负极，使用该负极制作比较例6的非水电解质电池100。
在比较例6中，与实施例1同样地制作多个非水电解质电池。然而，比较例6的成品率比实施例1差。
对于能够充放电的比较例6的非水电解质电池，通过与实施例1同样的步骤进行各种测定。其结果是，比较例6的非水电解质电池的由储存引起的自放电量为13.26Ah。
[结果]
将对于实施例7及实施例8以及比较例6进行的各种测定的结果示于以下的表5～表8中。
表5
纤维材料 t<sub>1</sub>(μm) t<sub>2</sub>(μm) t<sub>3</sub>(μm) t<sub>4</sub>(μm) w<sub>1</sub>(g) w<sub>2</sub>(g)
实施例7 聚酰胺酰亚胺 83.14 77.65 73.79 74.03 0.9761 0.9735
实施例8 PVdF 84.45 83.26 73.87 74.07 0.9842 0.9701
比较例6 PVdF 83.39 83.25 73.88 74.04 0.9644 0.9597
表6
Figure BDA0001427296240000341
表7
Figure BDA0001427296240000351
表8
Figure BDA0001427296240000352
[考察]
由表4及表8中所示的结果获知，实施例7及8的非水电解质电池与实施例1～6的非水电解质电池100同样地电阻值低，能够抑制由储存引起的自放电。
此外，如表6中所示的那样，在实施例7及实施例8的非水电解质电池100中，有机纤维含有层13即使在湿润状态下也分别具有4.56μm及5.19μm的厚度tW。实施例7及8的非水电解质电池即使像这样使用薄的有机纤维含有层，也能够如之前所示的那样达成优异的成品率。
即，通过使用实施例7及8各自的负极12，能够实现可显示高的能量密度及优异的输入输出特性的非水电解质电池100。
认为比较例6的成品率低的理由、及比较例6的非水电解质电池100的自放电量高的原因是如之前说明的那样有机纤维含有层13从负极12剥离。
以下，参照图8及图9对通过之前说明的实施例中记载的手段得到第1实施方式所述的电极的理由进行说明。
图8是第1实施方式所述的一个例子的电极所具备的有机纤维含有层的干燥后的状态的放大概略剖面图。图9是表示图8中所示的有机纤维含有层浸渗有电解液的状态的概略放大剖面图。
如图8中所示的那样，在通过静电纺丝法形成于电极层3的表面的有机纤维含有层4中，有机纤维40互相缠绕而堆积。通过将这样的有机纤维含有层4在低于有机纤维的材料的软化点的温度下进行辊压，有机纤维40彼此的摩擦力起作用，例如如图8中所示的那样，有机纤维含有层4成为被压缩的状态。此外，这里的低于有机纤维的材料的软化点的温度下的辊压能够防止有机纤维40彼此的熔合。辊压优选在常温到60℃的温度下进行，更优选在常温下进行。常温为例如20～30℃的范围内的温度。
若像这样处于被压缩的状态的有机纤维含有层4浸渗电解液5而变成湿润状态，则有机纤维40的表面被电解液5润湿，有机纤维40彼此的摩擦力变弱。并且，有机纤维40通过其自身的刚性，按照翘曲变小的方式发生变形的力起作用。它们的结果是，例如如图9中以箭头表示的那样，表现出有机纤维含有层4中包含的有机纤维40的互相缠绕被解开的力，有机纤维含有层4的表观的体积增加。另一方面，有机纤维40的平均纤维直径通过电解液5的浸渗没怎么变化。它们的结果是，有机纤维含有层4的空隙率及膜厚增加。显示以上那样的行为的有机纤维含有层4关于厚度的比tW/tD在1.1以上且2.25以下的范围内，关于有机纤维40的平均纤维直径的比dW/dD在0.95以上且1.05以下的范围内。
另一方面，若将有机纤维含有层边在高于有机纤维的材料的软化点的温度下加热边供于辊压，则有机纤维彼此熔合。像这样操作而被压缩的有机纤维含有层即使浸渗电解液，有机纤维的互相缠绕也没有解开或基本没有解开。在将有机纤维彼此以粘结剂粘结的情况下，也由于有机纤维彼此在互相缠绕的状态下粘结，所以即使浸渗电解液，有机纤维的互相缠绕也没有解开或基本没有解开。认为比较例1及2的比tW/tD低于1.1的理由在于此。
此外，若没有进行辊压、或者辊压时的压力小，则在浸渗电解液时，有机纤维含有层变得容易从电极层剥离。认为这是由于，通过电解液，有机纤维与电极层的粘接力减弱，及有机纤维彼此的粘接力减弱。
此外，各实施例中进行的有机纤维含有层的辊压以10kN/m以上的线压将有机纤维含有层压缩。另一方面，对于将使用负极及正极而制作的层叠体卷绕而得到的卷绕体进行的压制是以面按压的压制。因此，通过卷绕体的压制对有机纤维含有层施加的载荷小于通过辊压对有机纤维含有层施加的载荷。
例如，在比较例3中，有机纤维含有层13的辊压时的压力过低。此外，在比较例6中，将形成于负极上的有机纤维含有层没有供于辊压地制作卷绕体，将其供于压制。因此，在比较例3及比较例6中，有机纤维含有层没有进行充分的压制。其结果是，认为在比较例3及比较例6的非水电解质电池100中，通过电解液，有机纤维含有层的一部分从负极剥离，由于该部分而自放电变大。
以上说明的至少一个实施方式及实施例所述的电极具备电极层和有机纤维含有层。有机纤维含有层形成于电极层上。有机纤维含有层包含有机纤维。有机纤维含有层的湿润状态下的厚度tW[μm]相对于干燥后的状态下的厚度tD[μm]的比tW/tD在1.1以上且2.55以下的范围内。处于湿润状态的有机纤维含有层中包含的有机纤维的平均纤维直径dW[nm]相对于处于干燥后的状态的有机纤维含有层中包含的有机纤维的平均纤维直径dD[nm]的比dW/dD在0.95以上且1.05以下的范围内。由于这些，该电极能够具有薄且空隙率高的有机纤维含有层。其结果是，该电极能够实现显示高的能量密度及优异的输入输出特性的非水电解质电池。
对本发明的几个实施方式进行了说明，但这些实施方式是作为例子而提出的，其意图并非限定发明的范围。这些新颖的实施方式能够以其他各种方式实施，在不脱离发明的主旨的范围内，可以进行各种省略、置换、变更。这些实施方式和其变形包含于发明的范围、主旨中，同时包含于权利要求书中记载的发明和其均等的范围内。
符号的说明
1…电极、2…集电体、2A…没有担载电极层的部分、3…电极层、3E…电极层的端面、4…有机纤维含有层、40…有机纤维、5…电解液、6…正极引线、6a…连接板、6b…贯通孔、6c…集电部、7…负极引线、7a…连接板、7b…贯通孔、7c…集电部、8…绝缘体、8a…第1凹部、8b…第2凹部、8a’…贯通孔、8b’…贯通孔、8c…贯通孔、9a…绝缘构件、9b…绝缘带、10…电极组、11…正极、11a…正极集电体、11b…正极层、11c…正极极耳、12…负极、12a…负极集电体、12c…负极极耳、13…有机纤维含有层、14…绝缘带、100…非水电解质电池、111…外包装构件、111a…金属制容器、111b…封口体、113…正极端子、113a…正极端子的头部、113b…正极端子的轴部、114…负极端子、114a…负极端子的头部、114b…负极端子的轴部、115…绝缘垫圈、115a…贯通孔。

Claims (14)

1.一种电极，其特征在于，其具备电极层、和
形成于所述电极层上且包含有机纤维的有机纤维含有层，
所述有机纤维含有层在每1cm3中浸渗有500mg以上的电解液的湿润状态下的厚度tW相对于电解液的浸渗量在每1cm3中为10mg以下的干燥后的状态下的厚度tD的比tW/tD在1.1以上且2.55以下的范围内，所述tW和所述tD的单位为μm，所述干燥的状态为将所述湿润状态下的所述有机纤维含有层中浸渗的电解液除去并干燥而成的状态，所述电解液为非水电解质，
处于所述湿润状态的所述有机纤维含有层中包含的所述有机纤维的平均纤维直径dW相对于处于所述干燥后的状态的所述有机纤维含有层中包含的所述有机纤维的平均纤维直径dD的比dW/dD在0.95以上且1.05以下的范围内，所述dW和所述dD的单位为nm。
2.根据权利要求1所述的电极，其特征在于，所述有机纤维含有层在所述干燥后的状态下的空隙率在40％以上且82％以下的范围内。
3.根据权利要求1或2所述的电极，其特征在于，所述有机纤维含有层在所述干燥后的状态下的单位面积重量在0.5g/m2以上且4g/m2以下的范围内。
4.根据权利要求1或2所述的电极，其特征在于，所述有机纤维含有层在所述干燥后的状态下的单位面积重量在1g/m2以上且4g/m2以下的范围内。
5.根据权利要求1或2所述的电极，其特征在于，所述厚度的比tW/tD为1.2以上且2.3以下。
6.根据权利要求1或2所述的电极，其特征在于，所述厚度的比tW/tD为1.3以上且2.1以下。
7.根据权利要求1或2所述的电极，其特征在于，所述平均纤维直径的比dW/dD为0.96以上且1.04以下。
8.根据权利要求1或2所述的电极，其特征在于，所述平均纤维直径的比dW/dD为0.98以上且1.02以下。
9.根据权利要求1或2所述的电极，其特征在于，所述有机纤维包含选自由聚酰亚胺、聚酰胺、聚酰胺酰亚胺、聚偏氟乙烯、聚烯烃、纤维素、聚乙烯醇、及聚丙烯腈组成的组中的至少1种有机化合物。
10.一种电极组，其特征在于，其具备：
包含正极层的正极、和
包含负极层的负极，
所述正极及所述负极中的至少一者为权利要求1～9中任一项所述的电极，
所述有机纤维含有层位于所述正极层与所述负极层之间。
11.根据权利要求10所述的电极组，其特征在于，所述电极组为截面具有长径及短径的扁平形状的卷绕型电极组，
所述电极组在所述有机纤维含有层处于所述湿润状态的状态下以101.3kPa加压时的厚度为TL，在所述有机纤维含有层处于所述湿润状态的状态下以202.6kPa加压时的厚度为TH，所述电极组的所述短径的方向的所述有机纤维含有层的层数为n1，所述TL和所述TH的单位为mm，
所述厚度TH、所述厚度TL、所述厚度tW及所述有机纤维含有层的层数n1满足下述式：
0＜(TL－TH)/(tW×n1)≤0.1。
12.根据权利要求10所述的电极组，其特征在于，所述电极组具有多个所述正极与多个所述负极交替地沿层叠方向层叠而成的结构，
所述电极组在所述有机纤维含有层处于所述湿润状态的状态下以101.3kPa加压时的厚度为TL，在所述有机纤维含有层处于所述湿润状态的状态下以202.6kPa加压时的厚度为TH，所述层叠方向的所述有机纤维含有层的层数为n2，所述TL和所述TH的单位为mm，
所述厚度TH、所述厚度TL、所述厚度tW及所述有机纤维含有层的层数n2满足下述式：
0＜(TL－TH)/(tW×n2)≤0.1。
13.根据权利要求10～12中任一项所述的电极组，其特征在于，所述负极层包含锂钛复合氧化物。
14.一种非水电解质电池，其特征在于，其具备：
权利要求10～13中任一项所述的电极组、和
浸渗于所述电极组中的非水电解质。
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