JP2004288405A

JP2004288405A - リチウム二次電池

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Publication number: JP2004288405A
Application number: JP2003076719A
Authority: JP
Inventors: Wataru Shionoya; 亘塩野谷; Toshihiro Yoshida; 俊広吉田; Masanobu Kito; 賢信鬼頭
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 2003-03-20
Filing date: 2003-03-20
Publication date: 2004-10-14

Abstract

【課題】長期保存性に優れるとともに高出力であるという、例えば、ＥＶ・ＨＥＶ用の電池として好適な特性を有するリチウム二次電池を提供する。
【解決手段】リチウム遷移金属複合酸化物からなる正極活物質が正極金属箔体の表面の所定領域に配設されてなる正極板２と、炭素質材料からなる負極活物質が負極金属箔体の表面の所定領域に配設されてなる負極板３とが、セパレータ４を介して捲回又は積層されてなる内部電極体１を備えたリチウム二次電池である。正極活物質の、正極金属箔体の表面の単位配設面積当たりの質量（Ａ（ｇ／ｃｍ^２））に対する、負極活物質の、負極金属箔体の表面の単位配設面積当たりの質量（Ｃ（ｇ／ｃｍ^２））の比の値（Ｃ／Ａ）が、０．９≦（Ｃ／Ａ）≦２．５の関係を満たし、且つ、その出力が２００Ｗ以上である。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はリチウム二次電池に関し、更に詳しくは、長期保存性に優れるとともに、高出力なリチウム二次電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、携帯電話やＶＴＲ、ノート型パソコン等の携帯型電子機器の小型軽量化が加速度的に進行しており、その電源用電池として、正極活物質にリチウム複合酸化物を、負極活物質に炭素質材料を、電解液にリチウムイオン電解質を有機溶媒に溶解した有機電解液を用いた二次電池が用いられるようになってきている。
【０００３】このような電池は、一般的にリチウム二次電池、又はリチウムイオン電池と称せられており、エネルギー密度が大きく、また単電池電圧も約４Ｖ程度と高い特徴を有することから、前記携帯型電子機器のみならず、最近の環境問題を背景に、低公害車として積極的な一般への普及が図られている電気自動車（以下、「ＥＶ」と記す）又はハイブリッド電気自動車（以下、「ＨＥＶ」と記す）のモータ駆動用電源としても注目を集めている。
【０００４】ＥＶ、ＨＥＶ等に好適に用いられる比較的容量の大きいリチウム二次電池については、これに組み込まれる内部電極体として、図１に示すような、集電タブ（正極集電タブ５、負極集電タブ６）が配設された電極板（正極板２、負極板３）を、互いに接触しないように、間にセパレータ４を介しつつ巻芯１３の外周に捲回してなる捲回型内部電極体１が好適に採用される。正極板２及び負極板３は、集電基板である正極金属箔体、負極金属箔体の各々の両表面に電極活物質（正極活物質、負極活物質）層を形成したものであり、正極集電タブ５及び負極集電タブ６は、正極板２、負極板３、及びセパレータ４を巻芯１３の外周に巻き取る作業中に、超音波溶接等の手段を用いて正極板２及び負極板３の端部の正極金属箔体及び負極金属箔体が露出した部分に所定間隔で接合することができる。
【０００５】また、内部電極体の別の形態として、図２に示すような積層型内部電極体７を挙げることができる。積層型内部電極体７は、一定面積を有する所定形状の正極板８と負極板９とをセパレータ１０を挟みながら交互に積層した構造を有しており、１枚の各電極板に少なくとも一本の集電タブ（正極集電タブ１１、負極集電タブ１２）が取り付けられている。なお、正極板８、負極板９、セパレータ１０を構成する材料やこれらの作製方法は、図１に示す捲回型内部電極体１と同様である。
【０００６】ＥＶやＨＥＶ用等の電池には、優れた安全性を有し、高エネルギー密度・大容量であること等の諸特性を備えることが要求される。ここで、電池は充放電を行うことなく単に保存する場合であっても、その容量が徐々に低下するといった現象が起こることが知られているが、ＥＶやＨＥＶ用等の電池については、このような場合であっても容量低下が生じ難く長寿命であるという特性（以下、「長期保存性」と記す）をも備えることが要求されている。
【０００７】関連する従来技術として、電極板における電極活物質の分布のばらつきが考慮されつつ、正極活物質と負極活物質の仕込比が適正化されることにより、安全性に優れ、且つ、高エネルギー密度であるリチウム二次電池が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００８】しかしながら、特許文献１において開示されたリチウム二次電池は、長期保存性の面においては十分な特性を有するとはいえず、ＥＶやＨＥＶ用等の優れた長期保存性を具備することが要求される電池としては、更なる改良を図る必要があり、このような特性を備えたリチウム二次電池の開発が期待されている。
【０００９】
【特許文献１】
特開平１１−２７３７４１号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような従来技術の有する問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、長期保存性に優れるとともに高出力であるという、例えば、ＥＶ・ＨＥＶ用の電池として好適な特性を有するリチウム二次電池を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】即ち、本発明によれば、リチウム遷移金属複合酸化物からなる正極活物質が正極金属箔体の表面の所定領域に配設されてなる正極板と、炭素質材料からなる負極活物質が負極金属箔体の表面の所定領域に配設されてなる負極板とが、セパレータを介して捲回又は積層されてなる内部電極体を備えたリチウム二次電池であって、前記正極活物質の、前記正極金属箔体の表面の単位配設面積当たりの質量（Ａ（ｇ／ｃｍ^２））に対する、前記負極活物質の、前記負極金属箔体の表面の単位配設面積当たりの質量（Ｃ（ｇ／ｃｍ^２））の比の値（Ｃ／Ａ）が、０．９≦（Ｃ／Ａ）≦２．５の関係を満たし、且つ、その出力が２００Ｗ以上であることを特徴とするリチウム二次電池が提供される。
【００１２】本発明においては、リチウム遷移金属複合酸化物の結晶構造がスピネル構造であることが好ましい。
【００１３】本発明においては、炭素質材料が、アモルファス系炭素質材料又は高黒鉛化炭素質材料であることが好ましい。
【００１４】本発明においては、正極金属箔体及び／又は負極金属箔体の端部から導出した電流を集電するための正極集電部材及び／又は負極集電部材を更に備え、正極集電部材及び／又は負極集電部材が、各々の所定箇所で、正極金属箔体及び／又は負極金属箔体の先端に溶接によって接続されてなることが好ましい。
【００１５】本発明のリチウム二次電池は、電池容量が２Ａｈ以上の大型電池に好適に採用され、また、大電流の放電が頻繁に行われる電気自動車又はハイブリッド電気自動車のエンジン起動用の電源等として好適に用いられる。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態について説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、当業者の通常の知識に基づいて、適宜、設計の変更、改良等が加えられることが理解されるべきである。
【００１７】本発明は、リチウム遷移金属複合酸化物からなる正極活物質が正極金属箔体の表面の所定領域に配設されてなる正極板と、炭素質材料からなる負極活物質が負極金属箔体の表面の所定領域に配設されてなる負極板とが、セパレータを介して捲回又は積層されてなる内部電極体を備えたリチウム二次電池であり、正極活物質の、正極金属箔体の表面の単位配設面積当たりの質量（Ａ（ｇ／ｃｍ^２））に対する、負極活物質の、負極金属箔体の表面の単位配設面積当たりの質量（Ｃ（ｇ／ｃｍ^２））の比の値（Ｃ／Ａ）が、０．９≦（Ｃ／Ａ）≦２．５の関係を満たし、且つ、その出力が２００Ｗ以上であることを特徴とする。
【００１８】即ち、本発明のリチウム二次電池は、その内部電極体を構成する正極活物質の、正極金属箔体の表面の単位配設面積当たりの質量と負極活物質の、負極金属箔体の表面の単位配設面積当たりの質量の比により表される（Ｃ／Ａ）値が、所定の関係を満足するものである。リチウム二次電池の性能の劣化機構は、一般的には負極内のリチウムと電解液との反応に起因するものと考えられている。即ち、負極内のリチウムの量が少ないほど電池の劣化が抑制されるものと考えられるため、本発明の如く（Ｃ／Ａ）値を規定すること（例えば、（Ｃ／Ａ）値を小さくすること）により負極内のリチウムの量を規定することができ、長期保存性に優れるという特性が発揮される。なお、（Ｃ／Ａ）値が０．９未満であると、十分な電池容量の確保、及び出力２００Ｗ以上の達成が困難となるために好ましくなく、（Ｃ／Ａ）値が２．５超であると、長期保存性が徐々に低下するために好ましくない。
【００１９】また、本発明のリチウム二次電池の出力は２００Ｗ以上である。即ち、前述の長期保存性に優れるという特性に加えて高出力であるといった特性をも備えるものであり、これらの特性を備えることが要求されるＥＶ・ＨＥＶ用の電池として好適である。
【００２０】本発明においては、より優れた長期保存性を発揮するという観点からは、前述の（Ｃ／Ａ）値が０．９≦（Ｃ／Ａ）≦２．０の関係を満たすことが好ましく、０．９≦（Ｃ／Ａ）≦１．２の関係を満たすことが更に好ましい。また、よりハイパワーであって、ＥＶ・ＨＥＶ用の電池として好適な特性を発揮するという観点からは、その出力が２３０Ｗ以上であることが好ましく、２５０Ｗ以上であることが更に好ましい。また、本発明のリチウム二次電池の出力の上限値については特に限定されないが、実質的な製造可能性等の観点からは１０００Ｗ以下であればよい。
【００２１】次に、本発明のリチウム二次電池の構造、及びこれを構成する主要部材、並びにリチウム二次電池の製造方法について説明する。図１は、捲回型電極体の構造を示す斜視図である。正極板２は、集電基板である正極金属箔体の両面に正極活物質を塗工して配設することにより作製される。正極金属箔体としては、アルミニウム箔やチタン箔等の正極電気化学反応に対する耐蝕性が良好である金属箔が用いられるが、箔以外にパンチングメタル又はメッシュ（網）を用いることもできる。また、正極活物質としてはリチウム遷移金属複合酸化物を用いるが、具体的にはマンガン酸リチウム（ＬｉＭｎ_２Ｏ_４）やコバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ_２）、ニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ_２）等を好適に用いることができる。なお、これらの正極活物質にアセチレンブラック等の炭素微粉末を導電助剤として加えることが好ましい。なお、本発明においては、リチウム（Ｌｉ）とマンガン（Ｍｎ）を主成分とした立方晶スピネル構造を有するマンガン酸リチウム（以下、単に「マンガン酸リチウム」と記す）を用いると、他の正極活物質を用いた場合と比較して、内部電極体の抵抗を小さくすることができるために好ましい。
【００２２】マンガン酸リチウムは、化学量論組成（ストイキオメトリー組成）のものに限定されず、マンガン（Ｍｎ）の一部を１以上の他の元素で置換した、一般式ＬｉＭ_ＸＭｎ_２−ＸＯ_４（Ｍは置換元素、Ｘは１分子中における置換元素Ｍの構成比を示す）で表されるマンガン酸リチウムも好適に用いられる。このような元素置換を行ったマンガン酸リチウムにおいては、Ｌｉ／Ｍｎ比が０．５超となる。
【００２３】置換元素Ｍとしては、以下、元素記号で列記するが、Ｌｉ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｂ、Ａｌ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｓｎ、Ｐ、Ｖ、Ｓｂ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗを挙げることができ、理論上、Ｌｉは＋１価、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｍｇ、Ｚｎは＋２価、Ｂ、Ａｌ、Ｃｏ、Ｃｒは＋３価、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｓｎは＋４価、Ｐ、Ｖ、Ｓｂ、Ｎｂ、Ｔａは＋５価、Ｍｏ、Ｗは＋６価のイオンとなり、ＬｉＭｎ_２Ｏ_４中に固溶する元素である。但し、Ｃｏ、Ｓｎについては＋２価の場合、Ｆｅ、Ｓｂ及びＴｉについては＋３価の場合、Ｍｎについては＋３価、＋４価の場合、Ｃｒについては＋４価、＋６価の場合もあり得る。
【００２４】従って、各種の置換元素Ｍは混合原子価を有する状態で存在する場合があり、また、酸素の量については、必ずしもストイキオメトリー組成で表されるように４であることを必要とせず、結晶構造を維持するための範囲内で欠損して、又は過剰に存在していても構わない。
【００２５】正極活物質の塗工は、正極活物質粉末に溶剤や結着剤等を添加して作製したスラリー又はペーストを、ロールコータ法等を用いて、正極金属箔体に塗布・乾燥することで行われ、その後に必要に応じてプレス処理等が施される。
【００２６】また、図１に示す捲回型内部電極体１を構成する負極板３は、正極板２と同様にして作製することができる。負極板３の集電基板である負極金属箔体としては、銅箔又はニッケル箔等の負極電気化学反応に対する耐蝕性が良好な金属箔が好適に用いられる。負極活物質としては、ソフトカーボンやハードカーボンといったアモルファス系炭素質材料、人造黒鉛や天然黒鉛といった高黒鉛化炭素質材料、その他の炭素質材料の粉末が用いられる。
【００２７】なお、本発明のリチウム二次電池は、正極活物質の正極金属箔体の表面の単位配設面積当たりの質量（Ａ）に対する、負極活物質の負極金属箔体の表面の単位配設面積当たりの質量（Ｃ）の比の値（Ｃ／Ａ）が、０．９≦（Ｃ／Ａ）≦２．５の関係を満たすものである。従って、本発明のリチウム二次電池を作製するには、正極活物質と負極活物質の質量及びこれらの配設面積を、前記関係を満たすように正確に秤量・調整して正極・負極金属箔体に配設（塗工）する。
【００２８】セパレータ４としては、マイクロポアを有するリチウムイオン透過性のポリエチレンフィルム（ＰＥフィルム）を、多孔性のリチウムイオン透過性のポリプロピレンフィルム（ＰＰフィルム）で挟んだ三層構造としたものが好適に用いられる。これは、内部電極体の温度が上昇した場合に、ＰＥフィルムが約１３０℃で軟化してマイクロポアが潰れ、リチウムイオンの移動、即ち電池反応を抑制する安全機構を兼ねたものである。そして、このＰＥフィルムをより軟化温度の高いＰＰフィルムで挟持することによって、ＰＥフィルムが軟化した場合においても、ＰＰフィルムが形状を保持して正極板２と負極板３の接触・短絡を防止し、電池反応の確実な抑制と安全性の確保が可能となる。
【００２９】この正極板２、負極板３、及びセパレータ４の捲回作業時に、正極板２と負極板３における電極活物質の塗工されていない金属箔体が露出した部分に、集電タブ（正極集電タブ５、負極集電タブ６）がそれぞれ取り付けられる。正極集電タブ５、負極集電タブ６としては、各々の電極板を構成する金属箔体と同じ材質からなる箔状のものが好適に用いられる。集電タブの各々の電極板への取り付け（接合）は、超音波溶接やスポット溶接等により行うことができる。
【００３０】なお、本発明においては、捲回型内部電極体を構成する金属箔体に集電タブを取り付けることなく、代りに正極集電部材を正極金属箔体の先端、及び／又は負極集電部材を負極金属箔体の先端に溶接によって接続してもよい。溶接方法の詳細については後述する。
【００３１】次に、本発明のリチウム二次電池に用いられる非水電解液について説明する。溶媒としては、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）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）といった炭酸エステル系のものや、γ−ブチロラクトン、テトラヒドロフラン、アセトニトリル等の単独溶媒又は混合溶媒が好適に用いられる。本発明においては、特に電解液の電導度及び高温安定性等の観点から、環状カーボネートと鎖状カーボネートの混合溶媒を好適に用いることができる。
【００３２】電解質としては、六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ_６）やホウフッ化リチウム（ＬｉＢＦ_４）等のリチウム錯体フッ素化合物、又は過塩素酸リチウム（ＬｉＣｌＯ_４）といったリチウムハロゲン化物を挙げることができ、これらのうちの１種類、又は２種類以上を上述した有機溶媒（混合溶媒）に溶解して用いる。特に、本発明においては、酸化分解が起こり難く非水電解液の導電性の高いＬｉＰＦ_６を用いることが好ましい。
【００３３】次に、図３に示す本発明のリチウム二次電池の一実施形態を示す断面図に基づき、リチウム二次電池の組立方法について説明する。なお、本発明のリチウム二次電池においては、集電タブを備える場合と備えない場合とがあるが、前者を「タブ構造型のリチウム二次電池」と、後者を「タブレス構造型のリチウム二次電池」と記す。図３に示すリチウム二次電池（タブ構造型）３０を組み立てるに当たっては、先ず電流を外部に取り出すための正極外部端子１５Ａと正極集電タブ５、及び負極外部端子１５Ｂと負極集電タブ６との導通を確保しつつ、作製した捲回型内部電極体１を電池ケース２０に挿入し、電池蓋（正極電池蓋１６Ａ、負極電池蓋１６Ｂ）と電池ケース２０との間にパッキン１８を介して電池ケース２０の一方の端部を封ずる。次いで、安定な位置にホールドした後、非水電解液を含浸するとともに、電池ケース２０の他方の端部を封ずることにより、リチウム二次電池（タブ構造型）３０を組み立てることができる。なお、図３中、符号１９はくびれ部を示す。
【００３４】また、図４は、本発明のリチウム二次電池の他の実施形態を示す断面図である。本実施形態のリチウム二次電池（タブレス構造型）６０は、正極金属箔体４０Ａ、負極金属箔体４０Ｂの端部から導出した電流を集電するための正極集電部材５０Ａ、負極集電部材５０Ｂを更に備え、正極集電部材５０Ａの所定箇所が正極金属箔体４０Ａの先端に、負極集電部材５０Ｂの所定箇所が負極金属箔体４０Ｂの先端に、それぞれ溶接されることにより接続されている。このようなタブレス構造型とすることにより、集電タブの取り付け工程が不要となるため生産性の向上を図ることができる。更に、集電タブを収納するためのスペースを省くことができるために電池全体がコンパクトとなるために好ましい。
【００３５】図４に示すリチウム二次電池（タブレス構造型）６０を組み立てるに当たっては、先ず捲回型内部電極体１の電極板を構成する金属箔体（正極金属箔体４０Ａ、負極金属箔体４０Ｂ）の先端と集電部材（正極集電部材５０Ａ、負極集電部材５０Ｂ）とを溶接により接続する。溶接により接続する方法について、図５に示す、正極金属箔体と正極集電部材との溶接による接続状態を説明する模式図を例に挙げて説明する。図５に示すように、正極金属箔体４０Ａの先端１７に正極集電部材５０Ａの所定箇所（正極集電部材５０Ａの下面）を当接させた状態とし、正極集電部材５０Ａに対して上方からエネルギー線を照射することにより溶接部２２が形成され、正極金属箔体４０Ａと正極集電部材５０Ａを接続することができる。照射するエネルギー線としては、エネルギー密度が高く、発熱量も小さい、ＹＡＧレーザー又は電子ビームによるものであることが好ましい。
【００３６】溶接に際してはろう材等の接合材料は必要としないが、使用しても構わない。接合材料を使用する場合には、集電部材と金属箔体との接合を補助する作用を示す接合材料を、金属箔体及び／若しくは集電部材の所定箇所に塗布し、又は金属箔体と集電部材の前記所定箇所との間に挟持した状態でエネルギー線を照射することにより溶接すればよい。なお、負極金属箔体と負極集電部材との溶接による接続についても、図５に示す正極金属箔体４０Ａと正極集電部材５０Ａとの溶接による接続と同様の操作で行うことができるが、負極集電部材を負極金属箔体の先端に押し付けて先端を折り曲げる等して、負極金属箔体と負極集電部材との接触面積を増加させた状態で溶接することが、より確実な接続状態とすることができるために好ましい。
【００３７】図４に示すように、正極集電部材５０Ａ及び負極集電部材５０Ｂが接続された捲回型内部電極体１を電池ケース２０に挿入するとともに、電極リード部材７２、正極集電部材５０Ａ、正極外部端子１５Ａ、及び電極リード部材７２、負極集電部材５０Ｂ、負極外部端子１５Ｂを各々接合して安定な位置にホールドする。その後、正極電池蓋１６Ａ、負極電池蓋１６Ｂにより電池ケース２０を封ずるとともに非水電解液を含浸することにより、タブレス構造型のリチウム二次電池６０を組み立てることができる。なお、電極リード部材７２を接続することなく、正極集電部材５０Ａを正極内部端子６９Ａに、負極集電部材５０Ｂを負極内部端子６９Ｂに、各々直接に接続してもよい。また、正極側と負極側の一方をタブレス構造型とし、他方をタブ構造型としてもよい。なお、図４中符号７５は放圧孔を示す。
【００３８】なお、本発明のリチウム二次電池は、その出力が２００Ｗ以上であることが特徴の一つである。このような出力値を満足するためには、例えば、２Ａｈ以上の容量を持つように正極活物質を備える構成にするとともに、内部抵抗が低くなるように、正極板・負極板の面積及び膜厚（活物質の塗工厚み）を適宜調整すればよい。
【００３９】以上、本発明に係るリチウム二次電池について、主に捲回型電極体を用いた場合を例に挙げ、その実施形態を示しながら説明してきたが、本発明が上記の実施形態に限定されるものでないことはいうまでもなく、図２に示す積層型内部電極体７を用いてもよい。また、本発明に係るリチウム二次電池は、特に、電池容量が２Ａｈ以上である大型の電池に好適に採用されるが、このような容量以下の電池に適用することを妨げるものではない。また、本発明のリチウム二次電池は、大容量、低コスト、高信頼性、及び長期保存性に優れるという特徴を生かしてＥＶやＨＥＶ等の車載用電池として、更には、ＥＶ・ＨＥＶ等のモータ駆動用電源としても好ましいとともに、高出力が必要とされるエンジン起動用としても特に好適に用いることができる。
【００４０】
【実施例】以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【００４１】
（実施例１〜４、比較例１）
マンガン酸リチウム（ＬｉＭｎ_２Ｏ_４）スピネルを正極活物質とし、これに導電助剤としてアセチレンブラックを外比で４質量％添加したものに、更に溶剤、バインダを加えて調製した正極スラリーを、厚さ２０μｍのアルミニウム箔の両面にそれぞれ約１００μｍの厚みとなるように塗工して正極板を作製した。
【００４２】一方、グラファイトを負極活物質として調製した負極スラリーを、厚さ１０μｍの銅箔の両面にそれぞれ約８０μｍの厚みとなるように塗工して負極板を作製した。なお、各正極板及び負極板を作製するに際して使用した正極活物質（マンガン酸リチウムスピネル）と負極活物質（グラファイト）の質量、及び各単位配設面積から算出したＣ／Ａの値を表１に示す。
【００４３】作製した正極板と負極板とを、セパレータ（ＰＰ／ＰＥ／ＰＰ（三層））を介して捲回することにより、図１に示すような構成の捲回型内部電極体１を作製した。一方、ＥＣ、ＤＭＣ、及びＤＥＣの各種有機溶媒を体積比で１：１：１となるように混合して混合溶媒を調製し、これに１ｍｏｌ／ｌの濃度となるように電解質であるＬｉＰＦ_６を溶解して非水電解液を調製した。
【００４４】捲回型内部電極体を収納した電池ケースに非水電解液を充填し、電池ケースを封止してリチウム二次電池を作製した（実施例１〜４、比較例１）。なお、作製は全てドライプロセスにより行い、電池ケースの封止不良等による電池外部からの水分浸入等の影響も排除した。
【００４５】
（出力の測定）
２．５Ｖを下回らない電流値で１０秒間の定電流放電を行い、放電開始１０秒後における電圧（Ｖ）と電流（Ａ）の値から算出（電圧（Ｖ）×電流（Ａ））した。結果を表１に示す。
【００４６】
（電池容量の測定）
室温（２５℃）、０．５Ｃ定電流、４．１Ｖ定電圧で満充電とした後、同じく室温条件下、１Ｃ相当定電流で端子電圧が２．５Ｖとなるまで放電を行い、室温における１Ｃ放電容量（電池容量（Ａｈ））を測定した。
【００４７】
（長期保存性の評価）
作製した実施例１〜４、比較例１の各リチウム二次電池について、ＳＯＣ（充電状態）＝１００％の状態で６０℃、３０日間保存後の電池容量を測定し、容量維持率（保存前の電池容量に対する、保存後の電池容量の割合（％））を算出した。結果を表１に示す。
【００４８】
【表１】

【００４９】
（評価）
表１に示す結果から明らかなように、実施例１〜４のリチウム二次電池は、比較例１のリチウム二次電池に比して、長期間保存後における容量が高く維持されていることが判明した。従って、本発明のリチウム二次電池が、高出力であるとともに優れた長期保存性を有するものであることを確認することができた。
【００５０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のリチウム二次電池は、正極活物質の正極金属箔体の表面の単位配設面積当たりの質量に対する負極活物質の負極金属箔体の表面の単位配設面積当たりの質量の比の値が所定の関係を満たし、且つ、その出力が所定の値以上であるため、長期保存性に優れるとともに高出力である。本発明のリチウム二次電池はこのような特性を生かし、電気自動車（ＥＶ）・ハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）用の電池として好適に採用される。
【図面の簡単な説明】
【図１】捲回型内部電極体の一例を示す斜視図である。
【図２】積層型内部電極体の一例を示す斜視図である。
【図３】本発明のリチウム二次電池の一実施形態を示す断面図である。
【図４】本発明のリチウム二次電池の他の実施形態を示す断面図である。
【図５】正極金属箔体と正極集電部材との溶接による接続状態を説明する模式図である。
【符号の説明】
１…捲回型内部電極体、２，８…正極板、３，９…負極板、４，１０…セパレータ、５，１１…正極集電タブ、６，１２…負極集電タブ、７…積層型内部電極体、１３…巻芯、１５Ａ…正極外部端子、１５Ｂ…負極外部端子、１６Ａ…正極電池蓋、１６Ｂ…負極電池蓋、１７…先端、１８…パッキン、１９…くびれ部、２０…電池ケース、２２…溶接部、３０…リチウム二次電池（タブ構造型）、４０Ａ…正極金属箔体、４０Ｂ…負極金属箔体、５０Ａ…正極集電部材、５０Ｂ…負極集電部材、６０…リチウム二次電池（タブレス構造型）、６９Ａ…正極内部端子、６９Ｂ…負極内部端子、７２…電極リード部材、７５…放圧孔。

Claims

リチウム遷移金属複合酸化物からなる正極活物質が正極金属箔体の表面の所定領域に配設されてなる正極板と、炭素質材料からなる負極活物質が負極金属箔体の表面の所定領域に配設されてなる負極板とが、セパレータを介して捲回又は積層されてなる内部電極体を備えたリチウム二次電池であって、
前記正極活物質の、前記正極金属箔体の表面の単位配設面積当たりの質量（Ａ（ｇ／ｃｍ^２））に対する、前記負極活物質の、前記負極金属箔体の表面の単位配設面積当たりの質量（Ｃ（ｇ／ｃｍ^２））の比の値（Ｃ／Ａ）が、０．９≦（Ｃ／Ａ）≦２．５の関係を満たし、且つ、その出力が２００Ｗ以上であることを特徴とするリチウム二次電池。
前記リチウム遷移金属複合酸化物の結晶構造がスピネル構造である請求項１に記載のリチウム二次電池。
前記炭素質材料が、アモルファス系炭素質材料又は高黒鉛化炭素質材料である請求項１又は２に記載のリチウム二次電池。
前記正極金属箔体及び／又は前記負極金属箔体の端部から導出した電流を集電するための正極集電部材及び／又は負極集電部材を更に備え、前記正極集電部材及び／又は前記負極集電部材が、各々の所定箇所で、前記正極金属箔体及び／又は前記負極金属箔体の先端に溶接によって接続されてなる請求項１〜３のいずれか一項に記載のリチウム二次電池。
電池容量が２Ａｈ以上である請求項１〜４のいずれか一項に記載のリチウム二次電池。
車載用電池である請求項１〜５のいずれか一項に記載のリチウム二次電池。
電気自動車又はハイブリッド電気自動車に用いられる請求項６に記載のリチウム二次電池。
エンジン起動用に用いられる請求項６又は７に記載のリチウム二次電池。