JP2005353452A - 非水電解質電池 - Google Patents

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Abstract

【課題】 本発明は、常温溶融塩の浸透と保持が容易なセパレータを用いて、大電流特性を維持し、サイクル特性に優れた非水電解質電池を提供することを目的とする。
【解決手段】 本発明の非水電解質電池は、容器と、この容器内に充填され、常温溶融塩を含む非水電解質と、容器内に収納される正極と、容器内に収納される負極と、負極及び正極に挟まれ、非水電解質が充填され、容器から近い部位が容器から遠い部位と比して低空隙率であるセパレータとを具備することを特徴とする。
【選択図】 図２

Description

本発明は、セパレータを有する非水電解質電池に係わる。
常温溶融塩は、不燃性及び不揮発性の導電体であるため、非水電解質電池の非水電解質としての活用が期待されている。
しかし、一般に、常温溶融塩は有機溶媒に比して粘性が高く、セパレータの全域に浸透し難い。このため、セパレータ内部でのイオン移動抵抗が高くなり、大電流特性に劣る。
そこで、高空隙率のセパレータを用いて、常温溶融塩を浸透し易くし、大電流特性を向上させることが考えられるが、高空隙率のセパレータは、正極と負極が物理的に接触し短絡する恐れが高いという問題があった。
そこで、低空隙率層と高空隙率層を積層したセパレータを用いることが提案されている（特許文献１参照。）。
特開２００２−３１９３８６公報
本発明者等は、鋭意研究した結果、以下のことを見出した。
まず、内層を高空隙率層、内層を挟む外層を低空隙率層とした層構造のセパレータを用いて、常温溶融塩の浸透を容易にし、かつ短絡し難くすることが考えられる。しかし、このような層構造のセパレータは、以下に挙げる問題があることが解った。
通常、容量密度向上のため、セパレータ、負極及び正極からなる電極群は、製造プロセスにおいてプレス工程がある。このため、セパレータは圧迫されており、特に、セパレータにおいて容器から遠い部位は、多方位から圧迫され常温溶融塩が浸透し難い。これに対し、セパレータにおいて容器から近い部位は、常温溶融塩の注入箇所近傍や注入時に底面となるため、常温溶融塩が浸透し易い。従って、セパレータ単体に着目した層構造のセパレータを用いても、セパレータ全域に常温溶融塩を浸透させることは難しかった。
また、一端浸透したとしても、常温溶融塩は、充放電に伴い、容器から遠い部位から流出するため、サイクル特性が低下する。これは、容器から遠い部位が、多方位から圧迫され、非水電解質の保持が困難であるためと考えられる。また、セパレータ単体に着目した層構造のセパレータは、セパレータの端部において、高空隙率層である内層が露出する。このため、非水電解質はより流出しやすい。
本発明は、上記事情に鑑みて、常温溶融塩の浸透と保持が容易なセパレータを用いて、大電流特性を維持し、サイクル特性に優れた非水電解質電池を提供することを目的とする。
本発明の非水電解質電池は、容器と、この容器内に充填され、常温溶融塩を含む非水電解質と、容器内に収納される正極と、容器内に収納される負極と、負極及び正極に挟まれ、非水電解質が充填され、容器から近い部位が容器から遠い部位と比して低空隙率であるセパレータとを具備することを特徴とする。
本発明は、大電流特性を維持し、サイクル特性に優れた非水電解質電池を提供できる。
以下に、本発明の各実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、実施の形態を通して共通の構成には同一の符号を付すものとし、重複する説明は省略する。また、各図は発明の説明とその理解を促すための模式図であり、その形状や寸法、比などは実際の装置と異なる個所があるが、これらは以下の説明と公知の技術を参酌して適宜、設計変更することができる。
本実施の形態の非水電解質電池は、容器と、正極と負極とセパレータから構成される電極群と、非水電解質とを具備することを特徴とする。なお、本実施の形態においては、１つの容器内に１つの電極群が収納されている場合について述べる。従って、上述した「容器から遠い部位」は、「電極群の内側に位置する部位」を指し、「容器から近い部位」は、「電極群の外側に位置する部位」を指すものとする。
以下、セパレータ、非水電解質、負極、正極及び容器について説明する。
１）セパレータ
本実施の形態のセパレータは、電極群の外側に位置する部位が電極群の内側に位置する部位と比して低空隙率であることを特徴とする。これらの部位は、非水電解質電池全体の構造に着目した面構造で形成されている。
通常、セパレータにおいて電極群の内側に位置する部位は、多方位から圧迫され、非水電解質が浸透し難い。しかし、本実施の形態によれば、高空隙率であるため、非水電解質の浸透が容易である。また、セパレータにおいて電極群の外側に位置する部位は、低空隙率であるが、非水電解質の注入箇所近傍や注入時に底面となるため、非水電解質の浸透が容易である。
また、本実施の形態によれば、低空隙率である外側から高空隙率である内側に向けて、圧力がかかる。この空隙率差による内側向きの圧力は、非水電解質注入時においては、浸透効果を有し、充放電サイクルにおいては、非水電解質の保持効果を有する。
上述したように、本実施の形態のセパレータは、常温溶融塩に代表される粘性の高い非水電解質の浸透と保持を容易にする。このため、セパレータ内部のイオン移動抵抗の低減を維持でき、非水電解質電池の大電流特性及びサイクル特性を向上できる。
なお、後述するように、本実施の形態のセパレータの構造は、非水電解質電池全体の構造に着目しているため、電極群及びセパレータの形状に伴い適宜変化する。
電極群の外側に位置する部位と内側に位置する部位の境界について述べる。
電極群の外側に位置する部位の幅は、セパレータの全幅に比して、0.1％以上40％以下であると好ましい。
電極群の外側に位置する部位の幅が、セパレータの全幅に比して、0.1％以上であると空隙率差による内側向きの圧力が向上し、40％以下であると高空隙率である電極の内側に位置する部位が充分に確保でき、大電流特性がさらに向上できる。
なお、電極群の外側に位置する部位と内側に位置する部位の境界は、段階的に推移しても構わない。この場合、段階的に推移する領域の中央線を両部位の境界線とする。
次に、空隙率について述べる。
外側に位置する部位と内側に位置する部位の空隙率の差は5％以上が好ましく、20％以上がさらに好ましい。
外側に位置する部位と内側に位置する部位の空隙率の差は5％以上であると、空隙率差による内側向きの圧力の向上により、非水電解質の浸透効果及び保持効果が高まり、20％以上であると、その効果はさらに高まる。
なお、外側に位置する部位と内側に位置する部位の空隙率の差は55％以下が好ましい。これにより、電極群を流れる電流の不均一分布による非水電解質電池のサイクル特性の低下等の不具合が生じ難いためである。
内側に位置する部位の空隙率は8％以上97％以下であることが好ましい。
内側に位置する部位の空隙率は、8％以上であると、セパレータ内部のイオン移動抵抗の低減により、大電流特性が良好となり、97％以下であると、負極と正極の物理的接触により短絡する恐れがなくなる。
なお、外側に位置する部位の空隙率は3％以上80％以下であると好ましい。外側に位置する部位の空隙率は、3％以上であると、常温溶融塩の浸透が容易となり、80％以下であると、空隙率の差を大きく採ることが容易となる。
ここで空隙率の測定方法について説明する。セパレータの厚さをｔ（ｃｍ）、表面積をＳ（ｃｍ2）、材料の真比重をρ（ｇ／ｃｍ3）、重さをｗ（ｇ）とすると、空隙率は、下記（式１）で計算される。
空隙率（％）＝１００−｛（ｗ／ρ／ｔ／Ｓ）×１００｝ …（式１）

なお、この測定方法によれば、夫々の部位における空隙率の局所的なばらつきは考慮されない。しかし、空隙率の局所的なばらつきは、上述した好ましい空隙率の範囲内であることが好ましく、また、電流分布の均一性の観点から、約2％以内であることが好ましい。
次に、材料について述べる。
一般に、イオンの透過度に優れ、機械的強度のある微孔膜、不織布形状の絶縁性薄膜を用いる。
具体的には、耐非水電解質性から、ポリプロピレン（以後、ＰＰ）、ポリエチレン（以後、ＰＥ）等のポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレート（以後、ＰＥＴ）、ポリビニレンテレフタレート等のポリエステル、ポリイミド、ポリアミド、ガラス繊維、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン及びセルロース等が挙げられる。
実施例にて後述するように、常温溶融塩に対する濡れ性が高く、イオン移動抵抗を低減できるポリエステルが好ましく、中でもＰＥＴが特に好ましい。
なお、内側に位置する部位と外側に位置する部位は同一材料であっても異なる材料であってもかまわない。
大電流特性向上の観点から、内側に位置する部位はＰＥＴであることが好ましい。このとき、外側に位置する部位の材料はＰＰ、ＰＥ等のポリオレフィンであると、さらに好ましい。濡れ性の高いＰＥＴを内側に、濡れ性の低いポリオレフィンを外側にすることで、内側向きの圧力が増加する。このため、非水電解質の浸透効果及び保持効果の向上により、大電流特性をさらに向上できる。
一方、製造方法簡略化の観点から、内側に位置する部位と外側に位置する部位は同一材料であることが好ましい。
セパレータの作製方法としては、内側に位置する部位と外側に位置する部位は同一材料の場合、セパレータの外側を加熱しその部分の空隙率を下げる方法、空隙率の異なるセパレータを接合する方法等が挙げられる。内側に位置する部位と外側に位置する部位は異なる材料の場合、材料の異なるセパレータを接合する方法等が挙げられる。
２）非水電解質
本実施の形態の非水電解質は、常温溶融塩を含むことを特徴とするため、粘性が高い。
なお、一般に、非水電解質への応用が期待される常温溶融塩の粘度は、30（mPa・s）以上300（mPa・s）以下であり、Ｌｉ塩等の電解質を添加した場合、濃度により異なるが、50（mPa・s）以上500（mPa・s）以下程度となる。これは、一般的なLi塩が添加された液状非水電解質の粘度、5（mPa・s）以上8（mPa・s）以下、に対し大きな差がある。
非水電解質は、常温溶融塩単独、又は常温溶融塩に他の有機溶媒を加えて調整した液状非水電解質、液状非水電解質と高分子材料を複合化したゲル状非水電解質等が挙げられる。なお、常温溶融塩は、単一の塩でも複数の塩の混合でもよい。また、適宜、電解質、添加剤等を加えてもよい。
常温溶融塩は、有機物カチオンとアニオンの組合せからなる有機塩の内、常温（15〜25℃）で液体として存在しうる化合物を指す。常温溶融塩としては、単体で液体として存在する常温溶融塩、電解質と混合させることで液体となる常温溶融塩、有機溶媒に溶解させることで液体となる常温溶融塩等が挙げられる。なお、一般に、非水電解質電池に用いられる常温溶融塩の融点は、25℃以下である。
有機物カチオンは、一般に、４級アンモニウム骨格を有する。
有機カチオンとしては、ジアルキルイミダゾリウムイオン（ＤＩ+ ）、トリアルキルイミダゾリウムイオン（ＴＩ+ ）等のイミダゾリウムイオン、テトラアルキルアンモニウムイオン、アルキルピリジニウムイオン及びアルキルピペジニウムイオンより選ばれる少なくとも一種が好ましい。
特に、ＤＩ+の場合、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムイオン（ＥＭＩ+ ）が好ましく、ＴＩ+の場合、１，２−ジメチル−３−プロピルイミダゾリウムイオン（ＤＭＰＩ+ ）が好ましい。また、テトラアルキルアンモニウムイオンの場合、ジメチルエチルメトキシアンモニウムイオン（ＤＭＥＭＡ+ ）が好ましい。また、アルキルピリジニウムイオンの場合、１−ブチルピリジニウムイオン（ＢＰ+ ）が好ましい。
アニオンとしては、種種の有機物及び無機物アニオンが挙げられる。
アニオンは、ＢＦ4 -、Ｂ（ＯＯＣ−ＣＯＯ）2―、ＰＦ6 -、ＣＦ3ＳＯ3 -、ＣＦ3（ＣＦ2）3ＳＯ3 -、（ＣＦ3ＳＯ2）2Ｎ-、（ＣＦ3ＣＦ2ＳＯ2）2Ｎ-、（ＣＦ3ＳＯ2）（ＣＦ3ＣＦ2ＳＯ2）Ｎ-、（ＣＦ3ＳＯ2）（ＣＦ3ＣＦ2ＣＦ2ＳＯ2）Ｎ-、（ＣＦ3ＳＯ2）（ＣＦ3ＣＦ2ＣＦ2ＣＦＳＯ2）Ｎ-、（ＣＦ3ＳＯ2）（ＣＦ3ＣＦ2（ＣＦ3）ＣＦＳＯ2）Ｎ-、（ＮＣ）2Ｎ-、ＣＦ3ＣＯ2 -、（ＣＦ3ＳＯ2）3Ｃ-より選ばれる少なくとも一種が好ましい。
好ましい有機物カチオンとアニオンの組合せとしては、四フッ化ホウ酸ジアルキルイミダゾリウム（ＤＩ・ＢＦ4 ）、ジアルキルイミダゾリウムトリストリフルオロメタンスルフォニルメチド（ＤＩ・Ｃ（ＣＦ3ＳＯ2）3）、六フッ化リン酸ジアルキルイミダゾリウム（ＤＩ・ＰＦ6 ）、トリアルキルイミダゾリウムトリストリフルオロメタンスルフォニルメチド（ＴＩ・Ｃ（ＣＦ3ＳＯ2）3 ）等が挙げられる。
特に、ＤＩ・ＢＦ4、ＤＩ・Ｃ（ＣＦ3ＳＯ2）3及びＴＩ・Ｃ（ＣＦ3ＳＯ2）3）は、イオン伝導性、化学的安定性及び電気化学的安定性に優れ、さらに好ましい。この中でも特に、ＤＩ・ＢＦ4の場合ＥＭＩ・ＢＦ4、ＤＩ・Ｃ（ＣＦ3ＳＯ2）3の場合ＥＭＩ・Ｃ（ＣＦ3ＳＯ2）3、ＴＩ・Ｃ（ＣＦ3ＳＯ2）3）の場合ＤＭＰＩ・Ｃ（ＣＦ3ＳＯ2）3が、比較的粘度が低く大電流特性に優れ、また、電池作製が容易となるため好ましい。
有機溶媒としては、例えば、プロピレンカーボネート（PC）、エチレンカーボネート（EC）等の環状カーボネートや、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、メチルエチルカーボネート（ＭＥＣ）、ジプロピルカーボネート（ＤＰＣ）等の鎖状カーボネートや、ジメトキシエタン（ＤＭＥ）、ジエトエタン（ＤＥＥ）等の鎖状エーテルや、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、ジオキソラン（ＤＯＸ）等の環状エーテルや、リン酸トリメチル、リン酸トリエチル等のリン酸エステルや、γ-ブチロラクトン（ＧＢＬ）、アセトニトリル（ＡＮ）、スルホラン（ＳＬ）等の単独若しくは混合溶媒を挙げることができる。
有機溶媒の混合割合としては、非水電解質の総重量に対し、0重量％以上50重量％以下の範囲内とすることが好ましい。50重量％より大であると、常温溶融塩による安全性向上の効果が得られなくなる。安全性向上の観点から、0.001重量％以上20重量％以下の範囲内が好ましい。なお、一般に、有機溶媒の混合割合が10重量％を超えると、顕著な粘度の低下が見られる。このため、有機溶媒の混合割合が0重量％以上10重量％以下の範囲内であると、本実施の形態の効果は特に大きい。
高分子材料としては、例えば、ポリフッ化ビニリデン（PVdF）、ポリアクリロニトリル（PAN）、ポリエチレンオキサイド（PEO）等を挙げることができる。
電解質は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、マグネシウム及びアルミニウムよりなる群から選択される少なくとも１種類からなるカチオンと、塩化物アニオン（Ｃｌ-、ＣｌＯ4 -）、臭化物アニオン（Ｂｒ-、）、ヨウ化物アニオン（Ｉ-）、フッ化物アニオン｛ＢＦ4 -、ＰＦ6 - 、ＣＦ3ＳＯ3 - 、（ＣＦ3ＣＦ2ＳＯ2）2Ｎ-、あるいはトリストリフルオロメタンスルフォニルメチドイオン（ＣＦ3ＳＯ2）3Ｃ-、ビスオキサラトホウ酸アニオン（ＢＯＢ-）、ジシアノアミンアニオン（ＤＣＡ-）よりなる郡から選択される少なくとも１種類からなるアニオンの組合せからなる。特に、カチオンとしては、リチウム塩を用いることが好ましい。
これら電解質の濃度は、0.1mol/L以上3.5mol/L以下であることが好ましく、0.5mol/L以上3mol/L以下がさらに好ましい。濃度が0.1mol/L未満の場合、電解質の添加による導電性の向上が生じ難く、3.5mol/Lを超えると粘性の上昇により、返って導電率が低くなるためである。
添加剤は、ビニレンカーボネイト（ＶＣ）、ビニレンアセテート（ＶＡ）及びカテコールカーボネイト（ＣＣ）から選ばれる１種以上が好ましい。これらの添加剤は、正極及び負極表面に化学的安定かつ低抵抗の被膜を形成することができ、大電流特性を向上させることができる。
添加剤の添加量は、0.01重量％以上5.0重量％以下の範囲が好ましい。0.01重量％より少ないと添加剤の効果が得られず、5.0重量％よりも多いと添加剤による被膜が過剰に厚くなり、返って大電流特性が劣化してしまうためである。添加量のさらに好ましい範囲は0.1重量％以上3.0重量％以下の範囲である。
３）負極
負極は、負極活物質を少なくとも有する。その他、負極集電体と、負極集電体の片面若しくは両面に担持され、負極活物質、導電剤および結着剤を含む負極層とを有してもよい。
負極活物質は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、マグネシウム及びアルミニウムよりなる群から選択される少なくとも１種類の金属元素を含有するものや、アルカリ金属イオン、アルカリ土類金属イオン、マグネシウム及びアルミニウムイオンを吸蔵放出可能な物質が挙げられる。
特に、リチウムイオンが負極と正極を移動することにより充放電が行われる非水電解質電池の場合について述べる。
負極活物質としては、リチウム金属、リチウム−アルミニウム合金等のリチウム合金である。リチウム合金としてはＬｉとＳｉ、Ｓｎ、Ａｌ、Ｂ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｐｂ、Ｂｉ、Ｓｂの中から選ばれる少なくとも１種の元素との合金が挙げられる。
また、リチウムイオンの吸蔵放出が可能な物質として、硫化鉄（ＦｅＳ）、二硫化鉄（ＦｅＳ２）、二硫化チタン（ＴｉＳ２）、酸化モリブデン（ＭｏＯ２）、チタン酸リチウム（Ｌｉ４Ｔｉ５Ｏ１２）、炭素質材料、Ｌｉ2.6Ｃｏ0.4Ｎ等、Ｌｉ2.5Ｎｉ0.5Ｎ等のＬｉとＣｏもしくはＮｉとを含む窒化物、ＣとＳｉ若しくはＳｉＯとを含むＳｉ／Ｃ複合材料等が挙げられる。
炭素質材料としては、例えば、黒鉛、等方性黒鉛、コークス、炭素繊維、球状炭素、樹脂焼成炭素、熱分解気相成長炭素などを挙げることができる。中でも、メソフェーズピッチを原料とした炭素繊維や、球状炭素を含む負極は、充電効率が高いためにサイクル特性を向上することができ、好適である。さらに、メソフェーズピッチを原料とした炭素繊維や、球状炭素の黒鉛結晶の配向は、放射状であることが好ましい。メソフェーズピッチを原料とした炭素繊維や、球状炭素は、例えば、石油ピッチ、コールタール、樹脂などの原料を５５０℃〜２０００℃で熱処理することにより炭素化するか、あるいは２０００℃以上の熱処理で黒鉛化することによって作製することができる。
炭素質材料は、Ｘ線回折ピークから得られる黒鉛結晶の（００２）面の面間隔ｄ００２が0.3354nm以上0.40nm以下の範囲にあることが好ましい。炭素質材料の種類にも大きく依存するが、炭素質材料の比表面積はＢＥＴ（Brunauer，Emmett，Teller）法を用いた場合、0.5m2/g以上1000m2/g以下であることが好ましく、さらに好ましくは、１ｍ2／ｇ以上200m2/g以下である。
電子伝導性を高め、集電体との接触抵抗を抑えるための導電剤として、炭素材料を用いることが出来る。導電剤としては導電性の高い物質が好ましい。導電剤として使用される炭素材料としては、例えばアセチレンブラック等のカーボンブラックを負極に使用することが好ましい。なお、負極活物質が充分な導電性を備える場合は、導電剤は用いなくても良い。
負極活物質と導電剤を結着させるための結着剤としては、例えばポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、フッ素系ゴム、スチレンブタジェンゴム等が挙げられる。
負極活物質、導電剤及び結着剤の配合比については、負極活物質は70重量％以上96重量％以下、導電剤は2重量％以上28重量％以下、結着剤は2重量％以上28重量％以下の範囲にすることが好ましい。導電剤量が2重量％未満であると、負極層の導電性が低下し、非水電解質電池の大電流特性が低下する。また、結着剤量が2重量％未満であると、負極層と負極集電体の結着性が低下し、サイクル特性が低下する。一方、高容量化の観点から、導電剤及び結着剤は各々28重量％以下であることが好ましい。
負極集電体は、負極活物質のＬｉ吸蔵放出電位により異なる材料を用いる。例えば、負極集電体は、負極活物質が炭素質物の場合、銅を用い、負極活物質がＬｉ金属の場合、ニッケルを用い、負極活物質がチタン酸リチウムの場合、アルミニウムを用いることが好ましい。
負極は、例えば、負極活物質、導電剤及び結着剤を汎用されている溶媒に懸濁し、この懸濁物を集電体に塗布し、乾燥し、プレスを施すことにより作成される。
４）正極
正極は、正極活物質を少なくとも有する。その他、正極集電体と、正極集電体の片面若しくは両面に担持され、正極活物質、導電剤および結着剤を含む正極層とを有してもよい。
正極活物質としては、酸化物、硫化物、導電性ポリマー等が挙げられ、これらの一種以上を用いる。
例えば、酸化物としては、Liを吸蔵した二酸化マンガン(MnO2)、酸化鉄、酸化銅、酸化ニッケル、オキシリン酸銅（Cu4O（PO4）2）、バナジン酸銀（AgV4O11）、五酸化二バナジウム（V2O5）、クロム酸銀（Ag2Cr2O4）、硫酸鉄（Fe2(SO4)3）、バナジウム酸化物（例えばV2O5）、及び、リチウムマンガン複合酸化物(例えばLixMn2O4またはLixMnO2)、リチウムニッケル複合酸化物(例えばLixNiO2)、リチウムコバルト複合酸化物(LixCoO2)、リチウムニッケルコバルト複合酸化物(例えばLiNi1-yCoyO2)、リチウムマンガンコバルト複合酸化物(例えばLiMnyCo1-yO2)、スピネル型リチウムマンガンニッケル複合酸化物（例えばLixMn2-yNiyO4）、リチウムニッケルコバルトアルミニウム複合酸化物（例えばLiNi1-x-yＣｏxＡｌyＯ2）、リチウムマンガンコバルトニッケル複合酸化物（例えばLiMnxCo2-x-yＮｉyＯ4）。オリピン構造を有するリチウムリン酸化物（例えばLixFePO4、LixFe1-yMnyPO4、LixCoPO4）等が挙げられる。
例えば、硫化物としては、二硫化鉄、硫化鉄、硫化銅、二酸化硫黄等が挙げられる。
例えば、導電性ポリマーとしては、ポリアニリンやポリピロール等や、ジスルフィド系ポリマー材料等が挙げられる。
その他に、イオウ（S）、フッ化カーボン、フッ化銅、塩化銅等も使用できる。
導電性を高め、集電体との接触抵抗を抑えるための導電剤としては、例えばアセチレンブラック、ケッチェンブラック、ファーネスブラック等のカーボンブラック、黒鉛等を挙げることができる。
正極活物質と導電剤を結着させるための結着剤としては、例えばポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、エチレン−プロピレン−ジエン共重合体（EPDM）、スチレンーブタジエンゴム（SBR）、フッ素系ゴム等が挙げられる。
正極活物質、導電剤及び結着剤の配合比については、正極活物質は80重量%以上95重量%以下、導電剤は3重量%以上20重量%以下、結着剤は2重量%以上7重量%以下の範囲にすることが好ましい。導電剤については、3重量%以上であることにより上述した効果を発揮することができ、20重量%以下であることにより、高温保存下での導電剤表面での非水電解質の分解を低減することができる。結着剤については、2重量%以上であることにより十分な電極強度が得られ、7重量%以下であることにより、電極の絶縁体の配合量を減少させ、内部抵抗を減少できる。
正極集電体は、アルミニウム箔若しくはアルミニウム合金箔が好ましい。
正極は、例えば、正極活物質、導電剤及び結着剤を適当な溶媒に懸濁し、この懸濁物を正極集電体に塗布し、乾燥し、プレスを施すことにより作成される。
５）容器
容器としては、肉厚0.2mm以下のラミネートフィルムや、肉厚0.5mm以下の金属製容器が挙げられる。肉厚0.2ｍｍ以下であるとより好ましい。形状としては、扁平型、角型、円筒型、コイン型、ボタン型、シート型、積層型等が挙げられる。なお、無論、携帯用電子機器等に積載される小型電池の他、電気自動車等に積載される大型電池でも良い。
ラミネートフィルムは、金属層と金属層を被覆する樹脂層とからなる多層フィルムである。軽量化のために、金属層はアルミニウム箔若しくはアルミニウム合金箔が好ましい。樹脂層は、金属層を補強するためのものであり、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ナイロン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等の高分子を用いることができる。ラミネートフィルムは、熱融着によりシールを行うことにより成形する。
金属製容器としては、アルミニウムまたはアルミニウム合金等が挙げられる。アルミニウム合金としては、マグネシウム、亜鉛、ケイ素等の元素を含む合金が好ましい。一方、鉄、銅、ニッケル、クロム等の遷移金属は100ppm以下にすることが好ましい。
以下、捲回型の電極群を備える円筒型及び扁平型の非水電解質電池と積層型の電極群を備えるコイン型非水電解質電池の一例を示し、詳細に説明する。
（第１の実施の形態）
第１の実施の形態に係わる捲回円筒型非水電解質電池について、図１及び図２（ａ）を参照して説明する。
図１は、第１の実施の形態に係わる捲回円筒型非水電解質電池の部分切欠側面模式図である。
金属製の有底円筒状の容器１１は、底部に絶縁体１２が配置され、その上に電極群１３が収納されている。電極群１３は、正極１４、セパレータ１５及び負極１６からなり、正極１４と負極１６はセパレータ１５を介し、負極１６が最外殻となるように渦巻状に捲回した構造になっている。なお、電極群１３最外殻と容器１１内側壁の間には、絶縁層が介在するため、電気的に接続しない。
容器１１内には、非水電解質が充填されている。中央部が開口された絶縁紙１７は、容器１１内の電極群１３の上方に配置されている。絶縁封口板１８は、容器１１の上部開口部に配置され、かつ容器１１の上部開口部付近を内側にかしめて加工することにより絶縁封口板１８は容器１１に固定されている。正極端子１９は、絶縁封口板１８の中央には嵌合されている。正極リード１１０の一端は、正極１４に、他端は正極端子１９にそれぞれ接続されている。負極６は、図示しない負極リードを介して負極端子である容器１に接続されている。
なお、電極群１３最外殻と容器１１内側壁の間の絶縁層は、両者の電気的接続を遮ることができればよく、容器１１の内壁に接着するものでも、電極群１３に接着するものでもかまわない。また、容器１１として、金属層と金属層を被覆する樹脂層からなるラミネートフィルムを用いた場合、樹脂層が電極群１３最外殻と容器１１内側壁の間の絶縁層となる。
図２（ａ）は、第１の実施の形態に係わるセパレータの表面模式図である。
図２（ａ）に示すように、電極群１３は捲回構造を採るため、セパレータ１５は帯状となる。第１の実施の形態では、電極群１３の外側は、円筒型電極群の上底面及び下底面を指す。従って、セパレータ１５において、電極群の外側に位置する部位１５ａは、電極群の内側に位置する部位１５ｂをセパレータの幅方向に挟む帯状の端部を指す。また、Ｗはセパレータの幅を指し、Ｗａは端部幅を指す。
第１の実施の形態によれば、捲回円筒型電極群の上底面は非水電解質の注入箇所となり、下底面は注入時において非水電解質が溜まる箇所となるため浸透が容易である。
また、第１の実施の形態によれば、空隙率差による内側向きの圧力により、上底面及び下底面方向への非水電解質の流出を留めることが可能であり、非水電解質の保持が容易である。
（変形例１）
変形例１では、外周端も低空隙率となるセパレータを用いた捲回円筒型非水電解質電池について、第１の実施の形態と異なる箇所に関し、図２（ｂ）を参照して説明する。
図２（ｂ）は、変形例１に係わるセパレータの表面模式図である。
変形例１では、電極群１３の外側は、円筒型電極群の外周端、上底面及び下底面を指す。従って、図２（ｂ）に示すように、セパレータ１５において、電極群の外側に位置する部位１５ａは、外周端及び電極群の内側に位置する部位１５ｂをセパレータの幅方向に挟む帯状の端部となる。
変形例１によれば、空隙率差による内側向きの圧力により、外周方向への非水電解質の流出を留めることが可能であり、非水電解質をさらに保持できる。
変形例１の捲回円筒型非水電解質電池は、電極群１３の最外殻がセパレータである場合にさらに効果を発揮する。
最外殻部のセパレータ内に含浸された非水電解質は、充放電に寄与せず、最外殻部のセパレータは絶縁層としてのみの役割を為す。従って、短絡の恐れを低減するためにも、最外殻部のセパレータの空隙率は低い方が好ましい。
（第２の実施の形態）
第２の実施の形態に係わる捲回扁平型非水電解質電池について、図３及び図４（ａ）を参照して説明する。
図３は、第２の実施の形態に係わる捲回扁平型非水電解質電池の部分切欠斜視模式図である。
図３に示すように、正極２４と負極２６はセパレータ２５を介して、負極２６が最外殻となるように、渦巻き状に捲回された扁平状の電極群２３を構成している。なお、正極２４はセパレータの裏側に備わり、便宜上点線で図示されている。これらの外周端は、外周側から順に、セパレータ２５、正極２４、負極２６である。正極２４の外周端近傍には正極端子２９が接着し、負極２６の外周端近傍には負極端子２１０が接着する。電極群は非水電解質が充填された容器２１に収納される。
図４（ａ）は、第２の実施の形態に係わるセパレータの表面模式図である。
図４（ａ）に示すように、電極群２３は捲回構造を採るため、セパレータ２５は帯状となる。第２の実施の形態では、電極群２３の外側は、電極群２３の湾曲部、上底面及び下底面を指す。従って、セパレータ２５において、電極群の外側に位置する部位２５ａは、電極群の湾曲部及び電極群の内側に位置する部位２５ｂをセパレータの幅方向に挟む帯状の端部となる。また、Ｗはセパレータの幅を指し、Ｗａは端部幅を指す。
第２の実施の形態によれば、捲回扁平型電極群の上底面は非水電解質の注入箇所となり、下底面は注入時において非水電解質が溜まる箇所となるため浸透が容易である。
また、捲回扁平型非水電解質電池では、構造上、電極平面部は電極湾曲部に比して、充放電反応時の電極の膨張収縮が顕著であるため、電極平面部から電極湾曲部方向へ圧力が生じ、非水電解質が流出する。しかし、第２の実施の形態によれば、この圧力と反対方向に、空隙率差による内側向きの圧力が生じるため、非水電解質を均一に保持できる。
（変形例２）
変形例２では、外周端も低空隙率となるセパレータを用いた捲回扁平型非水電解質電池について、第２の実施の形態と異なる箇所に関し、図４（ｂ）を参照して説明する。
図４（ｂ）は、変形例２に係わるセパレータの表面模式図である。
変形例２では、電極群２３の外側は、扁平型電極群の外周端、湾曲部、上底面及び下底面となる。従って、図２（ｂ）に示すように、セパレータ２５において、電極群の外側に位置する部位２５ａは、電極群２３の外周端、湾曲部及び電極群の内側に位置する部位２５ｂをセパレータの幅方向に挟む帯状の端部となる。
変形例２によれば、空隙率差による内側向きの圧力により、外周方向への非水電解質の流出を留めることが可能であり、非水電解質をさらに保持できる。
変形例２の捲回円筒型非水電解質電池は、電極群２３の最外殻がセパレータである場合にさらに効果を発揮する。
最外殻部のセパレータ内に含浸された非水電解質は、充放電に寄与せず、最外殻部のセパレータは絶縁層としてのみの役割を為す。従って、短絡の恐れを低減するためにも、最外殻部のセパレータの空隙率は低い方が好ましい。
（第３の実施の形態）
第３の実施の形態に係わる積層コイン型非水電解質電池について、図５及び図６を参照して説明する。
図５は、第３の実施の形態に係わる積層コイン型非水電解質電池の断面模式図である。
容器３１の底面に正極リード３９が備わる。正極３４は、正極リード３９を介して容器３１と電気的に接続する。負極３６は負極封口板３１０と電気的に接続されている。正極３４と負極３６とは、セパレータ３５を挟み、対向する位置にある。容器３１と負極封口板３１０は絶縁ガスケット３２により電気的に絶縁されており、また絶縁ガスケット３２によりコイン型電池は密閉される。非水電解質は、セパレータ３５、正極３４、負極３６、あるいはコイン型電池内部の空隙に存在する。
図６は、第３の実施の形態に係わるセパレータの表面模式図である。
図６に示すように、電極群３３は積層構造を採るため、セパレータ３５は円形となる。従って、セパレータ３５において、電極群の３３の外側に位置する部位３５ａは、電極群の内側に位置する部位１５ｂを囲い、外縁に接するドーナツ状の端部となる。また、Ｗはセパレータの直径を指し、Ｗａは端部幅を指す。
また、第３の実施の形態によれば、空隙率差による内側向きの圧力により、層方向への非水電解質の流出を留めることが可能であり、非水電解質の保持が容易である。
なお、コイン型に係わらず、積層型の電極群の場合、電極群の外側に位置する部位は、セパレータの外縁部となる。その他、電極群の外側に位置する部位としては、積層型の電極群の最上層、最下層を形成するセパレータ等が挙げられる。
以下に実施例を説明するが、本発明の主旨を超えない限り、本発明は以下に掲載される実施例に限定されるものでない。
試験Ａ乃至Cでは、第１乃至第３の実施の形態に対応する型の非水電解質電池について、大電流特性とサイクル特性を調査した。試験Dでは、セパレータの濡れ性について調査した。
（試験Ａ）
まず、以下に示す製造方法を用いて実施例Ａ１に示す捲回円筒型非水電解質電池を作製した。
＜正極の作製＞
正極活物質としてリチウムコバルト酸化物（ＬｉＣｏＯ２）粉末を９１重量部と、導電剤としてアセチレンブラック（電気化学工業製 型番ＦＸ３５）を２．５重量部と、導電剤としてグラファイトを２．５重量部と、結着剤としてポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）を３重量部とを、Ｎ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）溶液中で混合し、スラリーを調製した。得られたスラリーを厚さ１５μｍのアルミニウム箔からなる集電体に塗布し、乾燥後、プレスすることにより、電極密度３.０ｇ/ｃｍ３、電極幅５８．５ｍｍの正極を作製した。
＜負極の作製＞
負極活物質としてリチウムチタン酸化物（Ｌｉ４Ｔｉ５Ｏ１２）粉末を８５重量部と、導電剤としてグラファイトを５重量部と、導電剤としてケッチェンブラックを３重量部と、結着剤としてＰＶｄＦを７重量部とを、Ｎ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）溶液中で混合し、スラリーを調製した。得られたスラリーを厚さ１５μｍのアルミニウム箔からなる集電体に塗布し、乾燥後、プレスすることにより、電極密度２．０ｇ/ｃｍ３、電極幅５９．０ｍｍの負極を作製した。
＜セパレータの作製＞
幅60.66ｍｍで空隙率９５％のＰＥＴ不織布からなるセパレータについて夫々の端部0.36ｍｍを0.03ｍｍになるまで８５℃で加熱し、端部幅0.03ｍｍ、空隙率が４０％の電極群の外側に位置する部位に挟まれた、内部幅59.94ｍｍ、空隙率が９５％の電極群の内側に位置する部位を備える幅６０ｍｍ、厚さ50μｍの図２（ａ）に示すセパレータを作製した。
＜電極群の作製＞
正極、セパレータ、負極及びセパレータを夫々この順序で積層した後、負極が最外殻となるように円筒型に捲回して電極群を作製した。
＜非水電解質電池の作製＞
電極群を、ステンレス製の有底円筒状容器内に夫々収納し、１−エチル−３メチルイミダゾリウム４フッ化ホウ素（ＥＭＩ・ＢＦ4 ）に電解質として２ＭのＬｉＢＦ４を加え調製した非水電解質を注入し、上述した図１に示す構造を有する円筒捲回型非水電解質電池を組み立てた。
セパレータの端部、内部、最外殻の空隙率、材料、端部幅Ｗａ並びに電極群の最外殻を表１に示すように変更した以外は、実施例Ａ１と同様に、実施例Ａ２乃至１８及び比較例Ａ１乃至２に示す円筒捲回型非水電解質電池を組み立てた。
なお、端部と内側で材料の異なるセパレータは、夫々の材料を接合し、作製した。
また、比較例２のセパレータは、表１に示していないが、空隙率90％、厚さ30μｍのＰＰからなる内層と、内層を挟む空隙率60％、厚さ10μｍのＰＥからなる外層を備える。
得られた実施例Ａ１乃至１８及び比較例Ａ１乃至２の非水電解質電池について、以下に示すように大電流特性及びサイクル特性を評価した。
＜大電流特性評価＞
非水電解質電池について、２０℃環境下で０．２ＣｍＡで２．８Ｖまで定電流−定電圧充電を行ったのち、２０℃で０．２ＣｍＡで放電を行った際の電池電圧が１Ｖに達した際の放電容量を１００とした。その後、２０℃環境下で０．２ＣｍＡで２．８Ｖまで定電流−定電圧充電を行ったのち、２０℃で１ＣｍＡで放電を行った際の電池電圧が１Ｖに達した際の放電容量を測定した。その結果を表１に併記する。
＜サイクル特性評価＞
非水電解質電池について、２０℃環境下で０．２ＣｍＡで２．８Ｖまで１０時間充電した後、０．２ＣｍＡで１Ｖまで放電する充放電サイクルを施した。放電容量が１サイクル目の放電容量の８０％に低下したときをサイクル寿命とした。その結果を表１に併記する。
Figure 2005353452
表１に示すように、実施例Ａ１乃至１８は、比較例Ａ１乃至２に比して、サイクル寿命に優れる。従って、本実施の形態の非水電解質電池は、サイクル特性が向上できることが解る。
また、実施例Ａ２乃至６は、実施例Ａ１に比して、放電容量比及びサイクル寿命にさらに優れる。従って、全幅に対する端部幅の割合は、0.1％以上40％以下であると大電流特性及びサイクル特性がさらに向上することが解る。
また、実施例Ａ９乃至１３は、実施例Ａ７乃至８に比して、放電容量比に優れる。従って、外側に位置する部位と内側に位置する部位の空隙率の差は5％以上であると大電流特性がさらに向上することが解る。
また、実施例Ａ１１乃至１３は、実施例Ａ７乃至１０に比して、サイクル寿命に優れる。従って、外側に位置する部位と内側に位置する部位の空隙率の差は20％以上であるとサイクル特性がさらに向上することが解る。
また、実施例Ａ１７は、実施例Ａ１８に比して、放電容量比に優れる。従って、外周端も低空隙率となるセパレータを用いると、大電流特性がさらに向上することが解る。
（試験Ｂ）
まず、以下に示す製造方法を用いて実施例Ｂ１に示す捲回扁平型非水電解質電池を作製した。
＜正極の作製＞
正極活物質としてリチウムコバルト酸化物（ＬｉＣｏＯ２）粉末を９１重量部と、導電剤としてアセチレンブラック（電気化学工業製 型番ＦＸ３５）を２．５重量部と、導電剤としてグラファイトを２．５重量部と、結着剤としてＰＶｄＦを３重量部とを、ＮＭＰ溶液中で混合することによりスラリーを調製した。得られたスラリーを厚さ１５μｍのアルミニウム箔からなる集電体に塗布し、乾燥後、プレスすることにより電極密度３.０ｇ/ｃｍ３、電極幅４９．０ｍｍの正極を作製した。
＜負極の作製＞
負極活物質としてリチウムチタン酸化物（Ｌｉ４Ｔｉ５Ｏ１２）粉末を８５重量部と、導電剤としてグラファイトを５重量部と、導電剤としてケッチェンブラックを３重量部と、結着剤としてＰＶｄＦを７重量部とを、ＮＭＰ溶液中で混合することによりスラリーを調製した。得られたスラリーを厚さ１５μｍのアルミニウム箔からなる集電体に塗布し、乾燥し、プレスすることにより、電極密度２．０ｇ/ｃｍ３、電極幅４９．５ｍｍの負極を作製した。
＜セパレータの作製＞
幅50.66ｍｍで空隙率９５％のＰＥＴ不織布からなるセパレータについて夫々の端部0.36ｍｍを0.03ｍｍになるまで８５℃で加熱し、端部幅0.03ｍｍ、空隙率が４０％の電極群の外側に位置する部位に挟まれた、内部幅49.94ｍｍ、空隙率が９５％の電極群の内側に位置する部位を備える幅5０ｍｍ、厚さ50μｍの図４（ａ）に示すセパレータを作製した。
＜電極群の作製＞
正極、セパレータ、負極及びセパレータを夫々この順序で積層した後、負極が最外殻に位置するように扁平型に捲回して電極群を作製した。
＜非水電解質電池の作製＞
電極群を、アルミラミネート製の扁平型容器内に夫々収納し、ＥＭＩ・ＢＦ4に電解質として２ＭのＬｉＢＦ４を加え調製した非水電解質を注入し、上述した図３に示す構造を有する扁平捲回型非水電解質電池を組み立てた。
セパレータの端部、内部、最外殻、湾曲部の空隙率、材料、端部幅Ｗａ並びに電極群の最外殻を表２に示すように変更した以外は、実施例Ｂ１と同様に、実施例Ｂ２乃至２１に示す円筒捲回型非水電解質電池を組み立てた。
なお、端部と内側で材料の異なるセパレータは、夫々の材料を接合し、作製した。
また、セパレータにおいて、電極群の湾曲部に位置する部位及び最外殻に位置する部位の空隙率は、適宜加熱し、調節した。
得られた実施例Ｂ１乃至２１の非水電解質電池について、以下に示すように大電流特性及びサイクル特性を評価した。
＜大電流特性評価＞
非水電解質電池について、２０℃環境下で０．２ＣｍＡで２．８Ｖまで定電流−定電圧充電を行ったのち、２０℃で０．２ＣｍＡで放電を行った際の電池電圧が１Ｖに達した際の放電容量を１００とした。その後、２０℃環境下で０．２ＣｍＡで２．８Ｖまで定電流−定電圧充電を行ったのち、２０℃で１ＣｍＡで放電を行った際の電池電圧が１Ｖに達した際の放電容量を測定した。その結果を表２に併記する。
＜サイクル特性評価＞
非水電解質電池について、２０℃環境下で０．２ＣｍＡで２．８Ｖまで１０時間充電した後、０．２ＣｍＡで１Ｖまで放電する充放電サイクルを施した。放電容量が１サイクル目の放電容量の８０％に低下したときをサイクル寿命とした。その結果を下記表２に併記する。
Figure 2005353452
表２に示すように、実施例Ｂ２乃至６は、実施例Ｂ１に比して、放電容量比及びサイクル寿命に優れる。従って、全幅に対する端部幅の割合は、0.1％以上40％以下であると大電流特性及びサイクル特性が向上することが解る。
また、実施例Ｂ９乃至１３は、実施例Ｂ７乃至８に比して、放電容量比に優れる。従って、外側に位置する部位と内側に位置する部位の空隙率の差は5％以上であると大電流特性がさらに向上することが解る。
また、実施例Ｂ１８乃至１９は、実施例２０乃至２１に比して、放電容量比及びサイクル寿命に優れる。従って、外周端も低空隙率となるセパレータを用いると、大電流特性及びサイクル特性がさらに向上することが解る。
また、実施例Ｂ１８は実施例Ｂ１９に比して、実施例Ｂ２０は実施例Ｂ２１に比して、放電容量比に優れる。従って、湾曲部も低空隙率となるセパレータを用いると、大電流特性がさらに向上することが解る。
（試験Ｃ）
まず、以下に示す製造方法を用いて実施例Ｃ１に示す積層コイン型非水電解質電池を作製した。
＜正極の作製＞
正極活物質として二酸化マンガン、導電剤としてケッチェンブラック、結着剤としてポリテトラフルオロエチレンを用い、これらを重量比で１００：３：５：２となるように均一に混合した後、加圧成形して厚さ５ｍｍ、直径１６．０ｍｍのペレット状正極合剤を作製した。
＜負極の作製＞
厚さ５ｍｍ、直径１６．０ｍｍに打ち抜き加工したリチウム金属を負極とした。
＜セパレータの作製＞
円形のＰＥＴ不織布からなるセパレータを８５℃で加熱し、端部径0.001ｍｍ、空隙率が４０％の電極群の外側に位置する部位に囲まれた、内部径17.999ｍｍ、空隙率が９５％の電極群の内側に位置する部位を備える直径18ｍｍ、厚さ50μｍの図６に示すセパレータを作製した。
＜非水電解質電池の作製＞
正極合剤をステンレス鋼からなる正極缶に収納し、上記負極をステンレス鋼からなる負極缶に収納した後、正極合剤と負極の間にセパレータを配置し、ＥＭＩ・ＢＦ4に電解質として２ＭのＬｉＢＦ４を加え調製した非水電解質を注入し、１×１０-3Ｔｏｒｒの減圧状態で２時間放置し、絶縁ガスケットを介して正極缶及び負極缶をかしめ固定し、上述した図５に示す構造を有するコイン型非水電解液電池を組み立てた。
セパレータの端部及び内部の空隙率及び材料、並びに端部幅を表３に示すように変更した以外は、実施例Ｃ１と同様に、実施例Ｃ２乃至１６に示すコイン型非水電解液電池を組み立てた。
なお、端部と内側で材料の異なるセパレータは、夫々の材料を接合し、作製した。
得られた実施例Ｃ１乃至１６の非水電解質電池について、以下に示すように大電流特性及びサイクル特性を評価した。
＜大電流特性評価＞
非水電解質電池について、２０℃環境下で０．２ＣｍＡで３．２Ｖまで定電流−定電圧充電を行ったのち、２０℃で０．２ＣｍＡで放電を行った際の電池電圧が１Ｖに達した際の放電容量を１００とした。その後、２０℃環境下で０．２ＣｍＡで３．２Ｖまで定電流−定電圧充電を行ったのち、２０℃で１ＣｍＡで放電を行った際の電池電圧が１Ｖに達した際の放電容量を測定した。その結果を表３に併記する。
＜サイクル特性評価＞
非水電解質電池について、２０℃環境下で０．２ＣｍＡで３．２Ｖまで１０時間充電した後、０．２ＣｍＡで１Ｖまで放電する充放電サイクルを施した。放電容量が１サイクル目の放電容量の８０％に低下したときをサイクル寿命とした。その結果を下記表３に併記する。
Figure 2005353452
表３に示すように、実施例Ｃ２乃至６は、実施例Ｃ１に比して、放電容量比及びサイクル寿命に優れる。従って、全幅に対する端部幅の割合は、0.1％以上40％以下であると大電流特性及びサイクル特性がさらに向上することが解る。
また、実施例Ｃ９乃至１３は、実施例Ｃ７乃至８に比して、放電容量比及びサイクル寿命にさらに優れる。従って、外側に位置する部位と内側に位置する部位の空隙率の差は5％以上であると大電流特性及びサイクル特性がさらに向上することが解る。
なお、１Ｍ／ＬのＬｉＰＦ６をＥＣ：ＭＥＣ（体積比１：２）の溶媒に溶かした粘性の低い液状非水電解質を用い、試験Ａ乃至Ｃと同様の試験を行った。端部幅及び空隙率差を違えた種種の比較例用い、同様の試験を行ったが、何れも同等の放電容量比及びサイクル寿命を示した。従って、本実施の形態は、常温溶融塩等の粘性の高い非水電解質に対し効果を発揮することが解る。
（試験Ｄ）
ＰＥ、ＰＰ、ＰＥＴ及びセルロースの材料からなる、厚さ100μｍ、空隙率80％のセパレータを準備し、夫々のセパレータに0.5M−LiTFSI/EMI・TFSI中に浸漬させ、１×10-3Torrまで減圧し気泡がなくなるまで放置することにより、含浸させた。その後、セパレータをＰｔ電極で挟み込み、さらに銀電極を挿入し直流四極式により導電率の測定を行った。夫々のセパレータ内における常温溶融塩の導電率の測定結果を表４に示す。
Figure 2005353452
表４に示すように、セパレータの材料により、常温溶融塩に対する濡れ性は異なり、これは、イオン移動抵抗、すなわち導電率の違いに表れる。セルロースに比して、PE及びPPは導電率が高く、PE及びPPに比して、PETは、導電性が高い。従って、PETは、常温溶融塩に対する濡れ性が高く、セパレータ内でのイオン移動抵抗を低減でき、大電流特性を向上できることが解る。
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はこれらに限られず、特許請求の範囲に記載の発明の要旨の範疇において様々に変更可能である。また、本発明は、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。さらに、上記実施形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることにより種々の発明を形成できる。
本発明の第１の実施の形態に係わる非水電解質電池の部分切欠側面模式図。 本発明の第１の実施の形態に係わるセパレータの表面模式図。 本発明の第２の実施の形態に係わる非水電解質電池の部分切欠斜視模式図。 本発明の第２の実施の形態に係わるセパレータの表面模式図。 本発明の第３の実施の形態に係わる非水電解質電池の断面模式図。 本発明の第３の実施の形態に係わるセパレータの表面模式図。
符号の説明
１１ 容器
１２ 絶縁体
１３ 電極群
１４ 正極
１５ セパレータ
１５ａ 電極群の外側に位置する部位
１５ｂ 電極群の内側に位置する部位
１６ 負極
１７ 絶縁紙
１８ 絶縁封口板
１９ 正極端子
１１０ 正極リード
２１ 容器
２３ 電極群
２４ 正極
２５ セパレータ
２５ａ 電極群の外側に位置する部位
２５ｂ 電極群の内側に位置する部位
２６ 負極
２９ 正極端子
２１０ 負極端子
３１ 容器
３２ 絶縁ガスケット
３４ 正極
３５ セパレータ
３５ａ 電極群の外側に位置する部位
３５ｂ 電極群の内側に位置する部位
３６ 負極
３９ 正極リード
３１０ 負極封口板

Claims (7)

  1. 容器と、
    この容器内に充填され、常温溶融塩を含む非水電解質と、
    前記容器内に収納される正極と、
    前記容器内に収納される負極と、
    前記負極及び前記正極に挟まれ、前記非水電解質が充填され、前記容器から近い部位が前記容器から遠い部位と比して低空隙率であるセパレータとを具備することを特徴とする非水電解質電池。
  2. 前記正極、前記負極及び前記セパレータは捲回型電極群を為し、
    前記容器から近い部位は、前記容器から遠い部位を前記セパレータの短手方向に挟む端部に形成されることを特徴とする請求項１に記載の非水電解質電池。
  3. 前記容器から近い部位は、前記セパレータの外周端に形成されることを特徴とする請求項２に記載の非水電解質電池。
  4. 前記容器から近い部位の幅は、前記セパレータの全幅に比して、0.1％以上40％以下であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の非水電解質電池。
  5. 前記容器から近い部位と前記容器から遠い部位の空隙率の差は5％以上であり、前記容器から遠い部位の空隙率は8％以上97％以下であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の非水電解質電池。
  6. 前記容器から遠い部位の材料は、ポリエチレンテレフタラートであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の非水電解質電池。
  7. 前記常温溶融塩のカチオンは、イミダゾリウムイオン、テトラアルキルアンモニウムイオン、アルキルピリジニウムイオン及びアルキルピペリジニウムイオンより選ばれる少なくとも一種であり、前記常温溶融塩のアニオンは、ＢＦ4 -、Ｂ（ＯＯＣ−ＣＯＯ）2―、ＰＦ6 -、ＣＦ3ＳＯ3 -、ＣＦ3（ＣＦ2）3ＳＯ3 -、（ＣＦ3ＳＯ2）2Ｎ-、（ＣＦ3ＣＦ2ＳＯ2）2Ｎ-、（ＣＦ3ＳＯ2）（ＣＦ3ＣＦ2ＳＯ2）Ｎ-、（ＣＦ3ＳＯ2）（ＣＦ3ＣＦ2ＣＦ2ＳＯ2）Ｎ-、（ＣＦ3ＳＯ2）（ＣＦ3ＣＦ2ＣＦ2ＣＦＳＯ2）Ｎ-、（ＣＦ3ＳＯ2）（ＣＦ3ＣＦ2（ＣＦ3）ＣＦＳＯ2）Ｎ-、（ＮＣ）2Ｎ-、ＣＦ3ＣＯ2 -、（ＣＦ3ＳＯ2）3Ｃ-より選ばれる少なくとも一種であることを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載の非水電解質電池。
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