JP2020061300A - 非水電解質二次電池用集電体 - Google Patents

Abstract

【課題】集電体からの電解液の液漏れを抑制する手段を提供する。【解決手段】樹脂に導電性フィラーが分散されてなる導電性樹脂層を有する非水電解質二次電池用集電体。この際、導電性フィラーのＢＥＴ比表面積に対するＪＩＳ Ｋ ６２１７−４：２００８に準拠して測定されたオイル吸収量の割合である吸液係数が３０μＬ／ｍ２未満であり、導電性フィラーの含有量の割合が導電性樹脂層の総質量に対して１質量％超２０質量％未満である。【選択図】なし

Description

本発明は、非水電解質二次電池用集電体に関する。

近年、地球温暖化に対処するため、二酸化炭素量の低減が切に望まれている。自動車業界では、電気自動車（ＥＶ）やハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）の導入による二酸化炭素排出量の低減に期待が集まっており、これらの実用化の鍵を握るモータ駆動用二次電池などの非水電解質二次電池の開発が盛んに行われている。

モータ駆動用二次電池としては、携帯電話やノートパソコン等に使用される民生用リチウムイオン二次電池と比較して極めて高い出力特性、及び高いエネルギーを有することが求められている。したがって、現実的な全ての電池の中で最も高い理論エネルギーを有するリチウムイオン二次電池が注目を集めており、現在急速に開発が進められている。

リチウムイオン二次電池は、一般に、正極活物質等を含む正極活物質スラリーを正極集電体の表面に塗布した正極と、負極活物質等を含む負極活物質スラリーを負極集電体の表面に塗布した負極とが、電解質層（電解質を保持したセパレータ）を介して接続され、電池ケースに収納される構成を有している。

従来、リチウムイオン二次電池を構成する集電体として、導電性を有する樹脂層からなる、いわゆる「樹脂集電体」を用いる技術が提案されている。例えば、特許文献１には、熱硬化性樹脂母材と、その中に分散された熱可塑性樹脂とで樹脂層を構成し、この熱可塑性樹脂中に導電材を閉じ込めた集電体が開示されている。特許文献１によると、このような構成により、温度上昇に伴って熱可塑性樹脂が膨張し、それによって熱可塑性樹脂内において導電材が分断されて、絶縁性が確保され、シャットダウン機能が発揮されるとしている。

国際公開第２０１３／１７２２５６号

しかしながら、本発明者らが、特許文献１に記載された集電体を用いて電池を作製したところ、集電体を介して電解液の液漏れが生じることが判明した。

そこで、本発明は、集電体からの電解液の液漏れを抑制する手段を提供することを目的とする。

本発明の非水電解質二次電池用集電体は、樹脂に導電性フィラーが分散されてなる導電性樹脂層を有する。そして、導電性フィラーの吸液係数（ＢＥＴ比表面積に対するＪＩＳ Ｋ ６２１７−４：２００８に準拠して測定されたオイル吸収量の割合）が３０μＬ／ｍ^２未満であり、導電性フィラーの含有量の割合が導電性樹脂層の総質量に対して１質量％超２０質量％未満である点に特徴を有する。

本発明によれば、導電性樹脂層に含まれる導電性フィラーの吸液係数を小さくすることにより、導電性フィラーを介する電解液の透過が抑制される。その結果、集電体からの電解液の液漏れが抑制できる。

本発明の一実施形態である双極型二次電池を模式的に表した断面図である。 二次電池の代表的な実施形態である扁平なリチウムイオン二次電池の外観を表した斜視図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明するが、本発明の技術的範囲は特許請求の範囲の記載に基づいて定められるべきであり、以下の形態のみに制限されない。以下では、非水電解質二次電池の一形態である、双極型リチウムイオン二次電池を例に挙げて本発明を説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面の寸法比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。本明細書において、範囲を示す「Ｘ〜Ｙ」は「Ｘ以上Ｙ以下」を意味する。また、特記しない限り、操作及び物性等の測定は室温（２０〜２５℃）／相対湿度４０〜５０％の条件で行う。

本明細書では、非水電解質二次電池用集電体を単に「集電体」、非水電解質二次電池を単に「二次電池」又は「電池」、双極型リチウムイオン二次電池を単に「双極型二次電池」とも称することがある。

図１は、本発明の一実施形態である双極型二次電池を模式的に表した断面図である。図１に示す双極型二次電池１０は、実際に充放電反応が進行する略矩形の発電要素２１が、電池外装体であるラミネートフィルム２９の内部に封止された構造を有する。

図１に示すように、本実施形態の双極型二次電池１０の発電要素２１は、集電体１１の一方の面に電気的に結合した正極活物質層１３が形成され、集電体１１の反対側の面に電気的に結合した負極活物質層１５が形成された複数の双極型電極２３を有する。各双極型電極２３は、電解質層１７を介して積層されて発電要素２１を形成する。なお、電解質層１７は、基材としてのセパレータに電解液が含浸されてなる構成を有する。この際、一の双極型電極２３の正極活物質層１３と前記一の双極型電極２３に隣接する他の双極型電極２３の負極活物質層１５とが電解質層１７を介して向き合うように、各双極型電極２３及び電解質層１７が交互に積層されている。すなわち、一の双極型電極２３の正極活物質層１３と前記一の双極型電極２３に隣接する他の双極型電極２３の負極活物質層１５との間に電解質層１７が挟まれて配置されている。ただし、本発明の技術的範囲は図１に示すような双極型二次電池に限定されず、例えば国際公開第２０１６／０３１６８８号に開示されているような複数の単電池層が電気的に直列に積層されてなる結果として同様の直列接続構造を有する電池であってもよい。

なお、図示はしないが、図１の双極型二次電池１０において、集電体１１は樹脂に導電性フィラーが分散されてなる導電性樹脂層を有する。また、集電体１１は、正極活物質層１３と接する表面にアルミニウムからなる金属層を有していてもよく、負極活物質層１５と接する表面に銅からなる金属層を有していてもよい。

隣接する正極活物質層１３、電解質層１７、及び負極活物質層１５は、一つの単電池層１９を構成する。したがって、双極型二次電池１０は、単電池層１９が積層されてなる構成を有するともいえる。また、単電池層１９の外周部にはシール部（絶縁層）３１が配置されている。これにより、電解質層１７からの電解液の漏れによる液絡を防止し、電池内で隣り合う集電体１１どうしが接触したり、発電要素２１における単電池層１９の端部の僅かな不揃いなどに起因する短絡が起こったりするのを防止している。なお、発電要素２１の最外層に位置する正極側の最外層集電体１１ａには、片面のみに正極活物質層１３が形成されている。また、発電要素２１の最外層に位置する負極側の最外層集電体１１ｂには、片面のみに負極活物質層１５が形成されている。

さらに、図１に示す双極型二次電池１０では、正極側の最外層集電体１１ａに隣接するように正極集電板（正極タブ）２５が配置され、これが延長されて電池外装体であるラミネートフィルム２９から導出している。一方、負極側の最外層集電体１１ｂに隣接するように負極集電板（負極タブ）２７が配置され、同様にこれが延長されてラミネートフィルム２９から導出している。

なお、単電池層１９の積層回数は、所望する電圧に応じて調節する。また、双極型二次電池１０では、電池の厚みを極力薄くしても十分な出力が確保できれば、単電池層１９の積層回数を少なくしてもよい。双極型二次電池１０でも、使用する際の外部からの衝撃、環境劣化を防止するために、発電要素２１を電池外装体であるラミネートフィルム２９に減圧封入し、正極集電板２５及び負極集電板２７をラミネートフィルム２９の外部に取り出した構造とするのがよい。なお、ここでは、双極型二次電池を例に挙げて本発明の実施形態を説明したが、本発明が適用可能な非水電解質二次電池の種類は特に制限されず、発電要素において単電池層が並列接続されてなる形式のいわゆる並列積層型二次電池などの従来公知の任意の非水電解質二次電池に適用可能である。

以下、上述した双極型二次電池の主な構成要素について説明する。

［集電体］
集電体は、正極活物質層と接する一方の面から、負極活物質層と接する他方の面へと電子の移動を媒介する機能を有する。本実施形態に係る集電体は、樹脂に導電性フィラーが分散されてなる導電性樹脂層を必須に有する、いわゆる「樹脂集電体」である。前述した双極型二次電池においては、正極集電体又は負極集電体の少なくとも１つが「樹脂集電体」である。

導電性樹脂層を構成する樹脂としては、導電性高分子材料又は非導電性高分子材料が挙げられる。導電性高分子材料としては、例えば、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアセチレン、ポリパラフェニレン、ポリフェニレンビニレン、ポリアクリロニトリル、ポリオキサジアゾールなどが挙げられる。

非導電性高分子材料としては、例えば、ポリエチレン（ＰＥ；高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）など）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエーテルニトリル（ＰＥＮ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリメチルアクリレート（ＰＭＡ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、ポリスチレン（ＰＳ）などが挙げられる。かような非導電性高分子材料は、優れた耐電位性又は耐溶媒性を有しうる。

なお、樹脂は、１種のみが単独で用いられてもよいし、２種以上が組み合わされて用いられてもよい。また、集電体が導電性樹脂層を２層以上含む場合は、各導電性樹脂層に含まれる樹脂は同じものであってもよいし、異なるものであっても構わない。

上記の樹脂中に分散される導電性フィラーは、導電性を有する物質であれば特に制限なく用いることができる。例えば、導電性、耐電位性、又はリチウムイオン遮断性に優れた材料として、金属及び導電性カーボンなどが挙げられる。金属としては、特に制限はないが、Ｎｉ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｓｂ、及びＫからなる群から選択される少なくとも１種の金属若しくはこれらの金属を含む合金又は金属酸化物を含むことが好ましい。また、導電性カーボンとしては、特に制限はないが、黒鉛、アセチレンブラック、バルカン（登録商標）、ブラックパール（登録商標）、ＨＡＦ（High Abrasion Furnace）カーボン、ＳＲＦ（Super Abrasion Furnace）カーボン、活性炭、ケッチェンブラック（登録商標）等のカーボンブラック；カーボンナノファイバー、カーボンナノチューブ等の炭素繊維；カーボンナノホーン、カーボンナノバルーン、フラーレンが挙げられる。なかでも、導電性及び電解液の液漏れを効果的に抑制する観点から、炭素繊維及びカーボンブラックからなる群から選択される少なくとも１種を含むことがより好ましく、カーボンナノチューブ、バルカン（登録商標）及びケッチェンブラック（登録商標）からなる群から選択される少なくとも１種を含むことがより好ましい。

本実施形態に係る集電体は、導電性樹脂層に含まれる導電性フィラーのＢＥＴ比表面積に対するＪＩＳ Ｋ ６２１７−４：２００８に準拠して測定されたオイル吸収量の割合である吸液係数が３０μＬ／ｍ^２未満であることを特徴とする。吸液係数は、好ましくは１μＬ／ｍ^２以上３０μＬ／ｍ^２未満であり、より好ましくは３μＬ／ｍ^２以上２５μＬ／ｍ^２以下であり、さらに好ましくは５μＬ／ｍ^２以上２０μＬ／ｍ^２以下であり、特に好ましくは６．８９μＬ／ｍ^２以上１６．７μＬ／ｍ^２以下であり、最も好ましくは６．８９μＬ／ｍ^２以上１４．３μＬ／ｍ^２以下である。ここで、オイル吸収量は導電性フィラーのストラクチャーを評価する指標であり、この値が大きいほど、粉体の粒子間が形成するミクロな隙間（吸液スペース）が大きいことを意味する。このため、吸液係数は、導電性フィラーの単位面積あたりの吸液量を意味し、導電性フィラーの電解液の吸液し易さを表す指標となる。吸液係数が３０μＬ／ｍ^２以上であると、導電性フィラーに電解液が吸液され、導電性樹脂層の一方の面から他方の面へと導電性フィラーを介して電解液が透過しうる。そのため、集電体からの電解液の液漏れが生じるおそれがある。一方、吸液係数の下限値が１μＬ／ｍ^２以上であると、集電体の抵抗値が低減しうる。これは導電性フィラーがその構造上、導電性ネットワークを形成しやすくなることによると考えられる。なお、本明細書において、導電性フィラーのＢＥＴ比表面積及びオイル吸収量は、それぞれ、後述の実施例に記載された方法により測定された値を採用するものとする。

導電性フィラーのＢＥＴ比表面積は、特に制限されないが、導電性樹脂層の導電性を向上させる観点から、好ましくは１．８〜１５００ｍ^２／ｇであり、より好ましくは３９〜１５００ｍ^２／ｇである。

導電性フィラーのオイル吸収量は、特に制限されないが、好ましくは１〜５５０ｍＬ／１００ｇであり、より好ましくは３〜３００ｍＬ／１００ｇである。オイル吸収量の下限値が１ｍＬ／１００ｇ以上であると、導電性樹脂層の導電性が向上しうる。一方、オイル吸収量の上限値が５５０ｍＬ／１００ｇ以下であると、集電体からの電解液の液漏れをより効果的に抑制できる。

なお、導電性フィラーは、１種のみが単独で用いられてもよいし、２種以上が組み合わされて用いられてもよい。１層の導電性樹脂層に導電性フィラーが２種以上含まれる場合における、導電性フィラーのＢＥＴ比表面積及びオイル吸収量は、当該２種以上の混合物（混合物における各材料の含有割合は、導電性樹脂層における含有割合と同じとする）について測定されたＢＥＴ比表面積及びオイル吸収量の値を採用するものとする。

導電性フィラーの含有量（導電性フィラーを２種以上含む場合はその合計量）の割合は、導電性樹脂層の総質量に対して１質量％超２０質量％未満であることを必須とする。当該割合は、５質量％以上１９．８質量％以下であることが好ましく、１０質量％以上１９．５質量％以下であることがより好ましく、１５質量％以上１９質量％以下が特に好ましい。当該割合が１質量％以下であると、導電性樹脂層の導電性が十分に確保できないおそれがあるため好ましくない。一方、当該割合が２０質量％以上であると導電性フィラーを介して電解液の液漏れが発生するおそれがあるため好ましくない。なお、集電体が導電性樹脂層を２層以上含む場合は、少なくとも１層の導電性樹脂層において、導電性フィラーの割合が上記範囲内となればよい。ただし、集電体からの電解液の液漏れをより効果的に抑制する観点から、全ての導電性樹脂層において、導電性フィラーの割合が上記範囲内となることが好ましい。

なお、集電体は、１層の導電性樹脂層からなる単層構造であってもよいし、あるいは、２層以上の導電性樹脂層を適宜組み合わせた積層構造であっても構わない。集電体が導電性樹脂層を２層以上含む場合は、各導電性樹脂層に含まれる導電性フィラーは同じものであってもよいし、異なるものであっても構わない。また、集電体は、導電性樹脂層の他に、金属層を有してもよい。金属層を構成する金属としては、例えば、アルミニウム、ニッケル、鉄、ステンレス、チタン、銅などが挙げられる。これらのほか、ニッケルとアルミニウムとのクラッド材、銅とアルミニウムとのクラッド材、又はこれらの金属の組み合わせのめっき材などが好ましく用いられうる。また、金属表面にアルミニウムが被覆されてなる箔であってもよい。なかでも、導電性や電池作動電位、活物質の密着性等の観点から、アルミニウム、銅、ニッケル、チタンが好ましい。すなわち、好ましい一実施形態に係る集電体は、導電性樹脂層の少なくとも一方の表面にアルミニウム、銅、ニッケル及びチタンからなる群から選択される少なくとも１種を含む金属層を有する。このような金属層を設けることにより、集電体からの電解液の液漏れをより効果的に抑制するとともに、集電体の抵抗値を低減することができる。より好ましい一実施形態に係る集電体は、導電性樹脂層の一方の表面にアルミニウムを含む金属層を有し、他方の表面に銅、ニッケル及びチタンからなる群から選択される少なくとも１種を含む金属層を有する。当該アルミニウム層を有する側に正極活物質層を設け、銅、ニッケル及びチタンからなる群から選択される少なくとも１種を含む金属層を有する側に負極活物質層を設けて電極を形成することにより、集電体の耐電位性を向上させることができる。なお、金属層の厚さは、特に制限されないが、１０〜２００ｎｍであることが好ましく、５０〜１５０ｎｍであることがより好ましい。

［正極活物質層］
正極活物質層は、正極活物質を含む。また、正極活物質層は、必要に応じて、導電助剤、導電部材、バインダ、イオン伝導性ポリマー、リチウム塩等のその他の添加剤をさらに含む。

（正極活物質）
正極活物質としては、例えば、ＬｉＭｎ_２Ｏ_４、ＬｉＣｏＯ_２、ＬｉＮｉＯ_２、Ｌｉ（Ｎｉ−Ｍｎ−Ｃｏ）Ｏ_２及びこれらの遷移金属の一部が他の元素により置換されたもの等のリチウム−遷移金属複合酸化物、リチウム−遷移金属リン酸化合物、リチウム−遷移金属硫酸化合物などが挙げられる。場合によっては、２種以上の正極活物質が併用されてもよい。好ましくは、容量、出力特性の観点から、リチウム−遷移金属複合酸化物が、正極活物質として用いられる。より好ましくはリチウムとニッケルとを含有する複合酸化物が用いられ、さらに好ましくはＬｉ（Ｎｉ−Ｍｎ−Ｃｏ）Ｏ_２及びこれらの遷移金属の一部が他の元素により置換されたもの（以下、単に「ＮＭＣ複合酸化物」とも称する）が用いられる。ＮＭＣ複合酸化物は、リチウム原子層と遷移金属（Ｍｎ、Ｎｉ及びＣｏが秩序正しく配置）原子層とが酸素原子層を介して交互に積み重なった層状結晶構造を持ち、遷移金属Ｍの１原子あたり１個のＬｉ原子が含まれ、取り出せるＬｉ量が、スピネル系リチウムマンガン酸化物の２倍、つまり供給能力が２倍になり、高い容量を持つことができる。

ＮＭＣ複合酸化物は、上述したように、遷移金属元素の一部が他の金属元素により置換されている複合酸化物も含む。その場合の他の元素としては、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｗ、Ｐ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｖ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｂ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｉ、Ｍｏ、Ｙ、Ｓｎ、Ｖ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｚｎなどが挙げられ、好ましくは、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｗ、Ｐ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｖ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｃｒであり、より好ましくは、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｐ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｃｒであり、サイクル特性向上の観点から、さらに好ましくは、Ｔｉ、Ｚｒ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｃｒである。

ＮＭＣ複合酸化物は、理論放電容量が高いことから、好ましくは、一般式（１）：Ｌｉ_ａＮｉ_ｂＭｎ_ｃＣｏ_ｄＭ_ｘＯ_２（但し、式中、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｘは、０．９≦ａ≦１．２、０＜ｂ＜１、０＜ｃ≦０．５、０＜ｄ≦０．５、０≦ｘ≦０．３、ｂ＋ｃ＋ｄ＝１を満たす。ＭはＴｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｗ、Ｐ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｖ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｃｒから選ばれる元素で少なくとも１種類である）で表される組成を有する。ここで、ａは、Ｌｉの原子比を表し、ｂは、Ｎｉの原子比を表し、ｃは、Ｍｎの原子比を表し、ｄは、Ｃｏの原子比を表し、ｘは、Ｍの原子比を表す。サイクル特性の観点からは、一般式（１）において、０．４≦ｂ≦０．６であることが好ましい。なお、各元素の組成は、例えば、プラズマ（ＩＣＰ）発光分析法により測定できる。

一般に、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）及びマンガン（Ｍｎ）は、材料の純度向上及び導電性向上という観点から、容量及び出力特性に寄与することが知られている。Ｔｉ等は、結晶格子中の遷移金属を一部置換するものである。サイクル特性の観点からは、遷移元素の一部が他の金属元素により置換されていることが好ましく、特に一般式（１）において０＜ｘ≦０．３であることが好ましい。Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｗ、Ｐ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｖ、Ｃａ、Ｓｒ及びＣｒからなる群から選ばれる少なくとも１種が固溶することにより結晶構造が安定化されるため、その結果、充放電を繰り返しても電池の容量低下が防止でき、優れたサイクル特性が実現し得ると考えられる。

より好ましい実施形態としては、一般式（１）において、ｂ、ｃ及びｄが、０．４４≦ｂ≦０．５１、０．２７≦ｃ≦０．３１、０．１９≦ｄ≦０．２６であることが、容量と寿命特性とのバランスを向上させるという観点からは好ましい。例えば、ＬｉＮｉ_０．５Ｍｎ_０．３Ｃｏ_０．２Ｏ_２は、一般的な民生電池で実績のあるＬｉＣｏＯ_２、ＬｉＭｎ_２Ｏ_４、ＬｉＮｉ_１／３Ｍｎ_１／３Ｃｏ_１／３Ｏ_２などと比較して、単位重量あたりの容量が大きく、エネルギー密度の向上が可能となることでコンパクトかつ高容量の電池を作製できるという利点を有しており、航続距離の観点からも好ましい。なお、より容量が大きいという点ではＬｉＮｉ_０．８Ｃｏ_０．１Ａｌ_０．１Ｏ_２がより有利である。他方、ＬｉＮｉ_０．５Ｍｎ_０．３Ｃｏ_０．２Ｏ_２はＬｉＮｉ_１／３Ｍｎ_１／３Ｃｏ_１／３Ｏ_２並みに優れた寿命特性を有している。

場合によっては、２種以上の正極活物質が併用されてもよい。好ましくは、容量、出力特性の観点から、リチウム−遷移金属複合酸化物が、正極活物質として用いられる。なお、上記以外の正極活物質が用いられてもよいことは勿論である。

正極活物質層に含まれる正極活物質の平均粒子径（体積平均粒子径）は特に制限されないが、高出力化の観点からは、好ましくは１〜３０μｍであり、より好ましくは３〜２０μｍである。

（導電助剤）
導電助剤とは、活物質層の導電性を向上させるために配合される添加物をいう。導電助剤としては、アセチレンブラック等のカーボンブラックなどの炭素材料が挙げられる。正極活物質層が導電助剤を含むと、正極活物質層の内部における電子ネットワークが効果的に形成され、電池の出力特性の向上に寄与しうる。

（導電部材）
導電部材は、正極活物質層中で電子伝導パスを形成する機能を有する。特に、導電部材の少なくとも一部が、正極活物質層の電解質層側に接触する第１主面から集電体側に接触する第２主面までを電気的に接続する導電通路を形成していることが好ましい。このような形態を有することで、正極活物質層中の厚さ方向の電子移動抵抗がさらに低減される。その結果、電池の高レートでの出力特性がよりいっそう向上しうる。なお、導電部材の少なくとも一部が、正極活物質層の電解質層側に接触する第１主面から集電体側に接触する第２主面までを電気的に接続する導電通路を形成しているか否かは、ＳＥＭや光学顕微鏡を用いて正極活物質層の断面を観察することにより確認することができる。

導電部材は、繊維状の形態を有する導電性繊維であることが好ましい。具体的には、ＰＡＮ系炭素繊維、ピッチ系炭素繊維等の炭素繊維、合成繊維の中に導電性のよい金属や黒鉛を均一に分散させてなる導電性繊維、ステンレス鋼のような金属を繊維化した金属繊維、有機物繊維の表面を金属で被覆した導電性繊維、有機物繊維の表面を、導電性物質を含む樹脂で被覆した導電性繊維等が挙げられる。なかでも、導電性に優れ、軽量であることから炭素繊維が好ましい。

（バインダ）
正極活物質層に用いられる任意成分のバインダとしては、特に限定されないが、例えば、以下の材料が挙げられる。

ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）（水素原子が他のハロゲン元素にて置換された化合物を含む）、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン、ポリブテン、ポリエーテルニトリル、ポリテトラフルオロエチレン、ポリアクリロニトリル、ポリイミド、ポリアミド、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリ塩化ビニル、スチレン・ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、エチレン・プロピレン・ジエン共重合体、スチレン・ブタジエン・スチレンブロック共重合体及びその水素添加物、スチレン・イソプレン・スチレンブロック共重合体及びその水素添加物などの熱可塑性高分子、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、エチレン・テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、エチレン・クロロトリフルオロエチレン共重合体（ＥＣＴＦＥ）、ポリフッ化ビニル（ＰＶＦ）等のフッ素樹脂、ビニリデンフルオライド−ヘキサフルオロプロピレン系フッ素ゴム（ＶＤＦ−ＨＦＰ系フッ素ゴム）、ビニリデンフルオライド−ヘキサフルオロプロピレン−テトラフルオロエチレン系フッ素ゴム（ＶＤＦ−ＨＦＰ−ＴＦＥ系フッ素ゴム）、ビニリデンフルオライド−ペンタフルオロプロピレン系フッ素ゴム（ＶＤＦ−ＰＦＰ系フッ素ゴム）、ビニリデンフルオライド−ペンタフルオロプロピレン−テトラフルオロエチレン系フッ素ゴム（ＶＤＦ−ＰＦＰ−ＴＦＥ系フッ素ゴム）、ビニリデンフルオライド−パーフルオロメチルビニルエーテル−テトラフルオロエチレン系フッ素ゴム（ＶＤＦ−ＰＦＭＶＥ−ＴＦＥ系フッ素ゴム）、ビニリデンフルオライド−クロロトリフルオロエチレン系フッ素ゴム（ＶＤＦ−ＣＴＦＥ系フッ素ゴム）等のビニリデンフルオライド系フッ素ゴム、エポキシ樹脂等が挙げられる。なかでも、ポリイミド、スチレン・ブタジエンゴム、カルボキシメチルセルロース、ポリプロピレン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリアクリロニトリル、ポリアミドであることがより好ましい。

また、本実施形態において、正極活物質層に含まれうる、導電助剤、バインダなどのその他の添加剤の配合比は、特に限定されない。それらの配合比は、非水電解質二次電池についての公知の知見を適宜参照することにより、調整されうる。なお、本実施形態に係る非水電解質二次電池の活物質層（正極活物質層、負極活物質層）は、バインダを含有しないものであることもまた好ましい。すなわち、本実施形態に係る非水電解質二次電池の好ましい実施形態において、活物質層は、活物質（正極活物質、負極活物質）がバインダによって結着されていない、いわゆる「非結着体」である。この際、活物質層におけるバインダの含有量は、活物質層に含まれる全固形分量１００質量％に対して、それぞれ好ましくは１質量％以下であり、より好ましくは０．５質量％以下であり、さらに好ましくは０．２質量％以下であり、特に好ましくは０．１質量％以下であり、最も好ましくは０質量％である。このような構成とすることで、活物質をバインダによって結着するための加熱乾燥工程が省略できる。また、活物質層の厚膜化とバインダの省略により、高容量（つまり、高エネルギー密度）の電池を得ることも可能となる。

（イオン伝導性ポリマー）
イオン伝導性ポリマーとしては、例えば、ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）系及びポリプロピレンオキシド（ＰＰＯ）系のポリマーが挙げられる。

（リチウム塩）
リチウム塩（支持塩）としては、ＬｉＰＦ_６、ＬｉＢＦ_４、ＬｉＳｂＦ_６、ＬｉＡｓＦ_６及びＬｉＣｌＯ_４等の無機酸のリチウム塩、ＬｉＮ（ＣＦ_３ＳＯ_２）_２、ＬｉＮ（Ｃ_２Ｆ_５ＳＯ_２）_２及びＬｉＣ（ＣＦ_３ＳＯ_２）_３等の有機酸のリチウム塩等が挙げられる。なかでも、電池出力及び充放電サイクル特性の観点から、ＬｉＰＦ_６が好ましい。

なお、本実施形態において、正極活物質層に含まれうる、導電助剤、導電部材、バインダ、イオン伝導性ポリマー、リチウム塩などのその他の添加剤の配合比は、特に限定されない。それらの配合比は、非水電解質二次電池についての公知の知見を適宜参照することにより、調整されうる。

本実施形態の非水電解質二次電池において、正極活物質層の厚さは特に制限されず、電池についての従来公知の知見が適宜参照されうる。一例を挙げると、正極活物質層の厚さは、通常１〜１５００μｍ程度、好ましくは５０〜１２００μｍであり、より好ましくは１００〜８００μｍであり、さらに好ましくは２００〜６５０μｍである。正極活物質層の厚さが大きいほど、十分な容量（エネルギー密度）を発揮するための正極活物質を保持することが可能となる。一方、正極活物質層の厚さが小さいほど、放電レート特性が向上しうる。

［負極活物質層］
負極活物質層は、負極活物質を含む。また、負極活物質層は、必要に応じて、導電助剤、導電部材、バインダ、イオン伝導性ポリマー、リチウム塩等のその他の添加剤をさらに含む。

（負極活物質）
負極活物質としては、例えば、グラファイト（黒鉛）、ソフトカーボン、ハードカーボン等の炭素材料、リチウム−遷移金属複合酸化物（例えば、Ｌｉ_４Ｔｉ_５Ｏ_１２）、金属材料（スズ、シリコン）、リチウム合金系負極材料（例えばリチウム−スズ合金、リチウム−シリコン合金、リチウム−アルミニウム合金、リチウム−アルミニウム−マンガン合金等）などが挙げられる。場合によっては、２種以上の負極活物質が併用されてもよい。好ましくは、容量、出力特性の観点から、炭素材料、リチウム−遷移金属複合酸化物、リチウム合金系負極材料が、負極活物質として好ましく用いられる。なお、上記以外の負極活物質が用いられてもよいことは勿論である。

負極活物質の平均粒子径（体積平均粒子径）は特に制限されないが、高出力化の観点からは、好ましくは１〜１００μｍ、より好ましくは１〜３０μｍである。

なお、負極活物質層の実施形態については、負極活物質の材料以外は、「正極活物質層」の項で記載した内容と同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。

［電解質層］
電解質層は、セパレータに電解液（液体電解質）が保持されてなる構成を有している。

電解液（液体電解質）は、リチウムイオンのキャリヤーとしての機能を有する。電解液層を構成する電解液（液体電解質）は、有機溶媒にリチウム塩が溶解した形態を有する。用いられる有機溶媒としては、例えば、エチレンカーボネート（ＥＣ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、エチルメチルカーボネート等のカーボネート類が例示される。また、リチウム塩としては、Ｌｉ（Ｃ_２Ｆ_５ＳＯ_２）_２Ｎ、ＬｉＰＦ_６、ＬｉＢＦ_４、ＬｉＣｌＯ_４、ＬｉＡｓＦ_６、ＬｉＣＦ_３ＳＯ_３等の電極の活物質層に添加されうる化合物が同様に採用されうる。液体電解質は、上述した成分以外の添加剤をさらに含んでもよい。かような化合物の具体例としては、例えば、ビニレンカーボネート、メチルビニレンカーボネート、ジメチルビニレンカーボネート、フェニルビニレンカーボネート、ジフェニルビニレンカーボネート、エチルビニレンカーボネート、ジエチルビニレンカーボネート、ビニルエチレンカーボネート、１，２−ジビニルエチレンカーボネート、１−メチル−１−ビニルエチレンカーボネート、１−メチル−２−ビニルエチレンカーボネート、１−エチル−１−ビニルエチレンカーボネート、１−エチル−２−ビニルエチレンカーボネート、ビニルビニレンカーボネート、アリルエチレンカーボネート、ビニルオキシメチルエチレンカーボネート、アリルオキシメチルエチレンカーボネート、アクリルオキシメチルエチレンカーボネート、メタクリルオキシメチルエチレンカーボネート、エチニルエチレンカーボネート、プロパルギルエチレンカーボネート、エチニルオキシメチルエチレンカーボネート、プロパルギルオキシエチレンカーボネート、メチレンエチレンカーボネート、１，１−ジメチル−２−メチレンエチレンカーボネートなどが挙げられる。なかでも、ビニレンカーボネート、メチルビニレンカーボネート、ビニルエチレンカーボネートが好ましく、ビニレンカーボネート、ビニルエチレンカーボネートがより好ましい。これらの環式炭酸エステルは、１種のみが単独で用いられてもよいし、２種以上が併用されてもよい。

セパレータは、電解質を保持して正極と負極との間のリチウムイオン伝導性を確保する機能、及び正極と負極との間の隔壁としての機能を有する。

セパレータの形態としては、例えば、上記電解質を吸収保持するポリマーや繊維からなる多孔性シートのセパレータや不織布セパレータ等を挙げることができる。

ポリマーないし繊維からなる多孔性シートのセパレータとしては、例えば、微多孔質（微多孔膜）を用いることができる。該ポリマーないし繊維からなる多孔性シートの具体的な形態としては、例えば、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）などのポリオレフィン；これらを複数積層した積層体（例えば、ＰＰ／ＰＥ／ＰＰの３層構造をした積層体など）、ポリイミド、アラミド、ポリフッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン（ＰＶｄＦ−ＨＦＰ）等の炭化水素系樹脂、ガラス繊維などからなる微多孔質（微多孔膜）セパレータが挙げられる。

微多孔質（微多孔膜）セパレータの厚みは、使用用途により異なることから一義的に規定することはできない。一例を示せば、電気自動車（ＥＶ）やハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）、燃料電池自動車（ＦＣＶ）などのモータ駆動用二次電池などの用途におけるセパレータの厚みは、単層あるいは多層で４〜６０μｍであることが望ましい。前記微多孔質（微多孔膜）セパレータの微細孔径は、最大で１μｍ以下（通常、数十ｎｍ程度の孔径である）であることが望ましい。

不織布セパレータとしては、綿、レーヨン、アセテート、ナイロン、ポリエステル；ＰＰ、ＰＥなどのポリオレフィン；ポリイミド、アラミドなど従来公知のものを、単独又は混合して用いた不織布が挙げられる。また、不織布のかさ密度は、含浸させた高分子ゲル電解質により十分な電池特性が得られるものであればよく、特に制限されるべきものではない。さらに、不織布セパレータの厚さは、電解質層と同じであればよく、好ましくは５〜２００μｍであり、特に好ましくは１０〜１００μｍである。

また、前述した微多孔質（微多孔膜）セパレータ又は不織布セパレータを樹脂多孔質基体層として、これに耐熱絶縁層が積層されたものをセパレータとして用いることも好ましい（耐熱絶縁層付セパレータ）。耐熱絶縁層は、無機粒子及びバインダを含むセラミック層である。耐熱絶縁層付セパレータは融点又は熱軟化点が１５０℃以上、好ましくは２００℃以上である耐熱性の高いものを用いる。耐熱絶縁層を有することによって、温度上昇の際に増大するセパレータの内部応力が緩和されるため熱収縮抑制効果が得られうる。その結果、電池の電極間ショートの誘発を防ぐことができるため、温度上昇による性能低下が起こりにくい電池構成になる。また、耐熱絶縁層を有することによって、耐熱絶縁層付セパレータの機械的強度が向上し、セパレータの破膜が起こりにくい。さらに、熱収縮抑制効果及び機械的強度の高さから、電池の製造工程でセパレータがカールしにくくなる。

耐熱絶縁層における無機粒子は、耐熱絶縁層の機械的強度や熱収縮抑制効果に寄与する。無機粒子として使用される材料は特に制限されない。例えば、ケイ素、アルミニウム、ジルコニウム、チタンの酸化物（ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、ＺｒＯ_２、ＴｉＯ_２）、水酸化物、及び窒化物、ならびにこれらの複合体が挙げられる。これらの無機粒子は、ベーマイト、ゼオライト、アパタイト、カオリン、ムライト、スピネル、オリビン、マイカなどの鉱物資源由来のものであってもよいし、人工的に製造されたものであってもよい。また、これらの無機粒子は１種のみが単独で使用されてもよいし、２種以上が併用されてもよい。これらのうち、コストの観点から、シリカ（ＳｉＯ_２）又はアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）を用いることが好ましく、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）を用いることがより好ましい。

無機粒子の目付け量は、特に限定されるものではないが、５〜１５ｇ／ｍ^２であることが好ましい。この範囲であれば、十分なイオン伝導性が得られ、また、耐熱強度を維持する点で好ましい。

耐熱絶縁層におけるバインダは、無機粒子どうしや、無機粒子と樹脂多孔質基体層とを接着させる役割を有する。当該バインダによって、耐熱絶縁層が安定に形成され、また樹脂多孔質基体層及び耐熱絶縁層の間の剥離を防止される。

耐熱絶縁層に使用されるバインダは、特に制限はなく、例えば、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、ポリアクリロニトリル、セルロース、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリ塩化ビニル、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、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）、ポリフッ化ビニル（ＰＶＦ）、アクリル酸メチルなどの化合物がバインダとして用いられうる。このうち、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、アクリル酸メチル、又はポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）を用いることが好ましい。これらの化合物は、１種のみが単独で使用されてもよいし、２種以上が併用されてもよい。

耐熱絶縁層におけるバインダの含有量は、耐熱絶縁層１００質量％に対して、２〜２０質量％であることが好ましい。バインダの含有量が２質量％以上であると、耐熱絶縁層と樹脂多孔質基体層との間の剥離強度を高めることができ、セパレータの耐振動性を向上させることができる。一方、バインダの含有量が２０質量％以下であると、無機粒子の隙間が適度に保たれるため、十分なリチウムイオン伝導性を確保することができる。

耐熱絶縁層付セパレータの熱収縮率は、１５０℃、２ｇｆ／ｃｍ^２条件下、１時間保持後にＭＤ、ＴＤともに１０％以下であることが好ましい。このような耐熱性の高い材質を用いることで、発熱量が高くなり電池内部温度が１５０℃に達してもセパレータの収縮を有効に防止することができる。その結果、電池の電極間ショートの誘発を防ぐことができるため、温度上昇による性能低下が起こりにくい電池構成になる。

［正極集電板及び負極集電板］
集電板（２５、２７）を構成する材料は、特に制限されず、リチウムイオン二次電池用の集電板として従来用いられている公知の高導電性材料が用いられうる。集電板の構成材料としては、例えば、アルミニウム、銅、チタン、ニッケル、ステンレス鋼（ＳＵＳ）、これらの合金等の金属材料が好ましい。軽量、耐食性、高導電性の観点から、より好ましくはアルミニウム、銅であり、特に好ましくはアルミニウムである。なお、正極集電板２７と負極集電板２５とでは、同一の材料が用いられてもよいし、異なる材料が用いられてもよい。

［正極リード及び負極リード］
また、図示は省略するが、集電体１１と集電板（２５、２７）との間を正極リードや負極リードを介して電気的に接続してもよい。正極及び負極リードの構成材料としては、公知のリチウムイオン二次電池において用いられる材料が同様に採用されうる。なお、電池外装体から取り出された部分は、周辺機器や配線などに接触して漏電したりして製品（例えば、自動車部品、特に電子機器等）に影響を与えないように、耐熱絶縁性の熱収縮チューブなどにより被覆することが好ましい。

［シール部］
シール部（絶縁層）は、集電体同士の接触や単電池層の端部における短絡を防止する機能を有する。シール部を構成する材料としては、絶縁性、固体電解質の脱落に対するシール性や外部からの水分の透湿に対するシール性（密封性）、電池動作温度下での耐熱性等を有するものであればよい。例えば、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリイミド樹脂、ゴム（エチレン−プロピレン−ジエンゴム：ＥＰＤＭ）、等が用いられうる。また、イソシアネート系接着剤や、アクリル樹脂系接着剤、シアノアクリレート系接着剤などを用いてもよく、ホットメルト接着剤（ウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリオレフィン樹脂）などを用いてもよい。なかでも、耐蝕性、耐薬品性、作り易さ（製膜性）、経済性等の観点から、ポリエチレン樹脂やポリプロピレン樹脂が、絶縁層の構成材料として好ましく用いられ、非結晶性ポリプロピレン樹脂を主成分とするエチレン、プロピレン、ブテンを共重合した樹脂を用いることが、好ましい。

［電池外装体］
電池外装体としては、公知の金属缶ケースを用いることができるほか、図１に示すように発電要素を覆うことができる、アルミニウムを含むラミネートフィルム２９を用いた袋状のケースが用いられうる。該ラミネートフィルムには、例えば、ＰＰ、アルミニウム、ナイロンをこの順に積層してなる３層構造のラミネートフィルム等を用いることができるが、これらに何ら制限されるものではない。高出力化や冷却性能に優れ、ＥＶ、ＨＥＶ用の大型機器用電池に好適に利用することができるという観点から、ラミネートフィルムが望ましい。また、外部から掛かる発電要素への群圧を容易に調整することができ、所望の電解液層厚みへと調整容易であることから、電池外装体はアルミネートラミネートがより好ましい。

［セルサイズ］
図２は、二次電池の代表的な実施形態である扁平なリチウムイオン二次電池の外観を表した斜視図である。

図２に示すように、扁平な双極型二次電池５０では、長方形状の扁平な形状を有しており、その両側部からは電力を取り出すための正極タブ５８、負極タブ５９が引き出されている。発電要素５７は、双極型二次電池５０の電池外装体（ラミネートフィルム５２）によって包まれ、その周囲は熱融着されており、発電要素５７は、正極タブ５８及び負極タブ５９を外部に引き出した状態で密封されている。ここで、発電要素５７は、先に説明した図１に示す双極型二次電池１０の発電要素２１に相当するものである。発電要素５７は、双極型電極２３が、電解質層１７を介して複数積層されたものである。

なお、上記リチウムイオン二次電池は、積層型の扁平な形状のものに制限されるものではない。巻回型のリチウムイオン二次電池では、円筒型形状のものであってもよいし、こうした円筒型形状のものを変形させて、長方形状の扁平な形状にしたようなものであってもよいなど、特に制限されるものではない。上記円筒型の形状のものでは、その電池外装体に、ラミネートフィルムを用いてもよいし、従来の円筒缶（金属缶）を用いてもよいなど、特に制限されるものではない。好ましくは、発電要素がアルミニウムラミネートフィルムで外装される。当該形態により、軽量化が達成されうる。

また、図２に示すタブ５８、５９の取り出しに関しても、特に制限されるものではない。正極タブ５８と負極タブ５９とを同じ辺から引き出すようにしてもよいし、正極タブ５８と負極タブ５９をそれぞれ複数に分けて、各辺から取り出しようにしてもよいなど、図２に示すものに制限されるものではない。また、巻回型のリチウムイオン電池では、タブに変えて、例えば、円筒缶（金属缶）を利用して端子を形成すればよい。

一般的な電気自動車では、電池格納スペースが１７０Ｌ程度である。このスペースにセル及び充放電制御機器等の補機を格納するため、通常セルの格納スペース効率は５０％程度となる。この空間へのセルの積載効率が電気自動車の航続距離を支配する因子となる。単セルのサイズが小さくなると上記積載効率が損なわれるため、航続距離を確保できなくなる。

したがって、本発明において、発電要素を電池外装体で覆った電池構造体は大型であることが好ましい。具体的には、ラミネートセル電池の短辺の長さが１００ｍｍ以上であることが好ましい。かような大型の電池は、車両用途に用いることができる。ここで、ラミネートセル電池の短辺の長さとは、最も長さが短い辺を指す。短辺の長さの上限は特に限定されるものではないが、通常４００ｍｍ以下である。

［体積エネルギー密度及び定格放電容量］
一般的な電気自動車では、一回の充電による走行距離（航続距離）をいかに長くするかが重要な開発目標である。かような点を考慮すると、電池の体積エネルギー密度は１５７Ｗｈ／Ｌ以上であることが好ましく、かつ定格容量は２０Ｗｈ以上であることが好ましい。

また、電極の物理的な大きさの観点とは異なる、大型化電池の観点として、電池面積や電池容量の関係から電池の大型化を規定することもできる。例えば、扁平積層型ラミネート電池の場合には、定格容量に対する電池面積（電池外装体まで含めた電池の投影面積）の比の値が５ｃｍ^２／Ａｈ以上であり、かつ、定格容量が３Ａｈ以上である電池に対して本発明が適用されることが好ましい。このような大型でかつ高容量の電池においては、集電体から電解液が液漏れすることによる電池性能の低下という本発明の課題が特に顕在化しやすい。したがって、本発明の適用対象として、このような大型でかつ高容量の電池は特に適したものであるといえる。さらに、矩形状の電極のアスペクト比は１〜３であることが好ましく、１〜２であることがより好ましい。なお、電極のアスペクト比は矩形状の正極活物質層の縦横比として定義される。アスペクト比をかような範囲とすることで、車両要求性能と搭載スペースを両立できるという利点がある。

［組電池］
組電池は、電池を複数個接続して構成した物である。詳しくは少なくとも２つ以上用いて、直列化あるいは並列化あるいはその両方で構成されるものである。直列、並列化することで容量及び電圧を自由に調節することが可能になる。

電池が複数、直列に又は並列に接続して装脱着可能な小型の組電池を形成することもできる。そして、この装脱着可能な小型の組電池をさらに複数、直列に又は並列に接続して、高体積エネルギー密度、高体積出力密度が求められる車両駆動用電源や補助電源に適した大容量、大出力を持つ組電池を形成することもできる。何個の電池を接続して組電池を作製するか、また、何段の小型組電池を積層して大容量の組電池を作製するかは、搭載される車両（電気自動車）の電池容量や出力に応じて決めればよい。

［車両］
本実施形態の非水電解質二次電池は、長期使用しても放電容量が維持され、サイクル特性が良好である。さらに、体積エネルギー密度が高い。電気自動車やハイブリッド電気自動車や燃料電池車やハイブリッド燃料電池自動車などの車両用途においては、電気・携帯電子機器用途と比較して、高容量、大型化が求められるとともに、長寿命化が必要となる。したがって、上記非水電解質二次電池は、車両用の電源として、例えば、車両駆動用電源や補助電源に好適に利用することができる。

具体的には、電池又はこれらを複数個組み合わせてなる組電池を車両に搭載することができる。本発明では、長期信頼性及び出力特性に優れた高寿命の電池を構成できることから、こうした電池を搭載するとＥＶ走行距離の長いプラグインハイブリッド電気自動車や、一充電走行距離の長い電気自動車を構成できる。電池又はこれらを複数個組み合わせてなる組電池を、例えば、自動車ならばハイブリット車、燃料電池車、電気自動車（いずれも四輪車（乗用車、トラック、バスなどの商用車、軽自動車など）のほか、二輪車（バイク）や三輪車を含む）に用いることにより高寿命で信頼性の高い自動車となるからである。ただし、用途が自動車に限定されるわけではなく、例えば、他の車両、例えば、電車などの移動体の各種電源であっても適用は可能であるし、無停電電源装置などの載置用電源として利用することも可能である。

以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明する。ただし、本発明の技術的範囲が以下の実施例のみに制限されるわけではない。

実施例で使用した材料は、下記の通りである。

（Ａ）導電性フィラー
Ａ−１：黒鉛[ＢＥＴ比表面積１．８ｍ^２／ｇ、オイル吸収量３ｍＬ／１００ｇ、商品名「ＳＮＧ−ＷＸＡ１」、ＪＦＥケミカル株式会社製]
Ａ−２：ファーネスブラック[ＢＥＴ比表面積２５４ｍ^２／ｇ、オイル吸収量１７５ｍＬ／１００ｇ、商品名「Ｖｕｌｃａｎ（登録商標）Ｘ７２」、キャボットジャパン株式会社製]
Ａ−３：カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）[ＢＥＴ比表面積２３０ｍ^２／ｇ、オイル吸収量３３０ｍＬ／１００ｇ、商品名「ＡＭＣ（登録商標）」、宇部興産株式会社製]
Ａ−４：アセチレンブラック（ＡＢ）[ＢＥＴ比表面積６９ｍ^２／ｇ、オイル吸収量２１０ｍＬ／１００ｇ、商品名「デンカブラック（登録商標）」、デンカ株式会社製]。

なお、導電性フィラーのＢＥＴ比表面積は、「ＪＩＳ Ｚ ８８３０：２０１３ ガス吸着による粉体（固体）の比表面積測定方法に記載の６．３．１静的容量法」に準拠して測定した。また、導電性フィラーのオイル吸収量は、「ＪＩＳ Ｋ ６２１７−４：２００８ ゴム用カーボンブラック−基本特性−第４部：オイル吸収量の求め方（圧縮試料を含む）」に準拠して測定した。得られた導電性フィラーのオイル吸収量をＢＥＴ比表面積で除することにより、吸液係数を算出した。

（Ｂ）樹脂
Ｂ−１：ポリプロピレン樹脂[商品名「サンアロマーＰＣ６８４Ｓ」、サンアロマー株式会社製]。

＜集電体の作製＞
［実施例１］
２軸押出機にて、樹脂としてポリプロピレン樹脂（Ｂ−１）８１質量部、導電性フィラーとして黒鉛（Ａ−１）１９質量部を１８０℃、１００ｒｐｍ、滞留時間５分の条件で溶融混練して導電性樹脂組成物を得た。得られた導電性樹脂組成物をＴダイから押し出し、５０℃に温調した冷却ロールで圧延することで、導電性樹脂層（厚さ５０μｍ）のみからなる集電体を得た。

［実施例２］
導電性フィラーとしてファーネスブラック（Ａ−２）１９質量部を使用したこと以外は、実施例１と同様の方法で、導電性樹脂層のみからなる集電体を得た。

［実施例３］
導電性フィラーとしてカーボンナノチューブ（ＣＮＴ）（Ａ−３）１９質量部を使用したこと以外は、実施例１と同様の方法で、導電性樹脂層のみからなる集電体を得た。

［実施例４］
実施例３と同様の方法で、導電性樹脂層を作製した。この導電性樹脂層の一方の面に、真空蒸着法によりアルミニウムからなる金属層（厚さ１００ｎｍ）を形成することで、導電性樹脂層の一方の面に金属層を有する集電体を得た。

［実施例５］
導電性樹脂層の一方の面に、真空蒸着法により銅からなる金属層（厚さ１００ｎｍ）を形成したこと以外は、実施例４と同様の方法で、導電性樹脂層の一方の面に金属層を有する集電体を得た。

［実施例６］
実施例４と同様の方法で、導電性樹脂層の一方の面にアルミニウムからなる面に金属層を形成した。その後、導電性樹脂層の他方の面に、真空蒸着法により銅からなる金属層（厚さ１００ｎｍ）を形成することで、導電性樹脂層の両面に金属層を有する集電体を得た。

［比較例１］
導電性フィラーとしてアセチレンブラック（ＡＢ）（Ａ−４）１９質量部を使用したこと以外は、実施例１と同様の方法で、導電性樹脂層のみからなる集電体を得た。

＜電解液の調製＞
エチレンカーボネート（ＥＣ）及びジメチルカーボネート（ＤＭＣ）を体積比１：１で混合した混合液に、ＬｉＰＦ_６を１ｍｏｌ／Ｌの濃度で溶解させることで、電解液を得た。

＜リチウムイオン二次電池の作製＞
正極活物質としてのＬｉＮｉ_０．８Ｃｏ_０．１５Ａｌ_０．０５Ｏ_２粉末（体積平均粒子径４μｍ）７９質量部、導電性炭素フィラー［商品名「デンカブラック（登録商標）」、デンカ株式会社製］３質量部を、電解液１８質量部に添加した後、遊星撹拌型混合混練装置［「あわとり練太郎」、株式会社シンキー製］を用いて２０００ｒｐｍで１．５分間混合して正極活物質スラリーを調製した。

同様に、負極活物質としての難黒鉛化性炭素粒子［商品名「カーボトロン（登録商標）」、株式会社クレハ・バッテリー・マテリアルズ・ジャパン製、体積平均粒子径２５μｍ］６８質量部、炭素繊維［商品名「ドナカーボ・ミルド Ｓ−２４３」、大阪ガスケミカル株式会社製、平均繊維長５００μｍ、平均繊維径１３μｍ、電気伝導度２００ｍＳ／ｃｍ］２質量部を電解液３０質量部に添加、混合し、負極活物質スラリーを調製した。

正極集電体の一方の面に、正極スラリーを乾燥後の厚さが３３０μｍとなるように塗工し、５ＭＰａの圧力で約１０秒間プレスして正極を作製した。また、負極集電体の一方の面に、負極活物質スラリーを乾燥後の厚さが４００μｍとなるように塗工し、５ＭＰａの圧力で約１０秒間プレスして負極を作製した。

なお、実施例４の集電体を正極集電体として用いた場合は、アルミニウム層側に正極活物質層を形成して正極を作製し、負極集電体として用いた場合は、導電性樹脂層側に負極活物質層を形成して負極を作製した。実施例５の集電体を正極集電体として用いた場合は、導電性樹脂層側に正極活物質層を形成して正極を作製し、負極集電体として用いた場合は、銅層側に負極活物質層を形成して負極を作製した。実施例６の集電体を正極集電体として用いた場合は、アルミニウム層側に正極活物質層を形成して正極を作製し、負極集電体として用いた場合は、銅層側に負極活物質層を形成して負極を作製した。

正極の正極活物質層側と、負極の負極活物質層側とを対向させ、その間に電解液を含んだセパレータ［商品名「セルガード２５００」、セルガード社製、ポリプロピレン製、厚さ２５μｍ］を挟んで積層させ、活物質層の周辺部にシール部を配置し単電池層を形成した。この単電池層をラミネートフィルムで封止することによって、リチウムイオン二次電池を得た。

＜評価＞
（電解液漏れ）
リチウムイオン二次電池を、室温（２５℃）下、充放電測定装置［「バッテリーアナライザー１４７０型」、東陽テクニカ株式会社製］を用い、０．５Ｃの電流で４．２Ｖまで充電し、０．２Ｃの電流で２．５Ｖまで放電し、この充放電を１００サイクル繰り返した。１００サイクル後にラミネートフィルムを開封し、正極集電体の電解液の滲み・漏れの有無を目視により確認することで、電解液漏れの評価を行った。

（厚さ方向の抵抗値）
集電体をφ１１ｍｍに裁断し、抵抗測定装置［ＴＥＲ−２０００ＳＳ、アルバック理工株式会社製］を用いて、０．８ＭＰａの荷重をかけた状態での厚さ方向の抵抗値（貫通抵抗値）を測定した。詳細には、抵抗測定装置に０．８ＭＰａの荷重をかけてから６０秒後の抵抗値を測定した。そして、下記の式に示すように、抵抗値に、測定時の冶具の接触表面の面積（０．９４ｃｍ^２）をかけた値を厚さ方向の抵抗値（Ω・ｃｍ^２）とした。
厚さ方向の抵抗値（Ω・ｃｍ^２）＝抵抗値（Ω）×０．９４（ｃｍ^２）。

（電解液の吸液量）
集電体をエチレンカーボネート（ＥＣ）に室温（２５℃）で２４時間浸漬させた。その後、集電体を取り出し、表面をメタノールで洗浄した後、ガスクロマトグラフィー質量分析法（ＧＣ／ＭＳ）により集電体に吸液されたＥＣの質量（ｍｇ_ＥＣ）を測定した。得られたＥＣの質量（ｍｇ_ＥＣ）を、集電体の質量（ｇ_Ｆｏｉｌ）で除すことにより電解液の吸液量（ｍｇ_ＥＣ／ｇ_Ｆｏｉｌ）を算出した。

（耐電位性試験）
実施例１〜４及び比較例１の集電体について、耐電位性試験を行った。２０３２型コインセルの負極缶に、ガスケット、Ｌｉ箔（φ１５ｍｍ）、セパレータ（φ１７ｍｍ）を順に重ね、電解液１５０μＬを添加した。その上に、集電体（φ１５ｍｍ）、スペーサー（厚さ５００μｍ）を２つ、皿バネ、正極缶を順に重ねて封をし、評価用コインセルを作製した。充放電測定装置［「ＨＪ１００１ＳＭ８Ａ」、北斗電工株式会社製］を用いて評価用コインセルを電圧４．２Ｖまで充電し、電圧４．２Ｖの状態のまま２００時間保持した際の発生電流値を計測し、その電流量（酸化電流量）の総和により、集電体の耐電位性を評価した。なお、電流量が少ないと電池の構成部材として用いた際の構成部材由来の容量ロスが低減でき、長期にわたって優れた信頼性が発揮されうる。

結果を下記表１に示す。

表１に示されるように、吸液係数が３０μＬ／ｍ^２未満である導電性フィラーを用いた実施例１〜６の集電体によると、電解液漏れが防止できることが示された。

導電性樹脂層の表面に金属層を有する実施例４〜６では、電解液の吸液量及び厚さ方向の抵抗値が実施例１〜３と比較して有意に低減することが示された。

１０、５０ 双極型二次電池、
１１ 集電体、
１１ａ 正極側の最外層集電体、
１１ｂ 負極側の最外層集電体、
１３ 正極活物質層、
１５ 負極活物質層、
１７ 電解質層、
１９ 単電池層、
２１、５７ 発電要素、
２３ 双極型電極、
２５ 正極集電板（正極タブ）、
２７ 負極集電板（負極タブ）、
２９、５２ 電池外装体、
３１ シール部、
５８ 正極タブ、
５９ 負極タブ。

Claims (5)

1. 樹脂に導電性フィラーが分散されてなる導電性樹脂層を有する非水電解質二次電池用集電体であって、
   前記導電性フィラーのＢＥＴ比表面積に対するＪＩＳ Ｋ ６２１７−４：２００８に準拠して測定されたオイル吸収量の割合である吸液係数が３０μＬ／ｍ^２未満であり、
   前記導電性フィラーの含有量の割合が前記導電性樹脂層の総質量に対して１質量％超２０質量％未満である、非水電解質二次電池用集電体。
2. 前記吸液係数は１μＬ／ｍ^２超である、請求項１に記載の非水電解質二次電池用集電体。
3. 前記導電性フィラーは、炭素繊維及びカーボンブラックからなる群から選択される少なくとも１種を含む、請求項１又は２に記載の非水電解質二次電池用集電体。
4. 前記導電性樹脂層の少なくとも一方の表面にアルミニウム、銅、ニッケル及びチタンからなる群から選択される少なくとも１種を含む金属層を有する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の非水電解質二次電池用集電体。
5. 前記導電性樹脂層の一方の表面にアルミニウムを含む金属層を有し、他方の表面に銅、ニッケル及びチタンからなる群から選択される少なくとも１種を含む金属層を有する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の非水電解質二次電池用集電体。