JP2023000765A - リチウムイオン電池 - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、優れた充放電特性及び優れたレート特性を有するリチウムイオン電池を提供する。
【解決手段】本発明のリチウムイオン電池は、正極活物質層を有する正極と、負極活物質層を有する負極と、前記正極と前記負極との間に配置された多孔質絶縁層と、電解液とを備え、前記多孔質絶縁層は、複数の電気絶縁性粒子を有する多孔質構造を有し、かつ、前記負極活物質層に隣接して配置され、複数の電気絶縁性粒子のメジアン径は、１μｍ以上５μｍ以下であり、前記多孔質絶縁層の厚さは、５μｍ以上５０μｍ以下であり、前記電解液は、リチウム塩と、イオン液体とを含むことを特徴とする。
【選択図】図１
【解決手段】本発明のリチウムイオン電池は、正極活物質層を有する正極と、負極活物質層を有する負極と、前記正極と前記負極との間に配置された多孔質絶縁層と、電解液とを備え、前記多孔質絶縁層は、複数の電気絶縁性粒子を有する多孔質構造を有し、かつ、前記負極活物質層に隣接して配置され、複数の電気絶縁性粒子のメジアン径は、１μｍ以上５μｍ以下であり、前記多孔質絶縁層の厚さは、５μｍ以上５０μｍ以下であり、前記電解液は、リチウム塩と、イオン液体とを含むことを特徴とする。
【選択図】図１
Description
本発明は、リチウムイオン電池に関する。
リチウムイオン電池はエネルギー密度が高いため、スマートフォン、ノートパソコンなどの電子・電気機器に幅広く搭載されている。リチウムイオン電池では一般的に電解質としてリチウム塩を非水溶媒に溶解させた可燃性の非水電解質が用いられる。また、リチウムイオン電池では、過充電、正極－負極間の短絡などに起因して発熱する場合がある。さらに、正極活物質は、熱分解や過充電などにより結晶中の酸素を放出する場合がある。このため、リチウムイオン電池は、異常発熱や発火のおそれがある。
この異常発熱や発火による事故を防止するために、リチウムイオン電池の電解質溶媒にイオン液体を用いることが提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。イオン液体は、アニオンとカチオンから構成される液体であり、一般的に蒸気圧が低く不燃性である。従って、イオン液体を電解質の溶媒に用いることにより、リチウムイオン電池の安全性を向上させることができる。
この異常発熱や発火による事故を防止するために、リチウムイオン電池の電解質溶媒にイオン液体を用いることが提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。イオン液体は、アニオンとカチオンから構成される液体であり、一般的に蒸気圧が低く不燃性である。従って、イオン液体を電解質の溶媒に用いることにより、リチウムイオン電池の安全性を向上させることができる。
イオン液体は有機溶媒と比較してイオン伝導率が低い。このため、イオン液体電解質を用いる従来のリチウムイオン電池では、充放電中の正極活物質および負極活物質へのリチウムイオンの供給量が不均一になり、リチウムイオン電池の充放電特性が低下する。また、イオン液体電解質を用いる従来のリチウムイオン電池では、高レート充放電において正極活物質および負極活物質へのリチウムイオンの供給が停滞し、レート特性が低下する場合がある。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、優れた充放電特性及び優れたレート特性を有するリチウムイオン電池を提供する。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、優れた充放電特性及び優れたレート特性を有するリチウムイオン電池を提供する。
本発明は、正極活物質層を有する正極と、負極活物質層を有する負極と、前記正極と前記負極との間に配置された多孔質絶縁層と、電解液とを備え、前記多孔質絶縁層は、複数の電気絶縁性粒子を有する多孔質構造を有し、かつ、前記負極活物質層に隣接して配置され、複数の電気絶縁性粒子のメジアン径は、１μｍ以上５μｍ以下であり、前記多孔質絶縁層の厚さは、５μｍ以上５０μｍ以下であり、前記電解液は、リチウム塩と、イオン液体とを含むことを特徴とするリチウムイオン電池を提供する。
本発明のリチウムイオン電池は上記特徴を有することにより優れた充放電特性及び優れたレート特性を有する。このことは、本願発明者等が行った実験により明らかになった。
本発明のリチウムイオン電池は、正極活物質層を有する正極と、負極活物質層を有する負極と、前記正極と前記負極との間に配置された多孔質絶縁層と、電解液とを備え、前記多孔質絶縁層は、複数の電気絶縁性粒子を有する多孔質構造を有し、かつ、前記負極活物質層に隣接して配置され、複数の電気絶縁性粒子のメジアン径は、１μｍ以上５μｍ以下であり、前記多孔質絶縁層の厚さは、５μｍ以上５０μｍ以下であり、前記電解液は、リチウム塩と、イオン液体とを含むことを特徴とする。
本発明のリチウムイオン電池は、セパレータを備えることが好ましく、前記セパレータは、前記正極と前記負極との間に配置され、かつ、不織布又は多孔樹脂膜であり、前記多孔質絶縁層は、前記セパレータの少なくとも一方の主要面をコーティングし、前記セパレータは、前記多孔質絶縁層でコーティングされている前記セパレータの主要面が前記負極活物質層側となるように配置されることが好ましい。このことにより、リチウムイオン電池の充放電特性及びレート特性を向上させることができる。
前記多孔質絶縁層は、前記負極活物質層の表面をコーティングしてもよい。
前記電解液における前記リチウム塩の濃度は、１．６mol/L以上３．２mol/L以下であることが好ましい。
前記多孔質絶縁層は、前記負極活物質層の表面をコーティングしてもよい。
前記電解液における前記リチウム塩の濃度は、１．６mol/L以上３．２mol/L以下であることが好ましい。
好ましくは、前記イオン液体は、アニオン成分とカチオン成分とを含み、前記リチウム塩は、前記電解液においてリチウムイオンとアニオン成分とに解離する化合物であり、前記イオン液体のアニオン成分又は前記リチウム塩のアニオン成分は、ビス（フルオロスルホニル）アミドイオンである。
好ましくは、前記イオン液体は、アニオン成分とカチオン成分とを含み、前記イオン液体のカチオン成分は、鎖状又は環状の第４級アンモニウムイオンである。
前記電気絶縁性粒子は、セラミック粒子又は合成樹脂粒子であることが好ましい。
前記多孔質絶縁層の表面に前記電解液を滴下してから１０秒後に測定される接触角が６０度以下であることが好ましい。
好ましくは、前記イオン液体は、アニオン成分とカチオン成分とを含み、前記イオン液体のカチオン成分は、鎖状又は環状の第４級アンモニウムイオンである。
前記電気絶縁性粒子は、セラミック粒子又は合成樹脂粒子であることが好ましい。
前記多孔質絶縁層の表面に前記電解液を滴下してから１０秒後に測定される接触角が６０度以下であることが好ましい。
以下、図面を用いて本発明の一実施形態を説明する。図面や以下の記述中で示す構成は、例示であって、本発明の範囲は、図面や以下の記述中で示すものに限定されない。
図１及び図２はそれぞれ本実施形態のリチウムイオン電池の概略断面図であり、図３は多孔質絶縁層の表面拡大図である。
本実施形態のリチウムイオン電池２０は、正極活物質層７を有する正極２と、負極活物質層１２を有する負極３と、正極２と負極３との間に配置された多孔質絶縁層８と、電解液５とを備え、多孔質絶縁層８は、複数の電気絶縁性粒子９を有する多孔質構造を有し、かつ、負極活物質層１２に隣接して配置され、複数の電気絶縁性粒子９のメジアン径は、１μｍ以上５μｍ以下であり、多孔質絶縁層８の厚さは、５μｍ以上５０μｍ以下であり、電解液５は、リチウム塩と、イオン液体とを含むことを特徴とする。
リチウムイオン電池２０は、二次電池であってもよい。また、リチウムイオン電池２０は、正極２と負極３との間に配置されたセパレータ４を含むことができる。
本実施形態のリチウムイオン電池２０は、正極活物質層７を有する正極２と、負極活物質層１２を有する負極３と、正極２と負極３との間に配置された多孔質絶縁層８と、電解液５とを備え、多孔質絶縁層８は、複数の電気絶縁性粒子９を有する多孔質構造を有し、かつ、負極活物質層１２に隣接して配置され、複数の電気絶縁性粒子９のメジアン径は、１μｍ以上５μｍ以下であり、多孔質絶縁層８の厚さは、５μｍ以上５０μｍ以下であり、電解液５は、リチウム塩と、イオン液体とを含むことを特徴とする。
リチウムイオン電池２０は、二次電池であってもよい。また、リチウムイオン電池２０は、正極２と負極３との間に配置されたセパレータ４を含むことができる。
正極２は、正極集電シート６と、正極集電シート６上に設けられた多孔質の正極活物質層７とを有する。
正極集電シート６は、正極活物質層７を設けるための基材となるシートであり、正極電池端子と正極活物質層７とを電気的に接続する導電体である。また、正極集電シート６の一部が正極電池端子であってもよい。正極集電シート６は、例えば、アルミニウム箔である。
正極集電シート６は、正極活物質層７を設けるための基材となるシートであり、正極電池端子と正極活物質層７とを電気的に接続する導電体である。また、正極集電シート６の一部が正極電池端子であってもよい。正極集電シート６は、例えば、アルミニウム箔である。
正極活物質層７は、多孔質層であり、正極活物質を含む層である。正極活物質層７は、正極集電シート６の片面上に設けられてもよく、正極集電シート６の両面上にそれぞれ設けられてもよい。
正極活物質層７の厚さは、例えば、１μｍ以上１００μｍ以下である。
正極活物質層７の厚さを１μｍ以上とすることにより、正極２に含まれる正極活物質の量を多くすることができ、リチウムイオン電池の容量を大きくすることができる。また、正極活物質層７を塗工により容易に形成することが可能になる。
正極活物質層７の厚さを１００μｍ以下とすることにより、正極活物質層７と正極集電シート６との界面付近と、正極活物質層７の表面付近との間のリチウムイオンの移動距離（拡散距離）を短くすることができ、放電時に前記界面付近の細孔の電解液５においてリチウムイオンが不足すること及び充電時に前記界面付近の細孔の電解液５においてリチウムイオンが過剰になることを抑制することができる。
正極活物質層７の厚さは、例えば、１μｍ以上１００μｍ以下である。
正極活物質層７の厚さを１μｍ以上とすることにより、正極２に含まれる正極活物質の量を多くすることができ、リチウムイオン電池の容量を大きくすることができる。また、正極活物質層７を塗工により容易に形成することが可能になる。
正極活物質層７の厚さを１００μｍ以下とすることにより、正極活物質層７と正極集電シート６との界面付近と、正極活物質層７の表面付近との間のリチウムイオンの移動距離（拡散距離）を短くすることができ、放電時に前記界面付近の細孔の電解液５においてリチウムイオンが不足すること及び充電時に前記界面付近の細孔の電解液５においてリチウムイオンが過剰になることを抑制することができる。
正極活物質は、正極における電荷移動を伴う電子の受け渡しに直接関与する物質である。正極活物質層７に含まれる正極活物質は、例えば、ＬｉＣｏＯ2、ＬｉＮｉＯ2、ＬｉＮｉxＣｏ1-xＯ2（ｘ＝０．０１～０．９９）、ＬｉＭｎＯ2、ＬｉＭｎ2Ｏ4、ＬｉＣｏxＭｎyＮｉzＯ2（ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）またはオリビン型のＬｉＦｅＰＯ4やＬｉxＦｅ1-yＭyＰＯ4（ただし、０．０５≦ｘ≦１．２、０≦ｙ≦０．８であり、ＭはＭｎ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｖ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｇａ、Ｍｇ、Ｂ、Ｎｂのうち少なくとも１種以上である）などである。正極活物質層７は、これらの正極活物質を１種単独でまたは複数種混合で含むことができる。
正極活物質層７は、正極活物質の粉体がバインダーにより接着された多孔質構造を有することができる。このことにより、正極活物質層７は、正極活物質粒子間に細孔を有することができる。この細孔は電解液５で満たされ、正極活物質粒子の表面において電極反応が進行する。
例えば、リチウムイオン電池２０を充電する際には、正極活物質粒子に含まれるリチウム原子がリチウムイオン（Ｌｉ+）として電解液５に放出され、リチウムイオン電池２０が放電する際には、電解液５のリチウムイオンがリチウム原子として正極活物質粒子中に挿入される。
例えば、リチウムイオン電池２０を充電する際には、正極活物質粒子に含まれるリチウム原子がリチウムイオン（Ｌｉ+）として電解液５に放出され、リチウムイオン電池２０が放電する際には、電解液５のリチウムイオンがリチウム原子として正極活物質粒子中に挿入される。
正極活物質層７に含まれる正極活物質粒子は、その表面に導電皮膜を有することができる。このことにより、電極反応が進行する粒子表面の導電性を向上させることができ、正極２の内部抵抗を低くすることができる。導電皮膜は、例えば、炭素皮膜である。
正極活物質層７は、導電剤を含むことができる。このことにより、正極活物質層７の導電性を向上させることができ、正極２の内部抵抗を低減することができる。導電剤は、例えば、アセチレンブラックである。また、導電剤は、易黒鉛化性炭素であるコークス系ソフトカーボンの微粒子であってもよい。
正極活物質層７は、バインダーを含むことができる。バインダーは、例えば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）、スチレン-ブタジエン共重合体（SBR）、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、アクリロニトリルゴム、又はアクリロニトリルゴム－PTFE混合体などである。
正極活物質層７は、バインダーを含むことができる。バインダーは、例えば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）、スチレン-ブタジエン共重合体（SBR）、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、アクリロニトリルゴム、又はアクリロニトリルゴム－PTFE混合体などである。
例えば、正極活物質の粉末と、導電剤と、バインダーとを混合してスラリーを調製し、このスラリーを正極集電シート６上に塗布する（例えば、ロールtoロール塗工方式）。その後、塗布層を乾燥させ、プレス処理することにより正極活物質層７を形成することができる。スラリーの調製に用いる溶媒としては、水、ジメチルホルムアミド、Ｎ－メチルピロリドン、イソプロパノール、トルエン等が挙げられる。
負極３は、負極活物質を有する電極である。負極活物質は、負極における電荷移動を伴う電子の受け渡しに直接関与する物質である。負極活物質は、例えば、グラファイト、部分黒鉛化した炭素、ハードカーボン、ソフトカーボン、チタン酸リチウム（ＬＴＯ）、Ｓｎ合金などである。負極活物質層１２は、これらの負極活物質を一種単独で又は複数種混合で含むことができる。
負極３は、負極集電シート１１と、負極集電シート１１上に設けられた多孔質の負極活物質層１２とを備えることができる。負極集電シート１１は、負極活物質層１２を設けるための基材となるシートであり、負極電池端子と負極活物質層１２とを電気的に接続する導電体である。また、負極集電シート１１の一部が負極電池端子となってもよい。負極集電シート１１は、例えば、銅箔又はアルミニウム箔である。
負極活物質層１２は、多孔質層であり、負極活物質を含む層である。負極活物質層１２は、負極集電シート１１の片面上に設けられてもよく、負極集電シート１１の両面上にそれぞれ設けられてもよい。負極活物質層１２は、例えば、負極活物質の微粒子を含むことができる。図２に示したリチウムイオン電池のように、正極側の負極活物質層１２の表面は多孔質絶縁層８で覆われていてもよい。この場合、多孔質絶縁層８により正極２と負極３との短絡を防止できるため、セパレータ４を省略することができる。
負極活物質層１２は、バインダーを含むことができる。バインダーは、例えば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）、スチレン-ブタジエン共重合体（SBR）、アクリロニトリルゴム、カルボキシメチルセルロースナトリウム（ＣＭＣ）、アクリロニトリルゴム、又はアクリロニトリルゴム－ＰＴＦＥ混合体などである。
負極活物質層１２は、増粘剤を含むことができる。増粘剤は、例えば、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）である。
負極活物質層１２は、多孔質層であり、負極活物質を含む層である。負極活物質層１２は、負極集電シート１１の片面上に設けられてもよく、負極集電シート１１の両面上にそれぞれ設けられてもよい。負極活物質層１２は、例えば、負極活物質の微粒子を含むことができる。図２に示したリチウムイオン電池のように、正極側の負極活物質層１２の表面は多孔質絶縁層８で覆われていてもよい。この場合、多孔質絶縁層８により正極２と負極３との短絡を防止できるため、セパレータ４を省略することができる。
負極活物質層１２は、バインダーを含むことができる。バインダーは、例えば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）、スチレン-ブタジエン共重合体（SBR）、アクリロニトリルゴム、カルボキシメチルセルロースナトリウム（ＣＭＣ）、アクリロニトリルゴム、又はアクリロニトリルゴム－ＰＴＦＥ混合体などである。
負極活物質層１２は、増粘剤を含むことができる。増粘剤は、例えば、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）である。
負極活物質層１２の厚さは、例えば、１μｍ以上１００μｍ以下である。負極活物質層１２の厚さを１μｍ以上とすることにより、負極３に含まれる負極活物質の量を多くすることができ、リチウムイオン電池の容量を大きくすることができる。また、負極活物質層１２を塗工により容易に形成することが可能になる。負極活物質層１２の厚さを１００μｍ以下とすることにより、負極活物質層１２と負極集電シート１１との界面付近と、負極活物質層１２の表面付近との間のリチウムイオンの移動距離（拡散距離）を短くすることができ、充電時に前記界面付近の細孔の電解液５においてリチウムイオンが不足すること及び放電時に前記界面付近の細孔の電解液５においてリチウムイオンが過剰になることを抑制することができる。
負極活物質層１２は、負極活物質の粉体がバインダーにより接着された多孔質構造を有することができる。このことにより、負極活物質層１２は、負極活物質粒子間に細孔を有することができる。この細孔は電解液５で満たされ、負極活物質粒子の表面において電極反応が進行する。
例えば、リチウムイオン電池２０を充電する際には、電解液５のリチウムイオンがリチウム原子として負極活物質粒子中に挿入され、リチウムイオン電池２０が放電する際には、負極活物質粒子に含まれるリチウム原子がリチウムイオン（Ｌｉ+）として電解液５に放出される。
例えば、リチウムイオン電池２０を充電する際には、電解液５のリチウムイオンがリチウム原子として負極活物質粒子中に挿入され、リチウムイオン電池２０が放電する際には、負極活物質粒子に含まれるリチウム原子がリチウムイオン（Ｌｉ+）として電解液５に放出される。
例えば、負極活物質の粉末と、バインダーとを混合してスラリーを調製し、このスラリーを負極集電シート１１上に塗布する。その後、塗布層を乾燥させ、プレス処理することにより負極活物質層１２を形成することができる。スラリーの調製に用いる溶剤としては、例えば、水、ジメチルホルムアミド、Ｎ－メチルピロリドン、イソプロパノール、トルエン等である。
電解液５は、正極－負極間のイオン伝導媒体であり、アニオンとカチオンから構成されるイオン液体（溶媒）と、溶媒に溶解したリチウム塩とを含むイオン液体電解質である。電解液５は、ケーシング１６内に収容される。また、リチウムイオン電池２０は、正極－負極間のイオン伝導媒体として、電解液５と固体電解質の両方を含んでもよい。固体電解質は、例えば多孔質絶縁層８と正極の間に配置することができる。
イオン液体は一般的に蒸気圧が低く燃えにくいため、電解液５としてイオン液体電解質を用いることにより、リチウムイオン電池２０の安全性を向上させることができる。
イオン液体は一般的に蒸気圧が低く燃えにくいため、電解液５としてイオン液体電解質を用いることにより、リチウムイオン電池２０の安全性を向上させることができる。
イオン液体電解質５に含まれるイオン液体のカチオン成分は、鎖状又は環状の第４級アンモニウムイオンが好ましい。イオン液体のカチオン成分を鎖状又は環状の第４級アンモニウムイオンとすることで、イオン液体の粘度が抑制され、電解液５を正極２、負極３、セパレータ４に十分に含浸させることができる。鎖状第４級アンモニウムイオンは、例えば、下記化学式［１］で表されるアンモニウムイオン（ここで、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4はアルキル基又はアルコキシアルキル基である）が挙げられる。
環状第４級アンモニウムイオンは、例えば、下記の化学式［２］で表されるピロリジニウムカチオン（ここで、Ｒ1、Ｒ2はアルキル基又はアルコキシアルキル基である）、下記の化学式［３］で表されるイミダゾリウムカチオン（ここで、Ｒ1、Ｒ2はアルキル基又はアルコキシアルキル基であり、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5はアルキル基、アルコキシアルキル基又は水素原子である）が挙げられる。より具体的には、カチオン成分は、例えば、メチルプロピルピロリジニウムイオン（ＭＰＰイオン）、エチルメチルイミダゾリウムイオン（ＥＭＩイオン）などである。
イオン液体のアニオン成分は、ビス（フルオロスルホニル）アミドイオン（ＦＳＡイオン）が好ましい。イオン液体のアニオン成分をビス（フルオロスルホニル）アミドイオンとすることで、正極活物質および負極活物質と電解液５との界面が安定化し、リチウムイオン電池２０の充放電特性・レート特性を向上させることができる。また、イオン液体の粘度増大を抑制することができ、電解液５が正極、負極、セパレータに十分に含浸することができる。
イオン液体電解質５に含まれるリチウム塩（イオン液体に溶解したリチウム塩）は、電解液５においてリチウムイオンとアニオン成分とに解離している化合物である。このアニオン成分は、ビス（フルオロスルホニル）アミドイオンであることが好ましい。また、リチウム塩は、リチウムビス（フルオロスルホニル）アミド（以下、ＬｉＦＳＡという）が好ましい。リチウム塩のアニオン成分をビス（フルオロスルホニル）アミドイオンとすることで、正極活物質および負極活物質と電解液５との界面が安定化し、リチウムイオン電池２０の充放電特性・レート特性を向上させることができる。ただし、上記以外のリチウム塩を使用しても問題はない。
電解液５中のリチウム塩の濃度は、１．６mol/L以上３．２mol/L以下とすることができる。リチウム塩濃度を１．６mol/L以上とすることにより、イオン液体電解質５のイオン伝導率を大きくすることができ、リチウムイオン電池２０の充放電特性・レート特性を向上させることができる。また、リチウム塩濃度を３．２mol/L以下とすることにより、電解液５の粘度増大が抑制され、電解液５が正極２、負極３、セパレータ４に十分に含浸することができる。
電解液５の粘度は、特に限定されるものではないが、２５℃のときに３０mPa・s以上とすることができる。このことにより、電解液５のリチウム塩濃度を大きくすることが可能になる。
電解液５のイオン伝導率は、特に限定されるものではないが、２５℃のときに０．０１mS/cm以下とすることができる。このことにより、リチウムイオン電池２０の内部抵抗を小さくすることができる。
電解液５のイオン伝導率は、特に限定されるものではないが、２５℃のときに０．０１mS/cm以下とすることができる。このことにより、リチウムイオン電池２０の内部抵抗を小さくすることができる。
セパレータ４は、シート状であり、正極２と負極３との間に配置される。また、セパレータ４は、正極２、負極３と共に電極積層体を構成することができる。セパレータ４を設けることにより、正極２と負極３との間に短絡電流が流れることを防止することができる。また、セパレータ４は、多数の開口を有し、この開口が電解液５で満たされる。このことにより、正極２と負極３との間を伝導するリチウムイオンがセパレータ４を透過することができ、リチウムイオン電池２０の内部抵抗を低減することができる。
負極活物質層１２の正極２に面した表面が多孔質絶縁層８で覆われている場合、セパレータ４を省略することができる。この場合、多孔質絶縁層８が正極２と負極３との間に短絡電流が流れることを防止する。
負極活物質層１２の正極２に面した表面が多孔質絶縁層８で覆われている場合、セパレータ４を省略することができる。この場合、多孔質絶縁層８が正極２と負極３との間に短絡電流が流れることを防止する。
セパレータ４の少なくとも一方の主要面（セパレータの表面又は裏面）は、多孔質絶縁層８でコーティングされていてもよい。また、セパレータ４の両方の主要面（表面及び裏面）がそれぞれ多孔質絶縁層８でコーティングされていてもよい。
セパレータ４は、短絡電流が流れることを防止でき、正極－負極間を伝導するイオンが透過可能なものであれば特に限定されないが、例えば、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリアクリロニトリル、ポリエチレンテレフタレート、ポリアミド、ポリイミドなどの微多孔性フィルム（多孔樹脂膜）とすることができる。また、セパレータ４は、例えば、セルロース、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリアクリロニトリル、ポリエチレンテレフタレート、ポリアミド、ポリイミドなどの繊維のうち少なくとも１つを含む不織布であってもよい。
多孔質絶縁層８は、セパレータ４の主要面（基材シートの表面又は裏面）をコーティングする層又は負極活物質層１２の表面をコーティングする層である。
図１に示したリチウムイオン電池のように、多孔質絶縁層８がセパレータ４をコーティングする場合、多孔質絶縁層８は、セパレータ４の主要面の負極活物質層１２と隣接する部分を覆うように設けることができる。また、多孔質絶縁層８は、セパレータ４の主要面の全体を覆うように設けられてもよい。
図２に示したリチウムイオン電池のように、多孔質絶縁層８が負極活物質層１２をコーティングする場合、多孔質絶縁層８は、負極活物質層１２の負極集電シート１１の反対側の主要面の全体を覆うように設けることができる。
図１に示したリチウムイオン電池のように、多孔質絶縁層８がセパレータ４をコーティングする場合、多孔質絶縁層８は、セパレータ４の主要面の負極活物質層１２と隣接する部分を覆うように設けることができる。また、多孔質絶縁層８は、セパレータ４の主要面の全体を覆うように設けられてもよい。
図２に示したリチウムイオン電池のように、多孔質絶縁層８が負極活物質層１２をコーティングする場合、多孔質絶縁層８は、負極活物質層１２の負極集電シート１１の反対側の主要面の全体を覆うように設けることができる。
多孔質絶縁層８は、複数の電気絶縁性粒子を有する多孔質構造を有する。例えば、多孔質絶縁層８は、複数の電気絶縁性粒子９がバインダーにより接着された多孔質構造を有することができる。このことにより、電気的絶縁性粒子９の粒子間に開口１０を形成することができる。また、多孔質絶縁層８は、複数の電気絶縁性粒子９がバインダーなしで固着した多孔質構造を有してもよい。多孔質絶縁層８の多孔質構造内の開口は電解液５で満たされる。多孔質絶縁層８は、例えば、図３に示したような多孔質構造を有することができる。
多孔質絶縁層８に含まれる電気絶縁性粒子９は、電気絶縁性を有する粒子であれば特に限定されないが、例えば、セラミック粒子、合成樹脂粒子などである。セラミック粒子の材料は、例えば、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化チタン、酸化ジルコニウムなどである。合成樹脂粒子の材料は、例えば、ポリエステル、ポリアクリロニトリル、ポリエチレンテレフタレート、ポリアミド、ポリイミドなどである。
多孔質絶縁層８に含まれる電気絶縁性粒子９のメジアン径は、１μｍ以上５μｍ以下である。メジアン径が１μｍ以上であることにより、多孔質絶縁層８が十分な大きさの空孔を持つことができ、多孔質絶縁層８内にイオン液体電解質５が速やかに含浸することができる。また、メジアン径が５μｍ以下であることにより、充放電中の正極活物質および負極活物質へのリチウムイオンの供給が均一化される。さらに、高レート充放電においても正極活物質および負極活物質へのリチウムイオンの供給が速やかに行われる。
例えば、多孔質絶縁層８を形成する前の電気絶縁性粒子９の粉体について粒度分布（粒子径分布）を測定することにより、メジアン径を算出することができる。また、多孔質絶縁層８のＳＥＭ写真を用いて電気絶縁性粒子９の粒径を計測し、粒子径分布を作成し、この粒子径分布に基づきメジアン径を算出してもよい。
例えば、多孔質絶縁層８を形成する前の電気絶縁性粒子９の粉体について粒度分布（粒子径分布）を測定することにより、メジアン径を算出することができる。また、多孔質絶縁層８のＳＥＭ写真を用いて電気絶縁性粒子９の粒径を計測し、粒子径分布を作成し、この粒子径分布に基づきメジアン径を算出してもよい。
多孔質絶縁層８は、バインダーを含むことができる。バインダーは、例えば、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）、スチレン-ブタジエン共重合体（ＳＢＲ）、カルボキシメチルセルロースナトリウム（ＣＭＣ）、アクリロニトリルゴム、又はアクリロニトリルゴム－ＰＴＦＥ混合体などである。
多孔質絶縁層８の厚さは、５μｍ以上５０μｍ以下である。厚さが５μｍ以上であることにより、正極活物質および負極活物質が多孔質絶縁層８を貫通することがなく、正極２と負極３との間に短絡電流が流れることを防止することができる。また、厚さが５０μｍ以下であることにより、正極２と負極３との間の溶液抵抗が抑制され、高レート充放電においても正極活物質および負極活物質へのリチウムイオンの供給が速やかに行われる。
多孔質絶縁層８の空孔率は、特に限定されるものではないが、５０％以上９０％以下が好ましい。空孔率が５０％以上であることにより、多孔質絶縁層８が十分な体積のイオン液体電解質５を含有することができる。また、空孔率が９０％以下であることにより、多孔質絶縁層８が十分な機械的強度を持つことができる。
多孔質絶縁層８の透気度（ガーレー試験機法による透気度）は、特に限定されるものではないが、１ｓ／１００ｍＬ以上１００ｓ／１００ｍＬ以下が好ましい。透気度が１ｓ／１００ｍＬ以上であることにより、正極活物質および負極活物質が多孔質絶縁層８を貫通することがなく、正極２と負極３との間に短絡電流が流れることを防止することができる。また、透気度が１００ｓ／１００ｍＬ以下であることにより、多孔質絶縁層８にイオン液体電解質５が速やかに含浸することができる。
多孔質絶縁層８に電解液５を滴下してから１０秒後に測定される接触角は６０°以下である。接触角は多孔質絶縁層８と電解液５との親和性を示すパラメータであり、接触角が６０°以下であることにより、多孔質絶縁層８にイオン液体電解質５が速やかに含浸することができる。
多孔質絶縁層８は、負極活物質層１２に隣接して配置される。例えば、図１に示したリチウムイオン電池のように、セパレータ４をコーティングした多孔質絶縁層８を負極活物質層１２に隣接するように配置してもよい。また、例えば、図２に示したリチウムイオン電池のように、多孔質絶縁層８が負極活物質層１２をコーティングしてもよい。
負極活物質上では、電解質分解やリチウム析出などの副反応が発生しやすい。負極活物質層１２に隣接するように多孔質絶縁層８を配置することにより、充放電中の負極活物質へのリチウムイオンの供給が均一化され、副反応の発生を抑制することができる。このことにより、リチウムイオン電池２０の充放電特性及びレート特性を向上させることができる。このことは、本願発明者等が行った実験により明らかになった。
また、図１に示したリチウムイオン電池のように、セパレータ４は、多孔質絶縁層８でコーティングされていないセパレータ４の主要面が正極活物質層７と隣接するように配置することができる。
負極活物質上では、電解質分解やリチウム析出などの副反応が発生しやすい。負極活物質層１２に隣接するように多孔質絶縁層８を配置することにより、充放電中の負極活物質へのリチウムイオンの供給が均一化され、副反応の発生を抑制することができる。このことにより、リチウムイオン電池２０の充放電特性及びレート特性を向上させることができる。このことは、本願発明者等が行った実験により明らかになった。
また、図１に示したリチウムイオン電池のように、セパレータ４は、多孔質絶縁層８でコーティングされていないセパレータ４の主要面が正極活物質層７と隣接するように配置することができる。
リチウムイオン電池の作製
実施例１、２のリチウムイオン電池及び比較例１～７のリチウムイオン電池を作製した。
［実施例１］
９１質量％のリン酸鉄リチウム（正極活物質）と、４質量％のアセチレンブラック（導電剤）と、５質量％のポリフッ化ビニリデン（バインダー）とを混合した正極合剤をＮ－メチル－２－ピロリドン（分散媒）に分散させて正極スラリーを調製した。そして、この正極スラリーをアルミニウム箔（正極集電シート）の両面上にそれぞれ塗布し、分散媒を乾燥させることにより正極活物質層を有する正極を作製した。
実施例１、２のリチウムイオン電池及び比較例１～７のリチウムイオン電池を作製した。
［実施例１］
９１質量％のリン酸鉄リチウム（正極活物質）と、４質量％のアセチレンブラック（導電剤）と、５質量％のポリフッ化ビニリデン（バインダー）とを混合した正極合剤をＮ－メチル－２－ピロリドン（分散媒）に分散させて正極スラリーを調製した。そして、この正極スラリーをアルミニウム箔（正極集電シート）の両面上にそれぞれ塗布し、分散媒を乾燥させることにより正極活物質層を有する正極を作製した。
９４質量％のソフトカーボン（負極活物質）と、５質量％のスチレン・ブタジエンゴム（バインダー）と、１質量％のカルボキシメチルセルロースとを混合した負極合剤を水（分散媒）に分散させて負極スラリーを調製した。そして、この負極スラリーを銅箔（負極集電シート）の両面上にそれぞれ塗布し、分散媒を乾燥させることにより負極活物質層を有する負極を作製した。
電気絶縁性粒子である酸化マグネシウム粒子（メジアン径：３μｍ）と、バインダーとを水に分散させＭｇＯスラリーを調製した。そして、このＭｇＯスラリーをポリエステル繊維（繊維径：５μｍ～１０μｍ）の不織布（厚さ：１５μｍ）（セパレータ）の片方の主要面（表面又は裏面）に塗布し乾燥させることにより、多孔質絶縁層（ＭｇＯ層）（厚さ：１０μｍ）を形成し、二層構造のセパレータを作製した。
リチウム塩（溶質）であるリチウムビス（フルオロスルホニル）アミド（LiFSA）を、溶媒（イオン液体）であるＮ-メチル-Ｎ-プロピルピロリジニウム－ビス（フルオロスルホニル）アミド（MPP-FSA）に２．４mol/Lの濃度で溶解してイオン液体電解質を調製した。
上述の正極、負極、セパレータ及び電解液を用いて、図１に示したようなリチウムイオン電池（パウチ電池）を作製した。
具体的には、１枚の正極を２枚のセパレータで挟み込み、この積層体を２枚の負極で挟み込み電極積層体を作製した。この際、２枚のセパレータの多孔質絶縁層（ＭｇＯ層）がそれぞれ負極活物質層と隣接し、２枚のセパレータの不織布がそれぞれ正極活物質層と隣接するようにセパレータを配置した。作製した電極積層体を正極集電シートの端子部及び負極集電シートの端子部が外部に露出するようにラミネートフィルムで挟み込み、ラミネートフィルムの周縁部を電解液の注液口を残して融着させた。その後、調製したイオン液体電解質を注液口からラミネートフィルムのパウチ中に注液し、注液口を融着させることによりリチウムイオン電池（パウチ電池）を作製した。
具体的には、１枚の正極を２枚のセパレータで挟み込み、この積層体を２枚の負極で挟み込み電極積層体を作製した。この際、２枚のセパレータの多孔質絶縁層（ＭｇＯ層）がそれぞれ負極活物質層と隣接し、２枚のセパレータの不織布がそれぞれ正極活物質層と隣接するようにセパレータを配置した。作製した電極積層体を正極集電シートの端子部及び負極集電シートの端子部が外部に露出するようにラミネートフィルムで挟み込み、ラミネートフィルムの周縁部を電解液の注液口を残して融着させた。その後、調製したイオン液体電解質を注液口からラミネートフィルムのパウチ中に注液し、注液口を融着させることによりリチウムイオン電池（パウチ電池）を作製した。
［比較例１］
電極積層体において、２枚のセパレータの多孔質絶縁層（ＭｇＯ層）がそれぞれ正極活物質層と隣接し、２枚のセパレータの不織布がそれぞれ負極活物質層と隣接するようにセパレータを配置したこと以外は、実施例１と同様にリチウムイオン電池（パウチ電池）を作製した。
電極積層体において、２枚のセパレータの多孔質絶縁層（ＭｇＯ層）がそれぞれ正極活物質層と隣接し、２枚のセパレータの不織布がそれぞれ負極活物質層と隣接するようにセパレータを配置したこと以外は、実施例１と同様にリチウムイオン電池（パウチ電池）を作製した。
［比較例２］
多孔質絶縁層を有さないポリエステル繊維（繊維径：５μｍ～１０μｍ）の不織布（厚さ：２０μｍ）をセパレータとして用いたこと以外は、実施例１と同様にリチウムイオン電池（パウチ電池）を作製した。
多孔質絶縁層を有さないポリエステル繊維（繊維径：５μｍ～１０μｍ）の不織布（厚さ：２０μｍ）をセパレータとして用いたこと以外は、実施例１と同様にリチウムイオン電池（パウチ電池）を作製した。
［実施例２］
リチウム塩（溶質）であるLiFSAを、溶媒である１-エチル-３-メチルイミダゾリウム－ビス（フルオロスルホニル）アミド（EMI-FSA）に２．７mol/Lの濃度で溶解して調製したイオン液体電解質を用いたこと以外は実施例１と同様にリチウムイオン電池（パウチ電池）を作製した。
リチウム塩（溶質）であるLiFSAを、溶媒である１-エチル-３-メチルイミダゾリウム－ビス（フルオロスルホニル）アミド（EMI-FSA）に２．７mol/Lの濃度で溶解して調製したイオン液体電解質を用いたこと以外は実施例１と同様にリチウムイオン電池（パウチ電池）を作製した。
［比較例３］
電極積層体において、２枚のセパレータの多孔質絶縁層（ＭｇＯ層）がそれぞれ正極活物質層と隣接し、２枚のセパレータの不織布がそれぞれ負極活物質層と隣接するようにセパレータを配置したこと以外は、実施例２と同様にリチウムイオン電池（パウチ電池）を作製した。
電極積層体において、２枚のセパレータの多孔質絶縁層（ＭｇＯ層）がそれぞれ正極活物質層と隣接し、２枚のセパレータの不織布がそれぞれ負極活物質層と隣接するようにセパレータを配置したこと以外は、実施例２と同様にリチウムイオン電池（パウチ電池）を作製した。
［比較例４］
多孔質絶縁層を有さないポリエステル繊維（繊維径：５μｍ～１０μｍ）の不織布（厚さ：２０μｍ）をセパレータとして用いたこと以外は、実施例２と同様にリチウムイオン電池（パウチ電池）を作製した。
多孔質絶縁層を有さないポリエステル繊維（繊維径：５μｍ～１０μｍ）の不織布（厚さ：２０μｍ）をセパレータとして用いたこと以外は、実施例２と同様にリチウムイオン電池（パウチ電池）を作製した。
［比較例５］
リチウム塩（溶質）であるＬｉＰＦ6を、カーボネート系溶媒（ＥＣ／ＤＥＣ／ＥＭＣ＝２７．５／５．０／６７．５（添加剤として０．７％ＶＣ、０．３％ＦＥＣを含む））に１．２mol/Lの濃度で溶解して調製した有機液体電解質を使用したこと以外は、実施例１と同様にリチウムイオン電池（パウチ電池）を作製した。
リチウム塩（溶質）であるＬｉＰＦ6を、カーボネート系溶媒（ＥＣ／ＤＥＣ／ＥＭＣ＝２７．５／５．０／６７．５（添加剤として０．７％ＶＣ、０．３％ＦＥＣを含む））に１．２mol/Lの濃度で溶解して調製した有機液体電解質を使用したこと以外は、実施例１と同様にリチウムイオン電池（パウチ電池）を作製した。
［比較例６］
電極積層体において、２枚のセパレータの多孔質絶縁層（ＭｇＯ層）がそれぞれ正極活物質層と隣接し、２枚のセパレータの不織布がそれぞれ負極活物質層と隣接するようにセパレータを配置したこと以外は、比較例５と同様にリチウムイオン電池（パウチ電池）を作製した。
電極積層体において、２枚のセパレータの多孔質絶縁層（ＭｇＯ層）がそれぞれ正極活物質層と隣接し、２枚のセパレータの不織布がそれぞれ負極活物質層と隣接するようにセパレータを配置したこと以外は、比較例５と同様にリチウムイオン電池（パウチ電池）を作製した。
［比較例７］
多孔質絶縁層を有さないポリエステル繊維（繊維径：５μｍ～１０μｍ）の不織布（厚さ：２０μｍ）をセパレータとして用いたこと以外は、比較例５と同様にリチウムイオン電池（パウチ電池）を作製した。
多孔質絶縁層を有さないポリエステル繊維（繊維径：５μｍ～１０μｍ）の不織布（厚さ：２０μｍ）をセパレータとして用いたこと以外は、比較例５と同様にリチウムイオン電池（パウチ電池）を作製した。
電解質の粘度の測定
回転粘度計を用いて、実施例１及び実施例２で調製したイオン液体電解質の粘度の測定を行った。
実施例１で調製したイオン液体電解質の粘度は１７０mPa・sであり、実施例２で調製したイオン液体電解質の粘度は９０mPa・sであった。
回転粘度計を用いて、実施例１及び実施例２で調製したイオン液体電解質の粘度の測定を行った。
実施例１で調製したイオン液体電解質の粘度は１７０mPa・sであり、実施例２で調製したイオン液体電解質の粘度は９０mPa・sであった。
接触角の測定
作製したセパレータの表面に、イオン液体電解質をディスペンサを用いて滴下し、滴下してから１０秒後の接触角を計測した。
二層構造のセパレータの多孔質絶縁層表面に調製したLiFSA-MPPFSA電解質を滴下したときの接触角は４１°であり、二層構造のセパレータの不織布表面に調製したLiFSA-MPPFSA電解質を滴下したときの接触角は３０°であり、二層構造のセパレータの多孔質絶縁層表面に調製したLiFSA-EMIFSA電解質を滴下したときの接触角は３０°であり、二層構造のセパレータの不織布表面に調製したLiFSA-EMIFSA電解質を滴下したときの接触角は２９°であった。
作製したセパレータの表面に、イオン液体電解質をディスペンサを用いて滴下し、滴下してから１０秒後の接触角を計測した。
二層構造のセパレータの多孔質絶縁層表面に調製したLiFSA-MPPFSA電解質を滴下したときの接触角は４１°であり、二層構造のセパレータの不織布表面に調製したLiFSA-MPPFSA電解質を滴下したときの接触角は３０°であり、二層構造のセパレータの多孔質絶縁層表面に調製したLiFSA-EMIFSA電解質を滴下したときの接触角は３０°であり、二層構造のセパレータの不織布表面に調製したLiFSA-EMIFSA電解質を滴下したときの接触角は２９°であった。
充放電試験
実施例１、２及び比較例１～７のリチウムイオン電池を用いて充放電試験を行った。具体的には、２５℃において、０．１Ｃの電流値で電圧が３．６Ｖになるまでリチウムイオン電池を定電流充電し、続けて３．６Ｖの電圧で電流値が０．０５Ｃになるまで定電圧充電を行った。５分間の休止後、０．１Ｃの電流値で電圧が２．０Ｖになるまで定電流放電を行った。ここで、電流値の単位Ｃは、電池容量を１時間で完全に充電又は放電するときの電流値である。このときの充電容量を初回充電容量とし、このときの放電容量を初回放電容量（０．１Ｃ放電容量）として、以下の式（１）から初回充放電効率を算出した。
初回充放電効率（％）＝初回放電容量÷初回充電容量×１００ （１）
実施例１、２及び比較例１～７のリチウムイオン電池を用いて充放電試験を行った。具体的には、２５℃において、０．１Ｃの電流値で電圧が３．６Ｖになるまでリチウムイオン電池を定電流充電し、続けて３．６Ｖの電圧で電流値が０．０５Ｃになるまで定電圧充電を行った。５分間の休止後、０．１Ｃの電流値で電圧が２．０Ｖになるまで定電流放電を行った。ここで、電流値の単位Ｃは、電池容量を１時間で完全に充電又は放電するときの電流値である。このときの充電容量を初回充電容量とし、このときの放電容量を初回放電容量（０．１Ｃ放電容量）として、以下の式（１）から初回充放電効率を算出した。
初回充放電効率（％）＝初回放電容量÷初回充電容量×１００ （１）
その後、１Ｃの電流値で電圧が３．６Ｖになるまで定電流充電を行い、続けて３．６Ｖの電圧で電流値が０．０５Ｃになるまで定電圧充電を行った。５分間の休止後、１Ｃの電流値で電圧が２．０Ｖになるまで定電流放電を行った。このときの放電容量を１Ｃ放電容量とし、前記初回放電容量を０．１Ｃ放電容量として、以下の式（２）からレート特性の指標となる値を算出した。
レート特性（％）＝１Ｃ放電容量÷０．１Ｃ放電容量×１００ （２）
レート特性（％）＝１Ｃ放電容量÷０．１Ｃ放電容量×１００ （２）
ＳＥＭ観察
二層構造セパレータの多孔質絶縁層のＳＥＭ観察及び二層構造セパレータのポリエステル繊維不織布のＳＥＭ観察を行った。
二層構造セパレータの多孔質絶縁層のＳＥＭ観察及び二層構造セパレータのポリエステル繊維不織布のＳＥＭ観察を行った。
測定結果及び評価
充放電試験の測定結果を表１に示す。また、図４は多孔質絶縁層のＳＥＭ像であり、図５はポリエステル繊維不織布のＳＥＭ像である。
充放電試験の測定結果を表１に示す。また、図４は多孔質絶縁層のＳＥＭ像であり、図５はポリエステル繊維不織布のＳＥＭ像である。
実施例１の電池および比較例１、２の電池はセパレータ以外は全く同じ構成であるが、多孔質絶縁層（ＭｇＯ層）が負極側となるようにセパレータが配置された実施例１の電池の初回充放電効率及びレート特性が比較例１、２の電池の値を上回っている。
上記と同様に、実施例２の電池および比較例３、４の電池はセパレータ以外は全く同じ構成であるが、多孔質絶縁層（ＭｇＯ層）が負極側となるようにセパレータが配置された実施例２の電池の初回充放電効率およびレート特性は、比較例３、４の電池の値を上回っている。
従って、イオン液体電解質を用いたリチウムイオン電池において、電気絶縁性粒子から構成される多孔質絶縁層が負極側となるように二層構造のセパレータを配置した電池が優れた充放電特性・レート特性を有することがわかった。
上記と同様に、実施例２の電池および比較例３、４の電池はセパレータ以外は全く同じ構成であるが、多孔質絶縁層（ＭｇＯ層）が負極側となるようにセパレータが配置された実施例２の電池の初回充放電効率およびレート特性は、比較例３、４の電池の値を上回っている。
従って、イオン液体電解質を用いたリチウムイオン電池において、電気絶縁性粒子から構成される多孔質絶縁層が負極側となるように二層構造のセパレータを配置した電池が優れた充放電特性・レート特性を有することがわかった。
この理由は明らかではないが、多孔質絶縁層が負極側となるように二層構造のセパレータを配置することにより、充放電中の正極活物質および負極活物質へのリチウムイオンの供給が均一化され、さらに、高レート充放電においても正極活物質および負極活物質へのリチウムイオンの供給が速やかに行われると考えられる。そのため、実施例１、２のリチウムイオン電池が優れた充放電特性・レート特性を有すると考えられる。
また、比較例５～７の電池は、イオン液体電解質の代わりに有機液体電解質を使用したが、これらの電池の初回充放電効率およびレート特性は、多孔質絶縁層の配置および有無によらず同程度である。
従って、本発明の効果は、イオン液体電解質を用いたリチウムイオン電池にのみ特異的に現れるものである。
従って、本発明の効果は、イオン液体電解質を用いたリチウムイオン電池にのみ特異的に現れるものである。
２：正極 ３：負極 ４：セパレータ ５：電解液（イオン液体電解質） ６：正極集電シート ７：正極活物質層 ８：多孔質絶縁層 ９：電気絶縁性粒子 １０：開口 １１：負極集電シート １２：負極活物質層 １６：ケーシング ２０：リチウムイオン電池
Claims (8)
- 正極活物質層を有する正極と、負極活物質層を有する負極と、前記正極と前記負極との間に配置された多孔質絶縁層と、電解液とを備え、
前記多孔質絶縁層は、複数の電気絶縁性粒子を有する多孔質構造を有し、かつ、前記負極活物質層に隣接して配置され、
複数の電気絶縁性粒子のメジアン径は、１μｍ以上５μｍ以下であり、
前記多孔質絶縁層の厚さは、５μｍ以上５０μｍ以下であり、
前記電解液は、リチウム塩と、イオン液体とを含むことを特徴とするリチウムイオン電池。 - セパレータをさらに備え、
前記セパレータは、前記正極と前記負極との間に配置され、かつ、不織布又は多孔樹脂膜であり、
前記多孔質絶縁層は、前記セパレータの少なくとも一方の主要面をコーティングし、
前記セパレータは、前記多孔質絶縁層でコーティングされている前記セパレータの主要面が前記負極活物質層側となるように配置された請求項１に記載のリチウムイオン電池。 - 前記多孔質絶縁層は、前記負極活物質層の表面をコーティングする請求項１に記載のリチウムイオン電池。
- 前記電解液における前記リチウム塩の濃度は、１．６mol/L以上３．２mol/L以下である請求項１～３のいずれか1つに記載のリチウムイオン電池。
- 前記イオン液体は、アニオン成分とカチオン成分とを含み、
前記リチウム塩は、前記電解液においてリチウムイオンとアニオン成分とに解離している化合物であり、
前記イオン液体のアニオン成分又は前記リチウム塩のアニオン成分は、ビス（フルオロスルホニル）アミドイオンである請求項１～４のいずれか１つに記載のリチウムイオン電池。 - 前記イオン液体は、アニオン成分とカチオン成分とを含み、
前記イオン液体のカチオン成分は、鎖状又は環状の第４級アンモニウムイオンである請求項１～５のいずれか１つに記載のリチウムイオン電池。 - 前記電気絶縁性粒子は、セラミック粒子又は合成樹脂粒子である請求項１～６のいずれか１つに記載のリチウムイオン電池。
- 前記多孔質絶縁層の表面に前記電解液を滴下してから１０秒後に測定される接触角が６０度以下である請求項１～７のいずれか１つに記載のリチウムイオン電池。
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