JP2024043351A - 電極、電池、電池パック、車両、及び定置用電源 - Google Patents

Abstract

【課題】高密度で、かつ平坦性に優れた電極、この電極を備えた電池、電池パック、車両、及び定置用電源を提供する。【解決手段】実施形態によれば、集電体５１と、集電体５１に積層され、活物質を含む合材層５２とを具備する電極１が提供される。集電体５１における厚さの標準偏差を、集電体５１の平均厚さで規格化した値σｍａｘが２％以上４０％以下である。【選択図】 図２

Description

本発明の実施形態は、電極、電池、電池パック、車両、及び定置用電源に関する。

一次電池、二次電池、コンデンサ等の電気化学セルの電極として、樹脂を含む集電体を用いた電極が検討されている。この電極は、例えば、樹脂を含む集電体に、活物質を含むスラリーを塗布し、乾燥し、プレスし、必要に応じて裁断することにより製造される。集電体の一部が集電タブまたは集電リードを兼ねる場合、あるいは裁断のため、集電体の一部にスラリーを塗布しない未塗工部を設けることがある。未塗工部の厚さは、集電体にスラリーが塗工された部分よりも薄くなる。この厚さの違いによって、プレス工程で集電体に皺などのよれが生じやすくなる。よれは、電極を高密度にするためにプレス圧を高めると顕著になる。また、この現象は、樹脂を含む集電体だけではなく、樹脂のように柔らかい材料で形成された集電体にも生じ得る。

従って、柔らかい材料で形成された集電体を備えた電極には、高密度化を図ろうとすると、平坦性が低下する、すなわち高密度化と平坦性の両立に課題を有する。

特開２０１７－８４５０７号公報 ＷＯ２０２１－２３０３６０号公報 特開２０１７－０１０９３７号公報

解決しようとする課題は、高密度で、かつ平坦性に優れた電極、この電極を備えた電池、電池パック、車両、及び定置用電源を提供することである。

実施形態によれば、集電体と、集電体に積層され、活物質を含む合材層とを具備する電極が提供される。集電体における厚さの標準偏差を、集電体の平均厚さで規格化した値をσｍａｘ[％]の範囲が２％以上４０％以下である。

実施形態によれば、正極と、負極と、電解質とを含む電池が提供される。正極及び／または負極が、実施形態のいずれかの電極である。

実施形態によれば、実施形態の電池を具備した電池パックが提供される。

また、実施形態によれば、実施形態の電池パックを具備した車両が提供される。

また、実施形態によれば、実施形態の電池パックを具備した定置用電源が提供される。

実施形態の電極の第１例の平面図。 図１に示す電極をII－II線で示す第１方向に沿って切断することにより得られる断面図。 図１に示す電極をIII－III線で示す第２方向に沿って切断することにより得られる断面図。 図１に示す電極の製造におけるプレス工程を示す断面図。 図１に示す電極の製造における裁断工程を示す平面図。 実施形態の電極の第１例の別構造を第１方向に沿って切断することにより得られる断面図。 実施形態の電極の第２例を第１方向に沿って切断することにより得られる断面図。 図７に示す電極の製造におけるプレス工程を示す断面図。 実施形態の電極の第２例の別構造を第１方向に沿って切断することにより得られる断面図。 実施形態の電極の第３例を第１方向に沿って切断することにより得られる断面図。 図１０に示す電極の製造におけるプレス工程を示す断面図。 実施形態の電極の第３例の別構造を第１方向に沿って切断することにより得られる断面図。 実施形態の電極から電極試料を得る方法を示した模式図。 図１３に示す電極試料の厚さを測定する方法を説明するための模式図。 実施形態に係る二次電池の一例を概略的に示す断面図。 図１５に示す二次電池のXVI－XVI線に沿った概略断面図。 実施形態に係る二次電池の他の例を概略的に示す部分切欠斜視図。 図１７に示す二次電池のＥ部を拡大した断面図。 実施形態に係る組電池の一例を概略的に示す斜視図。 実施形態に係る電池パックの他の例を概略的に示す分解斜視図。 図２０に示す電池パックの電気回路の一例を示すブロック図。 実施形態に係る車両の一例を概略的に示す部分透過図。 実施形態に係る定置用電源を含むシステムの一例を示すブロック図。

（第１の実施形態）
第１の実施形態によれば、電極が提供される。電極は、集電体と、集電体に積層され、活物質を含む合材層とを含む。集電体における厚さの標準偏差を、集電体の平均厚さで規格化した値をσｍａｘ[％]の範囲が２％以上４０％以下である。また、集電体の厚さの最大値をＴ１とし、集電体の厚さの最小値をＴ２とした際に、Ｔ１／Ｔ２で表される比ｄが１．５≦ｄ≦５．０であることが好ましい。

σｍａｘ[％]を２％未満にすると、本実施形態にかかる電極合材層において高密度を得られない。σｍａｘ[％]を２％以上にすることにより、電極密度を高くすることができるものの、σｍａｘ[％]が４０％を超えるものは、電極の平坦性に劣る。その結果、電極において電流密度のばらつきが大きくなるため、合材層において活物質の劣化が部分的に進む。そのため、電極の容量が低下して寿命が短くなる。従って、実施形態の電極によれば、高密度で、かつ平坦性に優れる電極を提供することができる。σｍａｘ[％]のより好ましい範囲は、３％以上２０％以下である。

比ｄを１．５≦ｄ≦５．０に設定するのが望ましい理由を以下に説明する。比ｄを１．５以上にすることで、σｍａｘ[％]が前記範囲内であるのみの場合より高密度を得られる。比ｄを１．５以上にすることにより、電極密度を高くすることができる。また、σｍａｘ[％]が前記範囲内である時に比ｄを５．０以下にすることにより、電極の平坦性を高くすることができる。従って、σｍａｘ[％]の範囲が２％以上４０％以下にし、かつ比ｄを１．５≦ｄ≦５．０に設定することにより、電極の密度と平坦性をより改善することができる。比ｄのより好ましい範囲は、1.7以上4.5以下である。

実施形態の電極を、図１～図１２を参照して説明する。

（実施形態の電極の第１例）
図１は、実施形態の電極の第１例についての平面図である。電極１は、長尺状の集電体５１と、集電体５１に積層され、活物質を含む合材層５２とを含む。ここで、電極１の短辺方向を第１方向５３、電極１の長辺方向を第２方向５４とする。合材層５２は、集電体５１の第１方向５３と第２方向５４で規定される２つの表面（以下、２つの主面と称す）の一方に、第１方向５３の一方の端部５１ａを除いて積層される。合材層５２が非積層の端部５１ａは、集電タブもしくは集電リードとして機能し得る。

図２に示す通り、集電体５１の一方の主面に複数の凹部５５が設けられている。複数の凹部５５は、第１方向５３に沿って互いから間隔を隔てて設けられている。また、複数の凹部５５は、それぞれ、第2方向５４に沿って伸びており、好ましくは平行に延びている。合材層５２の一部は、集電体５１の凹部５５内に埋め込まれている。なお、電極１の厚さ方向５６は、第１方向５３と第２方向５４の双方と交差する。

図３は、複数の凹部５５間に位置する部分を、図１のIII-III線で示す第２方向５４に沿って切断することで得られる断面図である。図３に示す通り、集電体５１の主面の凹部非形成領域にも合材層５２が積層されている。

以上説明した第１例の電極１の合材層５２が積層されている領域、言い換えると、合材層非積層領域５１ａを除いた電極１が、図２に示す第１方向５３に沿う断面（図１のII-II線に沿って切断した断面）において、集電体における厚さの標準偏差を、集電体の平均厚さで規格化した値をσｍａｘ[％]の範囲が２％以上４０％以下であるとよい。ほか、好ましくは集電体５１の集電体の厚さの最大値をＴ１とし、集電体５１の厚さの最小値をＴ２とした際に、Ｔ１／Ｔ２で表される比ｄが１．５≦ｄ≦５．０（以下、関係式（１）と称する）である。合材層５２が積層されている領域の第１方向５３に沿う断面を、第２方向５４に沿って複数の区画に分け、各区画毎に比ｄを求めた際、少なくとも一つの区画の比ｄが関係式（１）を満たしていることが望ましい。比ｄの測定方法は後述する。図２の例においては、集電体５１の凹部５５非形成箇所に最大値Ｔ１が存在し得、集電体５１の凹部５５形成箇所に最小値Ｔ２が存在し得る。関係式（１）を満たす位置は、１箇所であっても、複数であっても良い。電極１は、合材層５２が積層されている領域の第１方向５３に平行な幅の中央部付近の比ｄが関係式（１）を満たしていると良い。

第１例の電極１の製造方法の例を図４及び図５を参照して説明する。図４は、帯状の集電体にスラリーを塗布して乾燥した積層体を、第１方向５３に沿って切断して得た断面図である。図５は、図４に示す積層体のプレス後の状態を示す平面図である。先ず、活物質、導電材、及び結着剤を溶媒に懸濁してスラリーを調製する。得られたスラリーを、集電体の片面又は両面に塗布する。次いで、塗布したスラリーを乾燥させて、活物質含有層と集電体との積層体を得る。その後、この積層体にプレスを施す。必要に応じ、プレス前か、プレス後に裁断を行うことができる。

スラリーの塗布は、例えば図４に示す通り、集電体５１の塗布方向（第２方向５４）と交差する第１方向５３の両端部５１ａを除いた表面に行われる。また、塗布されたスラリー層５７の表面に、塗布方向（第２方向５４）と交差する第１方向５３に沿って間隔を開けて複数の凸部５８が形成されるよう、スラリーの塗布を行う。スラリー塗布方法の詳細は、後述する。

次いで、スラリーを乾燥させた後、図４における５９で示す方向に沿って両面側からプレスを施す。プレス方法は、限定されず、例えば、ロールプレス、平板プレス等を挙げることができる。プレスによりスラリー層５７の複数の凸部５８に対応する部分が集電体５１にめり込み、その部分の集電体５１の厚さが薄くなるため、凹部５５が形成される。また、スラリー層５７の厚さの薄い部分に集電体５１の歪みが逃げるため、スラリー非塗布の両端部５１ａのよれを分散させて解消することができる。その結果、図５に示す通り、両端部５１ａによれがない帯状電極が得られる。

次いで、図５に示す通り、帯状電極の合材層５２を含む部分を、６０で示す点線に沿って裁断することにより、図３に示す電極１が得られる。以上説明した方法で電極１を製造することにより、高密度で、平坦性に優れることに加え、合材層５２が非形成の部分のよれが抑制された集電体を備えた電極を実現することができる。

なお、図１～図５では、集電体５１の片方の主面のみに合材層５２を設ける例を説明したが、集電体５１の両方の主面それぞれに合材層５２ａ，５２ｂを設けても良い。この例を図６に示す。集電体５１における合材層５２ａと接している主面に、第１方向５３に沿って複数の凹部５５ａが設けられている。また、集電体５１における合材層５２ｂと接している主面に、第１方向５３に沿って複数の凹部５５ｂが設けられている。第１方向５３における凹部５５ａの位置と、第１方向５３における凹部５５ｂの位置は、同じでも良いが、異なっていても良い。図６に示す通り、凹部５５ａの間に位置する箇所に凹部５５ｂを設けることにより、集電体５１の強度を高くすることができる。

（実施形態の電極の第２例）
図７は、実施形態の電極の第２例についての平面図である。電極１は、長尺状の集電体５１と、集電体５１に積層され、活物質を含む合材層５２とを含む。合材層５２は、集電体５１の２つの主面の一方に、第１方向５３の一方の端部５１ａを除いて積層される。集電体５１の一方の主面に凹部６１が設けられている。凹部６１の内面は、第１方向５３の端部（もしくは両端部）から中央部付近に向かって集電体５１の厚さが連続的に減少する傾斜面を有する。よって、凹部６１は、いわゆる逆ピラミッド構造を有する。傾斜面により、集電体５１の厚さが連続的に変化するため、合材層５２における電流密度の分布の偏りを小さくすることができ、電極１の劣化を抑制することができる。凹部６１は、第２方向５４に平行に延びている。合材層５２の一部は、集電体５１の凹部６１内に埋め込まれている。これにより、合材層５２と集電体５１との密着性を良好にすることができる。また、集電体５１は、第１方向５３の両端部の厚さに比して、第１方向５３の両端部よりも内側の厚さが小さい。このような構造を有する電極は、電極製造時のプレスによって集電体５１によれが生じるのを抑えることができる。以上説明した第２例の電極１の合材層５２が積層されている領域、言い換えると、合材層非積層領域５１ａを除いた電極１における図７に示す第１方向５３に沿う断面において、集電体における厚さの標準偏差を、集電体の平均厚さで規格化した値をσｍａｘ[％]の範囲が２％以上４０％以下であるとよい。また、図７に示す第１方向５３に沿う断面を第２方向５４に沿って複数の区画に分け、各区画毎に比ｄを求めた際、少なくとも一つの区画の比ｄが関係式（１）を満たしていることが望ましい。比ｄの測定方法は後述する。関係式（１）を満たす位置は、１箇所であっても、複数であっても良く、すべて満たしていてもよい。電極１は、合材層５２が積層されている領域の第１方向５３に平行な幅の中央部付近の比ｄが関係式（１）を満たしていると良い。これにより、合材層５２と集電体５１との密着性が良好になるため、合材層５２が集電体５１から剥離するのを抑制することができる。
第２例の電極１は、スラリー層５７の構造を異ならせること以外は、第１例の電極１と同様な方法で製造することができる。製造方法を図８を参照して説明する。図８は、帯状の集電体にスラリーを塗布して乾燥した積層体を、第１方向５３に沿って切断した断面図である。

スラリーの塗布は、例えば図８に示す通り、集電体５１の塗布方向（第２方向５４）と交差する第１方向５３の両端部５１ａを除いた表面に行われる。また、塗布されたスラリー層５７において、第１方向５３の中央付近６２が厚くなるよう、スラリーの塗布を行う。スラリー塗布方法の詳細は、後述する。

次いで、スラリーを乾燥させた後、図８における５９で示す方向にプレスを施す。スラリー層５７の第１方向５３の両端部の厚さが薄いため、スラリー層５７とスラリー非塗布の両端部５１ａとの段差を小さくすることができる。その結果、プレス時にスラリー非塗布の両端部５１ａによれが生じるのを抑制することができる。また、プレスによりスラリー層５７の中央付近６２に対応する部分が集電体５１にめり込み、その部分の集電体５１の厚さが薄くなるため、凹部６１が形成される。その結果、合材層５２の一部が凹部６１内に埋め込まれるため、合材層５２と集電体５１との密着性を高くすることができる。

次いで、第１例で説明した通りに、帯状電極を裁断することにより、図７に示す電極１が得られる。以上説明した方法で電極１を製造することにより、高密度で、平坦性に優れると共に、合材層５２が非形成の部分のよれが抑制された集電体を備えた電極を実現することができる。

なお、図７～図８では、集電体５１の片方の主面のみに合材層５２を設ける例を説明したが、集電体５１の両方の主面それぞれに合材層５２ａ，５２ｂを設けても良い。この例を図９に示す。集電体５１における合材層５２ａと接している主面に凹部６１ａが設けられている。また、集電体５１における合材層５２ｂと接している主面に凹部６１ｂが設けられている。第１方向５３における凹部６１ａの位置と、第１方向５３における凹部６１ｂの位置は、同じでも良いが、異なっていても良い。図９に示す通り、凹部６１ａが非形成の箇所に凹部６１ｂを設けることにより、集電体５１の強度を高くすることができる。

（実施形態の電極の第３例）
図１０は、実施形態の電極の第３例についての平面図である。電極１は、長尺状の集電体５１と、集電体５１に積層され、活物質を含む合材層５２とを含む。合材層５２は、集電体５１の２つの主面の一方に、第１方向５３の一方の端部５１ａを除いて積層される。集電体５１の一方の主面に凹部６３が設けられている。凹部６３の内面は、第１方向５３の一端部から中央部付近に向かって集電体５１の厚さが連続的に減少する傾斜面６３ａを有する。これにより、集電体５１の厚さが連続的に変化するため、合材層５２における電流密度の分布の偏りを小さくすることができ、電極１の劣化を抑制することができる。また、集電体５１は、第１方向５３の一方の端部の厚さが、第１方向５３の他方の端部よりも小さい。このような構造を有する電極は、電極製造時のプレスによって集電体５１によれが生じるのを抑えることができる。凹部６３は、第２方向５４に平行に延びている。合材層５２の一部は、集電体５１の凹部６３内に埋め込まれている。これにより、合材層５２と集電体５１との密着性を良好にすることができる。以上説明した第３例の電極１の合材層５２が積層されている領域、言い換えると、合材層非積層領域５１ａを除いた電極１における図１０に示す第１方向５３に沿う断面において、集電体における厚さの標準偏差を、集電体の平均厚さで規格化した値をσｍａｘ[％]の範囲が２％以上４０％以下であるとよい。また、図１０に示す第１方向５３に沿う断面を第２方向５４に沿って複数の区画に分け、各区画毎に比ｄを求めた際、少なくとも一つの区画の比ｄが関係式（１）を満たしていることが望ましい。比ｄの測定方法は後述する。関係式（１）を満たす位置は、１箇所であっても、複数であっても良い。電極１は、合材層５２が積層されている領域の第１方向５３に平行な幅の一方の端部の比ｄが関係式（１）を満たしていると良い。
第３例の電極１は、スラリー層５７の構造を異ならせること以外は、第１例の電極１と同様な方法で製造することができる。製造方法を図１１を参照して説明する。図１１は、帯状の集電体にスラリーを塗布して乾燥した積層体を、第１方向５３に沿って切断した断面図である。

スラリーの塗布は、例えば図１１に示す通り、集電体５１の塗布方向（第２方向５４）と交差する第１方向５３の両端部５１ａを除いた表面に行われる。また、塗布されたスラリー層５７において、第１方向５３の一端部付近６４が厚くなるよう、スラリーの塗布を行う。スラリー塗布方法の詳細は、後述する。

次いで、スラリーを乾燥させた後、図１１における５９で示す方向にプレスを施す。プレスによりスラリー層５７の一端部付近６４に対応する部分が集電体５１にめり込み、その部分の集電体５１の厚さが薄くなるため、凹部６３が形成される。その結果、合材層５２の一部が凹部６３内に埋め込まれるため、合材層５２と集電体５１との密着性を高くすることができる。また、スラリー層５７の厚さの薄い部分に集電体５１の歪みが逃げるため、スラリー非塗布の両端部５１ａのよれを分散させて解消することができる。その結果、両端部５１ａによれがない帯状電極が得られる。

次いで、第１例で説明した通りに、帯状電極を裁断することにより、図１０に示す電極１が得られる。以上説明した方法で電極１を製造することにより、高密度で、平坦性に優れると共に、合材層が非形成の部分のよれが抑制された集電体を備えた電極を実現することができる。

なお、図１０～図１１では、集電体５１の片方の主面のみに合材層５２を設ける例を説明したが、集電体５１の両方の主面それぞれに合材層５２ａ，５２ｂを設けても良い。この例を図１２に示す。集電体５１における合材層５２ａと接している主面に凹部６４ａが設けられている。また、集電体５１における合材層５２ｂと接している主面に凹部６４ｂが設けられている。第１方向５３における凹部６４ａの位置と、第１方向５３における凹部６４ｂの位置は、同じでも良いが、異なっていても良い。図１２に示す通り、凹部６４ａが非形成の箇所に凹部６４ｂを設けることにより、集電体５１の強度を高くすることができる。

第１例～第３例の電極の製造におけるスラリーを塗布する工程は、例えば、以下の方法で行うことができる。

スラリーを塗布する際、集電体の少なくとも一方向の端部へのスラリー塗布量を少なくする。例えば、ダイコーターを用いたスラリー塗工を行う場合、ダイヘッドの一部における送液速度を遅くすることで、スラリーの塗工幅における対応部分の塗工量にムラを設けることができる。具体例として、次のようなダイヘッドを用いてスラリーを塗工することにより、塗工方向と交差する方向を第１方向として、塗工幅の両端部のスラリー塗布量を少なくして、乾燥後に得られる活物質含有層にて塗工幅の両端部の間の中央部よりも目付が少ない第１端部と第２端部とを形成することができる（例えば第２例の電極）。例えば、台形の形状を有するシムを用いることで、ダイヘッド内の空間を、スラリーを貯留するマニホールドから吐出口へ向かって広がる形状とする。この様なダイヘッドでは、マニホールドから吐出口へ供給されるスラリーの送液速度がダイヘッドの幅の中央で最も速く、外側へ向かうにつれて送液速度が遅くなる。そのため、吐出口の中央から吐出されるスラリー量に比べて、両端から吐出されるスラリーの量が少なく、塗工幅の端のスラリー塗工量が少なくなる。

又は、ダイコーターでスラリー塗工を行う際、ダイヘッドへのスラリー供給の流量を制御したりダイヘッドに対する集電体の搬送速度を制御したりすることで、集電体の搬送方向に沿ってスラリー塗工量を異ならせることができる（例えば第１例の電極）。乾燥およびプレスを行った後、目付が少ない部分が端部となるように裁断することで、端部の目付が少ない活物質含有層を有する電極を得ることができる。また、一例では、上述した台形の形状を有するシムの使用とスラリー流量や集電体搬送の制御とを組合わせることで、第１方向および第２方向の両方の目付分布に勾配を有する電極を得ることができる。

或いは、スラリー塗布時、集電体にかけるテンション（引張力）を制御し、意図的に集電体をたわませることで、塗工方向と交差する第１方向に塗工量のムラを設けることができる。例えば、集電体にかけるテンション（引張力）を意図的に弱くすることで、集電体中央部をたわませると、塗工方向と交差する第１方向において、集電体とスラリーの吐出口との距離が不均一となり、結果塗工量にムラが生じる。

或いは、スラリーを重ねるように塗布を複数回繰り返し、スラリーを塗り重ねる毎に塗布領域を減少させることで、スラリー塗膜に傾斜をつけることができる（例えば第１例の電極）。スラリーを重ねるように塗布を行う際、上記ダイコーターでの塗布を繰り返してもよく、または集電体表層にスラリーをスプレー塗布してもよい。

なお、図１～図１２に示す電極では、短辺方向を第１方向とし、長辺方向を第２方向としたが、逆の関係、すなわち、長辺方向を第１方向とし、短辺方向を第２方向としても良い。

実施形態の電極の平均厚さは、例えば、１０μｍ以上５００μｍ以下の範囲にすることができる。電極の平均厚さの測定方法は、後述する。

実施形態の電極の厚さについての標準偏差σＬは、１μｍ以上２００μｍ以下にすることができる。この範囲にすることにより、電極厚さのばらつきを小さくすることができるため、電極における電流密度の偏りを小さくすることができ、高い放電容量を得ることができる。電極厚さの標準偏差σＬの測定方法は、後述する。

実施形態の電極は、以下に説明する通り、正極、負極、あるいは正極と負極の両方に適用することができる。

（集電体）
集電体は、柔らかい材料から形成され得る。集電体は、例えば、１ＭＰａ以上５ＧＰａ以下のヤング率を有する。集電体のヤング率を５ＧＰａ以下にすることにより、高密度化と平坦性の両立が達成しやすくなる。また、集電体のヤング率を１ＭＰａ以上にすることにより、集電体に必要な機械強度を得ることができる。なお、Ａｌ箔、Ｃｕ箔などの金属箔のヤング率は、箔の厚さや純度等により前後し得るが、Ａｌ箔が７０ＧＰａ、Ｃｕ箔が１００ＧＰａ程度であり、上記範囲よりも大きい。また、樹脂のヤング率は、概ね、１０～１００ＭＰａの範囲である。集電体のヤング率の好ましい範囲は１ＭＰａ以上５ＧＰａ以下で、より好ましい範囲は５ＭＰａ以上１ＧＰａ以下、さらに好ましくは１０ＭＰａ以上５００ＭＰａ以下である。ヤング率の測定方法は、ＪＩＳ Ｋ ７１６１：２０１４に記載の方法にて測定可能である。

集電体の一例は、高分子材料および導電材を含む導電性樹脂層を有する第１集電体である。該高分子材料は単独でもまたは２種以上混合しても用いることができる。高分子材料の例として、ポリエン、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、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルニトリル、ポリイミド、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリテトラフルオロエチレン、スチレン－ブタジエンゴムおよびそれぞれの類縁体からなる樹脂を少なくとも１つ含む材料が挙げられる。導電材（導電性フィラー）の例として、気相成長カーボン繊維（Vapor Grown Carbon Fiber；VGCF）、アセチレンブラックなどのカーボンブラック、黒鉛、カーボンナノファイバー及びカーボンナノチューブのような炭素質物、金属粒子などを挙げることができる。金属粒子の金属の例に、金、銀、銅、鉄、アルミニウム、チタン、ニッケルが含まれる。導電材の種類は、１種類または２種類以上にすることができる。

第１集電体の厚さは５μｍ以上１００μｍ以下であることが好ましく、さらに５μｍ以上８０μｍ以下であることが好ましい。
集電体の他の例は、Ｐｂ、Ｂｉ、Ｚｎ、Ｓｂ及びＳｎから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む第２集電体である。第２集電体は、上記種類から選択される金属から形成されていても、上記種類から選択される金属を少なくとも１種以上含む合金であっても良い。
第２集電体の厚さは５μｍ以上２００μｍ以下であることが好ましく、さらに５μｍ以上１５０μｍ以下であることが好ましい。

集電体は、その表面に合材層が形成されていない部分を含むことができる。この部分は、集電タブまたは集電リードとして働くことができる。

（合材層）
合材層は、正極合材層（正極活物質含有層）、負極合材層（負極活物質含有層）のいずれであっても良い。

正極合材層（正極活物質含有層）
正極合材層は、集電体の片面又は両面に形成され得る。正極合材層は、正極活物質と、任意に導電材及び結着剤を含むことができる。

正極活物質としては、例えば、酸化物又は硫化物を用いることができる。正極は、正極活物質として、１種類の化合物を単独で含んでいてもよく、或いは２種類以上の化合物を組み合わせて含んでいてもよい。酸化物及び硫化物の例には、Ｌｉ又はＬｉイオンを挿入及び脱離させることができる化合物を挙げることができる。

このような化合物としては、例えば、二酸化マンガン（ＭｎＯ₂）、酸化鉄、酸化銅、酸化ニッケル、リチウムマンガン複合酸化物（例えばＬｉ_xＭｎ₂Ｏ₄又はＬｉ_xＭｎＯ₂；０＜ｘ≦１）、リチウムニッケル複合酸化物（例えばＬｉ_xＮｉＯ₂；０＜ｘ≦１）、リチウムコバルト複合酸化物(例えばＬｉ_xＣｏＯ₂；０＜ｘ≦１）、リチウムニッケルコバルト複合酸化物(例えばＬｉ_xＮｉ_1-yＣｏ_yＯ₂；０＜ｘ≦１、０＜ｙ＜１）、リチウムマンガンコバルト複合酸化物(例えばＬｉ_xＭｎ_yＣｏ_1-yＯ₂；０＜ｘ≦１、０＜ｙ＜１）、スピネル構造を有するリチウムマンガンニッケル複合酸化物（例えばＬｉ_xＭｎ_2-yＮｉ_yＯ₄；０＜ｘ≦１、０＜ｙ＜２）、オリビン構造を有するリチウムリン酸化物（例えばＬｉ_xＦｅＰＯ₄；０＜ｘ≦１、Ｌｉ_xＦｅ_1-yＭｎ_yＰＯ₄；０＜ｘ≦１、０＜ｙ＜１、Ｌｉ_xＣｏＰＯ₄；０＜ｘ≦１）、硫酸鉄（Ｆｅ₂(ＳＯ₄)₃）、バナジウム酸化物（例えばＶ₂Ｏ₅）、及び、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物（Ｌｉ_xＮｉ_1-y-zＣｏ_yＭｎ_zＯ₂；０＜ｘ≦１、０＜ｙ＜１、０＜ｚ＜１、ｙ＋ｚ＜１）が含まれる。

上記のうち、正極活物質としてより好ましい化合物の例には、スピネル構造を有するリチウムマンガン複合酸化物（例えばＬｉ_xＭｎ₂Ｏ₄；０＜ｘ≦１）、リチウムニッケル複合酸化物（例えばＬｉ_xＮｉＯ₂；０＜ｘ≦１）、リチウムコバルト複合酸化物（例えばＬｉ_xＣｏＯ₂；０＜ｘ≦１）、リチウムニッケルコバルト複合酸化物（例えばＬｉ_xＮｉ_1-yＣｏ_yＯ₂；０＜ｘ≦１、０＜ｙ＜１）、スピネル構造を有するリチウムマンガンニッケル複合酸化物（例えばＬｉ_xＭｎ_2-yＮｉ_yＯ₄；０＜ｘ≦１、０＜ｙ＜２）、リチウムマンガンコバルト複合酸化物（例えばＬｉ_xＭｎ_yＣｏ_1-yＯ₂；０＜ｘ≦１、０＜ｙ＜１）、リチウムリン酸鉄（例えばＬｉ_xＦｅＰＯ₄；０＜ｘ≦１)、及び、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物（Ｌｉ_xＮｉ_1-y-zＣｏ_yＭｎ_zＯ₂；０＜ｘ≦１、０＜ｙ＜１、０＜ｚ＜１、ｙ＋ｚ＜１）が含まれる。これらの化合物を正極活物質に用いると、正極電位を高めることができる。

電池の電解質として常温溶融塩を用いる場合、リチウムリン酸鉄、Ｌｉ_xＶＰＯ₄Ｆ（０≦ｘ≦１）、リチウムマンガン複合酸化物、リチウムニッケル複合酸化物、リチウムニッケルコバルト複合酸化物、又はこれらの混合物を含む正極活物質を用いることが好ましい。

正極活物質の一次粒径は、１００ｎｍ以上１μｍ以下であることが好ましい。一次粒径が１００ｎｍ以上の正極活物質は、工業生産上の取り扱いが容易である。一次粒径が１μｍ以下の正極活物質は、リチウムイオンの固体内拡散をスムーズに進行させることが可能である。

正極活物質の比表面積は、０．１ｍ²／ｇ以上１０ｍ²／ｇ以下であることが好ましい。０．１ｍ²／ｇ以上の比表面積を有する正極活物質は、Ｌｉイオンの吸蔵・放出サイトを十分に確保できる。１０ｍ²／ｇ以下の比表面積を有する正極活物質は、工業生産の上で取り扱い易く、かつ良好な充放電サイクル性能を確保できる。

結着剤は、分散された正極活物質の間隙を埋め、また、正極活物質と正極集電体とを結着させるために配合される。結着剤の例には、ポリテトラフルオロエチレン（polytetrafluoro ethylene；PTFE）、ポリフッ化ビニリデン（polyvinylidene fluoride；PVdF）、フッ素系ゴム、ポリアクリル酸化合物、イミド化合物、カルボキシメチルセルロース（carboxymethyl cellulose；CMC）、及びCMCの塩が含まれる。これらの１つを結着剤として用いてもよく、或いは、２つ以上を組み合わせて結着剤として用いてもよい。

導電材は、集電性能を高め、且つ、正極活物質と正極集電体との接触抵抗を抑えるために配合される。導電材の例には、気相成長カーボン繊維（Vapor Grown Carbon Fiber；VGCF）、アセチレンブラックなどのカーボンブラック、黒鉛、カーボンナノファイバー及びカーボンナノチューブのような炭素質物が含まれる。これらの１つを導電材として用いてもよく、或いは、２つ以上を組み合わせて導電材として用いてもよい。また、導電材を省略することもできる。

正極合材層において、正極活物質及び結着剤は、それぞれ、８０質量％以上９８質量％以下、及び２質量％以上２０質量％以下の割合で配合することが好ましい。

結着剤の量を２質量％以上にすることにより、十分な電極強度が得られる。また、結着剤は、絶縁体として機能し得る。そのため、結着剤の量を２０質量％以下にすると、電極に含まれる絶縁体の量が減るため、内部抵抗を減少できる。

導電材を加える場合には、正極活物質、結着剤及び導電材は、それぞれ、７７質量％以上９５質量％以下、２質量％以上２０質量％以下、及び３質量％以上１５質量％以下の割合で配合することが好ましい。

導電材の量を３質量％以上にすることにより、上述した効果を発揮することができる。また、導電材の量を１５質量％以下にすることにより、電解質と接触する導電材の割合を低くすることができる。この割合が低いと、高温保存下において、電解質の分解を低減することができる。

負極合材層（負極活物質含有層）
負極合材層は、負極集電体の片面又は両面に形成され得る。負極合材層は、負極活物質と、任意に導電材及び結着剤を含むことができる。

負極活物質としては、例えば、ラムスデライト構造を有するチタン酸リチウム（例えばＬｉ_2+yＴｉ₃Ｏ₇、０≦ｙ≦３）、スピネル構造を有するチタン酸リチウム（例えば、Ｌｉ_4+xＴｉ₅Ｏ₁₂、０≦ｘ≦３）、単斜晶型二酸化チタン（ＴｉＯ₂（Ｂ））、アナターゼ型二酸化チタン、ルチル型二酸化チタン、五酸化ニオブ（Ｎｂ₂Ｏ₅）、ホランダイト型チタン複合酸化物、直方晶型（orthorhombic）チタン含有複合酸化物、及び単斜晶型ニオブチタン複合酸化物を挙げることができる。

直方晶型チタン含有複合酸化物の例として、Ｌｉ_2+aＭ(I)_2-bＴｉ_6-cＭ(II)_dＯ_14+σで表される化合物が挙げられる。ここで、Ｍ(I)は、Ｓｒ，Ｂａ，Ｃａ，Ｍｇ，Ｎａ，Ｃｓ，Ｒｂ及びＫからなる群より選択される少なくとも１つである。Ｍ(II)はＺｒ，Ｓｎ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｍｏ，Ｗ，Ｙ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｎｉ，及びＡｌからなる群より選択される少なくとも１つである。組成式中のそれぞれの添字は、０≦ａ≦６、０≦ｂ＜２、０≦ｃ＜６、０≦ｄ＜６、－０．５≦σ≦０．５である。直方晶型チタン含有複合酸化物の具体例として、Ｌｉ_2+aＮａ₂Ｔｉ₆Ｏ₁₄（０≦ａ≦６）が挙げられる。

上記単斜晶型ニオブチタン複合酸化物の例として、Ｌｉ_xＴｉ_1-yＭ１_yＮｂ_2-zＭ２_zＯ_7+δで表される化合物が挙げられる。ここで、Ｍ１は、Ｚｒ，Ｓｉ，及びＳｎからなる群より選択される少なくとも１つである。Ｍ２は、Ｖ，Ｔａ，及びＢｉからなる群より選択される少なくとも１つである。組成式中のそれぞれの添字は、０≦ｘ≦５、０≦ｙ＜１、０≦ｚ＜２、－０．３≦δ≦０．３である。単斜晶型ニオブチタン複合酸化物の具体例として、Ｌｉ_xＮｂ₂ＴｉＯ₇（０≦ｘ≦５）が挙げられる。

単斜晶型ニオブチタン複合酸化物の他の例として、Ｌｉ_xＴｉ_1-yＭ３_y+zＮｂ_2-zＯ_7-δで表される化合物が挙げられる。ここで、Ｍ３は、Ｍｇ，Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｏ，Ｗ，Ｔａ，及びＭｏより選択される少なくとも１つである。組成式中のそれぞれの添字は、０≦ｘ≦５、０≦ｙ＜１、０≦ｚ＜２、－０．３≦δ≦０．３である。

導電材は、集電性能を高め、且つ、活物質と集電体との接触抵抗を抑えるために配合される。導電材の例には、気相成長カーボン繊維（Vapor Grown Carbon Fiber；VGCF）、アセチレンブラックなどのカーボンブラック、黒鉛、カーボンナノファイバー及びカーボンナノチューブのような炭素質物が含まれる。これらの１つを導電材として用いてもよく、或いは、２つ以上を組み合わせて導電材として用いてもよい。あるいは、導電材を用いる代わりに、活物質粒子の表面に、炭素コートや電子導電性無機材料コートを施してもよい。

結着剤は、分散された活物質の間隙を埋め、また、活物質と負極集電体を結着させるために配合される。結着剤の例には、ポリテトラフルオロエチレン（polytetrafluoro ethylene；ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（polyvinylidene fluoride；ＰＶｄＦ）、フッ素系ゴム、スチレンブタジェンゴム（styrene-butadiene rubber；SBR）、ポリアクリル酸化合物、イミド化合物、カルボキシメチルセルロース（carboxymethyl cellulose；ＣＭＣ）、及びＣＭＣの塩が含まれる。これらの１つを結着剤として用いてもよく、或いは、２つ以上を組み合わせて結着剤として用いてもよい。

負極合材層中の負極活物質、導電材及び結着剤の配合割合は、負極の用途に応じて適宜変更することができる。例えば、負極活物質、導電材及び結着剤を、それぞれ、６８質量％以上９６質量％以下、２質量％以上３０質量％以下及び２質量％以上３０質量％以下の割合で配合することが好ましい。導電材の量を２質量％以上とすることにより、負極合材層の集電性能を向上させることができる。また、結着剤の量を２質量％以上とすることにより、負極合材層と集電体との結着性が十分となり、優れたサイクル性能を期待できる。一方、導電材及び結着剤はそれぞれ３０質量％以下にすることが高容量化を図る上で好ましい。

以下、実施形態の電極の集電体平均厚さで規格化した値をσｍａｘ、比ｄ（最大値Ｔ１／最小値Ｔ２）、電極厚さ、合材層密度の測定方法を図１３及び図１４を参照して説明する。

電極が二次電池に組み込まれている場合、以下の方法で電極を二次電池から取り出す。二次電池を放電し、電池を解体して電極を取り出す。具体的には電極群を電池から取り出し、負極、正極、及びセパレータを分離することで、負極および／又は正極を得ることができる。取り出した電極（負極および／又は正極）を純水で３０分間洗浄する。その後、８０℃の温度環境下で２４時間真空乾燥させる。乾燥後、温度を２５℃に戻し、測定対象の電極を得る。

（集電体平均厚さで規格化した値をσｍａｘおよび比ｄ（Ｔ１／Ｔ２）の測定方法）
電極の合材層が形成された領域より正方形試料片を複数枚打ち抜く。具体的には、図１３に示す通り、合材層が塗布された領域５２の長辺方向に平行な端部から１０％の領域６５か、合材層が塗布された領域５２の短辺方向に平行な端部から１０％の領域６６を含むように試料片６７を打ち抜く。試料片６７のサイズは例えば一辺が５ｃｍであるとし、試料片の数は例えば５枚以上とする。

図１４に示す通り、各試料片６７を一方向（例えば図１４における縦方向）に５等分切断して得られる断面を、断面ｒ１、断面ｒ２、断面ｒ３、断面ｒ４、断面ｒ５とする。また、同じ試料片６７を先の方向に垂直な方向（例えば図１４における横方向）に５等分して得られる断面を、断面ｒ１’、断面ｒ２’、断面ｒ３’、断面ｒ４’、断面ｒ５’とする。それぞれの断面を走査電子顕微鏡（Scanning Electron Microscope：ＳＥＭ）によって観察する。ＳＥＭ観察にあたって予めＡｒガスを用いたイオンミリング処理を３０分程度実施する。ＳＥＭ観察の倍率は例えば２００倍とする。まず断面ｒ１において、集電体の表面および合材層の表面の境界に相当する仮想線を以下の手法で得る。断面ｒ１におけるＳＥＭ観察像に対し、合材層の明度と集電体の明度の間の明度を閾値とした２値化処理を行うことで仮想線が得られる。得られた仮想線で囲まれる集電体の領域において、集電体の任意の点において電極の法線方向と垂直方向に集電体の厚さが検出される。上記にて検出された集電体厚さに対し、最大値と最少値と標準偏差とを算出する。以上で算出された集電体厚さの最大値と最小値に基づいて、ｄ値である(集電体厚さの最大値／集電体厚さの最小値)を算出する。試料片縦方向の断面群ｒ１、ｒ２、ｒ３、ｒ４、ｒ５と、試料片横方向の断面群ｒ１’、ｒ２’、ｒ３’、ｒ４’、ｒ５’のうち、標準偏差の最大値を含む方向の断面群を分析対象とする。すなわち、断面ｒ３における標準偏差が最大である場合、試料片縦方向の断面群を分析対象とする。先に求めた集電体の標準偏差最大値を、集電体平均厚さで規格化した値をσｍａｘ[％]、また断面ｒ１、断面ｒ２、断面ｒ３、断面ｒ４、断面ｒ５におけるそれぞれのｄ値をｄ１、ｄ２、ｄ３、ｄ４、ｄ５とする。ここで、σｍａｘ[％]は、集電体の標準偏差最大値を集電体平均厚さで除した値を百分率で表した値である。σｍａｘ[％]が所定の範囲内であり、かつｄ１、ｄ２、ｄ３、ｄ４、ｄ５のうちの少なくとも一つが１．５以上５．０以下の範囲を満たすことにより、高密度で、かつ平坦性に優れる電極を提供することができる。
（電極厚さおよび密度の測定方法）
電極の厚さは次のようにして測定できる。測定対象の電極から図１３を参照して説明した方法によって試料片６７を得る。得られた各試料片の４隅および対角線の交点の５か所に対し、電極厚さを厚さ測定器などによって測定、記録する。得られた５か所の厚さの平均および標準偏差を算出することで、それぞれ電極平均厚さＬと電極厚さの分散（標準偏差）σＬとを得る。次に各試料片の全質量を測定し、記録する。その後、試料片をＮ－メチルピロリドンまたは純水中に浸漬し、超音波を印加して合材層と集電体とを分離する。分離した集電体を乾燥して、集電体単体の質量と平均概厚を測定する。集電体の平均概厚は４隅および対角線の交点の５か所に対し厚さ測定器などによって測定し、得られた測定値を平均することによって算出する。試料片全体の質量と集電体の質量に基づいて合材層の質量を算出し、求められた合材層の質量を試料片の面積で除することで、各試料片についての目付を算出する（目付＝（試料片全体質量－集電体質量）／試料片面積）。各採取箇所について、得られた試料片の合材層の目付を求め、その採取箇所の平均目付とする。電極平均厚さＬと集電体の平均概厚に基づいて合材層の厚さを算出し、合材層の質量の目付を合材層の厚さで除することで、各試料片についての密度を算出する（密度＝合材層の目付／（電極平均厚さＬ－集電体の平均概厚））。各採取箇所について、得られた試料片の合材層の密度の平均を求め、その採取箇所の平均密度とする。

本実施形態に係る電極は、集電体と、集電体に積層され 、活物質を含む合材層とを具備し、集電体における厚さの標準偏差を、集電体の平均厚さで規格化した値σｍａｘが２％以上４０％以下である。集電体の平均厚さで規格化した値σｍａｘが２％以上４０％以下であることで、高密度で、かつ平坦性に優れさせることができる。
（第２の実施形態）
第２の実施形態によれば、電池が提供される。電池は、正極と、負極と、電解質とを含む。電池は、例えば、一次電池、或いはリチウム二次電池等の二次電池であり得る。電解質には、水系電解質、非水系電解質か、水系電解質と非水系電解質の双方を用いても良い。

正極及び負極のうちの少なくとも一方は、第１実施形態の電極であり得る。正極に第１実施形態の電極を用いた場合、負極の集電体として、例えば、活物質にリチウム（Ｌｉ）が挿入及び脱離される電位において電気化学的に安定である材料が用いられる。例えば、負極集電体は、銅、ニッケル、ステンレス、アルミニウム、或いは、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｕ、及びＳｉから選択される一以上の元素を含むアルミニウム合金から作られることが好ましい。負極集電体の厚さは、５μｍ以上２０μｍ以下であることが好ましい。このような厚さを有する集電体は、電極の強度と軽量化のバランスをとることができる。負極の合材層には、第１実施形態の電極で説明した合材層を使用することができる。

また、負極に第１実施形態の電極を用いた場合、正極の集電体には、例えば、活物質にリチウム（Ｌｉ）が挿入及び脱離される電位において電気化学的に安定である材料が用いられる。例えば、正極集電体は、ニッケル、ステンレス、アルミニウム、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｕ、及びＳｉから選択される一以上の元素を含むアルミニウム合金、或いは、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｕ、及びＳｉから選択される一以上の元素を含む金属箔であり得る。正極集電体の厚さは、５μｍ以上２０μｍ以下であることが好ましい。このような厚さを有する集電体は、電極の強度と軽量化のバランスをとることができる。正極の合材層には、第１実施形態の電極で説明した合材層を使用することができる。
（電解質）
（非水系電解質）
非水系電解質としては、例えば液状非水電解質又はゲル状非水電解質を用いることができる。液状非水電解質は、例えば、溶質としての電解質塩を有機溶媒に溶解することにより調製される。電解質塩の濃度は、０．５ ｍｏｌ／Ｌ以上２．５ ｍｏｌ／Ｌ以下であることが好ましい。

電解質塩の例には、過塩素酸リチウム（ＬｉＣｌＯ₄）、六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ₆）、四フッ化ホウ酸リチウム（ＬｉＢＦ₄）、六フッ化砒素リチウム（ＬｉＡｓＦ₆）、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム（ＬｉＣＦ₃ＳＯ₃）、あるいはビストリフルオロメチルスルホニルイミドリチウム（ＬｉＮ(ＣＦ₃ＳＯ₂)₂）のようなリチウム塩、及び、これらの混合物が含まれる。電解質塩は、高電位でも酸化し難いものであることが好ましく、ＬｉＰＦ₆が最も好ましい。

有機溶媒の例には、プロピレンカーボネート（propylene carbonate；PC）、エチレンカーボネート（ethylene carbonate；EC）、ビニレンカーボネート（vinylene carbonate；VC）のような環状カーボネート；ジエチルカーボネート（diethyl carbonate；DEC）、ジメチルカーボネート（dimethyl carbonate；DMC）、メチルエチルカーボネート（methyl ethyl carbonate；MEC）のような鎖状カーボネート；テトラヒドロフラン（tetrahydrofuran；THF）、２メチルテトラヒドロフラン（2-methyl tetrahydrofuran；２MeTHF）、ジオキソラン（dioxolane；DOX）のような環状エーテル；ジメトキシエタン（dimethoxy ethane；DME）、ジエトキシエタン（diethoxy ethane；DEE）のような鎖状エーテル；γ-ブチロラクトン（γ-butyrolactone；ＧＢＬ）、アセトニトリル（acetonitrile；AN)、及びスルホラン（sulfolane；SL）が含まれる。これらの有機溶媒は、単独で、又は混合溶媒として用いることができる。

ゲル状非水電解質は、液状非水電解質と高分子材料とを複合化することにより調製される。高分子材料の例には、ポリフッ化ビニリデン（polyvinylidene fluoride；PVdF）、ポリアクリロニトリル（polyacrylonitrile；PAN）、ポリエチレンオキサイド（polyethylene oxide；PEO）、又はこれらの混合物が含まれる。

或いは、非水系電解質としては、液状非水電解質及びゲル状非水電解質の他に、リチウムイオンを含有した常温溶融塩（イオン性融体）を用いてもよい。

常温溶融塩（イオン性融体）は、有機物カチオンとアニオンとの組合せからなる有機塩の内、常温（１５℃以上２５℃以下）で液体として存在し得る化合物を指す。常温溶融塩には、単体で液体として存在する常温溶融塩、電解質塩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、又はこれらの混合物が含まれる。一般に、二次電池に用いられる常温溶融塩の融点は、２５℃以下である。また、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。

上記に説明した種類の非水系電解質と共にか、あるいはこれらの代わりに高分子固体電解質、無機固体電解質等を用いても良い。

高分子固体電解質は、電解質塩を高分子材料に溶解し、固体化することによって調製される。

無機固体電解質は、Ｌｉイオン伝導性を有する固体物質である。
ここでいうＬｉイオン伝導性を有するとは、２５℃で１×１０^－６ S/cm以上のリチウムイオン伝導度を示すことを指す。無機固体電解質としては、例えば、酸化物系固体電解質、又は硫化物系固体電解質を挙げることができる。無機固体電解質の具体例は、下記のとおりである。

酸化物系固体電解質としては、ＮＡＳＩＣＯＮ（Sodium (Na) Super Ionic Conductor）型構造を有し、一般式Ｌｉ_1+xＭα₂(ＰＯ₄)₃で表されるリチウムリン酸固体電解質を用いることが好ましい。上記一般式中のＭαは、例えば、チタン（Ｔｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、スズ（Ｓｎ）、アルミニウム（Ａｌ）、及びカルシウム（Ｃａ）からなる群より選択される１以上である。添字ｘは、０≦ｘ≦２の範囲内にある。

ＮＡＳＩＣＯＮ型構造を有するリチウムリン酸固体電解質の具体例としては、Ｌｉ_1+xＡｌ_xＴｉ_2-x(ＰＯ₄)₃で表され０．１≦ｘ≦０．５であるＬＡＴＰ化合物；Ｌｉ_1+xＡｌ_yＭβ_2-y(ＰＯ₄)₃で表されＭβはＴｉ，Ｇｅ，Ｓｒ，Ｚｒ，Ｓｎ，及びＣａからなる群より選択される１以上であり０≦ｘ≦１及び０≦ｙ≦１である化合物；Ｌｉ_1+xＡｌ_xＧｅ_2-x(ＰＯ₄)₃で表され０≦ｘ≦２である化合物；及び、Ｌｉ_1+xＡｌ_xＺｒ_2-x(ＰＯ₄)₃で表され０≦ｘ≦２である化合物；Ｌｉ_1+x+yＡｌ_xＭγ_2-xＳｉ_yＰ_3-yＯ₁₂で表されＭγはＴｉ及びＧｅからなる群より選択される１以上であり０＜ｘ≦２、０≦ｙ＜３である化合物；Ｌｉ_1+2xＺｒ_1-xＣａ_x(ＰＯ₄)₃で表され０≦ｘ＜１である化合物を挙げることができる。

また、酸化物系固体電解質としては、上記リチウムリン酸固体電解質の他にも、Ｌｉ_xＰＯ_yＮ_zで表され２．６≦ｘ≦３．５、１．９≦ｙ≦３．８、及び０．１≦ｚ≦１．３であるアモルファス状のＬＩＰＯＮ化合物（例えば、Ｌｉ_2.9ＰＯ_3.3Ｎ_0.46）；ガーネット型構造のＬａ_5+xＡ_xＬａ_3-xＭδ₂Ｏ₁₂で表されＡはＣａ，Ｓｒ，及びＢａからなる群より選択される１以上でＭδはＮｂ及びＴａからなる群より選択される１以上であり０≦ｘ≦０．５である化合物；Ｌｉ₃Ｍδ_2-xＬ₂Ｏ₁₂で表されＭδはＮｂ及びＴａからなる群より選択される１以上でありＬはＺｒを含み得０≦ｘ≦０．５である化合物；Ｌｉ_7-3xＡｌ_xＬａ₃Ｚｒ₃Ｏ₁₂で表され０≦ｘ≦０．５である化合物；Ｌｉ_5+xＬａ₃Ｍδ_2-xＺｒ_xＯ₁₂で表されＭδはＮｂ及びＴａから成る群より選択される１以上であり０≦ｘ≦２であるＬＬＺ化合物（例えば、Ｌｉ₇Ｌａ₃Ｚｒ₂Ｏ₁₂）；及びペロブスカイト型構造を有しＬａ_2/3-xＬｉ_xＴｉＯ₃で表され０．３≦ｘ≦０．７である化合物が挙げられる。

上記化合物のうち１以上を固体電解質として用いることができる。上記固体電解質を２以上用いてもよい。

（水系電解質）
水系電解質の溶媒は水を含む溶媒であり、水単独、又は、水と水以外の溶媒からなり得る。水以外の溶媒として、水溶性の有機溶媒が挙げられる。水溶性の有機溶媒には、γ－ブチロラクトン、アセトニトリル、アルコール類、Ｎ－メチルピロリドン（ＮＭＰ）、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、及び、テトラヒドロフラン等が挙げられる。電解質の水系溶媒に含まれる溶媒の種類は、１種類又は２種類以上にすることができる。電解質の水系溶媒では、水以外の溶媒の含有量は、２０重量％以下にすることが望ましい。

水系電解質に水が含まれていることは、ＧＣ－ＭＳ（ガスクロマトグラフィー－重量分析；Gas Chromatography-Mass Spectrometry）測定により確認できる。また、水系電解質中の塩濃度および水含有量は、例えばＩＣＰ（誘導結合プラズマ；Inductively Coupled Plasma）発光分析などで測定することができる。水系電解質を規定量はかり取り、含まれる塩濃度を算出することで、モル濃度（ｍｏｌ／Ｌ）を算出できる。また水系電解質の比重を測定することで、溶質と溶媒のモル数を算出できる。

水系電解質に含まれるアルカリ金属塩は、例えば、Ｌｉ、Ｎａ及びＫより成る群から選択される１種又は２種以上のアルカリ金属塩である。Ｌｉ、Ｎａ及びＫのそれぞれは、イオン伝導性に優れているため、水系電解質のイオン伝導性を高くすることができる。水系電解質のアルカリ金属塩の種類は、１種類又は２種類以上にすることができる。なお、アルカリ金属塩を水系溶媒に溶解することで、Ｌｉ⁺がアルカリ金属イオンとして得られることが、より好ましい。このため、水系電解質のアルカリ金属塩としては、リチウム塩が用いられることが、より好ましい。
水系電解質において、水系溶媒中のアルカリ金属イオンの濃度は、１ｍｏｌ／Ｌ以上１２ｍｏｌ／Ｌ以下であることが好ましい。アルカリ金属イオンの濃度を高くすることにより、水系電解質中のフリーな水分子が減少し、水素発生を抑制することができる。なお、水系溶媒中のアルカリ金属イオンの濃度は、前述の範囲内においても、４ｍｏｌ／Ｌ以上であることが好ましく、５ｍｏｌ／Ｌ以上であることがより好ましい。また、水系溶媒中のアルカリ金属イオンの濃度は、前述の範囲内においても、１０ｍｏｌ／Ｌ以下であることが好ましい。
水系電解質のアルカリ金属塩は、例えば、リチウム塩である。リチウム塩としては、例えば、ＬｉＣｌ、ＬｉＢｒ、ＬｉＯＨ、Ｌｉ₂ＳＯ₄、ＬｉＮＯ₃、Ｌｉ₂Ｃ₂Ｏ₄、Ｌｉ₂ＣＯ₃、Ｌｉ［（ＦＳＯ₂）₂Ｎ］、Ｌｉ［（ＣＦ₃ＳＯ₂）₂Ｎ］及びＬｉＢ［（ＯＣＯ）_２］₂等が挙げられる。使用するリチウム塩の種類は、１種類又は２種類以上にすることができる。使用するリチウム塩としては、ＬｉＣｌ、ＬｉＯＨ、Ｌｉ［（ＦＳＯ₂）₂Ｎ］又はＬｉ［（ＣＦ₃ＳＯ₂）₂Ｎ］を含むリチウム塩が好ましい。

水系電解質のアルカリ金属塩の陰イオンは、例えば、Ｃｌ^-、Ｂｒ^-、ＯＨ^-、ＳＯ₄ ^2-、ＮＯ₃ ^-、Ｃ₂Ｏ₄ ^2-、ＣＯ₃ ^2-、［（ＦＳＯ₂）₂Ｎ］^-、［（ＣＦ₃ＳＯ₂）₂Ｎ］^-及びＢ［（ＯＣＯ）₂］^2-より成る群から選ばれる一種又は二種以上のイオンを含む。特に、陰イオンは、Ｃｌ^-、ＯＨ^-、［（ＦＳＯ₂）₂Ｎ］^-及び［（ＣＦ₃ＳＯ₂）₂Ｎ］^-より成る群から選ばれる一種又は二種以上のイオンを含むことが好ましい。これにより、アルカリ金属イオンの濃度を高くすることができるため、負極での水素発生を抑制することができる。これにより、電池の充放電効率（クーロン効率）が高くなり、保存性能及びサイクル寿命性能が大幅に向上する。

また、水系電解質は、前述のアルカリ金属塩と高分子材料との複合体を含むゲル状電解質であってもよい。水系電解質がゲル状電解質である場合、水系電解質からの水分子の負極への拡散を抑制することができ、負極での水素発生を大幅に抑制することができる。このため、電池のサイクル寿命性能及び保存性能を大幅に向上することができる。複合体は、例えば、前述のアルカリ金属塩が水系溶媒に溶解した水系溶液と高分子材料とを複合化によりゲル状にしたゲル状電解質である。アルカリ金属塩と複合化される高分子材料としては、例えば、ポリアクリル酸塩（例えば、ポリアクリル酸リチウム、ポリアクリル酸カリウム等）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）及びポリエチレンオキサイド（ＰＥＯ）等を挙げることができる。高分子材料の種類は、１種類又は２種類以上にすることができる。高分子材料の形態は、例えば、粒状及び繊維状を取り得る。電解質中の高分子材料の含有量は、０．５重量％以上１０重量％以下の範囲にすることができる。

実施形態の電池は、セパレータ、外装部材、正極端子または負極端子をさらに含むことができる。以下、セパレータ、外装部材、正極端子、負極端子について説明する。
（セパレータ）
セパレータは、例えば、正極と負極の間に配置される。また、セパレータの一部は、正極と負極の間に配置される代わりに、正極または負極の一方と接していても良い。

セパレータは、セパレータとしての役割を果たせればなんでもよい。例えば、ポリエチレン（polyethylene；PE）、ポリプロピレン（polypropylene；PP）、ポリエチレンテレフタレート（polyethylene terephthalate；PET）、セルロース、若しくはポリフッ化ビニリデン（polyvinylidene fluoride；PVdF）を含む多孔質フィルム、又は合成樹脂製不織布から形成される。その他、多孔質フィルムに無機化合物や有機化合物を塗布したセパレータも使用できる。安全性の観点からは、ポリエチレン又はポリプロピレンから形成された多孔質フィルムを用いることが好ましい。これらの多孔質フィルムは、一定温度において溶融し、電流を遮断することが可能なためである。

また、セパレータとして、無機固体粒子を少なくとも含む膜、無機固体粒子の凝集体または焼結体、無機固体粒子と高分子材料とを含む膜、例えば、無機固体粒子と高分子材料との複合膜、或いはイオン交換膜を使用することもできる。無機固体粒子は、例えば、固体電解質の粒子であり得、上記膜は固体電解質膜であり得る。固体電解質膜は、例えば、固体電解質粒子を高分子材料を用いて膜状に成形した固体電解質複合膜であり得る。

無機固体粒子として、例えば、アルミナなどのセラミックス、Ｌｉイオン伝導性を有する固体物質の粒子を挙げることができる。Ｌｉイオン伝導性を有する固体物質には、電解質で述べたのと同様なものを挙げることができる。無機固体粒子は、単一の種類のものを用いてもよく、複数種類を混合して用いてもよい。

高分子材料は、単一のモノマーユニットからなる重合体（ポリマー）、複数のモノマーユニットからなる共重合体（コポリマー）、又はこれらの混合物であり得る。高分子材料は、酸素（Ｏ）、硫黄（Ｓ）、窒素（Ｎ）、及びフッ素（Ｆ）からなる群より選択される１以上を含む官能基を有する炭化水素で構成されるモノマーユニットを含んでいることが好ましい。高分子材料としては、単一の種類のものを用いてもよく、複数種類を混合して用いてもよい。

セパレータは、無機固体粒子及び高分子材料の他に、可塑剤や電解質塩を含んでも良い。例えば、セパレータが電解質塩を含むと、セパレータのイオン伝導性をより高めることができる。

セパレータは、例えば、各々が正極と負極との間に配置された複数のセパレータであり得る。或いは、セパレータは、九十九折にされた一枚のセパレータであり得る。後者の場合、セパレータを折り返すことで出来る空間に正極と負極とが交互に配置される。
（外装部材）
外装部材としては、例えば、ラミネートフィルムからなる容器、又は金属製容器を用いることができる。

ラミネートフィルムの厚さは、例えば、０．５ｍｍ以下であり、好ましくは、０．２ｍｍ以下である。

ラミネートフィルムとしては、複数の樹脂層とこれらの樹脂層間に介在した金属層とを含む多層フィルムが用いられる。樹脂層は、例えば、ポリプロピレン（polypropylene；PP）、ポリエチレン（polyethylene；PE）、ナイロン、及びポリエチレンテレフタレート（polyethylene terephthalate；PET）等の高分子材料を含んでいる。金属層は、軽量化のためにアルミニウム箔又はアルミニウム合金箔からなることが好ましい。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、外装部材の形状に成形され得る。

金属製容器の壁の厚さは、例えば、１ｍｍ以下であり、より好ましくは０．５ｍｍ以下であり、更に好ましくは、０．２ｍｍ以下である。

金属製容器は、例えば、アルミニウム又はアルミニウム合金等から作られる。アルミニウム合金は、マグネシウム、亜鉛、及びケイ素等の元素を含むことが好ましい。アルミニウム合金は、鉄、銅、ニッケル、及びクロム等の遷移金属を含む場合、その含有量は１００質量ｐｐｍ以下であることが好ましい。このような金属製容器を備えた電池では、高温環境下での長期信頼性および放熱性を飛躍的に向上させることが可能となる。

外装部材の形状は、特に限定されない。外装部材の形状は、例えば、扁平型（薄型）、角型、円筒型、コイン型、又はボタン型、シート型、積層型等であってもよい。外装部材は、電池寸法や電池の用途に応じて適宜選択することができる。例えば、外装部材は、携帯用電子機器等に搭載される小型電池用の外装部材であり得る。また、外装部材は、二輪乃至四輪の自動車等の車両に搭載される大型電池用の外装部材であり得る。
（負極端子）
負極端子は、リチウムの酸化還元電位に対し０．８Ｖ以上３Ｖ以下の電位範囲（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ⁺）において電気的に安定であり、かつ導電性を有する材料から形成することができる。具体的には、負極端子の材料としては、銅、ニッケル、ステンレス若しくはアルミニウム、又は、Ｍｇ，Ｔｉ，Ｚｎ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｕ，及びＳｉからなる群より選択される少なくとも１種の元素を含むアルミニウム合金が挙げられる。負極端子の材料としては、アルミニウム又はアルミニウム合金を用いることが好ましい。負極端子は、負極集電体との接触抵抗を低減するために、負極集電体と同様の材料からなることが好ましい。
（正極端子）
正極端子は、リチウムの酸化還元電位に対し３Ｖ以上４．５Ｖ以下の電位範囲（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ⁺）において電気的に安定であり、且つ導電性を有する材料から形成することができる。正極端子の材料としては、アルミニウム、或いは、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｕ及びＳｉからなる群より選択される少なくとも１種の元素を含むアルミニウム合金が挙げられる。正極端子は、正極集電体との接触抵抗を低減するために、正極集電体と同様の材料から形成されることが好ましい。

実施形態の電池を、二次電池に適用した例を図１５～図１８を参照して説明する。

電極群２は、矩形筒状の金属製容器からなる外装部材２０内に収納されている。電極群２は、負極３とセパレータ４と正極５とを含む。電極群２は、正極５及び負極３の間にセパレータ４を介在させて扁平形状となるように渦巻き状に捲回した構造を有する。水系電解質（図示しない）は、電極群２に保持されている。図１５に示すように、電極群２の端面に位置する負極３の端部の複数箇所それぞれに帯状の負極リード１６が電気的に接続されている。また、この端面に位置する正極５の端部の複数箇所それぞれに帯状の正極リード１７が電気的に接続されている。この複数ある負極リード１６は、図１６に示すとおり一つに束ねられた状態で負極端子６と接続されている。また、図示しないが正極リード１７も同様に、一つに束ねられた状態で正極端子７と電気的に接続されている。

金属製の封口板２１は、金属製の外装部材２０の開口部に溶接等により固定されている。負極端子６及び正極端子７は、それぞれ、封口板２１に設けられた取出穴から外部に引き出されている。封口板２１の各取出穴の内周面には、負極端子６及び正極端子７との接触による短絡を回避するために、それぞれ負極ガスケット８及び正極ガスケット９が配置されている。負極ガスケット８及び正極ガスケット９を配置することで、二次電池１００の気密性を維持できる。

封口板２１には制御弁２２（安全弁）が配置されている。外装部材２０内に発生したガスに起因して電池セルにおける内圧が高まった場合には、制御弁２２から発生ガスを外部へと放散できる。制御弁２２としては、例えば内圧が設定値よりも高くなった場合に作動し、内圧が低下すると封止栓として機能する復帰式のものを使用することができる。或いは、一度作動すると封止栓としての機能が回復しない非復帰式の制御弁を使用してもよい。図１５では、制御弁２２が封口板２１の中央に配置されているが、制御弁２２の位置は封口板２１の端部であってもよい。なお、制御弁２２は省略してもよい。

また、封口板２１には注液口２３が設けられている。電解質は、この注液口２３を介して注液され得る。注液口２３は、電解質が注液された後、封止栓２４により塞がれ得る。注液口２３及び封止栓２４は省略してもよい。

二次電池の別の例を、図１７及び図１８を参照して説明する。図１７及び図１８は、容器として、ラミネートフィルム製外装部材を用いた二次電池１００の一例を示している。

図１７及び図１８に示す二次電池１００は、図１７及び図１８に示す電極群２と、図１７に示す外装部材２０と、図示しない電解質とを具備する。電極群２及び電解質は、外装部材２０内に収納されている。電解質は、電極群２に保持されている。

外装部材２０は、２つの樹脂層とこれらの間に介在した金属層とを含むラミネートフィルムからなる。

電極群２は、図１８に示すように、積層型の電極群である。積層型の電極群２は、負極３と正極５とをその間にセパレータ４を介在させながら交互に積層した構造を有している。

電極群２は、複数の負極３を含んでいる。複数の負極３は、それぞれが、負極集電体３ａと、負極集電体３ａの両面に担持された負極活物質含有層３ｂとを備えている。また、電極群２は、複数の正極５を含んでいる。複数の正極５は、それぞれが、正極集電体５ａと、正極集電体５ａの両面に担持された正極活物質含有層５ｂとを備えている。

各負極３の負極集電体３ａは、その一辺において、いずれの表面にも負極活物質含有層３ｂが担持されていない部分３ｃを含む。この部分３ｃは、負極集電タブとして働く。図１８に示すように、負極集電タブとして働く部分３ｃは、正極５と重なっていない。また、複数の負極集電タブ（部分３ｃ）は、帯状の負極端子６に電気的に接続されている。帯状の負極端子６の先端は、外装部材２０の外部に引き出されている。

また、図示しないが、各正極５の正極集電体５ａは、その一辺において、いずれの表面にも正極活物質含有層５ｂが担持されていない部分を含む。この部分は、正極集電タブとして働く。正極集電タブは、負極集電タブ（部分３ｃ）と同様に、負極３と重なっていない。また、正極集電タブは、負極集電タブ（部分３ｃ）に対し電極群２の反対側に位置する。正極集電タブは、帯状の正極端子７に電気的に接続されている。帯状の正極端子７の先端は、負極端子６とは反対側に位置し、外装部材２０の外部に引き出されている。

以上説明した実施形態の電池は、実施形態の電極を備える。実施形態の電極は、高エネルギー密度で、かつ平坦性に優れている。そのため、実施形態の電池は、エネルギー密度を高くすることができる。また、実施形態の電池は、電流密度の分布の均一性を高くすることができるため、寿命性能を向上することができる。

（第３実施形態）
第３実施形態によると、組電池が提供される。該組電池は、実施形態に係る二次電池を複数個具備している。

実施形態に係る組電池において、各単電池は、電気的に直列若しくは並列に接続して配置してもよく、又は直列接続及び並列接続を組み合わせて配置してもよい。

次に、組電池の一例について、図面を参照しながら説明する。

図１９に示す組電池２００は、５つの単電池１００ａ～１００ｅと、４つのバスバー２０１と、正極側リード２０７と、負極側リード２０６とを具備している。５つの単電池１００ａ～１００ｅのそれぞれは、実施形態に係る二次電池である。

バスバー２０１は、例えば、１つの単電池１００ａの負極端子６と、隣に位置する単電池１００ｂの正極端子７とを接続している。このようにして、５つの単電池１００は、４つのバスバー２０１により直列に接続されている。すなわち、図１９の組電池２００は、５直列の組電池である。例を図示しないが、電気的に並列に接続されている複数の単電池を含む組電池では、例えば、複数の負極端子同士がバスバーにより接続されるとともに複数の正極端子同士がバスバーにより接続されることで、複数の単電池が電気的に接続され得る。

５つの単電池１００ａ～１００ｅのうち少なくとも１つの電池の正極端子７は、外部接続用の正極側リード２０７に電気的に接続されている。また、５つの単電池１００ａ～１００ｅうち少なくとも１つの電池の負極端子６は、外部接続用の負極側リード２０６に電気的に接続されている。

実施形態に係る組電池は、実施形態に係る電池を具備する。そのため、当該組電池は、高いエネルギー密度および優れた寿命性能を有することができる。

［第４実施形態］
第４実施形態によると、実施形態に係る電池を含む電池パックが提供される。この電池パックは、実施形態に係る組電池を具備することができる。この電池パックは、実施形態に係る組電池の代わりに、単一の電池を具備していてもよい。

係る電池パックは、保護回路を更に具備することができる。保護回路は、二次電池の充放電を制御する機能を有する。或いは、電池パックを電源として使用する装置（例えば、電子機器、自動車等）に含まれる回路を、電池パックの保護回路として使用してもよい。

また、電池パックは、通電用の外部端子を更に具備することもできる。通電用の外部端子は、外部に二次電池からの電流を出力するため、及び／又は二次電池に外部からの電流を入力するためのものである。言い換えれば、電池パックを電源として使用する際、電流が通電用の外部端子を通して外部に供給される。また、電池パックを充電する際、充電電流（自動車などの動力の回生エネルギーを含む）は通電用の外部端子を通して電池パックに供給される。

次に、実施形態に係る電池パックの一例について、図面を参照しながら説明する。

図２０及び図２１に示す電池パック３００は、収容容器３１と、蓋３２と、保護シート３３と、組電池２００と、プリント配線基板３４と、配線３５と、図示しない絶縁板とを備えている。

図２０に示す収容容器３１は、長方形の底面を有する有底角型容器である。収容容器３１は、保護シート３３と、組電池２００と、プリント配線基板３４と、配線３５とを収容可能に構成されている。蓋３２は、矩形型の形状を有する。蓋３２は、収容容器３１を覆うことにより、上記組電池２００等を収容する。収容容器３１及び蓋３２には、図示していないが、外部機器等へと接続するための開口部又は接続端子等が設けられている。

組電池２００は、複数の単電池１００と、正極側リード２０７と、負極側リード２０６と、粘着テープ３６とを備えている。

複数の単電池１００の少なくとも１つは、実施形態に係る二次電池である。複数の単電池１００の各々は、図２１に示すように電気的に直列に接続されている。複数の単電池１００は、電気的に並列に接続されていてもよく、直列接続及び並列接続を組み合わせて接続されていてもよい。複数の単電池１００を並列接続すると、直列接続した場合と比較して、電池容量が増大する。

粘着テープ３６は、複数の単電池１００を締結している。粘着テープ３６の代わりに、熱収縮テープを用いて複数の単電池１００を固定してもよい。この場合、組電池２００の両側面に保護シート３３を配置し、熱収縮テープを周回させた後、熱収縮テープを熱収縮させて複数の単電池１００を結束させる。

正極側リード２０７の一端は、組電池２００に接続されている。正極側リード２０７の一端は、１以上の単電池１００の正極と電気的に接続されている。負極側リード２０６の一端は、組電池２００に接続されている。負極側リード２０６の一端は、１以上の単電池１００の負極と電気的に接続されている。

プリント配線基板３４は、収容容器３１の内側面のうち、一方の短辺方向の面に沿って設置されている。プリント配線基板３４は、正極側コネクタ３４２と、負極側コネクタ３４３と、サーミスタ３４５と、保護回路３４６と、配線３４２ａ及び３４３ａと、通電用の外部端子３５０と、プラス側配線（正側配線）３４８ａと、マイナス側配線（負側配線）３４８ｂとを備えている。プリント配線基板３４の一方の主面は、組電池２００の一側面と向き合っている。プリント配線基板３４と組電池２００との間には、図示しない絶縁板が介在している。

正極側コネクタ３４２に、正極側リード２０７の他端２０７ａが電気的に接続されている。負極側コネクタ３４３に、負極側リード２０６の他端２０６ａが電気的に接続されている。

サーミスタ３４５は、プリント配線基板３４の一方の主面に固定されている。サーミスタ３４５は、単電池１００の各々の温度を検出し、その検出信号を保護回路３４６に送信する。

通電用の外部端子３５０は、プリント配線基板３４の他方の主面に固定されている。通電用の外部端子３５０は、電池パック３００の外部に存在する機器と電気的に接続されている。通電用の外部端子３５０は、正側端子３５２と負側端子３５３とを含む。

保護回路３４６は、プリント配線基板３４の他方の主面に固定されている。保護回路３４６は、プラス側配線３４８ａを介して正側端子３５２と接続されている。保護回路３４６は、マイナス側配線３４８ｂを介して負側端子３５３と接続されている。また、保護回路３４６は、配線３４２ａを介して正極側コネクタ３４２に電気的に接続されている。保護回路３４６は、配線３４３ａを介して負極側コネクタ３４３に電気的に接続されている。更に、保護回路３４６は、複数の単電池１００の各々と配線３５を介して電気的に接続されている。

保護シート３３は、収容容器３１の長辺方向の両方の内側面と、組電池２００を介してプリント配線基板３４と向き合う短辺方向の内側面とに配置されている。保護シート３３は、例えば、樹脂又はゴムからなる。

保護回路３４６は、複数の単電池１００の充放電を制御する。また、保護回路３４６は、サーミスタ３４５から送信される検出信号、又は、個々の単電池１００若しくは組電池２００から送信される検出信号に基づいて、保護回路３４６と外部機器への通電用の外部端子３５０（正側端子３５２、負側端子３５３）との電気的な接続を遮断する。

サーミスタ３４５から送信される検出信号としては、例えば、単電池１００の温度が所定の温度以上であることを検出した信号を挙げることができる。個々の単電池１００若しくは組電池２００から送信される検出信号としては、例えば、単電池１００の過充電、過放電及び過電流を検出した信号を挙げることができる。個々の単電池１００について過充電等を検出する場合、電池電圧を検出してもよく、正極電位又は負極電位を検出してもよい。後者の場合、参照極として用いるリチウム電極を個々の単電池１００に挿入する。

なお、保護回路３４６としては、電池パック３００を電源として使用する装置（例えば、電子機器、自動車等）に含まれる回路を用いてもよい。

また、この電池パック３００は、上述したように通電用の外部端子３５０を備えている。したがって、この電池パック３００は、通電用の外部端子３５０を介して、組電池２００からの電流を外部機器に出力するとともに、外部機器からの電流を、組電池２００に入力することができる。言い換えると、電池パック３００を電源として使用する際には、組電池２００からの電流が、通電用の外部端子３５０を通して外部機器に供給される。また、電池パック３００を充電する際には、外部機器からの充電電流が、通電用の外部端子３５０を通して電池パック３００に供給される。この電池パック３００を車載用電池として用いた場合、外部機器からの充電電流として、車両の動力の回生エネルギーを用いることができる。

なお、電池パック３００は、複数の組電池２００を備えていてもよい。この場合、複数の組電池２００は、直列に接続されてもよく、並列に接続されてもよく、直列接続及び並列接続を組み合わせて接続されてもよい。また、プリント配線基板３４及び配線３５は省略してもよい。この場合、正極側リード２０７及び負極側リード２０６を通電用の外部端子の正側端子と負側端子としてそれぞれ用いてもよい。

このような電池パックは、例えば大電流を取り出したときにサイクル性能が優れていることが要求される用途に用いられる。この電池パックは、具体的には、例えば、電子機器の電源、定置用電池、各種車両の車載用電池として用いられる。電子機器としては、例えば、デジタルカメラを挙げることができる。この電池パックは、車載用電池として特に好適に用いられる。

第４実施形態に係る電池パックは、実施形態に係る電池又は実施形態に係る組電池を備えている。そのため、当該電池パックは、高いエネルギー密度および優れた寿命性能を有する。

［第５実施形態］
第５実施形態によると、実施形態に係る電池パックを含む車両が提供される。

係る車両において、電池パックは、例えば、車両の動力の回生エネルギーを回収するものである。車両は、この車両の運動エネルギーを回生エネルギーに変換する機構（Regenerator:再生器）を含んでいてもよい。

実施形態に係る車両の例としては、例えば、二輪乃至四輪のハイブリッド電気自動車、二輪乃至四輪の電気自動車、アシスト自転車、及び鉄道用車両が挙げられる。

実施形態に係る車両における電池パックの搭載位置は、特には限定されない。例えば、電池パックを自動車に搭載する場合、電池パックは、車両のエンジンルーム、車体後方又は座席の下に搭載することができる。

実施形態に係る車両は、複数の電池パックを搭載してもよい。この場合、それぞれの電池パックが含む電池同士は、電気的に直列に接続されてもよく、電気的に並列に接続されてもよく、又は直列接続及び並列接続を組み合わせて電気的に接続されてもよい。例えば、各電池パックが組電池を含む場合は、組電池同士が電気的に直列に接続されてもよく、又は電気的に並列に接続されてもよく、直列接続及び並列接続を組み合わせて電気的に接続されてもよい。或いは、各電池パックが単一の電池を含む場合は、それぞれの電池同士が電気的に直列に接続されてもよく、電気的に並列に接続されてもよく、又は直列接続及び並列接続を組み合わせて電気的に接続されてもよい。

次に、実施形態に係る車両の一例について、図面を参照しながら説明する。

図２２に示す車両４００は、車両本体４０と、実施形態に係る電池パック３００とを含んでいる。図２２に示す例では、車両４００は、四輪の自動車である。

この車両４００は、複数の電池パック３００を搭載してもよい。この場合、電池パック３００が含む電池（例えば、単電池または組電池）は、直列に接続されてもよく、並列に接続されてもよく、直列接続及び並列接続を組み合わせて接続されてもよい。

図２２では、電池パック３００が車両本体４０の前方に位置するエンジンルーム内に搭載されている例を図示している。上述したとおり、電池パック３００は、例えば、車両本体４０の後方又は座席の下に搭載してもよい。この電池パック３００は、車両４００の電源として用いることができる。また、この電池パック３００は、車両４００の動力の回生エネルギーを回収することができる。

第５実施形態に係る車両は、実施形態に係る電池パックを搭載している。したがって、当該車両は、高パフォーマンスを示すことができ、且つ信頼性が高い。

［第６実施形態］
第６実施形態によると、実施形態に係る電池パックを含む定置用電源が提供される。

係る定置用電源は、実施形態に係る電池パックの代わりに、実施形態に係る組電池又は実施形態に係る電池を搭載していてもよい。係る定置用電源は、長寿命を示すことができる。

図２３は、実施形態に係る電池パック３００Ａ、３００Ｂの使用例として、定置用電源１１２、１２３への適用例を示す図である。図２３に示す一例では、定置用電源１１２，１２３が用いられるシステム１１０が示される。システム１１０は、発電所１１１、定置用電源１１２、需要家側電力系統１１３及びエネルギー管理システム（ＥＭＳ）１１５を備える。また、システム１１０には、電力網１１６及び通信網１１７が形成され、発電所１１１、定置用電源１１２、需要家側電力系統１１３及びＥＭＳ１１５は、電力網１１６及び通信網１１７を介して、接続される。ＥＭＳ１１５は、電力網１１６及び通信網１１７を活用して、システム１１０全体を安定化させる制御を行う。

発電所１１１は、火力及び原子力等の燃料源によって、大容量の電力を生成する。発電所１１１からは、電力網１１６等を通して電力が供給される。また、定置用電源１１２には、電池パック３００Ａが搭載される。電池パック３００Ａは、発電所１１１から供給される電力等を蓄電できる。また、定置用電源１１２は、電池パック３００Ａに蓄電された電力を、電力網１１６等を通して供給できる。システム１１０には、電力変換装置１１８が設けられる。電力変換装置１１８は、コンバータ、インバータ及び変圧器等を含む。したがって、電力変換装置１１８は、直流と交流との間の変換、互いに対して周波数が異なる交流の間の変換、及び、変圧（昇圧及び降圧）等を行うことができる。このため、電力変換装置１１８は、発電所１１１からの電力を、電池パック３００Ａへ蓄電可能な電力に変換できる。

需要家側電力系統１１３には、工場用の電力系統、ビル用の電力系統、及び、家庭用の電力系統等が、含まれる。需要家側電力系統１１３は、需要家側ＥＭＳ１２１、電力変換装置１２２及び定置用電源１２３を備える。定置用電源１２３には、電池パック３００Ｂが搭載される。需要家側ＥＭＳ１２１は、需要家側電力系統１１３を安定化させる制御を行う。

需要家側電力系統１１３には、発電所１１１からの電力、及び、電池パック３００Ａからの電力が、電力網１１６を通して供給される。電池パック３００Ｂは、需要家側電力系統１１３に供給された電力を蓄電できる。また、電力変換装置１２２は、電力変換装置１１８と同様に、コンバータ、インバータ及び変圧器等を含む。したがって、電力変換装置１２２は、直流と交流との間の変換、互いに対して周波数が異なる交流の間の変換、及び、変圧（昇圧及び降圧）等を行うことができる。このため、電力変換装置１２２は、需要家側電力系統１１３に供給された電力を、電池パック３００Ｂへ蓄電可能な電力に変換できる。

なお、電池パック３００Ｂに蓄電された電力は、例えば、電気自動車等の車両の充電等に用いることができる。また、システム１１０には、自然エネルギー源が設けられてもよい。この場合、自然エネルギー源は、風力及び太陽光等の自然エネルギーによって、電力を生成する。そして、発電所１１１に加えて自然エネルギー源からも、電力網１１６を通して、電力が供給される。

［実施例］
以下に、上記実施形態を実施例によって具体的に説明するが、本発明の主旨を逸脱しない限り本発明は下記実施例に限定されるものではない。

（実施例１．１）
下記の手順で非水電解質二次電池を作製した。

＜正極の作製＞
正極活物質として、一次粒子の平均粒子径が２μｍのＬｉＮｉ_0.5Ｃｏ_0.2Ｍｎ_0.3Ｏ₂複合酸化物を９０質量％、導電剤として黒鉛粉末を５質量％、結着剤として５質量％のポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）を配合して、Ｎ－メチル－２－ピロリドン（ＮＭＰ）溶媒に分散して、活物質含有層形成用のスラリーを調製した。上記の配合量は、それぞれ、正極活物質含有層の質量に対する質量である。調製したスラリーを、矩形形状を有する厚さ３０μｍの樹脂集電体の両面に、正極タブを設けるため、搬送方向（あるいは第２方向）と交差する方向の一端部を除き、次の方法で塗布した。スラリーを重ねるように塗布を複数回繰り返し、スラリーを塗り重ねる毎に塗布領域を減少させることで、スラリー塗膜に傾斜をつけた。傾斜は、図４に示すように、搬送方向と交差する方向に沿って、スラリー塗膜の厚い箇所と薄い箇所が交互に存在するものであった。スラリー塗膜を乾燥させて積層体を得た。この積層体にプレスを施して、短辺方向に沿って複数の凹部が設けられた正極集電体を備えた正極を作製した。

上記樹脂集電体は、次の方法で作製した。

樹脂マトリクスを形成する高分子材料としてポリプロピレン（ＰＰ）１００質量部、及び導電材（導電性フィラー）としてカーボンブラック８０質量部を準備した。高分子材料および導電材を２軸押出機にて溶融混錬し、樹脂集電体材料を得た。得られた樹脂集電体材料を、熱ロールプレス機により30μｍ厚に圧延して樹脂集電体を作製した。樹脂集電体のヤング率は１００ＭＰａであった。

＜負極の作製＞
活物質として、平均粒子径が０．６μｍで比表面積が１０ｍ²／ｇであるＬｉ₄Ｔｉ₅Ｏ₁₂粒子を用意した。この活物質粒子と、導電剤としての平均粒子径６μｍの黒鉛粉末と、結着剤としてのＰＶｄＦとを質量比で９５：３：２となるように配合してＮＭＰ溶媒に分散させた。この分散液を、ボールミル（回転数１０００ｒｐｍ）を用いて、２時間の攪拌時間に亘り攪拌に供してスラリーを調製した。得られたスラリーを、厚さ１５μｍのアルミニウム合金箔（純度９９．３％）の両面に搬送方向と交差する方向の一端部を除き、塗布し、塗膜を乾燥し、加熱プレス工程を経ることにより、短辺方向の一端部に負極タブを有する負極を作製した。作製した負極では、電極密度（集電体を除く）が２ｇ／ｃｍ³であった。

＜非水系電解質の調製＞
プロピレンカーボネート（ＰＣ）とジエチルカーボネート（ＤＥＣ)とを体積比１：２で混合し、混合溶媒を調製した。次いで、この混合溶媒にＬｉＰＦ₆を１Ｍの濃度で溶解させて液状非水電解質を調製した。

＜二次電池の作製＞
負極における活物質含有層と正極における活物質含有層がセパレータを隔てて対向するようにして負極と正極とセパレータとを重ね、電極群を構成した後、得られた電極群を外装部材に収納した。外装部材には、ナイロン層／アルミニウム層／ポリエチレン層の３層構造を有し、厚さが０．１ｍｍであるラミネートフィルムからなる容器を準備した。

次いで、外装部材の中に液状非水電解質を注液した。電解質を注液した後、外装部材に封止を施した。以上のプロセスにより、設計容量３Ａｈの二次電池を合計５０セル作製した。

得られた二次電池について、集電体平均厚さで規格化した値をσｍａｘを測定し、またＴ１／Ｔ２で表される比ｄを前述の方法で測定し、ｄ１、ｄ２、ｄ３、ｄ４、ｄ５を求めた。ｄ３は、電極（この場合、正極）の短辺方向に沿う断面における中央付近での測定結果である。ｄ１、ｄ５は、電極（この場合、正極）の短辺方向に沿う断面における両端部付近の測定結果である。また、電極平均厚さＬ、電極厚さの標準偏差σＬを前述の方法で測定した。測定結果を表１に示す。

（実施例１．２と実施例１．１６）
正極におけるσｍａｘ、ｄ１、ｄ２、ｄ３、ｄ４、ｄ５が表１に示す値となるようにスラリー塗膜の厚さとプレス条件を変更したこと以外は、実施例１．１と同様にして二次電池を製造した。

（実施例１．３－１．７）
正極の製造におけるスラリー塗布方法を以下の通りに変更した。スラリー塗膜の塗工方向と交差する方向（第１方向）の塗工幅の両端部のスラリー塗布量を少なくして、図８に示すようにスラリー塗膜の塗工方向と交差する方向（第１方向）の中央付近を厚くした。スラリー塗布量およびプレス圧の調整は、正極におけるσｍａｘ、ｄ１、ｄ２、ｄ３、ｄ４、ｄ５が表１に示す値となるように行った。これ以外は実施例１．１と同様にして、短辺方向における中央付近に凹部が設けられた正極集電体を備えた正極を作製した。凹部は、集電体の短辺方向の両端部から中央部に向かって集電体の厚さが連続的に減少する傾斜面を内面に有する、いわゆる逆ピラミッド構造を有していた。以上説明した正極を用いる以外は、実施例１．１と同様にして二次電池を製造した。

（実施例１．８－１．１５）
正極の製造におけるスラリー塗布方法を以下の通りに変更した。スラリー塗膜の塗工方向と交差する方向（第１方向）の塗工幅の一方の端部のスラリー塗布量を少なくして、図１１に示すようにスラリー塗膜の塗工方向と交差する方向（第１方向）の他方の端部を厚くした。スラリー塗布量およびプレス圧の調整は、正極におけるσｍａｘ、ｄ１、ｄ２、ｄ３、ｄ４、ｄ５が表１に示す値となるように行った。これ以外は実施例１．１と同様にして、短辺方向における一方端部の厚さが他方端部よりも厚く、かつ短辺方向における内側に凹部を有する正極集電体を備えた正極を作製した。凹部は、集電体の短辺方向の両端部から中央部に向かって集電体の厚さが連続的に減少する傾斜面を内面に有していた。以上説明した正極を用いる以外は、実施例１．１と同様にして二次電池を製造した。

（実施例２．１）
＜正極の作製＞
実施例１．１と同様にして調製した正極スラリーを、矩形形状を有する厚さ１５μｍのアルミニウム合金箔（純度９９．３％）の両面に、正極タブを設けるため、搬送方向と交差する方向の一端部を除き、塗布し、乾燥して、積層体を得た。この積層体にプレスを施して正極を作製した。

＜負極の作製＞
実施例１．１の正極集電体と同様にして作製した樹脂集電体を負極集電体として用意した。実施例１．１と同様にして調製した負極スラリーを樹脂集電体の両面に、負極タブを設けるため、搬送方向と交差する方向の一端部を除き、塗布した。スラリーを重ねるように塗布を複数回繰り返し、スラリーを塗り重ねる毎に塗布領域を減少させることで、スラリー塗膜に傾斜をつけた。傾斜は、図４に示すように、搬送方向と交差する方向に沿って、スラリー塗膜の厚い箇所と薄い箇所が交互に存在するものであった。スラリー塗膜を乾燥させて積層体を得た。この積層体にプレスを施して、短辺方向に沿って複数の凹部が設けられた負極集電体を備えた負極を作製した。

上記正極と負極を用いること以外は、実施例１．１と同様にして非水電解質二次電池を製造した。

（実施例２．２）
負極におけるσｍaｘ、ｄ１、ｄ２、ｄ３、ｄ４、ｄ５が表２に示す値となるようにスラリー塗膜の厚さを変更したこと以外は、実施例２．１と同様にして二次電池を製造した。

（実施例２．３－２．７）
負極の製造におけるスラリー塗布方法を以下の通りに変更した。スラリー塗膜の塗工方向と交差する方向（第１方向）の塗工幅の両端部のスラリー塗布量を少なくして、図８に示すようにスラリー塗膜の塗工方向と交差する方向（第１方向）の中央付近を厚くした。スラリー塗布量およびプレス圧の調整は、負極におけるσｍａｘ、ｄ１、ｄ２、ｄ３、ｄ４、ｄ５が表２に示す値となるように行った。これ以外は実施例２．１と同様にして、集電体の短辺方向における中央付近に凹部が設けられた負極集電体を備えた正極を作製した。凹部は、集電体の短辺方向の両端部から中央部に向かって集電体の厚さが連続的に減少する傾斜面を内面に有する、いわゆる逆ピラミッド構造を有していた。以上説明した負極を用いる以外は、実施例２．１と同様にして二次電池を製造した。

（実施例２．８－２．１５）
負極の製造におけるスラリー塗布方法を以下の通りに変更した。スラリー塗膜の塗工方向と交差する方向（第１方向）の塗工幅の一方の端部のスラリー塗布量を少なくして、図１１に示すようにスラリー塗膜の塗工方向（第１方向）と交差する方向の他方の端部を厚くした。スラリー塗布量およびプレス圧の調整は、負極におけるσｍａｘ、ｄ１、ｄ２、ｄ３、ｄ４、ｄ５が表２に示す値となるように行った。これ以外は実施例２．１と同様にして、短辺方向における一方端部の厚さが他方端部よりも厚く、かつ短辺方向における内側に凹部を有する負極集電体を備えた負極を作製した。凹部は、集電体の短辺方向の両端部から中央部に向かって集電体の厚さが連続的に減少する傾斜面を内面に有していた。以上説明した負極を用いる以外は、実施例２．１と同様にして二次電池を製造した。

（実施例３．１）
正極の集電体として、樹脂集電体の代わりに、厚さが１００μｍで、ヤング率が２００ＭＰａの鉛箔を使用すること、σｍａｘ、ｄ１、ｄ２、ｄ３、ｄ４、ｄ５が表３に示す値となるようにスラリー塗膜の厚さとプレス圧を変更すること以外は、実施例１．１－１．２と同様にして二次電池を製造した。

（実施例３．２）
正極の集電体として、樹脂集電体の代わりに、厚さが１００μｍの鉛箔を使用すること、σｍａｘ、ｄ１、ｄ２、ｄ３、ｄ４、ｄ５が表３に示す値となるようにスラリー塗膜の厚さとプレス圧を変更すること以外は、実施例１．３－１．７と同様にして二次電池を製造した。

（実施例３．３）
正極の集電体として、樹脂集電体の代わりに、厚さが１００μｍの鉛箔を使用すること、σｍａｘ、ｄ１、ｄ２、ｄ３、ｄ４、ｄ５が表３に示す値となるようにスラリー塗膜の厚さとプレス圧を変更すること以外は、実施例１．８－１．１５と同様にして二次電池を製造した。

（実施例４．１）
負極の集電体として、樹脂集電体の代わりに、厚さが１００μｍの鉛箔を使用すること、σｍａｘ、ｄ１、ｄ２、ｄ３、ｄ４、ｄ５が表４に示す値となるようにスラリー塗膜の厚さとプレス圧を変更すること以外は、実施例２．１―２．２と同様にして二次電池を製造した。

（実施例４．２）
負極の集電体として、樹脂集電体の代わりに、厚さが１００μｍの鉛箔を使用すること、σｍａｘ、ｄ１、ｄ２、ｄ３、ｄ４、ｄ５が表４に示す値となるようにスラリー塗膜の厚さとプレス圧を変更すること以外は、実施例２．３―２．７と同様にして二次電池を製造した。

（実施例４．３）
負極の集電体として、樹脂集電体の代わりに、厚さが１００μｍの鉛箔を使用すること、σｍａｘ、ｄ１、ｄ２、ｄ３、ｄ４、ｄ５が表４に示す値となるようにスラリー塗膜の厚さとプレス圧を変更すること以外は、実施例２．８－２．１５と同様にして二次電池を製造した。

（比較例１．１）
正極におけるσｍａｘ、ｄ１、ｄ２、ｄ３、ｄ４、ｄ５が表５に示す値となるようにスラリー塗膜の厚さとプレス圧を変更したこと以外は、実施例１．１と同様にして二次電池を製造した。

（比較例１．２）
正極におけるスラリー塗布で塗工量のムラを設ける工夫を行わず、集電体に対してスラリーを概ね均一となるように塗布したこと以外は、実施例１．１と同様にして二次電池を製造した。

（比較例１．３）
正極製造におけるプレス圧を６ｔоｎ／ｃｍに変更すること以外は、実施例１．１と同様にして二次電池を製造した。

（実施例５．１）
非水系電解質の代わりに、１２ｍｏｌ／ＬのＬｉＣｌ水溶液からなる水系電解質を用いること以外は、実施例１．１と同様にしてリチウムイオン二次電池を製造した。

（実施例５．２）
非水系電解質の代わりに、１２ｍｏｌ／ＬのＬｉＣｌ水溶液からなる水系電解質を用いること以外は、実施例１．２と同様にしてリチウムイオン二次電池を製造した。

（実施例５．３－５．７）
非水系電解質の代わりに、１２ｍｏｌ／ＬのＬｉＣｌ水溶液からなる水系電解質を用いること、σｍａｘ、ｄ１、ｄ２、ｄ３、ｄ４、ｄ５が表６に示す値となるようにスラリー塗膜の厚さとプレス圧を変更すること以外は、実施例１．３―１．７と同様にしてリチウムイオン二次電池を製造した。

（実施例５．８－５．１５）
非水系電解質の代わりに、１２ｍｏｌ／ＬのＬｉＣｌ水溶液からなる水系電解質を用いること、σｍａｘ、ｄ１、ｄ２、ｄ３、ｄ４、ｄ５が表６に示す値となるようにスラリー塗膜の厚さとプレス圧を変更すること以外は、実施例１．８－１．１５と同様にしてリチウムイオン二次電池を製造した。

（実施例５．１６）
非水系電解質の代わりに、１２ｍｏｌ／ＬのＬｉＣｌ水溶液からなる水系電解質を用いること以外は、実施例１．１６と同様にしてリチウムイオン二次電池を製造した。

（実施例６．１と６．２）
非水系電解質の代わりに、１２ｍｏｌ／ＬのＬｉＣｌ水溶液からなる水系電解質を用いること以外は、実施例２．１、２．２と同様にしてリチウムイオン二次電池を製造した。

（実施例６．３－６．７）
非水系電解質の代わりに、１２ｍｏｌ／ＬのＬｉＣｌ水溶液からなる水系電解質を用いること、σｍａｘ、ｄ１、ｄ２、ｄ３、ｄ４、ｄ５が表７に示す値となるようにスラリー塗膜の厚さとプレス圧を変更すること以外は、実施例２．３－２．７と同様にしてリチウムイオン二次電池を製造した。

（実施例６．８－６．１５）
非水系電解質の代わりに、１２ｍｏｌ／ＬのＬｉＣｌ水溶液からなる水系電解質を用いること、σｍａｘ、ｄ１、ｄ２、ｄ３、ｄ４、ｄ５が表７に示す値となるようにスラリー塗膜の厚さとプレス圧を変更すること以外は、実施例２．８－２．１５と同様にしてリチウムイオン二次電池を製造した。

（実施例７．１）
非水系電解質の代わりに、１２ｍｏｌ／ＬのＬｉＣｌ水溶液からなる水系電解質を用いること以外は、実施例３．１と同様にしてリチウムイオン二次電池を製造した。

（実施例７．２）
非水系電解質の代わりに、１２ｍｏｌ／ＬのＬｉＣｌ水溶液からなる水系電解質を用いること以外は、実施例３．２と同様にしてリチウムイオン二次電池を製造した。

（実施例７．３）
非水系電解質の代わりに、１２ｍｏｌ／ＬのＬｉＣｌ水溶液からなる水系電解質を用いること以外は、実施例３．３と同様にしてリチウムイオン二次電池を製造した。

（実施例８．１）
非水系電解質の代わりに、１２ｍｏｌ／ＬのＬｉＣｌ水溶液からなる水系電解質を用いること以外は、実施例４．１と同様にしてリチウムイオン二次電池を製造した。

（実施例８．２）
非水系電解質の代わりに、１２ｍｏｌ／ＬのＬｉＣｌ水溶液からなる水系電解質を用いること以外は、実施例４．２と同様にしてリチウムイオン二次電池を製造した。

（実施例８．３）
非水系電解質の代わりに、１２ｍｏｌ／ＬのＬｉＣｌ水溶液からなる水系電解質を用いること以外は、実施例４．３と同様にしてリチウムイオン二次電池を製造した。

（比較例２．１）
正極におけるσｍａｘ、ｄ１、ｄ２、ｄ３、ｄ４、ｄ５が表１０に示す値となるようにスラリー塗膜の厚さを変更したこと以外は、実施例５．１と同様にして二次電池を製造した。

（比較例２．２）
正極におけるスラリー塗布で塗工量のムラを設ける工夫を行わず、集電体に対してスラリーを概ね均一となるように塗布したこと以外は、実施例５．１と同様にして二次電池を製造した。

（比較例２．３）
正極製造におけるプレス圧を６ｔоｎ／ｃｍに変更すること以外は、実施例５．１と同様にして二次電池を製造した。
＜評価＞
上記実施例および比較例にて得られた二次電池に対し初回充放電を行い、初回放電容量を測定した。具体的には、次のとおり初回放電容量を求めた。

電位範囲が、１．５Ｖ～３．０Ｖ、充放電電流値が３Ａ、４５℃の環境温度の条件で充放電を行った。充放電では、まず、電池を３．０Ｖまで充電した後、１．５Ｖまで放電する。この充放電を５０個のセルに対し行った。各セルについて放電時の容量を測定し、その平均を初回放電容量とした。測定結果を表１－表１０に示す。

また、表１－表１０に記載の、集電体の標準偏差最大値を集電体平均厚さで規格化した値をσｍａｘ、ｄ１―ｄ５、電極平均厚さＬ（μｍ）、電極厚さの標準偏差σL、電極平均合材密度（ｇ／ｃｍ³）の測定方法は、前述の通りである。

表１－表５は、非水系電解質を備えた二次電池の例である。表１から明らかな通り、電極の第１方向に沿った断面において、σｍａｘが２％以上４０％以下である方が高い放電容量を得られる傾向がある。実施例１．２は、切り出した電極を高いプレス圧でプレスしたために、電極σLのばらつきが大きく、密度が高く、かつ放電容量が実施例１．１－１．１６の中で最も大きい。また電極の第１方向に沿った断面において１．５≦ｄ≦５．０（関係式（１））を満たす箇所が多い方が、高い放電容量を得られる傾向がある。特に関係式（１）を満たす箇所が、電極の第１方向に沿った断面の中央付近（ｄ３）にある方が、高い放電容量を得られる傾向がある。また、表２から、樹脂含有集電体を負極集電体に用いた実施例２．１―２．１５においても、表１の実施例１．１－１．１６と同様な傾向を得られることがわかる。また、表３と表４の結果から、正極及び負極の集電体として、樹脂含有集電体以外に、鉛集電体のような柔らかい材料からなる集電体を用いても、電極密度と放電容量を両立できることがわかる。

一方、比較例１．１と比較例１．２は、σｍaｘが２％以上４０％以下の範囲から外れているため、電極密度と放電容量の双方が実施例１．１よりも低かった。また比較例１．３は、σｍaｘが４０％を超えているため、放電容量が実施例１．１よりも低かった。

表６－表１０は水系電解質を備えた二次電池の例である。表６から明らかな通り、電極の第１方向に沿った断面において、σｍａｘが２％以上４０％以下である方が高い放電容量を得られる傾向がある。また電極の第１方向に沿った断面において１．５≦ｄ≦５．０（関係式（１））を満たす箇所が多い方が、高い放電容量を得られる傾向がある。特に関係式（１）を満たす箇所が、電極の第１方向に沿った断面の中央付近（ｄ３）にある方が、高い放電容量を得られる傾向がある。また、表７から、樹脂含有集電体を負極集電体に用いた実施例６．１―６．１５においても、表６の実施例５．１－５．１６と同様な傾向を得られることがわかる。また、表８と表９の結果から、正極及び負極の集電体として、樹脂含有集電体以外に、鉛集電体のような柔らかい材料からなる集電体を用いても、電極密度と放電容量を両立できることがわかる。

一方、比較例２．１と比較例２．２は、σｍaｘが２％未満であるため、電極密度と放電容量の双方が実施例５．１よりも低かった。また比較例２．３は、σｍaｘが４０％を超えているため、放電容量が実施例５．１よりも低かった。

これらの少なくとも一つの実施形態又は実施例の電極によれば、集電体における厚さの標準偏差を、集電体の平均厚さで規格化した値σｍａｘが２％以上４０％以下であるため、エネルギー密度が高く、かつ平坦性に優れた電極を提供することができる。特に集電体の厚さの最大値をＴ１とし、集電体の厚さの最小値をＴ２とした際に、Ｔ１／Ｔ２で表される比ｄが１．５≦ｄ≦５．０である場合、エネルギー密度が高く、かつ平坦性に優れた電極を提供する上で好ましい。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

以下、実施形態の発明を付記する。

［１］ 集電体と、
前記集電体に積層され、活物質を含む合材層とを具備し、
前記集電体における厚さの標準偏差を、前記集電体の平均厚さで規格化した値σｍａｘが２％以上４０％以下である、電極。

［２］ 前記集電体の厚さの最大値をＴ１とし、前記集電体の厚さの最小値をＴ２とした際に、Ｔ１／Ｔ２で表される比ｄが１．５≦ｄ≦５．０である、［１］に記載の電極。

［３］ 前記集電体は、前記合材層が積層されている領域の第１方向に沿う断面の少なくとも１箇所において、前記比ｄが１．５≦ｄ≦５．０である、［１］または［２］に記載の電極。

［４］ 前記集電体は、前記第１方向に沿って配置された複数の凹部を有する、［２］ないし［３］いずれか1項に記載の電極。

［５］ 前記集電体は、前記合材層が積層されている領域の前記第１方向に沿う断面において、前記集電体の前記第１方向の端部よりも内側の少なくとも一箇所の前記比ｄが１．５≦ｄ≦５．０である、［３］又は［４］に記載の電極。

［６］ 前記集電体の前記合材層が積層される表面に、前記集電体の前記第１方向の端部から内側に向かって厚さが減少する傾斜面を有する、［３］から［５］のいずれか１項に記載の電極。

［７］ 前記集電体は、前記合材層が積層されている領域の前記第１方向に沿う断面において、前記第１方向の少なくとも一方の端部の前記比ｄが１．５≦ｄ≦５．０である、［３］から［６］のいずれか１項に記載の電極。

［８］ 前記集電体は、前記合材層が積層されている領域の前記第１方向に沿う断面において、前記第１方向の一端部の前記比ｄが１．５≦ｄ≦５．０であり、前記第１方向の前記一端部の集電体厚さが、前記第１方向の他端部の集電体厚さに比して小さい、［３］から［７］のいずれか１項に記載の電極。

［９］ 前記集電体は、１ＭＰａ以上５ＧＰａ以下のヤング率を有する、［１］～［８］のいずれか1項に記載の電極。

［１０］ 前記集電体は、導電性樹脂を含む、［１］～［９］のいずれか1項に記載の電極。

［１１］ 前記集電体は、第一方向の少なくとも一方の端部が、前記合材層が積層されていない合材層非積層部である、［１］～［１０］のいずれか1項に記載の電極。

［１２］ 正極と、負極と、電解質とを含む電池であって、
前記正極及び／または前記負極が、［１］～［１１］のいずれか１項に記載の電極である、電池。

［１３］ 前記電解質は、水系電解質または非水電解質である、［１２］に記載の電池。

［１４］ ［１２］から［１３］の何れか１項に記載の電池を具備した電池パック。

［１５］ 通電用の外部端子と、保護回路とを更に含む、［１４］に記載の電池パック。

［１６］ 複数の前記電池を具備し、前記電池が、直列、並列、又は直列及び並列を組み合わせて電気的に接続されている、［１４］又は［１５］に記載の電池パック。

［１７］ ［１４］から［１６］の何れか１項に記載の電池パックを具備した車両。

［１８］ 前記車両の運動エネルギーを回生エネルギーに変換する機構を含む、［１７］に記載の車両。

［１９］ ［１４］から［１６］の何れか１項に記載の電池パックを具備した定置用電源。

１…電極、２…電極群、３…負極、３ａ…負極集電体、３ｂ…負極合材層（負極活物質含有層）、４…セパレータ、５…正極、５ａ…正極集電体、５ｂ…正極合材層（正極活物質含有層）、６…負極端子、７…正極端子、８…負極ガスケット、９…正極ガスケット、１６…負極リード、１７…正極リード、２０…外装部材、２１…封口板、２２…制御弁、２３…注液口、２４…封止栓、３１…収容容器、３２…蓋、３３…保護シート、３４…プリント配線基板、３５…配線、３６…粘着テープ、４０…車両本体、１００…二次電池、１１０…システム、１１１…発電所、１１２…定置用電源、１１３…需要家側電力系統、１１５…エネルギー管理システム、１１６…電力網、１１７…通信網、１１８…電力変換装置、１２１…需要家側ＥＭＳ、１２２…電力変換装置、１２３…定置用電源、２００…組電池、２０１…バスバー、２０６…負極側リード、２０７…正極側リード、３００…電池パック、３００Ａ…電池パック、３００Ｂ…電池パック、３１０…筐体、３２０…開口部、３３２…出力用正極端子、３３３…出力用負極端子、３４２…正極側コネクタ、３４２ａ…配線、３４３…負極側コネクタ、３４３ａ…配線、３４５…サーミスタ、３４６…保護回路、３４８ａ…プラス側配線、３４８ｂ…マイナス側配線、３５０…通電用の外部端子、３５２…正側端子、３５３…負側端子、４００…車両。

Claims (19)

1. 集電体と、
   前記集電体に積層され、活物質を含む合材層とを具備し、
   前記集電体における厚さの標準偏差を、前記集電体の平均厚さで規格化した値σｍａｘが２％以上４０％以下である、電極。
2. 前記集電体の厚さの最大値をＴ１とし、前記集電体の厚さの最小値をＴ２とした際に、Ｔ１／Ｔ２で表される比ｄが１．５≦ｄ≦５．０である、請求項１に記載の電極。
3. 前記集電体は、前記合材層が積層されている領域の第１方向に沿う断面の少なくとも１箇所において、前記比ｄが１．５≦ｄ≦５．０である、請求項２に記載の電極。
4. 前記集電体は、前記第１方向に沿って配置された複数の凹部を有する、請求項３に記載の電極。
5. 前記集電体は、前記合材層が積層されている領域の前記第１方向に沿う断面において、前記集電体の前記第１方向の端部よりも内側の少なくとも一箇所の前記比ｄが１．５≦ｄ≦５．０である、請求項３に記載の電極。
6. 前記集電体の前記合材層が積層される表面に、前記集電体の前記第１方向の端部から内側に向かって厚さが減少する傾斜面を有する、請求項５に記載の電極。
7. 前記集電体は、前記合材層が積層されている領域の前記第１方向に沿う断面において、前記第１方向の少なくとも一方の端部の前記比ｄが１．５≦ｄ≦５．０である、請求項３に記載の電極。
8. 前記集電体は、前記合材層が積層されている領域の前記第１方向に沿う断面において、前記第１方向の一端部の前記比ｄが１．５≦ｄ≦５．０であり、前記第１方向の前記一端部の集電体厚さが、前記第１方向の他端部の集電体厚さに比して小さい、請求項３に記載の電極。
9. 前記集電体は、１ＭＰａ以上５ＧＰａ以下のヤング率を有する、請求項１に記載の電極。
10. 前記集電体は、導電性樹脂を含む、請求項１に記載の電極。
11. 前記集電体は、第一方向の少なくとも一方の端部が、前記合材層が積層されていない合材層非積層部である、請求項１に記載の電極。
12. 正極と、負極と、電解質とを含む電池であって、
    前記正極及び／または前記負極が、請求項１～１１のいずれか１項に記載の電極である、電池。
13. 前記電解質は、水系電解質または非水電解質である、請求項１２に記載の電池。
14. 請求項１２に記載の電池を具備した電池パック。
15. 通電用の外部端子と、保護回路とを更に含む、請求項１４に記載の電池パック。
16. 複数の前記電池を具備し、前記電池が、直列、並列、又は直列及び並列を組み合わせて電気的に接続されている、請求項１４に記載の電池パック。
17. 請求項１４に記載の電池パックを具備した車両。
18. 前記車両の運動エネルギーを回生エネルギーに変換する機構を含む、請求項１７に記載の車両。
19. 請求項１４に記載の電池パックを具備した定置用電源。