JP5407110B2 - リチウムイオン二次電池用電極およびその製造方法ならびにリチウムイオン二次電池 - Google Patents

Description

本発明は、ウィスカーまたはファイバーを電極に用いたリチウムイオン二次電池に係り、より詳細には、酸化タングステンを主成分とするウィスカーまたはファイバーを電極に用いたリチウムイオン二次電池に係る。

近年、大気汚染や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、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、バインダを用いて正極活物質や導電材等を正極集電体の両面に塗布した正極と、バインダを用いて負極活物質や導電材等を負極集電体の両面に塗布した負極とが、電解質層を介して接続され、電池ケースに収納される構成を有している。

上述したような自動車等のモータ駆動用電源として用いられるリチウムイオン二次電池には、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を有することが求められており、かような要求に応えるべく鋭意研究開発が進められているのが現状である。

近年、電池の応答性を向上させるために、活物質に酸化タングステンを用いる試みがなされている。例えば、酸化タングステンの一種であるＷＯ_２を加熱処理したものを負極活物質として用いる技術が開示されている（特許文献１）。

また、リチウムと合金化しない多孔体金属を集電体として用いた負極に関する技術が開示されている（特許文献２）。

また、活物質として、アルミニウム（Ａｌ）、マンガン（Ｍｎ）、バリウム（Ｂａ）などと酸化タングステンとを複合酸化物化したリチウムイオン電池用電極に関する技術が開示されている（特許文献３）。
特開平６−２１５７７０号公報 特開平１１−２３３１１６号公報 特表２００３−５０９８２９号公報

しかし、上記特許文献１の場合、電極を一般的な方法により作製しているため、導電剤（例えば導電性炭素など）やバインダの使用が必須であり、負極全体での容量密度は低くなってしまうという問題がある。

また、上記特許文献２の場合、変形を許容できるサイズの多孔体にすると、表面積が上がりにくいという欠点がある。

また、上記特許文献３の場合、電極を一般的な方法により作製しているため、導電性炭素やバインダの使用が必須であり、電極全体での容量密度は小さくなってしまう。また、集電体が別途必要であり、電極全体での容量密度が非常に小さいという問題がある。

図１は、従来技術による電池用電極を示している。集電体７１上に、活物質７２及び導電性炭素７３がバインダ（図示せず）によって保持され、前記集電体７１と前記活物質７２とが点接触の状態で接している。電解質（リチウムイオン７６）は拡散経路７４を通って活物質７２に到達する。しかし、図１に示すように、粒子が詰まって電解液が入り込めない空隙７５が不可避的に存在し、更には導電性炭素７３やバインダ（図示せず）の存在により、電極全体での容量密度は低くなってしまう。

従って、電極全体での容量密度をより大きくし、電池の応答性をより向上させるためのリチウムイオン電池用電極の開発が早急に求められている。

本発明は、基体と、前記基体と面接触している柱状の突起と、を含み、前記突起同士は所定の間隔を有し、少なくとも前記突起の表面が活物質を含む、リチウムイオン二次電池用電極を提供する。

また、本発明は、基体と、前記基体と面接触している柱状の突起と、を含み、複数の前記突起からなる多孔質層を備え、少なくとも前記突起の表面が活物質を含む、リチウムイオン二次電池用電極を提供する。

また、本発明は、基体と、前記基体と面接触している、導電性ウィスカーまたは導電性ファイバーからなる突起と、を含み、前記突起同士は所定の間隔を有し、少なくとも前記突起の表面が活物質を含む、リチウムイオン二次電池用電極を提供する。

また、本発明は、基体と、前記基体と面接触している、導電性ウィスカーまたは導電性ファイバーからなる突起と、を含み、複数の前記突起からなる多孔質層を備え、少なくとも前記突起の表面が活物質を含む、リチウムイオン二次電池用電極を提供する。

また、本発明は、上記の基体を、微量の酸素存在下、真空中または不活性ガス中で加熱処理を行うことにより、上記の突起を形成する段階を含む、リチウムイオン二次電池用電極の製造方法を提供する。

また、本発明は、正極、電解質を含む電解質層、及び負極がこの順に積層されてなる一以上の単電池層を含む二次電池であって、前記正極または前記負極の少なくとも一方が、上記のリチウムイオン二次電池用電極、または上記の製造方法により得られたリチウムイオン二次電池用電極であることを特徴とする、リチウムイオン二次電池を提供する。

また、本発明は、上記のリチウムイオン二次電池を用いることを特徴とする、組電池を提供する。

また、本発明は、上記のリチウムイオン二次電池、または上記の組電池を、モータ駆動用電源として搭載することを特徴とする、車両を提供する。

柱状の突起表面に活物質を有する本発明のリチウムイオン二次電池用電極により、活物質の表面積が大きくなる。また、前記突起同士が所定の間隔を安定して有するため、電極全体での容量密度も大きくなり、電池の応答性を向上させることができる。

以下、本発明の実施の形態を説明するが、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、下記の形態のみに制限されることはない。また、参照される図面は、各層及び各領域を明確に表現するために、厚さ等を誇張して示しており、本発明の技術的範囲を何ら限定するものではない。

（第１実施形態）
本発明のリチウムイオン二次電池用電極は、基体と、前記基体と面接触している柱状の突起と、を含み、前記突起同士は所定の間隔を有し、少なくとも前記突起の表面が活物質を含むことを特徴とするものである。

図２は、本発明のリチウムイオン二次電池用電極の一例（第１実施形態）を示す概略断面図である。図２に示すように、本発明のリチウムイオン二次電池用電極８０は、基体８１と、前記基体と面接触している柱状の突起８２とを含み、前記突起８２同士は所定の間隔を有する構造である。ここで、前記面接触とは、上述した図１における点接触以外の接触状態を示す。また、前記柱状とは、棒状、針状及び線状などを含む一方、球状は含まない。

柱状の突起８２が形成されていることで、表面積が増加し電極容量値が大きくなる。また、従来技術における、活物質や導電剤などの粒子と基体との間の点接触とは異なり、面接触していることで、突起８２と基体８１との密着性に優れている。さらに、電解質（図２ではリチウムイオン８３）や溶媒分子が突起８２同士の空隙をスムーズかつ迅速に移動し、突起８２に到達することができ、充放電が早く、容量密度が大きくなる。更に、突起８２の表面積が大きくなるため、応答性の非常に優れた電極になる。

前記基体８１の材料は、集電体としての機能を有し、後述する活物質以上の導電性を有する物質が好ましく、導電率は１×１０^−６〜１０Ωｃｍであることが好ましい。金属、カーバイド系金属化合物、若しくは金属酸化物、またはこれらの混合物がより好ましい。以下に限定されることはないが、前記金属の例としては、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）、鉄（Ｆｅ）、白金（Ｐｔ）、チタン（Ｔｉ）、金（Ａｕ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、バナジウム（Ｖ）、銅（Ｃｕ）、コバルト（Ｃｏ）、亜鉛（Ｚｎ）、錫（Ｓｎ）、インジウム（Ｉｎ）、アンチモン（Ｓｂ）、ニオブ（Ｎｂ）、鉛（Ｐｂ）、マグネシウム（Ｍｇ）、モリブデン（Ｍｏ）、マンガン（Ｍｎ）、タングステン（Ｗ）またはタンタル（Ｔａ）などが挙げられ、前記カーバイド系金属化合物の例としては、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、炭化アルミニウム（ＡｌＣ）、炭化チタン（ＴｉＣ）または炭化タングステン（ＷＣ）などが挙げられ、前記金属酸化物の例としては、ＭｎＯｘ（ｘの値は１．５〜２．０であることが好ましい）、ＣｒＯｘ（ｘの値は１．０〜２．０であることが好ましい）またはＷＯｘ（ｘの値は２．０〜３．０であることが好ましい）などが挙げられる。また、前記基体８１は１層からなっても２層以上からなってもよい。

前記基体８１の厚さは、電極全体の機械強度とセルの容量密度とを高くする観点から、１０μｍ〜１０ｍｍであることが好ましく、１００μｍ〜１ｍｍであることがより好ましい。

また、前記基体８１は多孔体であることが好ましい。また、前記基体８１が連結孔を持っていることがより好ましい。電解液が到達しやすくなり、基体８１の多孔質表面に突起８２を形成させることで、表面積が大きくなり、電極の体積効率がより向上するからである。前記多孔体としては例えば、合金メッシュや多孔質金属（発泡金属）が可能である。なお、前記多孔体の多孔度は、集電体及び突起の支持体としての機能を両立させるため、５〜９９％であることが好ましく、５０〜９５％であることがより好ましい。また、前記多孔体の孔径は突起の形成を妨げず、高容量密度を実現するため、１００ｎｍ〜１ｍｍであることが好ましく、１〜５００μｍであることがより好ましい。

また、前記突起８２のうち、少なくとも表面部は活物質を含む。前記突起８２は導電性材料からなり、面接触している前記基体８１と電気的に接続することが好ましい。このような構造を有する場合、（ｉ）前記突起８２全体が活物質からなっても、（ｉｉ）前記突起８２の表面部のみが活物質からなってもよい。前記（ｉｉ）の場合、前記突起８２の表面以外の部分（以下、芯部とも称する）の導電性が前記表面部（活物質）よりも優れていることがより好ましい。電極の内部抵抗が低減し、電池の応答性が向上するからである。

前記突起８２中の活物質の含有率は、高容量密度及び突起の集電機能を確保する観点から、５〜９５％であることが好ましく、２０〜８０％であることがより好ましい。また、高容量密度及び突起の集電機能を確保するため、前記突起の直径は２０ｎｍ〜１００μｍであることが好ましく、１００ｎｍ〜５μｍであることがより好ましい。前記突起の高さ（長さ）は０．５〜１，０００μｍであることが好ましく、５〜５０μｍであることがより好ましい。前記突起のアスペクト比は２〜１０，０００であることが好ましく、１０〜１，０００であることがより好ましい。

前記突起８２のうち、活物質の部分（活物質として機能する部分）の材料は、少なくとも前記表面の部分がリチウムイオンを吸蔵及び放出できる物質であれば特に限定されることはないが、酸化タングステン、マンガン酸リチウム、ニッケル酸リチウム、コバルト酸リチウム、リン酸鉄リチウム、チタン酸リチウム、グラファイト、及びハードカーボンからなる群から選択される一種以上であることが好ましい。より好ましくは酸化タングステンであり、更に好ましくはＷＯ_２、ＷＯ_３、Ｗ_２４Ｏ_６８、Ｗ_２０Ｏ_５８、Ｗ_２５Ｏ_７３、Ｗ_５Ｏ_１４及びＷ_１８Ｏ_４９である。前記酸化タングステンはそれ自体、活物質としての役割を果たすが、特にＷ_１８Ｏ_４９は導電性が高く、かつ抵抗が低いため、導電材及び活物質の機能を併有できる。また、後述（ｉｉ）のように、活物質としてより有効な材料（例えばＷＯ_２、ＷＯ_３など）を前記突起８２の表面に付着させることにより、前記Ｗ_１８Ｏ_４９は集電体としても機能しうる。

一方、前記（ｉｉ）の場合に、活物質以外の部分（芯部）の材料は前述の通り、活物質より優れた導電性を有する物質であれば特に制限されることはないが、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）、鉄（Ｆｅ）、白金（Ｐｔ）、チタン（Ｔｉ）、金（Ａｕ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、バナジウム（Ｖ）、銅（Ｃｕ）、コバルト（Ｃｏ）、亜鉛（Ｚｎ）、錫（Ｓｎ）、インジウム（Ｉｎ）、アンチモン（Ｓｂ）、ニオブ（Ｎｂ）、鉛（Ｐｂ）、マグネシウム（Ｍｇ）、モリブデン（Ｍｏ）、マンガン（Ｍｎ）、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）などの金属及びこれらの合金など、ＭｎＯｘ（ｘの値は１．５〜２．０であることが好ましい）、ＣｒＯｘ（ｘの値は１．０〜２．０であることが好ましい）及びＷＯｘ（ｘの値は２．０〜３．０であることが好ましい）などの導電性酸化物、ポリアセチレン、ポリチオフェン及びポリアセンなどの導電性高分子材料、またはグラファイト繊維及びカーボンナノチューブなどの導電性炭素材料からなることが好ましい。より好ましくは酸化タングステンであり、更に好ましくはＷ_１８Ｏ_４９である。また、前記芯部は、前記基体８１と同じ材料であってもよい。特に、前記突起８２の表面部がＷＯ_２またはＷＯ_３からなり活物質として機能し、表面以外の部分（芯部）がＷ_１８Ｏ_４９からなり主に導電材として機能するような構造を有することが更に好ましい。酸化タングステンの電気抵抗は他の物質に比べ格段に小さい上、酸化タングステンの中でもＷ_１８Ｏ_４９は導電性が高いとともに電気抵抗が更に小さいため、非常に優れた素材である。このＷ_１８Ｏ_４９を突起８２の芯部に備えるとともに、Ｗ_１８Ｏ_４９に比してリチウムとよりインターカレーションしやすいＷＯ_２またはＷＯ_３が突起の表面部に存在することにより、電池の応答性が非常に向上する。

また、本発明のリチウムイオン二次電池用電極は、導電剤及びバインダを添加する必要がないため、電極全体での容量密度を大きくすることが可能となる点に特徴がある。しかし、導電剤及びバインダを添加することも可能であり、導電剤及びバインダとして用いられる材料の例としては、公知の物質が挙げられる。

図２において、突起８２同士の間隔は空隙となるが、特に、前記突起８２が基体８１に対してほぼまっすぐ直立する場合には、ほぼ均一な隙間形状が形成され、電解質（図２ではリチウムイオン８３）が円滑かつ迅速に拡散し、電池の容量密度及び応答性が向上する。前記所定の間隔は特に制限されることはないが、平均間隔は、電解質が十分に拡散可能であり、かつ突起（例えば後述のウィスカー）の高い形成密度を確保する観点から、２ｎｍ以上であることが好ましく、２〜１０，０００ｎｍであることがより好ましく、５〜１，０００ｎｍであることが更に好ましい。前記突起８２は、ナノレベルで密集した状態で存在しているため、間隔のない部分があってもよい。

（第２実施形態）
本発明のリチウムイオン二次電池用電極は、基体と、前記基体と面接触している柱状の突起と、を含み、複数の前記突起からなる多孔質層を備え、少なくとも前記突起の表面が活物質を含むことを特徴とするものである。

図３は、本発明のリチウムイオン二次電池用電極の一例（第２実施形態）を示す概略断面図である。図３に示すように、リチウムイオン二次電池用電極９０は、基体９１と、前記基体と面接触している柱状の突起９２と、を含み、複数の前記突起９２からなる多孔質層９３を備えた構造である。

前記突起９２のうち、少なくとも表面は活物質を含むが、前記突起９２は導電性材料からなり、面接触している前記基体９１と電気的に接続することが好ましい。

複数の突起からなる多孔質層９３とは、突起９２同士が所定の間隔を有し、このような間隔（空隙）が多数存在する層のことを言う。特に前記突起９２が基体９１に対してほぼまっすぐ直立する場合には、均一な隙間形状が形成され、電解質（リチウムイオン９４）が円滑かつ迅速に拡散し、電池の容量密度及び応答性が向上する。前記多孔質層９３の厚さは、突起（例えば後述のウィスカー）が長くなることによる電極の内部抵抗の変化と、多孔質層の厚みによる容量増加との観点から、５０ｎｍ〜１，０００μｍであることが好ましく、５〜１００μｍであることがより好ましい。なお、本実施形態の他の構成要素については、前記第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。

（第３実施形態）
本発明のリチウムイオン二次電池用電極は、基体と、前記基体と面接触している導電性ウィスカーまたは導電性ファイバーからなる突起と、を含み、前記突起同士は所定の間隔を有し、少なくとも前記突起の表面が活物質を含むことを特徴とするものである。本実施形態は、上記の第１実施形態の一具体例に相当するものであり、前記リチウムイオン二次電池用電極によれば表面積が大きくなり、ウィスカー同士またはファイバー同士の間の空隙により、リチウムイオンの伝導度の向上が図れる。

図４は、導電性ウィスカーを突起として備えた前記リチウムイオン二次電池用電極の一例を示す概略断面図である。

リチウムイオン二次電池用電極１００は、基体１０１と、前記基体と面接触している導電性ウィスカーからなる突起１０２とを含み、前記突起１０２同士は所定の間隔を有する構造である。ここで、前記面接触とは、上述した図１における点接触以外の接触状態を示す。

突起１０２が形成されることで、表面積が増加し電極容量値が大きくなる。また、従来技術における、活物質や導電剤などの粒子と基体（基板）との間の点接触とは異なり、面接触していることで、突起１０２と基体１０１との密着性に優れている。さらに、突起１０２同士の空隙を電解質（図４ではリチウムイオン１０３）や溶媒分子がスムーズに移動でき、容量発現が妨げられず、応答性の優れた電極になる。

前記突起１０２は酸化タングステンを含むことが好ましい。酸化タングステンの抵抗率は、従来から活物質として用いられている物質であるＬｉｘＭｎＯ_２、ＬｉｘＮｉＯ_２、ＬｉｘＣｏＯ_２などが有する抵抗率（１×１０^２〜１×１０^６Ωｃｍ）よりも格段に低いため、酸化タングステンは活物質として優れた性能を発揮する。例えば、酸化タングステンの一種であるＷＯ_３の抵抗率は約０．２〜０．３Ωｃｍである。

前記突起１０２（例えば、導電性ウィスカー及び前記導電性ファイバー）が酸化タングステンを含む場合、前記突起１０２の最表面では陽イオンの吸脱着あるいはインターカレーションによる擬似容量が発現する構造（好ましくはＷＯ_３）となっており、突起１０２同士に所定の間隔があることが好ましい。前記所定の間隔の好ましい範囲やその際の有利な効果については、上記第１実施形態と同様である。所定の間隔を有することにより、表面積が大きくなり、突起間の隙間によるイオン伝導の改善が図れるからである。

また、前記酸化タングステンとしては、例えばＷＯ_２、ＷＯ_３、Ｗ_２４Ｏ_６８、Ｗ_２０Ｏ_５８、Ｗ_２５Ｏ_７３、Ｗ_５Ｏ_１４、及びＷ_１８Ｏ_４９などが挙げられるが、中でもＷ_１８Ｏ_４９を含むことがより好ましい。Ｗ_１８Ｏ_４９は導電性の高い酸化物であるとともに、酸化タングステンの中でも、ＷＯ_２やＷＯ_３と比較してもはるかに抵抗が小さい。具体的には、ＷＯ_３の抵抗率が約０．２〜０．３Ωｃｍであるのに対して、Ｗ_１８Ｏ_４９の抵抗率は２．７５×１０^−３Ωｃｍ（Ｊ．ｏｆ Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ３６、４５、１９８１）である。Ｗ_１８Ｏ_４９を用いることにより電極の内部抵抗を非常に小さくすることができる。

前記突起１０２の全体がＷ_１８Ｏ_４９から形成されてもよいが、Ｗ_１８Ｏ_４９を少なくとも表面以外の部分（芯部）に含むことがより好ましい。Ｗ_１８Ｏ_４９よりも、ＷＯ_２やＷＯ_３など、その他の組成の酸化タングステンの方がリチウムとよりインターカレーションしやすいためである。従って、前記突起１０２の最表面は、ＷＯ_２またはＷＯ_３で形成されていることがより好ましい。

また、基体１０１は、少なくとも一部に前記突起１０２よりも導電性の高い金属からなり、集電体として機能する金属層（図示せず）を含むことが好ましい。また、突起１０２の存在する側の表面に、集電層として十分な機能を果たし、かつセルの容量密度を確保するため、前記金属層が１００ｎｍ〜１ｍｍの厚さで存在することがより好ましい。前記厚さが５００ｎｍ〜１００μｍである場合、更に好ましい。前記金属層の材料としては、以下に制限されることはないが、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｐｔ、Ｔｉ、Ａｕ、Ｇｅ、Ａｇ、Ａｌ、Ｖ、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｓｂ、Ｎｂ、Ｐｂ、Ｍｇ、Ｍｏ、Ｍｎ、Ｗ、Ｔａ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ及びこれらの合金が使用可能である。従来のように、集電体上に無駄な空隙が多数存在する電極とは異なり、基体１０１の表面全体が電気化学反応に寄与する電極となる。更には、リチウムイオン二次電池用電極１００は、前記基体１０１と活物質を含む突起１０２とが一体化している単純構造を有するため、電極の内部抵抗を小さくすることができる。上記の電極によれば、電極の内部抵抗が小さくなり、応答性が向上する。

また、前記基体１０１は、タングステンを含有する合金またはセラミックスを含むことがより好ましい。この場合、基体１０１と突起１０２とが酸化タングステンで連続的に形成されることが好ましい。突起１０２と基体１０１の密着性がより向上し、さらに電気的な接触も向上する。これにより、電極の内部抵抗がさらに小さくなり、応答性が向上する。

前記基体１０１は、１層からなっても２層以上からなってもよく、前記基体１０１がその表面にタングステンを含有する金属層（図示せず）を含むことが更に好ましい。この場合、基体１０１と突起１０２とが酸化タングステンで連続的に形成されることが好ましい。基体１０１の芯部は別の物質からなってもよい。突起１０２と基体１０１との密着性を維持しながら、物理強度や導電性などに優れた材料を芯材として使うことができる。上記の電極によれば、電極の内部抵抗が小さくなり、物理強度が向上する。

前記基体１０１の材料は、集電体としての機能を有することが好ましいため、導電性を有する物質が好ましく、以下に制限されることはないが、金属、カーバイド系金属化合物、若しくは金属酸化物、またはこれらの混合物がより好ましい。前記金属としては、例えばＮｉ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｐｔ、Ｔｉ、Ａｕ、Ｇｅ、Ａｇ、Ａｌ、Ｖ、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｓｂ、Ｎｂ、Ｐｂ、Ｍｇ、Ｍｏ、Ｍｎ、ＷまたはＴａなどがあり、前記カーバイド系金属化合物としては、例えばＳｉＣ、ＡｌＣ、ＴｉＣまたはＷＣなどがあり、前記金属酸化物としては、例えばＭｎＯｘ、ＣｒＯｘまたはＷＯｘなどがありうる。

また、前記基体１０１は多孔体であることが好ましい。また、前記基体１０１が連結孔を有することがより好ましい。電解液が到達しやすくなり、基体１０１の多孔質表面に突起１０２を形成させることで、表面積が大きくなり、電極の体積効率がより向上するからである。前記多孔体としては例えば、合金メッシュや多孔質金属（発泡金属）が可能である。

また、前記突起１０２のうち、少なくとも表面は活物質１０４を含む。前記突起１０２は導電性材料からなり、面接触している前記基体１０１と電気的に接続することが好ましい。このような構造を有する場合、（ｉ）前記突起１０２全体が活物質１０４からなってもよく、（ｉｉ）前記突起１０２の表面部のみが活物質からなってもよい。前記（ｉｉ）の場合、前記突起１０２の表面以外の部分（芯部）の導電性が前記表面部（活物質）よりも優れていることがより好ましい。電極の内部抵抗が低減し、電池の応答性が向上するからである。

前記突起１０２のうち、活物質１０４の部分の材料は、少なくとも前記表面の部分がリチウムイオンを吸蔵及び放出できる物質であれば特に限定されることはないが、酸化タングステン、マンガン酸リチウム、ニッケル酸リチウム、コバルト酸リチウム、リン酸鉄リチウム、チタン酸リチウム、グラファイト、及びハードカーボンからなる群から選択される一種以上が好ましい。より好ましくは酸化タングステンであり、更に好ましくはＷＯ_２、ＷＯ_３、Ｗ_２４Ｏ_６８、Ｗ_２０Ｏ_５８、Ｗ_２５Ｏ_７３、Ｗ_５Ｏ_１４またはＷ_１８Ｏ_４９であり、特に好ましくはＷＯ_２またはＷＯ_３である。一方、前記（ｉｉ）の場合、前記活物質以外の部分（芯部）の材料は上記第１実施形態と同様、活物質より優れた導電性を有する物質であれば特に制限されることはないが、金属、導電性酸化物、導電性高分子材料または導電性炭素材料からなることが好ましい。また、前記芯部は、前記基体１０１と同じ材料からなってもよい。

図４において、突起１０２同士の間隔は空隙となるが、特に、前記突起１０２が基体１０１に対してほぼまっすぐ直立する場合には、均一な隙間形状が形成され、電解質（リチウムイオン１０３）が円滑かつ迅速に拡散し、電池の容量密度及び応答性が向上する。前記突起１０２は、ナノレベルで密集した状態で存在しているため、間隔のない部分があってもよい。前記突起１０２がウィスカーである場合、単位面積当たりの平均間隔は、０ｎｍを超えて３００ｎｍであることが好ましく、２ないし３００ｎｍであることがより好ましい。平均間隔がかかる範囲にある場合、前記空隙を電解質や溶媒分子がスムーズに移動でき、容量発現が妨げられず、応答性の優れた電極となる。なお、前記平均間隔とは、基体の断面の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）画像から隣り合うウィスカー１０２同士の間隔（ｄ）を測定し、その平均値を算出したものである。また、前記突起１０２がウィスカーの場合、直径は２０ｎｍ〜１０μｍであることが好ましく、１００ｎｍ〜５μｍであることがより好ましい。また、長さは１〜１００μｍであることが好ましく、５〜５０μｍであることがより好ましい。更に、アスペクト比は１０〜１，０００であることが好ましい。一方、前記突起１０２がファイバーの場合、線径が２０ｎｍ以上で、アスペクト比が１００以上であることが好ましい。

（第４実施形態）
基体と、前記基体と面接触している、導電性ウィスカーまたは導電性ファイバーからなる突起と、を含み、複数の前記突起からなる多孔質層を備え、少なくとも前記突起の表面が活物質を含む、リチウムイオン二次電池用電極が提供される。導電性ウィスカーまたは導電性ファイバーからなる突起については、本実施形態は、第２実施形態の一具体例に相当するものであり、導電性ウィスカーまたは導電性ファイバーからなる突起については第３実施形態と同様であるので、ここでは説明を省略する。

なお、前記突起がウィスカーの場合、ウィスカーで形成される層（多孔質層）を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて上部から見たときのウィスカー占有比率が９５％以下であることが好ましく、５０〜９５％であることがより好ましい。すなわち空隙率が５％以上であることが好ましく、５〜５０％であることがより好ましい。また、ウィスカーで形成される層（多孔質層）の上面、すなわちウィスカーの上部から基体に向かって連続的（直線的）な空隙を有することが好ましい。

また、前記突起がファイバーの場合、基体上にファイバーを形成させた後、プレスすることにより、非常に薄い多孔質層が形成される。そのため、電解質がスムーズかつ迅速に移動し、活物質に到達することができる。従って、容易に導通をとることができる。

（第５実施形態）
本発明のリチウムイオン二次電池の製造方法は、電極上記の基体を、微量の酸素存在下、減圧下または不活性ガス中で加熱処理を行うことにより、上記の突起を形成する段階を含むことを特徴とするものである。

前記突起を形成するため、まず基体を準備する。前記基体の材料は、上記第１実施形態で挙げたものと同様であるため、ここでは説明を省略する。続いて、前記基体の少なくとも一部に、好ましくは前記基体の表面に、ゾルゲル法、スパッタ法または電解析出法など公知の方法を用いて突起を形成するための金属層を形成する。前記金属層の材料は、上記第３実施形態を同様であるため、ここでは説明を省略する。

また、前記不活性ガスとしては、以下に制限されることはないが、例えば窒素、ヘリウム、アルゴン、ネオン、クリプトンなどが使用可能である。また、ウィスカーを形成するために必要な酸素が供給され、かつウィスカー形態の酸化タングステンを得るため、減圧する場合の真空度は、１．３〜２．６×１０^３Ｐａ（０．０１〜２０Ｔｏｒｒ）であることが好ましい。また、同様の観点から、突起を形成する際の酸素濃度は、１〜１０，０００ｐｐｍであることが好ましく、１〜１，０００ｐｐｍであることがより好ましい。なお、微量の酸素雰囲気を作り出す手段として、減圧による方法、不活性ガスフローにより大気中の酸素と不活性ガスとを置換させる方法などがある。なお、前記不活性ガスに酸素を混入させて微量の酸素雰囲気を作る方法を用いてもよい。

加熱処理開始時の昇温速度は、タングステンの酸化反応が十分に進む６０〜６，０００℃／時間であることが好ましく、３００〜２，０００℃／時間であることがより好ましい。前記加熱処理は、加熱温度については酸化タングステンの蒸気圧を確保できる７００〜１，６００℃であることが好ましく、９００〜１，２００℃であることがより好ましい。加熱時間については０．５〜１，０００時間であることが好ましく、２〜２０時間であることがより好ましい。かかる温度の範囲内にあれば、ウィスカーを十分に成長させることができる。

上記製造方法の一例を挙げると、まずニッケルからなる基体を準備し、その表面にタングステンを含む金属層を積層した後、前記金属層の一部をスパッタ法によりパターニングする。その際、パターニングする領域の面積を変化させることにより、ウィスカーの隙間を制御することができる。続いて、大気中でアルゴン（Ａｒ）ガスをフローさせながら前記基体を加熱し始め、微量となった酸素の存在下でＷ_１８Ｏ_４９からなるウィスカーを上記加熱処理の条件で成長させる。その後、室温まで炉冷させて所望のウィスカーを得る。得られるウィスカーの平均長は０．１〜１，０００μｍであることが好ましく、１〜５０μｍであることがより好ましい。得られる電極のサイズは１ｃｍ×１ｃｍ〜２００ｃｍ×３００ｃｍであることが好ましく、２ｃｍ×４ｃｍ〜５０ｃｍ×５０ｃｍであることがより好ましい。得られる電極（基体＋ウィスカー）の厚みは０．０１〜１０ｍｍであることが好ましく、０．０１〜５ｍｍであることがより好ましい。

上記のような製造方法により、基体表面に突起（例えば、導電性ウィスカー及び導電性ファイバー）が直接形成されてなるリチウムイオン二次電池用電極が得られる。前記導電性ウィスカーまたは前記導電性ファイバーは、酸化タングステンを含むことが好ましい。基体表面から直接形成されてなる導電性ウィスカーまたは導電性ファイバーの場合、電極全体の強度が向上し、基体との密着が高く、電極の劣化が起こりにくいという特徴がある。

また、前述の第１実施形態の（ｉｉ）のように、突起の表面部と表面以外の部分（芯部）との材料が異なる場合の製造方法には、突起を一工程で形成する方法、及び突起の芯部を一旦形成した後に表面部を付着させる（固定、保持する）方法などがありうる。

まず、突起を一工程で形成する方法について、概略的な例を説明する。Ｗ_１８Ｏ_４９からなるウィスカーを上記の方法により形成する。その後、基体とウィスカーとを電解液に浸漬させて、充放電を繰り返すうちに、ウィスカー表面が自然と、リチウムイオンを入れやすくする構造に変化する。具体的には、ウィスカー表面がアモルファスになったり、反応しやすい構造へと変化する。本例においては、ウィスカー表面がＷ_１８Ｏ_４９からＷＯ_２やＷＯ_３へと経時的に変化する。

次に、突起の芯部を一旦形成した後に表面部を付着させる（固定、保持する）方法について、概略的な例を説明する。上記の方法によりＷ_１８Ｏ_４９からなるウィスカーを形成した後、スパッタ法など公知の方法により、ウィスカーの表面部にＷＯ_２またはＷＯ_３などを形成する。

（第６実施形態）
本発明のリチウムイオン二次電池は、正極、電解質を含む電解質層、及び負極がこの順に積層されてなる一以上の単電池層を含む二次電池であって、前記正極または前記負極の少なくとも一方が、第１実施形態〜第４実施形態のリチウムイオン二次電池用電極、または第５実施形態の製造方法により得られることを特徴とするものである。本発明の電極は、正極、負極、双極電極のいずれにも適用可能である。本発明の電極を、少なくとも１つの電極として含むリチウムイオン二次電池は、本発明の技術的範囲に属する。好ましくは、二次電池を構成する電極の全てが本発明の電極でありうる。また、かかる構成を採用することにより、二次電池の出力特性を効果的に向上させることが可能である。

前記正極に本発明のリチウムイオン二次電池用電極が使用される場合、負極にはリチウム金属あるいはリチウム系合金の他、リチウムを含む複合酸化物などを使用できる。一方、前記負極に本発明のリチウムイオン二次電池用電極が使用される場合、正極にはＬｉｘＣｏＯ_２、ＬｉｘＮｉＯ_２、ＬｉｘＭｎＯ_２、ＭｎＯ_２、Ｖ_２Ｏ_５、ＭｏＯ_３などの金属酸化物などを使用できる。本発明のリチウムイオン二次電池用電極が用いられることにより、応答性の高いリチウムイオン二次電池が得られる。

前記電解質は非水系電解液であることが好ましい。前記非水系電解液は、以下に制限されることはないが、例えば有機系電解液またはイオン性液体がありうる。非水系電解液は水系電解液と比較して耐電圧が高いため容量を得られやすい一方で、粘性が高く電解液の拡散が水系電解液と比較して遅いという問題がある。本発明のリチウムイオン二次電池用電極を用いることで、非水系電解液を用いた場合、電極内の拡散をスムーズに行える構造をとることができる。これにより、応答性の高いリチウムイオン二次電池が得られる。また、前記電解質は固体またはゲル状であることがより好ましい。この場合、前記電解質は液体より拡散の自由度の低い状態となりうる。固体またはゲル状の電解質を用いた単電池層は、安全面やサイクル特性などの面で扱いやすい反面、イオン伝導性が溶液系と比較して低いという問題がある。そのため、イオン伝導性を向上させる、本発明によるウィスカーまたはファイバーを含む電極構造を正極に使用することで、応答性の高いリチウムイオン二次電池が得られる。これにより、応答性の高い固体高分子系リチウムイオン二次電池が得られる。

本発明の電池は、双極型のリチウムイオン二次電池（以下、「双極型電池」とも言う）でありうる。図５は双極型電池である、本発明のリチウムイオン二次電池を示す断面図である。以下、図５に示す双極型電池を例に挙げて詳細に説明するが、本発明の技術的範囲は、かような形態のみに制限されることはない。

図５に示す本実施形態の双極型電池１０は、実際に充放電反応が進行する略矩形の電池要素２１が、外装であるラミネートシート２９の内部に封止された構造を有する。

図５に示すように、本実施形態の双極型電池１０の電池要素２１は、正極活物質層１３と負極活物質層１５とが集電体１１のそれぞれの面に形成された双極電極を複数個有する。各双極電極は、電解質層１７を介して積層されて電池要素２１を形成する。この際、一の双極電極の正極活物質層１３と前記一の双極電極に隣接する他の双極電極の負極活物質層１５とが電解質層１７を介して向き合うように、各双極電極及び電解質層１７が積層されている。なお、上記の活物質層は、第２実施形態で述べた複数の突起からなる多孔質層に相当し、上記の集電体は、第２実施形態などで述べた基体に相当する。以下についても同様である。

そして、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言える。また、単電池層１９の外周には、隣接する集電体１１同士の間を絶縁するための絶縁層３１が設けられている。なお、電池要素２１の最外層に位置する集電体（最外層集電体）（１１ａ、１１ｂ）には、片面のみに、正極活物質層１３（正極側最外層集電体１１ａ）または負極活物質層１５（負極側最外層集電体１１ｂ）のいずれか一方が形成されている。

さらに、図５に示す双極型電池１０では、正極側最外層集電体１１ａが延長して正極タブ２５となり、外装であるラミネートシート２９から導出している。一方、負極側最外層集電体１１ｂが延長して負極タブ２７となり、同様にラミネートシート２９から導出している。

以下、本実施形態の双極型電池１０を構成する部材について簡単に説明する。ただし、電極を構成する成分については上記で説明した通りであるため、ここでは説明を省略する。また、本発明の技術的範囲が下記の形態のみに制限されることはなく、従来公知の形態が同様に採用されうる。

［電解質層］
電解質層１７を構成する電解質としては、非水系電解液または固体若しくはゲル状の電解質が用いられうる。

非水系電解液は、可塑剤である有機溶媒に支持塩であるリチウム塩が溶解した形態を有する。可塑剤として用いられうる有機溶媒としては、以下に制限されることはないが例えば、エチレンカーボネート（ＥＣ）やプロピレンカーボネート（ＰＣ）等のカーボネート類が挙げられる。また、支持塩（リチウム塩）としては、以下に制限されることはないが例えば、リチウムＢＥＴＩ等の電極の活物質層に添加されうる化合物が挙げられる。

一方、固体の電解質は、電解液を含まない真性ポリマー電解質であり、ゲル状の電解質は、電解液を含むゲル状の電解質である。

ゲル状の電解質は、イオン伝導性ポリマーからなるマトリックスポリマーに、上記の非水系電解液が注入されてなる構成を有する。マトリックスポリマーとして用いられるイオン伝導性ポリマーとしては、以下に制限されることはないが例えば、ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）、ポリプロピレンオキシド（ＰＰＯ）、及びこれらの共重合体等が挙げられる。かようなポリアルキレンオキシド系高分子には、例えば、リチウム塩などの電解質塩がよく溶解しうる。

なお、電解質層１７が非水系電解液やゲル状の電解質から構成される場合には、電解質層１７にセパレーターを用いてもよい。セパレーターの具体的な形態としては、以下に制限されることはないが例えば、ポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィンからなる微多孔膜が挙げられる。

真性ポリマー電解質は、上記のマトリックスポリマーに支持塩（リチウム塩）が溶解してなる構成を有し、可塑剤である有機溶媒を含まない。従って、電解質層１７が真性ポリマー電解質から構成される場合には電池からの液漏れの心配がなく、電池の信頼性が向上しうる。

ゲル状の電解質や真性ポリマー電解質のマトリックスポリマーは、架橋構造を形成することによって、優れた機械的強度を発現しうる。架橋構造を形成させるには、適当な重合開始剤を用いて、高分子電解質形成用の重合性ポリマー（例えば、ＰＥＯやＰＰＯ）に対して熱重合、紫外線重合、放射線重合、電子線重合等の重合処理を施せばよい。

［絶縁層］
双極型電池１０においては、通常、各単電池層１９の周囲に絶縁層３１が設けられる。この絶縁層３１は、電池内で隣り合う集電体１１同士が接触したり、電池要素２１における単電池層１９の端部の僅かな不揃いなどによる短絡が起きたりするのを防止する目的で設けられる。かような絶縁層３１の設置により、長期間の信頼性及び安全性が確保され、高品質の双極型電池１０が提供されうる。

絶縁層３１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などを有するものであればよく、以下に制限されることはないが例えば、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、ゴムなどが用いられうる。好ましくは、耐蝕性、耐薬品性、作り易さ（製膜性）、経済性などの観点から、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂が可能である。

［タブ］
双極型電池１０においては、電池外部に電流を取り出す目的で、最外層集電体（１１ａ、１１ｂ）に電気的に接続されたタブ（正極タブ２５及び負極タブ２７）が外装の外部に取り出される。具体的には、正極用最外層集電体１１ａと電気的に接続された正極タブ２５と、負極用最外層集電体１１ｂと電気的に接続された負極タブ２７とが、外装の外部に取り出される。

タブ（正極タブ２５及び負極タブ２７）の材質は、特に制限されず、双極型電池用のタブとして従来用いられている公知の材質が用いられうる。例えば、アルミニウム、銅、チタン、ニッケル、ステンレス鋼（ＳＵＳ）、これらの合金等が挙げられる。なお、正極タブ２５と負極タブ２７とでは、同一の材質が用いられてもよいし、異なる材質が用いられてもよい。なお、本実施形態のように、最外層集電体（１１ａ、１１ｂ）を延長することによりタブ（２５、２７）としてもよいし、別途準備したタブを最外層集電体に接続してもよい。

［外装］
双極型電池１０においては、使用時の外部からの衝撃や環境劣化を防止するために、電池要素２１は、好ましくはラミネートシート２９などの外装内に収容される。外装としては特に制限されず、従来公知の外装が用いられうる。自動車の熱源から効率よく熱を伝え、電池内部を迅速に電池動作温度まで加熱しうる点で、好ましくは、熱伝導性に優れた高分子−金属複合ラミネートシート等が用いられうる。

（第７実施形態）
第７実施形態では、上記の第６実施形態の二次電池の複数個を、並列及び／または直列に接続して、組電池を構成する。

図６は、本実施形態の組電池を示す斜視図である。

図６に示すように、組電池４０は、上記の第６実施形態に記載の双極型電池が複数個接続されることにより構成される。各双極型電池１０の正極タブ２５及び負極タブ２７がバスバーを用いて接続されることにより、各双極型電池１０が接続されている。組電池４０の一の側面には、組電池４０全体の電極として、電極ターミナル（４２、４３）が設けられている。

組電池４０を構成する複数個の双極型電池１０を接続する際の接続方法は特に制限されず、従来公知の手法が適宜採用されうる。例えば、超音波溶接、スポット溶接などの溶接を用いる手法や、リベット、カシメなどを用いて固定する手法が採用されうる。かような接続方法によれば、組電池４０の長期信頼性が向上しうる。

本実施形態の組電池４０によれば、組電池４０を構成する個々の双極型電池１０が出力特性に優れることから、出力特性に優れる組電池が提供されうる。

なお、組電池４０を構成する双極型電池１０の接続は、複数個全て並列に接続してもよく、また、複数個全て直列に接続してもよく、さらに、直列接続と並列接続とを組み合わせてもよい。

（第８実施形態）
第８実施形態では、上記の第６実施形態の双極型電池１０、または第７実施形態の組電池４０をモータ駆動用電源として搭載して、車両を構成する。双極型電池１０または組電池４０をモータ用電源として用いる車両としては、例えば、ガソリンを用いない完全電気自動車、シリーズハイブリッド自動車やパラレルハイブリッド自動車などのハイブリッド自動車、及び燃料電池自動車などの、車輪をモータによって駆動する自動車が挙げられる。

図７に、組電池を搭載する自動車の概略図を示す。自動車５０に搭載される組電池４０は、上記で説明したような特性を有する。このため、組電池４０を搭載する自動車５０は出力特性に優れている。

以上のように、本発明の幾つかの好適な実施形態について示したが、本発明は、以上の実施形態に限られるものではなく、当業者によって種々の変更、省略、及び追加が可能である。例えば、上記の第６実施形態では双極型のリチウムイオン二次電池（双極型電池）を例に挙げて説明したが、本発明の電池の技術的範囲が双極型電池のみに制限されることはなく、例えば、双極型でないリチウムイオン二次電池であってもよい。図８に、双極型でないリチウムイオン二次電池の概要を示す断面図を示す。図８に示すように、正極集電体３３は正極タブ２５と接続し、負極集電体３５は負極タブ２７と接続する。

［実施例１］ＷＯｘウィスカー及びファイバーの形成
Ａ）ニッケル（Ｎｉ）からなる基体の表面に、スパッタ法によってタングステン（Ｗ）からなる金属層を形成したものを基材として、アルゴン（Ａｒ）ガスフロー中で５５０℃／時間で１１００℃まで昇温し、１１００℃で２時間保持後、室温まで炉冷した。その結果、基体上に突起を得ることができた。得られたリチウムイオン二次電池用電極（酸化タングステンウィスカーを含む）の断面ＳＥＭ画像を図９に示す。上記のウィスカーをＸ線回折装置（ＸＲＤ）で評価したところ、Ｗ_１８Ｏ_４９を主成分として含むことを確認した。

Ｂ）タングステンからなる基体（金属平板）を基材として、約１．３×１０^２Ｐａ（１Ｔｏｒｒ）の減圧下で５５０℃／時間で１１００℃まで昇温し、１１００℃で２時間保持後、室温まで炉冷した。その結果、基体上に突起を得ることができた。得られたリチウムイオン二次電池用電極（酸化タングステンファイバーを含む）の断面ＳＥＭ画像を図１０に示す。上記のファイバーをＸＲＤで評価したところ、Ｗ_１８Ｏ_４９を主成分として含むことを確認した。

Ｃ）タングステンからなる基体（金属平板）を基材として、Ａｒガスフロー中で５５０℃／時間で１１００℃まで昇温し、１１００℃で４時間保持後、室温まで炉冷した。得られた酸化タングステンウィスカーの断面ＳＥＭ画像を図１１に示す。上記のウィスカーをＸＲＤで評価したところ、Ｗ_１８Ｏ_４９を主成分とし、他にＷＯ_２、ＷＯ_３及びＷ_２４Ｏ_６８を含むことを確認した。ウィスカーの平均長は２０μｍ、得られた電極は１ｃｍ×１ｃｍ、基体の厚みは０．１ｍｍであった。

［実施例２］リチウム電池用電極の作製、並びにＣＶ及び充放電評価による容量評価
上記Ｃ）で得られたウィスカー形成基板を電極とし、対極を金属リチウム、電解質として１Ｍ リチウムＰＦ_６（ＥＣ：ＰＣ＝１：１）（体積比）溶液を用い、ガラスフィルター（厚さ５００ｎｍ、空隙率８０％）をセパレーターとして単電池層を作製した。０．２ｍＡの定電流で、０．１５〜２．５Ｖの電圧範囲で充放電を行った。なお、作製した電極の内部電極の抵抗値を直流抵抗測定法（定電流にて３．０Ｖまで充電後に一旦休止し、同様に定電流にて０．１５Ｖまで放電を行い、充電終了時から放電開始時の降下電圧と放電電流から算出）により測定したところ、０．４９ｍΩであった。

［比較例］
二酸化タングステン（ＷＯ_２）の粉末（平均粒子径１００μｍ）を、導電性炭素（グラファイト）（平均粒子径５μｍ）、バインダ（ポリアクリル酸）と質量比３：６：１で混合し、集電体となるステンレスメッシュ（厚さ１００μｍ、メッシュサイズ５００μｍ）とともに直径１０ｍｍφ、厚み０．５ｍｍに加圧成型し、対極を金属リチウム、電解質として１Ｍ リチウムＰＦ_６（ＥＣ：ＰＣ＝１：１）（体積比）溶液を用い、ガラスフィルター（厚さ５００μｍ、空隙率８０％）をセパレーターとして単電池層を作製した。０．２ｍＡの定電流で、０．１５〜２．５Ｖの範囲で充放電を行った。

従来例及び実施例の充放電評価を行い、電極単位体積（１ｃｃ）あたりの充放電容量値を図１２に示す。図１２から、実施例においては従来の電池用電極と比較して３倍以上の充放電容量を持つことが分かる。

本発明の電池用電極は、自動車などのモータ駆動用電源やパワーツール用電源などの、高出力として用いられるリチウムイオン二次電池で好適に用いられる。

従来技術による電池用電極を示す概略断面図である。 第１実施形態のリチウムイオン二次電池用電極の一例を示す概略断面図である。 第２実施形態のリチウムイオン二次電池用電極の一例を示す概略断面図である。 第３実施形態における、導電性ウィスカーを突起として備えたリチウムイオン二次電池用電極の一例を示す概略断面図である。 第６実施形態における、双極型電池である、本発明のリチウムイオン二次電池を示す断面図である。 第７実施形態における、本発明の組電池を示す斜視図である。 第８実施形態における、本発明の組電池を搭載する自動車の概略図である。 双極型でないリチウムイオン二次電池の概要を示す断面図である。 実施例１．Ａ）で得られた本発明の酸化タングステンウィスカーの断面ＳＥＭ画像である。 実施例１．Ｂ）で得られた酸化タングステンファイバーのＳＥＭ画像である。 実施例１．Ｃ）で得られた酸化タングステンウィスカーのＳＥＭ画像である。 従来例及び実施例における、電極単位体積（１ｃｃ）あたりの充放電容量値を示すグラフである。

符号の説明

１０ 双極型電池、
１１ 集電体、
１１ａ 正極側最外層集電体、
１１ｂ 負極側最外層集電体、
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 電池要素、
２５ 正極タブ、
２７ 負極タブ、
２９ ラミネートシート、
３１ 絶縁層、
３３ 正極集電体、
３５ 負極集電体、
４０ 組電池、
４２、４３ 電極ターミナル、
５０ 自動車、
６０ 双極型でないリチウムイオン二次電池、
７１ 集電体、
７２ 活物質、
７３ 導電性炭素、
７４ 電解質の拡散経路、
７５ 空隙、
７６ リチウムイオン、
８０、９０、１００ リチウムイオン二次電池用電極、
８１、９１、１０１ 基体、
８２、９２、１０２ 突起、
８３、９４、１０３ リチウムイオン、
９３ 多孔質層。

Claims (12)

1. 基体と、
   前記基体と面接触している柱状の突起と、
   を含み、
   前記突起同士は所定の間隔を有し、前記突起の全体が活物質としての酸化タングステンからなる、リチウムイオン二次電池用電極。
2. 基体と、
   前記基体と面接触している柱状の突起と、
   を含み、
   複数の前記突起からなる多孔質層を備え、前記突起の全体が活物質としての酸化タングステンからなる、リチウムイオン二次電池用電極。
3. 基体と、
   前記基体と面接触している、導電性ウィスカーまたは導電性ファイバーからなる突起と、
   を含み、
   前記突起同士は所定の間隔を有し、前記突起の全体が活物質としての酸化タングステンからなる、リチウムイオン二次電池用電極。
4. 基体と、
   前記基体と面接触している、導電性ウィスカーまたは導電性ファイバーからなる突起と、
   を含み、
   複数の前記突起からなる多孔質層を備え、前記突起の全体が活物質としての酸化タングステンからなる、リチウムイオン二次電池用電極。
5. 前記酸化タングステンがＷ₁₈Ｏ₄₉を含む、請求項１〜４のいずれか１項に記載のリチウムイオン二次電池用電極。
6. 前記突起が、Ｗ₁₈Ｏ₄₉を少なくとも表面以外の部分に含む、請求項１〜５のいずれか１項に記載のリチウムイオン二次電池用電極。
7. 前記基体が少なくとも一部に、前記突起よりも導電性の高い金属からなり集電体として機能する金属層を含む、請求項１〜６のいずれか１項に記載のリチウムイオン二次電池用電極。
8. 前記基体がタングステンを含有する合金またはセラミックスを含む、請求項１〜７のいずれか１項に記載のリチウムイオン二次電池用電極。
9. 前記基体が前記基体の表面にタングステンを含有する金属層を含む、請求項１〜８のいずれか１項に記載のリチウムイオン二次電池用電極。
10. 前記基体が多孔体である、請求項１〜９のいずれか１項に記載のリチウムイオン二次電池用電極。
11. 請求項１〜１０のいずれか１項に記載の基体を、微量の酸素存在下、真空中または不活性ガス中で加熱処理を行うことにより、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の突起を形成する段階を含む、リチウムイオン二次電池用電極の製造方法。
12. 正極、電解質を含む電解質層、及び負極がこの順に積層されてなる一以上の単電池層を含む二次電池であって、
    前記正極または前記負極の少なくとも一方が、請求項１〜１０のいずれか１項に記載のリチウムイオン二次電池用電極、または請求項１１に記載の製造方法により得られたリチウムイオン二次電池用電極であることを特徴とする、リチウムイオン二次電池。