JP6303412B2 - 電池、電解質層、電池パック、電子機器、電動車両、蓄電装置および電力システム - Google Patents

電池、電解質層、電池パック、電子機器、電動車両、蓄電装置および電力システム Download PDF

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Description

本技術は、電池に関する。また、本技術は、電池の電極間に設けられる電解質層、および電池を用いた電池パック、電子機器、電動車両、蓄電装置および電力システムに関する。
近年、携帯電話、ビデオカメラ、ノート型パーソナルコンピューター等の携帯情報電子機器の普及に伴い、これらの機器の高性能化、小型化および軽量化が図られている。これらの機器の電源には、使い捨ての一次電池や繰り返し使用できる二次電池が用いられているが、高性能化、小型化、軽量化、経済性等の総合的なバランスの良さから、非水電解質電池、特にリチウムイオン二次電池の需要が伸びている。また、これらの機器では、更なる高性能化や小型化等が進められており、リチウムイオン二次電池等の非水電解質電池に関しても、さらなる高エネルギー密度化が要求されている。
そこで、リチウムイオン二次電池の大幅な高容量化のために、従来用いられてきた炭素系負極活物質の代わりに、例えば下記の特許文献１のように、充電の際にリチウムと合金化する金属材料等を負極活物質として用いることが提案されている。具体的には、金属系負極活物質として、ケイ素またはスズ、あるいはそれらの化合物等が提案されている。例えば、スズ（Ｓｎ）はリチウムイオン二次電池の負極活物質として、黒鉛の理論容量（約３７２ｍＡｈ／ｇ）を大きく上回る高い理論容量（約９９４ｍＡｈ／ｇ）を持つことが知られている。
一方で、ケイ素またはスズ、あるいはそれらの化合物等を負極活物質として用いた場合、面積当たりの電流密度が増大するとともに、放電に伴う発熱量も増大する傾向にある。また、電動工具や電気自動車用等においては、短時間ではあるが大電流放電による発熱に対し放熱が追いつかない場合も多く、電池の温度上昇が避けられない場合もある。特に、電池外部の短絡や内部の短絡時には、負極側から発せられる熱量が大きく、この熱によりセパレータが破膜してさらに短絡が拡大したり、正極が加熱されて熱分解温度に達し、電池から激しい熱やガスが放出されるという危険性がある。このため、大きなエネルギーが放出された場合の信頼性向上に対する要請も極めて大きくなっており、このような試験に対する高い信頼性と、高容量化を両立させたリチウムイオン二次電池が強く求められている。
これに対して、例えば、特許文献２では、電解質中に無機粒子を含有させることによって、内部短絡の局所的発熱を分散させることが提案されている。
特開２００５−３５３５８２号公報 特開２０１１−１５９４８８号公報
外部短絡など負極全体で発熱が生じた場合には、正極に多大な熱が伝播して正極に熱分解反応が生じ、正極の熱暴走が問題になる。このため、負極で発生した熱を正極側に伝わらないようにするため、正極と負極との間を遮熱することが求められている。
したがって、本技術の目的は、電極での発熱を吸収し、かつ他の電極に熱を伝えないようにする電解質層を、正極と負極との間に有する電池を提供することにある。さらに、本技術の目的とするところは、電池を用いた電池パック、電子機器、電動車両、蓄電装置および電力システムを提供することにある。
上記問題点を解消するために、本技術の電池は、正極と、負極と、正極および負極の間に、粒子と電解液と該電解液を保持する樹脂材料とを含む電解質層とを備え、粒子の形状は、球状、針状、鱗片状、板状およびランダム形状のいずれかであり、電解質層の単位面積あたりの粒子の熱容量が０．０００１Ｊ／Ｋｃｍ2以上であり、かつ単位体積あたりの粒子の熱容量が２．５Ｊ／Ｋｃｍ3以下であることを特徴とする。
本技術の電池用電解質は、粒子と電解液と該電解液を保持する樹脂材料とを含み、粒子の形状は、球状、針状、鱗片状、板状およびランダム形状のいずれかであり、単位面積あたりの粒子の熱容量が０．０００１Ｊ／Ｋｃｍ2以上であり、かつ単位体積あたりの粒子の熱容量が２．５Ｊ／Ｋｃｍ3以下であることを特徴とする。
また、本技術の電池パック、電子機器、電動車両、蓄電装置および電力システムは、上述の電池を備えることを特徴とする。
本技術では、正極および負極の間に上記電解質層を備えているため、例えば短絡放電時に負極で発生した大きな熱を上記電解質層で吸収するとともに、正極に伝えないようにすることができる。
本技術によれば、負極で生じた大きな熱が正極に伝わり、正極が熱分解反応を起こすことを抑制することができる。
本技術の第１の実施の形態に係るラミネートフィルム型非水電解質電池の構成を示す分解斜視図である。 図１に示す巻回電極体のＩ−Ｉ線に沿った断面構成を表す断面図である。 ゲル電解質層の前駆層である樹脂層の構成を示す、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）による二次電子像である。 ゲル電解質層の前駆層である樹脂層の表面形状の例を示す斜視図である。 積層電極体を用いたラミネートフィルム型非水電解質電池の構成を示す分解斜視図である。 本技術の第１の実施の形態に係るラミネートフィルム型非水電解質電池の電池パックの構成を示す分解斜視図である。 図６に示す電池パックの電池セルの構造を示す分解斜視図である。 図６に示す電池パックの電池セルの構造を示す展開図である。 図６に示す電池パックの電池セルの構造を示す断面図である。 本技術の実施の形態による電池パックの回路構成例を示すブロック図である。 本技術の非水電解質電池を用いた住宅用の蓄電システムに適用した例を示す概略図である。 本技術が適用されるシリーズハイブリッドシステムを採用するハイブリッド車両の構成の一例を概略的に示す概略図である。
以下、本技術を実施するための最良の形態（以下、実施の形態とする）について説明する。なお、説明は以下のように行う。
１．第１の実施の形態（ラミネートフィルム型の電池の例）
２．第２の実施の形態（ラミネートフィルム型の電池の電池パックの例）
３．第３の実施の形態（電池パックの例）
４．第４の実施の形態（蓄電システム等の例）
５．他の実施の形態（変形例）
１．第１の実施の形態
（１−１）非水電解質電池の構成
第１の実施の形態では、ラミネートフィルム型の電池について説明する。
図１は、第１の実施の形態にかかる非水電解質電池６２の構成を表すものである。この非水電解質電池６２は、いわゆるラミネートフィルム型といわれるものであり、正極リード５１および負極リード５２が取り付けられた巻回電極体５０をフィルム状の外装部材６０の内部に収容したものである。
正極リード５１および負極リード５２は、それぞれ、外装部材６０の内部から外部に向かい例えば同一方向に導出されている。正極リード５１および負極リード５２は、例えば、アルミニウム、銅、ニッケルあるいはステンレス等の金属材料によりそれぞれ構成されており、それぞれ薄板状または網目状とされている。
外装部材６０は、例えば、金属層の両面に樹脂層が形成されたラミネートフィルムからなる。ラミネートフィルムは、金属層のうち電池外側に露出する面に外側樹脂層が形成され、巻回電極体５０等の発電要素に対向する電池内側面に内側樹脂層が形成される。
金属層は、水分、酸素、光の進入を防ぎ内容物を守る最も重要な役割を担っており、軽さ、伸び性、価格、加工のしやすさからアルミニウム（Ａｌ）が最もよく使われる。外側樹脂層は、外観の美しさや強靱さ、柔軟性等を有し、ナイロンまたはポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等の樹脂材料が用いられる。内側樹脂層は、熱や超音波で溶け、互いに融着する部分であるため、ポリオレフィン樹脂が適切であり、無延伸ポリプロピレン（ＣＰＰ）が多用される。金属層と外側樹脂層および内側樹脂層との間には、必要に応じて接着剤層を設けてもよい。
外装部材６０は、例えば深絞りにより内側樹脂層側から外側樹脂層の方向に向けて形成された、巻回電極体５０を収容する凹部が設けられており、内側樹脂層が巻回電極体５０と対向するように配設されている。外装部材６０の対向する内側樹脂層同士は、凹部の外縁部において融着等により互いに密着されている。外装部材６０と正極リード５１および負極リード５２との間には、外装部材６０の内側樹脂層と、金属材料からなる正極リード５１および負極リード５２との接着性を向上させるための密着フィルム６１が配置されている。密着フィルム６１は、金属材料との接着性の高い樹脂材料からなり、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレンや、これら材料が変性された変性ポリエチレンあるいは変性ポリプロピレン等のポリオレフィン樹脂により構成されている。
なお、外装部材６０は、金属層がアルミニウム（Ａｌ）からなるアルミラミネートフィルムに代えて、他の構造を有するラミネートフィルム、ポリプロピレン等の高分子フィルムあるいは金属フィルムにより構成するようにしてもよい。
図２は、図１に示した巻回電極体５０のＩ−Ｉ線に沿った断面構造を表すものである。巻回電極体５０は、正極５３と負極５４とをセパレータ５５およびゲル電解質層５６を介して積層し、巻回したものであり、最外周部は必要に応じて保護テープ５７により保護されている。
［正極］
正極５３は、正極集電体５３Ａの片面あるいは両面に正極活物質層５３Ｂが設けられた構造を有している。
正極５３は、正極活物質を含有する正極活物質層５３Ｂが、正極集電体５３Ａの両面上に形成されたものである。正極集電体５３Ａとしては、例えばアルミニウム（Ａｌ）箔、ニッケル（Ｎｉ）箔あるいは、ステンレス（ＳＵＳ）箔等の金属箔を用いることができる。
正極活物質層５３Ｂは、例えば正極活物質と、導電剤と、結着剤とを含有して構成されている。正極活物質としては、リチウムを吸蔵および放出することが可能な正極材料のいずれか１種または２種以上を用いることができ、必要に応じて、結着剤や導電剤等の他の材料を含んでいてもよい。
リチウムを吸蔵および放出することが可能な正極材料としては、例えば、リチウム含有化合物が好ましい。高いエネルギー密度が得られるからである。このリチウム含有化合物としては、例えば、リチウムと遷移金属元素とを含む複合酸化物や、リチウムと遷移金属元素とを含むリン酸化合物等が挙げられる。中でも、遷移金属元素としてコバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、マンガン（Ｍｎ）および鉄（Ｆｅ）からなる群のうちの少なくとも１種を含むものが好ましい。より高い電圧が得られるからである。
正極材料は、例えば、ＬｉxＭ１Ｏ2あるいはＬｉyＭ２ＰＯ4で表されるリチウム含有化合物を用いることができる。式中、Ｍ１およびＭ２は１種類以上の遷移金属元素を表す。ｘおよびｙの値は電池の充放電状態によって異なり、通常、０．０５≦ｘ≦１．１０、０．０５≦ｙ≦１．１０である。リチウムと遷移金属元素とを含む複合酸化物としては、例えば、リチウムコバルト複合酸化物（ＬｉxＣｏＯ2）、リチウムニッケル複合酸化物（ＬｉxＮｉＯ2）、リチウムニッケルコバルト複合酸化物（ＬｉxＮｉ1-zＣｏzＯ2（０＜ｚ＜１））、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物（ＬｉxＮｉ(1-v-w)ＣｏvＭｎwＯ2（０＜ｖ＋ｗ＜１、ｖ＞０、ｗ＞０））、またはスピネル型構造を有するリチウムマンガン複合酸化物（ＬｉＭｎ2Ｏ4）あるいはリチウムマンガンニッケル複合酸化物（ＬｉＭｎ2-tＮｉtＯ4（０＜ｔ＜２））等が挙げられる。中でも、コバルトを含む複合酸化物が好ましい。高い容量が得られると共に、優れたサイクル特性も得られるからである。また、リチウムと遷移金属元素とを含むリン酸化合物としては、例えば、リチウム鉄リン酸化合物（ＬｉＦｅＰＯ4）あるいはリチウム鉄マンガンリン酸化合物（ＬｉＦｅ1-uＭｎuＰＯ4（０＜ｕ＜１））等が挙げられる。
このようなリチウム複合酸化物として、具体的には、コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ2）、ニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ2）、マンガン酸リチウム（ＬｉＭｎ2Ｏ4）等が挙げられる。また、遷移金属元素の一部を他の元素に置換した固溶体も使用可能である。例えば、ニッケルコバルト複合リチウム酸化物（ＬｉＮｉ0.5Ｃｏ0.5Ｏ2、ＬｉＮｉ0.8Ｃｏ0.2Ｏ2等）がその例として挙げられる。これらのリチウム複合酸化物は、高電圧を発生でき、エネルギー密度が優れたものである。
更にまた、より高い電極充填性とサイクル特性が得られるという観点から、上記リチウム含有化合物のいずれかよりなる粒子の表面を、他のリチウム含有化合物のいずれかよりなる微粒子で被覆した複合粒子としてもよい。
この他、リチウムを吸蔵および放出することが可能な正極材料としては、例えば、酸化バナジウム（Ｖ2Ｏ5）、二酸化チタン（ＴｉＯ2）、二酸化マンガン（ＭｎＯ2）等の酸化物、二硫化鉄（ＦｅＳ2）、二硫化チタン（ＴｉＳ2）、二硫化モリブデン（ＭｏＳ2）等の二硫化物、二セレン化ニオブ（ＮｂＳｅ2）等のリチウムを含有しないカルコゲン化物（特に層状化合物やスピネル型化合物）、リチウムを含有するリチウム含有化合物、ならびに、硫黄、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリアセチレンあるいはポリピロール等の導電性高分子も挙げられる。もちろん、リチウムを吸蔵および放出することが可能な正極材料は、上記以外のものであってもよい。また、上記した一連の正極材料は、任意の組み合わせで２種以上混合されてもよい。
導電剤としては、例えばカーボンブラックあるいはグラファイト等の炭素材料等が用いられる。結着剤としては、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）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）およびカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）等の樹脂材料、ならびにこれら樹脂材料を主体とする共重合体等から選択される少なくとも１種が用いられる。
正極５３は正極集電体５３Ａの一端部にスポット溶接または超音波溶接で接続された正極リード５１を有している。この正極リード５１は金属箔、網目状のものが望ましいが、電気化学的および化学的に安定であり、導通がとれるものであれば金属でなくとも問題はない。正極リード５１の材料としては、例えばアルミニウム（Ａｌ）、ニッケル（Ｎｉ）等が挙げられる。
［負極］
負極５４は、負極集電体５４Ａの片面あるいは両面に負極活物質層５４Ｂが設けられた構造を有しており、負極活物質層５４Ｂと正極活物質層５３Ｂとが対向するように配置されている。
なお、図示はしないが、負極集電体５４Ａの片面のみに負極活物質層５４Ｂを設けるようにしてもよい。負極集電体５４Ａは、例えば、銅箔等の金属箔により構成されている。
負極活物質層５４Ｂは、負極活物質として、リチウムを吸蔵および放出することが可能な負極材料のいずれか１種または２種以上を含んで構成されており、必要に応じて正極活物質層５３Ｂと同様の結着剤や導電剤等の他の材料を含んで構成されていてもよい。
なお、この非水電解質電池６２では、リチウムを吸蔵および放出することが可能な負極材料の電気化学当量が、正極５３の電気化学当量よりも大きくなっており、理論上、充電の途中において負極５４にリチウム金属が析出しないようになっている。
また、この非水電解質電池６２は、完全充電状態における開回路電圧（すなわち電池電圧）が、例えば２．８０Ｖ以上６．００Ｖ以下の範囲内になるように設計されている。特に、負極活物質としてＬｉ／Ｌｉ+に対して０Ｖ近くでリチウム合金となる材料を用いた場合には、完全充電状態における開回路電圧が、例えば４．２０Ｖ以上６．００Ｖ以下の範囲内になるように設計されている。この場合、満充電状態における開回路電圧が４．２５Ｖ以上６．００Ｖ以下とされることが好ましい。満充電状態における開回路電圧が４．２５Ｖ以上とされる場合は、４．２０Ｖの電池と比較して、同じ正極活物質であっても単位質量当たりのリチウムの放出量が多くなるため、それに応じて正極活物質と負極活物質との量が調整される。これにより、高いエネルギー密度が得られるようになっている。
リチウムを吸蔵および放出することが可能な負極材料としては、例えば、難黒鉛化性炭素、易黒鉛化性炭素、黒鉛、熱分解炭素類、コークス類、ガラス状炭素類、有機高分子化合物焼成体、炭素繊維あるいは活性炭等の炭素材料が挙げられる。このうち、コークス類には、ピッチコークス、ニードルコークスあるいは石油コークス等がある。有機高分子化合物焼成体というのは、フェノール樹脂やフラン樹脂等の高分子材料を適当な温度で焼成して炭素化したものをいい、一部には難黒鉛化性炭素または易黒鉛化性炭素に分類されるものもある。これら炭素材料は、充放電時に生じる結晶構造の変化が非常に少なく、高い充放電容量を得ることができると共に、良好なサイクル特性を得ることができるので好ましい。特に黒鉛は、電気化学当量が大きく、高いエネルギー密度を得ることができ好ましい。また、難黒鉛化性炭素は、優れたサイクル特性が得られるので好ましい。更にまた、充放電電位が低いもの、具体的には充放電電位がリチウム金属に近いものが、電池の高エネルギー密度化を容易に実現することができるので好ましい。
リチウムを吸蔵および放出することが可能であり、かつ高容量化が可能な他の負極材料としては、リチウムを吸蔵および放出することが可能であり、金属元素および半金属元素のうちの少なくとも１種を構成元素として含む材料も挙げられる。このような材料を用いれば、高いエネルギー密度を得ることができるからである。特に、炭素材料と共に用いるようにすれば、高エネルギー密度を得ることができると共に、優れたサイクル特性を得ることができるのでより好ましい。この負極材料は金属元素あるいは半金属元素の単体でも合金でも化合物でもよく、またこれらの１種または２種以上の相を少なくとも一部に有するようなものでもよい。なお、本技術において、合金には２種以上の金属元素からなるものに加えて、１種以上の金属元素と１種以上の半金属元素とを含むものも含める。また、非金属元素を含んでいてもよい。その組織には固溶体、共晶（共融混合物）、金属間化合物あるいはそれらのうちの２種以上が共存するものがある。
この負極材料を構成する金属元素あるいは半金属元素としては、例えば、リチウムと合金を形成することが可能な金属元素または半金属元素が挙げられる。具体的には、マグネシウム（Ｍｇ）、ホウ素（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）、ケイ素（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、スズ（Ｓｎ）、鉛（Ｐｂ）、ビスマス（Ｂｉ）、カドミウム（Ｃｄ）、銀（Ａｇ）、亜鉛（Ｚｎ）、ハフニウム（Ｈｆ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、イットリウム（Ｙ）、パラジウム（Ｐｄ）あるいは白金（Ｐｔ）が挙げられる。これらは結晶質のものでもアモルファスのものでもよい。
負極材料としては、例えば、チタン酸リチウム（Ｌｉ4Ｔｉ5Ｏ12）等が挙げられる。また、負極材料としては、短周期型周期表における４Ｂ族の金属元素あるいは半金属元素を構成元素として含むものが好ましく、より好ましいのはケイ素（Ｓｉ）およびスズ（Ｓｎ）の少なくとも一方を構成元素として含むものであり、特に好ましくは少なくともケイ素を含むものである。ケイ素（Ｓｉ）およびスズ（Ｓｎ）は、リチウムを吸蔵および放出する能力が大きく、高いエネルギー密度を得ることができるからである。ケイ素およびスズのうちの少なくとも１種を有する負極材料としては、例えば、ケイ素の単体、合金または化合物や、スズの単体、合金または化合物や、それらの１種または２種以上の相を少なくとも一部に有する材料が挙げられる。
ケイ素の合金としては、例えば、ケイ素以外の第２の構成元素として、スズ（Ｓｎ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、マンガン（Ｍｎ）、亜鉛（Ｚｎ）、インジウム（Ｉｎ）、銀（Ａｇ）、チタン（Ｔｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、ビスマス（Ｂｉ）、アンチモン（Ｓｂ）およびクロム（Ｃｒ）からなる群のうちの少なくとも１種を含むものが挙げられる。スズの合金としては、例えば、スズ（Ｓｎ）以外の第２の構成元素として、ケイ素（Ｓｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、マンガン（Ｍｎ）、亜鉛（Ｚｎ）、インジウム（Ｉｎ）、銀（Ａｇ）、チタン（Ｔｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、ビスマス（Ｂｉ）、アンチモン（Ｓｂ）およびクロム（Ｃｒ）からなる群のうちの少なくとも１種を含むものが挙げられる。
スズ（Ｓｎ）の化合物あるいはケイ素（Ｓｉ）の化合物としては、例えば、酸素（Ｏ）あるいは炭素（Ｃ）を含むものが挙げられ、スズ（Ｓｎ）またはケイ素（Ｓｉ）に加えて、上述した第２の構成元素を含んでいてもよい。
中でも、この負極材料としては、コバルト（Ｃｏ）と、スズ（Ｓｎ）と、炭素（Ｃ）とを構成元素として含み、炭素の含有量が９．９質量％以上２９．７質量％以下であり、かつスズ（Ｓｎ）とコバルト（Ｃｏ）との合計に対するコバルト（Ｃｏ）の割合が３０質量％以上７０質量％以下であるＳｎＣｏＣ含有材料が好ましい。このような組成範囲において高いエネルギー密度を得ることができると共に、優れたサイクル特性を得ることができるからである。
このＳｎＣｏＣ含有材料は、必要に応じて更に他の構成元素を含んでいてもよい。他の構成元素としては、例えば、ケイ素（Ｓｉ）、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）、インジウム（Ｉｎ）、ニオブ（Ｎｂ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、チタン（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、アルミニウム（Ａｌ）、リン（Ｐ）、ガリウム（Ｇａ）またはビスマス（Ｂｉ）が好ましく、２種以上を含んでいてもよい。容量またはサイクル特性を更に向上させることができるからである。
なお、このＳｎＣｏＣ含有材料は、スズ（Ｓｎ）と、コバルト（Ｃｏ）と、炭素（Ｃ）とを含む相を有しており、この相は結晶性の低いまたは非晶質な構造を有していることが好ましい。また、このＳｎＣｏＣ含有材料では、構成元素である炭素（Ｃ）の少なくとも一部が、他の構成元素である金属元素または半金属元素と結合していることが好ましい。サイクル特性の低下はスズ（Ｓｎ）等が凝集あるいは結晶化することによるものであると考えられるが、炭素（Ｃ）が他の元素と結合することにより、そのような凝集あるいは結晶化を抑制することができるからである。
元素の結合状態を調べる測定方法としては、例えばＸ線光電子分光法（ＸＰＳ）が挙げられる。ＸＰＳでは、炭素の１ｓ軌道（Ｃ１ｓ）のピークは、グラファイトであれば、金原子の４ｆ軌道（Ａｕ４ｆ）のピークが８４．０ｅＶに得られるようにエネルギー較正された装置において、２８４．５ｅＶに現れる。また、表面汚染炭素であれば、２８４．８ｅＶに現れる。これに対して、炭素元素の電荷密度が高くなる場合、例えば炭素が金属元素または半金属元素と結合している場合には、Ｃ１ｓのピークは、２８４．５ｅＶよりも低い領域に現れる。すなわち、ＳｎＣｏＣ含有材料について得られるＣ１ｓの合成波のピークが２８４．５ｅＶよりも低い領域に現れる場合には、ＳｎＣｏＣ含有材料に含まれる炭素の少なくとも一部が他の構成元素である金属元素または半金属元素と結合している。
なお、ＸＰＳ測定では、スペクトルのエネルギー軸の補正に、例えばＣ１ｓのピークを用いる。通常、表面には表面汚染炭素が存在しているので、表面汚染炭素のＣ１ｓのピークを２８４．８ｅＶとし、これをエネルギー基準とする。ＸＰＳ測定では、Ｃ１ｓのピークの波形は、表面汚染炭素のピークとＳｎＣｏＣ含有材料中の炭素のピークとを含んだ形として得られるので、例えば市販のソフトウエアを用いて解析することにより、表面汚染炭素のピークと、ＳｎＣｏＣ含有材料中の炭素のピークとを分離する。波形の解析では、最低束縛エネルギー側に存在する主ピークの位置をエネルギー基準（２８４．８ｅＶ）とする。
［セパレータ］
セパレータ５５は、イオン透過度が大きく、所定の機械的強度を有する絶縁性の膜から構成される多孔質膜である。非水電解質電池にセパレータ５５が適用された場合には、セパレータ５５の空孔に非水電解液が保持される。セパレータ５５は、所定の機械的強度を有する一方で、非水電解液に対する耐性が高く、反応性が低く、膨張しにくいという特性を要する。また、巻回構造を有する電極体に用いられる場合には、柔軟性も必要とされる。
このようなセパレータ５５を構成する樹脂材料は、例えばポリプロピレンもしくはポリエチレン等のポリオレフィン樹脂、アクリル樹脂、スチレン樹脂、ポリエステル樹脂またはナイロン樹脂等を用いることが好ましい。特に、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、線状ポリエチレン等のポリエチレン、もしくはそれらの低分子量ワックス分、またはポリプロピレン等のポリオレフィン樹脂は溶融温度が適当であり、入手が容易なので好適に用いられる。また、これら２種以上の多孔質膜を積層した構造、もしくは、２種以上の樹脂材料を溶融混練して形成した多孔質膜としてもよい。ポリオレフィン樹脂からなる多孔質膜を含むものは、正極５３と負極５４との分離性に優れ、内部短絡の低下をいっそう低減することができる。
セパレータ５５の厚さは、必要な強度を保つことができる厚さ以上であれば任意に設定可能である。セパレータ５５は、正極５３と負極５４との間の絶縁を図り、短絡等を防止するとともに、セパレータ５５を介した電池反応を好適に行うためのイオン透過性を有し、かつ電池内において電池反応に寄与する活物質層の体積効率をできるだけ高くできる厚さに設定されることが好ましい。具体的に、セパレータ５５の厚さは７μｍ以上２０μｍ以下であることが好ましい。
セパレータ５５における空孔率は、上述のイオン透過性を得るために、２５％以上８０％以下であることが好ましく、２５％以上４０％以下であることがより好ましい。電池の実使用時の電流値、セパレータ５５の空孔構造等の特性や厚さにもよるが、上記範囲外に空孔率が小さくなると、充放電に関わる非水電解液中のイオンの移動の妨げとなる。このため、負荷特性が低下するとともに、大電流放電時には十分な容量を取り出すことが難しくなる。また、上記範囲外に空孔率が大きくなると、セパレータ強度が低下してしまう。
［ゲル電解質層］
ゲル電解質層５６は、例えば、吸熱粒子である無機粒子および有機粒子の少なくとも何れか等の固体粒子等の粒子と、非水電解液と、この非水電解液を保持する保持体となる樹脂材料とを含有するものである。
ゲル電解質層５６は、粒子を含有し、非水電解液により樹脂材料が膨潤されることにより、いわゆるゲル状になっている、ゲル状のイオン伝導体である。ゲル電解質層５６は、高いイオン伝導率を得ることができると共に、電池の漏液を防止できるので好ましい。
ゲル電解質層５６は、正極５３および負極５４の間に形成されるものである。例えば、ゲル電解質層５６は、正極５３および負極５４の間に形成される。より具体的には、例えば、ゲル電解質層５６は、正極５３および負極５４の間、またはセパレータ５５を有する場合には、正極５３およびセパレータ５５の間、並びに、負極５４およびセパレータ５５の間の少なくとも一方に形成される。なお、図に示す例では、ゲル電解質層５６は、正極５３およびセパレータ５５の間、並びに、負極５４およびセパレータ５５の間の両方に形成されている。
ゲル電解質層５６は、イオン伝導体であると共に、主として負極５４で発生した熱を吸収し、かつ負極５４で発生した熱が正極５３に伝わらないようにする機能を有するものである。ゲル電解質層５６は、熱を伝わりにくくすることを目的として、粒子が分散して存在するようにすることが好ましい。なお、本技術において、分散とは、粒子もしくは二次粒子化した粒子群が連結されずに、塊をつくらずに点在する状態を示すが、粒子もしくは二次粒子化した粒子群の一部は連結された状態であってもよい。すなわち、ゲル電解質層５６全体として、粒子が分散した状態が好ましい。
ゲル電解質層５６は、負極５４で発生した熱を十分に吸収するために、面積あたりの熱容量が０．０００１Ｊ／Ｋｃｍ2以上とされ、０．０００３Ｊ／Ｋｃｍ2以上とされることがより好ましい。なお、面積あたりの熱容量は、単位面積における粒子の質量と、粒子の比熱との積で表される。また、面積あたりの熱容量は、ゲル電解質層５６が、正極５３およびセパレータ５５の間、並びに、負極５４およびセパレータ５５の間の両方に設けられる場合には、単位面積におけるセパレータ５５の両面に存在する粒子の質量と比熱とを基に算出される。
なお、ゲル電解質層５６に保持される非水電解液および樹脂材料も熱容量を有するが、異常発熱によるガス発生等によりゲル電解質層５６から散逸してしまう可能性がある。このため、本技術においては、吸熱粒子単体での熱容量をゲル電解質層５６の面積あたりの熱容量とする。
また、ゲル電解質層５６は、負極５４で発生した熱を正極５３に伝えにくくするために、体積あたりの熱容量が３．０Ｊ／Ｋｃｍ3以下とされ、２．５Ｊ／Ｋｃｍ3以下とされることがより好ましい。なお、体積あたりの熱容量は、単位体積における粒子の充填率と、真密度と、比熱との積で表され、ゲル電解質層５６中の粒子の充填密度に比例する。面積あたりの熱容量と、体積あたりの熱容量との双方が上述の範囲とされることにより、負極５４で発生した熱をゲル電解質層５６にて吸収し、かつゲル電解質層５６で吸収した熱を正極５３に伝わらないようにすることができる。
ここで、ゲル電解質層５６の体積あたりの熱容量３．０Ｊ／Ｋｃｍ3以下は、ゲル電解質層５６を形成した時の物性である。すなわち、非水電解質電池６２が。充電放電を行った場合には、電極の膨張等に応じてゲル電解質層５６に潰れが生じ、体積あたりの熱容量が大きくなる。目安として、体積あたりの熱容量３．０Ｊ／Ｋｃｍ3、かつ厚さ１５μｍのゲル電解質層５６を用いた場合、ゲル電解質層５６の構成によるものの、概ね非水電解質電池の初回充電後のゲル電解質層５６の体積あたりの熱容量が３．２Ｊ／Ｋｃｍ3程度となる。また、非水電解質電池６２の充放電が進むにしたがってゲル電解質層５６の潰れが大きくなり、５００サイクル充放電後は、ゲル電解質層５６の体積あたりの熱容量が３．８Ｊ／Ｋｃｍ3程度となる。一般的に、非水電解質電池６２は、初回充電を行ってから出荷する。出荷時にゲル電解質層５６の体積あたりの熱容量を３．２Ｊ／Ｋｃｍ3以下とすることにより、電極間の熱の伝搬を抑制することができる。
本技術では、非水電解質電池６２の使用期間中、本技術のゲル電解質層５６の効果を得るために、ゲル電解質層５６形成時において体積あたりの熱容量が３．０Ｊ／Ｋｃｍ3以下のゲル電解質層５６を形成する。初回充電前の状態で体積あたりの熱容量を３．０Ｊ／Ｋｃｍ3以下とすることにより、初回充電時（出荷時）の体積あたりの熱容量を３．２Ｊ／Ｋｃｍ3以下とすることができる。また、サイクルの進行とともにゲル電解質層５６が圧縮されても、ゲル電解質層５６の体積あたりの熱容量が３．８Ｊ／Ｋｃｍ3以下の範囲にあれば、サイクル進行に伴う「面積あたりの熱伝導量の増加」と、「短絡時の面積あたりの発熱量の減少」とが相殺される。これは、サイクルの進行に伴い、ゲル電解質層５６が圧縮を受け体積あたりの熱容量が上昇するとともに、面積あたりの熱伝導量も上昇してしまうものの、それと相殺するようにサイクル進行に伴う内部抵抗の上昇によって出力（電流）が低下し、面積あたりの発熱量が低下するためである。このため、電池全体としては安全性が維持される。
吸熱粒子は、量が多いほど高い吸熱効果を得ることができる。しかしながら、熱容量の大きな物質は、熱伝導率も高い場合が多く、密に充填すると負極５４からの熱を効率よく正極５３に伝えてしまうおそれがある。このため、吸熱粒子は、ゲル電解質層５６において疎に分散させて体積あたり熱容量を上記範囲となるように小さくするとともに、各吸熱粒子が互いに連結することなく分散させる必要がある。
ゲル電解質層５６が、負極５４とセパレータ５５との間に設けられる場合には、セパレータ５５付近の温度上昇が緩やかになり、セパレータ５５がシャットダウン後溶融に至るまでの時間を長くすることができる。このため、放電反応を抑制することができ、発熱を抑制することができる。なお、ゲル電解質層５６を負極５４とセパレータ５５との間のみに設ける場合、正極５３とセパレータ５５との間に位置する、セパレータ５５の正極対向側面に、平坦な形状とされた耐熱性・耐酸化性に優れた層を設けてもよい。電池の満充電電圧を従来よりも高い４．２５Ｖ以上等に設定した場合、満充電時には正極近傍が酸化雰囲気となる場合がある。このため、正極対向側面が酸化されて劣化するおそれがある。これを抑制するために、耐熱性・耐酸化性に対して特に優れた性質を有する樹脂材料を含む層を形成してもよい。
一方、ゲル電解質層５６が、正極５３とセパレータ５５との間に設けられる場合には、セパレータ５５が溶融してしまった場合であっても、粒子が正極５３と負極５４との間の絶縁を保ち、かつ負極５４で発生した熱を吸収して正極５３へ熱が伝わることを抑制し続けることができる。このため、負極５４とセパレータ５５との界面の非水電解液が蒸発して放電反応が停止するまでの時間的余裕を作り出すことができる。
そして、ゲル電解質層５６が、負極５４とセパレータ５５との間および正極５３とセパレータ５５との間に設けられた場合、ゲル電解質層５６が、負極５４とセパレータ５５との間および正極５３とセパレータ５５との間に設けられた場合の双方の機能を得ることができるため、特に好ましい。
ゲル電解質層５６は、その表面が平滑であることが好ましい。例えば、ゲル電解質層５６は、厚みを調整することにより、ゲル電解質層５６全体として粒子を疎に分散させた構成とすることができる。
以下、ゲル電解質層５６を構成する非水電解液および樹脂材料について説明する。
［非水電解液］
非水電解液は、電解質塩と、この電解質塩を溶解する非水溶媒とを含む。
［電解質塩］
電解質塩は、例えば、リチウム塩等の軽金属化合物の１種あるいは２種以上を含有している。このリチウム塩としては、例えば、六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ6）、四フッ化ホウ酸リチウム（ＬｉＢＦ4）、過塩素酸リチウム（ＬｉＣｌＯ4）、六フッ化ヒ酸リチウム（ＬｉＡｓＦ6）、テトラフェニルホウ酸リチウム（ＬｉＢ（Ｃ6Ｈ5）4）、メタンスルホン酸リチウム（ＬｉＣＨ3ＳＯ3）、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム（ＬｉＣＦ3ＳＯ3）、テトラクロロアルミン酸リチウム（ＬｉＡｌＣｌ4）、六フッ化ケイ酸二リチウム（Ｌｉ2ＳｉＦ6）、塩化リチウム（ＬｉＣｌ）あるいは臭化リチウム（ＬｉＢｒ）等が挙げられる。中でも、六フッ化リン酸リチウム、四フッ化ホウ酸リチウム、過塩素酸リチウムおよび六フッ化ヒ酸リチウムからなる群のうちの少なくとも１種が好ましく、六フッ化リン酸リチウムがより好ましい。
［非水溶媒］
非水溶媒としては、例えば、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、δ−バレロラクトンあるいはε−カプロラクトン等のラクトン系溶媒、炭酸エチレン、炭酸プロピレン、炭酸ブチレン、炭酸ビニレン、炭酸ジメチル、炭酸エチルメチルあるいは炭酸ジエチル等の炭酸エステル系溶媒、１，２−ジメトキシエタン、１−エトキシ−２−メトキシエタン、１，２−ジエトキシエタン、テトラヒドロフランあるいは２−メチルテトラヒドロフラン等のエーテル系溶媒、アセトニトリル等のニトリル系溶媒、スルフォラン系溶媒、リン酸類、リン酸エステル溶媒、またはピロリドン類等の非水溶媒が挙げられる。溶媒は、いずれか１種を単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。
また、非水溶媒として、環状炭酸エステルおよび鎖状炭酸エステルを混合して用いることが好ましく、環状炭酸エステルまたは鎖状炭酸エステルの水素の一部または全部がフッ素化された化合物を含むことがより好ましい。このフッ素化された化合物としては、フルオロエチレンカーボネート（４−フルオロ−１，３−ジオキソラン−２−オン：ＦＥＣ）およびジフルオロエチレンカーボネート（４，５−ジフルオロ−１，３−ジオキソラン−２−オン：ＤＦＥＣ）を用いることが好ましい。負極活物質としてケイ素（Ｓｉ）、スズ（Ｓｎ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）等の化合物を含む負極５４を用いた場合であっても、充放電サイクル特性を向上させることができるためである。なかでも、非水溶媒としてジフルオロエチレンカーボネートを用いることが好ましい。サイクル特性改善効果に優れるためである。
［樹脂材料］
樹脂材料は、マトリックス高分子化合物として、溶媒に相溶可能な性質を有するものなどを用いることができる。このような樹脂材料としては、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン等の含フッ素樹脂、フッ化ビニリデン−テトラフルオロエチレン共重合体、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体等の含フッ素ゴム、スチレン−ブタジエン共重合体およびその水素化物、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体およびその水素化物、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体およびその水素化物、メタクリル酸エステル−アクリル酸エステル共重合体、スチレン−アクリル酸エステル共重合体、アクリロニトリル−アクリル酸エステル共重合体、エチレンプロピレンラバー、ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニル等のゴム類、エチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース等のセルロース誘導体、ポリフェニレンエーテル、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルイミド、ポリイミド、ポリアミド（特にアラミド）、ポリアミドイミド、ポリアクリロニトリル、ポリビニルアルコール、ポリエーテル、アクリル酸樹脂またはポリエステル等の融点およびガラス転移温度の少なくとも一方が１８０℃以上の樹脂等が挙げられる。
［吸熱粒子］
ゲル電解質層５６に含まれる吸熱粒子である無機粒子および有機粒子の少なくとも何れか等の固体粒子等の粒子としては、比熱が０．５Ｊ／ｇＫ以上の材料を用いることが好ましい。吸熱効果が高くなるためである。また、所定の面積あたり熱容量とするために必要となる粒子量（質量）を減らすことができるため、粒子を担持する樹脂材料量（質量）も減らすことができる。また、熱伝導率が低い材料を用いることが好ましい。負極５４から正極５３へ熱を伝えにくくする効果が高くなるためである。さらに、融点が１０００℃以上の材料を用いることが好ましい。耐熱性を高めることができるためである。
具体的には、電気絶縁性の無機粒子である金属酸化物、金属酸化物水和物、金属水酸化物、金属窒化物、金属炭化物、金属硫化物等を挙げることができる。金属酸化物または金属酸化物水和物としては、酸化アルミニウム（アルミナ、Ａｌ2Ｏ3）、ベーマイト（Ａｌ2Ｏ3Ｈ2ＯまたはＡｌＯＯＨ）、酸化マグネシウム（マグネシア、ＭｇＯ）、酸化チタン（チタニア、ＴｉＯ2）、酸化ジルコニウム（ジルコニア、ＺｒＯ2）、酸化ケイ素（シリカ、ＳｉＯ2）または酸化イットリウム（イットリア、Ｙ2Ｏ3）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）等を好適に用いることができる。金属窒化物としては、窒化ケイ素（Ｓｉ3Ｎ4）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化ホウ素（ＢＮ）または窒化チタン（ＴｉＮ）等を好適に用いることができる。金属炭化物としては、炭化ケイ素（ＳｉＣ）または炭化ホウ素（Ｂ4Ｃ）等を好適に用いることができる。金属硫化物としては、硫酸バリウム（ＢａＳＯ4）等の硫酸塩化合物を好適に用いることができる。金属水酸化物としては水酸化アルミニウム（Ａｌ（ＯＨ）3）等を用いることができる。ケイ酸塩、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ3）またはチタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ3）等の鉱物を用いてもよい。
ケイ酸塩鉱物としては、ネソケイ酸塩鉱物、ソロケイ酸塩鉱物、サイクロケイ酸塩鉱物、イノケイ酸塩鉱物、フィロケイ酸塩鉱物（層状ケイ酸塩鉱物）、テクトケイ酸塩鉱物、アスベスト類と称される繊維状ケイ酸塩鉱物、その他のケイ酸塩鉱物等が挙げられる。なお、ネソケイ酸塩鉱物、ソロケイ酸塩鉱物、サイクロケイ酸塩鉱物、イノケイ酸塩鉱物、フィロケイ酸塩鉱物、テクトケイ酸塩鉱物の分類は、結晶構造に基づいたものであり、アスベスト類の分類は、結晶構造とは異なる分類基準に基づいたものである。
ネソケイ酸塩鉱物は、独立のＳｉ−Ｏ四面体（［ＳｉＯ4］4-）よりなる島状四面体型ケイ酸鉱物である。ネソケイ酸塩鉱物としては、かんらん石類、柘榴石類に該当するもの等が挙げられる。ネソケイ酸塩鉱物としては、より具体的には、かんらん石（オリビン、Ｍｇ2ＳｉＯ4（苦土かんらん石）とＦｅ2ＳｉＯ4（鉄かんらん石）の連続固溶体）、ムライト（３Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2〜２Ａｌ2Ｏ3・ＳｉＯ2）等が挙げられる。
ソロケイ酸塩鉱物は、Ｓｉ−Ｏ四面体の複結合群（［Ｓｉ2Ｏ7］6-、［Ｓｉ5Ｏ16］12-）よりなる群構造型ケイ酸塩鉱物である。ソロケイ酸塩鉱物としては、ベスブ石、緑簾石類に該当するもの等が挙げられる。
サイクロケイ酸塩鉱物は、Ｓｉ−Ｏ四面体の有限（３−６個）結合の環状体（［Ｓｉ3Ｏ9］6-、［Ｓｉ4Ｏ12］8-、［Ｓｉ6Ｏ18］12-）よりなる環状体型のケイ酸塩鉱物である。サイクロケイ酸塩鉱物としては、緑柱石、電気石類等が挙げられる。
イノケイ酸塩鉱物は、Ｓｉ−Ｏ四面体の連結が無限に延びて、鎖状（［Ｓｉ2Ｏ6］4-）および帯状（［Ｓｉ3Ｏ9］6-、［Ｓｉ4Ｏ11］6-、［Ｓｉ5Ｏ15］10-、［Ｓｉ7Ｏ21］14-）をなす繊維状型ケイ酸塩鉱物である。イノケイ酸塩鉱物としては、例えば、ケイ酸カルシウム（珪灰石（ワラストナイト）、ＣａＳｉＯ3）等の輝石類に該当するもの等、角閃石類に該当するもの等が挙げられる。
フィロケイ酸塩鉱物は、Ｓｉ−Ｏ四面体（［ＳｉＯ4］4-）の網状結合をなす層状型ケイ酸塩鉱物である。フィロケイ酸塩鉱物は、Ｓｉ−Ｏの四面体シートと、四面体シートと組合うＡｌ−Ｏ、Ｍｇ−Ｏ等の八面体シートとを備えるものである。フィロケイ酸塩鉱物は、典型的には四面体シートおよび八面体シートの数、八面体の陽イオンの数、層電荷によって分類される。なお、フィロケイ酸塩鉱物は、層間の金属イオンの全部または一部を有機アンモニウムイオン等で置換したもの等であってもよい。
具体的には、フィロケイ酸塩鉱物としては、１：１型構造のカオリナイト−蛇紋石族、２：１型構造のパイロフィライト−タルク族、スメクタイト族、バーミキュライト族、マイカ（雲母）族、ブリトルマイカ（脆雲母）族、クロライト（緑泥石族）等に該当するもの等が挙げられる。
カオリナイト−蛇紋石族に該当するものとしては、例えば、カオリナイト（Ａｌ2Ｓｉ2Ｏ5（ＯＨ）4）等が挙げられる。パイロフィライト−タルク族に該当するものとしては、例えば、タルク（Ｍｇ3Ｓｉ4Ｏ10（ＯＨ）2）等が挙げられる。スメクタイト族に該当するものとしては、例えば、モンモリロナイト｛（Ｎａ，Ｃａ）0.33（Ａｌ，Ｍｇ）２Ｓｉ4Ｏ10（ＯＨ）2・ｎＨ2Ｏ、なお、モンモリロナイトを主成分とする粘土はベントナイトと称する｝等が挙げられる。マイカ（雲母）族に該当するものとしては、例えば、モスコバイト（白雲母、ＫＡｌ2（ＡｌＳｉ3）Ｏ10（ＯＨ）2）セリサイト（絹雲母）、フロゴパイト（金雲母）、バイオタイト、レピドライト（リチア雲母）等が挙げられる。ブリトルマイカ（脆雲母）族に該当するものとしては、例えば、マーガライト、クリントナイト、アナンダイト等が挙げられる。クロライト（緑泥石）族に該当するものとしては、例えば、クッケアイト、スドーアイト、クリノクロア、シャモサイト、ニマイト等が挙げられる。
テクトケイ酸塩鉱物は、Ｓｉ−Ｏ四面体（［ＳｉＯ4］4-）が３次元的の網目結合をなす３次元網目構造型ケイ酸塩鉱物である。テクトケイ酸塩鉱物としては、石英、長石、沸石類、ゼオライト（Ｍ2/nＯ・Ａｌ2Ｏ3・ｘＳｉＯ2・ｙＨ2Ｏ、Ｍは金属元素、ｎはＭの価数、ｘ≧２、ｙ≧０）等の多孔質アルミノケイ酸塩が挙げられる。
アスベスト類としては、クリソタイル、アモサイト、アンソフィナイト等が挙げられる。
その他のケイ酸塩鉱物としては、セピオライト（海泡石：Ｍｇ9Ｓｉ12Ｏ30（ＯＨ）6（ＯＨ2）4・６Ｈ2Ｏ）等の含水マグネシウムケイ酸塩、イモゴライト（Ａｌ2ＳｉＯ3（ＯＨ））等が挙げられる。なお、鉱物は天然鉱物であっても人工鉱物であってもよい。
また、Ｌｉ2Ｏ4、Ｌｉ3ＰＯ4、ＬｉＦ等のリチウム化合物を用いてもよい。黒鉛、カーボンナノチューブ、ダイヤモンド等の炭素材料を用いてもよい。中でも、アルミナ、ベーマイト、タルク、チタニア（特にルチル型構造を有するもの）、シリカ、マグネシア、ケイ酸塩鉱物を用いることが好ましく、アルミナ、ベーマイトまたはケイ酸塩鉱物を用いることがより好ましい。
これら無機粒子は、単独で用いてもよいし、２種以上を混合して用いてもよい。無機粒子は耐酸化性も備えており、ゲル電解質層５６を正極５３とセパレータ５５との間に設ける場合には、充電時の正極近傍における酸化環境に対しても強い耐性を有する。無機粒子の形状は特に限定されるものではなく、球状、繊維状、針状、鱗片状、板状およびランダム形状等のいずれも用いることができる。
有機粒子を構成する材料としては、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン等の含フッ素樹脂、フッ化ビニリデン−テトラフルオロエチレン共重合体、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体等の含フッ素ゴム、スチレン−ブタジエン共重合体またはその水素化物、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体またはその水素化物、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体またはその水素化物、メタクリル酸エステル−アクリル酸エステル共重合体、スチレン−アクリル酸エステル共重合体、アクリロニトリル−アクリル酸エステル共重合体、エチレンプロピレンラバー、ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニル等のゴム類、エチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース等のセルロース誘導体、ポリフェニレンエーテル、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルイミド、ポリイミド、全芳香族ポリアミド（アラミド）等のポリアミド、ポリアミドイミド、ポリアクリロニトリル、ポリビニルアルコール、ポリエーテル、アクリル酸樹脂またはポリエステル等の融点およびガラス転移温度の少なくとも一方が１８０℃以上の高い耐熱性を有する樹脂等が挙げられる。これら材料は、単独で用いてもよいし、２種以上を混合して用いてもよい。有機粒子の形状は特に限定されるものではなく、球状、繊維状、針状、鱗片状、板状およびランダム形状等のいずれも用いることができる。
これらの中でも、針状、板状、鱗片状等の異方性を有する形状の粒子を用いることがより好ましい。ゲル電解質層５６は、セパレータ５５や電極の表面に塗布することなどにより形成されるため、異方性を有する形状の粒子は、塗布方向であるセパレータ５５の面や電極の面に平行な方向（平面方向と称する）に、粒子の最長部分（長軸と称する）が配向される傾向にある。例えば、針状形状の長軸や板状形状の平面が、平面方向に配向される。このため、平面方向では、粒子同士が接続されやすいが、垂直方向（平面方向に垂直な方向）では、粒子同士が接続されにくくなる。したがって、異方性を有する形状の粒子を用いた場合、負極５４から発生した熱は、平面方向の面内では均一に分散されやすくなるが、平面方向に垂直な方向では分散されにくくなり、正極５３へ伝わる熱の断熱性をより向上できる。
異方性を有する形状の粒子としては、より断熱性を向上できる点から、例えば、粒子の最長部分（長軸と称する）の長さと、長軸に直交する方向における粒子の最短部分（短軸と称する）の長さとの比率（「長軸の長さ（上記粒子の最長部分の長さ）」／「短軸の長さ（上記粒子の最短部分の長さ）」）が、３倍以上である形状の粒子が好ましい。
粒子は、塗工面の平滑性の観点から、一次粒子の平均粒径が数μｍ以下とすることが好ましい。具体的には、一次粒子の平均粒径が１．０μｍ以下であることが好ましく、０．３μｍ以上０．８μｍ以下であることがより好ましい。また、平均粒径が０．３μｍ以上０．８μｍの一次粒子に対して、平均粒径が１．０μｍ以上１０μｍ以下の一次粒子または一次粒子が分散されていない粒子群、もしくは平均粒径が０．０１μｍ以上０．１０μｍ以下の一次粒子などを組み合わせてもよい。このような一次粒子の平均粒径は、電子顕微鏡により得た写真を、粒子径計測器で解析する方法により測定することができる。
粒子の一次粒子の平均粒径が１．０μｍを超えると、塗工面も粗くなる場合がある。また、粒子を含むゲル電解質層５６を塗布にて形成する場合、粒子の一次粒子が大きすぎる場合には、粒子を含む塗工液が塗布されない部分が生じる等、塗工面が粗くなるおそれがある。これに対して、平均粒径が０．３μｍ以上０．８μｍの一次粒子に対して、平均粒径の大きい粒子を混合して用いる場合には、塗工面が粗くなるという問題点を逆手に取ることができる。
粒子は、樹脂材料との混合比が質量比で粒子：樹脂材料＝２０：８０〜８０：２０の範囲であることが好ましい。すなわち、ゲル電解質層５６において、粒子の含有量が、ゲル電解質層５６中の粒子および樹脂材料の総質量に対して２０質量％以上８０質量％以下であることが好ましい。上記範囲外に粒子の含有量が少ない場合には、所定の熱容量を得るために必要なゲル電解質層５６の厚みが大きくなり、体積効率の観点から好ましくない。また、上記範囲外に粒子の含有量が多い場合には、粒子を担持するゲル電解質層５６の量が少なくなり、ゲル電解質層５６の形成が困難となる。
（１−２）非水電解質電池の製造方法
この非水電解質電池６２は、例えば、次の第１〜第２の例により製造することができる。
（非水電解質電池の製造方法の第１の例）
［正極の製造方法］
正極活物質と、導電剤と、結着剤とを混合して正極合剤を調製し、この正極合剤をＮ−メチル−２−ピロリドン等の溶剤に分散させてペースト状の正極合剤スラリーを作製する。次に、この正極合剤スラリーを正極集電体５３Ａに塗布し溶剤を乾燥させ、ロールプレス機等により圧縮成型することにより正極活物質層５３Ｂを形成し、正極５３を作製する。
［負極の製造方法］
負極活物質と、結着剤とを混合して負極合剤を調製し、この負極合剤をＮ−メチル−２−ピロリドン等の溶剤に分散させてペースト状の負極合剤スラリーを作製する。次に、この負極合剤スラリーを負極集電体５４Ａに塗布し溶剤を乾燥させ、ロールプレス機等により圧縮成型することにより負極活物質層５４Ｂを形成し、負極５４を作製する。
［非水電解液の調製］
非水電解液は、非水溶媒に対して電解質塩を溶解させて調製する。
［非水電解質電池の組み立て］
正極５３および負極５４のそれぞれの両面に、非水電解液と、樹脂材料と、吸熱粒子と、混合溶剤とを含む前駆溶液を塗布し、混合溶剤を揮発させてゲル電解質層５６を形成する。そののち、正極集電体５３Ａの端部に正極リード５１を溶接により取り付けると共に、負極集電体５４Ａの端部に負極リード５２を溶接により取り付ける。
なお、ゲル電解質層を形成する際には、単位面積あたりの熱容量の総和が０．０００１Ｊ／Ｋｃｍ2以上という本技術の条件を満たすように単位面積あたりの粒子量を調整して前駆溶液を塗布する。体積あたりの熱容量は、前駆溶液中における固形分（粒子と樹脂材料と合計量）の濃度を、所望の濃度に調整する。前駆溶液中における固形分の比率が少ないほど、完成後のゲル電解質層５６をより疎な状態とすることができ、体積あたりの熱容量を３．０Ｊ／Ｋｃｍ3以下にすることができる。
次に、ゲル電解質層５６が形成された正極５３と負極５４とをセパレータ５５を介して積層し積層体としたのち、この積層体をその長手方向に巻回して、最外周部に保護テープ５７を接着して巻回電極体５０を形成する。
なお、巻回電極体５０は以下のように形成してもよい。前駆溶液をセパレータ５５の少なくとも一方の面に塗布した後、混合溶剤を揮発させる。これにより、セパレータ５５の少なくとも一方の面にゲル電解質層５６を形成する。なお、予め正極集電体５３Ａの端部に正極リード５１を溶接により取り付けるとともに、負極集電体５４Ａの端部に負極リード５２を溶接により取り付けるようにする。正極５３と負極５４とを両面にゲル電解質層５６が形成されたセパレータ５５を介して積層し積層体としたのち、この積層体をその長手方向に巻回して、巻回電極体５０を得る。
最後に、例えば、外装部材６０の間に巻回電極体５０を挟み込み、外装部材６０の外縁部同士を熱融着等により密着させて封入する。その際、正極リード５１および負極リード５２と外装部材６０との間には密着フィルム６１を挿入する。これにより、図１および図２に示した非水電解質電池６２が完成する。
（非水電解質電池の製造方法の第２の例）
また、この非水電解質電池６２は、以下の樹脂層形成工程と、巻回工程と、電池組み立て工程とを順次行うことにより製造してもよい。
［樹脂層形成工程］
まず、セパレータ５５の一方の面または両方の面に樹脂層を形成する。樹脂層は、例えば、以下の第１の例および第２の例により形成できる。
［第１の例：相分離による製造方法］
樹脂層を構成する樹脂材料と粒子とを所定の質量比で混合し、Ｎ−メチル−２−ピロリドン等の分散溶媒に添加し、樹脂材料を溶解させて樹脂溶液を得る。続いて、この樹脂溶液を、セパレータ５５の少なくとも一方の面に塗布もしくは転写する。なお、単位面積あたりの熱容量の総和が０．０００１Ｊ／Ｋｃｍ2以上という本技術の条件を満たすように単位面積あたりの粒子量を調整して樹脂溶液を塗布もしくは転写する。樹脂溶液の塗布方法としては、バーコータ等により塗布する方法が挙げられる。
続いて、樹脂溶液が塗布されたセパレータ５５を水浴に浸漬して樹脂溶液を相分離させ、樹脂層を形成する。セパレータ表面に塗布した樹脂溶液を、樹脂溶液に溶解した樹脂材料に対して貧溶媒であり、かつ樹脂材料を溶解させる分散溶媒に対しては良溶媒である水等に接触させ、最後に熱風にて乾燥させる。これにより、図３に示すようにセパレータ表面に粒子を担持した三次元網目構造の樹脂材料からなる樹脂層が形成されたセパレータ５５を得ることができる。
このような方法を用いることにより、急激な貧溶媒誘起相分離現象により樹脂層が形成され、樹脂層は、樹脂材料による骨格が微細な三次元網目状に連結した構造を有する。すなわち、樹脂材料を溶解し、粒子を含む樹脂溶液を、樹脂材料に対して貧溶媒であり、かつ樹脂材料を溶解させる分散溶媒に対しては良溶媒である水等の溶媒に接触させることで、溶媒交換が起こる。これにより、スピノーダル分解を伴う急激な（速度の速い）相分離が生じ、樹脂材料が独特の三次元網目構造を有するようになる。
このようにして作製した樹脂層は、貧溶媒による、スピノーダル分解を伴う急激な貧溶媒誘起相分離現象を利用することによって独特の多孔質構造を形成している。
なお、本技術の樹脂層を形成するにあたり、後工程で樹脂層が非水電解液に含浸されることにより形成されるゲル電解質層５６を疎な状態とし、ゲル電解質層５６の体積あたりの熱容量を３．０Ｊ／Ｋｃｍ3以下とするために、第１の例においては下記の種々の調整を行うことができる。
（ｉ）樹脂溶液中における固形分濃度の調整
樹脂溶液は、樹脂溶液中における固形分（粒子と樹脂材料と合計量）の濃度を、所望の濃度に調整する。樹脂溶液中における固形分の比率が少ないほど、完成後の樹脂層をより疎な状態とし、そして、後工程で樹脂層に非水電解液が含浸されることで形成されるゲル電解質層５６をより疎な状態とすることができる。
（ｉｉ）樹脂層の表面形状の調整（塗布の場合）
樹脂溶液の塗布方法として、バーコータ等により塗布する方法を用いる場合には、セパレータ上に略均一な樹脂溶液の層が形成される。ここで、必要に応じて、樹脂溶液の層の表面に凹凸形状を設けてもよい。樹脂溶液の層の表面に凹凸形状を設ける場合には、例えば、霧状の水（貧溶媒）を塗布された樹脂溶液の表面に接触させる。これにより、塗布された樹脂溶液のうち、霧状の水と接触した部分が凹状となり、その周辺部が凸状となることにより、樹脂溶液表面が斑紋状に変形するとともに、水と接触した一部分で水と分散溶媒の置換が生じて斑紋状の表面形状に固定される。この後、樹脂溶液を塗布したセパレータを水浴に浸漬して塗布した樹脂溶液全体を相分離させることにより、表面に凹凸形状を有する樹脂層を形成し、そして、後工程で樹脂層に非水電解液が含浸されることで形成されるゲル電解質層５６を形成することができる。
（ｉｉｉ）樹脂層の表面形状の調整（転写の場合）
表面に凹凸形状を有するローラ等の表面に樹脂溶液を塗布してセパレータの表面に樹脂溶液を転写する方法を用いる場合には、凸部の面積割合が少ないほどより疎な状態とすることができる。凸部の面積割合は、ローラ等の表面の凹凸形状を変えることで調整することができる。また、凸部の高さ（凸部と凹部との高低差）が大きいほどより疎な状態とすることができる。凸部の高さは、ローラ等の表面の凹凸形状と、樹脂溶液の粘度によって調整することができる。樹脂溶液の粘度は、樹脂溶液中における固形分比率によって調整することができる。ここで、表面に凹凸形状を有する樹脂溶液転写用のローラ等の表面形状は、図４に一例を示す種々の形状（図４Ａに示す斑紋状、図４Ｂに示す格子状、図４Ｃに示すドット状、図４Ｄに示すピンホール状等の形状）とすることができる。
（ｉｖ）樹脂溶液の相分離時の条件の調整
樹脂溶液が塗布されたセパレータを水浴に浸漬して樹脂溶液を相分離させる際に、浴槽に超音波を加えることが好ましい。この際の超音波のエネルギーが大きいほど、完成後の樹脂層をより疎な状態とし、そして、後工程で樹脂層が非水電解液に含浸されることにより形成されるゲル電解質層５６を疎な状態とすることができる。なお、樹脂溶液を相分離させる際に、浴槽に超音波を加えることにより、粒子もしくは二次粒子化した粒子群が互いに独立して分散状態にすることができるためより好ましい。また、相分離の速度を調整することによっても、樹脂層の状態を制御し、後工程で樹脂層が非水電解液に含浸されることにより形成されるゲル電解質層５６の状態を制御できる。相分離の速度は、例えば、相分離時に用いる、分散溶媒に対して良溶媒である水等の溶媒中に、Ｎ−メチル−２−ピロリドン等の分散溶媒を少量添加することで調整可能である。例えば、水に混合するＮ−メチル−２−ピロリドンの混合量が多いほど、相分離の速度が遅くなり、水のみを用いて相分離を行った場合にはもっとも急激に相分離が生じる。相分離の速度が遅いほど完成後の樹脂層をより疎な状態とし、そして、後工程で樹脂層に非水電解液が含浸されることで形成されるゲル電解質層５６をより疎な状態とすることができる。
［第２の例：高温での乾燥による製造方法］
樹脂層を構成する樹脂材料と粒子とを所定の質量比で混合し、２−ブタノン（メチルエチルケトン；ＭＥＫ）、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）等の分散溶媒に添加し、溶解させて、樹脂溶液を得る。続いて、この樹脂溶液を、セパレータの少なくとも一方の面に塗布する。なお、単位面積あたりの熱容量の総和が０．０００１Ｊ／Ｋｃｍ2以上という本技術の条件を満たすように単位面積あたりの粒子量を調整して樹脂溶液を塗布する。
続いて、樹脂溶液が塗布されたセパレータ５５を、例えば乾燥炉を通過させる等の方法により乾燥させて分散溶媒を揮発させ、樹脂層を形成する。このとき、乾燥時の温度を分散溶媒に対して十分に高く設定し、分散溶媒が気化して樹脂溶液中に気泡が発生するようにすることが好ましい。第３の製造方法では、乾燥工程において樹脂溶液中に気泡を発生させることにより、樹脂溶液中に急激に気泡が発生し、形成された樹脂層が多孔質構造となって、粒子が樹脂材料に担持されて分散した構成となる。また、発生した気泡により、樹脂層の表面を紋斑状の凹凸形状を有する構成とすることができる。
このような方法を用いて樹脂層を形成する場合には、粒子としてゼオライト等の多孔質アルミノケイ酸塩を使用することが好ましい。乾燥工程において、粒子の細孔から気体が発生し、より効果的に多孔質構造を形成することができるからである。
分散溶媒の一例である２−ブタノンの沸点は８０℃である。このため、分散溶媒として２−ブタノンを用いる場合には、乾燥温度を１００℃程度とすることにより、２−ブタノンが気化して樹脂溶液中に気泡が発生する。乾燥温度が１００℃程度であれば、セパレータ５５の表面に樹脂層を形成する際にセパレータ５５が損傷を受けないため好ましい。分散溶媒として２−ブタノンを用いた樹脂溶液を乾燥する際には、発生した気泡が集まって大きな泡を形成し、凸凹ができ、樹脂溶液が再びセパレータ５５の表面を薄く覆って樹脂層が形成される。また、樹脂溶液内に発生した小さな気泡は、樹脂材料の３次元網目構造を実現する。
本技術の樹脂層を形成するにあたり、樹脂層を疎な状態とすることにより、後工程で樹脂層に非水電解液が含浸されることで形成されるゲル電解質層５６の体積あたりの熱容量を３．０Ｊ／Ｋｃｍ3以下とするために、第２の製造方法においては下記の種々の調整を行うことができる。ゲル電解質層５６の単位体積あたりの熱容量は、乾燥工程における乾燥温度と乾燥時間等の乾燥条件を変えることにより調整することができる。すなわち、乾燥工程において乾燥温度を高くすることにより、気泡をより多く発生させ、完成後の樹脂層をより疎な状態とし、そして、後工程で樹脂層に非水電解液が含浸されることで形成されるゲル電解質層５６をより疎な状態とすることができる。また、同様に、乾燥工程において乾燥時間を長くすることにより、気泡をより多く発生させ、完成後の樹脂層をより疎な状態とし、そして、後工程で樹脂層に非水電解液が含浸されることで形成されるゲル電解質層５６をより疎な状態とすることができる。
分散溶媒の一例であるＮ−メチル−２−ピロリドンの沸点は２００℃程度である。このため、分散溶媒としてＮ−メチル−２−ピロリドンを用いる場合には、乾燥温度を２００℃超という高温にする必要がある。このため、分散溶媒としてＮ−メチル−２−ピロリドンを用いて樹脂層を形成する場合には、セパレータ５５が、分散溶媒の沸点よりも高い融点もしくは熱分解温度を有する樹脂材料から構成されることが必須となる。樹脂層を正極および負極の少なくとも一方の表面に形成する場合には、正極５３および負極５４の耐熱性が高いため、分散溶媒としてＮ−メチル−２−ピロリドンを用いてもよい。
［巻回工程］
次に、正極５３および負極５４を、一主面または両主面に樹脂層が形成されたセパレータ５５を介し積層および巻回することにより、巻回構造を有する巻回電極体５０を作製する。
［電池組み立て工程］
次に、ラミネートフィルムからなる外装部材６０を深絞り加工することで凹部を形成し、巻回電極体５０をこの凹部に挿入し、外装部材６０の未加工部分を凹部上部に折り返し、凹部の外周の一部（例えば一辺）を除いて熱溶着する。その際、正極リード５１および負極リード５２と外装部材６０との間には密着フィルム６１を挿入する。
続いて、非水電解液を調製して、外装部材６０の未溶着部分から内部に注入したのち、その外装部材６０の未溶着部を熱融着などで密封する。このとき真空封止することにより、非水電解液が樹脂層に含浸され、その樹脂材料の少なくとも一部が膨潤して、ゲル電解質層５６が形成される。これにより、図１および図２に示した非水電解質電池６２が完成する。
（１−３）ラミネートフィルム型非水電解質電池の他の例
上述の例では、巻回電極体５０が外装部材６０で外装された非水電解質電池６２について説明したが、図５Ａ〜図５Ｃに示すように、巻回電極体５０の代わりに積層電極体７０を用いてもよい。図５Ａは、積層電極体７０を収容した非水電解質電池６２の外観図である。図５Ｂは、外装部材６０に積層電極体７０が収容される様子を示す分解斜視図である。図５Ｃは、図５Ａに示す非水電解質電池６２の底面側からの外観を示す外観図である。
積層電極体７０は、矩形状の正極７３および負極７４をセパレータ７５を介して積層し、固定部材７６で固定した積層電極体７０を用いる。積層電極体７０からは、正極７３と接続された正極リード７１および負極７４と接続された負極リード７２とが導出されており、正極リード７１および負極リード７２と外装部材６０との間には密着フィルム６１が設けられる。
なお、ゲル電解質層５６の形成方法または非水電解液の注液方法、および外装部材６０の熱融着方法は、（１−２）で記載した巻回電極体５０を用いる場合と同様である。
＜効果＞
第１の実施の形態では、負極での発熱、特に、金属元素および半金属元素のうちの少なくとも１種を構成元素として含む負極活物質を用いた負極での発熱を、ゲル電解質層で吸収するとともに、ゲル電解質層で断熱することができる。このため、負極での発熱が正極に伝わりにくくなり、正極の熱分解反応を抑制することができる。また、高温での発熱によるセパレータの溶融時においても、ゲル電解質層により絶縁性を維持することができる。
２．第２の実施の形態
第２の実施の形態では、第１の実施の形態と同様のゲル電解質層を備えたラミネートフィルム型の電池の電池パックの例について説明する。
以下、第２の実施の形態のラミネートフィルム型非水電解質電池の電池パックについて、図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明では、巻回電極体を硬質ラミネートフィルムおよび軟質ラミネートフィルムで外装したものを電池セルと称し、電池セルに回路基板を接続し、トップカバーおよびリアカバーを嵌合したものを電池パックと称する。電池パックおよび電池セルにおいて、正極端子および負極端子の導出側をトップ部、トップ部と対向する側をボトム部、トップ部とボトム部とを除く二辺をサイド部と称する。また、サイド部−サイド部方向の長さを幅方向、トップ部−ボトム部方向の長さを高さと称する。
（２−１）電池パックの構成
図６は、第２の実施の形態にかかる電池パック９０の一構成例を示す斜視図である。図７は、電池セル８０の構造を示す分解斜視図である。図８は、第２の実施の形態にかかる電池セル８０の製造途中の状態を示す上面図および側面図である。図９は、電池セル８０における断面構造を示す断面図である。
電池パック９０は、例えば、角形または扁平型を有する非水電解質電池の電池パックであって、図６に示すように、両端が開放されて開口が形成されており、外装材内に巻回電極体５０が収納されてなる電池セル８０と、電池セル８０の両端の開口にそれぞれ嵌合されたトップカバー８２ａおよびボトムカバー８２ｂとを備える。なお、電池パック９０に収容される巻回電極体５０は、第１の実施の形態と同様の巻回電極体５０を用いることができる。電池セル８０からは、巻回電極体５０と接続された正極リード５１と負極リード５２とが、密着フィルム６１を介して外装材の融着部から外部に導出され、正極リード５１と負極リード５２とが回路基板８１と接続されている。
図７および図８に示すように、外装材は、全体としては板状を有し、面方向から見ると矩形状を有する硬質ラミネートフィルム８３と、硬質ラミネートフィルム８３よりもサイド部方向の長さが短い矩形状を有する軟質ラミネートフィルム８５からなる。電池セル８０の両端の開口は、全体としては矩形状を有し、その両短辺が外側に向かって楕円の円弧をなすように膨らんでいる。
電池セル８０は、凹部８６が設けられた軟質ラミネートフィルム８５と、凹部８６に収納された巻回電極体５０と、巻回電極体５０を収納した凹部８６の開口を覆うように設けられた硬質ラミネートフィルム８３とからなる。硬質ラミネートフィルム８３は、巻回電極体５０が収納された凹部８６を包み込んだ状態において、両サイドの短辺同士が当接するか、わずかな隙間を隔てて対向するように設定されている。また、硬質ラミネートフィルム８３のトップ側長辺には、図７および図８に示すように、切り欠き部８４が設けられていてもよい。切り欠き部８４は、電池セル８０の正面から見て両短辺に位置するように設けられる。切り欠き部８４を設けることにより、トップカバー８２ａの嵌合を容易にすることができる。
また、硬質ラミネートフィルム８３と軟質ラミネートフィルム８５とが封止された封止部からは、巻回電極体５０の正極５３および負極５４とそれぞれ電気的に接続された正極リード５１および負極リード５２が導出されている。
トップカバー８２ａおよびボトムカバー８２ｂは、電池セル８０の両端の開口に嵌合可能な形状を有し、具体的には、正面から見ると、全体としては矩形状を有し、その両短辺が外側に向かって楕円の円弧をなすように膨らんでいる。なお、正面とは、トップ側から電池セル８０を見る方向を示している。
［外装材］
図７および図８に示すように、この外装材は、巻回電極体５０を収納するための凹部８６が設けられた軟質ラミネートフィルム８５と、この軟質ラミネートフィルム８５上に凹部８６を覆うようにして重ねられる硬質ラミネートフィルム８３とからなる。
［軟質ラミネートフィルム］
軟質ラミネートフィルム８５は、第１の実施の形態における外装部材６０と同様の構成を有している。特に、軟質ラミネートフィルム８５は、金属層として軟質の金属材料、例えば焼きなまし処理済みのアルミニウム（ＪＩＳ Ａ８０２１Ｐ−Ｏ）または（ＪＩＳ Ａ８０７９Ｐ−Ｏ）等が用いられる点に特徴を有している。
［硬質ラミネートフィルム］
軟質ラミネートフィルム８５は、曲げた後の形状を維持し、外部からの変形に耐える機能を有する。このため、金属層として硬質の金属材料、例えばアルミニウム（Ａｌ）、ステンレス（ＳＵＳ）、鉄（Ｆｅ）、銅（Ｃｕ）あるいはニッケル（Ｎｉ）等の金属材料が用いられ、特に焼きなまし処理なしの硬質アルミニウム（ＪＩＳ Ａ３００３Ｐ−Ｈ１８）または（ＪＩＳ Ａ３００４Ｐ−Ｈ１８）、もしくはオーステナイト系ステンレス（ＳＵＳ３０４）等が用いられる点に特徴を有している。
［巻回電極体］
巻回電極体５０は、第１の実施の形態と同様の構成とすることができる。また、第１の実施の形態の他の例で説明した積層電極体７０を用いてもよい。
［非水電解液、ゲル電解質層］
正極５３およびセパレータ５５の間、並びに、負極５４およびセパレータ５５の間に形成されるゲル電解質層は、第１の実施の形態のゲル電解質層と同様の構成とすることができる。
［セパレータ］
セパレータ５５は、第１の実施の形態と同様である。
［回路基板］
回路基板８１は、巻回電極体５０の正極リード５１および負極リード５２が電気的に接続されるものである。回路基板８１には、ヒューズ、熱感抵抗素子（Positive Temperature Coefficient；ＰＴＣ素子）、サーミスタ等の温度保護素子を含む保護回路の他、電池パックを識別するためのＩＤ抵抗等がマウントされ、更に複数個（例えば３個）の接点部が形成されている。保護回路には、充放電制御ＦＥＴ（Field Effect Transistor；電界効果トランジスタ）、電池セル８０の監視と充放電制御ＦＥＴの制御を行うＩＣ（Integrated Circuit）等が設けられている。
熱感抵抗素子は巻回電極体と直列に接続され、電池の温度が設定温度に比して高くなると、電気抵抗が急激に高くなって電池に流れる電流を実質的に遮断する。ヒューズも巻回電極体と直列に接続され、電池に過電流が流れると、自身の電流により溶断して電流を遮断する。また、ヒューズはその近傍にヒータ抵抗が設けられており、過電圧時にはヒータ抵抗の温度が上昇することにより溶断して電流を遮断する。
また、電池セル８０の端子電圧が満充電電圧よりも高い充電禁止電圧以上となると、電池セル８０が発熱・発火等危険な状態になる可能性がある。このため、保護回路は電池セル８０の電圧を監視し、電池セル８０が充電禁止電圧に達した場合には、充電制御ＦＥＴをオフして充電を禁止する。さらに電池セル８０の端子電圧が放電禁止電圧以下まで過放電し、電池セル８０電圧が０Ｖになると電池セル８０が内部ショート状態となり再充電不可能となる可能性がある。このため、電池セル８０電圧を監視して放電禁止電圧に達した場合には、放電制御ＦＥＴをオフして放電を禁止する。
［トップカバー］
トップカバー８２ａは、電池セル８０のトップ側開口に嵌合されるものであり、トップカバー８２ａの外周の一部または全部に沿って、トップ側開口に嵌合するための側壁が設けられている。電池セル８０とトップカバー８２ａとは、トップカバー８２ａの側壁と、硬質ラミネートフィルム８３の端部内面とが熱融着されて接着される。
トップカバー８２ａには、回路基板８１が収納される。トップカバー８２ａには、回路基板８１の複数の接点部が外部に露出するように、接点部に対応する位置に複数の開口が設けられている。回路基板８１の接点部は、トップカバー８２ａの開口を通じて電子機器と接触する。これにより、電池パック９０と電子機器とが電気的に接続される。このようなトップカバー８２ａは、射出成型により予め作製される。
［ボトムカバー］
ボトムカバー８２ｂは、電池セル８０のボトム側開口に嵌合されるものであり、ボトムカバー８２ｂの外周の一部または全部に沿って、ボトム側開口に嵌合するための側壁が設けられている。電池セル８０とボトムカバー８２ｂとは、ボトムカバー８２ｂの側壁と、硬質ラミネートフィルム８３の端部内面とが熱融着されて接着される。
このようなボトムカバー８２ｂは、射出成型により予め作製される。また、電池セル８０を金型に設置し、ボトム部にホットメルト樹脂を流し込むことにより、電池セル８０と一体に成型する方法を用いることも可能である。
（２−２）電池パックの作製方法
［電池セルの作製］
軟質ラミネートフィルム８５の凹部８６に巻回電極体５０を収容し、凹部８６を覆うように硬質ラミネートフィルム８３が配置される。このとき、硬質ラミネートフィルム８３の内側樹脂層と、軟質ラミネートフィルム８５の内側樹脂層とが対向するように硬質ラミネートフィルム８３と軟質ラミネートフィルム８５とを配設する。この後、硬質ラミネートフィルム８３および軟質ラミネートフィルム８５を、凹部８６の周縁に沿って封止する。封止は、図示しない金属製のヒータヘッドを用い、硬質ラミネートフィルム８３の内側樹脂層と、軟質ラミネートフィルム８５の内側樹脂層とを減圧しながら熱融着することにより行う。
硬質ラミネートフィルム８３の内側樹脂層と、軟質ラミネートフィルム８５の内側樹脂層とを減圧しながら熱融着する際、熱融着していない一辺から非水電解液を注液する。もしくは、正極および負極の両面に予めゲル電解質を形成し、巻回電極体５０を形成してもよい。
次に、図９に示すように、硬質ラミネートフィルム８３の短辺同士が当接するように硬質ラミネートフィルム８３を変形する。このとき、硬質ラミネートフィルム８３と軟質ラミネートフィルム８５との間に、硬質ラミネートフィルム８３の内側樹脂層および軟質ラミネートフィルム８５の外側樹脂層の双方との接着性が高い樹脂材料からなる接着フィルム８７を挿入する。続いて、硬質ラミネートフィルム８３の短辺の合わせ目が位置する一面に対してヒータヘッドで加熱することにより、硬質ラミネートフィルム８３の内側樹脂層と軟質ラミネートフィルム８５の外側樹脂層とが熱融着されて電池セル８０が得られる。なお、接着フィルム８７を用いる代わりに、硬質ラミネートフィルム８３の内側樹脂層の表面に、軟質ラミネートフィルム８５の外側樹脂層との接着性が高い樹脂からなる接着層を設けて熱融着してもよい。
［電池パックの作製］
続いて、電池セル８０から導出された正極リード５１と負極リード５２とを回路基板８１に接続した後、回路基板８１を、トップカバー８２ａに収納し、トップカバー８２ａを電池セル８０のトップ側開口に嵌合する。また、ボトムカバー８２ｂを、電池セル８０のボトム側開口に嵌合する。
最後に、トップカバー８２ａおよびボトムカバー８２ｂの嵌合部をそれぞれヒータヘッドにより加熱し、トップカバー８２ａおよびボトムカバー８２ｂと、硬質ラミネートフィルム８３の内側樹脂層とを熱融着する。これにより、電池パック９０が作製される。
＜効果＞
第２の実施の形態では、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
３．第３の実施の形態
第３の実施の形態では、第１の実施の形態にかかる非水電解質電池が備えられた電池パックについて説明する。
図１０は、本技術の非水電解質電池を電池パックに適用した場合の回路構成例を示すブロック図である。電池パックは、組電池３０１、外装、充電制御スイッチ３０２ａと、放電制御スイッチ３０３ａとを備えるスイッチ部３０４、電流検出抵抗３０７、温度検出素子３０８、制御部３１０を備えている。
また、電池パックは、正極端子３２１および負極端子３２２を備え、充電時には正極端子３２１および負極端子３２２がそれぞれ充電器の正極端子、負極端子に接続され、充電が行われる。また、電子機器使用時には、正極端子３２１および負極端子３２２がそれぞれ電子機器の正極端子、負極端子に接続され、放電が行われる。
組電池３０１は、複数の非水電解質電池３０１ａを直列および／または並列に接続してなる。この非水電解質電池３０１ａは本技術の非水電解質電池である。なお、図１０では、６つの非水電解質電池３０１ａが、２並列３直列（２Ｐ３Ｓ）に接続された場合が例として示されているが、その他、ｎ並列ｍ直列（ｎ，ｍは整数）のように、どのような接続方法でもよい。
スイッチ部３０４は、充電制御スイッチ３０２ａおよびダイオード３０２ｂ、ならびに放電制御スイッチ３０３ａおよびダイオード３０３ｂを備え、制御部３１０によって制御される。ダイオード３０２ｂは、正極端子３２１から組電池３０１の方向に流れる充電電流に対して逆方向で、負極端子３２２から組電池３０１の方向に流れる放電電流に対して順方向の極性を有する。ダイオード３０３ｂは、充電電流に対して順方向で、放電電流に対して逆方向の極性を有する。なお、例では＋側にスイッチ部を設けているが、−側に設けてもよい。
充電制御スイッチ３０２ａは、電池電圧が過充電検出電圧となった場合にＯＦＦされて、組電池３０１の電流経路に充電電流が流れないように充放電制御部によって制御される。充電制御スイッチのＯＦＦ後は、ダイオード３０２ｂを介することによって放電のみが可能となる。また、充電時に大電流が流れた場合にＯＦＦされて、組電池３０１の電流経路に流れる充電電流を遮断するように、制御部３１０によって制御される。
放電制御スイッチ３０３ａは、電池電圧が過放電検出電圧となった場合にＯＦＦされて、組電池３０１の電流経路に放電電流が流れないように制御部３１０によって制御される。放電制御スイッチ３０３ａのＯＦＦ後は、ダイオード３０３ｂを介することによって充電のみが可能となる。また、放電時に大電流が流れた場合にＯＦＦされて、組電池３０１の電流経路に流れる放電電流を遮断するように、制御部３１０によって制御される。
温度検出素子３０８は例えばサーミスタであり、組電池３０１の近傍に設けられ、組電池３０１の温度を測定して測定温度を制御部３１０に供給する。電圧検出部３１１は、組電池３０１およびそれを構成する各非水電解質電池３０１ａの電圧を測定し、この測定電圧をＡ／Ｄ変換して、制御部３１０に供給する。電流測定部３１３は、電流検出抵抗３０７を用いて電流を測定し、この測定電流を制御部３１０に供給する。
スイッチ制御部３１４は、電圧検出部３１１および電流測定部３１３から入力された電圧および電流を基に、スイッチ部３０４の充電制御スイッチ３０２ａおよび放電制御スイッチ３０３ａを制御する。スイッチ制御部３１４は、非水電解質電池３０１ａのいずれかの電圧が過充電検出電圧もしくは過放電検出電圧以下になったとき、また、大電流が急激に流れたときに、スイッチ部３０４に制御信号を送ることにより、過充電および過放電、過電流充放電を防止する。
ここで、例えば、非水電解質電池がリチウムイオン二次電池であり、負極活物質としてＬｉ／Ｌｉ+に対して０Ｖ近くでリチウム合金となる材料を用いた場合には、過充電検出電圧が例えば４．２０Ｖ±０．０５Ｖと定められ、過放電検出電圧が例えば２．４Ｖ±０．１Ｖと定められる。
充放電スイッチは、例えばＭＯＳＦＥＴ等の半導体スイッチを使用できる。この場合ＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオードがダイオード３０２ｂおよび３０３ｂとして機能する。充放電スイッチとして、Ｐチャンネル型ＦＥＴを使用した場合は、スイッチ制御部３１４は、充電制御スイッチ３０２ａおよび放電制御スイッチ３０３ａのそれぞれのゲートに対して、制御信号ＤＯおよびＣＯをそれぞれ供給する。充電制御スイッチ３０２ａおよび放電制御スイッチ３０３ａはＰチャンネル型である場合、ソース電位より所定値以上低いゲート電位によってＯＮする。すなわち、通常の充電および放電動作では、制御信号ＣＯおよびＤＯをローレベルとし、充電制御スイッチ３０２ａおよび放電制御スイッチ３０３ａをＯＮ状態とする。
そして、例えば過充電もしくは過放電の際には、制御信号ＣＯおよびＤＯをハイレベルとし、充電制御スイッチ３０２ａおよび放電制御スイッチ３０３ａをＯＦＦ状態とする。
メモリ３１７は、ＲＡＭやＲＯＭからなり例えば不揮発性メモリであるＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable Read Only Memory）等からなる。メモリ３１７では、制御部３１０で演算された数値や、製造工程の段階で測定された各非水電解質電池３０１ａの初期状態における電池の内部抵抗値等が予め記憶され、また適宜、書き換えも可能である。また、非水電解質電池３０１ａの満充電容量を記憶させておくことで、制御部３１０とともに例えば残容量を算出することができる。
温度検出部３１８では、温度検出素子３０８を用いて温度を測定し、異常発熱時に充放電制御を行ったり、残容量の算出における補正を行う。
４．第４の実施の形態
第４の実施の形態では、第１の実施の形態にかかる非水電解質電池および第２および第３の実施の形態にかかる電池パックを搭載した電子機器、電動車両および蓄電装置等の機器について説明する。第１〜第３の実施の形態で説明した非水電解質電池および電池パックは、電子機器や電動車両、蓄電装置等の機器に電力を供給するために使用することができる。
電子機器として、例えばノート型パソコン、ＰＤＡ（携帯情報端末）、携帯電話、コードレスフォン子機、ビデオムービー、デジタルスチルカメラ、電子書籍、電子辞書、音楽プレイヤー、ラジオ、ヘッドホン、ゲーム機、ナビゲーションシステム、メモリーカード、ペースメーカー、補聴器、電動工具、電気シェーバー、冷蔵庫、 エアコン、テレビ、ステレオ、温水器、電子レンジ、食器洗い器、洗濯機、乾燥器、照明機器、玩具、医療機器、ロボット、ロードコンディショナー、信号機等が挙げられる。
また、電動車両としては鉄道車両、ゴルフカート、電動カート、電気自動車（ハイブリッド自動車を含む）等が挙げられ、これらの駆動用電源または補助用電源として用いられる。
蓄電装置としては、住宅をはじめとする建築物用または発電設備用の電力貯蔵用電源等が挙げられる。
以下では、上述した適用例のうち、本技術の非水電解質電池を適用した蓄電装置を用いた蓄電システムの具体例を説明する。
この蓄電システムは、例えば下記の様な構成が挙げられる。第１の蓄電システムは、再生可能エネルギーから発電を行う発電装置によって蓄電装置が充電される蓄電システムである。第２の蓄電システムは、蓄電装置を有し、蓄電装置に接続される電子機器に電力を供給する蓄電システムである。第３の蓄電システムは、蓄電装置から、電力の供給を受ける電子機器である。これらの蓄電システムは、外部の電力供給網と協働して電力の効率的な供給を図るシステムとして実施される。
さらに、第４の蓄電システムは、蓄電装置から電力の供給を受けて車両の駆動力に変換する変換装置と、蓄電装置に関する情報に基いて車両制御に関する情報処理を行なう制御装置とを有する電動車両である。第５の蓄電システムは、他の機器とネットワークを介して信号を送受信する電力情報送受信部とを備え、送受信部が受信した情報に基づき、上述した蓄電装置の充放電制御を行う電力システムである。第６の蓄電システムは、上述した蓄電装置から、電力の供給を受け、または発電装置または電力網から蓄電装置に電力を供給する電力システムである。以下、蓄電システムについて説明する。
（４−１）応用例としての住宅における蓄電システム
本技術の非水電解質電池を用いた蓄電装置を住宅用の蓄電システムに適用した例について、図１１を参照して説明する。例えば住宅１０１用の蓄電システム１００においては、火力発電１０２ａ、原子力発電１０２ｂ、水力発電１０２ｃ等の集中型電力系統１０２から電力網１０９、情報網１１２、スマートメータ１０７、パワーハブ１０８等を介し、電力が蓄電装置１０３に供給される。これと共に、家庭内発電装置１０４等の独立電源から電力が蓄電装置１０３に供給される。蓄電装置１０３に供給された電力が蓄電される。蓄電装置１０３を使用して、住宅１０１で使用する電力が給電される。住宅１０１に限らずビルに関しても同様の蓄電システムを使用できる。
住宅１０１には、家庭内発電装置１０４、電力消費装置１０５、蓄電装置１０３、各装置を制御する制御装置１１０、スマートメータ１０７、各種情報を取得するセンサ１１１が設けられている。各装置は、電力網１０９および情報網１１２によって接続されている。家庭内発電装置１０４として、太陽電池、燃料電池等が利用され、発電した電力が電力消費装置１０５および／または蓄電装置１０３に供給される。電力消費装置１０５は、冷蔵庫１０５ａ、空調装置１０５ｂ、テレビジョン受信機１０５ｃ、風呂１０５ｄ等である。さらに、電力消費装置１０５には、電動車両１０６が含まれる。電動車両１０６は、電気自動車１０６ａ、ハイブリッドカー１０６ｂ、電気バイク１０６ｃである。
蓄電装置１０３に対して、本技術の非水電解質電池が適用される。本技術の非水電解質電池は、例えば上述したリチウムイオン二次電池によって構成されていてもよい。スマートメータ１０７は、商用電力の使用量を測定し、測定された使用量を、電力会社に送信する機能を備えている。電力網１０９は、直流給電、交流給電、非接触給電の何れか一つまたは複数を組み合わせてもよい。
各種のセンサ１１１は、例えば人感センサ、照度センサ、物体検知センサ、消費電力センサ、振動センサ、接触センサ、温度センサ、赤外線センサ等である。各種のセンサ１１１により取得された情報は、制御装置１１０に送信される。センサ１１１からの情報によって、気象の状態、人の状態等が把握されて電力消費装置１０５を自動的に制御してエネルギー消費を最小とすることができる。さらに、制御装置１１０は、住宅１０１に関する情報をインターネットを介して外部の電力会社等に送信することができる。
パワーハブ１０８によって、電力線の分岐、直流交流変換等の処理がなされる。制御装置１１０と接続される情報網１１２の通信方式としては、ＵＡＲＴ（Universal Asynchronous Receiver-Transceiver：非同期シリアル通信用送受信回路）等の通信インターフェースを使う方法、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、ＺｉｇＢｅｅ、Ｗｉ−Ｆｉ等の無線通信規格によるセンサーネットワークを利用する方法がある。Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ方式は、マルチメディア通信に適用され、一対多接続の通信を行うことができる。ＺｉｇＢｅｅは、ＩＥＥＥ（Institute of Electrical and Electronics Engineers）８０２．１５．４の物理層を使用するものである。ＩＥＥＥ８０２．１５．４は、ＰＡＮ（Personal Area Network）またはＷ（Wireless）ＰＡＮと呼ばれる短距離無線ネットワーク規格の名称である。
制御装置１１０は、外部のサーバ１１３と接続されている。このサーバ１１３は、住宅１０１、電力会社、サービスプロバイダーの何れかによって管理されていてもよい。サーバ１１３が送受信する情報は、たとえば、消費電力情報、生活パターン情報、電力料金、天気情報、天災情報、電力取引に関する情報である。これらの情報は、家庭内の電力消費装置（たとえばテレビジョン受信機）から送受信してもよいが、家庭外の装置（たとえば、携帯電話機等）から送受信してもよい。これらの情報は、表示機能を持つ機器、たとえば、テレビジョン受信機、携帯電話機、ＰＤＡ（Personal Digital Assistants）等に、表示されてもよい。
各部を制御する制御装置１１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）等で構成され、この例では、蓄電装置１０３に格納されている。制御装置１１０は、蓄電装置１０３、家庭内発電装置１０４、電力消費装置１０５、各種のセンサ１１１、サーバ１１３と情報網１１２により接続され、例えば、商用電力の使用量と、発電量とを調整する機能を有している。なお、その他にも、電力市場で電力取引を行う機能等を備えていてもよい。
以上のように、電力が火力発電１０２ａ、原子力発電１０２ｂ、水力発電１０２ｃ等の集中型電力系統１０２のみならず、家庭内発電装置１０４（太陽光発電、風力発電）の発電電力を蓄電装置１０３に蓄えることができる。したがって、家庭内発電装置１０４の発電電力が変動しても、外部に送出する電力量を一定にしたり、または、必要なだけ放電するといった制御を行うことができる。例えば、太陽光発電で得られた電力を蓄電装置１０３に蓄えると共に、夜間は料金が安い深夜電力を蓄電装置１０３に蓄え、昼間の料金が高い時間帯に蓄電装置１０３によって蓄電した電力を放電して利用するといった使い方もできる。
なお、この例では、制御装置１１０が蓄電装置１０３内に格納される例を説明したが、スマートメータ１０７内に格納されてもよいし、単独で構成されていてもよい。さらに、蓄電システム１００は、集合住宅における複数の家庭を対象として用いられてもよいし、複数の戸建て住宅を対象として用いられてもよい。
（４−２）応用例としての車両における蓄電システム
本技術を車両用の蓄電システムに適用した例について、図１２を参照して説明する。図１２に、本技術が適用されるシリーズハイブリッドシステムを採用するハイブリッド車両の構成の一例を概略的に示す。シリーズハイブリッドシステムはエンジンで動かす発電機で発電された電力、あるいはそれをバッテリーに一旦貯めておいた電力を用いて、電力駆動力変換装置で走行する車である。
このハイブリッド車両２００には、エンジン２０１、発電機２０２、電力駆動力変換装置２０３、駆動輪２０４ａ、駆動輪２０４ｂ、車輪２０５ａ、車輪２０５ｂ、バッテリー２０８、車両制御装置２０９、各種センサ２１０、充電口２１１が搭載されている。バッテリー２０８に対して、上述した本技術の非水電解質電池が適用される。
ハイブリッド車両２００は、電力駆動力変換装置２０３を動力源として走行する。電力駆動力変換装置２０３の一例は、モータである。バッテリー２０８の電力によって電力駆動力変換装置２０３が作動し、この電力駆動力変換装置２０３の回転力が駆動輪２０４ａ、２０４ｂに伝達される。なお、必要な個所に直流−交流（ＤＣ−ＡＣ）あるいは逆変換（ＡＣ−ＤＣ変換）を用いることによって、電力駆動力変換装置２０３が交流モータでも直流モータでも適用可能である。各種センサ２１０は、車両制御装置２０９を介してエンジン回転数を制御したり、図示しないスロットルバルブの開度（スロットル開度）を制御したりする。各種センサ２１０には、速度センサ、加速度センサ、エンジン回転数センサ等が含まれる。
エンジン２０１の回転力は発電機２０２に伝えられ、その回転力によって発電機２０２により生成された電力をバッテリー２０８に蓄積することが可能である。
図示しない制動機構によりハイブリッド車両２００が減速すると、その減速時の抵抗力が電力駆動力変換装置２０３に回転力として加わり、この回転力によって電力駆動力変換装置２０３により生成された回生電力がバッテリー２０８に蓄積される。
バッテリー２０８は、ハイブリッド車両２００の外部の電源に接続されることで、その外部電源から充電口２１１を入力口として電力供給を受け、受けた電力を蓄積することも可能である。
図示しないが、非水電解質電池に関する情報に基いて車両制御に関する情報処理を行う情報処理装置を備えていてもよい。このような情報処理装置としては、例えば、電池の残量に関する情報に基づき、電池残量表示を行う情報処理装置等がある。
なお、以上は、エンジンで動かす発電機で発電された電力、或いはそれをバッテリーに一旦貯めておいた電力を用いて、モータで走行するシリーズハイブリッド車を例として説明した。しかしながら、エンジンとモータの出力がいずれも駆動源とし、エンジンのみで走行、モータのみで走行、エンジンとモータ走行という３つの方式を適宜切り替えて使用するパラレルハイブリッド車に対しても本技術は有効に適用可能である。さらに、エンジンを用いず駆動モータのみによる駆動で走行する所謂、電動車両に対しても本技術は有効に適用可能である。
以下、実施例により本技術を詳細に説明する。なお、本技術は、下記の実施例の構成に限定されるものではない。
＜実施例１−１＞〜＜実施例１−４８＞および＜比較例１−１＞〜＜比較例１−１６＞
下記の実施例１−１〜実施例１−４８および比較例１−１〜比較例１−１６では、ゲル電解質層の単位面積あたり熱容量と、単位体積あたり熱容量とを調整した電池を用いて、本技術の効果を確認した。
＜実施例１−１＞
［正極の作製］
正極活物質であるコバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ2）９１質量％と、導電剤であるカーボンブラック６質量％と、結着剤であるポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）３質量％とを混合して正極合剤を調製し、この正極合剤を分散媒であるＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）に分散させて正極合剤スラリーとした。この正極合剤スラリーを厚さ１２μｍの帯状アルミニウム箔からなる正極集電体の両面に、正極集電体の一部が露出するようにして塗布した。この後、塗布した正極合剤スラリーの分散媒を蒸発・乾燥させ、ロールプレスにて圧縮成型することにより、正極活物質層を形成した。最後に、正極端子を正極集電体露出部に取り付け、正極を形成した。
［負極の作製］
負極活物質である平均粒径２０μｍの粒状黒鉛粉末９６質量％と、結着剤としてスチレン−ブタジエン共重合体のアクリル酸変性体１．５質量％と、増粘剤としてカルボキシメチルセルロース１．５質量％とを混合して負極合剤とし、さらに適量の水を加えて攪拌することにより、負極合剤スラリーを調製した。この負極合剤スラリーを厚さ１５μｍの帯状銅箔からなる負極集電体の両面に、負極集電体の一部が露出するようにして塗布した。この後、塗布した負極合剤スラリーの分散媒を蒸発・乾燥させ、ロールプレスにて圧縮成型することにより、負極活物質層を形成した。最後に、負極端子を正極集電体露出部に取り付け、負極を形成した。
［ゲル電解質層の形成］
炭酸エチレン（ＥＣ）と炭酸プロピレン（ＰＣ）と炭酸ビニレン（ＶＣ）とを、質量比４９：４９：２で混合した非水溶媒に対して、電解質塩として六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ6）を１ｍｏｌ／ｄｍ3の濃度で溶解させることにより、非水電解液を調製した。
続いて、非水電解液を保持する高分子化合物（樹脂材料）として、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）を用い、非水電解液と、ポリフッ化ビニリデンと、可塑剤である炭酸ジメチル（ＤＭＣ）と、吸熱粒子として無機粒子であるベーマイト（比熱：１．２Ｊ／ｇＫ、比重：３．０７ｇ／ｃｍ3）とを混合して、ゾル状の前駆溶液を調製した。
続いて、正極および負極の両面に、前駆溶液を塗布し、乾燥させて可塑剤を除去した。これにより、正極および負極の表面にゲル電解質層を形成した。このゲル電解質層では、無機粒子もしくは二次粒子化した無機粒子群が連結されずに塊をつくらず点在した分散状態とされている。
なお、単位面積あたりのベーマイト量を、前駆溶液の塗布厚みによって調節した。具体的には、単位面積あたりのベーマイト量が、正極および負極それぞれで表裏合わせて０．０００５ｇ／ｃｍ2となるように厚み調整をおこない、ゲル電解質層の単位面積あたりの熱容量の総和が０．０００６Ｊ／Ｋｃｍ2（０．０００５［ｇ／ｃｍ2］×１．２［Ｊ／ｇＫ］）となるようにした。
また、単位体積あたりのベーマイトの充填量は、樹脂溶液の固形分比率によって調整した。具体的には、単位体積あたりのベーマイトが正極および負極のそれぞれで表裏合わせて０．３３ｇ／ｃｍ3となるように、正極および負極のそれぞれの表面に７．５μｍの厚さでゲル電解質層を形成し、正極および負極の間のゲル電解質層の総厚を１５μｍ（０．０００５［ｇ／ｃｍ2］÷０．３３［ｇ／ｃｍ3］）に調整し、ゲル電解質層の単位体積あたりの熱容量の総和が０．４Ｊ／Ｋｃｍ3（０．３３［ｇ／ｃｍ3］×１．２［Ｊ／ｇＫ］）となるようにした。これにより、単位面積あたりの熱容量が０．０００６Ｊ／Ｋｃｍ2、単位体積あたりの熱容量が０．４Ｊ／Ｋｃｍ3のゲル電解質層を得た。
［ラミネートフィルム型電池の組み立て］
ゲル電解質層が両面に形成された正極および負極と、セパレータとを、正極、セパレータ、負極、セパレータの順に積層し、長手方向に多数回、扁平形状に巻回させた後、巻き終わり部分を粘着テープで固定することにより巻回電極体を形成した。
次に、巻回電極体を軟質アルミニウム層を有するラミネートフィルムで外装し、巻回電極体周辺の正極端子および負極端子の導出辺と、他の二辺とを減圧下で熱融着して封止し、密閉した。これにより、電池形状が厚さ３７ｍｍ、幅４９ｍｍ、高さ８１ｍｍ（３７４９８１サイズ）、電池容量が２０００ｍＡｈである、図１に示すラミネートフィルム型電池を作製した。
＜実施例１−２＞〜＜実施例１−７＞
無機粒子の濃度を調整して、ゲル電解質層の単位体積あたりの熱容量が表１に示す値となるようにした。これにより、単位面積あたりの熱容量が０．０００６Ｊ／Ｋｃｍ2であり、単位体積あたりの熱容量がそれぞれ０．２Ｊ／Ｋｃｍ3、０．３Ｊ／Ｋｃｍ3、１．０Ｊ／Ｋｃｍ3、１．５Ｊ／Ｋｃｍ3、２．５Ｊ／Ｋｃｍ3および３．０Ｊ／Ｋｃｍ3であるゲル電解質層を備える実施例１−２〜実施例１−７のラミネートフィルム型電池を作製した。
＜実施例１−８＞〜＜実施例１−１２＞
正極および負極に対する前駆溶液塗布時において、前駆溶液の塗布厚みによってゲル電解質層の単位面積あたりの熱容量を調節した。具体的には、ゲル電解質層の単位面積あたりの熱容量がそれぞれ０．０００１Ｊ／Ｋｃｍ2、０．０００２Ｊ／Ｋｃｍ2、０．００１０Ｊ／Ｋｃｍ2、０．００１３Ｊ／Ｋｃｍ2、０．００１５Ｊ／Ｋｃｍ2となるようにした。無機粒子の濃度を調整して、単位体積あたりの熱容量が０．４Ｊ／Ｋｃｍ3となるようにした。これにより、実施例１−８〜実施例１−１２のラミネートフィルム型電池を作製した。
＜実施例１−１３＞〜＜実施例１−２４＞
負極活物質層形成時に、負極活物質として黒鉛の代わりにシリコンを用いた。負極活物質としてシリコン（Ｓｉ）粒子８５質量％と、導電剤であるカーボンブラック１０質量％と、結着剤であるポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）５質量％とを混合して負極合剤を調製し、この負極合剤を分散媒であるＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）に分散させて負極合剤スラリーとした。この負極合剤スラリーを用いた以外は実施例１−１〜実施例１−１２と同様にして実施例１−１３〜実施例１−２４のラミネートフィルム型電池をそれぞれ作製した。
＜実施例１−２５＞〜＜実施例１−３６＞
負極活物質層形成時に、負極活物質として黒鉛の代わりに炭素スズ複合材料を用いた。炭素スズ複合材料としては、スズ（Ｓｎ）とコバルト（Ｃｏ）と炭素（Ｃ）とを構成元素として含み、組成がスズの含有量が２２質量％、コバルトの含有量が５５質量％、炭素の含有量が２３質量％、スズおよびコバルトの合計に対するスズの割合（Ｃｏ／（Ｓｎ＋Ｃｏ））が７１．４質量％であるＳｎＣｏＣ含有材料を用いた。
負極活物質としてＳｎＣｏＣ含有材料粉末８０質量％と、導電剤として黒鉛１２質量％と、結着剤としてポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）８質量％とを混合して負極合剤とした。続いて、Ｎ−メチル−２−ピロリドンに負極合剤を分散させて、ペースト状の負極合剤スラリーを調製した。この負極合剤スラリーを用いた以外は実施例１−１〜実施例１−１２と同様にして実施例１−２５〜実施例１−３６のラミネートフィルム型電池をそれぞれ作製した。
＜実施例１−３７＞〜＜実施例１−４８＞
負極活物質層形成時に、負極活物質として黒鉛の代わりにチタン酸リチウム（Ｌｉ4Ｔｉ5Ｏ12）を用いた。負極活物質としてチタン酸リチウム（Ｌｉ4Ｔｉ5Ｏ12）８５質量％と、導電剤として黒鉛１０質量％と、結着剤としてポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）５質量％とを混合して負極合剤とした。続いて、Ｎ−メチル−２−ピロリドンに負極合剤を分散させて、ペースト状の負極合剤スラリーを調製した。この負極合剤スラリーを用いた以外は実施例１−１〜実施例１−１２と同様にして実施例１−３７〜実施例１−４８のラミネートフィルム型電池をそれぞれ作製した。
＜比較例１−１＞
前駆溶液に無機粒子を混合せず、無機粒子を含有しないゲル電解質層を形成したこと以外は実施例１−１と同様にして比較例１−１のラミネートフィルム型電池を作製した。
＜比較例１−２＞
ゲル電解質層の単位面積あたりの熱容量が０．００００５Ｊ／Ｋｃｍ2となるように前駆溶液の塗布量を調整した以外は実施例１−１と同様にして比較例１−２のラミネートフィルム型電池を作製した。
＜比較例１−３＞
ゲル電解質層の単位体積あたりの熱容量が３．５Ｊ／Ｋｃｍ2となるようにベーマイトの濃度を調整した以外は実施例１−１と同様にして比較例１−３のラミネートフィルム型電池を作製した。
＜比較例１−４＞
ゲル電解質層の単位面積あたりの熱容量が０．００００５Ｊ／Ｋｃｍ2となるように前駆溶液の塗布量を調整した。ゲル電解質層の単位体積あたりの熱容量が３．５Ｊ／Ｋｃｍ3となるようにベーマイトの濃度を調整した。以上のこと以外は実施例１−１と同様にして、比較例１−４のラミネートフィルム型電池を作製した。
＜比較例１−５＞
負極活物質としてシリコンを用い、負極合剤スラリーを実施例１−１３と同様の構成とした以外は、比較例１−１と同様にして比較例１−５のラミネートフィルム型電池を作製した。
＜比較例１−６＞〜＜比較例１−８＞
負極活物質としてシリコンを用い、負極合剤スラリーを実施例１−１３と同様の構成とした以外は、比較例１−２〜比較例１−４と同様にして比較例１−６〜比較例１−８のラミネートフィルム型電池をそれぞれ作製した。
＜比較例１−９＞
負極活物質として炭素スズ複合材料を用い、負極合剤スラリーを実施例１−３７と同様の構成とした以外は、比較例１−１と同様にして比較例１−９のラミネートフィルム型電池を作製した。
＜比較例１−１０＞〜＜比較例１−１２＞
負極活物質として炭素スズ複合材料を用い、負極合剤スラリーを実施例１−２５と同様の構成とした以外は、比較例１−２〜比較例１−４と同様にして比較例１−１０〜比較例１−１２のラミネートフィルム型電池をそれぞれ作製した。
＜比較例１−１３＞
負極活物質としてチタン酸リチウム（Ｌｉ4Ｔｉ5Ｏ12）を用い、負極合剤スラリーを実施例１−３７と同様の構成とした以外は、比較例１−１と同様にして比較例１−１のラミネートフィルム型電池を作製した。
＜比較例１−１４＞〜＜比較例１−１６＞
負極活物質としてチタン酸リチウム（Ｌｉ4Ｔｉ5Ｏ12）を用い、負極合剤スラリーを実施例１−３７と同様の構成とした以外は、比較例１−２〜比較例１−４と同様にして比較例１−１４〜比較例１−１６のラミネートフィルム型電池をそれぞれ作製した。
＜実施例１’−１＞
吸熱粒子としてベーマイトに代えて、無機粒子であるタルク（比熱：１．１Ｊ／ｇＫ、比重：２．７０ｇ／ｃｍ3）を用いた。
ゲル電解質層の形成の際、単位面積あたりのタルク量を、前駆溶液の塗布厚みによって調節した。具体的には、単位面積あたりのタルク量が、正極および負極それぞれで表裏合わせて０．０００５ｇ／ｃｍ2となるように厚み調整をおこない、ゲル電解質層の単位面積あたりの熱容量の総和が０．０００６Ｊ／Ｋｃｍ2（０．０００５５［ｇ／ｃｍ２］×１．１［Ｊ／ｇＫ］）となるようにした。
また、単位体積あたりのタルクの充填量は、樹脂溶液の固形分比率によって調整した。具体的には、単位体積あたりのタルクが正極および負極のそれぞれで表裏合わせて０．３６ｇ／ｃｍ3となるように、正極および負極のそれぞれの表面に７．６μｍの厚さでゲル電解質層を形成し、正極および負極の間のゲル電解質層の総厚を１５．２μｍ（０．０００５５［ｇ／ｃｍ2］÷０．３６［ｇ／ｃｍ3］）に調整し、ゲル電解質層の単位体積あたりの熱容量の総和が０．４Ｊ／Ｋｃｍ3（０．３６［ｇ／ｃｍ3］×１．１［Ｊ／ｇＫ］）となるようにした。これにより、単位面積あたりの熱容量が０．０００６Ｊ／Ｋｃｍ2、単位体積あたりの熱容量が０．４Ｊ／Ｋｃｍ3のゲル電解質層を得た。以上のこと以外は、実施例１−１と同様にして、実施例１’−１のラミネートフィルム型電池を作製した。
＜実施例１’−２＞〜＜実施例１’−７＞
無機粒子の濃度を調整して、ゲル電解質層の単位体積あたりの熱容量が表１に示す値となるようにした。これにより、単位面積あたりの熱容量が０．０００６Ｊ／Ｋｃｍ2であり、単位体積あたりの熱容量がそれぞれ０．２Ｊ／Ｋｃｍ3、０．３Ｊ／Ｋｃｍ3、１．０Ｊ／Ｋｃｍ3、１．５Ｊ／Ｋｃｍ3、２．５Ｊ／Ｋｃｍ3および３．０Ｊ／Ｋｃｍ3であるゲル電解質層を備える実施例１’−２〜実施例１’−７のラミネートフィルム型電池を作製した。
＜実施例１’−８＞〜＜実施例１’−１２＞
正極および負極に対する前駆溶液塗布時において、前駆溶液の塗布厚みによってゲル電解質層の単位面積あたりの熱容量を調節した。具体的には、ゲル電解質層の単位面積あたりの熱容量がそれぞれ０．０００１Ｊ／Ｋｃｍ2、０．０００２Ｊ／Ｋｃｍ2、０．００１０Ｊ／Ｋｃｍ2、０．００１３Ｊ／Ｋｃｍ2、０．００１５Ｊ／Ｋｃｍ2となるようにした。無機粒子の濃度を調整して、単位体積あたりの熱容量が０．４Ｊ／Ｋｃｍ3となるようにした。これにより、実施例１’−８〜実施例１’−１２のラミネートフィルム型電池を作製した。
＜実施例１’−１３＞〜＜実施例１’−２４＞
負極活物質層形成時に、負極活物質として黒鉛の代わりにシリコンを用いた。負極活物質としてシリコン（Ｓｉ）粒子８５質量％と、導電剤であるカーボンブラック１０質量％と、結着剤であるポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）５質量％とを混合して負極合剤を調製し、この負極合剤を分散媒であるＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）に分散させて負極合剤スラリーとした。この負極合剤スラリーを用いた以外は実施例１’−１〜実施例１’−１２と同様にして実施例１’−１３〜実施例１’−２４のラミネートフィルム型電池をそれぞれ作製した。
＜実施例１’−２５＞〜＜実施例１’−３６＞
負極活物質層形成時に、負極活物質として黒鉛の代わりに炭素スズ複合材料を用いた。炭素スズ複合材料としては、スズ（Ｓｎ）とコバルト（Ｃｏ）と炭素（Ｃ）とを構成元素として含み、組成がスズの含有量が２２質量％、コバルトの含有量が５５質量％、炭素の含有量が２３質量％、スズおよびコバルトの合計に対するスズの割合（Ｃｏ／（Ｓｎ＋Ｃｏ））が７１．４質量％であるＳｎＣｏＣ含有材料を用いた。
負極活物質としてＳｎＣｏＣ含有材料粉末８０質量％と、導電剤として黒鉛１２質量％と、結着剤としてポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）８質量％とを混合して負極合剤とした。続いて、Ｎ−メチル−２−ピロリドンに負極合剤を分散させて、ペースト状の負極合剤スラリーを調製した。この負極合剤スラリーを用いた以外は実施例１’−１〜実施例１’−１２と同様にして実施例１’−２５〜実施例１’−３６のラミネートフィルム型電池をそれぞれ作製した。
＜実施例１’−３７＞〜＜実施例１’−４８＞
負極活物質層形成時に、負極活物質として黒鉛の代わりにチタン酸リチウム（Ｌｉ4Ｔｉ5Ｏ12）を用いた。負極活物質としてチタン酸リチウム（Ｌｉ4Ｔｉ5Ｏ12）８５質量％と、導電剤として黒鉛１０質量％と、結着剤としてポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）５質量％とを混合して負極合剤とした。続いて、Ｎ−メチル−２−ピロリドンに負極合剤を分散させて、ペースト状の負極合剤スラリーを調製した。この負極合剤スラリーを用いた以外は実施例１’−１〜実施例１’−１２と同様にして実施例１’−３７〜実施例１’−４８のラミネートフィルム型電池をそれぞれ作製した。
＜比較例１’−１＞
前駆溶液に無機粒子を混合せず、無機粒子を含有しないゲル電解質層を形成したこと以外は実施例１’−１と同様にして比較例１’−１のラミネートフィルム型電池を作製した。
＜比較例１’−２＞
ゲル電解質層の単位面積あたりの熱容量が０．００００５Ｊ／Ｋｃｍ2となるように前駆溶液の塗布量を調整した以外は実施例１’−１と同様にして比較例１’−２のラミネートフィルム型電池を作製した。
＜比較例１’−３＞
ゲル電解質層の単位体積あたりの熱容量が３．５Ｊ／Ｋｃｍ2となるようにタルクの濃度を調整した以外は実施例１−１と同様にして比較例１−３のラミネートフィルム型電池を作製した。
＜比較例１’−４＞
ゲル電解質層の単位面積あたりの熱容量が０．００００５Ｊ／Ｋｃｍ2となるように前駆溶液の塗布量を調整した。ゲル電解質層の単位体積あたりの熱容量が３．５Ｊ／Ｋｃｍ3となるようにタルクの濃度を調整した。以上のこと以外は実施例１’−１と同様にして、比較例１’−４のラミネートフィルム型電池を作製した。
＜比較例１’−５＞
負極活物質としてシリコンを用い、負極合剤スラリーを実施例１’−１３と同様の構成とした以外は、比較例１’−１と同様にして比較例１’−５のラミネートフィルム型電池を作製した。
＜比較例１’−６＞〜＜比較例１’−８＞
負極活物質としてシリコンを用い、負極合剤スラリーを実施例１’−１３と同様の構成とした以外は、比較例１’−２〜比較例１’−４と同様にして比較例１’−６〜比較例１’−８のラミネートフィルム型電池をそれぞれ作製した。
＜比較例１’−９＞
負極活物質として炭素スズ複合材料を用い、負極合剤スラリーを実施例１’−３７と同様の構成とした以外は、比較例１’−１と同様にして比較例’１−９のラミネートフィルム型電池を作製した。
＜比較例１’−１０＞〜＜比較例１’−１２＞
負極活物質として炭素スズ複合材料を用い、負極合剤スラリーを実施例１’−２５と同様の構成とした以外は、比較例１’−２〜比較例１’−４と同様にして比較例１’−１０〜比較例１’−１２のラミネートフィルム型電池をそれぞれ作製した。
＜比較例１’−１３＞
負極活物質としてチタン酸リチウム（Ｌｉ4Ｔｉ5Ｏ12）を用い、負極合剤スラリーを実施例１’−３７と同様の構成とした以外は、比較例１’−１と同様にして比較例１’−１のラミネートフィルム型電池を作製した。
＜比較例１’−１４＞〜＜比較例１’−１６＞
負極活物質としてチタン酸リチウム（Ｌｉ4Ｔｉ5Ｏ12）を用い、負極合剤スラリーを実施例１’−３７と同様の構成とした以外は、比較例１’−２〜比較例１’−４と同様にして比較例１’−１４〜比較例１’−１６のラミネートフィルム型電池をそれぞれ作製した。
［電池の評価：短絡試験］
作製した各実施例および各比較例のラミネートフィルム型電池について、電池外部にて正極および負極を電気的に短絡させ、ラミネートフィルム型電池の発熱温度の測定およびガス噴出の有無の確認を行った。短絡時において、ラミネートフィルム型電池の発熱温度が１００℃以下である場合は安全状態であると判断した。この場合、セパレータのシャットダウンやラミネートフィルム型電池内部での断線等により、電池は１００℃以下の発熱を伴うものの、その後は電池が使用できない状態となって電池の温度が低下し、それ以上の危険性は生じない。なお、電池の最高温度が８０℃以下であれば、セパレータのシャットダウンや電池内部での断線が生じないため、電池温度が低下した際には、電池が引き続き使用可能であるためより好ましい。
また、電池からガスが噴出した場合には、危険状態であると判断した。セパレータのシャットダウン、電池内部での断線等が生じても、正極が著しい過熱状態になった場合には正極が熱分解反応をおこし、電池内部からガスが噴出してしまう。
以下の表１に、評価結果を示す。
表１から分かるように、ゲル電解質層の単位面積あたりの熱容量が０．０００１Ｊ／Ｋｃｍ2以上であり、かつ単位体積あたりの熱容量が３．０Ｊ／Ｋｃｍ3以下である実施例１−１〜実施例１−４８および実施例１’−１〜実施例１’−４８では、短絡試験において電池が安全状態であることが確認された。
一方、ゲル電解質層の単位面積あたりの熱容量が０．０００１Ｊ／Ｋｃｍ2未満の比較例１−２および比較例１’−２、ゲル電解質層の単位体積あたりの熱容量が３．０Ｊ／Ｋｃｍ3を超える比較例１−３および比較例１’−３、並びに単位面積あたりの熱容量および単位体積あたりの熱容量が上記範囲を外れる比較例１−４および比較例１’−４では、短絡試験において電池が危険状態となることが分かった。比較例１−５〜比較例１−１６および比較例１’−５〜比較例１’−１６も同様に短絡試験において電池が危険状態となることが分かった。
＜実施例２−１＞〜＜実施例２−２２４＞および＜比較例２−１＞
実施例２−１〜実施例２−２２４および比較例２−１では、ゲル電解質層を構成する吸熱粒子と樹脂材料とを代えて本技術の効果を確認した。
＜実施例２−１＞
実施例１−１と同様にして、実施例２−１のラミネートフィルム型電池を作製した。
＜実施例２−２＞
ゲル電解質層に用いる樹脂材料として、ポリフッ化ビニリデンの代わりにポリイミドを用いた以外は実施例２−１と同様にしてラミネートフィルム型電池を作製した。
＜実施例２−３＞
ゲル電解質層に用いる樹脂材料として、ポリフッ化ビニリデンの代わりに全芳香族ポリアミド（アラミド）を用いた以外は実施例２−１と同様にしてラミネートフィルム型電池を作製した。
＜実施例２−４＞
ゲル電解質層に用いる樹脂材料として、ポリフッ化ビニリデンの代わりにポリアクリロニトリルを用いた以外は実施例２−１と同様にしてラミネートフィルム型電池を作製した。
＜実施例２−５＞
ゲル電解質層に用いる樹脂材料として、ポリフッ化ビニリデンの代わりにポリビニルアルコールを用いた以外は実施例２−１と同様にしてラミネートフィルム型電池を作製した。
＜実施例２−６＞
ゲル電解質層に用いる樹脂材料として、ポリフッ化ビニリデンの代わりにポリエーテルを用いた以外は実施例２−１と同様にしてラミネートフィルム型電池を作製した。
＜実施例２−７＞
ゲル電解質層に用いる樹脂材料として、ポリフッ化ビニリデンの代わりにアクリル酸樹脂を用いた以外は実施例２−１と同様にしてラミネートフィルム型電池を作製した。
＜実施例２−８＞〜＜実施例２−１４＞
ゲル電解質層に用いる吸熱粒子として、ベーマイトの代わりに窒化アルミニウム（比熱０．７Ｊ／ｇＫ）を用いた以外は、実施例２−１〜実施例２−７とそれぞれ同様にしてラミネートフィルム型電池を作製した。
なお、窒化アルミニウムとベーマイトとは比熱が異なり、窒化アルミニウムの比熱はベーマイトの比熱よりも小さい。このため、単位面積あたりの熱容量の総和を０．０００６Ｊ／Ｋｃｍ2とするために、単位面積あたりの窒化アルミニウム量を実施例２−１〜実施例２−７の単位面積あたりのベーマイト量よりも多くすることにより調整した。
具体的には、単位面積あたりの窒化アルミニウム量を０．０００８６ｇ／ｃｍ2とすることにより、ゲル電解質層の単位面積あたりの熱容量の総和が０．０００６Ｊ／Ｋｃｍ2（０．０００８６［ｇ／ｃｍ2］×０．７［Ｊ／ｇＫ］）となるようにした。以下、同様にして吸熱粒子の塗布量を調整してゲル電解質層の単位面積あたりの熱容量を一定とした。
＜実施例２−１５＞〜＜実施例２−２１＞
ゲル電解質層に用いる吸熱粒子として、ベーマイトの代わりに窒化ホウ素（比熱０．８Ｊ／ｇＫ）を用いた以外は、実施例２−１〜実施例２−７とそれぞれ同様にしてラミネートフィルム型電池を作製した。
＜実施例２−２２＞〜＜実施例２−２８＞
ゲル電解質層に用いる吸熱粒子として、ベーマイトの代わりに炭化ケイ素（比熱０．７Ｊ／ｇＫ）を用いた以外は、実施例２−１〜実施例２−７とそれぞれ同様にしてラミネートフィルム型電池を作製した。
＜実施例２−２９＞〜＜実施例２−３５＞
ゲル電解質層に用いる吸熱粒子として、ベーマイトの代わりにタルク（比熱１．１Ｊ／ｇＫ）を用いた以外は、実施例２−１〜実施例２−７とそれぞれ同様にしてラミネートフィルム型電池を作製した。
＜実施例２−３６＞〜＜実施例２−４２＞
ゲル電解質層に用いる吸熱粒子として、ベーマイトの代わりにＬｉ2Ｏ4（比熱０．８Ｊ／ｇＫ）を用いた以外は、実施例２−１〜実施例２−７とそれぞれ同様にしてラミネートフィルム型電池を作製した。
＜実施例２−４３＞〜＜実施例２−４９＞
ゲル電解質層に用いる吸熱粒子として、ベーマイトの代わりにＬｉ3ＰＯ4（比熱０．８Ｊ／ｇＫ）を用いた以外は、実施例２−１〜実施例２−７とそれぞれ同様にしてラミネートフィルム型電池を作製した。
＜実施例２−５０＞〜＜実施例２−５６＞
ゲル電解質層に用いる吸熱粒子として、ベーマイトの代わりにＬｉＦ（比熱０．９Ｊ／ｇＫ）を用いた以外は、実施例２−１〜実施例２−７とそれぞれ同様にしてラミネートフィルム型電池を作製した。
＜実施例２−５７＞〜＜実施例２−６３＞
ゲル電解質層に用いる吸熱粒子として、ベーマイトの代わりにダイヤモンド（比熱０．５Ｊ／ｇＫ）を用いた以外は、実施例２−１〜実施例２−７とそれぞれ同様にしてラミネートフィルム型電池を作製した。
＜実施例２−６４＞〜＜実施例２−７０＞
ゲル電解質層に用いる吸熱粒子として、ベーマイトの代わりに酸化ジルコニウム（比熱０．７Ｊ／ｇＫ）を用いた以外は、実施例２−１〜実施例２−７とそれぞれ同様にしてラミネートフィルム型電池を作製した。
＜実施例２−７１＞〜＜実施例２−７７＞
ゲル電解質層に用いる吸熱粒子として、ベーマイトの代わりに酸化イットリウム（比熱０．５Ｊ／ｇＫ）を用いた以外は、実施例２−１〜実施例２−７とそれぞれ同様にしてラミネートフィルム型電池を作製した。
＜実施例２−７８＞〜＜実施例２−８４＞
ゲル電解質層に用いる吸熱粒子として、ベーマイトの代わりにチタン酸バリウム（比熱０．８Ｊ／ｇＫ）を用いた以外は、実施例２−１〜実施例２−７とそれぞれ同様にしてラミネートフィルム型電池を作製した。
＜実施例２−８５＞〜＜実施例２−９１＞
ゲル電解質層に用いる吸熱粒子として、ベーマイトの代わりにチタン酸ストロンチウム（比熱０．８Ｊ／ｇＫ）を用いた以外は、実施例２−１〜実施例２−７とそれぞれ同様にしてラミネートフィルム型電池を作製した。
＜実施例２−９２＞〜＜実施例２−９８＞
ゲル電解質層に用いる吸熱粒子として、ベーマイトの代わりに酸化ケイ素（比熱０．８Ｊ／ｇＫ）を用いた以外は、実施例２−１〜実施例２−７とそれぞれ同様にしてラミネートフィルム型電池を作製した。
＜実施例２−９９＞〜＜実施例２−１０５＞
ゲル電解質層に用いる吸熱粒子として、ベーマイトの代わりにゼオライト（比熱１．０Ｊ／ｇＫ）を用いた以外は、実施例２−１〜実施例２−７とそれぞれ同様にしてラミネートフィルム型電池を作製した。
＜実施例２−１０６＞〜＜実施例２−１１２＞
ゲル電解質層に用いる吸熱粒子として、ベーマイトの代わりに硫酸バリウム（比熱０．９Ｊ／ｇＫ）を用いた以外は、実施例２−１〜実施例２−７とそれぞれ同様にしてラミネートフィルム型電池を作製した。
＜実施例２−１１３＞〜＜実施例２−１１９＞
ゲル電解質層に用いる吸熱粒子として、ベーマイトの代わりに酸化チタン（比熱０．８Ｊ／ｇＫ）を用いた以外は、実施例２−１〜実施例２−７とそれぞれ同様にしてラミネートフィルム型電池を作製した。
＜実施例２−１２０＞〜＜実施例２−１２６＞
ゲル電解質層に用いる吸熱粒子として、ベーマイトの代わりに酸化マグネシウム（比熱１．０Ｊ／ｇＫ）を用いた以外は、実施例２−１〜実施例２−７とそれぞれ同様にしてラミネートフィルム型電池を作製した。
＜実施例２−１２７＞〜＜実施例２−１３３＞
ゲル電解質層に用いる吸熱粒子として、ベーマイトの代わりに黒鉛（比熱０．８Ｊ／ｇＫ）を用いた以外は、実施例２−１〜実施例２−７とそれぞれ同様にしてラミネートフィルム型電池を作製した。
＜実施例２−１３４＞〜＜実施例２−１４０＞
ゲル電解質層に用いる吸熱粒子として、ベーマイトの代わりにカーボンナノチューブ（比熱０．８Ｊ／ｇＫ）を用いた以外は、実施例２−１〜実施例２−７とそれぞれ同様にしてラミネートフィルム型電池を作製した。
＜実施例２−１４１＞〜＜実施例２−１４７＞
ゲル電解質層に用いる吸熱粒子として、ベーマイトの代わりに水酸化アルミニウム（比熱１．５Ｊ／ｇＫ）を用いた以外は、実施例２−１〜実施例２−７とそれぞれ同様にしてラミネートフィルム型電池を作製した。
＜実施例２−１４８＞〜＜実施例２−１５４＞
ゲル電解質層に用いる吸熱粒子として、ベーマイトの代わりに炭化ホウ素（比熱１．０Ｊ／ｇＫ）を用いた以外は、実施例２−１〜実施例２−７とそれぞれ同様にしてラミネートフィルム型電池を作製した。
＜実施例２−１５５＞〜＜実施例２−１６１＞
ゲル電解質層に用いる吸熱粒子として、ベーマイトの代わりに窒化ケイ素（比熱０．７Ｊ／ｇＫ）を用いた以外は、実施例２−１〜実施例２−７とそれぞれ同様にしてラミネートフィルム型電池を作製した。
＜実施例２−１６２＞〜＜実施例２−１６８＞
ゲル電解質層に用いる吸熱粒子として、ベーマイトの代わりに窒化チタン（比熱０．６Ｊ／ｇＫ）を用いた以外は、実施例２−１〜実施例２−７とそれぞれ同様にしてラミネートフィルム型電池を作製した。
＜実施例２−１６９＞〜＜実施例２−１７５＞
ゲル電解質層に用いる吸熱粒子として、ベーマイトの代わりに酸化亜鉛（比熱０．５Ｊ／ｇＫ）を用いた以外は、実施例２−１〜実施例２−７とそれぞれ同様にしてラミネートフィルム型電池を作製した。
＜実施例２−１７６＞〜＜実施例２−１８２＞
ゲル電解質層に用いる吸熱粒子として、ベーマイトの代わりに酸化アルミニウム（比熱０．８Ｊ／ｇＫ）を用いた以外は、実施例２−１〜実施例２−７とそれぞれ同様にしてラミネートフィルム型電池を作製した。
＜実施例２−１８３＞〜＜実施例２−１８９＞
ゲル電解質層に用いる吸熱粒子として、ベーマイトの代わりにかんらん石（比熱０．８Ｊ／ｇＫ）を用いた以外は、実施例２−１〜実施例２−７とそれぞれ同様にしてラミネートフィルム型電池を作製した。
＜実施例２−１９０＞〜＜実施例２−１９６＞
ゲル電解質層に用いる吸熱粒子として、ベーマイトの代わりにモンモリロナイト（比熱０．７Ｊ／ｇＫ）を用いた以外は、実施例２−１〜実施例２−７とそれぞれ同様にしてラミネートフィルム型電池を作製した。
＜実施例２−１９７＞〜＜実施例２−２０３＞
ゲル電解質層に用いる吸熱粒子として、ベーマイトの代わりにゼオライト（比熱０．６Ｊ／ｇＫ）を用いた以外は、実施例２−１〜実施例２−７とそれぞれ同様にしてラミネートフィルム型電池を作製した。
＜実施例２−２０４＞〜＜実施例２−２１０＞
ゲル電解質層に用いる吸熱粒子として、ベーマイトの代わりにムライト（比熱０．８Ｊ／ｇＫ）を用いた以外は、実施例２−１〜実施例２−７とそれぞれ同様にしてラミネートフィルム型電池を作製した。
＜実施例２−２１１＞〜＜実施例２−２１７＞
ゲル電解質層に用いる吸熱粒子として、ベーマイトの代わりにカオリナイト（比熱０．７Ｊ／ｇＫ）を用いた以外は、実施例２−１〜実施例２−７とそれぞれ同様にしてラミネートフィルム型電池を作製した。
＜実施例２−２１８＞〜＜実施例２−２２４＞
ゲル電解質層に用いる吸熱粒子として、ベーマイトの代わりにイモゴライト（比熱０．８Ｊ／ｇＫ）を用いた以外は、実施例２−１〜実施例２−７とそれぞれ同様にしてラミネートフィルム型電池を作製した。
＜比較例２−１＞
前駆溶液に無機粒子を混合せず、無機粒子を含有しないゲル電解質層を形成したこと以外は実施例２−１と同様にして比較例２−１のラミネートフィルム型電池を作製した。
［電池の評価：短絡試験］
作製した各実施例および各比較例のラミネートフィルム型電池について、実施例１−１と同様にして短絡試験を行った。
以下の表２に、評価結果を示す。
表２から分かるように、ゲル電解質層の単位面積あたりの熱容量の総和が０．０００６Ｊ／Ｋｃｍ2、単位体積あたりの熱容量の総和が０．４Ｊ／Ｋｃｍ3となるように作製した各実施例のラミネートフィルム型電池では、短絡試験における発熱温度が８０℃以下と低く、安全性が高かった。
＜実施例３−１＞〜＜実施例３−２２４＞および＜比較例３−１＞
負極活物質として黒鉛の代わりに実施例１−１３と同様のシリコンを用いた以外は実施例２−１〜実施例２−２２４および比較例２−１と同様にして、実施例３−１〜実施例３−２２４および比較例３−１のラミネートフィルム型電池をそれぞれ作製した。なお、負極活物質層を形成する負極合剤スラリーは、実施例１−１３と同様の組成とした。
［電池の評価：短絡試験］
作製した各実施例および各比較例のラミネートフィルム型電池について、実施例１−１と同様にして短絡試験を行った。
以下の表３に、評価結果を示す。
表３から分かるように、ゲル電解質層の単位面積あたりの熱容量の総和が０．０００６Ｊ／Ｋｃｍ2、単位体積あたりの熱容量の総和が０．４Ｊ／Ｋｃｍ3となるように作製した各実施例のラミネートフィルム型電池では、以下のことが確認できた。すなわち、負極活物質としてシリコンを用いた場合であっても、安全性が高かった。
＜実施例４−１＞〜＜実施例４−２２４＞および＜比較例４−１＞
負極活物質として黒鉛の代わりに実施例１−２５と同様の炭素スズ複合材料を用いた以外は実施例２−１〜実施例２−２２４および比較例２−１と同様にして、実施例４−１〜実施例４−２２４および比較例４−１のラミネートフィルム型電池をそれぞれ作製した。なお、負極活物質層を形成する負極合剤スラリーは、実施例１−２５と同様の組成とした。
［電池の評価：短絡試験］
作製した各実施例および各比較例のラミネートフィルム型電池について、実施例１−１と同様にして短絡試験を行った。
以下の表４に、評価結果を示す。
表４から分かるように、ゲル電解質層の単位面積あたりの熱容量の総和が０．０００６Ｊ／Ｋｃｍ2、単位体積あたりの熱容量の総和が０．４Ｊ／Ｋｃｍ3となるように作製した各実施例のラミネートフィルム型電池では、以下のことが確認できた。すなわち、負極活物質として炭素スズ複合材料を用いた場合であっても、安全性が高かった。
＜実施例５−１＞〜＜実施例５−２２４＞および＜比較例５−１＞
負極活物質として黒鉛の代わりに実施例１−３７と同様のチタン酸リチウムを用いた以外は実施例２−１〜実施例２−２２４および比較例２−１と同様にして、実施例５−１〜実施例５−２２４および比較例４−１のラミネートフィルム型電池をそれぞれ作製した。なお、負極活物質層を形成する負極合剤スラリーは、実施例１−３７と同様の組成とした。
［電池の評価：短絡試験］
作製した各実施例および各比較例のラミネートフィルム型電池について、実施例１−１と同様にして短絡試験を行った。
以下の表５に、評価結果を示す。
表５から分かるように、ゲル電解質層の単位面積あたりの熱容量の総和が０．０００６Ｊ／Ｋｃｍ2、単位体積あたりの熱容量の総和が０．４Ｊ／Ｋｃｍ3となるように作製した各実施例のラミネートフィルム型電池では、以下のことが確認できた。すなわち、負極活物質としてチタン酸リチウムを用いた場合であっても、短絡試験における発熱温度が８０℃未満と低く、安全性が高かった。
＜実施例６−１＞
実施例１−１と同様のラミネートフィルム型電池を作製し、９μｍのポリエチレン製微多孔性フィルムの両面（表６では基材両面と称する）に、片面厚さ７．５μｍのゲル電解質層が形成された実施例６−１のラミネートフィルム型電池とした。すなわち、正極およびセパレータ、並びに、負極およびセパレータの間にゲル電解質層が形成されたものを実施例６−１のラミネートフィルム型電池とした。
＜実施例６−２＞
正極の両面にのみ、実施例１−１と同様の前駆溶液を塗布し、乾燥させて可塑剤を除去することにより、厚さ９μｍのポリエチレン製微多孔性フィルムの正極側面（電池作製時において正極と対向する面；表６では基材正極側面と称する）のみに、片面厚さ１５μｍのゲル電解質層を形成した。すなわち、正極およびセパレータの間のみにゲル電解質層を形成した。以上のこと以外は実施例６−１と同様にしてラミネートフィルム型電池を作製した。
＜実施例６−３＞
負極の両面にのみ、実施例１−１と同様の前駆溶液を塗布し、乾燥させて可塑剤を除去することにより、厚さ９μｍのポリエチレン製微多孔性フィルムの負極側面（電池作製時において負極と対向する面；表６では基材負極側面と称する）のみに、片面厚さ１５μｍのゲル電解質層を形成した。すなわち、正極およびセパレータの間のみにゲル電解質層を形成した。以上のこと以外は、実施例６−１と同様にしてラミネートフィルム型電池を作製した。
＜実施例６−４＞〜＜実施例６−６＞
負極活物質としてシリコンを用い、負極合剤スラリーを実施例１−１３と同様の構成とした以外は、実施例６−１〜実施例６−３と同様にして実施例６−４〜実施例６−６のラミネートフィルム型電池をそれぞれ作製した。
＜実施例６−７＞〜＜実施例６−９＞
負極活物質として炭素スズ複合材料を用い、負極合剤スラリーを実施例１−２５と同様の構成とした以外は、実施例６−１〜実施例６−３と同様にして実施例６−７〜実施例６−９のラミネートフィルム型電池をそれぞれ作製した。
＜実施例６−１０＞〜＜実施例６−１２＞
負極活物質としてチタン酸リチウムを用い、負極合剤スラリーを実施例１−３７と同様の構成とした以外は、実施例６−１〜実施例６−３と同様にして実施例６−１０〜実施例６−１２のラミネートフィルム型電池をそれぞれ作製した。
＜実施例６−１３＞
正極、負極、セパレータおよびゲル電解質層のそれぞれの構成が実施例６−１と同様であり、積層電極体とを軟質ラミネートフィルムで外装したラミネートフィルム型電池を作製した。すなわち、電池構成は電池外装がラミネートフィルム、電極体は積層型、負極活物質は黒鉛とした。
［ラミネートフィルム型電池の組み立て］
矩形状の正極および負極の両面に、実施例６−１と同様の前駆溶液を塗布し、乾燥させて可塑剤を除去し、正極および負極の表面にゲル電解質層を形成した。次に、矩形状の正極および負極と、セパレータとを、正極（両面にゲル電解質層が形成されたもの）、セパレータ、負極（両面にゲル電解質層が形成されたもの）、セパレータの順に積層して積層電極体を形成した。
次に、積層電極体を軟質アルミニウム層を有するラミネートフィルムで外装し、積層電極体周辺の正極端子および負極端子の導出辺と、他の３辺とを熱融着して封止し、密閉した。これにより、電池形状が厚さ３７ｍｍ、幅４９ｍｍ、高さ８４ｍｍ（３７４９８４サイズ）、電池容量が２０００ｍＡｈである、図５に示すラミネートフィルム型電池を作製した。
＜実施例６−１４＞〜＜実施例６−２４＞
電池構成を実施例６−１３と同様のラミネートフィルム型電池とした以外は、実施例６−２〜実施例６−１２と同様にして実施例６−１４〜実施例６−２４のラミネートフィルム型電池をそれぞれ作製した。
＜実施例６−２５＞
正極、負極、セパレータおよびゲル電解質層のそれぞれの構成が実施例６−１と同様であり、巻回電極体を軟質ラミネートフィルムで外装したラミネートフィルム型電池を作製した。すなわち、電池構成は電池外装がラミネートフィルム、電極体は扁平巻回型、負極活物質は黒鉛とした。また、セパレータは、厚さ９μｍのポリエチレン製微多孔性フィルムとした。以下、ラミネートフィルム型電池の組み立て方法を説明する。
［ラミネートフィルム型電池の組み立て］
正極および負極の両面に、実施例６−１と同様の前駆溶液を塗布し、乾燥させて可塑剤を除去し、正極および負極の表面にゲル電解質層を形成した。次に、正極および負極と、セパレータとを、正極（ゲル電解質層が両面に形成されたもの）、セパレータ、負極（ゲル電解質層が両面に形成されたもの）、セパレータの順に積層し、長手方向に多数回、扁平形状に巻回させた後、巻き終わり部分を粘着テープで固定することにより巻回電極体を形成した。
次に、図７に示すように、巻回電極体を軟質アルミニウム層を有する軟質ラミネートフィルムと、硬質アルミニウム層を有する硬質ラミネートフィルムとで外装し、巻回電極体周辺の正極端子および負極端子の導出辺と、他の三辺とを減圧下で熱融着して封止し、密閉した。この後、硬質ラミネートフィルムの両端を、硬質ラミネートフィルムの短辺同士が当接するようにして断面楕円形状に成型し、硬質ラミネートフィルムと、軟質ラミネートフィルムとの対向部分を貼着して電池セルとした。続いて、正極と接続された正極リードと、負極と接続された負極リードとを回路基板に接続し、回路基板をトップカバーに収容した。最後に、トップカバーとボトムカバーとをそれぞれ電池セルに挿入・接着し、電池形状が厚さ３７ｍｍ、幅４９ｍｍ、高さ８７ｍｍ（３７４９８７サイズ）、電池容量が２０００ｍＡｈである、図６に示すラミネートフィルム型電池を作製した。
＜実施例６−２６＞〜＜実施例６−３６＞
電池構成を実施例６−２５と同様のラミネートフィルム型電池とした以外は、実施例６−２〜実施例６−１２と同様にして実施例６−２６〜実施例６−３６のラミネートフィルム型電池をそれぞれ作製した。
＜実施例６’−１＞
実施例１’−１と同様のラミネートフィルム型電池を作製し、９μｍのポリエチレン製微多孔性フィルムの両面（表６では基材両面と称する）に、片面厚さ７．６μｍのゲル電解質層が形成された実施例６’−１のラミネートフィルム型電池とした。すなわち、正極およびセパレータ、並びに、負極およびセパレータの間にゲル電解質層が形成されたものを実施例６’−１のラミネートフィルム型電池とした。
＜実施例６’−２＞
正極の両面にのみ、実施例１’−１と同様の前駆溶液を塗布し、乾燥させて可塑剤を除去することにより、厚さ９μｍのポリエチレン製微多孔性フィルムの正極側面（電池作製時において正極と対向する面；表６では基材正極側面と称する）のみに、片面厚さ１５．２μｍのゲル電解質層を形成した。すなわち、正極およびセパレータの間のみにゲル電解質層を形成した。以上のこと以外は実施例６’−１と同様にしてラミネートフィルム型電池を作製した。
＜実施例６’−３＞
負極の両面にのみ、実施例１’−１と同様の前駆溶液を塗布し、乾燥させて可塑剤を除去することにより、厚さ９μｍのポリエチレン製微多孔性フィルムの負極側面（電池作製時において負極と対向する面；表６では基材負極側面と称する）のみに、片面厚さ１５．２μｍのゲル電解質層を形成した。すなわち、正極およびセパレータの間のみにゲル電解質層を形成した。以上のこと以外は、実施例６’−１と同様にしてラミネートフィルム型電池を作製した。
＜実施例６’−４＞〜＜実施例６’−６＞
負極活物質としてシリコンを用い、負極合剤スラリーを実施例１’−１３と同様の構成とした以外は、実施例６’−１〜実施例６’−３と同様にして実施例６’−４〜実施例６’−６のラミネートフィルム型電池をそれぞれ作製した。
＜実施例６’−７＞〜＜実施例６’−９＞
負極活物質として炭素スズ複合材料を用い、負極合剤スラリーを実施例１’−２５と同様の構成とした以外は、実施例６’−１〜実施例６’−３と同様にして実施例６’−７〜実施例６’−９のラミネートフィルム型電池をそれぞれ作製した。
＜実施例６’−１０＞〜＜実施例６’−１２＞
負極活物質としてチタン酸リチウムを用い、負極合剤スラリーを実施例１’−３７と同様の構成とした以外は、実施例６’−１〜実施例６’−３と同様にして実施例６’−１０〜実施例６’−１２のラミネートフィルム型電池をそれぞれ作製した。
＜実施例６’−１３＞
正極、負極、セパレータおよびゲル電解質層のそれぞれの構成が実施例６’−１と同様であり、積層電極体とを軟質ラミネートフィルムで外装したラミネートフィルム型電池を作製した。すなわち、電池構成は電池外装がラミネートフィルム、電極体は積層型、負極活物質は黒鉛とした。
［ラミネートフィルム型電池の組み立て］
矩形状の正極および負極の両面に、実施例６’−１と同様の前駆溶液を塗布し、乾燥させて可塑剤を除去し、正極および負極の表面にゲル電解質層を形成した。次に、矩形状の正極および負極と、セパレータとを、正極（両面にゲル電解質層が形成されたもの）、セパレータ、負極（両面にゲル電解質層が形成されたもの）、セパレータの順に積層して積層電極体を形成した。
次に、積層電極体を軟質アルミニウム層を有するラミネートフィルムで外装し、積層電極体周辺の正極端子および負極端子の導出辺と、他の３辺とを熱融着して封止し、密閉した。これにより、電池形状が厚さ３７ｍｍ、幅４９ｍｍ、高さ８４ｍｍ（３７４９８４サイズ）、電池容量が２０００ｍＡｈである、図５に示すラミネートフィルム型電池を作製した。
＜実施例６’−１４＞〜＜実施例６’−２４＞
電池構成を実施例６’−１３と同様のラミネートフィルム型電池とした以外は、実施例６’−２〜実施例６’−１２と同様にして実施例６’−１４〜実施例６’−２４のラミネートフィルム型電池をそれぞれ作製した。
＜実施例６’−２５＞
正極、負極、セパレータおよびゲル電解質層のそれぞれの構成が実施例６’−１と同様であり、巻回電極体を軟質ラミネートフィルムで外装したラミネートフィルム型電池を作製した。すなわち、電池構成は電池外装がラミネートフィルム、電極体は扁平巻回型、負極活物質は黒鉛とした。また、セパレータは、厚さ９μｍのポリエチレン製微多孔性フィルムとした。以下、ラミネートフィルム型電池の組み立て方法を説明する。
［ラミネートフィルム型電池の組み立て］
正極および負極の両面に、実施例６’−１と同様の前駆溶液を塗布し、乾燥させて可塑剤を除去し、正極および負極の表面にゲル電解質層を形成した。次に、正極および負極と、セパレータとを、正極（ゲル電解質層が両面に形成されたもの）、セパレータ、負極（ゲル電解質層が両面に形成されたもの）、セパレータの順に積層し、長手方向に多数回、扁平形状に巻回させた後、巻き終わり部分を粘着テープで固定することにより巻回電極体を形成した。
次に、図７に示すように、巻回電極体を軟質アルミニウム層を有する軟質ラミネートフィルムと、硬質アルミニウム層を有する硬質ラミネートフィルムとで外装し、巻回電極体周辺の正極端子および負極端子の導出辺と、他の三辺とを減圧下で熱融着して封止し、密閉した。この後、硬質ラミネートフィルムの両端を、硬質ラミネートフィルムの短辺同士が当接するようにして断面楕円形状に成型し、硬質ラミネートフィルムと、軟質ラミネートフィルムとの対向部分を貼着して電池セルとした。続いて、正極と接続された正極リードと、負極と接続された負極リードとを回路基板に接続し、回路基板をトップカバーに収容した。最後に、トップカバーとボトムカバーとをそれぞれ電池セルに挿入・接着し、電池形状が厚さ３７ｍｍ、幅４９ｍｍ、高さ８７ｍｍ（３７４９８７サイズ）、電池容量が２０００ｍＡｈである、図６に示すラミネートフィルム型電池を作製した。
＜実施例６’−２６＞〜＜実施例６’−３６＞
電池構成を実施例６’−２５と同様のラミネートフィルム型電池とした以外は、実施例６’−２〜実施例６’−１２と同様にして実施例６’−２６〜実施例６’−３６のラミネートフィルム型電池をそれぞれ作製した。
［電池の評価：短絡試験］
作製した各実施例および各比較例の電池について、実施例１−１と同様にして短絡試験を行った。
以下の表６に、評価結果を示す。
表６から分かるように、単位面積あたりの熱容量の総和が０．０００６Ｊ／Ｋｃｍ2、単位体積あたりの熱容量の総和が０．４Ｊ／Ｋｃｍ3となるように作製したゲル電解質層を備えた電池の場合、電池構成にかかわらず、短絡試験における発熱温度が８０℃以下と低く、安全性が高かった。
特に、実施例６−１〜実施例６−３および実施例６’−１〜実施例６’−３から、正極およびセパレータの間、並びに、負極およびセパレータの間の両方にゲル電解質層を設けた電池が最も安全性が高かった。また、正極およびセパレータの間、または負極およびセパレータの間に、ゲル電解質層を設ける場合には、正極およびセパレータの間にゲル電解質層を設けるよりも、負極およびセパレータの間にゲル電解質層を設けた方がより効果的であることが分かった。
＜実施例７−１＞〜＜実施例７−９４＞
＜実施例７−１＞
実施例１−１と同様にして、吸熱体粒子として、粒子形状が球状のべーマイト（「長軸の長さ」／「短軸の長さ」＝１倍）を用いたラミネートフィルム型電池を作製した。なお、粒子形状の比率（「長軸の長さ」／「短軸の長さ」）は、以下のように求めたものである。５０個の粒子をランダムに選択して、選択した各無機粒子を走査型電子顕微鏡で、３次元的に観察した。これにより、各無機粒子の最長部分の長さ（長軸の長さ）と、長軸に直交する各無機粒子の最短部分の長さ（短軸の長さ（厚みまたは太さ））とから、各無機粒子の比率（「長軸の長さ」／「短軸の長さ」）を得た。そして、これらの平均値を実施例７−１の比率（「長軸の長さ」／「短軸の長さ」）とした。（以下の各実施例においても同様）
＜実施例７−２＞
吸熱粒子として、粒子形状が板状のベーマイト（長さ：厚み＝３：１、すなわち、「長軸の長さ」／「短軸の長さ」＝３倍）を用いた以外は、実施例７−１と同様にしてラミネートフィルム型電池を作製した。
＜実施例７−３＞
吸熱粒子として、粒子形状が針状のベーマイト（長さ：太さ＝３：１、すなわち、「長軸の長さ」／「短軸の長さ」＝３倍）を用いた以外は、実施例７−１と同様にしてラミネートフィルム型電池を作製した。
＜実施例７−４＞〜＜実施例７−６＞
実施例７−４では、吸熱粒子として、粒子形状が球状の窒化アルミニウム（「長軸の長さ」／「短軸の長さ」＝１倍）用いた。実施例７−５では、吸熱粒子として、粒子形状が板状の窒化アルミニウム（長さ：厚み＝３：１、すなわち、「長軸の長さ」／「短軸の長さ」＝３倍）を用いた。実施例７−６では、吸熱粒子として、粒子形状が針状の窒化アルミニウム（長さ：太さ＝３：１、すなわち、「長軸の長さ」／「短軸の長さ」＝３倍）を用いた。以上のこと以外は、実施例７−１と同様にしてラミネートフィルム型電池を作製した。
＜実施例７−７＞〜＜実施例７−９＞
実施例７−７では、吸熱粒子として、粒子形状が球状の窒化ホウ素（「長軸の長さ」／「短軸の長さ」＝１倍）用いた。実施例７−８では、吸熱粒子として、粒子形状が板状の窒化ホウ素（長さ：厚み＝３：１、すなわち、「長軸の長さ」／「短軸の長さ」＝３倍）を用いた。実施例７−９では、吸熱粒子として、粒子形状が針状の窒化ホウ素（長さ：太さ＝３：１、すなわち、「長軸の長さ」／「短軸の長さ」＝３倍）を用いた。以上のこと以外は、実施例７−１と同様にしてラミネートフィルム型電池を作製した。
＜実施例７−１０＞〜＜実施例７−１２＞
実施例７−１０では、吸熱粒子として、粒子形状が球状の炭化ケイ素（「長軸の長さ」／「短軸の長さ」＝１倍）用いた。実施例７−１１では、吸熱粒子として、粒子形状が板状の炭化ケイ素（長さ：厚み＝３：１、すなわち、「長軸の長さ」／「短軸の長さ」＝３倍）を用いた。実施例７−１２では、吸熱粒子として、粒子形状が針状の炭化ケイ素（長さ：太さ＝３：１、すなわち、「長軸の長さ」／「短軸の長さ」＝３倍）を用いた。以上のこと以外は、実施例７−１と同様にしてラミネートフィルム型電池を作製した。
＜実施例７−１３＞〜＜実施例７−１５＞
実施例７−１３では、吸熱粒子として、粒子形状が球状のタルク（「長軸の長さ」／「短軸の長さ」＝１倍）用いた。実施例７−１４では、吸熱粒子として、粒子形状が板状のタルク（長さ：厚み＝３：１、すなわち、「長軸の長さ」／「短軸の長さ」＝３倍）を用いた。実施例７−１５では、吸熱粒子として、粒子形状が針状のタルク（長さ：太さ＝３：１、すなわち、「長軸の長さ」／「短軸の長さ」＝３倍）を用いた。以上のこと以外は、実施例７−１と同様にしてラミネートフィルム型電池を作製した。
＜実施例７−１６＞〜＜実施例７−１８＞
実施例７−１６では、吸熱粒子として、粒子形状が球状のＬｉ2Ｏ4（「長軸の長さ」／「短軸の長さ」＝１倍）用いた。実施例７−１７では、吸熱粒子として、粒子形状が板状のＬｉ2Ｏ4（長さ：厚み＝３：１、すなわち、「長軸の長さ」／「短軸の長さ」＝３倍）を用いた。実施例７−１８では、吸熱粒子として、粒子形状が針状のＬｉ2Ｏ4（長さ：太さ＝３：１、すなわち、「長軸の長さ」／「短軸の長さ」＝３倍）を用いた。以上のこと以外は、実施例７−１と同様にしてラミネートフィルム型電池を作製した。
＜実施例７−１９＞〜＜実施例７−２１＞
実施例７−１９では、吸熱粒子として、粒子形状が球状のＬｉ3ＰＯ4（「長軸の長さ」／「短軸の長さ」＝１倍）用いた。実施例７−２０では、吸熱粒子として、粒子形状が板状のＬｉ3ＰＯ4（長さ：厚み＝３：１、すなわち、「長軸の長さ」／「短軸の長さ」＝３倍）を用いた。実施例７−２１では、吸熱粒子として、粒子形状が針状のＬｉ3ＰＯ4（長さ：太さ＝３：１、すなわち、「長軸の長さ」／「短軸の長さ」＝３倍）を用いた。以上のこと以外は、実施例７−１と同様にしてラミネートフィルム型電池を作製した。
＜実施例７−２２＞〜＜実施例７−２４＞
実施例７−２２では、吸熱粒子として、粒子形状が球状のＬｉＦ（「長軸の長さ」／「短軸の長さ」＝１倍）用いた。実施例７−２３では、吸熱粒子として、粒子形状が板状のＬｉＦ（長さ：厚み＝３：１、すなわち、「長軸の長さ」／「短軸の長さ」＝３倍）を用いた。実施例７−２４では、吸熱粒子として、粒子形状が針状のＬｉＦ（長さ：太さ＝３：１、すなわち、「長軸の長さ」／「短軸の長さ」＝３倍）を用いた。以上のこと以外は、実施例７−１と同様にしてラミネートフィルム型電池を作製した。
＜実施例７−２５＞〜＜実施例７−２７＞
実施例７−２５では、吸熱粒子として、粒子形状が球状のダイヤモンド（「長軸の長さ」／「短軸の長さ」＝１倍）用いた。実施例７−２６では、吸熱粒子として、粒子形状が板状のダイヤモンド（長さ：厚み＝３：１、すなわち、「長軸の長さ」／「短軸の長さ」＝３倍）を用いた。実施例７−２７では、吸熱粒子として、粒子形状が針状のダイヤモンド（長さ：太さ＝３：１、すなわち、「長軸の長さ」／「短軸の長さ」＝３倍）を用いた。以上のこと以外は、実施例７−１と同様にしてラミネートフィルム型電池を作製した。
＜実施例７−２８＞〜＜実施例７−３０＞
実施例７−２８では、吸熱粒子として、粒子形状が球状のジルコニア（「長軸の長さ」／「短軸の長さ」＝１倍）用いた。実施例７−２９では、吸熱粒子として、粒子形状が板状のジルコニア（長さ：厚み＝３：１、すなわち、「長軸の長さ」／「短軸の長さ」＝３倍）を用いた。実施例７−３０では、吸熱粒子として、粒子形状が針状のジルコニア（長さ：太さ＝３：１、すなわち、「長軸の長さ」／「短軸の長さ」＝３倍）を用いた。以上のこと以外は、実施例７−１と同様にしてラミネートフィルム型電池を作製した。
＜実施例７−３１＞〜＜実施例７−３３＞
実施例７−３１では、吸熱粒子として、粒子形状が球状の酸化イットリウム（「長軸の長さ」／「短軸の長さ」＝１倍）用いた。実施例７−３２では、吸熱粒子として、粒子形状が板状の酸化イットリウム（長さ：厚み＝３：１、すなわち、「長軸の長さ」／「短軸の長さ」＝３倍）を用いた。実施例７−３３では、吸熱粒子として、粒子形状が針状の酸化イットリウム（長さ：太さ＝３：１、すなわち、「長軸の長さ」／「短軸の長さ」＝３倍）を用いた。以上のこと以外は、実施例７−１と同様にしてラミネートフィルム型電池を作製した。
＜実施例７−３４＞〜＜実施例７−３６＞
実施例７−３４では、吸熱粒子として、粒子形状が球状のチタン酸バリウム（「長軸の長さ」／「短軸の長さ」＝１倍）用いた。実施例７−３５では、吸熱粒子として、粒子形状が板状のチタン酸バリウム（長さ：厚み＝３：１、すなわち、「長軸の長さ」／「短軸の長さ」＝３倍）を用いた。実施例７−３６では、吸熱粒子として、粒子形状が針状のチタン酸バリウム（長さ：太さ＝３：１、すなわち、「長軸の長さ」／「短軸の長さ」＝３倍）を用いた。以上のこと以外は、実施例７−１と同様にしてラミネートフィルム型電池を作製した。
＜実施例７−３７＞〜＜実施例７−３９＞
実施例７−３７では、吸熱粒子として、粒子形状が球状のチタン酸ストロンチウム（「長軸の長さ」／「短軸の長さ」＝１倍）用いた。実施例７−３８では、吸熱粒子として、粒子形状が板状のチタン酸ストロンチウム（長さ：厚み＝３：１、すなわち、「長軸の長さ」／「短軸の長さ」＝３倍）を用いた。実施例７−３９では、吸熱粒子として、粒子形状が針状のチタン酸ストロンチウム（長さ：太さ＝３：１、すなわち、「長軸の長さ」／「短軸の長さ」＝３倍）を用いた。以上のこと以外は、実施例７−１と同様にしてラミネートフィルム型電池を作製した。
＜実施例７−４０＞〜＜実施例７−４２＞
実施例７−４０では、吸熱粒子として、粒子形状が球状の酸化ケイ素（「長軸の長さ」／「短軸の長さ」＝１倍）用いた。実施例７−４１では、吸熱粒子として、粒子形状が板状の酸化ケイ素（長さ：厚み＝３：１、すなわち、「長軸の長さ」／「短軸の長さ」＝３倍）を用いた。実施例７−４２では、吸熱粒子として、粒子形状が針状の酸化ケイ素（長さ：太さ＝３：１、すなわち、「長軸の長さ」／「短軸の長さ」＝３倍）を用いた。以上のこと以外は、実施例７−１と同様にしてラミネートフィルム型電池を作製した。
＜実施例７−４３＞〜＜実施例７−４５＞
実施例７−４３では、吸熱粒子として、粒子形状が球状のゼオライト（「長軸の長さ」／「短軸の長さ」＝１倍）用いた。実施例７−４４では、吸熱粒子として、粒子形状が板状のゼオライト（長さ：厚み＝３：１、すなわち、「長軸の長さ」／「短軸の長さ」＝３倍）を用いた。実施例７−４５では、吸熱粒子として、粒子形状が針状のゼオライト（長さ：太さ＝３：１、すなわち、「長軸の長さ」／「短軸の長さ」＝３倍）を用いた。以上のこと以外は、実施例７−１と同様にしてラミネートフィルム型電池を作製した。
＜実施例７−４６＞〜＜実施例７−４８＞
実施例７−４６では、吸熱粒子として、粒子形状が球状の硫酸バリウム（「長軸の長さ」／「短軸の長さ」＝１倍）用いた。実施例７−４７では、吸熱粒子として、粒子形状が板状の硫酸バリウム（長さ：厚み＝３：１、すなわち、「長軸の長さ」／「短軸の長さ」＝３倍）を用いた。実施例７−４８では、吸熱粒子として、粒子形状が針状の硫酸バリウム（長さ：太さ＝３：１、すなわち、「長軸の長さ」／「短軸の長さ」＝３倍）を用いた。以上のこと以外は、実施例７−１と同様にしてラミネートフィルム型電池を作製した。
＜実施例７−４９＞〜＜実施例７−５１＞
実施例７−４９では、吸熱粒子として、粒子形状が球状の酸化チタン（「長軸の長さ」／「短軸の長さ」＝１倍）用いた。実施例７−５０では、吸熱粒子として、粒子形状が板状の酸化チタン（長さ：厚み＝３：１、すなわち、「長軸の長さ」／「短軸の長さ」＝３倍）を用いた。実施例７−５１では、吸熱粒子として、粒子形状が針状の酸化チタン（長さ：太さ＝３：１、すなわち、「長軸の長さ」／「短軸の長さ」＝３倍）を用いた。以上のこと以外は、実施例７−１と同様にしてラミネートフィルム型電池を作製した。
＜実施例７−５２＞〜＜実施例７−５４＞
実施例７−５２では、吸熱粒子として、粒子形状が球状の酸化マグネシウム（「長軸の長さ」／「短軸の長さ」＝１倍）用いた。実施例７−５３では、吸熱粒子として、粒子形状が板状の酸化マグネシウム（長さ：厚み＝３：１、すなわち、「長軸の長さ」／「短軸の長さ」＝３倍）を用いた。実施例７−５４では、吸熱粒子として、粒子形状が針状の酸化マグネシウム（長さ：太さ＝３：１、すなわち、「長軸の長さ」／「短軸の長さ」＝３倍）を用いた。以上のこと以外は、実施例７−１と同様にしてラミネートフィルム型電池を作製した。
＜実施例７−５５＞〜＜実施例７−５７＞
実施例７−５５では、吸熱粒子として、粒子形状が球状の黒鉛（「長軸の長さ」／「短軸の長さ」＝１倍）用いた。実施例７−５６では、吸熱粒子として、粒子形状が板状の黒鉛（長さ：厚み＝３：１、すなわち、「長軸の長さ」／「短軸の長さ」＝３倍）を用いた。実施例７−５７では、吸熱粒子として、粒子形状が針状の黒鉛（長さ：太さ＝３：１、すなわち、「長軸の長さ」／「短軸の長さ」＝３倍）を用いた。以上のこと以外は、実施例７−１と同様にしてラミネートフィルム型電池を作製した。
＜実施例７−５８＞
吸熱粒子として、粒子形状が針状のカーボンナノチューブ（長さ：太さ＝３：１、すなわち、「長軸の長さ」／「短軸の長さ」＝１０倍）を用いた以外は、実施例７−１と同様にしてラミネートフィルム型電池を作製した。
＜実施例７−５９＞〜＜実施例７−６１＞
実施例７−５９では、吸熱粒子として、粒子形状が球状の水酸化アルミニウム（「長軸の長さ」／「短軸の長さ」＝１倍）用いた。実施例７−６０では、吸熱粒子として、粒子形状が板状の水酸化アルミニウム（長さ：厚み＝３：１、すなわち、「長軸の長さ」／「短軸の長さ」＝３倍）を用いた。実施例７−６１では、吸熱粒子として、粒子形状が針状の水酸化アルミニウム（長さ：太さ＝３：１、すなわち、「長軸の長さ」／「短軸の長さ」＝３倍）を用いた。以上のこと以外は、実施例７−１と同様にしてラミネートフィルム型電池を作製した。
＜実施例７−６２＞〜＜実施例７−６４＞
実施例７−６２では、吸熱粒子として、粒子形状が球状の炭化ホウ素（「長軸の長さ」／「短軸の長さ」＝１倍）用いた。実施例７−６３では、吸熱粒子として、粒子形状が板状の炭化ホウ素（長さ：厚み＝３：１、すなわち、「長軸の長さ」／「短軸の長さ」＝３倍）を用いた。実施例７−６４では、吸熱粒子として、粒子形状が針状の炭化ホウ素（長さ：太さ＝３：１、すなわち、「長軸の長さ」／「短軸の長さ」＝３倍）を用いた。以上のこと以外は、実施例７−１と同様にしてラミネートフィルム型電池を作製した。
＜実施例７−６５＞〜＜実施例７−６７＞
実施例７−６５では、吸熱粒子として、粒子形状が球状の窒化ケイ素（「長軸の長さ」／「短軸の長さ」＝１倍）用いた。実施例７−６６では、吸熱粒子として、粒子形状が板状の窒化ケイ素（長さ：厚み＝３：１、すなわち、「長軸の長さ」／「短軸の長さ」＝３倍）を用いた。実施例７−６７では、吸熱粒子として、粒子形状が針状の窒化ケイ素（長さ：太さ＝３：１、すなわち、「長軸の長さ」／「短軸の長さ」＝３倍）を用いた。以上のこと以外は、実施例７−１と同様にしてラミネートフィルム型電池を作製した。
＜実施例７−６８＞〜＜実施例７−７０＞
実施例７−６８では、吸熱粒子として、粒子形状が球状の窒化チタン（「長軸の長さ」／「短軸の長さ」＝１倍）用いた。実施例７−６９では、吸熱粒子として、粒子形状が板状の窒化チタン（長さ：厚み＝３：１、すなわち、「長軸の長さ」／「短軸の長さ」＝３倍）を用いた。実施例７−７０では、吸熱粒子として、粒子形状が針状の窒化チタン（長さ：太さ＝３：１、すなわち、「長軸の長さ」／「短軸の長さ」＝３倍）を用いた。以上のこと以外は、実施例７−１と同様にしてラミネートフィルム型電池を作製した。
＜実施例７−７１＞〜＜実施例７−７３＞
実施例７−７１では、吸熱粒子として、粒子形状が球状の酸化亜鉛（「長軸の長さ」／「短軸の長さ」＝１倍）用いた。実施例７−７２では、吸熱粒子として、粒子形状が板状の酸化亜鉛（長さ：厚み＝３：１、すなわち、「長軸の長さ」／「短軸の長さ」＝３倍）を用いた。実施例７−７３では、吸熱粒子として、粒子形状が針状の酸化亜鉛（長さ：太さ＝３：１、すなわち、「長軸の長さ」／「短軸の長さ」＝３倍）を用いた。以上のこと以外は、実施例７−１と同様にしてラミネートフィルム型電池を作製した。
＜実施例７−７４＞〜＜実施例７−７６＞
実施例７−７４では、吸熱粒子として、粒子形状が球状のアルミナ（「長軸の長さ」／「短軸の長さ」＝１倍）用いた。実施例７−７５では、吸熱粒子として、粒子形状が板状のアルミナ（長さ：厚み＝３：１、すなわち、「長軸の長さ」／「短軸の長さ」＝３倍）を用いた。実施例７−７６では、吸熱粒子として、粒子形状が針状のアルミナ（長さ：太さ＝３：１、すなわち、「長軸の長さ」／「短軸の長さ」＝３倍）を用いた。以上のこと以外は、実施例７−１と同様にしてラミネートフィルム型電池を作製した。
＜実施例７−７７＞〜＜実施例７−７９＞
実施例７−７７では、吸熱粒子として、粒子形状が球状のかんらん石（「長軸の長さ」／「短軸の長さ」＝１倍）用いた。実施例７−７８では、吸熱粒子として、粒子形状が板状のかんらん石（長さ：厚み＝３：１、すなわち、「長軸の長さ」／「短軸の長さ」＝３倍）を用いた。実施例７−７９では、吸熱粒子として、粒子形状が針状のかんらん石（長さ：太さ＝３：１、すなわち、「長軸の長さ」／「短軸の長さ」＝３倍）を用いた。以上のこと以外は、実施例７−１と同様にしてラミネートフィルム型電池を作製した。
＜実施例７−８０＞〜＜実施例７−８２＞
実施例７−８０では、吸熱粒子として、粒子形状が球状のモンモリロナイト（「長軸の長さ」／「短軸の長さ」＝１倍）用いた。実施例７−８１では、吸熱粒子として、粒子形状が板状のモンモリロナイト（長さ：厚み＝３：１、すなわち、「長軸の長さ」／「短軸の長さ」＝３倍）を用いた。実施例７−８２では、吸熱粒子として、粒子形状が針状のモンモリロナイト（長さ：太さ＝３：１、すなわち、「長軸の長さ」／「短軸の長さ」＝３倍）を用いた。以上のこと以外は、実施例７−１と同様にしてラミネートフィルム型電池を作製した。
＜実施例７−８３＞〜＜実施例７−８５＞
実施例７−８３では、吸熱粒子として、粒子形状が球状のゼオライト（「長軸の長さ」／「短軸の長さ」＝１倍）用いた。実施例７−８４では、吸熱粒子として、粒子形状が板状のゼオライト（長さ：厚み＝３：１、すなわち、「長軸の長さ」／「短軸の長さ」＝３倍）を用いた。実施例７−８５では、吸熱粒子として、粒子形状が針状のゼオライト（長さ：太さ＝３：１、すなわち、「長軸の長さ」／「短軸の長さ」＝３倍）を用いた。以上のこと以外は、実施例７−１と同様にしてラミネートフィルム型電池を作製した。
＜実施例７−８６＞〜＜実施例７−８８＞
実施例７−８６では、吸熱粒子として、粒子形状が球状のムライト（「長軸の長さ」／「短軸の長さ」＝１倍）用いた。実施例７−８７では、吸熱粒子として、粒子形状が板状のムライト（長さ：厚み＝３：１、すなわち、「長軸の長さ」／「短軸の長さ」＝３倍）を用いた。実施例７−８８では、吸熱粒子として、粒子形状が針状のムライト（長さ：太さ＝３：１、すなわち、「長軸の長さ」／「短軸の長さ」＝３倍）を用いた。以上のこと以外は、実施例７−１と同様にしてラミネートフィルム型電池を作製した。
＜実施例７−８９＞〜＜実施例７−９１＞
実施例７−８９では、吸熱粒子として、粒子形状が球状のカオリナイト（「長軸の長さ」／「短軸の長さ」＝１倍）用いた。実施例７−９０では、吸熱粒子として、粒子形状が板状のカオリナイト（長さ：厚み＝３：１、すなわち、「長軸の長さ」／「短軸の長さ」＝３倍）を用いた。実施例７−９１では、吸熱粒子として、粒子形状が針状のカオリナイト（長さ：太さ＝３：１、すなわち、「長軸の長さ」／「短軸の長さ」＝３倍）を用いた。以上のこと以外は、実施例７−１と同様にしてラミネートフィルム型電池を作製した。
＜実施例７−９２＞〜＜実施例７−９４＞
実施例７−９２では、吸熱粒子として、粒子形状が球状のイモゴライト（「長軸の長さ」／「短軸の長さ」＝１倍）用いた。実施例７−９３では、吸熱粒子として、粒子形状が板状のイモゴライト（長さ：厚み＝３：１、すなわち、「長軸の長さ」／「短軸の長さ」＝３倍）を用いた。実施例７−９４では、吸熱粒子として、粒子形状が針状のイモゴライト（長さ：太さ＝３：１、すなわち、「長軸の長さ」／「短軸の長さ」＝３倍）を用いた。以上のこと以外は、実施例７−１と同様にしてラミネートフィルム型電池を作製した。
［電池の評価：短絡試験］
作製した各実施例および各比較例の電池について、実施例１−１と同様にして短絡試験を行った。
以下の表７に、評価結果を示す。
表７から分かるように、粒子形状が球状の吸熱粒子を用いた場合より、粒子形状が針状または板状の異方性を有する形状の吸熱粒子を用いた場合の方が、安全性がより高かった。
５．他の実施の形態
以上、本技術を各実施の形態および実施例によって説明したが、本技術はこれらに限定されるものではなく、本技術の要旨の範囲内で種々の変形が可能である。
例えば、上述の実施の形態および実施例において挙げた数値、構造、形状、材料、原料、製造プロセス等はあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれらと異なる数値、構造、形状、材料、原料、製造プロセス等を用いてもよい。
また、上述の実施の形態および実施例の構成、方法、工程、形状、材料および数値等は、本技術の主旨を逸脱しない限り、互いに組み合わせることが可能である。
例えば、ゲル電解質層の厚みおよび各材料の組成は、正極および負極の構成に合わせて設定すればよい。また、非水電解質電池は一次電池であってもよい。
また、実施の形態および実施例では、電池構造が。ラミネートフィルム型である場合、電極体が巻回構造、積層構造を有する場合を例に挙げて説明したが、これに限られない。本技術の電解質層は、円筒型、コイン型、角型またはボタン型などの他の電池構造を有する場合についても、同様に適用可能である。
上述のゲル電解質層に代えて、以下の電解質で構成した他の電解質層の第１の例〜第３の例を用いてもよい。他の電解質層の第１の例として、例えば、吸熱粒子とイオン伝導性の高分子材料と電解質塩とを含み、イオン伝導性の高分子材料と電解質塩とによりイオン伝導性を有する固体状の電解質で構成した固体電解質層を用いてもよい。イオン伝導性の高分子材料としては、例えば、ポリエーテル、ポリエステル、ポリフォスファゼン、あるいはポリシロキサンなどを挙げることができる。他の電解質層の第２の例として、例えば、吸熱粒子とイオン伝導性の高分子材料とを含み、高分子材料によりイオン伝導性を有する固体状の電解質で構成した固体電解質層を用いてもよい。他の電解質層の第３の例としては、吸熱粒子とイオン伝導性の無機材料とを含み、無機材料によりイオン伝導性を有する固体状の電解質で構成した固体電解質層を用いてもよい。イオン伝導性の無機材料としては、例えば、イオン伝導性セラミックス、イオン伝導性結晶あるいはイオン伝導性ガラスなどを挙げることができる。他の電解質層の第１〜第３の例は、電解質層の単位面積あたりの熱容量が０．０００１Ｊ／Ｋｃｍ2以上であり、かつ単位体積あたりの熱容量が３．０Ｊ／Ｋｃｍ3以下である。
なお、本技術は、以下の構成をとることもできる。
［１］
正極と、
負極と、
上記正極および負極の間に、粒子と電解液と該電解液を保持する樹脂材料とを含むゲル状電解質、または粒子を含む固体電解質からなる電解質層と
を備え、
上記電解質層の単位面積あたりの熱容量が０．０００１Ｊ／Ｋｃｍ2以上であり、かつ単位体積あたりの熱容量が３．０Ｊ／Ｋｃｍ3以下である電池。
［２］
上記正極および上記負極の間に設けられたセパレータをさらに備え、
上記電解質層は、上記正極および上記セパレータの間、並びに、上記負極および上記セパレータの間の少なくとも一方にある［１］に記載の電池。
［３］
上記粒子が、上記電解質層中に分散して存在する
［１］〜［２］の何れかに記載の電池。
［４］
上記粒子の比熱が、０．５Ｊ／ｇＫ以上である
［１］〜［３］の何れかに記載の電池。
［５］
上記粒子が、アルミナ、ベーマイト、酸化イットリウム、酸化チタン、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、酸化ケイ素、酸化亜鉛、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化ケイ素、窒化チタン、炭化ケイ素、炭化ホウ素、チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウム、硫酸バリウム、ケイ酸塩、Ｌｉ2Ｏ4、Ｌｉ3ＰＯ4、ＬｉＦ、水酸化アルミニウム、黒鉛、カーボンナノチューブおよびダイヤモンドの中から選ばれた少なくとも１つを含有する
［１］〜［４］の何れかに記載の電池。
［６］
上記ケイ酸塩は、ネソケイ酸塩鉱物、ソロケイ酸塩鉱物、サイクロケイ酸塩鉱物、イノケイ酸塩鉱物、フィロケイ酸塩鉱物、テクトケイ酸塩鉱物、アスベスト類、セピオライトおよびイモゴライトの中から選ばれた少なくとも１つである［５］に記載の電池。
［７］
上記ネソケイ酸塩鉱物は、かんらん石およびムライトの中から選ばれた少なくとも１つであり、
上記フィロケイ酸塩鉱物は、タルク、モンモリロナイトおよびカオリナイトの中から選ばれた少なくとも１つであり、
上記テクトケイ酸塩鉱物は、ゼオライトである［６］に記載の電池。
［８］
上記粒子の形状が、異方性を有する形状である
［１］〜［７］の何れかに記載の電池。
［９］
上記粒子の最長部分の長さと、該最長部分に直交する方向における上記粒子の最短部分の長さとの比率（「上記最長部分の長さ」／｛上記最短部分の長さ｝）が、３倍以上である［８］に記載の電池。
［１０］
上記樹脂材料の融点およびガラス転移温度の少なくとも一方が、１８０℃以上である
［１］〜［９］の何れかに記載の電池。
［１１］
上記樹脂材料がポリフッ化ビニリデンである
［１０］に記載の電池。
［１２］
上記負極に含まれる負極活物質が、金属元素および半金属元素のうちの少なくとも１種を構成元素として含む材料からなる
［１］〜［１１］の何れかに記載の電池。
［１３］
粒子と電解液と該電解液を保持する樹脂材料とを含むゲル状電解質、または粒子を含む固体電解質からなり、
単位面積あたりの熱容量が単位面積あたりの熱容量が０．０００１Ｊ／Ｋｃｍ2以上であり、かつ単位体積あたりの熱容量が３．０Ｊ／Ｋｃｍ3以下である電解質層。
［１４］
［１］〜［１１］の何れかに記載の電池と、
上記電池を制御する制御部と、
上記電池を内包する外装を有する
電池パック。
［１５］
［１］〜［１１］の何れかに記載の電池を有し、
上記電池から電力の供給を受ける
電子機器。
［１６］
［１］〜［１１］の何れかに記載の電池と、
上記電池から電力の供給を受けて車両の駆動力に変換する変換装置と、
上記電池に関する情報に基づいて車両制御に関する情報処理を行う制御装置とを有する
電動車両。
［１７］
［１］〜［１１］の何れかに記載の電池を有し、
上記電池に接続される電子機器に電力を供給する蓄電装置。
［１８］
他の機器とネットワークを介して信号を送受信する電力情報制御装置を備え
上記電力情報制御装置が受信した情報に基づき、上記電池の充放電制御を行う
［１７］に記載の蓄電装置。
［１９］
［１］〜［１１］の何れかに記載の電池から電力の供給を受け、または、発電装置もしくは電力網から上記電池に電力が供給される
電力システム。
５０…巻回電極体、５１…正極リード、５２…負極リード、５３…正極、５３Ａ…正極集電体、５３Ｂ…正極活物質層、５４…負極、５４Ａ…負極集電体、５４Ｂ…負極活物質層、５５…セパレータ、５６…ゲル電解質層、５７…保護テープ、６０…外装部材、６１…密着フィルム、７０…積層電極体、７１…正極リード、７２…負極リード、７３…正極、７４…負極、７５…セパレータ、７６…固定部材、８０…セル、８１…回路基板、８２ａ…トップカバー、８２ｂ…ボトムカバー、８３…硬質ラミネートフィルム、８４…切り欠き部、８５…軟質ラミネートフィルム、８６…凹部、８７…接着フィルム、９０…電池パック、１００…蓄電システム、１０１…住宅、１０２ａ…火力発電、１０２ｂ…原子力発電、１０２ｃ…水力発電、１０２…集中型電力系統、１０３…蓄電装置、１０４…家庭内発電装置、１０５…電力消費装置、１０５ａ…冷蔵庫、１０５ｂ…空調装置、１０５ｃ…テレビジョン受信機、１０５ｄ…風呂、１０６…電動車両、１０６ａ…電気自動車、１０６ｂ…ハイブリッドカー、１０６ｃ…電気バイク、１０７…スマートメータ、１０８…パワーハブ、１０９…電力網、１１０…制御装置、１１１…センサ、１１２…情報網、１１３…サーバ、２００…ハイブリッド車両、２０１…エンジン、２０２…発電機、２０３…電力駆動力変換装置、２０４ａ，２０４ｂ…駆動輪、２０５ａ，２０５ｂ…車輪、２０８…バッテリー、２０９…車両制御装置、２１０…各種センサ、２１１…充電口、３０１…組電池、３０１ａ…二次電池、３０２ａ…充電制御スイッチ、３０２ｂ…ダイオード、３０３ａ…放電制御スイッチ、３０３ｂ…ダイオード、３０４…スイッチ部、３０７…電流検出抵抗、３０８…温度検出素子、３１０…制御部、３１１…電圧検出部、３１３…電流測定部、３１４…スイッチ制御部、３１７…メモリ、３１８…温度検出部、３２１…正極端子、３２２…負極端子

Claims (32)

  1. 正極と、
    負極と、
    上記正極および上記負極の間に、粒子と電解液と該電解液を保持する樹脂材料とを含む電解質層と
    を備え、
    上記粒子の形状は、球状、針状、鱗片状、板状およびランダム形状のいずれかであり、
    上記電解質層の単位面積あたりの上記粒子の熱容量が０．０００１Ｊ／Ｋｃｍ2以上であり、かつ単位体積あたりの上記粒子の熱容量が２．５Ｊ／Ｋｃｍ3以下である電池。
  2. 上記正極および上記負極の間に設けられたセパレータをさらに備え、
    上記電解質層は、上記正極および上記セパレータの間、並びに、上記負極および上記セパレータの間の少なくとも一方にある請求項１に記載の電池。
  3. 上記粒子が、上記電解質層中に分散して存在する請求項１または２に記載の電池。
  4. 上記粒子の比熱が、０．５Ｊ／ｇＫ以上である請求項１から３のいずれかに記載の電池。
  5. 上記粒子が、アルミナ、ベーマイト、酸化イットリウム、酸化チタン、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、酸化ケイ素、酸化亜鉛、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化ケイ素、窒化チタン、炭化ケイ素、炭化ホウ素、チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウム、硫酸バリウム、ケイ酸塩、Ｌｉ2Ｏ4、Ｌｉ3ＰＯ4、ＬｉＦ、水酸化アルミニウム、黒鉛、カーボンナノチューブおよびダイヤモンドの中から選ばれた少なくとも１つを含有する請求項１から４のいずれかに記載の電池。
  6. 上記ケイ酸塩は、ネソケイ酸塩鉱物、ソロケイ酸塩鉱物、サイクロケイ酸塩鉱物、イノケイ酸塩鉱物、フィロケイ酸塩鉱物、テクトケイ酸塩鉱物、アスベスト類、セピオライトおよびイモゴライトの中から選ばれた少なくとも１つである請求項５に記載の電池。
  7. 上記ネソケイ酸塩鉱物は、かんらん石およびムライトの中から選ばれた少なくとも１つであり、
    上記フィロケイ酸塩鉱物は、タルク、モンモリロナイトおよびカオリナイトの中から選ばれた少なくとも１つであり、
    上記テクトケイ酸塩鉱物は、ゼオライトである請求項６に記載の電池。
  8. 上記粒子の形状が、異方性を有する形状である請求項１から７のいずれかに記載の電池。
  9. 上記粒子の最長部分の長さと、該最長部分に直交する方向における上記粒子の最短部分の長さとの比率（「上記最長部分の長さ」／「上記最短部分の長さ」）が、３倍以上である請求項１から８のいずれかに記載の電池。
  10. 上記粒子の一次粒子の平均粒径が、０．３μｍ以上である請求項１から９のいずれかに記載の電池。
  11. 上記粒子の一次粒子の平均粒径が、１μｍ以下である請求項１から１０のいずれかに記載の電池。
  12. 上記粒子の一次粒子の平均粒径が、０．３μｍ以上０．８μｍ以下である請求項１から９のいずれかに記載の電池。
  13. 上記粒子は、一次粒子の平均粒径が０．３μｍ以上０．８μｍ以下の粒子と、一次粒子の平均粒径が１．０μｍ以上１０μｍ以下の粒子とを含む請求項１から９のいずれかに記載の電池。
  14. 上記粒子は、一次粒子の平均粒径が０．３μｍ以上０．８μｍ以下の粒子と、一次粒子の平均粒径が０．０１μｍ以上０．１０μｍ以下の粒子とを含む請求項１から９のいずれかに記載の電池。
  15. 上記粒子が、吸熱粒子である請求項１から１４のいずれかに記載の電池。
  16. 上記吸熱粒子が、無機粒子である請求項１５に記載の電池。
  17. 上記無機粒子は、金属酸化物を含む請求項１６に記載の電池。
  18. 上記金属酸化物は、ケイ酸塩鉱物である請求項１７に記載の電池。
  19. 上記ケイ酸塩鉱物は、テクトケイ酸塩鉱物である請求項１８に記載の電池。
  20. 上記テクトケイ酸塩鉱物は、Ｓｉ−Ｏ四面体（［ＳｉＯ4］4-）が３次元的の網目結合をなす３次元網目構造型ケイ酸塩鉱物である請求項１９に記載の電池。
  21. 上記テクトケイ酸塩鉱物は、多孔質アルミノケイ酸塩である請求項１９または２０に記載の電池。
  22. 上記多孔質アルミノケイ酸塩は、ゼオライトである請求項２１に記載の電池。
  23. 上記ゼオライトは、Ｍ2/nＯ・Ａｌ2Ｏ3・ｘＳｉＯ2・ｙＨ2Ｏ（Ｍは金属元素、ｎはＭの価数、ｘ≧２、ｙ≧０）で表される請求項２２に記載の電池。
  24. 上記樹脂材料の融点およびガラス転移温度の少なくとも一方が、１８０℃以上である
    請求項１から２３のいずれかに記載の電池。
  25. 上記樹脂材料がポリフッ化ビニリデンである請求項１から２４のいずれかに記載の電池。
  26. 上記負極に含まれる負極活物質が、金属元素および半金属元素のうちの少なくとも１種を含む請求項１から２５のいずれかに記載の電池。
  27. 単位体積あたりの上記粒子の熱容量が１．５Ｊ／Ｋｃｍ 3 以下である請求項１から２６のいずれかに記載の電池。
  28. 単位体積あたりの上記粒子の熱容量が１．０Ｊ／Ｋｃｍ 3 以下である請求項１から２７のいずれかに記載の電池。
  29. 粒子と電解液と該電解液を保持する樹脂材料とを含み、
    上記粒子の形状は、球状、針状、鱗片状、板状およびランダム形状のいずれかであり、
    単位面積あたりの上記粒子の熱容量が０．０００１Ｊ／Ｋｃｍ2以上であり、かつ単位体積あたりの上記粒子の熱容量が２．５Ｊ／Ｋｃｍ3以下である電池用電解質。
  30. 請求項１から２８のいずれかに記載の電池と、
    上記電池を制御する制御部と、
    上記電池を内包する外装を有する
    電池パック。
  31. 請求項１から２８のいずれかに記載の電池を有し、
    上記電池から電力の供給を受ける
    電子機器。
  32. 請求項１から２８のいずれかに記載の電池を有し、
    上記電池に接続される電子機器に電力を供給する蓄電装置。
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