JP7204617B2 - 二次電池、電池パック、及び車両 - Google Patents

Description

本発明は、電極、二次電池、電池パック、及び車両に関する。

非水電解質電池などのリチウムイオン二次電池は、正極及び負極の間をリチウムイオンが移動することにより充放電を行う充電式の電池である。正極及び負極は、リチウムイオンを含む非水電解質を保持する。これにより、正極及び負極間のリチウムイオンの移動が促進される。

非水電解質電池は、小型電子機器用電源としての利用に加え、車載用途や定置用途など中大型電源としての利用も期待される。特に中大型電源としての用途では、高電流で充放電した際の容量低下が生じにくいこと、すなわち、レート特性に優れることが要求される。

二次電池のレート特性を高める方法としては、例えば、電極の活物質含有層の薄膜化や低密度化が挙げられる。このような方法によると、活物質含有層におけるリチウムイオンの伝導性が高まるため、レート特性が改善される。しかしながら、このような方法によると、二次電池のエネルギー密度が低下する。したがって、レート特性及びエネルギー密度の双方に優れた二次電池を実現することは困難であった。

特開２０１５－２１６１０１号公報 特開２０１８－０４９７０５号公報

本実施形態によると、レート特性及びエネルギー密度に優れた電極、並びに、この電極を備えた二次電池、電池パック、及び車両が提供される。

一実施形態によると、二次電池が提供される。二次電池は、正極と、負極と、電解質と、セパレータとを備える。正極及び負極の少なくとも一方の電極は、集電体と活物質含有層とを備える。活物質含有層は、集電体上に設けられており、第１活物質部及び第２活物質部を含む。第１活物質部及び第２活物質部は、厚さ方向に沿って互いに積層され、活物質粒子をそれぞれ含む。第１活物質部は、集電体と第２活物質部との間に位置する。第１活物質部の長さは、活物質含有層の厚さＴに対して０．７Ｔ以上０．９５Ｔ以下の範囲内にある。第１活物質部の長さは、活物質含有層の厚さ方向と平行な方向である第１方向に沿った長さである。第２活物質部は固体電解質粒子を更に含む。第１活物質部の単位面積当たりの固体電解質粒子の含有量Ｅ１（０を含む）と、第２活物質部の単位面積当たりの固体電解質粒子の含有量Ｅ２との比Ｅ１／Ｅ２は、０以上０．０１以下である。電解質は、液状非水電解質又はゲル状非水電解質である。

他の実施形態によると、電池パックが提供される。この電池パックは、実施形態に係る二次電池を具備する。

他の実施形態によると、車両が提供される。この車両は、実施形態に係る電池パックを具備する。

実施形態に係る電極の一例を概略的に示す断面図。 実施形態に係る二次電池の一例を概略的に示す断面図。 図２に示す二次電池のＡ部を拡大した断面図。 実施形態に係る二次電池の他の例を模式的に示す部分切欠斜視図。 図４に示す二次電池のＢ部を拡大した断面図。 実施形態に係る組電池の一例を概略的に示す斜視図。 実施形態に係る電池パックの一例を概略的に示す分解斜視図。 図７に示す電池パックの電気回路の一例を示すブロック図。 実施形態に係る車両の一例を概略的に示す断面図。 実施形態に係る車両の他の例を概略的に示した図。

［第１実施形態］
実施形態によると、電極が提供される。電極は、集電体と活物質含有層とを備える。活物質含有層は、集電体上に設けられており、第１活物質部及び第２活物質部を含む。第１活物質部及び第２活物質部は、厚さ方向に沿って互いに積層され、活物質粒子をそれぞれ含む。第１活物質部は、集電体と第２活物質部との間に位置する。第１活物質部の長さは、活物質含有層の厚さＴに対して０．７Ｔ以上０．９５Ｔ以下の範囲内にある。第１活物質部の長さは、活物質含有層の厚さ方向と平行な方向である第１方向に沿った長さである。第２活物質部は固体電解質粒子を更に含む。第１活物質部の単位面積当たりの固体電解質粒子の含有量Ｅ１（０を含む）と、第２活物質部の単位面積当たりの固体電解質粒子の含有量Ｅ２との比Ｅ１／Ｅ２は、０以上０．０１以下である。

実施形態に係る電極は、集電体側に位置する第１活物質部と表面側に位置する第２活物質部とを含む活物質含有層を含む。活物質含有層は、第１活物質部及び第２活物質部からなる二層構造であってもよい。第１活物質部は、活物質粒子及び任意に固体電解質粒子を含む。第２活物質部は、活物質粒子及び固体電解質粒子を含む。第２活物質部に含まれる固体電解質粒子の量は、第１活物質部に含まれる固体電解質粒子の量よりも多い。

実施形態に係る電極によると、レート特性及びエネルギー密度の双方に優れた二次電池を実現できる。すなわち、正極と負極との間をセパレータで隔てて放電を行った場合、リチウムイオンは、負極側から正極側へと移動し、セパレータと正極活物質含有層との界面から正極活物質含有層の内部へと向かって正極活物質粒子内に吸蔵される。充電を行った場合には、リチウムイオンは、正極側から負極側へと移動し、セパレータと負極活物質含有層との界面から負極活物質含有層の内部へと向かって負極活物質粒子内に吸蔵される。しかしながら、大電流で充放電を行った場合、低電流で充放電を行った場合と比較して、セパレータと活物質含有層との界面においてリチウムイオンの濃度が局所的に高まる。そして、この界面で活物質粒子内へのリチウムイオンの吸蔵又は放出反応が集中して行われる。これにより、活物質含有層の表面側から内部へのリチウムイオンの移動が阻害され、活物質含有層の集電体側において充電又は放電反応が十分に行われず、充放電容量が低下する。

このような問題を改善する方法として、固体電解質粒子を活物質含有層に混合する方法がある。固体電解質粒子はリチウムイオン伝導性に優れるため、活物質含有層内に固体電解質粒子が混合されると、固体電解質粒子を含まない場合と比較して、活物質含有層内のリチウムイオン伝導性が高まる。その一方で、活物質含有層において固体電解質粒子の割合が高まると、活物質粒子の割合が低下するため、電極のエネルギー密度が低下し得る。

実施形態に係る電極においては、局所的にリチウムイオンが集中する活物質含有層の表面側に固体電解質粒子が配置される。これにより、表面側でリチウムイオンと活物質粒子との充電及び放電反応が集中的に起こることが抑制され、活物質含有層の表面側から内部へのリチウムイオンの移動が促進される。そのため、集電体側に位置する活物質含有層においては、表面側に位置する活物質含有層と比較して固体電解質粒子の割合が著しく低い、あるいは、固体電解質粒子を含まなくても、リチウムイオンの吸蔵又は放出反応を十分に行うことができる。それゆえ、実施形態に係る電極は、集電体側に位置する活物質含有層に含まれる固体電解質粒子の量を低減できる。以上のことから、実施形態に係る電極は、優れたレート特性と高いエネルギー密度とを両立させることができる。

図１は、実施形態に係る電極の一例を概略的に示す断面図である。図１は、電極５００の短辺方向又は長辺方向であるＸ方向及び厚さ方向であるＺ方向に垂直なＸＺ平面で切断した断面図である。図１に示す電極５００は、集電体５０と、集電体５０上に設けられた活物質含有層５１とを含んでいる。集電体５０は、活物質含有層５１を担持していない部分、すなわち、タブ５０ａを含んでいる。活物質含有層５１は、Ｚ方向に沿って互いに積層する第１活物質部５１１と、第２活物質部５１２とを含んでいる。第１活物質部５１１は、Ｚ方向において集電体５０と第２活物質部５１２との間に位置する。第１活物質部５１１は、活物質含有層５１の集電体側部と言い換えることができる。また、第２活物質部５１２は、活物質含有層５１の表面側部と言い換えることができる。

第１活物質部５１１のＺ方向の長さＬ１は、集電体５０の主面から、第２活物質部５１２との境界ＢＯまでの長さである。長さＬ１は、活物質含有層の厚さＴに対して０．７Ｔ以上０．９５Ｔ以下の範囲内にある。長さＬ１は、例えば、１５μｍ以上８０μｍ以下である。

第２活物質部５１２のＺ方向の長さＬ２は、第１活物質部５１１の表面である境界ＢＯから、活物質含有層５１の主面までの長さである。言い換えると、長さＬ２は、活物質含有層の厚さＴから、第１活物質部の長さＬ１を差し引いた値（Ｔ－Ｌ１）である。長さＬ２は、例えば、３μｍ以上２０μｍ以下である。

活物質含有層の厚さＴ、第１及び第２活物質部の長さＬ１及びＬ２、第１活物質部の単位面積当たりの固体電解質粒子の含有量Ｅ１、並びに、第２活物質部の単位面積当たりの固体電解質粒子の含有量Ｅ２は、以下の方法により確認できる。

先ず、電池から電極を取り出す。実施形態に係る電極の活物質粒子が、二酸化チタン、チタン複合酸化物、ニオブチタン複合酸化物、及び、ナトリウム含有チタン複合酸化物からなる場合、この電極を正極として用いている場合には、電池を充電状態にしてから取り出すことが好ましい。また、実施形態に係る電極を負極として用いている場合には、電池を放電状態にしてから取り出すことが好ましい。

実施形態に係る電極の活物質粒子が、リチウムマンガン複合酸化物、リチウムニッケル複合酸化物、リチウムコバルト複合酸化物、リチウムニッケルコバルト複合酸化物、リチウムマンガンニッケル複合酸化物、リチウムマンガンコバルト複合酸化物、リチウムリン酸鉄、及び、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物からなる場合、この電極を正極として用いている場合には、電池を放電状態にしてから取り出すことが好ましい。また、実施形態に係る電極を負極として用いている場合には、電池を充電状態にしてから取り出すことが好ましい。

取り出した電極を、例えば、エチルメチルカーボネートなどの有機溶剤で洗浄した後、集電体を取り除いて試験片を得る。この試験片において、集電体を取り除くことにより露出した活物質含有層の主面を、最深面とする。最深面の反対側の活物質含有層の主面を、最表面とする。走査型電子顕微鏡（Scanning Electron Microscope:ＳＥＭ）を用いて最深面から最表面までの長さを測定し、活物質含有層の厚さＴとする。

次に、活物質含有層の厚さ方向の断面について、エネルギー分散型Ｘ線分析（Energy Dispersive X-ray spectrometry：ＥＤＸ）を用いて元素分析を行う。これにより、活物質含有層に含まれる元素を確認する。

次に、最深面について、Ｘ線光電子分光分析（X-ray Photoelectron Spectroscopy：ＸＰＳ）を用いて分析を行う。ＸＰＳ分析に際しては、リチウムと酸素を除く上記ＥＤＸ分析により確認された元素を選択する。ＸＰＳ分析の測定領域は、例えば、２００μｍφとする。また、ＸＰＳ分析では表面について分析を行うため、測定領域の分析深さは、５ｎｍ以下である。このＸＰＳ分析により、活物質含有層の最深面における各元素の原子濃度を測定することができる。そして、リチウムと酸素を除き観察された元素の原子濃度における固体電解質粒子に特有の元素の原子濃度を算出することにより、測定領域における固体電解質粒子の単位面積当たりの含有量とみなすことができる。

固体電解質粒子に特有の元素は、例えば、Ｌａ、Ｚｒ、Ａｌ及びＣａからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素である。すなわち、最深面の測定領域におけるリチウムと酸素を除き観察された元素の原子濃度に占めるＬａ、Ｚｒ、Ａｌ及びＣａの原子濃度の総和を算出する。原子濃度を算出するときは、この固体電解質粒子の原子濃度の総和の算出を、最深面において５カ所の測定ポイントで行い、これらの平均値を得る。この平均値を、最深面の固体電解質粒子の含有量とする。５カ所の測定ポイントは、例えば、最深面の短辺方向において中央の位置で、長辺方向に沿って均等な間隔を有するように設けられる。

次に、最深面から活物質含有層の厚さ方向に沿って活物質含有層の厚さＴの１／１０の長さを有する領域を取り除いて、最深面から活物質含有層の厚さＴの１／１０の深さの位置にあり、最深面と平行な活物質含有層の面を露出させる。以下、この面を第１面という。活物質含有層の切削には、例えば、ＳＡＩＣＡＳ（登録商標、Surface And Interfacial Cutting Analysis System）などの表面切削装置を用いる。なお、取り除く領域の深さは、３μｍの厚さであってもよい。第１面について、最深面と同様の方法でＸＰＳ分析を行い、第１面の固体電解質粒子の含有量を得る。

これら一連の操作を、活物質含有層の厚さ方向に沿って活物質含有層の厚さＴの１／１０の長さ毎に、第Ｘ面に達するまで行う。第Ｘ面は、第Ｘ回目の操作で得られた、活物質含有層の最深面から活物質含有層の厚さＴの１／１０ＴＸの深さに位置する最深面と平行な活物質含有層の面であり、固体電解質粒子の含有量の平均値が、閾値を初めて超えた面である。閾値は、例えば、第１乃至第Ｘ－１面の固体電解質粒子の含有量の平均値の１００倍である。閾値は、例えば、１０ａｔｍ％である。第Ｘ－１面は、第Ｘ面の１回前の操作で得られた面である。第１面乃至第Ｘ－１面の固体電解質粒子の含有量の平均値を、第１活物質部の単位面積当たりの固体電解質粒子の含有量Ｅ１とする。

次に、第Ｘ面と第Ｘ－１面との中間に位置し、最深面と平行な面の位置を確認する。すなわち、第Ｘ面と第Ｘ－１面との中間に位置する面は、最深面から（１／１０ＴＸ－１／２０Ｔ）μｍに位置する。この面を、第１活物質部と第２活物質部との境界面とする。

次に、上記一連の操作を、第Ｘ面から最表面に達するまで行う。第Ｘ面乃至最表面の固体電解質粒子の含有量の平均値を、第２活物質部の単位面積当たりの固体電解質粒子の含有量Ｅ２とする。

また、以上の方法により、第１活物質部の長さＬ１と、第２活物質部の長さＬ２とを算出できる。すなわち、第１活物質部の長さは（１／１０ＴＸ－１／２０Ｔ）μｍであり、第２活物質部の長さは、（Ｔ－（１／１０ＴＸ－１／２０Ｔ））μｍである。ここで、Ｔは活物質含有層の厚さである。

第１活物質部の単位面積当たりの固体電解質粒子の含有量Ｅ１は、０．１ａｔｍ％より低いことが好ましく、０．０７ａｔｍ％以下であることがより好ましい。第１活物質部の単位面積当たりの固体電解質粒子の含有量Ｅ１は、０ａｔｍ％であることが更に好ましい。含有量Ｅ１が低いと、活物質粒子の割合を高めて、二次電池のエネルギー密度をより高めることができる。

第２活物質部の単位面積当たりの固体電解質粒子の含有量Ｅ２は、１０ａｔｍ％以上であることが好ましく、１０．５ａｔｍ％以上であることがより好ましい。含有量Ｅ２が高いと、活物質含有層の表面側でのリチウムイオンの移動が促進されるため、レート特性が高まる。その一方で、含有量Ｅ２が過剰に高いと、活物質粒子の割合、二次電池のエネルギー密度が低下し得る。したがって、含有量Ｅ２は、１８ａｔｍ％以下であることが好ましく、１５ａｔｍ％以下であることがより好ましい。

第２活物質部において、固体電解質粒子は、活物質含有層内に均一に混合されていることが好ましい。このような状態にあると、リチウムイオンの伝導性がより高まる。第２活物質部において固体電解質粒子が均一に混合されているとは、第Ｘ面乃至最表面の各々の固体電解質含有量の平均値を、第２活物質部の含有量Ｅ２から差し引いた値が、それぞれ、－４％以上４％以下の範囲内に収まることをいう。

また、第１活物質部が固体電解質粒子を含む場合にも、固体電解質粒子は、活物質含有層内に均一に混合されていることが好ましい。第１活物質部において固体電解質粒子が均一に混合されているとは、最深面乃至第Ｘ―１面の各々の固体電解質粒子の含有量を、第２活物質部の固体電解質粒子の含有量Ｅ１から差し引いた値が、それぞれ、－４％以上４％以下の範囲内に収まることをいう。

第１活物質部の単位面積当たりの活物質粒子の含有量Ｅ３は、５０ａｔｍ％以上であることが好ましく、８０ａｔｍ％以上であることがより好ましい。含有量Ｅ３が多いと、活物質粒子の割合を高めて、二次電池のエネルギー密度をより高めることができる。含有量Ｅ３の上限値は、一例によると、９０ａｔｍ％以下である。

第２活物質部の単位面積当たりの活物質粒子の含有量Ｅ４は、３０ａｔｍ％以上であることが好ましく、６０ａｔｍ％以上であることがより好ましい。含有量Ｅ４が高いと、二次電池のエネルギー密度が低下し得る。その一方で、含有量Ｅ４が過剰に高いと、レート特性が低下し得る。したがって、含有量Ｅ４は、８５ａｔｍ％以下であることが好ましく、８０ａｔｍ％以下であることがより好ましい。

第１活物質部及び第２活物質部の単位面積当たりの活物質粒子の含有量Ｅ３及びＥ４は、上述した単位面積当たりの固体電解質粒子の含有量Ｅ１及びＥ２と同様の方法で算出することができる。

電極が正極である場合、正極活物質粒子に特有の元素としては、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｃｏ、及びＦｅからなる群より選ばれる少なくとも１種である。したがって、リチウムと酸素を除き観察された元素の原子濃度に占めるこれらの元素の原子濃度の総和を、活物質粒子の含有量とみなす。

電極が負極である場合、負極活物質粒子に特有の元素としては、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｓｉ、及びＣからなる群より選ばれる少なくとも１種である。したがって、リチウムと酸素を除き観察された元素の原子濃度に占めるこれらの元素の原子濃度の総和を、活物質粒子の含有量とみなす。

固体電解質粒子としては、無機固体電解質を用いることが好ましい。無機固体電解質としては、例えば、酸化物系固体電解質、又は硫化物系固体電解質を挙げることができる。

固体電解質粒子としては、ペロブスカイト型リチウムランタンチタン含有酸化物、ガーネット型リチウムランタンジルコニウム含有酸化物、ＮＡＳＩＣＯＮ型リチウムアルミニウムチタン含有酸化物、及び、リチウムカルシウムジルコニウム含有酸化物からなる群より選ばれる少なくとも１種を用いることが好ましい。

酸化物系固体電解質としては、ＮＡＳＩＣＯＮ型構造を有し、一般式ＬｉＭ₂（ＰＯ₄）₃で表されるリチウムリン酸固体電解質を用いることが好ましい。上記一般式中のＭは、チタン（Ｔｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、スズ（Ｓｎ）、アルミニウム（Ａｌ）、及びカルシウム（Ｃａ）からなる群より選ばれる少なくとも一種類以上の元素であることが好ましい。元素Ｍは、Ｚｒ、Ｃａ、Ａｌ及びＴｉからなる群より選ばれる少なくとも一種類以上の元素であることがより好ましい。

ＮＡＳＩＣＯＮ型構造を有するリチウムリン酸固体電解質の具体例としては、ＬＡＴＰ（Ｌｉ_1+xＡｌ_xＴｉ_2-x（ＰＯ₄）₃）、Ｌｉ_1+xＡｌ_xＧｅ_2-x（ＰＯ₄）₃、Ｌｉ_1+xＡｌ_xＺｒ_2-x（ＰＯ₄）₃を挙げることができる。上記式におけるｘは、０＜ｘ≦５の範囲内にあり、０．１≦ｘ≦０．５の範囲内にあることが好ましい。固体電解質としては、ＬＡＴＰを用いることが好ましい。

また、酸化物系固体電解質としては、アモルファス状のＬＩＰＯＮ（Ｌｉ_2.9ＰＯ_3.3Ｎ_0.46）、又はガーネット型構造のＬＬＺ（Ｌｉ₇Ｌａ₃Ｚｒ₂Ｏ₁₂）を用いてもよい。固体電解質は、１種類であってもよく、２種類以上を混合して使用してもよい。

活物質含有層は、集電体の片面又は両面に形成され得る。活物質含有層は、活物質と、任意に導電剤及び結着剤とを含むことができる。活物質含有層は、活物質を単独で含んでもよく、活物質を２種類以上含んでもよい。実施形態に係る電極は、正極として用いてもよく、負極として用いてもよい。

実施形態に係る電極を、負極として用いる場合の詳細について説明する。

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

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

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

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

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

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

活物質含有層中の活物質（負極活物質）、導電剤及び結着剤の配合は、それぞれ、６８質量％以上９６質量％以下、２質量％以上３０質量％以下及び２質量％以上３０質量％以下の割合であることが好ましい。導電剤の量を２質量％以上とすることにより、活物質含有層の集電性能を向上させることができる。また、結着剤の量を２質量％以上とすることにより、活物質含有層と集電体との結着性が十分となり、優れたサイクル性能を期待できる。一方、導電剤及び結着剤はそれぞれ３０質量％以下にすることが高容量化を図る上で好ましい。

負極活物質含有層の密度は、活物質にカーボン材料を用いる場合、１．０ｇ／ｃｍ³以上１．５ｇ／ｃｍ³以下であることが好ましい。活物質にチタン複合酸化物を用いる場合、２．０ｇ／ｃｍ³以上２．８ｇ／ｃｍ³以下であることが好ましい。
負極活物質含有層の密度がこの範囲内にある負極は、エネルギー密度と電解質の保持性とに優れている。負極活物質含有層の密度は、活物質にカーボン材料を用いる場合、１．１ｇ／ｃｍ³以上１．３ｇ／ｃｍ³以下であることがより好ましい。活物質にチタン複合酸化物を用いる場合、２．１ｇ／ｃｍ³以上２．５ｇ／ｃｍ³以下であることがより好ましい。

集電体は、活物質にリチウム（Ｌｉ）が挿入及び脱離される電位において電気化学的に安定である材料が用いられる。集電体は、銅、ニッケル、ステンレス又はアルミニウム、或いは、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｕ、及びＳｉから選択される一以上の元素を含むアルミニウム合金から作られることが好ましい。集電体の厚さは、５μｍ以上２０μｍ以下であることが好ましい。このような厚さを有する集電体は、電極の強度と軽量化のバランスをとることができる。

また、集電体は、その表面に負極活物質含有層が形成されていない部分を含むことができる。この部分は、負極集電タブとして働くことができる。

電極は、例えば次の方法により作製することができる。まず、活物質、導電剤及び結着剤を溶媒に懸濁してスラリーを調製する。このスラリーを、集電体の片面又は両面に塗布する。次いで、塗布したスラリーを乾燥させて、活物質含有層と集電体との積層体を得る。その後、この積層体にプレスを施す。このようにして、電極を作製する。

或いは、電極は、次の方法により作製してもよい。まず、活物質、導電剤及び結着剤を混合して、混合物を得る。次いで、この混合物をペレット状に成形する。次いで、これらのペレットを集電体上に配置することにより、電極を得ることができる。

次に、実施形態に係る電極を正極として用いる場合の詳細について説明する。
正極活物質としては、例えば、酸化物又は硫化物を用いることができる。正極は、正極活物質として、１種類の化合物を単独で含んでいてもよく、或いは２種類以上の化合物を組み合わせて含んでいてもよい。酸化物及び硫化物の例には、Ｌｉ又はＬｉイオンを挿入及び脱離させることができる化合物を挙げることができる。

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

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

電池の電解質として常温溶融塩を用いる場合、リチウムリン酸鉄、Ｌｉ_xＶＰＯ₄Ｆ（０≦ｘ≦１）、リチウムマンガン複合酸化物、リチウムニッケル複合酸化物、リチウムニッケルコバルト複合酸化物、又はこれらの混合物を含む正極活物質を用いることが好ましい。これらの化合物は常温溶融塩との反応性が低いため、サイクル寿命を向上させることができる。常温溶融塩の詳細については、後述する。

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

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

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

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

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

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

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

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

正極集電体は、アルミニウム箔、又は、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｕ及びＳｉから選択される一以上の元素を含むアルミニウム合金箔であることが好ましい。

アルミニウム箔又はアルミニウム合金箔の厚さは、５μｍ以上２０μｍ以下であることが好ましく、１５μｍ以下であることがより好ましい。アルミニウム箔の純度は９９質量％以上であることが好ましい。アルミニウム箔又はアルミニウム合金箔に含まれる鉄、銅、ニッケル、及びクロムなどの遷移金属の含有量は、１質量％以下であることが好ましい。

正極活物質含有層の密度は、２．６ｇ／ｃｍ³以上３．４ｇ／ｃｍ³以下であることが好ましい。正極活物質含有層の密度がこの範囲内にある正極は、エネルギー密度と電解質の保持性とに優れている。正極活物質含有層の密度は、２．８ｇ／ｃｍ³以上３．２ｇ／ｃｍ³以下であることがより好ましい。

また、正極集電体は、その表面に正極活物質含有層が形成されていない部分を含むことができる。この部分は、正極集電タブとして働くことができる。

次に、実施形態に係る電極の製造方法について説明する。
先ず、第１活物質部形成用の第１スラリーを準備する。第１スラリーは、活物質粒子と、任意に含まれる固体電解質粒子、導電剤及び結着剤と、溶媒とを混合することにより得られる。第１スラリーに含まれる溶媒を除く成分において、活物質粒子、固体電解質粒子、導電剤、及び結着剤が占める割合は、それぞれ、７０質量％以上９０質量％以下、０質量％以上０．１質量％以下、１質量％以上１５質量％以下、及び１質量％以上１５質量％以下とすることが好ましい。

次に、第２活物質部形成用の第２スラリーを準備する。第２スラリーは、活物質粒子と、固体電解質粒子と、任意に含まれる導電剤及び結着剤と、溶媒とを混合することにより得られる。第２スラリーに含まれる活物質粒子、固体電解質粒子、導電剤及び結着剤の種類は、第１スラリーに含まれるものと同一でもよく、異なっていてもよい。第２スラリーに含まれる溶媒を除く成分において、活物質粒子、固体電解質粒子、導電剤、及び結着剤が占める割合は、それぞれ、７０質量％以上９０質量％以下、５質量％以上２０質量％以下、１質量％以上１０質量％以下、及び１質量％以上１０質量％以下とすることが好ましい。

次に、第１スラリー上に第２スラリーが重なるように、これらを集電体上に同時に塗工する。第１及び第２スラリーの同時塗工には、例えば、第１吐出口と第２吐出口とが上下に位置する塗工機を用いる。第１吐出口は、第１スラリーを収容する第１収容部に連通する。第２吐出口は、第２スラリーを収容する第２収容部に連通する
集電体上に塗工した第１及び第２スラリーを乾燥させて、積層体を得る。この積層体にプレス処理を施し、所定の寸法に切断する。切断した積層体の真空乾燥を行うことにより、第１及び第２活物質部を含む電極を得る。

以上説明した第１実施形態に係る電極は、固体電解質粒子を含む第２活物質部と、第２活物質部と比較して固体電解質粒子の含有量が少ない若しくは固体電解質粒子を含まない第１活物質部とを含む。したがって、この電極を用いると、レート特性及びエネルギー密度に優れた二次電池を実現できる。

［第２の実施形態］
第２の実施形態によると、負極と、正極と、電解質とを含む二次電池が提供される。負極及び正極の少なくとも一方は、第１の実施形態に係る電極である。

第２実施形態に係る二次電池は、正極と負極との間に配されたセパレータを更に具備することもできる。負極、正極及びセパレータは、電極群を構成することができる。電解質は、電極群に保持され得る。

また、第２の実施形態に係る二次電池は、電極群及び電解質を収容する外装部材を更に具備することができる。

さらに、第２の実施形態に係る二次電池は、負極に電気的に接続された負極端子及び正極に電気的に接続された正極端子を更に具備することができる。

第２の実施形態に係る二次電池は、例えばリチウム二次電池であり得る。また、二次電池は、非水電解質を含んだ非水電解質二次電池を含む。

以下、電解質、セパレータ、外装部材、負極端子及び正極端子について詳細に説明する。

１）電解質
電解質としては、例えば液状非水電解質又はゲル状非水電解質を用いることができる。液状非水電解質は、溶質としての電解質塩を有機溶媒に溶解することにより調製される。電解質塩の濃度は、０．５ ｍｏｌ／Ｌ以上２．５ ｍｏｌ／Ｌ以下であることが好ましい。

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

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

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

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

常温溶融塩（イオン性融体）は、有機物カチオンとアニオンとの組合せからなる有機塩の内、常温（１５℃以上２５℃以下）で液体として存在し得る化合物を指す。常温溶融塩には、単体で液体として存在する常温溶融塩、電解質塩と混合させることで液体となる常温溶融塩、有機溶媒に溶解させることで液体となる常温溶融塩、又はこれらの混合物が含まれる。一般に、二次電池に用いられる常温溶融塩の融点は、２５℃以下である。また、有機物カチオンは、一般に４級アンモニウム骨格を有する。

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

無機固体電解質は、Ｌｉイオン伝導性を有する固体物質である。

２）セパレータ
セパレータは、例えば、ポリエチレン（polyethylene；ＰＥ）、ポリプロピレン（polypropylene；ＰＰ）、セルロース、若しくはポリフッ化ビニリデン（polyvinylidene fluoride；ＰＶｄＦ）を含む多孔質フィルム、又は合成樹脂製不織布から形成される。安全性の観点からは、ポリエチレン又はポリプロピレンから形成された多孔質フィルムを用いることが好ましい。これらの多孔質フィルムは、一定温度において溶融し、電流を遮断することが可能なためである。

３）外装部材
外装部材としては、例えば、ラミネートフィルムからなる容器、又は金属製容器を用いることができる。

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

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

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

金属製容器は、例えば、アルミニウム又はアルミニウム合金等から作られる。アルミニウム合金は、マグネシウム、亜鉛、及びケイ素等の元素を含むことが好ましい。アルミニウム合金は、鉄、銅、ニッケル、及びクロム等の遷移金属を含む場合、その含有量は１００質量ｐｐｍ以下であることが好ましい。

外装部材の形状は、特に限定されない。外装部材の形状は、例えば、扁平型（薄型）、角型、円筒型、コイン型、又はボタン型等であってもよい。外装部材は、電池寸法や電池の用途に応じて適宜選択することができる。

４）負極端子
負極端子は、上述の負極活物質のＬｉ吸蔵放出電位において電気化学的に安定であり、かつ導電性を有する材料から形成することができる。具体的には、負極端子の材料としては、銅、ニッケル、ステンレス若しくはアルミニウム、又は、Ｍｇ，Ｔｉ，Ｚｎ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｕ，及びＳｉからなる群より選択される少なくとも１種の元素を含むアルミニウム合金が挙げられる。負極端子の材料としては、アルミニウム又はアルミニウム合金を用いることが好ましい。負極端子は、負極集電体との接触抵抗を低減するために、負極集電体と同様の材料からなることが好ましい。

５）正極端子
正極端子は、リチウムの酸化還元電位に対し３Ｖ以上４．５Ｖ以下の電位範囲（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ^＋）において電気的に安定であり、且つ導電性を有する材料から形成することができる。正極端子の材料としては、アルミニウム、或いは、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｕ及びＳｉからなる群より選択される少なくとも１種の元素を含むアルミニウム合金が挙げられる。正極端子は、正極集電体との接触抵抗を低減するために、正極集電体と同様の材料から形成されることが好ましい。

次に、第２の実施形態に係る二次電池について、図面を参照しながらより具体的に説明する。

図２は、第２の実施形態に係る二次電池の一例を概略的に示す断面図である。図３は、図２に示す二次電池のＡ部を拡大した断面図である。

図２及び図３に示す二次電池１００は、図２に示す袋状外装部材２と、図２及び図３に示す電極群１と、図示しない電解質とを具備する。電極群１及び電解質は、袋状外装部材２内に収納されている。電解質（図示しない）は、電極群１に保持されている。

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

図２に示すように、電極群１は、扁平状の捲回型電極群である。扁平状で捲回型である電極群１は、図３に示すように、負極３と、セパレータ４と、正極５とを含む。セパレータ４は、負極３と正極５との間に介在している。

負極３は、負極集電体３ａと負極活物質含有層３ｂとを含む。負極３のうち、捲回型の電極群１の最外殻に位置する部分は、図３に示すように負極集電体３ａの内面側のみに負極活物質含有層３ｂが形成されている。負極３におけるその他の部分では、負極集電体３ａの両面に負極活物質含有層３ｂが形成されている。

正極５は、正極集電体５ａと、その両面に形成された正極活物質含有層５ｂとを含んでいる。

図２に示すように、負極端子６及び正極端子７は、捲回型の電極群１の外周端近傍に位置している。この負極端子６は、負極集電体３ａの最外殻に位置する部分に接続されている。また、正極端子７は、正極集電体５ａの最外殻に位置する部分に接続されている。これらの負極端子６及び正極端子７は、袋状外装部材２の開口部から外部に延出されている。袋状外装部材２の内面には、熱可塑性樹脂層が設置されており、これが熱融着されていることにより、開口部が閉じられている。

第２の実施形態に係る二次電池は、図２及び図３に示す構成の二次電池に限らず、例えば図４及び図５に示す構成の電池であってもよい。

図４は、第２の実施形態に係る二次電池の他の例を模式的に示す部分切欠斜視図である。図５は、図４に示す二次電池のＢ部を拡大した断面図である。

図４及び図５に示す二次電池１００は、図４及び図５に示す電極群１と、図４に示す外装部材２と、図示しない電解質とを具備する。電極群１及び電解質は、外装部材２内に収納されている。電解質は、電極群１に保持されている。

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

電極群１は、図５に示すように、積層型の電極群である。積層型の電極群１は、負極３と正極５とをその間にセパレータ４を介在させながら交互に積層した構造を有している。

電極群１は、複数の負極３を含んでいる。複数の負極３は、それぞれが、負極集電体３ａと、負極集電体３ａの両面に担持された負極活物質含有層３ｂとを備えている。また、電極群１は、複数の正極５を含んでいる。複数の正極５は、それぞれが、正極集電体５ａと、正極集電体５ａの両面に担持された正極活物質含有層５ｂとを備えている。

各負極３の負極集電体３ａは、その一辺において、いずれの表面にも負極活物質含有層３ｂが担持されていない部分３ｃを含む。この部分３ｃは、負極集電タブとして働く。図５に示すように、負極集電タブとして働く部分３ｃは、正極５と重なっていない。また、複数の負極集電タブ（部分３ｃ）は、帯状の負極端子６に電気的に接続されている。帯状の負極端子６の先端は、外装部材２の外部に引き出されている。

また、図示しないが、各正極５の正極集電体５ａは、その一辺において、いずれの表面にも正極活物質含有層５ｂが担持されていない部分を含む。この部分は、正極集電タブとして働く。正極集電タブは、負極集電タブ（部分３ｃ）と同様に、負極３と重なっていない。また、正極集電タブは、負極集電タブ（部分３ｃ）に対し電極群１の反対側に位置する。正極集電タブは、帯状の正極端子７に電気的に接続されている。帯状の正極端子７の先端は、負極端子６とは反対側に位置し、外装部材２の外部に引き出されている。

第２の実施形態に係る二次電池は、第１の実施形態に係る電極を含んでいる。そのため、第２の実施形態に係る二次電池は、レート特性及びエネルギー密度に優れる。

［第３の実施形態］
第３の実施形態によると、組電池が提供される。第３の実施形態に係る組電池は、第２の実施形態に係る二次電池を複数個具備している。

第３の実施形態に係る組電池において、各単電池は、電気的に直列若しくは並列に接続して配置してもよく、又は直列接続及び並列接続を組み合わせて配置してもよい。

次に、第３の実施形態に係る組電池の一例について、図面を参照しながら説明する。

図６は、第３の実施形態に係る組電池の一例を概略的に示す斜視図である。図６に示す組電池２００は、５つの単電池１００ａ～１００ｅと、４つのバスバー２１と、正極側リード２２と、負極側リード２３とを具備している。５つの単電池１００ａ～１００ｅのそれぞれは、第２の実施形態に係る二次電池である。

バスバー２１は、例えば、１つの単電池１００ａの負極端子６と、隣に位置する単電池１００ｂの正極端子７とを接続している。このようにして、５つの単電池１００は、４つのバスバー２１により直列に接続されている。すなわち、図６の組電池２００は、５直列の組電池である。例を図示しないが、電気的に並列に接続されている複数の単電池を含む組電池では、例えば、複数の負極端子同士がバスバーにより接続されるとともに複数の正極端子同士がバスバーにより接続されることで、複数の単電池が電気的に接続され得る。

５つの単電池１００ａ～１００ｅのうち少なくとも１つの電池の正極端子７は、外部接続用の正極側リード２２に電気的に接続されている。また、５つの単電池１００ａ～１００ｅうち少なくとも１つの電池の負極端子６は、外部接続用の負極側リード２３に電気的に接続されている。

第３の実施形態に係る組電池は、第２の実施形態に係る二次電池を具備する。したがって、第３の実施形態に係る組電池は、レート特性及びエネルギー密度に優れる。

［第４の実施形態］
第４の実施形態によると、電池パックが提供される。この電池パックは、第３の実施形態に係る組電池を具備している。この電池パックは、第３の実施形態に係る組電池の代わりに、単一の第２の実施形態に係る二次電池を具備していてもよい。

第４の実施形態に係る電池パックは、保護回路を更に具備することができる。保護回路は、二次電池の充放電を制御する機能を有する。或いは、電池パックを電源として使用する装置（例えば、電子機器、自動車等）に含まれる回路を、電池パックの保護回路として使用してもよい。

また、第４の実施形態に係る電池パックは、通電用の外部端子を更に具備することもできる。通電用の外部端子は、外部に二次電池からの電流を出力するため、及び／又は二次電池に外部からの電流を入力するためのものである。言い換えれば、電池パックを電源として使用する際、電流が通電用の外部端子を通して外部に供給される。また、電池パックを充電する際、充電電流（自動車などの動力の回生エネルギーを含む）は通電用の外部端子を通して電池パックに供給される。

次に、第４の実施形態に係る電池パックの一例について、図面を参照しながら説明する。

図７は、第４の実施形態に係る電池パックの一例を概略的に示す分解斜視図である。図８は、図７に示す電池パックの電気回路の一例を示すブロック図である。

図７及び図８に示す電池パック３００は、収容容器３１と、蓋３２と、保護シート３３と、組電池２００と、プリント配線基板３４と、配線３５と、図示しない絶縁板とを備えている。

図７に示す収容容器３１は、長方形の底面を有する有底角型容器である。収容容器３１は、保護シート３３と、組電池２００と、プリント配線基板３４と、配線３５とを収容可能に構成されている。蓋３２は、矩形型の形状を有する。蓋３２は、収容容器３１を覆うことにより、上記組電池２００等を収容する。収容容器３１及び蓋３２には、図示していないが、外部機器等へと接続するための開口部又は接続端子等が設けられている。

組電池２００は、複数の単電池１００と、正極側リード２２と、負極側リード２３と、粘着テープ２４とを備えている。

複数の単電池１００の少なくとも１つは、第２の実施形態に係る二次電池である。複数の単電池１００の各々は、図８に示すように電気的に直列に接続されている。複数の単電池１００は、電気的に並列に接続されていてもよく、直列接続及び並列接続を組み合わせて接続されていてもよい。複数の単電池１００を並列接続すると、直列接続した場合と比較して、電池容量が増大する。

粘着テープ２４は、複数の単電池１００を締結している。粘着テープ２４の代わりに、熱収縮テープを用いて複数の単電池１００を固定してもよい。この場合、組電池２００の両側面に保護シート３３を配置し、熱収縮テープを周回させた後、熱収縮テープを熱収縮させて複数の単電池１００を結束させる。

正極側リード２２の一端は、組電池２００に接続されている。正極側リード２２の一端は、１以上の単電池１００の正極と電気的に接続されている。負極側リード２３の一端は、組電池２００に接続されている。負極側リード２３の一端は、１以上の単電池１００の負極と電気的に接続されている。

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

正極側コネクタ３４２に、正極側リード２２の他端２２ａが電気的に接続されている。負極側コネクタ３４３に、負極側リード２３の他端２３ａが電気的に接続されている。

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

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

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

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

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

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

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

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

なお、電池パック３００は、複数の組電池２００を備えていてもよい。この場合、複数の組電池２００は、直列に接続されてもよく、並列に接続されてもよく、直列接続及び並列接続を組み合わせて接続されてもよい。また、プリント配線基板３４及び配線３５は省略してもよい。この場合、正極側リード２２及び負極側リード２３を通電用の外部端子の正側端子と負側端子としてそれぞれ用いてもよい。

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

第４の実施形態に係る電池パックは、第２の実施形態に係る二次電池又は第３の実施形態に係る組電池を備えている。したがって、第４の実施形態に係る電池パックは、レート特性及びエネルギー密度に優れる。

［第５の実施形態］
第５の実施形態によると、車両が提供される。この車両は、第４の実施形態に係る電池パックを搭載している。

第５の実施形態に係る車両において、電池パックは、例えば、車両の動力の回生エネルギーを回収するものである。車両は、この車両の運動エネルギーを回生エネルギーに変換する機構（Regenerator:再生器）を含んでいてもよい。

第５の実施形態に係る車両の例としては、例えば、二輪乃至四輪のハイブリッド電気自動車、二輪乃至四輪の電気自動車、アシスト自転車、及び鉄道用車両が挙げられる。

第５実施形態に係る車両における電池パックの搭載位置は、特には限定されない。例えば、電池パックを自動車に搭載する場合、電池パックは、車両のエンジンルーム、車体後方又は座席の下に搭載することができる。

第５の実施形態に係る車両は、複数の電池パックを搭載してもよい。この場合、それぞれの電池パックが含む電池同士は、電気的に直列に接続されてもよく、電気的に並列に接続されてもよく、又は直列接続及び並列接続を組み合わせて電気的に接続されてもよい。例えば、各電池パックが組電池を含む場合は、組電池同士が電気的に直列に接続されてもよく、又は電気的に並列に接続されてもよく、直列接続及び並列接続を組み合わせて電気的に接続されてもよい。或いは、各電池パックが単一の電池を含む場合は、それぞれの電池同士が電気的に直列に接続されてもよく、電気的に並列に接続されてもよく、又は直列接続及び並列接続を組み合わせて電気的に接続されてもよい。

次に、第５の実施形態に係る車両の一例について、図面を参照しながら説明する。

図９は、第５の実施形態に係る車両の一例を概略的に示す部分透過図である。

図９に示す車両４００は、車両本体４０と、第４の実施形態に係る電池パック３００とを含んでいる。図９に示す例では、車両４００は、四輪の自動車である。

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

図９では、電池パック３００が車両本体４０の前方に位置するエンジンルーム内に搭載されている例を図示している。上述したとおり、電池パック３００は、例えば、車両本体４０の後方又は座席の下に搭載してもよい。この電池パック３００は、車両４００の電源として用いることができる。また、この電池パック３００は、車両４００の動力の回生エネルギーを回収することができる。

次に、図１０を参照しながら、第５の実施形態に係る車両の実施態様について説明する。

図１０は、第５の実施形態に係る車両における電気系統に関する制御システムの一例を概略的に示した図である。図１０に示す車両４００は、電気自動車である。

図１０に示す車両４００は、車両本体４０と、車両用電源４１と、車両用電源４１の上位の制御装置である車両ＥＣＵ（ＥＣＵ：Electric Control Unit；電気制御装置）４２と、外部端子（外部電源に接続するための端子）４３と、インバータ４４と、駆動モータ４５とを備えている。

車両４００は、車両用電源４１を、例えばエンジンルーム、自動車の車体後方又は座席の下に搭載している。なお、図１０に示す車両４００では、車両用電源４１の搭載箇所については概略的に示している。

車両用電源４１は、複数（例えば３つ）の電池パック３００ａ、３００ｂ及び３００ｃと、電池管理装置（ＢＭＵ：Battery Management Unit）４１１と、通信バス４１２とを備えている。

電池パック３００ａは、組電池２００ａと組電池監視装置３０１ａ（例えば、ＶＴＭ：Voltage Temperature Monitoring）とを備えている。電池パック３００ｂは、組電池２００ｂと組電池監視装置３０１ｂとを備えている。電池パック３００ｃは、組電池２００ｃと組電池監視装置３０１ｃとを備えている。電池パック３００ａ～３００ｃは、前述の電池パック３００と同様の電池パックであり、組電池２００ａ～２００ｃは、前述の組電池２００と同様の組電池である。組電池２００ａ～２００ｃは、電気的に直列に接続されている。電池パック３００ａ、３００ｂ、及び３００ｃは、それぞれ独立して取り外すことが可能であり、別の電池パック３００と交換することができる。

組電池２００ａ～２００ｃのそれぞれは、直列に接続された複数の単電池を備えている。複数の単電池の少なくとも１つは、第２の実施形態に係る二次電池である。組電池２００ａ～２００ｃは、それぞれ、正極端子４１３及び負極端子４１４を通じて充放電を行う。

電池管理装置４１１は、組電池監視装置３０１ａ～３０１ｃとの間で通信を行い、車両用電源４１に含まれる組電池２００ａ～２００ｃに含まれる単電池１００のそれぞれについて電圧及び温度などに関する情報を収集する。これにより、電池管理装置４１１は、車両用電源４１の保全に関する情報を収集する。

電池管理装置４１１と組電池監視装置３０１ａ～３０１ｃとは、通信バス４１２を介して接続されている。通信バス４１２では、１組の通信線が複数のノード（電池管理装置４１１と１つ以上の組電池監視装置３０１ａ～３０１ｃと）で共有されている。通信バス４１２は、例えばＣＡＮ（Control Area Network）規格に基づいて構成された通信バスである。

組電池監視装置３０１ａ～３０１ｃは、電池管理装置４１１からの通信による指令に基づいて、組電池２００ａ～２００ｃを構成する個々の単電池の電圧及び温度を計測する。ただし、温度は１つの組電池につき数箇所だけで測定することができ、全ての単電池の温度を測定しなくてもよい。

車両用電源４１は、正極端子４１３と負極端子４１４との間の電気的な接続の有無を切り替える電磁接触器（例えば図１０に示すスイッチ装置４１５）を有することもできる。スイッチ装置４１５は、組電池２００ａ～２００ｃへの充電が行われるときにオンになるプリチャージスイッチ（図示せず）、及び、組電池２００ａ～２００ｃからの出力が負荷へ供給されるときにオンになるメインスイッチ（図示せず）を含んでいる。プリチャージスイッチ及びメインスイッチのそれぞれは、スイッチ素子の近傍に配置されたコイルに供給される信号によりオン又はオフに切り替わるリレー回路（図示せず）を備えている。スイッチ装置４１５等の電磁接触器は、電池管理装置４１１又は車両４００全体の動作を制御する車両ＥＣＵ４２からの制御信号に基づいて、制御される。

インバータ４４は、入力された直流電圧を、モータ駆動用の３相の交流（ＡＣ）の高電圧に変換する。インバータ４４の３相の出力端子は、駆動モータ４５の各３相の入力端子に接続されている。インバータ４４は、電池管理装置４１１又は車両全体の動作を制御するための車両ＥＣＵ４２からの制御信号に基づいて、制御される。インバータ４４が制御されることにより、インバータ４４からの出力電圧が調整される。

駆動モータ４５は、インバータ４４から供給される電力により回転する。駆動モータ４５の回転によって発生する駆動力は、例えば差動ギアユニットを介して車軸および駆動輪Ｗに伝達される。

また、図示はしていないが、車両４００は、回生ブレーキ機構（リジェネレータ）を備えている。回生ブレーキ機構は、車両４００を制動した際に駆動モータ４５を回転させ、運動エネルギーを電気エネルギーとしての回生エネルギーに変換する。回生ブレーキ機構で回収した回生エネルギーは、インバータ４４に入力され、直流電流に変換される。変換された直流電流は、車両用電源４１に入力される。

車両用電源４１の負極端子４１４には、接続ラインＬ１の一方の端子が接続されている。接続ラインＬ１の他方の端子は、インバータ４４の負極入力端子４１７に接続されている。接続ラインＬ１には、負極端子４１４と負極入力端子４１７との間に電池管理装置４１１内の電流検出部（電流検出回路）４１６が設けられている。

車両用電源４１の正極端子４１３には、接続ラインＬ２の一方の端子が、接続されている。接続ラインＬ２の他方の端子は、インバータ４４の正極入力端子４１８に接続されている。接続ラインＬ２には、正極端子４１３と正極入力端子４１８との間にスイッチ装置４１５が設けられている。

外部端子４３は、電池管理装置４１１に接続されている。外部端子４３は、例えば、外部電源に接続することができる。

車両ＥＣＵ４２は、運転者などの操作入力に応答して電池管理装置４１１を含む他の管理装置及び制御装置とともに車両用電源４１、スイッチ装置４１５、及びインバータ４４等を協調制御する。車両ＥＣＵ４２等の協調制御によって、車両用電源４１からの電力の出力及び車両用電源４１の充電等が制御され、車両４００全体の管理が行われる。電池管理装置４１１と車両ＥＣＵ４２との間では、通信線により、車両用電源４１の残容量など、車両用電源４１の保全に関するデータ転送が行われる。

第５の実施形態に係る車両は、第４の実施形態に係る電池パックを搭載している。したがって、第５の実施形態に係る車両は、走行距離及び走行性能に優れる。

（実施例１）
先ず、活物質、導電剤、結着剤及び溶剤を混合して第１スラリーを調製した。活物質としては、リチウムコバルトニッケルマンガン複合酸化物（ＬｉＮｉ_0.5Ｃｏ_0.2Ｍｎ_0.3Ｏ₂）の粉末を用いた。導電剤としては、アセチレンブラックを用いた。結着剤としては、ＰＶｄＦを用いた。溶媒としては、ＮＭＰを用いた。活物質、導電剤、及び結着剤の質量比は、９０：５：５とした。

次に、活物質、固体電解質、導電剤、結着剤及び溶剤を混合して、第２スラリーを準備した。固体電解質としては、ガーネット型リチウムランタンジルコニウム含有酸化物（Ｌｉ₇Ｌａ₃Ｚｒ₂Ｏ₁₂）の粉末を用いた。活物質、導電剤、結着剤及び溶剤としては、第１スラリーと同様のものを用いた。活物質、固体電解質、導電剤、及び結着剤の質量比は、８０：１０：５：５とした。

集電体上に第１スラリー及び第２スラリーをこの順で積層するように同時に塗布し、乾燥させて、積層体を得た。集電体としては、厚さ１５μｍのアルミニウム箔を用いた。単位面積当たりの第１スラリーの塗布量は、１０５ｇ／ｍ²とした。単位面積当たりの第２スラリーの塗布量は、４５ｇ／ｍ²とした。

積層体にプレス処理を施し、所定の寸法に裁断した。その後、裁断した積層体について更に真空乾燥を行い、電極を得た。電極の密度（集電体を除く）は、３．０ｇ／ｃｍ³であった。

（実施例２）
リチウムコバルトニッケルマンガン複合酸化物として、ＬｉＮｉ_0.5Ｃｏ_0.2Ｍｎ_0.3Ｏ₂の代わりにＬｉＮｉ_0.6Ｃｏ_0.2Ｍｎ_0.2Ｏ₂を用いたこと以外は、実施例１と同様に電極を作製した。

（実施例３）
リチウムコバルトニッケルマンガン複合酸化物として、ＬｉＮｉ_0.5Ｃｏ_0.2Ｍｎ_0.3Ｏ₂の代わりにＬｉＮｉ_0.8Ｃｏ_0.1Ｍｎ_0.1Ｏ₂を用いたこと以外は、実施例１と同様に電極を作製した。

（実施例４）
リチウムコバルトニッケルマンガン複合酸化物として、ＬｉＮｉ_0.5Ｃｏ_0.2Ｍｎ_0.3Ｏ₂の代わりにＬｉＮｉ_0.3Ｃｏ_0.4Ｍｎ_0.3Ｏ₂を用いたこと以外は、実施例１と同様に電極を作製した。

（実施例５）
活物質として、リチウムコバルトニッケルマンガン複合酸化物ＬｉＮｉ_0.5Ｃｏ_0.2Ｍｎ_0.3Ｏ₂の代わりに、リチウムコバルト複合酸化物ＬｉＣｏＯ₂を用いたこと以外は、実施例１と同様に電極を作製した。

（実施例６）
活物質として、リチウムコバルトニッケルマンガン複合酸化物ＬｉＮｉ_0.5Ｃｏ_0.2Ｍｎ_0.3Ｏ₂の代わりにリチウムアルミマンガン複合酸化物ＬｉＡｌ_0.1Ｍｎ_1.9Ｏ₄を用いたこと、及び、電極密度を２．６ｇ／ｃｍ³としたこと以外は、実施例１と同様に電極を作製した。

（実施例７）
活物質として、リチウムコバルトニッケルマンガン複合酸化物ＬｉＮｉ_0.5Ｃｏ_0.2Ｍｎ_0.3Ｏ₂の代わりに、リチウムニッケルマンガン複合酸化物ＬｉＮｉ_0.5Ｍｎ_1.5Ｏ₄を用いたこと、及び、電極密度を２．６ｇ／ｃｍ³としたこと以外は、実施例１と同様に電極を作製した。

（実施例８）
活物質として、リチウムコバルトニッケルマンガン複合酸化物ＬｉＮｉ_0.5Ｃｏ_0.2Ｍｎ_0.3Ｏ₂の代わりに、リチウムコバルトニッケルマンガン複合酸化物ＬｉＮｉ_0.5Ｃｏ_0.2Ｍｎ_0.3Ｏ₂とリチウムコバルト複合酸化物ＬｉＣｏＯ₂との混合物を用いたこと以外は、実施例１と同様に電極を作製した。

なお、第１スラリーにおけるＬｉＮｉ_0.5Ｃｏ_0.2Ｍｎ_0.3Ｏ₂、ＬｉＣｏＯ₂、導電剤、及び結着剤の質量比は、４５：４５：５：５とした。また、第２スラリーにおけるＬｉＮｉ_0.5Ｃｏ_0.2Ｍｎ_0.3Ｏ₂、ＬｉＣｏＯ₂、固体電解質、導電剤、及び結着剤の質量比は、４０：４０：１０：５：５とした。

（実施例９）
リチウムコバルト複合酸化物ＬｉＣｏＯ₂の代わりにリチウムアルミマンガン複合酸化物ＬｉＡｌ_0.1Ｍｎ_1.9Ｏ₄を用いたこと、及び、電極密度を２．８ｇ／ｃｍ³としたこと以外は、実施例８と同様に電極を作製した。

（実施例１０）
リチウムコバルト複合酸化物ＬｉＣｏＯ₂の代わりにリチウムマンガン鉄マグネシウム複合酸化物ＬｉＭｎ_0.8Ｆｅ_0.15Ｍｇ_0.05ＰＯ₄を用いたこと、及び、電極密度を２．６ｇ／ｃｍ³としたこと以外は、実施例８と同様に電極を作製した。

（実施例１１）
第１スラリーにおけるＬｉＮｉ_0.5Ｃｏ_0.2Ｍｎ_0.3Ｏ₂、ＬｉＣｏＯ₂、導電剤、及び結着剤の質量比、８０：１０：５：５のへと変更したこと、及び、第２スラリーにおけるＬｉＮｉ_0.5Ｃｏ_0.2Ｍｎ_0.3Ｏ₂、ＬｉＣｏＯ₂、固体電解質、導電剤、及び結着剤の質量比を、７２：８：１０：５：５へと変更したこと以外は、実施例８と同様に電極を作製した。

（実施例１２）
固体電解質として、ガーネット型リチウムランタンジルコニウム含有酸化物（Ｌｉ₇Ｌａ₃Ｚｒ₂Ｏ₁₂）の代わりに、ガーネット型リチウムアルミランタンジルコニウム含有酸化物（Ｌｉ_6.25Ａｌ_0.25Ｌａ₃Ｚｒ₂Ｏ₁₂）を用いたこと以外は、実施例１と同様に電極を作製した。

（実施例１３）
固体電解質として、ガーネット型リチウムランタンジルコニウム含有酸化物（Ｌｉ₇Ｌａ₃Ｚｒ₂Ｏ₁₂）の代わりに、ＮＡＳＩＣＯＮ型リチウムアルミチタン含有酸化物（Ｌｉ_1.3Ａｌ_0.3Ｔｉ_1.7(ＰＯ₄)₃）を用いたこと以外は、実施例１と同様に電極を作製した。

（実施例１４）
固体電解質として、ガーネット型リチウムランタンジルコニウム含有酸化物（Ｌｉ₇Ｌａ₃Ｚｒ₂Ｏ₁₂）の代わりに、ＮＡＳＩＣＯＮ型リチウムジルコニウムカルシウム含有酸化物（Ｌｉ_1.2Ｚｒ_1.9Ｃａ_0.1(ＰＯ₄)₃）を用いたこと以外は、実施例１と同様に電極を作製した。

（実施例１５）
固体電解質として、ガーネット型リチウムランタンジルコニウム含有酸化物（Ｌｉ₇Ｌａ₃Ｚｒ₂Ｏ₁₂）の代わりに、ペロブスカイト型リチウムランタンチタン含有酸化物（Ｌｉ_0.35Ｌａ_0.55ＴｉＯ₃）を用いたこと以外は、実施例１と同様に電極を作製した。

（実施例１６）
第１スラリーの塗布量を１２０ｇ／ｍ²としたこと、及び、第２スラリーの塗布量を３０ｇ／ｍ²としたこと以外は、実施例１と同様に電極を作製した。

（実施例１７）
第１スラリーの塗布量を１３５ｇ／ｍ²としたこと、及び、第２スラリーの塗布量を１５ｇ／ｍ²としたこと以外は、実施例１と同様に電極を作製した。

（比較例１）
第１スラリーの塗布量を４５ｇ／ｍ²としたこと、及び、第２スラリーの塗布量を１０５ｇ／ｍ²としたこと以外は、実施例１と同様に電極を作製した。

（比較例２）
第１スラリーの塗布量を７５ｇ／ｍ²としたこと、及び、第２スラリーの塗布量を７５ｇ／ｍ²としたこと以外は、実施例１と同様に電極を作製した。

（比較例３）
第１スラリーとして第２スラリーを用いたこと、及び、第２スラリーとして第１スラリーを用いたこと以外は、実施例１と同様に電極を作製した。

（比較例４）
活物質として、リチウムコバルトニッケルマンガン複合酸化物ＬｉＮｉ_0.5Ｃｏ_0.2Ｍｎ_0.3Ｏ₂の代わりにリチウムアルミマンガン複合酸化物ＬｉＡｌ_0.1Ｍｎ_1.9Ｏ₄を用いたこと、及び、電極密度を２．６ｇ／ｃｍ³としたこと以外は、比較例３と同様に電極を作製した。

（比較例５）
第２スラリーとして第１スラリーを用いたこと以外は、実施例１と同様に電極を作製した。

（比較例６）
第１スラリーの塗布量を１５０ｇ／ｍ²としたこと、及び、第２スラリーの塗布を省略したこと以外は、実施例１と同様に電極を作製した。

（比較例７）
先ず、溶媒に結着剤を溶解させた後、導電剤を分散させて分散液を調製した。溶媒としては、ＮＭＰを用いた。結着剤としては、ＰＶｄＦを用いた。導電剤としては、アセチレンブラックを用いた。

この分散液に、活物質及び固体電解質を混合して、混合液を得た。活物質としては、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物（ＬｉＮｉ_0.5Ｃｏ_0.2Ｍｎ_0.3Ｏ₂）の粉末を用いた。固体電解質としては、ガーネット型リチウムランタンジルコニウム含有酸化物（Ｌｉ₇Ｌａ₃Ｚｒ₂Ｏ₁₂）の粉末を用いた。この混合液に、更に溶媒を加えて電極形成用のスラリーを得た。スラリー中の固形分濃度は６０質量％とした。スラリーにおいて、活物質、固体電解質、導電剤、及び結着剤の質量比は、１００：１０：５：３とした。

集電体上にこのスラリーを塗布した後、塗膜を上面として、塗膜が設けられた集電体を乾燥炉に導入した。乾燥炉では、最初のゾーンにおいて、１５０℃の温度で１分間にわたって急速乾燥を行った。この急速乾燥により、集電体上の塗膜内で固体電解質粒子の表面側への移動（マイグレーション）を生じさせた。乾燥炉の残りのゾーンにおいては、１３０℃で２分間にわたって乾燥を行った。乾燥後の塗膜が設けられた集電体に対してプレス処理を行い、電極を得た。電極密度（集電体を含まず）は、３．０ｇ／ｃｍ³とした。この電極では、活物質含有層の厚さ方向に沿って固体電解質粒子の体積割合が減少していた。また、活物質含有層の表面の少なくとも一部が、固体電解質粒子により構成されていた。

（実施例１８）
活物質として、リチウムコバルトニッケルマンガン複合酸化物ＬｉＮｉ_0.5Ｃｏ_0.2Ｍｎ_0.3Ｏ₂の代わりにリチウムチタン複合酸化物（Ｌｉ₄Ｔｉ₅Ｏ₁₂）を用いたこと、及び、電極密度を２．０ｇ／ｃｍ³としたこと以外は、実施例１と同様に電極を作製した。

（実施例１９）
活物質として、リチウムチタン複合酸化物（Ｌｉ₄Ｔｉ₅Ｏ₁₂）の代わりにチタン酸化物（ＴｉＯ₂（Ｂ））を用いたこと以外は、実施例１８と同様に電極を作製した。

（実施例２０）
活物質として、リチウムチタン複合酸化物（Ｌｉ₄Ｔｉ₅Ｏ₁₂）の代わりにニオブチタン複合酸化物（ＴｉＮｂ₂Ｏ₇）を用いたこと、及び、電極密度を２．５ｇ／ｃｍ³としたこと以外は、実施例１８と同様に電極を作製した。

（実施例２１）
活物質として、リチウムチタン複合酸化物（Ｌｉ₄Ｔｉ₅Ｏ₁₂）の代わりに鉄含有ニオブチタン複合酸化物（ＴｉＮｂ_1.95Ｆｅ_0.05Ｏ₇）を用いたこと、及び、電極密度を２．５ｇ／ｃｍ³としたこと以外は、実施例１８と同様に電極を作製した。

（実施例２２）
活物質として、リチウムチタン複合酸化物（Ｌｉ₄Ｔｉ₅Ｏ₁₂）の代わりにタンタル含有ニオブチタン複合酸化物（ＴｉＮｂ_1.95Ｔａ_0.05Ｏ₇）を用いたこと、及び、電極密度を２．５ｇ／ｃｍ³としたこと以外は、実施例１８と同様に電極を作製した。

（実施例２３）
活物質として、リチウムチタン複合酸化物（Ｌｉ₄Ｔｉ₅Ｏ₁₂）の代わりにモリブデン含有ニオブチタン複合酸化物（ＴｉＮｂ_1.95Ｍｏ_0.05Ｏ₇）を用いたこと、及び、電極密度を２．５ｇ／ｃｍ³としたこと以外は、実施例１８と同様に電極を作製した。

（実施例２４）
活物質として、リチウムチタン複合酸化物（Ｌｉ₄Ｔｉ₅Ｏ₁₂）の代わりにナトリウム含有リチウムチタン複合酸化物（Ｌｉ₂Ｎａ₂Ｔｉ₆Ｏ₁₄）を用いたこと、及び、電極密度を２．２ｇ／ｃｍ³としたこと以外は、実施例１８と同様に電極を作製した。

（実施例２５）
活物質として、リチウムチタン複合酸化物（Ｌｉ₄Ｔｉ₅Ｏ₁₂）の代わりにナトリウム含有リチウムニオブチタン複合酸化物（Ｌｉ₂Ｎａ_1.8Ｔｉ_5.8Ｎｂ_0.2Ｏ₁₄）を用いたこと、及び、電極密度を２．２ｇ／ｃｍ³としたこと以外は、実施例１８と同様に電極を作製した。

（実施例２６）
活物質として、リチウムチタン複合酸化物（Ｌｉ₄Ｔｉ₅Ｏ₁₂）の代わりにグラファイトを用いたこと、及び、電極密度を１．２ｇ／ｃｍ³としたこと以外は、実施例１８と同様に電極を作製した。

（実施例２７）
活物質として、リチウムチタン複合酸化物（Ｌｉ₄Ｔｉ₅Ｏ₁₂）の代わりに、グラファイトとシリコン複合酸化物（ＳｉＯ）との混合物を用いたこと、及び、電極密度を１．２ｇ／ｃｍ³としたこと以外は、実施例１８と同様に電極を作製した。

なお、第１スラリーにおけるグラファイト、ＳｉＯ、導電剤、及び結着剤の質量比は、８０：１０：５：５とした。また、第２スラリーにおけるグラファイト、ＳｉＯ、固体電解質、導電剤、及び結着剤の質量比は、７２：８：１０：５：５とした。

（実施例２８）
固体電解質として、ガーネット型リチウムランタンジルコニウム含有酸化物（Ｌｉ₇Ｌａ₃Ｚｒ₂Ｏ₁₂）の代わりに、ガーネット型リチウムアルミランタンジルコニウム含有酸化物（Ｌｉ_6.25Ａｌ_0.25Ｌａ₃Ｚｒ₂Ｏ₁₂）を用いたこと以外は、実施例１８と同様に電極を作製した。

（実施例２９）
固体電解質として、ガーネット型リチウムランタンジルコニウム含有酸化物（Ｌｉ₇Ｌａ₃Ｚｒ₂Ｏ₁₂）の代わりに、ＮＡＳＩＣＯＮ型リチウムアルミチタン含有酸化物（Ｌｉ_1.3Ａｌ_0.3Ｔｉ_1.7(ＰＯ₄)₃）を用いたこと以外は、実施例１８と同様に電極を作製した。

（実施例３０）
固体電解質として、ガーネット型リチウムランタンジルコニウム含有酸化物（Ｌｉ₇Ｌａ₃Ｚｒ₂Ｏ₁₂）の代わりに、ＮＡＳＩＣＯＮ型リチウムジルコニウムカルシウム含有酸化物（Ｌｉ_1.2Ｚｒ_1.9Ｃａ_0.1(ＰＯ₄)₃）を用いたこと以外は、実施例１８と同様に電極を作製した。

（実施例３１）
固体電解質として、ガーネット型リチウムランタンジルコニウム含有酸化物（Ｌｉ₇Ｌａ₃Ｚｒ₂Ｏ₁₂）の代わりに、ペロブスカイト型リチウムランタンチタン含有酸化物（Ｌｉ_0.35Ｌａ_0.55ＴｉＯ₃）を用いたこと以外は、実施例１８と同様に電極を作製した。

（実施例３２）
活物質として、リチウムチタン複合酸化物（Ｌｉ₄Ｔｉ₅Ｏ₁₂）の代わりに、リチウムチタン複合酸化物（Ｌｉ₄Ｔｉ₅Ｏ₁₂）とチタン酸化物（ＴｉＯ₂（Ｂ））との混合物を用いたこと以外は、実施例１８と同様に電極を作製した。

なお、第１スラリーにおけるＬｉ₄Ｔｉ₅Ｏ₁₂、ＴｉＯ₂（Ｂ）、導電剤、及び結着剤の質量比は、４５：４５：５：５とした。また、第２スラリーにおけるＬｉ₄Ｔｉ₅Ｏ₁₂、ＴｉＯ₂（Ｂ）、固体電解質、導電剤、及び結着剤の質量比は、４０：４０：１０：５：５とした。

（実施例３３）
活物質として、チタン酸化物（ＴｉＯ₂（Ｂ））の代わりに、ニオブチタン複合酸化物（ＴｉＮｂ₂Ｏ₇）を用いたこと、及び、電極密度を２．３ｇ／ｃｍ³としたこと以外は、実施例３２と同様に電極を作製した。

（実施例３４）
活物質として、チタン酸化物（ＴｉＯ₂（Ｂ））の代わりに、ナトリウム含有リチウムニオブチタン複合酸化物（Ｌｉ₂Ｎａ_1.8Ｔｉ_5.8Ｎｂ_0.2Ｏ₁₄）を用いたこと、及び、電極密度を２．１ｇ／ｃｍ³としたこと以外は、実施例３２と同様に電極を作製した。

（実施例３５）
活物質として、チタン酸化物（ＴｉＯ₂（Ｂ））の代わりに、ナトリウム含有リチウムニオブチタン複合酸化物（Ｌｉ₂Ｎａ_1.8Ｔｉ_5.8Ｎｂ_0.2Ｏ₁₄）を用いたこと、及び、電極密度を２．１ｇ／ｃｍ³としたこと以外は、実施例３２と同様に電極を作製した。

なお、第１スラリーにおけるＬｉ₄Ｔｉ₅Ｏ₁₂、Ｌｉ₂Ｎａ_1.8Ｔｉ_5.8Ｎｂ_0.2Ｏ₁₄、導電剤、及び結着剤の質量比は、８０：１０：５：５とした。また、第２スラリーにおけるＬｉ₄Ｔｉ₅Ｏ₁₂、Ｌｉ₂Ｎａ_1.8Ｔｉ_5.8Ｎｂ_0.2Ｏ₁₄、固体電解質、導電剤、及び結着剤の質量比は、７１：８：１０：５：５とした。

（実施例３６）
第１スラリーの塗布量を１２０ｇ／ｍ²としたこと、及び、第２スラリーの塗布量を３０ｇ／ｍ²としたこと以外は、実施例１８と同様に電極を作製した。

（実施例３７）
第１スラリーの塗布量を１３５ｇ／ｍ²としたこと、及び、第２スラリーの塗布量を１５ｇ／ｍ²としたこと以外は、実施例１８と同様に電極を作製した。

（比較例８）
第１スラリーの塗布量を４５ｇ／ｍ²としたこと、及び、第２スラリーの塗布量を１０５ｇ／ｍ²としたこと以外は、実施例１８と同様に電極を作製した。

（比較例９）
第１スラリーとして第２スラリーを用いたこと、及び、第２スラリーとして第１スラリーを用いたこと以外は、実施例１８と同様に電極を作製した。

（比較例１０）
活物質として、リチウムチタン複合酸化物（Ｌｉ₄Ｔｉ₅Ｏ₁₂）の代わりにニオブチタン複合酸化物（ＴｉＮｂ₂Ｏ₇）を用いたこと、及び、電極密度を２．５ｇ／ｃｍ³としたこと以外は、比較例９と同様に電極を作製した。

（比較例１１）
第２スラリーとして第１スラリーを用いたこと以外は、実施例１８と同様に電極を作製した。

（比較例１２）
第１スラリーの塗布量を１５０ｇ／ｍ²としたこと、及び、第２スラリーの塗布を省略したこと以外は、実施例１８と同様に電極を作製した。

（比較例１３）
活物質として、リチウムコバルトニッケルマンガン複合酸化物ＬｉＮｉ_0.5Ｃｏ_0.2Ｍｎ_0.3Ｏ₂の代わりにリチウムチタン複合酸化物（Ｌｉ₄Ｔｉ₅Ｏ₁₂）を用いたこと、及び、電極密度を２．０ｇ／ｃｍ³としたこと以外は、比較例７と同様に電極を作製した。この電極では、活物質含有層の厚さ方向に沿って固体電解質粒子の体積割合が減少していた。また、活物質含有層の表面の少なくとも一部が、固体電解質粒子により構成されていた。

（実施例３８）
以下の方法により、図２及び図３に示す非水電解質電池を得た。
先ず、正極、第１セパレータ、負極、及び第２セパレータをこの順で積層させて積層体を得た。この積層体を渦巻き状に捲回した後、９０℃の温度でプレス処理を行い、扁平状電極群を作製した。扁平状電極群の幅は３０ｍｍであり、厚さは３．０ｍｍであった。正極としては、実施例１で得られた電極を用いた。負極としては、実施例１８で得られた電極を用いた。第１及び第２セパレータとしては、厚さ２５μｍのポリエチレン製多孔質フィルムを用いた。

次に、扁平状電極群をラミネートフィルムからなるパック内に収容した後、８０℃の温度で２４時間にわたって真空乾燥を施した。ラミネートフィルムは、厚さ４０μｍのアルミニウム箔の両面にポリプロピレン層を形成して構成され、全体の厚さが０．１ｍｍであった。

真空乾燥後のラミネートフィルムのパック内に、液状非水電解質を注入した後、ヒートシールによりパックを完全密閉した。液状非水電解質としては、混合溶媒に電解質を１Ｍの濃度で溶解させたものを用いた。混合溶媒は、プロピレンカーボネート（ＰＣ）とジエチルカーボネート（ＤＥＣ）とを１：１の体積比で混合したものを用いた。電解質としては、ＬｉＰＦ₆を用いた。

このようにして、図２及び３に示す非水電解質電池を得た。非水電解質電池の幅は３５ｍｍであり、厚さは３．２ｍｍであり、高さは６５ｍｍであった。非水電解質電池の容量は５００ｍＡｈであった。

（実施例３９）
負極として、比較例１２で得られた電極を用いたこと以外は、実施例３８に記載したのと同様の方法で非水電解質電池を得た。

（実施例４０）
正極として、比較例６で得られた電極を用いたこと以外は、実施例３８に記載したのと同様の方法で非水電解質電池を得た。

（実施例４１）
正極として、実施例８で得られた電極を用いたこと以外は、実施例３８に記載したのと同様の方法で非水電解質電池を得た。

（実施例４２）
負極として、実施例３２で得られた電極を用いたこと以外は、実施例３８に記載したのと同様の方法で非水電解質電池を得た。

（比較例１４）
正極として、比較例６で得られた電極を用いたこと、及び、負極として、比較例１２で得られた電極を用いたこと以外は、実施例３８に記載したのと同様の方法で非水電解質電池を得た。

（比較例１５）
正極として、比較例３で得られた電極を用いたこと、及び、負極として、比較例１２で得られた電極を用いたこと以外は、実施例３８に記載したのと同様の方法で非水電解質電池を得た。

（比較例１６）
正極として、比較例６で得られた電極を用いたこと、及び、負極として、比較例９で得られた電極を用いたこと以外は、実施例３８に記載したのと同様の方法で非水電解質電池を得た。

＜各種測定＞
上述した方法で、活物質含有層の厚さＴ、第１活物質部の長さＬ１、第２活物質部の長さＬ２、比Ｌ１／Ｔ、第１活物質部の単位面積当たりの固体電解質粒子の含有量Ｅ１、第２活物質部の単位面積当たりの固体電解質粒子の含有量Ｅ２、第１活物質部の単位面積当たりの活物質粒子の含有量Ｅ３、第２活物質部の単位面積当たりの活物質粒子の含有量Ｅ４、比Ｅ１／Ｅ２及び均一さを算出した。

なお、比較例７及び１３については、最深面から５μｍの厚さの活物質含有層の一部を切削して得られた最深面と平行な断面について得られた単位面積当たりの固体電解質粒子の含有量を、含有量Ｅ１とした。また、最表面から５μｍの厚さの活物質含有層の一部を切削して得られた最表面と平行な断面について得られた単位面積当たりの固体電解質粒子の含有量を、含有量Ｅ２とした。

この結果を表３及び４に示す。

＜レート特性＞
実施例１～３７、及び、比較例１～１３で得られた電極を用いて、レート特性を評価した。具体的には、先ず、３極式セルを作製した。３極式セルの作用極には、実施例１～３７、及び、比較例１～１３で得られた電極を用いた。３極式セルの対極及び参照極としては、リチウム金属を用いた。非水電解質としては、エチレンカーボネート（ＥＣ）とジエチルカーボネート（ＤＥＣ）との混合溶媒にＬｉＰＦ₆を溶解させたものを用いた。混合溶媒におけるＥＣとＤＥＣとの体積比率は１：２であった。ＬｉＰＦ₆の濃度は１．０ｍｏｌ／Ｌとした。

次に、２５℃の温度下で、定電流定電圧充電を行った。実施例１～６、８～１７および比較例１～７は１Ｃの電流値で４．３Ｖ、実施例７は１Ｃの電流値で４．９Ｖの電圧に到達するまで充電し、所定の電圧にて０．０５Ｃの電流値となるまで定電圧充電を行った。実施例１８～２５、２８～３７および比較例８～１３は１Ｃの電流値で１．０Ｖ、実施例２６、２７は１Ｃの電流値で０．０５Ｖの電圧に到達するまで充電し、所定の電圧にて０．０５Ｃの電流値となるまで定電圧充電を行った。充電後、実施例１～１７および比較例１～７では０．２Ｃの電流値で３．２Ｖとなるまで、実施例１８～３７および比較例８～１３は０．２Ｃの電流値で３．０Ｖとなるまでセルを放電した。このときに得られた放電容量を、放電容量Ｗ１とした。

次に、実施例１～６、８～１７および比較例１～７は１Ｃの電流値で４．３Ｖ、実施例７は１Ｃの電流値で４．９Ｖの電圧に到達するまで充電し、所定の電圧にて０．０５Ｃの電流値となるまで定電圧充電を行った。実施例１８～２５、２８～３７および比較例８～１３は１Ｃの電流値で１．０Ｖ、実施例２６、２７は１Ｃの電流値で０．０５Ｖの電圧に到達するまで充電し、所定の電圧にて０．０５Ｃの電流値となるまでセルを再び充電した。充電後、実施例１～１７および比較例１～７では１０Ｃの電流値で３．２Ｖとなるまで、実施例１８～３７および比較例８～１３は１０Ｃの電流値で３．０Ｖとなるまでセルを放電した。このときに得られた放電容量を、放電容量Ｗ２とした。
放電容量Ｗ２を放電容量Ｗ１で除することにより、放電容量率Ｗ２／Ｗ１を得た。

実施例３８～４２、及び、比較例１４～１５で得られた非水電解質電池について、２５℃の温度下で、同様の方法で評価を行った。充電は定電流定電圧充電とし、１Ｃの電流値で２．８Ｖまで定電流充電を行い、２．８Ｖ到達後、電流値が０．０５Ｃとなるまで定電圧充電を行った。放電は２５℃の温度下で、０．２Ｃまたは１０Ｃの定電流放電を行った。放電はセル電圧が１．５Ｖとなるまで行った。得られた値から、放電容量率Ｗ２／Ｗ１を算出した。
この結果を表３、４及び５に示す。

＜エネルギー密度測定＞
実施例１～３７、及び、比較例１～１３で得られた電極について、上述の０．２Ｃ放電時の活物質含有層の重量あたりの容量をエネルギー密度（ｍＡｈ／ｇ）とした。下記の表３及び４から、同じ活物質にて比較した場合、実施例では比較例よりもエネルギー密度が高いことがわかる。これは固体電解質粒子の量および存在位置を適正化しているためであり、過剰に固体電解質粒子を電極層中に含むことなく、エネルギー密度とレート特性を両立できていることを示している。
この結果を表２に示す。

実施例及び比較例に係る電極の製造方法について下記の表１及び表２にまとめる。

上記表１及び表２において、「第１活物質」及び「第２活物質」と表記した列には、活物質の種類を記載している。「固体電解質」と表記した列には、固体電解質の種類を記載している。「第１質量比」と表記した列には、第１スラリーにおける第１活物質、第２活物質、固体電解質、導電剤、及び結着剤の質量比を記載している。「第２質量比」と表記した列には、第２スラリーにおける第１活物質、第２活物質、固体電解質、導電剤、及び結着剤の質量比を記載している。「第１塗布量」と表記した列には、集電体の単位面積当たりの第１スラリーの塗布量を記載している。「第２塗布量」と表記した列には、集電体の単位面積当たりの第２スラリーの塗布量を記載している。

実施例及び比較例に係る電極の特性について下記の表３及び表４にまとめる。

上記表３及び表４において、「厚さＴ」と表記した列には、活物質含有層の厚さを記載している。「長さＬ１」と表記した列には、活物質含有層の厚さ方向と平行な方向である第１方向に沿った第１活物質部の長さを記載している。「長さＬ２」と表記した列には、活物質含有層の厚さ方向と平行な方向である第１方向に沿った第２活物質部の長さを記載している。「Ｌ１／Ｔ」と表記した列には、活物質含有層の厚さＴに占める第１活物質部の長さＬ１の割合を記載している。「含有量Ｅ１」及び「含有量Ｅ２」には、それぞれ、第１活物質部及び第２活物質部における単位面積当たりの固体電解質粒子の含有量を記載している。「含有量Ｅ３」及び「含有量Ｅ４」には、それぞれ、第１活物質部及び第２活物質部における単位面積当たりの活物質粒子の含有量を記載している。「Ｅ１／Ｅ２」と表記した列には、含有量Ｅ１と含有量Ｅ２との比を記載している。「均一さ」と表記した列には、固体電解質粒子が第１及び第２活物質部において均一に分散しているか否かを記載している。「密度」と表記した列には、活物質含有層の密度を記載している。「放電容量率」と表記した列には、０．２Ｃの電流値で放電した際の放電容量に対する１０Ｃの電流値で放電した際の放電容量を記載した。「エネルギー密度」と表記した列には、電極の重量エネルギー密度を記載した。

実施例及び比較例に係る非水電解質電池の特性について下記の表５にまとめる。

実施例１と比較例１及び２との対比、実施例６と比較例４との対比、並びに、実施例１８と比較例８及び９との対比から明らかなように、第１活物質部の長さが０．７Ｔ以上であり、含有量Ｅ１／Ｅ２が０．０１以下である電極は、この何れかの要件を満たさない電極と比較して、高い放電容量率及びエネルギー密度を両立することができた。また、実施例１と比較例３との対比、並びに、実施例１８と比較例１０との対比から明らかなように、第１活物質部の長さが０．７Ｔ以上であり、含有量Ｅ１／Ｅ２が０．０１以下である電極は、これらの要件を満たさない電極と比較して、より高い放電容量率及びエネルギー密度を両立することができた。

また、実施例２～１１、１９～２７、及び３２～３５に示すように、活物質の種類を変更しても高い放電容量率及びエネルギー密度を両立することができた。また、実施例１２～１５及び２８～３１に示すように、固体電解質粒子の種類を変更しても高い放電容量率及びエネルギー密度を両立することができた。

また、比較例７及び１３に係る電極は、高い放電容量率及びエネルギー密度を両立できなかった。この理由は、レート特性を向上させるためには、固体電解質は電極層のセパレータ側に存在することが重要であるが、比較例７及び１３では電極層の表面側だけでなく、電極層の集電箔側まで濃度勾配をつけて存在させているため、一定のレート特性改善は見られるが、エネルギー密度は低下したためと考えられる。

以上説明した少なくとも１つの実施形態に係る電極は、固体電解質粒子を含む第２活物質部と、第２活物質部と比較して固体電解質粒子の含有量が少ない若しくは固体電解質粒子を含まない第１活物質部とを含む。したがって、この電極を用いると、レート特性及びエネルギー密度に優れた二次電池を実現できる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［１］
集電体と、前記集電体上に設けられた活物質含有層とを備え、
前記活物質含有層は、厚さ方向に沿って互いに積層され、活物質粒子をそれぞれ含む第１活物質部及び第２活物質部を含み、
前記第１活物質部は、前記集電体と前記第２活物質部との間に位置し、前記厚さ方向と平行な方向である第１方向に沿った前記第１活物質部の長さは、前記活物質含有層の厚さＴに対して０．７Ｔ以上０．９５Ｔ以下の範囲内にあり、
前記第２活物質部は固体電解質粒子を更に含み、
前記第１活物質部の単位面積当たりの固体電解質粒子の含有量Ｅ１（０を含む）と、前記第２活物質部の単位面積当たりの固体電解質粒子の含有量Ｅ２との比Ｅ１／Ｅ２は、０以上０．０１以下である電極。
［２］
前記第２活物質部において、前記活物質粒子及び前記固体電解質粒子は均一に混合されている［１］に記載の電極。
［３］
前記第１活物質部の単位面積当たりの固体電解質粒子の含有量Ｅ１は、０．１ａｔｍ％以下（０を含む）である［１］又は［２］に記載の電極。
［４］
前記第２活物質部の単位面積当たりの固体電解質粒子の含有量Ｅ２は、７ａｔｍ％以上２０ａｔｍ％以下である［１］乃至［３］の何れか１項に記載の電極。
［５］
前記第１活物質部の単位面積当たりの活物質粒子の含有量は、５０ａｔｍ％以上９０ａｔｍ％以下である［１］乃至［４］の何れか１項に記載の電極。
［６］
前記第２活物質部の単位面積当たりの活物質粒子の含有量は、３０ａｔｍ％以上８５ａｔｍ％以下である［１］乃至［５］の何れか１項に記載の電極。
［７］
前記活物質粒子は、リチウムマンガン複合酸化物、リチウムニッケル複合酸化物、リチウムコバルト複合酸化物、リチウムニッケルコバルト複合酸化物、リチウムマンガンニッケル複合酸化物、リチウムマンガンコバルト複合酸化物、リチウムリン酸鉄、及び、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物からなる群より選ばれる少なくとも１種を含む［１］乃至［６］の何れか１項に記載の電極。
［８］
前記活物質粒子は、二酸化チタン、チタン複合酸化物、ニオブチタン複合酸化物、及び、ナトリウム含有チタン複合酸化物からなる群より選ばれる少なくとも１種を含む［１］乃至［６］の何れか１項に記載の電極。
［９］
前記固体電解質粒子は、ペロブスカイト型リチウムランタンチタン含有酸化物、ガーネット型リチウムランタンジルコニウム含有酸化物、ＮＡＳＩＣＯＮ型リチウムアルミニウムチタン含有酸化物、及び、リチウムカルシウムジルコニウム含有酸化物からなる群より選ばれる少なくとも１種を含む［１］乃至［８］の何れか１項に記載の電極。
［１０］
正極と、負極と、電解質とを備え、
前記正極及び前記負極の少なくとも一方は、［１］乃至［９］の何れか１項に記載の電極である二次電池。
［１１］
［１０］に記載の二次電池を具備する電池パック。
［１２］
通電用の外部端子と、
保護回路とを更に具備する［１１］に記載の電池パック。
［１３］
複数の前記二次電池を具備し、
前記二次電池が、直列、並列、又は直列及び並列を組み合わせて電気的に接続されている［１１］又は［１２］に記載の電池パック。
［１４］
［１１］乃至［１３］の何れか１項に記載の電池パックを搭載した車両。
［１５］
前記車両の運動エネルギーを回生エネルギーに変換する機構を含む［１４］に記載の車両。

１…電極群、２…外装部材、３…負極、３ａ…負極集電体、３ｂ…負極活物質含有層、３ｃ…負極集電タブ、４…セパレータ、５…正極、５ａ…正極集電体、５ｂ…正極活物質含有層、６…負極端子、７…正極端子、２１…バスバー、２２…正極側リード、２２ａ…他端、２３…負極側リード、２３ａ…他端、２４…粘着テープ、３１…収容容器、３２…蓋、３３…保護シート、３４…プリント配線基板、３５…配線、４０…車両本体、４１…車両用電源、４２…電気制御装置、４３…外部端子、４４…インバータ、４５…駆動モータ、１００…二次電池、２００…組電池、２００ａ…組電池、２００ｂ…組電池、２００ｃ…組電池、３００…電池パック、３００ａ…電池パック、３００ｂ…電池パック、３００ｃ…電池パック、３０１ａ…組電池監視装置、３０１ｂ…組電池監視装置、３０１ｃ…組電池監視装置、３４２…正極側コネクタ、３４３…負極側コネクタ、３４５…サーミスタ、３４４…保護回路、３４２ａ…配線、３４３ａ…配線、３５０…通電用の外部端子、３５２…正側端子、３５３…負側端子、３４８ａ…プラス側配線、３４８ｂ…マイナス側配線、４００…車両、４１１…電池管理装置、４１２…通信バス、４１３…正極端子、４１４…負極端子、４１５…スイッチ装置、４１６…電流検出部、４１７…負極入力端子、４１８…正極入力端子、Ｌ１…接続ライン、Ｌ２…接続ライン、Ｗ…駆動輪。

Claims (15)

1. 正極と、負極と、電解質と、セパレータとを備え、
   前記正極及び前記負極の少なくとも一方の電極は、
   集電体と、前記集電体上に設けられた活物質含有層とを備え、
   前記活物質含有層は、厚さ方向に沿って互いに積層され、活物質粒子をそれぞれ含む第１活物質部及び第２活物質部を含み、
   前記第１活物質部は、前記集電体と前記第２活物質部との間に位置し、前記厚さ方向と平行な方向である第１方向に沿った前記第１活物質部の長さは、前記活物質含有層の厚さＴに対して０．７Ｔ以上０．９５Ｔ以下の範囲内にあり、
   前記第２活物質部は固体電解質粒子を更に含み、
   前記第１活物質部の単位面積当たりの固体電解質粒子の含有量Ｅ１（０を含む）と、前記第２活物質部の単位面積当たりの固体電解質粒子の含有量Ｅ２との比Ｅ１／Ｅ２は、０以上０．０１以下であり、
   前記電解質は、液状非水電解質又はゲル状非水電解質である、二次電池。
2. 前記第２活物質部において、前記活物質粒子及び前記固体電解質粒子は均一に混合されている請求項１に記載の二次電池。
3. 前記第１活物質部の単位面積当たりの固体電解質粒子の含有量Ｅ１は、０．１ａｔｍ％以下（０を含む）である請求項１又は２に記載の二次電池。
4. 前記第２活物質部の単位面積当たりの固体電解質粒子の含有量Ｅ２は、７ａｔｍ％以上２０ａｔｍ％以下である請求項１乃至３の何れか１項に記載の二次電池。
5. 前記第１活物質部の単位面積当たりの活物質粒子の含有量は、５０ａｔｍ％以上９０ａｔｍ％以下である請求項１乃至４の何れか１項に記載の二次電池。
6. 前記第２活物質部の単位面積当たりの活物質粒子の含有量は、３０ａｔｍ％以上８５ａｔｍ％以下である請求項１乃至５の何れか１項に記載の二次電池。
7. 前記活物質粒子は、リチウムマンガン複合酸化物、リチウムニッケル複合酸化物、リチウムコバルト複合酸化物、リチウムニッケルコバルト複合酸化物、リチウムマンガンニッケル複合酸化物、リチウムマンガンコバルト複合酸化物、リチウムリン酸鉄、及び、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物からなる群より選ばれる少なくとも１種を含む請求項１乃至６の何れか１項に記載の二次電池。
8. 前記活物質粒子は、二酸化チタン、チタン複合酸化物、ニオブチタン複合酸化物、及び、ナトリウム含有チタン複合酸化物からなる群より選ばれる少なくとも１種を含む請求項１乃至６の何れか１項に記載の二次電池。
9. 前記固体電解質粒子は、ペロブスカイト型リチウムランタンチタン含有酸化物、ガーネット型リチウムランタンジルコニウム含有酸化物、ＮＡＳＩＣＯＮ型リチウムアルミニウムチタン含有酸化物、及び、リチウムカルシウムジルコニウム含有酸化物からなる群より選ばれる少なくとも１種を含む請求項１乃至８の何れか１項に記載の二次電池。
10. 前記比Ｅ１／Ｅ２は、０．００４５以上０．０１以下である請求項１乃至９の何れか１項に記載の二次電池。
11. 請求項１乃至１０の何れか１項に記載の二次電池を具備する電池パック。
12. 通電用の外部端子と、
    保護回路とを更に具備する請求項１１に記載の電池パック。
13. 複数の前記二次電池を具備し、
    前記二次電池が、直列、並列、又は直列及び並列を組み合わせて電気的に接続されている請求項１１又は１２に記載の電池パック。
14. 請求項１１乃至１３の何れか１項に記載の電池パックを搭載した車両。
15. 前記車両の運動エネルギーを回生エネルギーに変換する機構を含む請求項１４に記載の車両。
    

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