JPH11283676A - 非水電解質リチウム二次電池およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電位ムラが少なく、製造適性の優れた非水電
解質リチウム二次電池を提供することを課題とする。 【解決手段】 各々が集電体の両面に合剤層を有する正
極及び負極並びに非水電解質を含む非水電解質リチウム
二次電池において、該正極及び負極の集電体の少なくと
も一方がその表裏面を連通する１つ又は複数の孔のある
有孔集電体であり、かつ該有孔集電体上の両面の合剤層
のうちの少なくとも一層の表面にリチウム金属箔が圧着
されていることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、放電容量が高く製
造のしやすい非水電解質リチウム二次電池に関する。

【０００２】

【従来の技術】リチウムおよびリチウム合金を負極活物
質とするリチウム二次電池では負極が高容量密度である
ことを利点とするが金属リチウムの析出（デンドライト
発生）による安全上の問題とこれが原因となるサイクル
寿命の低下が実用上の障害となる。これを改善するた
め、負極にリチウムをイオン状態で可逆的にインターカ
レート（挿入及び放出）する材料として各種の炭素質材
料や金属酸化物材料が開発され、同じくリチウムイオン
の可逆的な挿入放出が可能なリチウム含有酸化物を正極
活物質に組み合わせて、いわゆるロッキングチェア型の
リチウムイオン二次電池が開発され、現在汎用の４Ｖ級
二次電池として量産されている。

【０００３】しかしながら、負極に用いる炭素質材料や
金属酸化物材料は、挿入されたリチウムが全量は放出さ
れないという不可逆性を持つことが知られている。この
ため、不可逆性の低い材料の開発や予め少量のリチウム
を挿入した材料の合成等が試みられている。また、国際
公開番号ＷＯ９６／２７９１０号には金属リチウムの薄
膜を短冊状に電極合剤上に貼り付けた電極を用いること
が記載されている。しかしながらこの方法では、短冊状
にリチウム箔を裁断したり貼り付けたりする工程上の負
荷が大きいこと、リチウムを貼り付けた部分と貼り付け
ない部分とで、リチウムが電解液と接触して溶解し電極
材料に吸蔵されるリチウムイオンの分布にばらつきが生
じる等の問題点があった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は上述の
ような問題を解決した製造適性のある非水電解質リチウ
ム二次電池の製造方法を提供することにある。本発明の
他の課題は放電容量に優れた高容量型の非水電解質リチ
ウム二次電池を提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の課題は、各々が集
電体の両面に合剤層を有する正極及び負極並びに非水電
解質を含む非水電解質リチウム二次電池において、該正
極及び負極の集電体の少なくとも一方がその表裏面を連
通する１つ又は複数の孔のある有孔集電体であり、かつ
該有孔集電体上の両面の合剤層のうちの少なくとも一層
の表面にリチウム金属箔が圧着されていることを特徴と
する非水電解質リチウム二次電池により解決するに至っ
た。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下に本発明の好ましい形態につ
いて列挙するが、本発明はこれらに限定されるものでは
ない。

【０００７】（１）各々が集電体の両面に合剤層を有す
る正極及び負極並びに非水電解質を含む非水電解質リチ
ウム二次電池において、該正極及び負極の集電体の少な
くとも一方がその表裏面を連通する１つ又は複数の孔の
ある有孔集電体であり、かつ該有孔集電体上の両面の合
剤層のうちの少なくとも一層の表面にリチウム金属箔が
圧着されていることを特徴とする非水電解質リチウム二
次電池。

【０００８】（２）該有孔集電体の孔の開口率が０．１
％以上、１０％以下であることを特徴とする項１に記載
の非水電解質リチウム二次電池。

【０００９】（３）該有孔集電体の１つの孔の大きさが
１×１０^-7cm² 以上、１×１０^-2cm ² 以下であることを
特徴とする項１または２に記載の非水電解質リチウム二
次電池。

【００１０】（４）該有孔集電体の孔が貫通孔であるこ
とを特徴とする項１から３のいずれかに記載の非水電解
質リチウム二次電池。

【００１１】（５）リチウム金属箔が圧着されているの
が、有孔集電体上の合剤層の片面であることを特徴とす
る項１から４のいずれかに記載の非水電解質リチウム二
次電池。

【００１２】（６）圧着させたリチウム金属箔が、圧着
したリチウム金属箔が存在する面の合剤層の表面の８０
％以上を被覆していることを特徴とする項１から５のい
ずれかに記載の非水電解質リチウム二次電池。

【００１３】（７）該リチウム金属箔の厚みが６０μｍ
以下、かつ厚み変動率が平均厚みに対して２０％以下で
あることを特徴とする項１から６のいずれかに記載の非
水電解質リチウム二次電池。

【００１４】（８）リチウム金属箔が圧着されている電
極が負極であることを特徴とする項１から７のいずれか
に記載の非水電解質リチウム二次電池。

【００１５】（９）対向する正極を片面にしか有さない
負極の部分の合剤塗布量が、対向する正極を両面に有す
る負極の部分の合剤塗布量のａ倍（ここで、０．３＜ａ
＜０．７）であるとき、該リチウムの圧着量は０．８×
ａ〜１．１×ａ倍であることを特徴とする項８に記載の
非水電解質リチウム二次電池。

【００１６】（１０）該負極が少なくとも１種の錫を含
有する複合酸化物を含むことを特徴とする項１から９の
いずれかに記載の非水電解質リチウム二次電池。

【００１７】（１１）項１から１０のいずれかに記載の
電極とセパレーターを積層及び巻回して巻回電極群を作
成した後、該巻回電極群を電池缶に挿入することを特徴
とする非水電解質リチウム二次電池の製造方法。

【００１８】（１２）該巻回電極群において、リチウム
金属箔が圧着されているのが、負極の外側面であること
を特徴とする項１１に記載の非水電解質リチウム二次電
池の製造方法。

【００１９】（１３）該巻回電極群の最内周及び最外周
に合剤層を有する電極が負極であり、最内周及び最外周
部分の負極は合剤層を片面にしか有さないことを特徴と
する項１１または１２に記載の非水電解質リチウム二次
電池の製造方法。

【００２０】（１４）該巻回電極群を電池缶に挿入した
後、該電池缶に電解質の注入から、電池缶をかしめて封
口するまでの工程を２０℃以下で行うことを特徴とする
項１１から１３のいずれかに記載の非水電解質リチウム
二次電池の製造方法。

【００２１】（１５）該巻回電極群を電池缶に挿入、電
解質を電池缶に注入、電池缶をかしめて封口した後、活
性化前にエージングすることを特徴とする項１１から１
４のいずれかに記載の非水電解質リチウム二次電池の製
造方法。

【００２２】（１６）該活性化前のエージングが２０℃
以上、６０℃以下の温度で、１日以上１０日以下行うこ
とを特徴とする項１５に記載の非水電解質リチウム二次
電池の製造方法。

【００２３】以下、本発明について詳細に説明する。本
実施の形態の電池は、以下で詳述する集電体の両面に電
極合剤を塗布してなる正極及び負極並びにセパレーター
を、セパレーターが正負極を隔てるように配置して積層
及び／又は巻回した電極群を、電池缶に挿入し、電解質
を電池缶に注入した後封口し、適宜エージングを施して
製作する。電池の形態としてはいわゆる角型、円筒型、
シート状等のいずれであってもよい。

【００２４】図１は、巻回前の電極群の側面図である。
巻芯２０は、例えば直径が３．５ｍｍであり、シート状
の２枚の絶縁性セパレータ２１と２２の一端近傍を折り
返すように挟む。正極集電体２３は、上面（内周面）に
薄い正極合剤層４４ａが塗布され、下面（外周面）に厚
い正極合剤層４４ｂが塗布されており、先端ＣＴの近傍
の両面には正極合剤が塗布されていない。正極リード２
４は、正極集電体２３の上の正極合剤が塗布されていな
い部分に接合されている。負極集電体２６は、上面に薄
い負極合剤層２７ａが塗布され、下面に厚い負極合剤層
２７ｂが塗布されており、先端ＣＴの近傍の両面には負
極合剤が塗布されていない。正極合剤層４４ａは、正極
合剤層４４ｂよりも巻回外側（図の右側）に長さＬ１だ
けずれ、負極合剤層２７ａは、負極合剤層４４ｂよりも
巻回外側に長さＬ１だけずれている。

【００２５】正極集電体２３負極集電体２６は、それぞ
れ多数の孔５４ａ及び５４ｂを有する。リチウム二次電
池では、リチウムイオンが負極集電体２６の孔５４ｂを
通って上面の負極合剤２７ａと下面の負極合剤２７ｂと
の間を自由に移動できる。正極３５も同様に、孔５４ａ
を通って正極合剤４４ａと４４ｂとの間をリチウムイオ
ンが移動できる。集電体２３及び２６に孔５４ａ及び５
４ｂを設けることにより、リチウムイオンが集電体２３
及び２６を通過できるので、正極３５及び負極３６の電
位ムラが少なくなり、電池の性能が向上する。集電体の
孔５４ａおよび５４ｂは、１つでも複数でもよいが、多
数が好ましい。

【００２６】負極合剤２７ａ、２７ｂを活性化させるた
めに、負極合剤２７ａ、２７ｂにＬｉを予備挿入する必
要がある。そのため、下面（外周面）の負極合剤の表面
にＬｉ箔５３を貼り付ける。その後、巻芯２０を軸とし
て電極を巻回し、巻回電極群を作成し、その巻回電極群
を電池缶に挿入し、電極缶に電解質を注入し、電池缶を
封口した後、エージングする。このエージング処理によ
り、Ｌｉ箔５３は、下面の合剤２７ｂに拡散し、さらに
集電体の孔５４ｂを通過して上面の負極合剤２７ａに拡
散する。

【００２７】集電体２６に孔がない場合には、下面の負
極合剤２７ｂにのみＬｉ箔５３が拡散し、上面の負極合
剤２７ａにはＬｉ箔が拡散しない。その場合には、下面
の負極合剤２７ｂ上だけではなく、上面の負極合剤２７
ａ上にもＬｉ箔を設ける必要がある。

【００２８】集電体２６が孔５４ｂを有する場合にも、
両面の負極合剤２７ａ、２７ｂ上にＬｉ箔を設けてもよ
いが、量産するためには片面にのみＬｉ箔を設ける方が
工程コスト及び作業時間の点から有利である。Ｌｉ箔は
負極合剤２７ａ及び２７ｂの表面のいずれかに設けても
よい。ただし、外周面の負極合剤２７ｂ上に設けた方
が、内周面の負極合剤２７ａ上に設ける場合に比べ、エ
ージング時にＬｉ箔が溶けやすいので好ましい。

【００２９】なお、Ｌｉ箔は、正極合剤の表面に設けて
もよい。集電体の材料としては、正極はアルミニウム、
ステンレス鋼、ニッケル、チタン、またはこれらの合金
が好ましく、負極は銅、ステンレス鋼、ニッケル、チタ
ン、またはこれらの合金が好ましい。正極にはアルミニ
ウム箔、負極には銅箔を用いるのが特に好ましい。

【００３０】集電体の形態は有孔の箔、エキスパンドメ
タルであってもよいし、特開昭５９−１８５７８号、同
６１−７４２６８号等に記載の発泡金属、多孔質発泡金
属、１〜２０μｍ程度の金属繊維からなる金属繊維シー
トや金網であってもよい。

【００３１】上記の有孔集電体の孔は、開口率が０．１
％以上、１０％以下が好ましく、１％以上、１０％以下
が特に好ましい。有孔集電体の孔の大きさは１×１０^-7
cm²以上、１×１０^-2cm² 以下が好ましく、３×１０^-6c
m² 以上、２×１０^-3cm² 以下が特に好ましい。

【００３２】孔は、リチウムイオンが透過（通過）でき
るように、集電体の表裏面を連通していることが必要で
ある。連通する孔は、リチウムイオンが透過できる孔を
意味し、直線状の貫通孔のみならず、迷路状につながっ
た孔も含む。特に好ましいのは、リチウムイオンを短時
間で集電体を透過できるようにするため、孔が集電体を
貫通している場合である。

【００３３】正極集電体２３は、巻芯２０とセパレータ
２１の間に挟まれて巻回される。負極集電体２６は、２
枚のセパレータ２１と２２の間に挟まれて巻回される。
正極集電体２３の一部５１は、負極集電体２６の先端Ｃ
Ｔがセパレータ２１を挟んで対向する正極集電体２３の
部分である。部分５１において、正極集電体２３の巻芯
２０側の面に正極リード２４が接合されている。すなわ
ち、正極集電体２３上で正極リード２４が接合されてい
る部分は、セパレータ２１を挟んで負極集電体２６の先
端ＣＴの端部と対向する。

【００３４】正極リード２４を正極集電体２３に接合す
る際にバリが生じ、正極リード２４に対向するセパレー
タ２１が破損することがある。例えば、セパレータ２１
の厚さは１〜２０μｍであり、正極集電体２３の厚さは
２〜１５μｍである。その部分でセパレータ２１が破損
すると、正極集電体２３と負極集電体２６が短絡してし
まう。そのような短絡を回避するため、以下の対策を行
なう。

【００３５】負極集電体２６の一部５２は、正極リード
２４が接合された正極集電体２３の部分にセパレータ２
１を挟んで対向する負極シート３６の先端ＣＴの周辺部
分である。部分５２の面（表面）を絶縁性材料３０で被
覆する。当該ＣＴの周辺部の表面及び裏面を覆うように
絶縁性材料を被覆してもよい。絶縁性材料３０は、負極
集電体２６の露出部に設けることが好ましいが、負極集
電体２６の先端ＣＴまで負極合剤を設けて負極合剤上に
絶縁性材料を設けてもよい。絶縁性材料で被覆するに
は、樹脂を塗布したり、絶縁テープを貼り付ければよ
い。絶縁性材料は、粘着性絶縁テープが好ましい。

【００３６】絶縁性材料３０で負極集電体２６を被覆す
れば、正極リード２４のバリがセパレータ２１を貫通し
ても絶縁性材料３０によって保護される。正極リード２
４のバリと負極集電体２６の接触を回避することができ
るので、正極３５と負極３６の短絡を防止できる。ま
た、巻回時に負極集電体２６にオレが生じても、オレの
部分が絶縁性材料で保護されるので、内部短絡を防止す
ることができる。

【００３７】正極シート３５と負極シート３６は、間に
セパレータ２１、２２を挟んで、巻回機で巻回される。
電極シートは、３段階に分けて徐々に厚くなるので、巻
回しやすく、真円度の高い電極の巻回群を作成すること
ができる。さらに、電極シートは、上面の電極合剤４４
ａ又は２７ａが下面の電極合剤４４ｂ又は２７ｂよりも
薄いので、巻回しやすく、真円度の高い巻回群を作成す
ることができる。これにより、巻回時に電極シートが切
断されたり、真円度の低い巻回群が作成されて、巻回群
が電池缶に挿入できない不都合を防止できる。

【００３８】有孔集電体を有する電極は、有孔集電体の
両面に形成される合剤層の少なくとも片側にリチウム金
属箔が圧着されていることが好ましい。合剤層上のリチ
ウム金属箔の被覆量は、圧着したリチウム金属が存在す
る側（面）の合剤層の表面の８０％以上であることが好
ましい。被覆しているリチウム金属箔の厚みは６０μｍ
以下、かつ厚み変動率が平均厚みに対して２０％以下で
ある場合が好ましい。特に好ましいのは、厚みが１０〜
４０μｍで厚み変動率が１０％以下のリチウム金属箔で
ある。

【００３９】リチウム金属箔が圧着されている電極は、
負極である場合が好ましい。電極群が巻回電極群である
場合には、リチウム金属箔を圧着する面は、負極の外側
面であることが好ましい。積層電極群もしくは巻回電極
群の最外周電極が負極である場合には、この負極の外周
側合剤層は対向する正極を有さないため、外周層に圧着
するリチウム金属箔の量を調節することが好ましい。対
向する正極を片面にしか有さない負極部分の合剤塗布量
が、対向する正極を両面に有する負極部分の合剤塗布量
のａ倍であるとき、該リチウムの圧着量は０．８×ａ倍
〜１．１×ａ倍であり、ここで、ａは、０．３＜ａ＜
０．７の関係を満足する。より好ましいａは０．４＜ａ
＜０．６である。

【００４０】図２は、最外周及び最内周に合剤を有する
電極が負極である巻回電極群を示す。正極６０ｐは、集
電体６１ｐの内側面に正極合剤６２ｐを有し、外周面に
正極合剤６３ｐを有する。負極６０ｎは、最外周及び最
内周を除き、集電体６１ｎの内側面に負極合剤６２ｎを
有し、外側面に負極合剤６３ｎを有する。この巻回電極
群は、合剤層を有するのは最外周が負極６０ｎであり、
最内周も負極６０ｎである。

【００４１】最外周の負極６０ｎは、内側には正極６０
ｐが対向しているが、外側には正極６０ｐが対向してい
ない。最外周の負極の集電体６１ｎでは、正極６０ｐが
対向する内側面にのみ負極合剤６２ｎを設け、正極６０
ｐが対向しない外側面には負極合剤を設けない。仮に、
最外周の負極６０ｎにおいても、集電体６１ｎの両側に
負極合剤を設けると、外側面の負極合剤が正極６０ｐに
対向していないため、そこから無駄なエネルギが放出さ
れてしまい、電池のサイクル寿命が短くなってしまう。
図２のように、最外周の負極６０ｎにおいて、内側面に
のみ負極合剤６２ｎを設けることにより、充放電の効率
を高め、サイクル寿命を長くすることができる。

【００４２】最内周の負極６０ｎは、外側（電極群側）
には正極６０ｐの合剤層が対向しているが、内側（中心
空洞側）には正極６０ｐの合剤層が対向していない。最
内周の負極６０ｎでは、正極６０ｐの合剤層が対向する
外側面にのみ負極合剤６３ｎを設け、正極６０ｐの合剤
層が対向しない内側面には負極合剤を設けない。上記と
同じ理由により、電池のサイクル寿命を長くすることが
できる。

【００４３】上記のように、負極合剤にリチウムを予備
挿入するために、負極の外側面の表面にリチウム箔を圧
着することが好ましい。最内周及び最外周の負極部分Ｐ
Ａは、片面にのみ負極合剤を有し、それ以外の負極部分
（中央部の負極部分）ＰＢは、両面に負極合剤を有す
る。最内周及び最外周の負極部分ＰＡの負極合剤の量
は、中央部の負極部分ＰＢの負極合剤の量の約１／２で
ある。上記の圧着するリチウム箔の量は、負極合剤の量
に比例することが好ましい。したがって、最内周及び最
外周の負極部分ＰＡに圧着するリチウム箔の量は、中央
部の負極部分ＰＢに圧着するリチウム箔の量の約１／２
にするのが好ましい。例えば、中央部の負極部分ＰＢに
は所定の厚みリチウム箔を全面に圧着し、最内周及び最
外周の負極部分ＰＡには、同じ厚みのリチウム箔を選択
的に配置（たとえば、点在）するか約１／２厚みの箔を
貼り付ければよい。

【００４４】最外周の負極部分では、集電体６１ｎ上に
リチウム箔を圧着する。集電体６１ｎは孔を有するの
で、エージング処理により、その孔を通してリチウムが
内側面の負極合剤６２ｎに拡散する。同様に、中央部の
負極部分ＰＢでは、リチウムがまず外側面の負極合剤６
３ｎに拡散し、続いて集電体６１ｎの孔を通って内側面
の負極合剤６２ｎに拡散する。

【００４５】巻回電極群の最内周及び最外周の電極が正
極である場合には、最内周及び最外周部分の正極は合剤
層を片面にしか有さない形態であることが好ましい。

【００４６】負極に圧着するリチウム箔の厚みは、負極
へのリチウムの挿入量により決めることができる。リチ
ウムの挿入は、リチウムを対極としたときに負極が０．
０１Ｖまで挿入することができるが、本実施例の形態に
おいては、負極材料の有する不可逆容量を補償するため
にリチウムを部分的に挿入する方法であり、リチウムを
対極としたときに負極が０．３Ｖまで挿入する方法を用
いる。

【００４７】リチウム金属箔としては、純度９０重量％
以上のものが好ましく、９８重量％以上のものが特に好
ましい。負極シート上のリチウムの重ね合せパターンと
してはシート全面に重ね合わせることが好ましいが、負
極材料に予備挿入されたリチウムはエージングによって
徐々に負極材料中に拡散するため、シート全面ではなく
ストライプ、枠状、円板状のいずれかの部分的重ね合わ
せであってもよい。ここで言う重ね合せとは、負極合剤
層上に直接、または以下で説明する補助層を有するシー
ト上にリチウム金属箔を圧着することを意味する。

【００４８】リチウムを主体とした金属箔の切断、貼り
付け等のハンドリング雰囲気は露点−３０℃以下−８０
℃以上のドライエアー又はアルゴンガス雰囲気下が好ま
しい。ドライエアーの場合は露点−４０℃以下−８０℃
以上がさらに好ましい。また、ハンドリング時には炭酸
ガスを併用してもよい。特にアルゴンガス雰囲気の場合
は炭酸ガスを併用することが好ましい。

【００４９】図３は、シリンダ型電池の断面図である。
電池の形状はシリンダ、角のいずれにも適用できる。巻
芯をシリンダ形にすれば、シリンダ型電池を製造するこ
とができ、巻芯を角形にすれば、角型電池を製造するこ
とができる。電池は、セパレーター４と共に巻回した正
極シート３と負極シート２を電池缶１に挿入し、電池缶
１と負極シート２を電気的に接続し、電解液を注入し封
口して形成する。端子キャップ１３は正極端子を兼ね、
ガスケット７を介して電池缶１の上部口に嵌合される。
正極シート３は、正極リード８、溶接プレート１５、防
爆弁体９、電流遮断スイッチ１０、正温度係数抵抗（以
下、ＰＴＣという）リング１１を介して端子キャップ１
３に電気的に接続される。

【００５０】封口体は、上から順に端子キャップ１３、
ＰＴＣリング１１、電流遮断スイッチ１０、防爆弁体９
が重ねられ、ガスケット７に嵌入支持される。端子キャ
ップ１３は、電池の表面露出部分であり、防爆弁体９は
電池内側である。絶縁カバー１６は、防爆弁体９の上側
の表面を覆う。電流遮断スイッチ１０は、第一導通体１
０ａと第二導通体１０ｂと絶縁リング１０ｃを有する。

【００５１】電極群は、正極シート３と負極シート２
を、間にセパレータ４を挟んで巻回したものである。そ
の電極群と防爆弁体９の間に、上部絶縁板６が配置され
る。上部絶縁板６は、電極群と封口体を絶縁すると共
に、電極群と電池缶１を絶縁する。電極群と電池缶１の
間に下部絶縁板５を配置し、電極群と電池缶１を絶縁す
る。

【００５２】ＰＴＣリング１１は電池内温度が上昇する
と抵抗が増大して電流を遮断する機能をもつ。電流遮断
スイッチ１０は、第一導通体１０ａと絶縁リング１０ｃ
と第二導通体１０ｂの積層構造体であり、第一導通体１
０ａは防爆弁体９側に配置され貫通孔を有し、第二導通
体１０ｂはＰＴＣリング１１側すなわち端子キャップ１
３側に配置され貫通孔を有する構造である。第一導通体
１０ａと第二導通体１０ｂとは中央部で電気的に接続さ
れ、該第一導通体１０ａの該接続部の周囲に肉薄部を有
している。防爆弁体９は、内圧上昇時に電極群側とは反
対側へ変形できるもので、上記した第一導通体１０ａの
中央接続部を押し上げることができるものであれば良
い。電池内の異常反応により、内圧が上昇すると防爆弁
体９が変形して電流遮断スイッチ１０の第一導通体１０
ａと第二導通体１０ｂの接続部分を破断して電流を遮断
し、さらに圧力が増加すると防爆弁体９の肉薄部が破壊
して圧力を放出する。この時電流遮断スイッチ１０を防
爆弁体９の電極群側とは反対側に配置しているので、遮
断部においてスパークが生じても、電解液蒸気への引火
を原因とする電池の破裂が防止される。

【００５３】正極（あるいは負極）は、正極合剤（ある
いは負極合剤）を集電体上に塗設、成形して作ることが
できる。正極合剤（あるいは負極合剤）には、正極活物
質（あるいは負極材料）の他、導電剤、結着剤、分散
剤、フィラー、イオン導電剤、圧力増強剤や各種添加剤
を含むことができる。これらの電極は、円盤状、板状で
あってもよいが、柔軟性のあるシート状であると好まし
い。

【００５４】以下に電極合剤に使用される材料について
説明する。正極活物質は、リチウム含有遷移金属酸化物
が好ましい。リチウム含有遷移金属酸化物は、Ｔｉ、
Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｗから選ば
れる少なくとも１種の遷移金属元素とリチウムとを主と
して含有する酸化物であって、リチウムと遷移金属のモ
ル比が０．３乃至２．２の化合物である。

【００５５】より好ましくは、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、
Ｃｏ、Ｎｉから選ばれる少なくとも１種の遷移金属元素
とリチウムとを主として含有する酸化物であって、リチ
ウムと遷移金属のモル比が０．３乃至２．２の化合物で
ある。なお主として存在する遷移金属に対し３０モルパ
ーセント未満の範囲でＡｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｇｅ、Ｓｎ、
Ｐｂ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｓｉ、Ｐ、Ｂなどを含有していても
良い。

【００５６】さらに好ましいリチウム含有遷移金属酸化
物は、Ｌｉ_x ＣｏＯ₂ 、Ｌｉ_x ＮｉＯ₂ 、Ｌｉ_x ＭｎＯ
₂ 、Ｌｉ_x Ｃｏ_a Ｎｉ_1-a Ｏ₂ 、Ｌｉ_x Ｃｏ_b Ｖ_1-b Ｏ
_z 、Ｌｉ_x Ｃｏ_b Ｆｅ_1-b Ｏ₂ 、Ｌｉ_x Ｍｎ₂ Ｏ₄ 、Ｌ
ｉ_x Ｍｎ_c Ｃｏ_2-c Ｏ₄ 、Ｌｉ_x Ｍｎ_c Ｎｉ_2-c Ｏ₄ 、
Ｌｉ_x Ｍｎ_c Ｖ_2-c Ｏ₄ 、Ｌｉ_x Ｍｎ_c Ｆｅ_2-c Ｏ
₄（ここでｘ＝０．０２〜１．２、ａ＝０．１〜０．
９、ｂ＝０．８〜０．９８、ｃ＝１．６〜１．９６、ｚ
＝２．０１〜２．３）である。

【００５７】最も好ましいリチウム含有遷移金属酸化物
としては、Ｌｉ_x ＣｏＯ₂ 、Ｌｉ_xＮｉＯ₂ 、Ｌｉ_x Ｍ
ｎＯ₂ 、Ｌｉ_x Ｃｏ_a Ｎｉ_1-a Ｏ₂ 、Ｌｉ_x Ｍｎ₂ Ｏ
₄ 、Ｌｉ_x Ｃｏ_b Ｖ_1-b Ｏ_z （ｘ＝０．０２〜１．２、
ａ＝０．１〜０．９、ｂ＝０．９〜０．９８、ｚ＝２．
０１〜２．３）が挙げられる。なお、ｘの値は充放電開
始前の値であり、充放電により増減する。

【００５８】正極活物質は、リチウム化合物と遷移金属
化合物を混合、焼成する方法や溶液反応により合成する
ことができるが、特に焼成法が好ましい。

【００５９】焼成の為の詳細は、特開平６−６０，８６
７号の段落３５、特開平７−１４，５７９号等に記載さ
れており、これらの方法を用いることができる。焼成に
よって得られた正極活物質は水、酸性水溶液、アルカリ
性水溶液、有機溶剤にて洗浄した後使用してもよい。

【００６０】更に、遷移金属酸化物に化学的にリチウム
イオンを挿入する方法としては、リチウム金属、リチウ
ム合金やブチルリチウムと遷移金属酸化物とを反応させ
ることにより合成する方法であっても良い。

【００６１】正極活物質の平均粒子サイズは特に限定さ
れないが、０．１〜５０μｍが好ましい。０．５〜３０
μｍの粒子の体積が９５％以上であることが好ましい。
粒径３μｍ以下の粒子群の占める体積が全体積の１８％
以下であり、かつ１５μｍ以上２５μｍ以下の粒子群の
占める体積が、全体積の１８％以下であることが更に好
ましい。比表面積としては特に限定されないが、ＢＥＴ
法で０．０１〜５０ｍ ² ／ｇが好ましく、特に０．２ｍ
² ／ｇ〜１ｍ² ／ｇが好ましい。また正極活物質５ｇを
蒸留水１００ｍｌに溶かした時の上澄み液のｐＨとして
は７以上１２以下が好ましい。

【００６２】正極活物質を焼成によって得る場合、焼成
温度としては５００〜１５００℃であることが好まし
く、さらに好ましくは７００〜１２００℃であり、特に
好ましくは７５０〜１０００℃である。焼成時間として
は４〜３０時間が好ましく、さらに好ましくは６〜２０
時間であり、特に好ましくは６〜１５時間である。

【００６３】負極材料としては、リチウムイオンを吸蔵
・放出できる化合物であればよい。このような負極材料
の例としては金属リチウム、リチウム合金、炭素質化合
物、無機酸化物、無機カルコゲン化合物、金属錯体、有
機高分子化合物が挙げられる。これらは単独でも、組み
合わせて用いてもよい。これらの負極材料の中で好まし
いのは、炭素質材料、金属もしくは半金族元素の酸化
物、カルコゲンである。

【００６４】負極材料の一つは、リチウムの吸蔵放出が
可能な炭素質材料である。炭素質材料とは、実質的に炭
素からなる材料である。例えば、石油ピッチ、天然黒
鉛、気相成長黒鉛等の人造黒鉛、及びＰＡＮ系の樹脂や
フルフリルアルコール樹脂等の各種の合成樹脂を焼成し
た炭素質材料を挙げることができる。さらに、ＰＡＮ系
炭素繊維、セルロース系炭素繊維、ピッチ系炭素繊維、
気相成長炭素繊維、脱水ＰＶＡ系炭素繊維、リグニン炭
素繊維、ガラス状炭素繊維、活性炭素繊維等の各種の炭
素繊維類、メソフェーズ微小球体、グラファイトウィス
カー、平板状の黒鉛等を挙げることもできる。

【００６５】これらの炭素質材料は、黒鉛化の程度によ
り難黒鉛化炭素材料と黒鉛系炭素材料に分けることもで
きる。また炭素質材料は、特開昭６２−１２２０６６号
公報、特開平２−６６８５６号公報、同３−２４５４７
３号公報に記載される面間隔や密度、結晶子の大きさを
有することが好ましい。

【００６６】炭素質材料は、単一の材料である必要はな
く、特開平５−２９０８４４号公報記載の天然黒鉛と人
造黒鉛の混合物、特開平６−８４５１６号公報記載の被
覆層を有する黒鉛等を用いることもできる。

【００６７】もう一つの負極材料である、金属もしくは
半金属元素の酸化物、カルコゲン化合物は、周期律表１
３，１４，１５族原子と酸素若しくはカルコゲン族原子
からなる化合物である。

【００６８】負極材料として周期律表１，２，１３，１
４，１５族原子から選ばれる三種以上の原子を含む主と
して非晶質カルコゲン化合物または非晶質酸化物が特に
好ましく用いられる。ここで言う主として非晶質とはＣ
ｕＫα線を用いたＸ線回折法で２θ値で２０°から４０
°に頂点を有するブロードな散乱帯を有する物であり、
結晶性の回折線を有してもよい。

【００６９】好ましくは２θ値で４０°以上７０°以下
に見られる結晶性の回折線の内最も強い強度が、２θ値
で２０°以上４０°以下に見られるブロードな散乱帯の
頂点の回折線強度の５００倍以下であることが好まし
く、さらに好ましくは１００倍以下であり、特に好まし
くは５倍以下であり、最も好ましくは 結晶性の回折線
を有さないことである。

【００７０】上記のカルコゲン化合物、酸化物は、Ｂ，
Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ，Ｔｌ，Ｓｉ，Ｇｅ，Ｓｎ，Ｐｂ，
Ｐ，Ａｓ，Ｓｂ，Ｂｉの中の２種以上の元素を主体とす
る複合カルコゲン化合物、複合酸化物がより好ましい。
特に好ましいのは、Ｂ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｇｅ，Ｓｎ，Ｐの
中の２種以上の元素を主体とする複合カルコゲン化合物
もしくは酸化物である。これらの複合カルコゲン化合
物、複合酸化物は、主として非晶質構造を修飾するため
に周期律表の１族から２族の元素から選ばれた少なくと
も１種の元素を含む。

【００７１】上記の負極材料の中で、Ｓｎを主体とする
非晶質の複合酸化物が好ましく、次の一般式（１）で表
される。

【００７２】 一般式（１） ＳｎＭ³ _c Ｍ⁴ _d Ｏ_t 式中、Ｍ³ はＡｌ，Ｂ，Ｐ、Ｓｉ、Ｇｅの少なくとも１
種を、Ｍ⁴ は周期律表第１族元素、第２族元素の少なく
とも１種を表し、ｃは０．２以上、２以下の数、ｄは
０．０１以上、１以下の数で、０．２＜ｃ＋ｄ＜２、ｔ
は１以上６以下の数を表す。

【００７３】非晶質複合酸化物は、焼成法、溶液法のい
ずれの方法も採用することができるが、焼成法がより好
ましい。焼成法では、一般式（１）に記載された元素の
酸化物あるいは化合物をよく混合した後、焼成して非晶
質複合酸化物を得るのが好ましい。

【００７４】焼成条件としては、昇温速度として昇温速
度毎分５℃以上２００℃以下であることが好ましく、か
つ焼成温度としては５００℃以上１５００℃以下である
ことが好ましく、かつ焼成時間としては１時間以上１０
０時間以下であることが好ましい。且つ、降温速度とし
ては毎分２℃以上１０⁷ ℃以下であることが好ましい。

【００７５】本明細書における昇温速度とは「焼成温度
（℃表示）の５０％」から「焼成温度（℃表示）の８０
％」に達するまでの温度上昇の平均速度であり、本明細
書における降温速度とは「焼成温度（℃表示）の８０
％」から「焼成温度（℃表示）の５０％」に達するまで
の温度降下の平均速度である。

【００７６】降温は焼成炉中で冷却してもよくまた焼成
炉外に取り出して、例えば水中に投入して冷却してもよ
い。またセラミックスプロセッシング（技報堂出版１９
８７）２１７頁記載のｇｕｎ法・Ｈａｍｍｅｒ−Ａｎｖ
ｉｌ法・ｓｌａｐ法・ガスアトマイズ法・プラズマスプ
レー法・遠心急冷法・ｍｅｌｔ ｄｒａｇ法などの超急
冷法を用いることもできる。またニューガラスハンドブ
ック（丸善１９９１）１７２頁記載の単ローラー法、双
ローラ法を用いて冷却してもよい。焼成中に溶融する材
料の場合には、焼成中に原料を供給しつつ焼成物を連続
的に取り出してもよい。焼成中に溶融する材料の場合に
は融液を攪拌することが好ましい。

【００７７】焼成ガス雰囲気は好ましくは酸素含有率が
５体積％以下の雰囲気であり、さらに好ましくは不活性
ガス雰囲気である。不活性ガスとしては例えば窒素、ア
ルゴン、ヘリウム、クリプトン、キセノン等が挙げられ
る。最も好ましい不活性ガスは純アルゴンである。

【００７８】負極材料の化合物の平均粒子サイズは０．
１〜６０μｍが好ましい。寄り詳しくは、平均粒径が
０．７〜２５μｍであり、かつ全体積の６０％以上が
０．５〜３０μｍであることが好ましい。また、負極材
料の粒径１μｍ以下の粒子群の占める体積は全体積の３
０％以下であり、かつ粒径２０μｍ以上の粒子群の占め
る体積が全体積の２５％以下であることが好ましい。使
用する材料の粒径は、負極の片面の合剤厚みを越えない
ものであることはいうまでもない。

【００７９】所定の粒子サイズにするには、良く知られ
た粉砕機や分級機が用いられる。例えば、乳鉢、ボール
ミル、サンドミル、振動ボールミル、衛星ボールミル、
遊星ボールミル、旋回気流型ジェットミルや篩などが用
いられる。粉砕時には水、あるいはメタノール等の有機
溶媒を共存させた湿式粉砕も必要に応じて行うことが出
来る。所望の粒径とするためには分級を行うことが好ま
しい。分級方法としては特に限定はなく、篩、風力分級
機などを必要に応じて用いることができる。分級は乾
式、湿式ともに用いることができる。 平均粒径とは一
次粒子のメジアン径のことであり、レーザー回折式の粒
度分布測定装置により測定される。

【００８０】また、負極材料の比表面積は、ＢＥＴ比表
面積測定法での測定値が０．１〜５ｍ² ／ｇであること
が好ましい。

【００８１】負極材料の例を以下に示すが、これらに限
定されるものではない。ＳｎＡｌ_0.4 Ｂ_0.5 Ｐ_0.5 Ｋ
_0.1 Ｏ_3.65、ＳｎＡｌ_0.4 Ｂ_0.5 Ｐ_0.5 Ｎａ
_0.2 Ｏ _3.7 、ＳｎＡｌ_0.4 Ｂ_0.3 Ｐ_0.5 Ｒｂ
_0.2 Ｏ_3.4 、ＳｎＡｌ_0.4 Ｂ_0.5 Ｐ_0.5 Ｃｓ
_0.1 Ｏ_3.65、ＳｎＡｌ_0.4 Ｂ_0.5 Ｐ_0.5 Ｋ_0.1 Ｇｅ_0.05
Ｏ_3.85、ＳｎＡｌ_0.4Ｂ_0.5 Ｐ_0.5 Ｋ_0.1 Ｍｇ_0.1 Ｇｅ
_0.02Ｏ_3.83、 ＳｎＡｌ_0.4 Ｂ_0.4 Ｐ_0.4 Ｏ_3.2、ＳｎＡ
ｌ_0.3 Ｂ_0.5 Ｐ_0.2 Ｏ_2.7 、ＳｎＡｌ_0.3 Ｂ_0.5 Ｐ_0.2
Ｏ_2.7 、ＳｎＡｌ_0.4 Ｂ_0.5 Ｐ_0.3 Ｂａ_0.08Ｍｇ_0.08Ｏ
_3.26、ＳｎＡｌ_0.4 Ｂ_0.4 Ｐ_0.4 Ｂａ_{0. 08}Ｏ_3.28、Ｓｎ
Ａｌ_0.4 Ｂ_0.5 Ｐ_0.5 Ｏ_3.6 、ＳｎＡｌ_0.4 Ｂ_0.5 Ｐ
_0.5 Ｍｇ_{0. 1} Ｏ_3.7 、

【００８２】ＳｎＡｌ_0.5 Ｂ_0.4 Ｐ_0.5 Ｍｇ_0.1 Ｆ_0.2
Ｏ_3.65、ＳｎＢ_0.5 Ｐ_0.5 Ｌｉ_0.1 Ｍｇ_0.1 Ｆ_0.2 Ｏ
_3.05、ＳｎＢ_0.5 Ｐ_0.5 Ｋ_0.1 Ｍｇ_0.1 Ｆ_0.2 Ｏ_3.05、
ＳｎＢ_{0. 5} Ｐ_0.5 Ｋ_0.05Ｍｇ_0.05Ｆ_0.1 Ｏ_3.03、ＳｎＢ
_0.5 Ｐ_0.5 Ｋ_0.05Ｍｇ_0.1 Ｆ_0.2Ｏ_3.03、ＳｎＡｌ_0.4
Ｂ_0.5 Ｐ_0.5 Ｃｓ_0.1 Ｍｇ_0.1 Ｆ_0.2 Ｏ_3.65、ＳｎＢ
_0.5Ｐ_0.5 Ｃｓ_0.05Ｍｇ_0.05Ｆ_0.1 Ｏ_3.03、ＳｎＢ_0.5
Ｐ_0.5 Ｍｇ_0.1 Ｆ_0.1 Ｏ_3.05、ＳｎＢ_0.5 Ｐ_0.5 Ｍｇ
_0.1 Ｆ_0.2 Ｏ₃ 、ＳｎＢ_0.5 Ｐ_0.5 Ｍｇ_0.1 Ｆ_0.06Ｏ_3.
07、ＳｎＢ_0.5 Ｐ_0.5 Ｍｇ_0.1 Ｆ_0.14Ｏ_3.03、ＳｎＰＢ
ａ_0.08Ｏ_3.58、ＳｎＰＫ _0.1 Ｏ_3.55、ＳｎＰＫ_0.05Ｍｇ
_0.05Ｏ_3.58、ＳｎＰＣｓ_0.1 Ｏ_3.55、ＳｎＰＢａ _0.08Ｆ
_0.08Ｏ_3.54、ＳｎＰＫ_0.1 Ｍｇ_0.1 Ｆ_0.2 Ｏ_3.55、Ｓｎ
ＰＫ_0.05Ｍｇ_0.05Ｆ_0.1 Ｏ_3.53、ＳｎＰＣｓ_0.1 Ｍｇ
_0.1 Ｆ_0.2 Ｏ_3.55、ＳｎＰＣｓ_0.05Ｍｇ_0.05Ｆ_0.1 Ｏ
_3.53、Ｓｎ_1.1 Ａｌ_0.4 Ｂ_0.2 Ｐ_0.6 Ｂａ_0.08Ｆ_0.08Ｏ
_3.54、Ｓｎ_1.1Ａｌ_0.4 Ｂ_0.2 Ｐ_0.6 Ｌｉ_0.1 Ｋ_0.1 Ｂ
ａ_0.1 Ｆ_0.1 Ｏ_3.65、Ｓｎ_1.1 Ａｌ_0.4Ｂ_0.4 Ｐ_0.4 Ｂ
ａ_0.08Ｏ_3.34、

【００８３】Ｓｎ_1.1 Ａｌ_0.4 ＰＣｓ_0.05Ｏ_4.23、Ｓｎ
_1.1 Ａｌ_0.4 ＰＫ_0.05Ｏ_4.23、Ｓｎ_{1. 2} Ａｌ_0.5 Ｂ_0.3
Ｐ_0.4 Ｃｓ_0.2 Ｏ_3.5 、Ｓｎ_1.2 Ａｌ_0.4 Ｂ_0.2 Ｐ_0.6
Ｂａ_{0. 08}Ｏ_3.68、Ｓｎ_1.2 Ａｌ_0.4 Ｂ_0.2 Ｐ_0.6 Ｂａ
_0.08Ｆ_0.08Ｏ_3.64、Ｓｎ_1.2 Ａｌ _0.4 Ｂ_0.2 Ｐ_0.6 Ｍｇ
_0.04Ｂａ_0.04Ｏ_3.68、Ｓｎ_1.2 Ａｌ_0.4 Ｂ_0.3 Ｐ_0.5 Ｂ
ａ _0.08Ｏ_3.58、Ｓｎ_1.3 Ａｌ_0.3 Ｂ_0.3 Ｐ_0.4 Ｎａ_0.2
Ｏ_3.3 、Ｓｎ_1.3 Ａｌ_0.2Ｂ_0.4 Ｐ_0.4 Ｃａ
_0.2 Ｏ_3.4 、Ｓｎ_1.3 Ａｌ_0.4 Ｂ_0.4 Ｐ_0.4 Ｂａ_0.2 Ｏ
_3.6 、Ｓｎ_1.4 Ａｌ_0.4 ＰＫ_0.2 Ｏ_4.6 、Ｓｎ_1.4 Ａｌ
_0.2 Ｂａ_0.1 ＰＫ_0.2 Ｏ_4.45、Ｓｎ_1.4 Ａｌ_0.2 Ｂａ
_0.2 ＰＫ_0.2 Ｏ_4.6 、Ｓｎ_1.4 Ａｌ_0.4 Ｂａ_0.2 ＰＫ
_0.2Ｂａ_0.1 Ｆ_0.2 Ｏ_4.9 、Ｓｎ_1.4 Ａｌ_0.4 ＰＫ_0.3
Ｏ_4.65、Ｓｎ_1.5 Ａｌ_0.2 ＰＫ_0.2 Ｏ_4.4 、Ｓｎ_1.5 Ａ
ｌ_0.4 ＰＫ_0.1 Ｏ_4.65、Ｓｎ_1.5 Ａｌ_0.4 ＰＣｓ_0.05Ｏ
_4.63、Ｓｎ_1.5 Ａｌ_0.4 ＰＣｓ_0.05Ｍｇ_0.1 Ｆ_0.2 Ｏ
_4.63、

【００８４】ＳｎＳｉ_0.5 Ａｌ_0.1 Ｂ_0.2 Ｐ_0.1 Ｃａ
_0.4 Ｏ_3.1 、ＳｎＳｉ_0.4 Ａｌ_0.2 Ｂ_{0. 4} Ｏ_2.7 、Ｓｎ
Ｓｉ_0.5 Ａｌ_0.2 Ｂ_0.1 Ｐ_0.1 Ｍｇ_0.1 Ｏ_2.8 、ＳｎＳ
ｉ_0.6 Ａｌ_0.2 Ｂ_0.2 Ｏ_2.8 、ＳｎＳｉ_0.5 Ａｌ_0.3 Ｂ
_0.4 Ｐ_0.2 Ｏ_3.55、ＳｎＳｉ_0.5Ａｌ_0.3 Ｂ_0.4 Ｐ_0.5
Ｏ_4.30、ＳｎＳｉ_0.6 Ａｌ_0.1 Ｂ_0.1 Ｐ_0.3 Ｏ_3.25、Ｓ
ｎＳｉ_0.6 Ａｌ_0.1 Ｂ_0.1 Ｐ_0.1 Ｂａ_0.2 Ｏ_2.95。Ｓｎ
Ｓｉ_0.6 Ａｌ_0.1 Ｂ_0.1 Ｐ _0.1 Ｃａ_0.2 Ｏ_2.95、ＳｎＳ
ｉ_0.6 Ａｌ_0.4 Ｂ_0.2 Ｍｇ_0.1 Ｏ_3.2 、ＳｎＳｉ_{0. 6} Ａ
ｌ_0.1 Ｂ_0.3 Ｐ_0.1 Ｏ_3.05、ＳｎＳｉ_0.6 Ａｌ_0.2 Ｍｇ
_0.2 Ｏ_2.7 、ＳｎＳｉ_0.6 Ａｌ_0.2 Ｃａ_0.2 Ｏ_2.7 、Ｓ
ｎＳｉ_0.6 Ａｌ_0.2 Ｐ_0.2 Ｏ₃ 、ＳｎＳｉ_{0. 6} Ｂ_0.2 Ｐ
_0.2 Ｏ₃ 、ＳｎＳｉ_0.8 Ａｌ_0.2 Ｏ_2.9 、ＳｎＳｉ_0.8
Ａｌ_0.3 Ｂ_{0. 2} Ｐ_0.2 Ｏ_3.85、ＳｎＳｉ_0.8 Ｂ_0.2 Ｏ
_2.9 、ＳｎＳｉ_0.8 Ｂａ_0.2 Ｏ_2.8 、ＳｎＳｉ_0.8 Ｍｇ
_0.2 Ｏ_2.8 、ＳｎＳｉ_0.8 Ｃａ_0.2 Ｏ_2.8 、ＳｎＳｉ
_0.8 Ｐ_0.2Ｏ_3.1 、

【００８５】Ｓｎ_0.9 Ｍｎ_0.3 Ｂ_0.4 Ｐ_0.4 Ｃａ_0.1 Ｒ
ｂ_0.1 Ｏ_2.95、Ｓｎ_0.9 Ｆｅ_0.3 Ｂ_{0. 4} Ｐ_0.4 Ｃａ_0.1
Ｒｂ_0.1 Ｏ_2.95、Ｓｎ_0.8 Ｐｂ_0.2 Ｃａ_0.1 Ｐ_0.9 Ｏ
_3.35、Ｓｎ_0.3 Ｇｅ_0.7 Ｂａ_0.1 Ｐ_0.9 Ｏ_3.35、Ｓｎ
_0.9 Ｍｎ_0.1 Ｍｇ_0.1 Ｐ_0.9 Ｏ_3.35、Ｓｎ_0.2 Ｍｎ_0.8
Ｍｇ_0.1 Ｐ_0.9 Ｏ_3.35、Ｓｎ_0.7 Ｐｂ_0.3 Ｃａ_0.1 Ｐ
_0.9 Ｏ _3.35、Ｓｎ_0.2 Ｇｅ_0.8 Ｂａ_0.1 Ｐ_0.9 Ｏ_3.35、
ＳｎＳｉ_0.8 Ｂ_0.2 Ｏ_2.9 、ＳｎＳｉ_0.7 Ｂ
_0.3 Ｏ_2.85、ＳｎＳｉ_0.7 Ｂ_0.3 Ａｌ_0.1 Ｏ_3.0 、Ｓｎ
Ｓｉ_0.5 Ｂ _0.3 Ａｌ_0.1 Ｍｇ_0.1 Ｏ_2.7 、Ｓｎ_0.8 Ｓｉ
_0.6 Ｂ_0.2 Ａｌ_0.1 Ｌｉ_0.1 Ｏ_2.5、Ｓｎ_0.8 Ｓｉ_0.6
Ｂ_0.2 Ａｌ_0.1 Ｃｓ_0.1 Ｏ_2.65、Ｓｎ_0.8 Ｓｉ_0.7 Ｂ
_0.1 Ｐ _0.1 Ａｌ_0.1 Ｏ_2.75、Ｓｎ_0.8 Ｓｉ_0.5 Ｂ_0.3 Ｐ
_0.2 Ａｌ_0.1 Ｏ_2.9 、Ｓｎ_0.8Ｓｉ_0.7 Ｂ_0.1 Ｐ_0.1 Ａ
ｌ_0.1 Ｌｉ_0.05Ｏ_2.78、Ｓｎ_0.8 Ｓｉ_0.5 Ｂ_0.3 Ｐ_0.1
Ａｌ_0.1 Ｌｉ_0.1 Ｏ_2.7 、Ｓｎ_0.8 Ｓｉ_0.5 Ｂ_0.3 Ｐ
_0.2 Ａｌ_0.1 Ｃｓ_0.1 Ｏ_{2. 95}、Ｓｎ_0.8 Ｓｉ_0.7 Ｐ_0.3
Ｏ_2.95、Ｓｎ_0.8 Ｓｉ_0.7 Ｐ_0.3 Ａｌ_0.1 Ｏ_3.1 、Ｓｎ
Ｓｉ_0.5 Ｂ_0.3 Ｚｒ_0.1 Ｏ_2.65、Ｓｎ_0.8 Ｓｉ_0.6 Ｐ
_0.2 Ｚｒ_0.1 Ｏ_2.7 、Ｓｎ_0.8 Ｓｉ_0.6 Ｂ_0.2 Ｐ_0.1 Ｚ
ｒ_0.1 Ｏ_2.75

【００８６】上記焼成されて得られた化合物の化学式
は、測定方法として誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）発光分
光分析法、簡便法として、焼成前後の粉体の重量差から
算出できる。

【００８７】電極合剤に使用される導電剤は、構成され
た電池において化学変化を起こさない電子伝導性材料で
あれば何でもよい。具体例としては、鱗状黒鉛、鱗片状
黒鉛、土状黒鉛等の天然黒鉛、石油コークス、石炭コー
クス、セルロース類、糖類、メソフェーズピッチ等の高
温焼成体、気相成長黒鉛等の人工黒鉛等のグラファイト
類、アセチレンブラック、ファーネスブラック、ケッチ
ェンブラック、チャンネルブラック、ランプブラック、
サーマルブラック等のカーボンブラック類、アスファル
トピッチ、コールタール、活性炭、メソフューズピッ
チ、ポリアセン等の炭素材料、金属繊維等の導電性繊維
類、銅、ニッケル、アルミニウム、銀等の金属粉類、酸
化亜鉛、チタン酸カリウム等の導電性ウィスカー類、酸
化チタン等の導電性金属酸化物等を挙げる事ができる。
黒鉛では、アスペクト比が５以上の平板状のものを用い
ると好ましい。これらの中では、グラファイトやカーボ
ンブラックが好ましく、粒子の大きさは、０．０１μｍ
以上、２０μｍ以下が好ましく、０．０２μｍ以上、１
０μｍ以下の粒子がより好ましい。これらは単独で用い
ても良いし、２種以上を併用してもよい。併用する場合
は、アセチレンブラック等のカーボンブラック類と、１
〜１５μｍの黒鉛粒子を併用すると好ましい。

【００８８】導電剤の電極合剤層への添加量は、負極材
料または正極活物質に対し１〜５０重量％であることが
好ましく、特に２〜３０重量％であることが好ましい。
カーボンブラックやグラファイトでは、３〜２０重量％
であることが特に好ましい。

【００８９】電極合剤を保持するために結着剤を用い
る。結着剤の例としては、多糖類、熱可塑性樹脂及びゴ
ム弾性を有するポリマー等が挙げられる。好ましい結着
剤としては、でんぷん、カルボキシメチルセルロース、
セルロース、ジアセチルセルロース、メチルセルロー
ス、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピル
セルロース、アルギン酸Ｎａ、ポリアクリル酸、ポリア
クリル酸Ｎａ、ポリビニルフェノール、ポリビニルメチ
ルエーテル、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリ
ドン、ポリアクリルアミド、ポリヒドロキシ（メタ）ア
クリレート、スチレンーマレイン酸共重合体等の水溶性
ポリマー、ポリビニルクロリド、ポリテトラフルロロエ
チレン、ポリフッ化ビニリデン、テトラフロロエチレン
−ヘキサフロロプロピレン共重合体、ビニリデンフロラ
イド−テトラフロロエチレン−ヘキサフロロプロピレン
共重合体、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−
プロピレン−ジエンターポリマー（ＥＰＤＭ）、スルホ
ン化ＥＰＤＭ、ポリビニルアセタール樹脂、メチルメタ
アクリレート、２ーエチルヘキシルアクリレート等の
（メタ）アクリル酸エステルを含有する（メタ）アクリ
ル酸エステル共重合体、（メタ）アクリル酸エステル−
アクリロニトリル共重合体、ビニルアセテート等のビニ
ルエステルを含有するポリビニルエステル共重合体、ス
チレンーブタジエン共重合体、アクリロニトリルーブタ
ジエン共重合体、ポリブタジエン、ネオプレンゴム、フ
ッ素ゴム、ポリエチレンオキシド、ポリエステルポリウ
レタン樹脂、ポリエーテルポリウレタン樹脂、ポリカー
ボネートポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、フェノ
ール樹脂、エポキシ樹脂等のエマルジョン（ラテック
ス）あるいはサスペンジョンを挙げることが出来る。

【００９０】特にポリアクリル酸エステル系のラテック
ス、カルボキシメチルセルロース、ポリテトラフルオロ
エチレン、ポリフッ化ビニリデンが挙げられる。これら
の結着剤は、微小粉末を水に分散したものを用いるのが
好ましく、分散液中の粒子の平均サイズが０．０１〜５
μｍのものを用いるのがより好ましく、０．０５〜１μ
ｍのものを用いるのが特に好ましい。

【００９１】これらの結着剤は単独または混合して用い
ることが出来る。結着剤の添加量が少ないと電極合剤の
保持力・凝集力が弱い。多すぎると電極体積が増加し電
極単位体積あるいは単位重量あたりの容量が減少する。
このような理由で結着剤の添加量は１〜３０重量％が好
ましく、特に２〜１０重量％が好ましい。

【００９２】充填剤は、構成された電池において、化学
変化を起こさない繊維状材料であれば何でも用いること
ができる。通常、ポリプロピレン、ポリエチレンなどの
オレフィン系ポリマー、ガラス、炭素などの繊維が用い
られる。フィラーの添加量は特に限定されないが、０〜
３０重量％が好ましい。

【００９３】イオン導電剤は、無機及び有機の固体電解
質として知られている物を用いることができ、詳細は電
解液の項に記載されている。

【００９４】圧力増強剤は、電池の内圧を上げる化合物
であり、炭酸リチウム等の炭酸塩が代表例である。

【００９５】次に、正負電極の構成について説明する。
正負電極は集電体の両面に電極合剤を塗布した形態であ
ることが好ましい。この場合、片面あたりの層数は１層
であっても２層以上から構成されていても良い。片面あ
たりの層の数が２以上である場合、正極活物質（もしく
は負極材料）含有層が２層以上であっても良い。より好
ましい構成は、正極活物質（もしくは負極材料）を含有
する層と正極活物質（もしくは負極材料）を含有しない
層から構成される場合である。

【００９６】正極活物質（もしくは負極材料）を含有し
ない層には、正極活物質（もしくは負極材料）を含有す
る層を保護するための保護層、分割された正極活物質
（もしくは負極材料）含有層の間にある中間層、正極活
物質（もしくは負極材料）含有層と集電体との間にある
下塗り層等があり、本明細書においてはこれらを総称し
て補助層と言う。

【００９７】保護層は正負電極の両方または正負電極の
いずれかにあることが好ましい。負極において、リチウ
ムを電池内で負極材料に挿入する場合は負極は保護層を
有する形態であることが望ましい。保護層は、少なくと
も１層からなり、同種又は異種の複数層により構成され
ていても良い。また、集電体の両面の合剤層の内の片面
にのみ保護層を有する形態であっても良い。これらの保
護層は、水不溶性の粒子と結着剤等から構成される。結
着剤は、前述の電極合剤を形成する際に用いられる結着
剤を用いることが出来る。水不溶性の粒子としては、種
々の導電性粒子、実質的に導電性を有さない有機及び無
機の粒子を用いることができる。水不溶性粒子の水への
溶解度は、１００ｐｐｍ以下、好ましくは不溶性のもの
が好ましい。

【００９８】保護層に含まれる粒子の割合は２．５重量
％以上、９６重量％以下が好ましく、５重量％以上、９
５重量％以下がより好ましく、１０重量％以上、９３重
量％以下が特に好ましい。

【００９９】水不溶性の導電性粒子としては、金属、金
属酸化物、金属繊維、炭素繊維、カーボンブラックや黒
鉛等の炭素粒子を挙げることが出来る。これらの水不溶
導電性粒子の中で、アルカリ金属特にリチウムとの反応
性が低いものが好ましく、金属粉末、炭素粒子がより好
ましい。粒子を構成する元素の２０℃における電気抵抗
率としては、５×１０⁹ Ω・ｍ以下が好ましい。

【０１００】金属粉末としては、リチウムとの反応性が
低い金属、即ちリチウム合金を作りにくい金属が好まし
く、具体的には、銅、ニッケル、鉄、クロム、モリブデ
ン、チタン、タングステン、タンタルが好ましい。これ
らの金属粉末の形は、針状、柱状、板状、塊状のいずれ
でもよく、最大径が０．０２μｍ以上、２０μｍ以下が
好ましく、０．１μｍ以上、１０μｍ以下がより好まし
い。これらの金属粉末は、表面が過度に酸化されていな
いものが好ましく、酸化されているときには還元雰囲気
で熱処理することが好ましい。

【０１０１】炭素粒子としては、従来電極活物質が導電
性でない場合に併用する導電材料として用いられる公知
の炭素材料を用いることが出来る。具体的には電極合剤
を作る際に用いられる導電剤が用いられる。

【０１０２】実質的に導電性を持たない水不溶性粒子と
しては、テフロンの微粉末、ＳｉＣ、窒化アルミニウ
ム、アルミナ、ジルコニア、マグネシア、ムライト、フ
ォルステライト、ステアタイトを挙げることが出来る。
これらの粒子は、導電性粒子と併用してもよく、導電性
粒子の０．０１倍以上、１０倍以下で使うと好ましい。

【０１０３】正（負）の電極シートは正（負）極の合剤
を集電体の上に塗布、乾燥、圧縮する事により作成する
事ができる。

【０１０４】合剤の調製は正極活物質（あるいは負極材
料）および導電剤を混合し、結着剤（樹脂粉体のサスペ
ンジョンまたはエマルジョン状のもの）、および分散媒
を加えて混練混合し、引続いて、ミキサー、ホモジナイ
ザー、ディゾルバー、プラネタリミキサー、ペイントシ
ェイカー、サンドミル等の攪拌混合機、分散機で分散し
て行うことが出来る。分散媒としては水もしくは有機溶
媒が用いられるが、水が好ましい。このほか、適宜充填
剤、イオン導電剤、圧力増強剤等の添加剤を添加しても
良い。分散液のｐＨは負極では５〜１０、正極では７〜
１２が好ましい。

【０１０５】塗布は種々の方法で行うことが出来るが、
例えば、リバースロール法、ダイレクトロール法、ブレ
ード法、ナイフ法、エクストルージョン法、スライド
法、カーテン法、グラビア法、バー法、ディップ法及び
スクイーズ法を挙げることが出来る。エクストルージョ
ンダイを用いる方法、スライドコーターを用いる方法が
特に好ましい。塗布は、０．１〜１００ｍ／分の速度で
実施されることが好ましい。この際、合剤ペーストの液
物性、乾燥性に合わせて、上記塗布方法を選定すること
により、良好な塗布層の表面状態を得ることが出来る。
電極層が複数の層である場合にはそれらの複数層を同時
に塗布することが、均一な電極の製造、製造コスト等の
観点から好ましい。その塗布層の厚み、長さや巾は、電
池の大きさにより決められる。典型的な塗布層の厚みは
乾燥後圧縮された状態で１０〜１０００μｍである。

【０１０６】塗布後の電極シートは、熱風、真空、赤外
線、遠赤外線、電子線及び低湿風の作用により乾燥、脱
水される。これらの方法は単独あるいは組み合わせて用
いることが出来る。乾燥温度は８０〜３５０℃の範囲が
好ましく、特に１００〜２６０℃の範囲が好ましい。乾
燥後の含水量は２０００ｐｐｍ以下が好ましく、５００
ｐｐｍ以下がより好ましい。

【０１０７】電極シートの圧縮は、一般に採用されてい
るプレス方法を用いることが出来るが、特に金型プレス
法やカレンダープレス法が好ましい。プレス圧は、特に
限定されないが、１０ｋｇ／ｃｍ² 〜３ｔ／ｃｍ² が好
ましい。カレンダープレス法のプレス速度は、０．１〜
５０ｍ／分が好ましい。プレス温度は、室温〜２００℃
が好ましい。

【０１０８】セパレータは、イオン透過度が大きく、所
定の機械的強度を持ち、絶縁性の薄膜であれば良く、材
質として、オレフィン系ポリマー、フッ素系ポリマー、
セルロース系ポリマー、ポリイミド、ナイロン、ガラス
繊維、アルミナ繊維が用いられ、形態として、不織布、
織布、微孔性フィルムが用いられる。特に、材質とし
て、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリプロピレンと
ポリエチレンの混合体、ポリプロピレンとテフロンの混
合体、ポリエチレンとテフロンの混合体が好ましく、形
態として微孔性フィルムであるものが好ましい。特に、
孔径が０．０１〜１μｍ、厚みが５〜５０μｍの微孔性
フィルムが好ましい。これらの微孔性フィルムは単独の
膜であっても、微孔の形状や密度等や材質等の性質の異
なる２層以上からなる複合フィルムであっても良い。例
えば、ポリエチレンフィルムとポリプロピレンフィルム
を張り合わせた複合フィルムを挙げることができる。

【０１０９】電解液は一般に支持塩と溶媒から構成され
る。リチウム二次電池における支持塩はリチウム塩が主
として用いられる。

【０１１０】リチウム塩としては、例えば、ＬｉＣｌＯ
₄ 、ＬｉＢＦ₄ 、ＬｉＰＦ₆ 、ＬｉＣＦ₃ ＣＯ₂ 、Ｌｉ
ＡｓＦ₆ 、ＬｉＳｂＦ₆ 、ＬｉＢ₁₀Ｃｌ₁₀、ＬｉＯＳＯ
₂ Ｃ _n Ｆ_2n+1で表されるフルオロスルホン酸（ｎは６以
下の正の整数）、ＬｉＮ（ＳＯ₂ Ｃ_n Ｆ_2n+1）（ＳＯ₂
Ｃ_m Ｆ_2m+1）で表されるイミド塩（ｍ，ｎはそれぞれ６
以下の正の整数）、ＬｉＮ（ＳＯ₂ Ｃ_p Ｆ_2p+1）（ＳＯ
₂ Ｃ_q Ｆ_2q+1）（ＳＯ ₂ Ｃ_r Ｆ_2r+1）で表されるメチド
塩（ｐ，ｑ，ｒはそれぞれ６以下の正の整数）、低級脂
肪族カルボン酸リチウム、ＬｉＡｌＣｌ₄ 、ＬｉＣｌ、
ＬｉＢｒ、ＬｉＩ、クロロボランリチウム、四フェニル
ホウ酸リチウムなどのＬｉ塩を上げることが出来、これ
らの一種または二種以上を混合して使用することができ
る。なかでもＬｉＢＦ₄ 及び／あるいはＬｉＰＦ₆ を溶
解したものが好ましい。

【０１１１】支持塩の濃度は、特に限定されないが、電
解液１リットル当たり０．２〜３モルが好ましい。

【０１１２】溶媒としては、プロピレンカーボネート、
エチレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ジメチ
ルカーボネート、ジエチルカーボネート、メチルエチル
カーボネート、γ−ブチロラクトン、ギ酸メチル、酢酸
メチル、１，２−ジメトキシエタン、テトラヒドロフラ
ン、２−メチルテトラヒドロフラン、ジメチルスルホキ
シド、１，３−ジオキソラン、ホルムアミド、ジメチル
ホルムアミド、ジオキソラン、ジオキサン、アセトニト
リル、ニトロメタン、エチルモノグライム、リン酸トリ
エステル、トリメトキシメタン、ジオキソラン誘導体、
スルホラン、３−メチル−２−オキサゾリジノン、プロ
ピレンカーボネート誘導体、テトラヒドロフラン誘導
体、エチルエーテル、１，３−プロパンサルトンなどの
非プロトン性有機溶媒を挙げることができ、これらの一
種または二種以上を混合して使用する。これらのなかで
は、カーボネート系の溶媒が好ましく、環状カーボネー
トと非環状カーボネートを混合して用いるのが特に好ま
しい。環状カーボネートとしてはエチレンカーボネー
ト、プロピレンカーボネートが好ましい。また、非環状
カーボネートとしては、ジエチルカーボネート、ジメチ
ルカーボネート、メチルエチルカーボネートが好まし
い。

【０１１３】電解液としては、エチレンカーボネート、
プロピレンカーボネート、１，２−ジメトキシエタン、
ジメチルカーボネートあるいはジエチルカーボネートを
適宜混合した電解液にＬｉＣＦ₃ ＳＯ₃ 、ＬｉＣｌＯ
₄ 、ＬｉＢＦ₄ および／またはＬｉＰＦ₆ を含む電解液
が好ましい。特にプロピレンカーボネートもしくはエチ
レンカーボネートの少なくとも一方とジメチルカーボネ
ートもしくはジエチルカーボネートの少なくとも一方の
混合溶媒に、ＬｉＣＦ₃ ＳＯ₃ 、ＬｉＣｌＯ₄ 、もしく
はＬｉＢＦ₄ の中から選ばれた少なくとも一種の塩とＬ
ｉＰＦ₆ を含む電解液が好ましい。これら電解液を電池
内に添加する量は特に限定されず、正極材料や負極材料
の量や電池のサイズに応じて用いることができる。

【０１１４】また、電解液の他に次の様な固体電解質も
併用することができる。固体電解質としては、無機固体
電解質と有機固体電解質に分けられる。

【０１１５】無機固体電解質には、Ｌｉの窒化物、ハロ
ゲン化物、酸素酸塩などがよく知られている。なかで
も、Ｌｉ₃ Ｎ、ＬｉＩ、Ｌｉ₅ ＮＩ₂ 、Ｌｉ₃ Ｎ−Ｌｉ
Ｉ−ＬｉＯＨ、Ｌｉ₄ ＳｉＯ₄ 、Ｌｉ₄ ＳｉＯ₄ −Ｌｉ
Ｉ−ＬｉＯＨ、ｘＬｉ₃ ＰＯ₄−（１−ｘ）Ｌｉ₄ Ｓｉ
Ｏ₄ 、Ｌｉ₂ ＳｉＳ₃ 、硫化リン化合物などが有効であ
る。

【０１１６】有機固体電解質では、ポリエチレンオキサ
イド誘導体か該誘導体を含むポリマー、ポリプロピレン
オキサイド誘導体あるいは該誘導体を含むポリマー、イ
オン解離基を含むポリマー、イオン解離基を含むポリマ
ーと上記非プロトン性電解液の混合物、リン酸エステル
ポリマー、非プロトン性極性溶媒を含有させた高分子マ
トリックス材料が有効である。さらに、ポリアクリロニ
トリルを電解液に添加する方法もある。また、無機と有
機固体電解質を併用する方法も知られている。

【０１１７】また、放電や充放電特性を改良する目的
で、他の化合物を電解質に添加しても良い。例えば、ピ
リジン、ピロリン、ピロール、トリフェニルアミン、フ
ェニルカルバゾール、トリエチルフォスファイト、トリ
エタノールアミン、環状エーテル、エチレンジアミン、
ｎ−グライム、ヘキサリン酸トリアミド、ニトロベンゼ
ン誘導体、硫黄、キノンイミン染料、Ｎ−置換オキサゾ
リジノンとＮ, Ｎ’−置換イミダリジノン、エチレング
リコールジアルキルエーテル、第四級アンモニウム塩、
ポリエチレングリコール、ピロール、２−メトキシエタ
ノール、ＡｌＣｌ ₃ 、導電性ポリマー電極活物質のモノ
マー、トリエチレンホスホルアミド、トリアルキルホス
フィン、モルホリン、カルボニル基を持つアリール化合
物、１２−クラウンー４のようなクラウンエーテル類、
ヘキサメチルホスホリックトリアミドと４−アルキルモ
ルホリン、二環性の三級アミン、オイル、四級ホスホニ
ウム塩、三級スルホニウム塩などを挙げることができ
る。特に好ましいのはトリフェニルアミン、フェニルカ
ルバゾールを単独もしくは組み合わせて用いた場合であ
る。

【０１１８】また、電解液を不燃性にするために含ハロ
ゲン溶媒、例えば、四塩化炭素、三弗化塩化エチレンを
電解液に含ませることができる。また、高温保存に適性
をもたせるために電解液に炭酸ガスを含ませることがで
きる。

【０１１９】電解液は、水分及び遊離酸分をできるだけ
含有しないことが望ましい。このため、電解液の原料は
充分な脱水と精製をしたものが好ましい。また、電解液
の調整は、露点がマイナス３０℃以下の乾燥空気中もし
くは不活性ガス中が好ましい。電解液中の水分及び遊離
酸分の量は、０．１〜５００ｐｐｍ、より好ましくは
０．２〜１００ｐｐｍである。

【０１２０】電解液は、全量を１回で注入してもよい
が、２回以上に分けて注入することが好ましい。２回以
上に分けて注入する場合、それぞれの液は同じ組成で
も、違う組成（例えば、非水溶媒あるいは非水溶媒にリ
チウム塩を溶解した溶液を注入した後、前記溶媒より粘
度の高い非水溶媒あるいは非水溶媒にリチウム塩を溶解
した溶液を注入）でも良い。また、電解液の注入時間の
短縮等のために、電池缶を減圧したり、電池缶に遠心力
や超音波をかけることを行ってもよい。

【０１２１】電池缶および電池蓋は材質としてニッケル
メッキを施した鉄鋼板、ステンレス鋼板（ＳＵＳ３０
４、ＳＵＳ３０４Ｌ，ＳＵＳ３０４Ｎ、ＳＵＳ３１６、
ＳＵＳ３１６Ｌ、ＳＵＳ４３０、ＳＵＳ４４４等）、ニ
ッケルメッキを施したステンレス鋼板（同上）、アルミ
ニウムまたはその合金、ニッケル、チタン、銅であり、
形状として、真円形筒状、楕円形筒状、正方形筒状、長
方形筒状である。特に、外装缶が負極端子を兼ねる場合
は、ステンレス鋼板、ニッケルメッキを施した鉄鋼板が
好ましく、外装缶が正極端子を兼ねる場合は、ステンレ
ス鋼板、アルミニウムまたはその合金が好ましい。電池
缶の形状はボタン、コイン、シート、シリンダー、角な
どのいずれでも良い。

【０１２２】電池缶の内圧上昇の対策として封口板に安
全弁を用いることができる。この他、電池缶やガスケッ
ト等の部材に切り込みをいれる方法も利用することが出
来る。この他、従来から知られている種々の安全素子
（例えば、過電流防止素子として、ヒューズ、バイメタ
ル、ＰＴＣ素子等）を備えつけても良い。

【０１２３】リード板には、電気伝導性をもつ金属（例
えば、鉄、ニッケル、チタン、クロム、モリブデン、
銅、アルミニウム等）やそれらの合金を用いることが出
来る。電池蓋、電池缶、電極シート、リード板の溶接法
は、公知の方法（例、直流又は交流の電気溶接、レーザ
ー溶接、超音波溶接）を用いることが出来る。封口用シ
ール剤は、アスファルト等の従来から知られている化合
物や混合物を用いることが出来る。

【０１２４】ガスケットは、材質として、オレフィン系
ポリマー、フッ素系ポリマー、セルロース系ポリマー、
ポリイミド、ポリアミドであり、耐有機溶媒性及び低水
分透過性から、オレフィン系ポリマーが好ましく、特に
プロピレン主体のポリマーが好ましい。さらに、プロピ
レンとエチレンのブロック共重合ポリマーであることが
好ましい。

【０１２５】電池は、前述の電極群を電池缶に挿入、電
解質を注入、電池缶をかしめて封口した後、活性化前に
エージングする。電解質の注入から、電池缶をかしめて
封口するまでの工程を２０℃以下で行うことが好まし
い。

【０１２６】以上のようにして組み立てられた電池は、
エージング処理を施すのが好ましい。エージング処理に
は、前処理、活性化処理及び後処理などがあり、これに
より高い充放電容量とサイクル性に優れた電池を製造す
ることができる。前処理は、電極内のリチウムの分布を
均一化するための処理で、例えば、リチウムの溶解制
御、リチウムの分布を均一にするための温度制御、揺動
及び／または回転処理、充放電の任意の組み合わせが行
われる。活性化前のエージングは２０℃以上、６０℃以
下の温度で、１日以上１０日以下行うのが好ましい。活
性化処理は電池本体の負極に対してリチウムを挿入させ
るための処理で、電池の実使用充電時（たとえば、端子
電圧４．０Ｖ〜４．２Ｖ）のリチウム挿入量の５０〜１
２０％（たとえば、端子電圧で３．５Ｖ〜４．４Ｖ）を
挿入するように充電するのが好ましい。後処理は活性化
処理を十分にさせるための処理であり、電池反応を均一
にするための保存処理と、判定のための充放電処理当が
あり、任意に組み合わせることができる。

【０１２７】電池は必要に応じて外装材で被覆される。
外装材としては、熱収縮チューブ、粘着テープ、金属フ
ィルム、紙、布、塗料、プラスチックケース等がある。
また、外装の少なくとも一部に熱で変色する部分を設
け、使用中の熱履歴がわかるようにしても良い。

【０１２８】電池は必要に応じて複数本を直列及び／ま
たは並列に組み電池パックに収納される。電池パックに
は正温度係数抵抗体、温度ヒューズ、ヒューズ及び／ま
たは電流遮断素子等の安全素子の他、安全回路（各電池
及び／または組電池全体の電圧、温度、電流等をモニタ
ーし、必要なら電流を遮断する機能を有す回路）を設け
ても良い。また電池パックには、組電池全体の正極及び
負極端子以外に、各電池の正極及び負極端子、組電池全
体及び各電池の温度検出端子、組電池全体の電流検出端
子等を外部端子として設けることもできる。また電池パ
ックには、電圧変換回路（ＤＣ−ＤＣコンバータ等）を
内蔵しても良い。また各電池の接続は、リード板を溶接
することで固定しても良いし、ソケット等で容易に着脱
できるように固定しても良い。さらには、電池パックに
電池残存容量、充電の有無、使用回数等の表示機能を設
けても良い。

【０１２９】電池は様々な機器に使用される。特に、ビ
デオムービー、モニター内蔵携帯型ビデオデッキ、モニ
ター内蔵ムービーカメラ、デジタルカメラ、コンパクト
カメラ、一眼レフカメラ、レンズ付きフィルム、ノート
型パソコン、ノート型ワープロ、電子手帳、携帯電話、
コードレス電話、ヒゲソリ、電動工具、電動ミキサー、
自動車等に使用されることが好ましい。

【０１３０】

【実施例】以下に具体例をあげ、本発明をさらに詳しく
説明するが、発明の主旨を越えない限り、本発明は実施
例に限定されるものではない。

【０１３１】［正極合剤ペーストの作成］炭酸リチウム
と四酸化三コバルトを３：２のモル比で混合したものを
アルミナるつぼに入れ、空気中、毎分２℃の昇温速度で
７５０℃に昇温し４時間仮焼した後、さらに毎分２℃の
昇温速度で９００℃に昇温しその温度で８時間焼成し解
砕し、正極活物質であるＬｉＣｏＯ₂ を生成した。Ｌｉ
ＣｏＯ₂ は、中心粒子サイズ５μｍの粉末５０ｇを１０
０ｍｌの水に分散した時の分散液の電導度が０．６ｍＳ
／ｍ、ｐＨが１０．１、窒素吸着法による比表面積が
０．４２ｍ² ／ｇであった。ＬｉＣｏＯ₂ を２００ｇと
アセチレンブラック７ｇとを、ホモジナイザーで混合
し、続いて結着剤として、濃度２重量％のカルボキシメ
チルセルロース水溶液を９０ｇを加え混練混合し、さら
に水を７０ｇと２−エチルヘキシルアクリレートとアク
リル酸とアクリロニトリルの共重合体の水分散物（固形
分濃度５０重量％）を６ｇ加え、ホモジナイザーで攪拌
混合し、正極合剤ペーストを作成した。

【０１３２】［負極合剤ペーストの作成］負極活物質と
してＳｎＳｉ_0.5 Ｂ_0.3 Ｐ_0.2 Ｃｓ_0.05Ａｌ_0.2 Ｏ_3.28
を２００ｇ、導電剤（人造黒鉛）４０ｇをホモジナイザ
ーで混合し、さらに結着剤として濃度２重量％のカルボ
キシメチルセルロース水溶液１００ｇ、ポリフッ化ビニ
リデン１０ｇとを加え混合したものと水１００ｇ加えさ
らに混練混合し、負極合剤ペーストを作成した。

【０１３３】［負極保護層ペーストの作成］アルミナ８
５ｇ、人造黒鉛９ｇを濃度２重量％のカルボキシメチル
セルロース水溶液３００ｇに加え、混練混合し作成し
た。

【０１３４】［正極および負極電極シートの作成］上記
で作成した正極合剤ペーストをブレードコーターで厚さ
２０μｍの有孔性アルミニウム箔集電体の両面に、片側
当たりの正極活物質換算の塗布量約２４０ｇ／ｍ² で塗
布し、乾燥した後、ローラープレス機で圧縮後のシート
の厚みが１７０μｍになるように圧縮成型した。その
後、所定の大きさに裁断し、帯状の正極シートを作成し
た。さらにドライボックス（露点；−５０℃以下の乾燥
空気）中で遠赤外線ヒーターにて加熱し、電極温度約２
１０℃で充分脱水乾燥し、正極シートを作成した。

【０１３５】同様に、１８μｍの銅箔集電体の両面に、
負極合剤ペーストと負極保護層ペーストを塗布した。こ
の時、負極合剤ペーストが集電体側に、負極保護層ペー
ストが最上層になるように塗布した。片側当たりの負極
材料換算の塗布量は約８０ｇ／ｍ² 、保護層の固形分塗
布量が１５ｇ／ｍ² で、ローラープレス機での圧縮後の
シートの厚みが１１０μｍである負極シートを作成し
た。

【０１３６】この負極シートの両面に、又は片面にリチ
ウム金属（純度９９．８％）箔を必要に応じて貼り付け
た。

【０１３７】［電解液調製］アルゴン雰囲気で、２００
ｃｃの細口のポリプロピレン容器に６５．３ｇの炭酸ジ
エチルをいれ、これに液温が３０℃を越えないように注
意しながら、２２．２ｇの炭酸エチレンを少量ずつ溶解
した。次に、０．４ｇのＬｉＢＦ₄ ，１２．１ｇのＬｉ
ＰＦ₆ を液温が３０℃を越えないように注意しながら、
それぞれ順番に、上記ポリプロピレン容器に少量ずつ溶
解した。得られた電解液は比重１．１３５で無色透明の
液体であった。水分は１８ｐｐｍ（京都電子製 商品名
ＭＫＣ−２１０型カールフィシャー水分測定装置で測
定）、遊離酸分は２４ｐｐｍ（ブロムチモールブルーを
指示薬とし、０．１規定ＮａＯＨ水溶液を用いて中和滴
定して測定）であった。

【０１３８】［シリンダー電池の作成］図３に示したよ
うなシリンダー電池を作製した。正極シート３、微孔性
ポリエチレンフィルム製セパレーター（宇部興産製、Ｅ
Ｆ４５００）４、負極シート２およびセパレーター４の
順に積層し、これを渦巻き状に巻回した。この巻回体を
負極端子を兼ねるニッケルメッキを施した鉄製の有底円
筒型電池缶１に収納した後、電池缶内に上記電解液を注
入し、正極端子を有する電池蓋１３をガスケット７を介
してかしめて円筒型電池を作成した。

【０１３９】以上のような工程で作製した非水電解質リ
チウム二次電池の電位ムラを以下のような方法で測定し
た。

【０１４０】〔電位ムラ測定方法〕 測定する電池を４．１Ｖに充電する。

【０１４１】 測定電池を分解し、正極シートと負極
シートを別々にする。

【０１４２】 東亜電波工業株式会社製インテリジェ
ントレコーダーを電圧測定モードにし、負極測定時には
レンジを０−０．５Ｖに正極測定時にはレンジを４．０
−４．５Ｖに設定し、片方の端子に導線を接続し、その
先を負極シートのリード部分接続する。

【０１４３】 もう片方の端子にも導線を接続し、そ
の先にみの虫クリップを取り付け、さらにその先端に金
属リチウムの小片を取り付ける。

【０１４４】 電極シートを平らに伸ばし、ポリエチ
レン等絶縁物の上に置き、その上にセパレータを電極シ
ートがすべて覆いつくされるように置く。

【０１４５】 セパレータの上より電解液をスポイト
で３ｃｃほど垂らし万遍なく広げる。

【０１４６】 レコーダをスタートさせ、金属リチウ
ム小片をセパレータ上に接触させつつ測定したい方向
（長手方向、幅方向）に１ｍｍ／ｓｅｃほどのスピード
でスキャンさせ、電位を測定する。

【０１４７】（実施例１）〔表１〕に示すサンプルＮ
ｏ．１〜１２の１２個の電池について上記の電位ムラ測
定を行うと共に量産適性を調べ、その結果を〔表１〕に
記した。

【０１４８】

【表１】

【０１４９】負極集電体（Ｃｕ箔）は、孔がないものよ
り孔があるものの方が電位ムラが小さく好ましい。リチ
ウムイオンは、負極集電体の孔を通り、負極の表面と裏
面の間を自由に移動できるので、電位ムラが小さくな
る。

【０１５０】サンプルＮｏ．１及び２は、Ｌｉ片巾が４
ｍｍであり、Ｌｉ片チップが１０ｍｍであるので、Ｌｉ
箔が負極合剤層の表面の４０％（＝４ｍｍ／１０ｍｍ）
を被覆している。サンプルＮｏ．３及び４は、Ｌｉ片巾
が８ｍｍであり、Ｌｉ片チップが２０ｍｍであるので、
Ｌｉ箔が負極合剤層の表面の４０％（＝８ｍｍ／２０ｍ
ｍ）を被覆している。サンプルＮｏ．５及び６は、Ｌｉ
片巾が８ｍｍであり、Ｌｉ片チップが１０ｍｍであるの
で、Ｌｉ箔が負極合剤層の８０％（＝８ｍｍ／１０ｍ
ｍ）を被覆している。同様に、サンプルＮｏ．７及び８
は、Ｌｉ箔が負極合剤層の８０％（１６ｍｍ／２０ｍ
ｍ）を被覆し、サンプルＮｏ．９〜１２は、Ｌｉ箔が負
極合剤層の１００％を被覆している。Ｌｉ箔が負極合剤
層の８０％以上を被覆しているものが、電位ムラが小さ
く、量産適性に優れている。

【０１５１】Ｌｉ箔の厚みは、サンプルＮｏ．１〜８が
４５μｍであり、サンプルＮｏ．９〜１２が３６μｍで
ある。Ｌｉ箔の厚み変動率は、サンプルＮｏ．１〜１０
が１５％であり、サンプルＮｏ．１１が５％であり、サ
ンプルＮｏ．１２が２５％である。Ｌｉ箔の厚みが６０
μｍ以下、かつ厚み変動率が平均厚みに対して２０％以
下であるものが、好ましい。さらに、Ｌｉ箔の厚みが１
０〜４０μｍ、かつ厚み変動率が１０％以下のものが、
より好ましい。

【０１５２】Ｌｉ箔は、負極の両面に貼るよりも、片面
に貼る方が量産適性に優れ、好ましい。

【０１５３】（実施例２）〔表２〕に示すサンプルＮ
ｏ．１〜８の８個の電池について上記の電位ムラ測定を
行うと共に、負極をスリットする工程において発生する
屑の量の度合いを調べた。サンプルＮｏ．１〜８は、負
極集電体（Ｃｕ箔）の孔の開口率及び孔の大きさが異な
る。負極の片面の表面には、３６μｍ厚のＬｉ箔を全面
に貼り付けた。

【０１５４】

【表２】

【０１５５】負極集電体（Ｃｕ箔）の孔の開口率が０．
１％以上、１０％以下であり、孔の大きさが１×１０^-7
ｃｍ² 以上、１×１０^-2ｃｍ² のものが、電位ムラが小
さく、スリット工程時の屑の発生が少ないので好まし
い。

【０１５６】（実施例３）以下のサンプルＮｏ．１〜４
の４個の電池を作成した。各電池の負極集電体（Ｃｕ
箔）は孔を有し、その孔の開口率は５％であり、孔の大
きさは０．００１ｃｍ² である。負極の片面には、原則
として３６μｍ厚のＬｉ箔を全面に貼った。全ての電池
は、巻回群の最外周がセパレータで覆われている。

【０１５７】サンプルＮｏ．１：負極は、表裏面とも同
じ長さの負極合剤を塗設した。巻回した時に最外周は正
極合剤層よりもさらに外側に負極合剤層があり、かつ最
内周は正極合剤層よりもさらに内側に負極合剤層がある
ように巻いた。Ｌｉ箔は、負極の外面のみに全面貼りし
た。

【０１５８】サンプルＮｏ．２：サンプルＮｏ．１と同
様に作った。ただし、図２に示すように、負極の最外周
は内側にのみ負極合剤層を塗設し、負極の最内周は、外
側にのみ負極合剤層を塗設し、かつその部分にはＬｉ箔
の貼り付け量を半分にした。すなわち、その部分には負
極集電体上に４ｍｍ巾のＬｉ片を８ｍｍピッチで貼り付
けた。

【０１５９】サンプルＮｏ．３：負極は、表裏面とも同
じ長さの負極合剤を塗設した。巻回した時に最外周は負
極合剤層よりもさらに外側に正極合剤層があり、かつ最
内周は負極合剤層よりもさらに内側に正極合剤層がある
ように巻いた。正極のその最外周部分は、内面にのみ正
極合剤層を塗設し、かつ正極の最内周部分は外面のみに
正極合剤層を塗設した。Ｌｉ箔は、負極の外面にのみ負
極合剤層の全長に渡り全面貼りした。

【０１６０】サンプルＮｏ．４：サンプルＮｏ．３と同
様に作成した。ただし、Ｌｉ箔は負極の内面にのみ全面
貼りした。

【０１６１】〔表３〕に示す活性化前のエージング条件
により、サンプルＮｏ．１〜４をエージング処理（前処
理、活性活処理、後処理を含む）し、負極内にリチウム
を拡散させた。〔表３〕に、その時に、Ｌｉ箔が溶解せ
ずに残った程度及びサイクル寿命を調べた結果を示す。
サイクル寿命は、５００サイクルの充放電後の容量維持
率を表す。

【０１６２】

【表３】

【０１６３】サンプルＮｏ．１よりもサンプルＮｏ．２
の方がサイクル寿命が長い。サンプルＮｏ．１は、最外
周の負極両面に負極合剤層が設けられている。その外側
面の負極合剤層は、正極が対向していないので、その部
分で無駄なエネルギが放出され、サイクル寿命が短くな
る。サンプルＮｏ．２は、正極が対向しない負極の部分
には負極合剤層を設けないので、充放電の効率が高くな
り、サイクル寿命が長くなる。その部分では、負極集電
体の片面にのみ負極合剤層が設けられているので、両面
に負極合剤層が設けられている部分に比べ、Ｌｉ箔の量
は半分でよい。負極集電体上のＬｉ箔は、集電体の孔を
通り、逆側の面の負極合剤層に拡散する。

【０１６４】サンプルＮｏ．３及び４を同条件でエージ
ングした場合、サンプルＮｏ．３よりもサンプルＮｏ．
４の方がＬｉ箔の溶解残りが小さく、サイクル寿命が長
い。すなわち、Ｌｉ箔は、電極（好ましくは負極）の外
面に貼るのが好ましい。

【０１６５】サンプルＮｏ．３において、活性化前のエ
ージング条件は、５０℃１４日よりも５０℃７日の方が
サイクル寿命が長い。活性化前のエージング条件は、２
０℃以上、６０℃以下の温度、１日以上１０日以下の時
間が好ましい。

【０１６６】

【発明の効果】本発明によれば、有孔集電体の両面に合
剤層を設けることにより、正極又は負極を形成する。有
孔集電体の孔を通って、両面の合剤層の間をリチウムイ
オンが移動することができるので、電位ムラが小さく、
電池の性能が向上する。

【０１６７】また、有孔集電体を有する負極又は正極の
少なくとも片面の表面にリチウム金属箔を圧着すること
により、リチウムは集電体の孔を通って集電体の両面の
合剤層に拡散可能である。必ずしも、負極又は正極の両
面にリチウム金属箔を圧着する必要はない。リチウム合
剤層に拡散させることにより、合剤層が活性化する。

【図面の簡単な説明】

【図１】巻回前の巻回電極群の断面図である。

【図２】巻回電極群の上面図である。

【図３】円筒型電池の断面図である。

【符号の説明】

１ 電池缶 ２ 負極 ３ 正極 ４ セパレータ ５ 下部絶縁板 ６ 上部絶縁板 ７ ガスケット ８ 正極リード ９ 防爆弁体 １０ 電流遮断スイッチ １０ａ 第一導通体 １０ｂ 第二導通体 １０ｃ 絶縁リング １１ ＰＴＣリング １３ 端子キャップ １５ 溶接プレート １６ 絶縁カバー ２０ 巻芯 ２１、２２ セパレータ ２３ 正極集電体 ２４ 正極リード ２６ 負極集電体 ２７ 負極合剤 ３０ 絶縁性材料 ３５ 正極シート ３６ 負極シート ５３ リチウム箔 ５４ａ、５４ｂ 孔 ６０ｎ 負極 ６０ｐ 正極 ６１ｎ 負極集電体 ６１ｐ 正極集電体 ６２ｎ 内側面の負極合剤 ６２ｐ 内側面の正極合剤 ６３ｎ 外側面の負極合剤 ６３ｐ 外側面の正極合剤

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 各々が集電体の両面に合剤層を有する正
   極及び負極並びに非水電解質を含む非水電解質リチウム
   二次電池において、該正極及び負極の集電体の少なくと
   も一方がその表裏面を連通する１つ又は複数の孔のある
   有孔集電体であり、かつ該有孔集電体上の両面の合剤層
   のうちの少なくとも一層の表面にリチウム金属箔が圧着
   されていることを特徴とする非水電解質リチウム二次電
   池。
2. 【請求項２】 該有孔集電体の孔の開口率が０．１％以
   上、１０％以下であることを特徴とする請求項１に記載
   の非水電解質リチウム二次電池。
3. 【請求項３】 該有孔集電体の１つの孔の大きさが１×
   １０^-7cm² 以上、１×１０^-2cm² 以下であることを特徴
   とする請求項１または２に記載の非水電解質リチウム二
   次電池。
4. 【請求項４】 該有孔集電体の孔が貫通孔であることを
   特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の非水電解
   質リチウム二次電池。
5. 【請求項５】 リチウム金属箔が圧着されているのが、
   有孔集電体上の合剤層の片面であることを特徴とする請
   求項１から４のいずれかに記載の非水電解質リチウム二
   次電池。
6. 【請求項６】 圧着させたリチウム金属箔が、圧着した
   リチウム金属箔が存在する面の合剤層の表面の８０％以
   上を被覆していることを特徴とする請求項１から５のい
   ずれかに記載の非水電解質リチウム二次電池。
7. 【請求項７】 該リチウム金属箔の厚みが６０μｍ以
   下、かつ厚み変動率が平均厚みに対して２０％以下であ
   ることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の
   非水電解質リチウム二次電池。
8. 【請求項８】 リチウム金属箔が圧着されている電極が
   負極であることを特徴とする請求項１から７のいずれか
   に記載の非水電解質リチウム二次電池。
9. 【請求項９】 対向する正極を片面にしか有さない負極
   の部分の合剤塗布量が、対向する正極を両面に有する負
   極の部分の合剤塗布量のａ倍（ここで、０．３＜ａ＜
   ０．７）であるとき、該リチウムの圧着量は０．８×ａ
   〜１．１×ａ倍であることを特徴とする請求項８に記載
   の非水電解質リチウム二次電池。
10. 【請求項１０】 該負極が少なくとも１種の錫を含有す
    る複合酸化物を含むことを特徴とする請求項１から９の
    いずれかに記載の非水電解質リチウム二次電池。
11. 【請求項１１】 請求項１から１０のいずれかに記載の
    電極とセパレーターを積層及び巻回して巻回電極群を作
    成した後、該巻回電極群を電池缶に挿入することを特徴
    とする非水電解質リチウム二次電池の製造方法。
12. 【請求項１２】 該巻回電極群において、リチウム金属
    箔が圧着されているのが、負極の外側面であることを特
    徴とする請求項１１に記載の非水電解質リチウム二次電
    池の製造方法。
13. 【請求項１３】 該巻回電極群の最内周及び最外周に合
    剤層を有する電極が負極であり、最内周及び最外周部分
    の負極は合剤層を片面にしか有さないことを特徴とする
    請求項１１または１２に記載の非水電解質リチウム二次
    電池の製造方法。
14. 【請求項１４】 該巻回電極群を電池缶に挿入した後、
    該電池缶に電解質の注入から、電池缶をかしめて封口す
    るまでの工程を２０℃以下で行うことを特徴とする請求
    項１１から１３のいずれかに記載の非水電解質リチウム
    二次電池の製造方法。
15. 【請求項１５】 該巻回電極群を電池缶に挿入、電解質
    を電池缶に注入、電池缶をかしめて封口した後、活性化
    前にエージングすることを特徴とする請求項１１から１
    ４のいずれかに記載の非水電解質リチウム二次電池の製
    造方法。
16. 【請求項１６】 該活性化前のエージングが２０℃以
    上、６０℃以下の温度で、１日以上１０日以下行うこと
    を特徴とする請求項１５に記載の非水電解質リチウム二
    次電池の製造方法。