JPWO2018123935A1 - 非水電解質電池及び電池パック - Google Patents

Abstract

実施形態によれば、正極、負極、セパレータ及び非水電解質を含む非水電解質電池が提供される。セパレータは、正極と負極の間に配置される。また、セパレータは、曲路率が１．８以上３以下で、かつ空隙率が４０％以上６０％以下の繊維製不織布を有する。負極は金属リチウムの電位に対して０．７Ｖ以上の作動電位を有する。

Description

本発明の実施形態は、非水電解質電池および電池パックに関する。

リチウムイオン電池等の非水電解質電池の性能を改善するため、セパレータとして、２種類の繊維径の繊維を組み合わせて作製した不織布、繊維径の異なる２種類の不織布を積層一体化したもの等を用いることが行われてきた。また、セパレータの厚さ、透気度あるいは空孔率を調整することも検討されてきた。さらに、ポリオレフィンフィルムの曲路率及び空隙率を調整したセパレータを用いることも検討されている。

しかしながら、これまでに検討されてきたセパレータの抵抗は未だ高く、さらに抵抗を低くすることが要望されている。セパレータの抵抗を小さくするために空隙率を高くすると、内部短絡の発生率が高くなり、内部短絡と抵抗の問題を両立させることが求められている。

特開２０１０−２４５０２８号公報 特開２０１０−５３２４５号公報

自己放電による容量減少が抑制され、かつレート性能に優れる非水電解質電池、及びこの非水電解質電池を具備する電池パックを提供することを目的とする。

実施形態によれば、正極、負極、セパレータ及び非水電解質を含む非水電解質電池が提供される。セパレータは、正極と負極の間に配置される。また、セパレータは、曲路率が１．８以上３以下で、かつ空隙率が４０％以上６０％以下の繊維製不織布を有する。負極は金属リチウムの電位に対して０．７Ｖ以上の作動電位を有する。

実施形態によれば、電池パックが提供される。電池パックは、実施形態の非水電解質電池を具備する。

第１の実施形態に係る第１の例の非水電解質電池の断面図。 図１のＡ部の拡大断面図。 第１の実施形態に係る第２の例の非水電解質電池の一部切欠き斜視図。 第２の実施形態に係る一例の電池パックの分解斜視図。 図４に示す電池パックの電気回路を示すブロック図。

以下に、実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、実施の形態を通して共通の構成には同一の符号を付すものとし、重複する説明は省略する。また、各図は実施の形態の説明とその理解を促すための模式図であり、その形状や寸法、比などは実際の装置と異なる個所があるが、これらは以下の説明と公知の技術とを参酌して、適宜設計変更することができる。
（第１の実施形態）
第１の実施形態によれば、正極と、負極と、正極と負極との間に配置されたセパレータと、非水電解質とを含む非水電解質電池が提供される。セパレータは、曲路率が１．８以上３以下で、かつ空隙率が４０％以上６０％以下の繊維製不織布を含む。負極は金属リチウムの電位に対して０．７Ｖ以上の作動電位を有する。

セパレータの曲路率は、後述する方法により測定されるもので、セパレータ厚さに対するイオンの移動距離の比である。曲路率は必ずしも空隙率と相関しない。また、曲路率と空隙率とが同じセパレータでも、セパレータの種類あるいは繊維の種類が変化すると、セパレータの多孔質構造が変わる。本発明者らは、曲路率が１．８以上３以下で、かつ空隙率が４０％以上６０％以下の繊維製不織布をセパレータとして用いると、内部短絡（微小短絡）が抑制されて自己放電による容量減少が抑えられると共に、セパレータの抵抗が低下してレート性能が向上されることを見出した。上記構成の繊維製不織布からなるセパレータは、ポリオレフィン微多孔膜に比して、繊維間に隙間が多い構造を有するため、リチウムイオンが移動可能な体積が大きくなり、結果としてより多くのリチウムイオンの移動が可能となり、セパレータ抵抗が下がる。また、このセパレータは、繊維間の隙間を増加させることでリチウムイオン拡散性を向上させているため、遮蔽率が適正で、内部短絡が起こり難い。

繊維製不織布の空隙率が４０％未満になると、電池抵抗が増加する。空隙率が６０％を超えると、内部短絡の恐れがある。繊維製不織布の空隙率が４０％以上６０％以下であっても曲路率が１．８未満になると、セパレータ中のイオン移動可能な体積が少なくなり、抵抗が増加する。また、繊維製不織布の空隙率が４０％以上６０％以下であっても曲路率が３を超えるものは、リチウムイオンが移動可能な体積は増えるが、同時に繊維間の隙間が増加し結果として強度が低下し短絡する恐れがある。

このセパレータは、リチウムイオンの移動を容易にする一方で、疎な部分が多く、遮蔽性が十分でない場合がある。負極が、金属リチウムの電位に対して０．７Ｖ（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ^＋）以上の作動電位を有することにより、セパレータへのリチウム金属の析出を防止することができるため、リチウム金属の析出による内部短絡を回避することができる。

繊維製不織布を構成する繊維が、セルロース、ポリエステル、ポリビニルアルコール、ポリアミド、ポリテトラフルオロエチレン及びビニロンよりなる群から選択される少なくとも１種類の材質の繊維であることにより、セパレータの多孔質構造をリチウムイオンの移動に適したものとすることができ、電池抵抗を更に低くすることができる。好ましい繊維として、セルロース、ポリエステルが挙げられる。ここで、セルロースには、合成セルロース、天然パルプが含まれる。

使用する繊維の種類は１種類または２種類以上にすることができるが、不織布中にセルロース繊維を３０質量％以上１００質量％以下含むものであると、セパレータのリチウムイオン拡散性を向上することができる。

繊維製不織布を構成する繊維の平均繊維径を２０μｍ以下にすることにより、内部短絡の防止とイオン透過性のバランスが良好となる。平均繊維径の下限値は、０．３μｍにすることが望ましい。

セパレータのガーレー法による透気度（ＪＩＳ−Ｐ−８１１７、ＩＳＯ５６３６−５：２００３）は、０．０１（秒／１００ｃｃ）以上１．０（秒／１００ｃｃ）以下の範囲にすることができる。透気度をこの範囲にすることにより、セパレータの抵抗を低くしてレート性能を向上することができる。また、所望の範囲の曲路率及び空隙率を有するセパレータが得られやすくなる。

セパレータの密度は、４×１０^５（ｇ／ｍ^３）以上８×１０^５（ｇ／ｍ^３）以下の範囲にすることができる。これにより、所望の範囲の曲路率及び空隙率を有するセパレータが得られやすくなる。

セパレータの坪量は、７（ｇ／ｍ^２）以上２０（ｇ／ｍ^２）以下の範囲にすることができる。これにより、所望の範囲の曲路率及び空隙率を有するセパレータが得られやすくなる。

セパレータの厚さは１０μｍ以上３５μｍ以下の範囲にすることができる。曲路率が１．８以上３以下で、かつ空隙率が４０％以上６０％以下であっても、セパレータの厚さが薄いと、内部短絡の発生率が高くなる恐れがある。また、セパレータが厚いと、曲路率及び空隙率の調整によりセパレータ抵抗を小さくすることが困難になる。

次に、第１の実施形態に係る非水電解質電池をより詳細に説明する。

負極は、負極集電体と、負極集電体上に形成された負極合材層（負極活物質含有層）とを含むことができる。

負極集電体は、表面に負極合材層を担持していない部分を含むことができる。この部分は、負極タブとして働くことができる。或いは、負極は、負極集電体とは別体の負極タブをさらに具備することもできる。

負極合材層は、負極活物質を含む。また、負極合材層は、必要に応じて、導電剤及びバインダーをさらに含むことができる。

正極は、正極集電体と、正極集電体上に形成された正極合材層（正極活物質含有層）とを含むことができる。

正極集電体は、表面に正極合材層を担持していない部分を含むことができる。この部分は、正極タブとして働くことができる。或いは、正極は、正極集電体とは別体の正極タブをさらに具備することもできる。

正極合材層は、正極活物質を含む。正極合材層は、必要に応じて、導電剤及びバインダーをさらに含むことができる。

正極と負極とは、電極群を構成することができる。例えば、電極群において、正極合材層と負極合材層とが、セパレータを介して対向することができる。電極群の構造は特に限定されず、様々な構造とすることができる。例えば、電極群は、スタック型の構造を有することができる。スタック型構造の電極群は、例えば、複数の正極及び負極を、正極合材層と負極合材層との間にセパレータを挟んで積層することによって得られる。或いは、電極群は、例えば巻回型の構造を有することができる。巻回型の電極群は、例えば、正極とセパレータと負極とを渦巻き状に巻回することによって得られる。

非水電解質電池は、負極端子及び正極端子を更に含むことができる。負極端子は、その一部が負極の一部に電気的に接続されることによって、負極と外部端子との間で電子が移動するための導体として働くことができる。負極端子は、例えば、負極集電体、特に負極タブに接続することができる。同様に、正極端子は、その一部が正極の一部に電気的に接続されることによって、正極と外部回路との間で電子が移動するための導体として働くことができる。正極端子は、例えば、正極集電体、特に正極タブに接続することができる。

第１の実施形態に係る非水電解質電池は、外装部材を更に具備することができる。外装部材は、電極群及び非水電解質を収容することができる。非水電解質は、外装部材内で、電極群に保持され得る。正極端子及び負極端子のそれぞれの一部は、外装部材から延出させることができる。

以下、セパレータ、正極、負極、非水電解質、正極端子、負極端子及び外装部材について、説明する。

［セパレータ］
セパレータは、曲路率が１．８以上３以下で、かつ空隙率が４０％以上６０％以下の繊維製不織布を含む。

曲路率の算出方法は、次の通りである。繊維製不織布について、水銀圧入法による細孔径分布および空隙率の測定、ガス吸着−ＢＥＴ法比表面積の測定、及び、パームポロメトリーによる空気透過性の測定を行う。得られた測定結果を統合することによって曲路率を算出する。具体的には、以下の計算式（Ａ）に基づいて曲路率（屈曲度）ｌｅ／ｌｄを求める。

ここで、ｌｄは試料の厚み、ｌｅは試料の厚み方向の細孔経路長、Ｖ_Ｐは細孔比容積（ｃｍ^３／ｇ）、Ｓ_ＢＥＴは試料のＢＥＴ法による比表面積、εは空隙率、ｋはダルシーの空気透過性定数である。これらのパラメータの測定で使用する試料には、同じ電池から取り出したセパレータが使用される。

１．電池からセパレータを取り出す方法は以下の通りである。

まず、非水電解質電池を解体する。解体は、例えば電池をアルゴンなどの不活性雰囲気下で行うことができる。次いで、解体した非水電解質電池から電極群を取り出す。取り出した電極群から、ピンセット等を用いてセパレータを取り出す。取り出したセパレータを、メチルエチルカーボネートで洗浄し、セパレータ中のＬｉ塩を取り除く。洗浄後、セパレータを乾燥させる。

２．１の手順で取り出したセパレータを、サイズが縦１００ｍｍ×横１００ｍｍに切り出し、試料とする。

３．試料のＢＥＴ法による比表面積Ｓ_ＢＥＴを測定する方法は以下の通りである。

２で説明したサイズに裁断された試料の質量を測定し、質量を確認する。例えば約０．４ｇの試料をガラスセルに入れて、前処理として室温で約２４時間減圧脱気する。その後液体窒素による試料の冷却を行う。そして測定装置として、例えば日本ベル製 ＢＥＬＳＯＲＰ−ｍａｘを用いて吸着等温線を測定し、ＢＥＴ法により比表面積を求める。吸着ガスは例えば窒素やクリプトンガスを用いることができる。

４．試料の厚さｌｄの測定方法は以下の通りである。

セパレータの厚さは、以下の手順により測定することができる。まず、１で説明した処理を行ったセパレータを裁断して長さを５００ｍｍとする。長さが５００ｍｍのセパレータを折り目が長さ方向に直角になるように１０枚に折り重ねてＪＩＳ Ｂ７５０２（ＩＳＯ３６１１：１９７８）で規定の外側マイクロメータ（スピンドル径６．３５ｍｍ、測定長２５ｍｍ以下）で厚さを測定する。このようにして得られた値を１０で除した商を、セパレータ厚さとする。

セパレータの空隙率の測定方法は次の通りである。

測定試料を、測定分析装置に装入する。測定装置としては、例えばマイクロメリティックス社製オートポアＩＶ９５１０が挙げられる。この装置の測定に際しては、この装置の試料セルに、１で説明した処理が施された測定試料を５０〜１００ｍｍ角程度のサイズに裁断したものを折りたたんで入れ込むことで、細孔直径分布を測定することができる。

このような条件で測定を実施した細孔直径分布から、細孔比容積Ｖ_Ｐ（ｃｍ^３／ｇ）を算出し、試料質量Ｗ（ｇ）と試料体積Ｖ（ｃｍ^３）（縦×横×厚み）をもとに、空隙率ε（％）を以下の式（Ｂ）で算出する。

ここで、試料体積Ｖ（ｃｍ^３）は、試料の縦寸法（ｃｍ）、横寸法（ｃｍ）及び厚さ（ｃｍ）から算出される。

パームポロメトリーの測定方法は次の通りである。パームポロメトリーは、バブルポイント法（ＪＩＳ Ｋ３８３２、ＡＳＴＭ Ｆ３１６−８６）による貫通細孔評価手法である。バブルポイント法とは、液体で濡らした多孔質試料に空気圧をかけ、圧力を徐々に高めて、液体が押し出される瞬間の圧（バブルポイント）から最大細孔径（バブルポイント径）を求める手法である。バブルポイント法を応用・拡張して、空気圧と空気流量との関係を測定することにより、貫通孔の細孔径分布を求めることができる。水銀圧入法が貫通孔・半貫通孔の開口部を捕らえるのに対し、パームポロメトリー法は液体の透過性を支配するネック部を捉えることができる。そのため、パームポロメトリー法により得られる貫通孔の細孔径分布は、曲路率の算出に適している。

ダルシーの空気透過性定数ｋの測定方法は次の通りである。ダルシーの空気透過性定数ｋ（単位：Ｄａｒｃｙ）は、空気透過性の指標であり、次式（Ｃ）で定義される。
ｋ＝８ＦＴＶ／［πＤ^２（Ｐ^２−１）］ （Ｃ）

ここで、Ｆは流量（ｍ・ｓ^−１）。Ｔは試料厚さで、ｌｄが用いられる。Ｖは粘度（Ｐａ・Ｓ）、Ｄは試料直径（パームポロメトリーで測定した試料の最大細孔径）、Ｐは圧力（Ｐａ）である。ダルシーの透過性定数が大きいほど、透過性は大きくなる。

不織布を構成する繊維の平均繊維径の測定方法は次の通りである。平均繊維径は、試料の各端部１０ｃｍを除いて、試料の幅２０ｃｍ毎の区域から、それぞれ１ｃｍ角の試験片を切り取る。各試験片について、マイクロスコープで繊維の直径を３０点測定して、測定値の平均値（μｍ単位の小数点第２位を四捨五入）を算出し、試料に含まれる繊維の繊維径とする。

セパレータの曲路率及び空隙率は、例えば、セルロース繊維製不織布の密度、坪量（単位面積当たりの質量）、透気度、繊維長等により調整され得る。セルロース繊維には、天然パルプ由来の繊維、合成セルロース繊維が含まれるが、天然パルプ由来の繊維を用いる方が、曲路率及び空隙率が目的とする値であるセパレータを得られやすい。また、曲路率及び空隙率の関係は、空隙率が４０％以上６０％以下であると、曲路率が１．８以上３以下を満たすというものではなく、それぞれを所望の範囲に調整する必要がある。セパレータの曲路率は、例えば、不織布の密度及び坪量を調整することにより所望の範囲に設定することができる。

［正極］
［正極活物質］
正極活物質には、例えば、リチウムが挿入及び放出され得る酸化物が用いられる。そのような酸化物の例には、二酸化マンガン（ＭｎＯ_２）、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_ｘＭｎ_２Ｏ_４及び／又はＬｉ_ｘＭｎＯ_２、但し０＜ｘ≦１）、リチウムニッケル複合酸化物（例えば、Ｌｉ_ｘＮｉＯ_２、但し０＜ｘ≦１）、リチウムコバルト複合酸化物（例えば、Ｌｉ_ｘＣｏＯ_２、但し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_ｙＯ_２、但し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−ｙＯ_２、但し０＜ｘ≦１、０＜ｙ＜１）、リチウムニッケルコバルトアルミニウム複合酸化物（例えば、Ｌｉ_ｘＮｉ_{１−ｙ−ｚ}Ｃｏ_ｙＡｌ_ｚＯ_２、但し０＜ｘ≦１、０＜１−ｙ−ｚ＜１、０＜ｙ＜１、０＜ｚ＜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_ｙＯ_４、但し０＜ｘ≦１、０＜２−ｙ＜２、０＜ｙ≦１）、オリビン構造を有するリチウムリン酸化物（例えば、Ｌｉ_ｘＦｅＰＯ_４、Ｌｉ_ｘＦｅ_１−ｙＭｎ_ｙＰＯ_４、但し０＜ｘ≦１、０≦ｙ≦１）、硫酸鉄（例えば、Ｆｅ_２（ＳＯ_４）_３）、及びバナジウム酸化物（例えば、Ｖ_２Ｏ_５）、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物（例えば、Ｌｉ_１−ｘＮｉ_{１−ａ−ｂ−ｃ}Ｃｏ_ａＭｎ_ｂＭ１_ｃＯ_２の一般式で表される組成を有することができる。Ｍ１は、Ｍｇ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｃａ、Ｗ、Ｎｂ及びＳｎからなる群より選択される少なくとも１種であり、各添字は、−０．２≦ｘ≦０．５、０＜ａ＜０．４、０＜ｂ＜０．５、０≦ｃ＜０．１の範囲内にある）が含まれる。正極活物質として、上記の何れか一種を単独で用いても良いが、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
［導電剤］
導電剤は、集電性能を高めるために必要に応じて用いられる。導電剤の例には、アセチレンブラック、カーボンブラック、黒鉛、カーボンナノファイバー又はカーボンナノチューブなどの炭素材料が含まれる。使用する導電剤の種類は、１種又は２種以上にすることができる。
［結着剤］
結着剤は、活物質、導電剤及び正極集電体を結着させるために必要に応じて用いられる。結着剤の例には、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）及びフッ素系ゴムが含まれる。使用する結着剤の種類は、１種又は２種以上にすることができる。

正極活物質含有層において、活物質、導電剤及び結着剤の含有量は、それぞれ８０質量％以上９７質量％以下、２質量％以上１８質量％以下、及び１質量％以上１７質量％以下であることが好ましい。

導電剤の含有量が３質量％以上であると上述した効果を発揮することができる。導電剤の含有量が１８質量％以下であると、電池を高温で保存したときに導電剤表面において生じる非水電解質の分解を抑制することができる。

結着剤の含有量が２質量％以上であると十分な正極強度が得られる。結着剤の含有量が１７質量％以下であると、内部抵抗の増大を防止できる。
［正極集電体］
正極集電体は、アルミニウム箔、又は、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｕ及びＳｉから成る群より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。

正極は、例えば正極活物質、結着剤及び導電剤を適切な溶媒に懸濁してスラリーを調製し、このスラリーを正極集電体の表面に塗布し、乾燥して正極活物質含有層を形成した後、プレスを施すことにより作製される。溶媒の例にはＮ−メチルピロリドンが含まれる。正極はまた、正極活物質、結着剤及び導電剤をペレット状に形成して正極活物質含有層とし、これを正極集電体上に配置することにより作製されてもよい。
［負極］
負極は、負極集電体と、負極活物質含有層とを含む。負極活物質含有層は、負極集電体の両面に設けられている。但し、電極群の最外周に位置する部分においては、例えば図２に示すように負極集電体の片側のみに負極活物質含有層が形成され得る。負極活物質含有層は、負極活物質と、任意に導電剤及び結着剤を含む。
［負極活物質］
負極は、金属リチウムの電位に対する作動電位が０．７Ｖ（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ^＋）以上であることが望ましい。作動電位の上限値は３Ｖ（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ^＋）にすることができる。ここで、負極の作動電位は、負極においてリチウムまたはリチウムイオンの吸蔵放出反応が生じる電位である。

このような作動電位を実現可能な負極活物質として、スピネル構造を有するチタン酸リチウム（例えば、Ｌｉ_４＋ｘＴｉ_５Ｏ_１２、但し０≦ｘ≦３）が挙げられる。スピネル構造を有するチタン酸リチウムを用いることにより、負極上にデンドライト状のリチウムが析出することを防ぐことができる。

負極活物質としてスピネル構造を有するチタン酸リチウムを単独で用いてもよいが、他の活物質を含んでもよい。他の活物質の例には、単斜晶構造のチタン酸化物（例えば、ＴｉＯ_２（Ｂ））、アナターゼ構造のチタン酸化物（ＴｉＯ_２）、斜方晶型チタン含有酸化物、単斜晶型ニオブチタン複合酸化物、及びラムスデライト構造のチタン酸リチウム（例えば、Ｌｉ_２＋ｘＴｉ_３Ｏ_７、但し０≦ｘ≦３）などのチタン含有酸化物が含まれる。チタン酸化物（例えばＴｉＯ_２）は、電池の充放電時にリチウムの挿入が生じることによりリチウムチタン酸化物になり得る。斜方晶型チタン含有酸化物としては、一般式Ｌｉ_２＋ｗＮａ_２−ｘＭ１_ｙＴｉ_６−ｚＭ２_ｚＯ_１４＋δで表され、Ｍ１はＣｓ及び／又はＫであり、Ｍ２はＺｒ，Ｓｎ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｍｏ，Ｗ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｍｎ，及びＡｌのうち少なくとも１つを含む化合物が挙げられ、０≦ｗ≦４、０≦ｘ≦２、０≦ｙ≦２、０≦ｚ＜６、−０．５≦δ≦０．５である。単斜晶型ニオブチタン含有酸化物としては、一般式Ｌｉ_ｘＴｉ_１−ｙＭ３_ｙＮｂ_２−ｚＭ４_ｚＯ_７＋δで表され、Ｍ３はＺｒ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｍｎ及びＮｉから成る群から選択される少なくとも１つであり、Ｍ４はＶ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｍｏ，Ｗ及びＢｉから成る群から選択される少なくとも1つである化合物が挙げられ、０≦ｘ≦５、０≦ｙ＜１、０≦ｚ＜２、−０．３≦δ≦０．３である。

作動電位とは、電極とリチウム金属箔を対向させて、これらの間にセパレータを配置し、電極と対向したリチウム金属箔とは異なるリチウム金属箔を、電極の近傍に配置し、電極と、電極と対向したリチウム金属箔の間でリチウムイオンの移動をさせて、３回充放電を行う。充放電条件は、３ＶほどのＯＣＶ（開回路電圧）から測定電極に還元電流を流し、１Ｃで満充電電圧まで定電流充電をした後、１．０Ｖで定電圧充電を行い、電流値が１／２０Ｃに収束した時点で充電を終了する定電流定電圧充電を施す。その後、１０分のレストののち、１Ｃにて３Ｖまで放電する。その際の放電エネルギー（Ｗｈ）を放電電気量で割り算した値を負極の作動電位とする。電解液にはエチレンカーボネートとメチルエチルカーボネートの体積比率１：１の溶媒に１モル／Ｌの六フッ化リン酸リチウムを溶かしたものを用いる。セパレータには、本実施形態に係る曲路率が１．８以上３以下で、かつ空隙率が４０％以上６０％以下の繊維製不織布を用いても良いが、これに限らず、例えば合成樹脂製不織布、ポリエチレン製多孔質フィルムやポリプロピレン製多孔質フィルムを一例とするポリオレフィン製多孔質フィルム、およびセルロース系セパレータを用いる。また、これらの材料を複合したセパレータ、たとえばポリオレフィン製多孔質フィルムとセルロースとからなるセパレータを用いることができる。

負極活物質がスピネル構造を有するチタン酸リチウム以外の活物質を含む場合、負極活物質の総質量に対するスピネル構造を有するチタン酸リチウムの質量の割合は１０質量％以上１００質量％未満にするができる。

導電剤は、集電性能を高めるために必要に応じて用いられる。導電剤の例には、アセチレンブラック、カーボンブラック又は黒鉛などの炭素材料が含まれる。使用する導電剤の種類は、１種又は２種以上にすることができる。

結着剤は、活物質と、導電剤と、負極集電体とを結着させるために必要に応じて用いられる。結着剤の例には、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、及びフッ素系ゴムが含まれる。使用する結着剤の種類は、１種又は２種以上にすることができる。

負極活物質含有層において、負極活物質、導電剤及び結着剤の含有量は、それぞれ７０質量％以上９８質量％以下、１質量％以上２８質量％以下、１質量％以上２８質量％以下であることが好ましい。導電剤の含有量が２質量％以上であると、負極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、結着剤の含有量が２質量％以上であると、負極活物質含有層と集電体の結着性を十分に得ることができる。そのため、サイクル特性を向上させることができる。一方、容量を大きくする観点から、導電剤及び結着剤の含有量はそれぞれ２８質量％以下であることが好ましい。
［負極集電体］
負極集電体は、アルミニウム箔、又は、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｕ及びＳｉから成る群より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。

負極は、例えば負極活物質、結着剤及び導電剤を適切な溶媒に懸濁してスラリーを調製し、このスラリーを負極集電体の表面に塗布し、乾燥して負極活物質含有層を形成した後、プレスを施すことにより作製される。溶媒の例には、Ｎ−メチルピロリドンが含まれる。負極はまた、負極活物質、結着剤及び必要に応じて配合される導電剤をペレット状に形成して負極活物質含有層とし、これを負極集電体上に配置することにより作製されてもよい。
［非水電解質］
非水電解質として、液状非水電解質を用いることができる。液状非水電解質は、例えば、電解質を有機溶媒に溶解することにより調製される。液状非水電解質中の電解質の濃度は０．５モル／Ｌ以上２．５モル／Ｌ以下であることが好ましい。

電解質の例には、過塩素酸リチウム（ＬｉＣｌＯ_４）、六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ_６）、四フッ化ホウ酸リチウム（ＬｉＢＦ_４）、六フッ化砒素リチウム（ＬｉＡｓＦ_６）、トリフルオロメタスルホン酸リチウム（ＬｉＣＦ_３ＳＯ_３）、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（ＣＦ_３ＳＯ_２）_２］などのリチウム塩、及び、これらの混合物が含まれる。使用する電解質の種類は１種または２種以上にすることができる。電解質は高電位においても酸化し難いものであることが好ましく、ＬｉＰＦ_６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（ＰＣ）、エチレンカーボネート（ＥＣ）、１，２−ジメトキシエタン（ＤＭＥ）、γ−ブチロラクトン（ＧＢＬ）、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、２−メチルテトラヒドロフラン（２−ＭｅＨＦ）、１，３−ジオキソラン、スルホラン、アセトニトリル（ＡＮ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、及び、メチルエチルカーボネート（ＭＥＣ）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。

［負極端子及び正極端子］
負極端子及び正極端子は、電気伝導性の高い材料から形成されていることが好ましい。集電体に接続する場合、接触抵抗を低減させるために、これらの端子は、集電体と同様の材料からなることが好ましい。

［外装部材］
外装部材としては、例えば金属製容器又はラミネートフィルム製容器を用いることができるが、特に限定されない。

外装部材として金属製容器を用いることにより、耐衝撃性及び長期信頼性に優れた非水電解質電池を実現することができる。外装部材としてラミネートフィルム製容器を用いることにより、耐腐食性に優れた非水電解質電池を実現することができると共に、非水電解質電池の軽量化を図ることができる。

金属製容器は、例えば、厚さが０．２〜５ｍｍの範囲内にあるものを用いることができる。金属製容器は、厚さが０．５ｍｍ以下であることがより好ましい。

金属製容器は、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｓｎ及びＡｌからなる群より選択される少なくとも１種の金属元素を含んでいることが好ましい。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ることができる。アルミニウム合金は、マグネシウム、亜鉛、ケイ素等の元素を含む合金が好ましい。合金中に鉄、銅、ニッケル、クロム等の遷移金属を含む場合、その含有量は１質量％以下にすることが好ましい。これにより、高温環境下での長期信頼性及び耐衝撃性を飛躍的に向上させることができる。

ラミネートフィルム製容器は、例えば、厚さが０．１〜２ｍｍの範囲内にあるものを用いることができる。ラミネートフィルムの厚さは０．２ｍｍ以下であることがより好ましい。

ラミネートフィルムは、例えば金属層と、この金属層を挟み込んだ樹脂層を含む多層フィルムからなる。金属層は、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｓｎ及びＡｌからなる群より選択される少なくとも１種を含む金属を含むことが好ましい。金属層は、軽量化のためにアルミニウム箔若しくはアルミニウム合金箔が好ましい。樹脂層は、例えばポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ナイロン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等の高分子材料を用いることができる。ラミネートフィルムは、熱融着によりシールを行って外装部材の形状に成形することができる。

外装部材の形状としては、扁平型（薄型）、角型、円筒型、コイン型、ボタン型等が挙げられる。外装部材は、用途に応じて様々な寸法を採ることができる。例えば、第１の実施形態に係る非水電解質電池が携帯用電子機器の用途に用いられる場合は、外装部材は搭載する電子機器の大きさに合わせて小型のものにすることができる。或いは、二輪乃至四輪の自動車等に積載される非水電解質電池である場合、容器は大型電池用容器であり得る。

次に、実施形態に係る非水電解質電池の例を、図面を参照しながら更に詳細に説明する。

実施形態に係る電池の一例を図１および図２を参照して説明する。図１に示すように、扁平型非水電解質二次電池は、扁平形状の捲回電極群１、外装部材２、正極端子７、負極端子６、及び非水電解質を備える。外装部材２はラミネートフィルムからなる袋状外装部材である。捲回電極群１は、外装部材２に収納されている。捲回電極群１は、図２に示すように、正極３、負極４、及びセパレータ５を含み、外側から負極４、セパレータ５、正極３、セパレータ５の順で積層した積層物を渦巻状に捲回し、プレス成型することにより形成される。

正極３は、正極集電体３ａと正極活物質含有層３ｂとを含む。正極活物質含有層３ｂには正極活物質が含まれる。正極活物質含有層３ｂは正極集電体３ａの両面に形成されている。負極４は、負極集電体４ａと負極活物質含有層４ｂとを含む。負極活物質含有層４ｂには負極活物質が含まれる。負極４は、最外層においては、負極集電体４ａの内面側の片面にのみ負極活物質含有層４ｂが形成され、その他の部分では負極集電体４ａの両面に負極活物質含有層４ｂが形成されている。

図２に示すように、捲回電極群１の外周端近傍において、帯状の正極端子７が正極３の正極集電体３ａに接続されている。また、帯状の負極端子６が最外層の負極４の負極集電体４ａに接続されている。正極端子７及び負極端子６は、外装部材２の開口部を通って外部に延出されている。外装部材２の内部には、さらに、非水電解質として非水電解液が注入される。外装部材２の開口部を、正極端子７及び負極端子６を挟んだ状態でヒートシールすることにより、捲回電極群１及び非水電解質が封止される。

実施形態に係る電池は、前述した図１および図２に示す構成のものに限らず、例えば図３および図４に示す構成にすることができる。なお、図１および図２と同様な部材については、同符号を付して説明を省略する。

図３に示す角型非水電解質電池において、捲回電極群１１は、金属製の有底矩形筒状容器（外装部材）１２内に収納されている。非水電解液（液状非水電解質）は、例えば容器１２の開口部から注入されて、容器１２内に収容されている。容器１２の開口部に矩形蓋体１３を溶接することにより、捲回電極群１１及び非水電解液が外装部材内に封止されている。扁平状の捲回電極群１１は、外側から負極、セパレータ、正極、セパレータの順で積層した積層物を渦巻状に捲回し、プレス成型することにより形成される。

負極タブ１４は、その一端が負極集電体に電気的に接続され、他端が負極端子１５に電気的に接続されている。負極端子１５は、矩形蓋体１３に絶縁部材としてのガラス材１６を介在するハーメチックシールで固定されている。正極タブ１７は、その一端が正極集電体に電気的に接続され、他端が矩形蓋体１３に固定された正極端子１８に電気的に接続されている。

負極タブ１４は、例えば、アルミニウム又はＭｇ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｓｉ等の元素を含むアルミニウム合金などの材料で製造される。負極タブ１４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であることが好ましい。

正極タブ１７は、例えば、アルミニウム又はＭｇ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｓｉ等の元素を含むアルミニウム合金などの材料で製造される。正極タブ１７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であることが好ましい。

なお、図示した非水電解質電池はセパレータを正極および負極と共に捲回した捲回型の電極群を用いたが、セパレータを九十九折りし、折り込んだ個所に正極および負極を交互に配置した積層型の電極群を用いてもよい。

以上説明した第１の実施形態に係る非水電解質電池は、曲路率が１．８以上３以下で、かつ空隙率が４０％以上６０％以下の繊維製不織布を有するセパレータを含むため、内部短絡に起因する自己放電による容量減少が低減され、かつレート性能に優れる非水電解質電池を実現することができる。

（第２の実施形態）
第２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１の実施形態に係る非水電解質電池を含む。

第２の実施形態に係る電池パックは、複数の非水電解質電池を備えることもできる。複数の非水電解質電池は、電気的に直列に接続することもできるし、又は電気的に並列に接続することもできる。或いは、複数の非水電解質電池を、直列及び並列の組み合わせで接続することもできる。

例えば、第２の実施形態に係る電池パックは、第１の非水電解質電池を例えば５つまたは６つ具備することもできる。これらの非水電解質電池は、直列に接続されることができる。また、直列に接続された非水電解質電池は、組電池を構成することができる。すなわち、第２の実施形態に係る電池パックは、組電池を具備することもできる。

第２の実施形態に係る電池パックは、複数の組電池を具備することができる。複数の組電池は、直列、並列、又は直列及び並列の組み合わせで接続することができる。

以下に、第２の実施形態に係る電池パックの一例を、図４及び図５を参照しながら説明する。

図４は、第２の実施形態に係る一例の電池パックの分解斜視図である。図５は、図４の電池パックの電気回路を示すブロック図である。

図４及び図５に示す電池パック２０は、複数個の単電池２１を備える。単電池２１は、図１を参照しながら説明した第１の実施形態に係る一例の扁平型非水電解質電池であり得る。

複数の単電池２１は、外部に延出した負極端子５１及び正極端子６１が同じ向きに揃えられるように積層され、粘着テープ２２で締結することにより組電池２３を構成している。これらの単電池２１は、図５に示すように互いに電気的に直列に接続されている。

プリント配線基板２４は、単電池２１の負極端子５１及び正極端子６１が延出する側面に対向して配置されている。プリント配線基板２４には、図５に示すようにサーミスタ２５、保護回路２６及び外部機器への通電用端子２７が搭載されている。なお、プリント配線基板２４には、組電池２３と対向する面に組電池２３の配線と不要な接続を回避するために絶縁板（図示せず）が取り付けられている。

正極側リード２８は、組電池２３の最下層に位置する正極端子６１に接続され、その先端はプリント配線基板２４の正極側コネクタ２９に挿入されて電気的に接続されている。負極側リード３０は、組電池２３の最上層に位置する負極端子５１に接続され、その先端はプリント配線基板２４の負極側コネクタ３１に挿入されて電気的に接続されている。これらのコネクタ２９及び３１は、プリント配線基板２４に形成された配線３２及び３３を通して保護回路２６に接続されている。

サーミスタ２５は、単電池２１の温度を検出し、その検出信号は保護回路２６に送信される。保護回路２６は、所定の条件で保護回路２６と外部機器への通電用端子２７との間のプラス側配線３４ａ及びマイナス側配線３４ｂを遮断できる。所定の条件の一例とは、例えば、サーミスタ２５の検出温度が所定温度以上になったときである。また、所定の条件の他の例とは、例えば、単電池２１の過充電、過放電、過電流等を検出したときである。この過充電等の検出は、個々の単電池２１もしくは組電池２３全体について行われる。個々の単電池２１を検出する場合、電池電圧を検出してもよいし、正極電位もしくは負極電位を検出してもよい。後者の場合、個々の単電池２１中に参照極として用いるリチウム電極が挿入される。図４及び図５の電池パック２０の場合、単電池２１それぞれに電圧検出のための配線３５が接続されている。これら配線３５を通して検出信号が保護回路２６に送信される。

正極端子６１及び負極端子５１が突出する側面を除く組電池２３の三側面には、ゴムもしくは樹脂からなる保護シート３６がそれぞれ配置されている。

組電池２３は、各保護シート３６及びプリント配線基板２４と共に収納容器３７内に収納される。すなわち、収納容器３７の長辺方向の両方の内側面と短辺方向の内側面それぞれに保護シート３６が配置され、短辺方向の反対側の内側面にプリント配線基板２４が配置される。組電池２３は、保護シート３６及びプリント配線基板２４で囲まれた空間内に位置する。蓋３８は、収納容器３７の上面に取り付けられている。

なお、組電池２３の固定には粘着テープ２２に代えて、熱収縮テープを用いてもよい。この場合、組電池の両側面に保護シートを配置し、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組電池を結束させる。

図４及び図５では単電池２１を直列接続した形態を示したが、電池容量を増大させるためには並列に接続してもよい。さらに、組み上がった電池パックを直列及び／又は並列に接続することもできる。

また、第２の実施形態に係る電池パックの態様は用途により適宜変更される。第２の実施形態に係る電池パックの用途としては、大電流性能でのサイクル性能が望まれるものが好ましい。具体的な用途としては、デジタルカメラの電源用や、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、アシスト自転車等の車載用が挙げられる。第２の実施形態に係る電池パックは、特に、車載用が好適である。

第２の実施形態に係る電池パックは、第１の実施形態に係る非水電解質電池を備えているので、内部短絡に起因する自己放電による容量減少が低減され、かつレート性能に優れる。
［実施例］
以下、実施例に基づいて上記実施形態をさらに詳細に説明する。

（実施例１）
実施例１では、以下の手順により、実施例１の非水電解質電池を作製した。

＜正極の作製＞
正極活物質としてLiNi_0.33Co_0.33Mn_0.33O₂粒子、導電剤としてカーボンブラック、バインダーとしてポリフッ化ビニリデンを用意した。これらを、90:5:5の質量比で混合して混合物を得た。

次に、得られた混合物をｎ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）溶媒中に分散して、スラリーを調製した。得られたスラリーを、厚さ２０μｍのアルミニウム箔に塗布し、乾燥させた。次いで、乾燥させた塗膜をプレスして正極を得た。

＜負極の作製＞
負極活物質としてLi₄Ti₅O₁₂、導電剤としてカーボンブラック、バインダーとしてポリフッ化ビニリデンを用意した。これらを、90：5：5の質量比で混合して混合物を得た。

次に、得られた混合物をｎ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）溶媒中に分散して、スラリーを調製した。得られたスラリーを、厚さ２０μｍのアルミニウム箔に塗布し、乾燥させた。次いで、乾燥させた塗膜をプレスして負極を得た。負極は、金属リチウムの電位に対する作動電位が１．０Ｖ〜２．０Ｖ（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ^＋）であった。

＜セパレータの作製＞
厚さ、曲路率、空隙率、ガーレー値、平均繊維径、密度及び坪量が下記表１に示す範囲の、天然パルプからなるセルロース繊維製不織布をセパレータとして用意した。

＜セルの組み立て＞
上記のようにして作製した正極と、セパレータと、上記のようにして作製した負極と、もう一枚のセパレータとを、この順序で積層した。得られた積層体を、負極が最外周に位置するように渦巻き状に捲回して電極群を作製した。これをプレスすることにより、偏平状電極群を得た。この扁平状電極群を、厚さ０．３ｍｍのアルミニウムからなる缶形状の容器（外装缶）に挿入して、蓋体（封口板）で封止した。このようにして、厚さ５ｍｍ、幅３０ｍｍ、高さ２５ｍｍ、質量１０ｇの扁平型非水電解質二次電池を作製した。電池の定格容量は２５０ｍＡｈとした。

＜非水電解質の調製＞
エチレンカーボネート（ＥＣ）と、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）とを体積比で１：２になるように混合して混合溶媒を調製した。この混合溶媒に六フッ化リン酸リチウム（LiPF₆）を１モル/Lの濃度で溶解して、非水電解質を調製した。

＜電池の作製＞
上述のとおりに得られた電極群を収容した外装缶内に、外装缶の表面に設けられた注液口より非水電解質を注入した。次いで、注液口を封止することで、非水電解質電池を作製した。
（実施例２〜８及び比較例１〜５）
厚さ、曲路率、空隙率、繊維の種類、ガーレー値、平均繊維径、密度及び坪量が下記表１に示す範囲の不織布をセパレータとして用いること以外は、実施例１と同様にして非水電解質電池を作製した。
（実施例９）
負極活物質として下記表３に示す組成の負極活物質を用いること以外は、実施例１と同様にして非水電解質電池を作製した。負極は、金属リチウムの電位に対する作動電位が０．８Ｖ〜２．０Ｖ（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ^＋）であった。
（実施例１０）
負極活物質として下記表３に示す組成の負極活物質を用いること以外は、実施例１と同様にして非水電解質電池を作製した。負極は、金属リチウムの電位に対する作動電位が０．８Ｖ〜２．０Ｖ（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ^＋）であった。
（実施例１１）
負極活物質として下記表３に示す組成の負極活物質を用いること以外は、実施例１と同様にして非水電解質電池を作製した。負極は、金属リチウムの電位に対する作動電位が０．８Ｖ〜２．０Ｖ（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ^＋）であった。
（比較例６）
負極活物質として下記表３に示す組成の負極活物質を用いること以外は、実施例１と同様にして非水電解質電池を作製した。負極は、金属リチウムの電位に対する作動電位が０．１Ｖ〜３．０Ｖ（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ^＋）であった。比較例６の負極は、０．７Ｖ（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ^＋）未満の負極電位でリチウムイオンの吸蔵放出反応を生じるものであるため、金属リチウムの電位に対する作動電位が０．７Ｖ（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ^＋）以上の負極に該当しない。

＜内部短絡に起因する自己放電による容量減少率の測定＞
得られた電池を、25℃環境下で電池電圧が１．５Ｖに達するまで１Ｃ放電したときの電池容量を測定した。その後、再び充電率（ＳＯＣ）100％になるまで充電した。得られた電池を０℃の環境下で６０日間貯蔵して、続いて環境温度を２５℃に戻したのちに電池電圧が１.５Ｖに達するまで放電したときの電池容量を測定した。このときの貯蔵前の放電容量に対する貯蔵後の放電容量の比率を容量減少率とした。その結果を下記表２及び表３に示す。

＜０．２Ｃ放電容量に対する１０Ｃ放電容量の放電容量維持率の測定＞
得られた電池を２５℃環境下でＳＯＣ１００％から０．２Ｃ放電を行った後、電池を充電して再びＳＯＣを１００％にした後、２５℃環境下でＳＯＣ１００％から１０Ｃ放電を行った。０．２Ｃ放電容量に対する１０Ｃ放電容量を算出し、放電容量維持率として下記表２及び表３に示す。

表１及び表２の結果から明らかな通り、実施例１〜８の電池は、貯蔵後の容量減少率が小さく、かつ０．２Ｃ放電容量に対する１０Ｃ放電容量の放電容量維持率が高く、放電レート性能に優れている。これに対し、曲路率が１．８未満の比較例１、空隙率が４０％未満の比較例３、空隙率が６０％を超える比較例４の電池は、１０Ｃレートで放電した際に放電容量が得られなかったため、０．２Ｃ放電容量に対する１０Ｃ放電容量の放電容量維持率が測定不能であった。つまり、１０Ｃレートで放電した際の放電容量がほぼ０であった。また、曲路率が３を超える比較例２の電池は、貯蔵後の容量減少率が大きく、０．２Ｃ放電容量に対する１０Ｃ放電容量の放電容量維持率が低かった。一方、曲路率が３で、空隙率が４０％のポリエチレン微多孔膜をセパレータとして用いた比較例５の電池は、０．２Ｃ放電容量に対する１０Ｃ放電容量の放電容量維持率が低かった。

また、実施例１，５〜８の比較から、同じ曲路率であっても、繊維の種類、平均繊維径、透気度、密度あるいは坪量を調整することにより異なる空隙率が得られることがわかる。実施例９〜１１は実施例１とは異なる負極活物質を用いている。実施例１と９〜１１の比較から、負極活物質が異なっていても負極の作動電位が０．７Ｖ以上であれば貯蔵による自己放電を抑制することができる。

（実施例１２〜１９）
厚さ、曲路率、空隙率、繊維の種類、ガーレー値、平均繊維径、密度及び坪量が下記表４に示す範囲の不織布をセパレータとして用いること以外は、実施例１と同様にして非水電解質電池を作製した。
（実施例２０）
負極活物質として下記表６に示す組成の負極活物質を用いること以外は、実施例１と同様にして非水電解質電池を作製した。負極は、金属リチウムの電位に対する作動電位が０．９Ｖ〜２．０Ｖ（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ^＋）であった。

＜内部短絡に起因する自己放電による容量減少率の測定＞
実施例１２〜２０について、実施例１〜８及び比較例１〜５と同様にして、電池容量を測定し、容量減少率を求めた。その結果を下記表４、表５、及び表６に示す。

＜０．２Ｃ放電容量に対する１０Ｃ放電容量の放電容量維持率の測定＞
実施例１２〜２０について、実施例１〜８及び比較例１〜５と同様にして、０．２Ｃ放電容量に対する１０Ｃ放電容量を算出し、放電容量維持率として下記表４、表５、及び表６に示す。

表４及び表５の結果から明らかな通り、実施例１２〜１９の電池は、貯蔵後の容量減少率が小さく、かつ０．２Ｃ放電容量に対する１０Ｃ放電容量の放電容量維持率が高く、放電レート性能に優れている。

また、実施例１４及び１５の比較から、繊維の種類、平均繊維径、透気度、及び密度が同じであっても、厚さあるいは坪量を調整することにより、異なる曲路率あるいは空隙率が得られることがわかる。

＜サイクル寿命の測定＞
実施例１、９、１０、１１、２０及び比較例６について、次に説明する方法でサイクル寿命を測定した。
電池を２５℃環境下で０．２Ｃで充電し、ＳＯＣを１００％にした。１０分間放置後、２５℃環境下で０．２Ｃで放電して、放電容量を記録した。
次に、電池を３５℃環境下で１Ｃで充電を行った後、１０分間放置した。続いて３５℃環境下で１Ｃで放電し、１０分間放置した。この充放電を１サイクルとして、５００サイクルに達するまで充放電を繰り返した。
５００サイクル経過後、電池を２５℃環境下で０．２Ｃで充電し、ＳＯＣを１００％にした。１０分間放置後、２５℃環境下で０．２Ｃで放電し、放電容量を記録した。
サイクル前の０．２Ｃ放電容量に対する５００サイクル後の０．２Ｃ放電容量の割合を放電容量維持率として下記表６に示す。

表６の結果から明らかなとおり、実施例２０の電池は、貯蔵後の容量減少率が小さく、かつ０．２Ｃ放電容量に対する１０Ｃ放電容量の放電容量維持率が高く、放電レート性能に優れている。

また、実施例１、９〜１１、２０の電池は、５００サイクル後の容量維持率が高かった。実施例１及び２０と、実施例９〜１１との比較から、負極活物質がＬｉ_４Ｔｉ_５Ｏ_１２を含むことにより、電池のサイクル特性が向上することがわかる。

以上に説明した少なくとも一つの実施形態及び実施例に係る非水電解質電池は、曲路率が１．８以上３以下で、かつ空隙率が４０％以上６０％以下の繊維製不織布を有するセパレータを含むため、内部短絡に起因する自己放電による容量減少が低減され、かつレート性能に優れる非水電解質電池を実現することができる。

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。

Claims (14)

1. 正極と、
   金属リチウムの電位に対して０．７Ｖ以上の作動電位を有する負極と、
   前記正極と前記負極の間に配置され、曲路率が１．８以上３以下で、かつ空隙率が４０％以上６０％以下の繊維製不織布を有するセパレータと、
   非水電解質とを含む、非水電解質電池。
2. 前記負極は、金属リチウムの電位に対して０．７Ｖ以上３Ｖ以下の作動電位を有する、請求項１に記載の非水電解質電池。
3. 前記繊維製不織布を構成する繊維が、セルロース、ポリエステル、ポリビニルアルコール、ポリアミド、ポリテトラフルオロエチレン及びビニロンよりなる群から選択される少なくとも１種類の材質の繊維である、請求項１または２に記載の非水電解質電池。
4. 前記繊維製不織布を構成する繊維の平均繊維径が２０μｍ以下である、請求項３に記載の非水電解質電池。
5. 前記繊維製不織布のガーレー法による透気度（ＪＩＳ−Ｐ−８１１７）が０．０１（秒／１００ｃｃ）以上１（秒／１００ｃｃ）以下の範囲である、請求項３に記載の非水電解質電池。
6. 前記繊維製不織布を構成する繊維が、セルロース繊維を少なくとも３０質量％以上含む、請求項３に記載の非水電解質電池。
7. 前記セパレータの密度が４×１０^５（ｇ／ｍ^３）以上８×１０^５（ｇ／ｍ^３）以下の範囲である、請求項１〜６のいずれか１項に記載の非水電解質電池。
8. 前記セパレータの坪量が７（ｇ／ｍ^２）以上２０（ｇ／ｍ^２）以下の範囲である、請求項１〜７のいずれか１項に記載の非水電解質電池。
9. 前記セパレータの厚さが１０μｍ以上３５μｍ以下の範囲である、請求項１〜８のいずれか１項に記載の非水電解質電池。
10. 前記負極が、スピネル構造を有するチタン酸リチウムを含む負極活物質を含む、請求項１〜９の何れか１項に記載の非水電解質電池。
11. 前記負極が、単斜晶構造のチタン酸化物、斜方晶型チタン含有酸化物、単斜晶型ニオブチタン複合酸化物、及びラムスデライト構造のチタン酸リチウムよりなる群から選択される少なくとも１種類の負極活物質をさらに含む、請求項１０に記載の非水電解質電池。
12. 前記負極活物質が、前記スピネル構造を有するチタン酸リチウムを少なくとも１０質量％以上含む、請求項１０に記載の非水電解質電池。
13. 前記負極活物質が、前記スピネル構造を有するチタン酸リチウムを１０質量％以上１００質量％未満の範囲で含む、請求項１０又は１１に記載の非水電解質電池。
14. 請求項１〜１３の何れか１項に記載の非水電解質電池を１または２以上含む電池パック。

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