WO2018096835A1 - 電池および電子機器 - Google Patents

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WO2018096835A1
WO2018096835A1 PCT/JP2017/037394 JP2017037394W WO2018096835A1 WO 2018096835 A1 WO2018096835 A1 WO 2018096835A1 JP 2017037394 W JP2017037394 W JP 2017037394W WO 2018096835 A1 WO2018096835 A1 WO 2018096835A1
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battery
carbon fiber
negative electrode
positive electrode
fiber sheet
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PCT/JP2017/037394
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English (en)
French (fr)
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隆尚 石松
宮木　幸夫
Original Assignee
株式会社村田製作所
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    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Definitions

  • This technology relates to batteries and electronic devices.
  • the secondary battery In general, in the field of secondary batteries, by improving the impact resistance, the secondary battery is deformed due to the impact and the positive and negative electrodes are short-circuited, preventing the secondary battery from generating heat. It is hoped to do.
  • an object of the present technology is to provide a battery and an electronic device that improve impact resistance and ensure high stability against external force.
  • the present technology for example, A battery element; A film exterior material that houses the battery element; A battery comprising a carbon fiber sheet provided between a battery element and a film sheathing material and containing long fibers.
  • the present technology may be an electronic device having this battery.
  • the impact resistance of the battery can be improved without increasing the weight of the battery as much as possible.
  • the effect described here is not necessarily limited, and may be any effect described in the present technology. Further, the contents of the present technology are not construed as being limited by the exemplified effects.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view of a battery according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a view for explaining the configuration of the electrode body according to the embodiment.
  • FIG. 3A is a diagram for explaining a positive electrode current collector according to one embodiment
  • FIG. 3B is a diagram for explaining a negative electrode current collector according to one embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining a modification.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining a modification.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining a modification.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining a modification.
  • 8A to 8D are diagrams for explaining a modification.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining an application example.
  • FIG. 10 is a diagram for explaining an application example.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view showing a configuration example of a nonaqueous electrolyte secondary battery (hereinafter simply referred to as “battery”) 10 according to an embodiment of the present technology.
  • a battery 10 according to an embodiment of the present technology is a so-called laminate film battery, and is a flat or square stacked electrode body (hereinafter referred to as an electrode body) that is an example of a battery element.
  • 20) and carbon fiber sheets 41A and 41B are accommodated inside a film-shaped exterior member 30 and can be reduced in size, weight, and thickness.
  • the positive electrode lead 11 and the negative electrode lead 12 are attached to the electrode body 20.
  • the electrode body 20 has a main surface 20A that is substantially rectangular when viewed from above, and a main surface 20B opposite to the main surface 20A.
  • the main surface 20A has a side part 20C in the longitudinal direction and a side part 20D in the short direction.
  • Carbon fiber sheets 41 ⁇ / b> A and 41 ⁇ / b> B are provided between the exterior material 30 and the electrode body 20.
  • the positive electrode lead 11 and the negative electrode lead 12 are led out in the same direction from one short side of the battery 10.
  • the short side of the electrode body 20 from which the positive electrode lead 11 and the negative electrode lead 12 are derived is referred to as a top side
  • the opposite short side is referred to as a bottom side
  • the long side is referred to as the side side.
  • the positive electrode lead 11 and the negative electrode lead 12 have, for example, a thin plate shape or a mesh shape.
  • the positive electrode lead 11 and the negative electrode lead 12 are made of a metal material such as aluminum, copper, nickel, or stainless steel, for example.
  • Adhesive films 13 for preventing intrusion of outside air are inserted between the exterior material 30 and the positive electrode lead 11 and between the exterior material 30 and the negative electrode lead 12, respectively.
  • the adhesion film 13 is made of a material having adhesion to the positive electrode lead 11 and the negative electrode lead 12, for example, a polyolefin resin such as polyethylene, polypropylene, modified polyethylene, or modified polypropylene.
  • the exterior material 30 is a laminate film having flexibility.
  • the exterior material 30 includes first and second film-shaped exterior materials 30A and 30B having a rectangular shape.
  • the first and second exterior materials 30A and 30B have the same size and are overlapped with the electrode body 20 interposed therebetween.
  • the four sides of the first and second exterior materials 30A and 30B that are overlaid are fused to form a fused portion at the peripheral edge of the first and second exterior materials 30A and 30B.
  • the first exterior member 30 ⁇ / b> A has a housing portion 31 for housing the electrode body 20. This accommodating part 31 is formed by deep drawing, for example.
  • the exterior material 30 has, for example, a configuration in which a heat-sealing resin layer, a metal layer, and a surface protective layer are sequentially laminated.
  • the surface on the side of the heat-sealing resin layer is the surface on the side where the electrode body 20 is accommodated.
  • the material for the heat-sealing resin layer include polypropylene (PP) and polyethylene (PE).
  • the material for the metal layer include aluminum.
  • Examples of the material for the surface protective layer include nylon (Ny).
  • the exterior member 30 is made of a rectangular aluminum laminated film in which, for example, a nylon film, an aluminum foil, and a polyethylene film are bonded together in this order.
  • the packaging material 30 is disposed, for example, so that the heat-sealing resin layer side and the electrode body 20 face each other, and the outer edge portions are in close contact with each other by fusion or an adhesive.
  • the exterior material 30 may be made of a laminated film having another structure, a polymer film such as polypropylene, or a metal film instead of the above-described laminated film.
  • a laminate film in which an aluminum film is used as a core and a polymer film is laminated on one or both sides thereof may be used.
  • a coloring material is included in at least 1 layer chosen from the thing further provided with a colored layer and / or a heat-fusion resin layer and a surface protective layer.
  • a thing may be used.
  • the adhesive layer may include a coloring material.
  • a carbon fiber sheet 41A is provided between the first exterior material 30A and the main surface 20A of the electrode body 20, and a carbon fiber sheet 41B is provided between the second exterior material 30B and the main surface 20B of the electrode body 20. It has been.
  • the carbon fiber sheet 41A will be described unless otherwise specified, but the same applies to the carbon fiber sheet 41B.
  • the carbon fiber sheet 41A is made of carbon fiber.
  • a known carbon fiber such as polyacrylonitrile-based carbon fiber or pitch-based carbon fiber can be applied.
  • the carbon fiber sheet in the present technology is a sheet containing long fibers.
  • the long fiber is, for example, a carbon fiber having a length of 50% to 120% or more with respect to the length of the side portion 20D of the main surface 20A.
  • the long fiber is a woven fabric or a non-woven fabric.
  • a widely known method can be applied. It is also possible to impregnate a long fiber array with a resin as a binder to form a sheet. Further, for example, long fibers can be knitted into a sheet shape. In this case, there is no need to mix long fibers with plastic or the like, and a carbon fiber sheet containing no binder (not containing) can be obtained.
  • the fiber diameter of the long fiber is, for example, 1 to 100 ⁇ m, and preferably 5 to 20 ⁇ m.
  • a plurality of long fibers may constitute a fiber bundle (filament).
  • a plurality of filaments may further form a bundle.
  • the long fibers are arranged in at least two directions, more specifically, in two directions substantially orthogonal to each other. Thereby, the intensity
  • the coverage of the carbon fiber sheets 41A and 41B with respect to the entire surface of the electrode body 20 is preferably 70% or more and 110% or less, for example.
  • the average thickness of the carbon fiber sheet 41A is 20 ⁇ m or more and 200 ⁇ m or less, preferably 20 ⁇ m or more and 150 ⁇ m, from the viewpoint of securing the capacity of the battery.
  • FIG. 2 shows an example of the configuration of the electrode body 20.
  • the electrode body 20 includes a positive electrode 21, a negative electrode 22, a separator 23 provided between the positive electrode 21 and the negative electrode 22, an electrolyte layer 24A provided between the positive electrode 21 and the separator 23, a negative electrode 22 and a separator. And an electrolyte layer 24 ⁇ / b> B provided between the two.
  • the positive electrode 21 has a structure in which a positive electrode active material layer 21B is provided on both surfaces of a positive electrode current collector 21A. Although not shown, the positive electrode active material layer 21B may be provided only on one surface of the positive electrode current collector 21A.
  • the positive electrode current collector 21A includes a positive electrode active material layer forming part 21M and a positive electrode current collector exposed part 21N.
  • the positive electrode active material layer forming part 21M When the positive electrode active material layer forming part 21M is viewed in a plan view from a direction perpendicular to the main surface of the positive electrode current collector 21A, the positive electrode active material layer forming part 21M has a rectangular shape.
  • a positive electrode active material layer 21B is provided on both surfaces of the positive electrode active material layer forming portion 21M.
  • the cathode current collector exposed portion 21N extends from a part of one side of the cathode active material layer forming portion 21M.
  • the positive electrode current collector exposed portion 21N may be extended from the entire one side of the positive electrode active material layer forming portion 21M.
  • the plurality of positive electrode current collector exposed portions 21 ⁇ / b> N are joined together, and the joined positive electrode current collector exposed portions 21 ⁇ / b> N are electrically connected to the positive electrode lead 11. Has been.
  • the positive electrode current collector 21A is made of, for example, a metal foil such as an aluminum foil, a nickel foil, or a stainless steel foil.
  • the positive electrode active material layer 21B includes, for example, a positive electrode active material that can occlude and release lithium as an electrode reactant.
  • the positive electrode active material layer 21B may further contain an additive as necessary.
  • the additive for example, at least one of a conductive agent and a binder can be used.
  • lithium-containing compounds such as lithium oxide, lithium phosphorus oxide, lithium sulfide, or an intercalation compound containing lithium are suitable. Two or more kinds may be mixed and used.
  • a lithium-containing compound containing lithium (Li), a transition metal element, and oxygen (O) is preferable. Examples of such a lithium-containing compound include a lithium composite oxide having a layered rock salt structure shown in Formula (A) and a lithium composite phosphate having an olivine structure shown in Formula (B). Can be mentioned.
  • the lithium-containing compound includes at least one member selected from the group consisting of cobalt (Co), nickel (Ni), manganese (Mn), and iron (Fe) as a transition metal element.
  • a lithium-containing compound include a lithium composite oxide having a layered rock salt type structure represented by the formula (C), formula (D), or formula (E), and a spinel type compound represented by the formula (F).
  • LiNi 0.50 Co 0.20 Mn 0.30 O 2 Li a CoO 2 (A ⁇ 1), Li b NiO 2 (b ⁇ 1), Li c1 Ni c2 Co 1-c2 O 2 (c1 ⁇ 1, 0 ⁇ c2 ⁇ 1), Li d Mn 2 O 4 (d ⁇ 1) or Li e FePO 4 (e ⁇ 1).
  • M1 represents at least one element selected from Groups 2 to 15 excluding nickel (Ni) and manganese (Mn).
  • X represents a Group 16 element other than oxygen and 17) Represents at least one of the group elements, p, q, y, and z are 0 ⁇ p ⁇ 1.5, 0 ⁇ q ⁇ 1.0, 0 ⁇ r ⁇ 1.0, ⁇ 0.10 ⁇ y ⁇ 0.20 and 0 ⁇ z ⁇ 0.2.
  • M2 represents at least one element selected from Group 2 to Group 15.
  • a and b are 0 ⁇ a ⁇ 2.0 and 0.5 ⁇ b ⁇ 2.0. It is a value within the range.
  • M3 is cobalt (Co), magnesium (Mg), aluminum (Al), boron (B), titanium (Ti), vanadium (V), chromium (Cr), iron (Fe ), Copper (Cu), zinc (Zn), zirconium (Zr), molybdenum (Mo), tin (Sn), calcium (Ca), strontium (Sr) and tungsten (W) F
  • g, h, j and k are 0.8 ⁇ f ⁇ 1.2, 0 ⁇ g ⁇ 0.5, 0 ⁇ h ⁇ 0.5, g + h ⁇ 1, ⁇ 0.1 ⁇ j. ⁇ 0.2, 0 ⁇ k ⁇ 0.1
  • the composition of lithium (Li) varies depending on the state of charge and discharge, and the value of f represents the value in the complete discharge state. )
  • M4 is cobalt (Co), manganese (Mn), magnesium (Mg), aluminum (Al), boron (B), titanium (Ti), vanadium (V), chromium (Cr ), Iron (Fe), copper (Cu), zinc (Zn), molybdenum (Mo), tin (Sn), calcium (Ca), strontium (Sr), and tungsten (W).
  • M, n, p and q are 0.8 ⁇ m ⁇ 1.2, 0.005 ⁇ n ⁇ 0.5, ⁇ 0.1 ⁇ p ⁇ 0.2, 0 ⁇ q ⁇ 0.1. (Note that the composition of lithium (Li) varies depending on the state of charge and discharge, and the value of m represents a value in a fully discharged state.)
  • Li r Co (1-s) M5 s O (2-t) Fu (E) (However, in formula (E), M5 is nickel (Ni), manganese (Mn), magnesium (Mg), aluminum (Al), boron (B), titanium (Ti), vanadium (V), chromium (Cr ), Iron (Fe), copper (Cu), zinc (Zn), molybdenum (Mo), tin (Sn), calcium (Ca), strontium (Sr), and tungsten (W).
  • R, s, t, and u are in a range of 0.8 ⁇ r ⁇ 1.2, 0 ⁇ s ⁇ 0.5, ⁇ 0.1 ⁇ t ⁇ 0.2, and 0 ⁇ u ⁇ 0.1. Note that the composition of lithium (Li) varies depending on the state of charge and discharge, and the value of r represents the value in the complete discharge state.)
  • M6 is cobalt (Co), nickel (Ni), magnesium (Mg), aluminum (Al), boron (B), titanium (Ti), vanadium (V), chromium (Cr ), Iron (Fe), copper (Cu), zinc (Zn), molybdenum (Mo), tin (Sn), calcium (Ca), strontium (Sr), and tungsten (W).
  • V, w, x, and y are in the range of 0.9 ⁇ v ⁇ 1.1, 0 ⁇ w ⁇ 0.6, 3.7 ⁇ x ⁇ 4.1, and 0 ⁇ y ⁇ 0.1. (Note that the composition of lithium (Li) varies depending on the state of charge and discharge, and the value of v represents the value in a fully discharged state.)
  • Li z M7PO 4 (However, in formula (G), M7 is cobalt (Co), manganese (Mn), iron (Fe), nickel (Ni), magnesium (Mg), aluminum (Al), boron (B), titanium (Ti ), Vanadium (V), niobium (Nb), copper (Cu), zinc (Zn), molybdenum (Mo), calcium (Ca), strontium (Sr), tungsten (W) and zirconium (Zr) Z represents a value in a range of 0.9 ⁇ z ⁇ 1.1, wherein the composition of lithium (Li) varies depending on the state of charge and discharge, and the value of z is a complete discharge. Represents the value in the state.)
  • lithium composite oxide containing Ni examples include lithium composite oxide (NCM), lithium (Li), lithium (Li), nickel (Ni), cobalt (Co), manganese (Mn), and oxygen (O).
  • a lithium composite oxide (NCA) containing nickel (Ni), cobalt (Co), aluminum (Al), and oxygen (O) may be used.
  • the lithium composite oxide containing Ni specifically, those shown in the following formula (H) or formula (I) may be used.
  • Li v1 Ni w1 M1 ′ x1 O z1 (H) (In the formula, 0 ⁇ v1 ⁇ 2, w1 + x1 ⁇ 1, 0.2 ⁇ w1 ⁇ 1, 0 ⁇ x1 ⁇ 0.7, 0 ⁇ z ⁇ 3, and M1 ′ represents cobalt (Co), iron (Fe ), Manganese (Mn), copper (Cu), zinc (Zn), aluminum (Al), chromium (Cr), vanadium (Ba), titanium (Ti), magnesium (Mg), zirconium (Zr) and other transition metals (At least one element comprising :)
  • Li v2 Ni w2 M2 ′ x2 O z2 (I) (Where 0 ⁇ v2 ⁇ 2, w2 + x2 ⁇ 1, 0.65 ⁇ w2 ⁇ 1, 0 ⁇ x2 ⁇ 0.35, 0 ⁇ z2 ⁇ 3, and M2 ′ represents cobalt (Co), iron (Fe ), Manganese (Mn), copper (Cu), zinc (Zn), aluminum (Al), chromium (Cr), vanadium (Ba), titanium (Ti), magnesium (Mg), zirconium (Zr) and other transition metals (At least one element comprising :)
  • positive electrode materials capable of inserting and extracting lithium include inorganic compounds that do not contain lithium, such as MnO 2 , V 2 O 5 , V 6 O 13 , NiS, and MoS. It is done.
  • the positive electrode material capable of inserting and extracting lithium (Li) may be other than the above.
  • the positive electrode material illustrated above may be mixed 2 or more types by arbitrary combinations.
  • binder examples include resin materials such as polyvinylidene fluoride (PVdF), polytetrafluoroethylene (PTFE), polyacrylonitrile (PAN), styrene butadiene rubber (SBR), and carboxymethyl cellulose (CMC), and these resin materials. At least one selected from copolymers and the like mainly composed of is used.
  • PVdF polyvinylidene fluoride
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • PAN polyacrylonitrile
  • SBR styrene butadiene rubber
  • CMC carboxymethyl cellulose
  • the conductive agent examples include carbon materials such as graphite, carbon black, and ketjen black, and one or more of them are used in combination.
  • a metal material or a conductive polymer material may be used as long as it is a conductive material.
  • the negative electrode 22 has a structure in which a negative electrode active material layer 22B is provided on both surfaces of a negative electrode current collector 22A, and the negative electrode active material layer 22B and the positive electrode active material layer 21B are arranged to face each other. Although not shown, the negative electrode active material layer 22B may be provided only on one surface of the negative electrode current collector 22A.
  • the negative electrode current collector 22A includes a negative electrode active material layer forming part 22M and a negative electrode current collector exposed part 22N.
  • the negative electrode active material layer forming part 22M When the negative electrode active material layer forming part 22M is viewed in a plan view from a direction perpendicular to the main surface of the negative electrode current collector 22A, the negative electrode active material layer forming part 22M has a rectangular shape.
  • a negative electrode active material layer 22B is provided on both surfaces or one surface of the negative electrode active material layer forming portion 22M.
  • the negative electrode current collector exposed portion 22N extends from a part of one side of the negative electrode active material layer forming portion 22M. 3B, the negative electrode current collector exposed portion 22N may be extended from the entire side of the negative electrode active material layer forming portion 22M.
  • the negative electrode current collector 22A is made of, for example, a metal foil such as a copper foil, a nickel foil, or a stainless steel foil.
  • the negative electrode active material layer 22B contains one or more negative electrode active materials capable of inserting and extracting lithium (Li).
  • the negative electrode active material layer 22B may further contain additives such as a binder and a conductive agent as necessary.
  • the electrochemical equivalent of the negative electrode 22 or the negative electrode active material is larger than the electrochemical equivalent of the positive electrode 21.
  • lithium metal does not precipitate on the negative electrode 22 during charging. It is preferable.
  • Examples of the negative electrode active material include carbon materials such as non-graphitizable carbon, graphitizable carbon, graphite, pyrolytic carbons, cokes, glassy carbons, organic polymer compound fired bodies, carbon fibers, and activated carbon. Is mentioned.
  • examples of coke include pitch coke, needle coke, and petroleum coke.
  • An organic polymer compound fired body refers to a carbonized material obtained by firing a polymer material such as phenol resin or furan resin at an appropriate temperature, and part of it is non-graphitizable carbon or graphitizable carbon.
  • These carbon materials are preferable because the change in crystal structure that occurs during charge and discharge is very small, a high charge and discharge capacity can be obtained, and good cycle characteristics can be obtained.
  • graphite is preferable because it has a high electrochemical equivalent and can provide a high energy density.
  • non-graphitizable carbon is preferable because excellent cycle characteristics can be obtained.
  • a battery having a low charge / discharge potential specifically, a battery having a charge / discharge potential close to that of lithium metal is preferable because a high energy density of the battery 10 can be easily realized.
  • a material containing at least one of a metal element and a metalloid element as a constituent element for example, an alloy, a compound, or a mixture
  • a high energy density can be obtained by using such a material.
  • the use with a carbon material is more preferable because a high energy density can be obtained and excellent cycle characteristics can be obtained.
  • the alloy includes an alloy including one or more metal elements and one or more metalloid elements in addition to an alloy composed of two or more metal elements.
  • the nonmetallic element may be included.
  • Examples of such a negative electrode active material include a metal element or a metalloid element capable of forming an alloy with lithium (Li).
  • a metal element or a metalloid element capable of forming an alloy with lithium (Li).
  • the negative electrode active material preferably includes a 4B group metal element or semimetal element in the short-period type periodic table as a constituent element, more preferably at least one of silicon (Si) and tin (Sn) as a constituent element. Is included. This is because silicon (Si) and tin (Sn) have a large ability to occlude and release lithium (Li), and a high energy density can be obtained.
  • a negative electrode active material for example, a simple substance, an alloy or a compound of silicon (Si), a simple substance, an alloy or a compound of tin (Sn), or one or two or more phases thereof are at least partially included. The material which has is mentioned.
  • Si As an alloy of silicon (Si), for example, as a second constituent element other than silicon (Si), tin (Sn), nickel (Ni), copper (Cu), iron (Fe), cobalt (Co), manganese (Mn), zinc (Zn), indium (In), silver (Ag), titanium (Ti), germanium (Ga), bismuth (Bi), antimony (Sb), and chromium (Cr).
  • Si silicon
  • Si tin
  • Ni nickel
  • Cu copper
  • iron (Fe) cobalt
  • Mn manganese
  • Zn zinc
  • indium (In) silver (Ag), titanium (Ti), germanium (Ga), bismuth (Bi), antimony (Sb), and chromium (Cr).
  • Cr chromium
  • tin (Sn) As an alloy of tin (Sn), for example, as a second constituent element other than tin (Sn), silicon (Si), nickel (Ni), copper (Cu), iron (Fe), cobalt (Co), manganese (Mn), zinc (Zn), indium (In), silver (Ag), titanium (Ti), germanium (Ga), bismuth (Bi), antimony (Sb), and chromium (Cr).
  • Si silicon
  • Ni nickel
  • Cu copper
  • iron (Fe) cobalt (Co)
  • Mn manganese
  • Zn zinc
  • indium (In) silver (Ag), titanium (Ti), germanium (Ga), bismuth (Bi), antimony (Sb), and chromium (Cr).
  • the thing containing 1 type is mentioned.
  • tin (Sn) compound or silicon (Si) compound examples include those containing oxygen (O) or carbon (C).
  • O oxygen
  • C carbon
  • the above-described compounds are used. Two constituent elements may be included.
  • the Sn-based negative electrode active material includes cobalt (Co), tin (Sn), and carbon (C) as constituent elements, and the carbon content is 9.9 mass% or more and 29.7 mass%.
  • the SnCoC-containing material is preferable, and the ratio of cobalt (Co) to the total of tin (Sn) and cobalt (Co) is 30% by mass or more and 70% by mass or less. This is because a high energy density can be obtained in such a composition range, and excellent cycle characteristics can be obtained.
  • This SnCoC-containing material may further contain other constituent elements as necessary.
  • other constituent elements include silicon (Si), iron (Fe), nickel (Ni), chromium (Cr), indium (In), niobium (Nb), germanium (Ge), titanium (Ti), and molybdenum.
  • Mo silicon
  • Al aluminum
  • phosphorus (P) gallium
  • Ga bismuth
  • This SnCoC-containing material has a phase containing tin (Sn), cobalt (Co), and carbon (C), and this phase has a low crystallinity or an amorphous structure. It is preferable.
  • this SnCoC-containing material it is preferable that at least a part of carbon (C) as a constituent element is bonded to a metal element or a metalloid element as another constituent element.
  • the decrease in cycle characteristics is thought to be due to aggregation or crystallization of tin or the like, but such aggregation or crystallization can be suppressed by combining carbon (C) with other elements. Because.
  • XPS X-ray photoelectron spectroscopy
  • the peak of the carbon 1s orbital (C1s) appears at 284.5 eV in an energy calibrated apparatus so that the peak of the gold atom 4f orbital (Au4f) is obtained at 84.0 eV if it is graphite. .
  • Au4f gold atom 4f orbital
  • it will appear at 284.8 eV.
  • the charge density of the carbon element increases, for example, when carbon is bonded to a metal element or a metalloid element, the C1s peak appears in a region lower than 284.5 eV.
  • the peak of the synthetic wave of C1s obtained for the SnCoC-containing material appears in a region lower than 284.5 eV
  • at least a part of the carbon contained in the SnCoC-containing material is a metal element or a half of other constituent elements. Combined with metal elements.
  • the C1s peak is used to correct the energy axis of the spectrum.
  • the C1s peak of the surface-contaminated carbon is set to 284.8 eV, which is used as an energy standard.
  • the waveform of the C1s peak is obtained as a shape including the surface contamination carbon peak and the carbon peak in the SnCoC-containing material. Therefore, by analyzing using, for example, commercially available software, the surface contamination The carbon peak and the carbon peak in the SnCoC-containing material are separated. In the waveform analysis, the position of the main peak existing on the lowest bound energy side is used as the energy reference (284.8 eV).
  • Examples of other negative electrode active materials include metal oxides or polymer compounds that can occlude and release lithium (Li).
  • the metal oxide include lithium titanium oxide containing titanium (Ti) such as lithium titanate (Li 4 Ti 5 O 12 ) and lithium (Li), iron oxide, ruthenium oxide, or molybdenum oxide.
  • the polymer compound include polyacetylene, polyaniline, and polypyrrole.
  • binder examples include at least one selected from resin materials such as polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, polyacrylonitrile, styrene butadiene rubber and carboxymethyl cellulose, and copolymers mainly composed of these resin materials. Is used.
  • resin materials such as polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, polyacrylonitrile, styrene butadiene rubber and carboxymethyl cellulose, and copolymers mainly composed of these resin materials. Is used.
  • the conductive agent the same carbon material as that of the positive electrode active material layer 21B can be used.
  • the separator 23 When the separator 23 is viewed from a direction perpendicular to the main surface thereof, the separator 23 has a rectangular shape.
  • the size of the separator 23 is larger than the size of the positive electrode 21 and the negative electrode 22, and when the electrode body 20 is viewed in a plan view from a direction perpendicular to the main surface, the periphery of the separator 23 is located outside the periphery of the positive electrode 21 and the negative electrode 22.
  • the separator 23 allows lithium ions to pass through while preventing a short circuit of current due to contact between the positive electrode 21 and the negative electrode 22.
  • the separator 23 is, for example, a porous film made of a synthetic resin made of polyethylene, polypropylene, polytetrafluoroethylene, a mixture or a copolymer thereof, or a porous film made of ceramic. It may be a laminate of material films. Among these, a polyolefin porous film is preferable because it is excellent in short-circuit prevention effect and can improve the safety of the battery 10 due to a shutdown effect at high temperatures, and a polyethylene porous film is particularly preferable.
  • the electrolyte layers 24A and 24B include a non-aqueous electrolyte and a polymer compound as a resin material that holds the non-aqueous electrolyte, and the polymer compound is swollen by the non-aqueous electrolyte.
  • the content ratio of the polymer compound can be adjusted as appropriate.
  • the polymer compound swollen by the non-aqueous electrolyte may be in a gel form.
  • the gel electrolyte is preferable because high ion conductivity can be obtained and leakage of the battery 10 can be suppressed.
  • the nonaqueous electrolyte contains a nonaqueous solvent and an electrolyte salt.
  • the non-aqueous electrolyte may further contain a known additive.
  • non-aqueous solvent examples include ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, vinylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one, ⁇ -butrolactone, ⁇ - Valerolactone, 1,2-dimethoxyethane, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, 1,3-dioxolane, 4-methyl-1,3-dioxolane, methyl acetate, ethyl acetate, methyl propionate, ethyl propionate, propyl propionate , Acetonitrile, succinonitrile, adiponitrile, methoxyacetonitrile, 3-methoxypyrrolopionitrile, N, N-dimethylformamide, N-methylpyrrolidinone, N-methyloxazolicinone, nitromethane, nitro
  • the electrolyte salt contains one or more lithium salts.
  • lithium salts include lithium hexafluorophosphate, lithium tetrafluoroborate, lithium hexafluoroarsenate, lithium perchlorate, lithium trifluoromethanesulfonate, lithium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide, bis ( Examples include pentafluoroethanesulfonyl) imido lithium, tris (trifluoromethanesulfonyl) methyl lithium, lithium chloride, lithium bromide and the like.
  • polymer compound examples include polyacrylonitrile, polyvinylidene fluoride, a copolymer of vinylidene fluoride and hexafluoropropylene, polytetrafluoroethylene, polyhexafluoropropylene, polyethylene oxide, polypropylene oxide, polyphosphazene, and polysiloxane.
  • polyacrylonitrile, polyvinylidene fluoride, polyhexafluoropropylene, or polyethylene oxide is preferable.
  • the open circuit voltage (that is, the battery voltage) in the fully charged state per pair of the positive electrode 21 and the negative electrode 22 may be 4.2 V or less, but is higher than 4.2 V, preferably 4 It may be designed to be in the range of 0.4 V to 6.0 V, more preferably 4.4 V to 5.0 V. By increasing the battery voltage, a high energy density can be obtained.
  • the positive electrode 21 is produced as follows. First, for example, a positive electrode active material, a conductive agent, and a binder are mixed to prepare a positive electrode mixture, and this positive electrode mixture is dispersed in a solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone (NMP). A paste-like positive electrode mixture slurry is prepared. Next, this positive electrode mixture slurry is applied to one surface of the strip-shaped positive electrode current collector 21A, the solvent is dried, and compression molding is performed by a roll press or the like to form the positive electrode active material layer 21B. 21 is produced. At this time, a portion where the positive electrode current collector 21 ⁇ / b> A is exposed is left at one end in the width direction of the positive electrode 21.
  • NMP N-methyl-2-pyrrolidone
  • a precursor solution containing a nonaqueous solvent, an electrolyte salt, a polymer compound, and a solvent is applied to the positive electrode active material layer 21B, and the solvent is volatilized to form the electrolyte layer 24A.
  • the positive electrode 21 is cut so as to leave the positive electrode current collector exposed portion 21N at one end of the positive electrode active material layer 21B.
  • the electrolyte layer 24A may be formed after the positive electrode 21 is cut.
  • the negative electrode 22 is produced as follows. First, for example, a negative electrode active material and a binder are mixed to prepare a negative electrode mixture, and this negative electrode mixture is dispersed in a solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) or methyl ethyl ketone (MEK). Thus, a paste-like negative electrode mixture slurry is prepared. Next, the negative electrode mixture slurry is applied to one surface of the strip-shaped negative electrode current collector 22A, the solvent is dried, and the negative electrode active material layer 22B is formed by compression molding with a roll press or the like, thereby forming the strip-shaped negative electrode 22 is produced. At this time, a portion where the negative electrode current collector 22 ⁇ / b> A is exposed is left at one end in the width direction of the negative electrode 22.
  • a solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) or methyl ethyl ketone (MEK).
  • NMP N-methyl-2-pyrrolidone
  • a precursor solution containing a solvent, an electrolyte salt, a polymer compound, and a solvent is applied to the anode active material layer 22B, and the solvent is volatilized to form the electrolyte layer 24B.
  • the negative electrode 22 is cut so as to leave a positive electrode current collector exposed portion 21N at one end of the negative electrode active material layer 22B.
  • the electrolyte layer 24B may be formed after the negative electrode 22 is cut.
  • the electrode body 20 is produced as follows. First, a polypropylene microporous film or the like is cut into a rectangular shape to produce a separator 23. Next, as shown in FIG. 2, the plurality of positive electrodes 21, negative electrodes 22, and separators 23 obtained as described above are separated into separators 23, positive electrodes 21, separators 23, negative electrodes 22, separators 23,. The separator 23, the negative electrode 22, the separator 23, the positive electrode 21, and the separator 23 are laminated in this order to produce the laminated electrode body 20.
  • connection method include ultrasonic welding, resistance welding, and soldering. However, in consideration of damage to the connection portion due to heat, it is possible to use a method with less thermal influence such as ultrasonic welding or resistance welding. preferable.
  • the electrode body 20 is sealed with the exterior material 30 as follows. First, the peripheral portions of the first and second exterior members 30A and 30B are overlapped so that the electrode body 20 is sandwiched between the first and second exterior members 30A and 30B. At this time, the carbon fiber sheet 41A is inserted between the first exterior material 30A and one main surface 20A of the electrode body 20, and the carbon fiber is interposed between the second exterior material 30B and the other main surface 20B of the electrode body 20. The sheet 41B is inserted. Further, adhesion films 13 and 13 are inserted between the positive electrode lead 11 and the exterior material 30 and between the negative electrode lead 12 and the exterior material 30, respectively. The adhesion films 13 and 13 may be attached in advance to the positive electrode lead 11 and the negative electrode lead 12, respectively.
  • the sealing layer of the outer packaging material 30 that is overlapped around the electrode body 20 is bonded by thermal fusion.
  • the electrode body 20 and the carbon fiber sheets 41 ⁇ / b> A and 41 ⁇ / b> B are sealed by the exterior material 30, and the battery 10 is obtained.
  • the obtained battery 10 may be heat-pressed as necessary.
  • the first exterior member 30 ⁇ / b> A and the carbon fiber sheet 41 ⁇ / b> A may be bonded together by the heat press through the heat-sealing resin layer, and the second exterior member 30 ⁇ / b> B and the carbon fiber sheet 41 ⁇ / b> B may be bonded together.
  • the carbon fiber sheet containing long fibers is provided between the electrode body (battery element) and the film exterior material, the impact resistance of the battery is improved. And the stability of the battery against external force can be increased. Moreover, it can prevent as much as possible that the weight of a battery increases by using a carbon fiber sheet. Moreover, it can prevent that a battery enlarges by using a thin carbon fiber sheet.
  • the exterior material 30 may be composed of a single laminate film.
  • the exterior material 30 has a rectangular shape, and is folded back so that each side overlaps from the center. An incision or the like may be provided in advance at the folding boundary.
  • the electrode body 20 is sandwiched between the folded exterior materials 30, and the exterior material 30 is fused on the top side and the side side around the electrode body 20. Further, the exterior material 30 may be fused on the bottom side.
  • the exterior material 30 has an accommodating portion 31 for accommodating the electrode body 20 on one surface to be overlaid. This accommodating part 31 is formed by deep drawing, for example.
  • the electrolyte layer 24 ⁇ / b> A may not be provided between the positive electrode 21 and the separator 23, and the positive electrode 21 and the separator 23 may be in direct contact with each other.
  • the electrolyte layer 24B may not be provided between the negative electrode 22 and the separator 23, and the negative electrode 22 and the separator 23 may be in direct contact with each other.
  • the positive electrode 21, the negative electrode 22, and the separator 23 contain a nonaqueous electrolytic solution.
  • the separator 23 may have a configuration including a base material and a surface layer provided on one or both surfaces of the base material.
  • the non-aqueous electrolyte may be used as the electrolyte without providing the electrolyte layers 24A and 24B.
  • the surface layer includes inorganic particles having electrical insulating properties and a resin material that binds the inorganic particles to the surface of the base material and binds the inorganic particles to each other.
  • This resin material may have, for example, a three-dimensional network structure in which the fibers are fibrillated and the fibrils are continuously connected to each other.
  • the inorganic particles can be maintained in a dispersed state without being connected to each other by being supported on the resin material having the three-dimensional network structure.
  • the resin material may be bound to the surface of the base material or the inorganic particles without being fibrillated. In this case, higher binding properties can be obtained.
  • the base material is a porous layer having porosity. More specifically, the base material is a porous film composed of an insulating film having a large ion permeability and a predetermined mechanical strength, and the electrolytic solution is held in the pores of the base material. It is preferable that the base material has a predetermined mechanical strength as a main part of the separator, while having a high resistance to an electrolytic solution, a low reactivity, and a property of being difficult to expand.
  • a polyolefin resin such as polypropylene or polyethylene, an acrylic resin, a styrene resin, a polyester resin, or a nylon resin.
  • polyethylenes such as low density polyethylene, high density polyethylene, linear polyethylene, or their low molecular weight wax, or polyolefin resins such as polypropylene are suitable because they have an appropriate melting temperature and are easily available.
  • a material including a porous film made of a polyolefin resin is excellent in separability between the positive electrode 21 and the negative electrode 22 and can further reduce a decrease in internal short circuit.
  • a non-woven fabric may be used as the base material.
  • fibers constituting the nonwoven fabric aramid fibers, glass fibers, polyolefin fibers, polyethylene terephthalate fibers, nylon fibers, or the like can be used. Moreover, it is good also as a nonwoven fabric by mixing these 2 or more types of fibers.
  • the inorganic particles contain at least one of metal oxide, metal nitride, metal carbide, metal sulfide and the like.
  • the metal oxide include aluminum oxide (alumina, Al 2 O 3 ), boehmite (hydrated aluminum oxide), magnesium oxide (magnesia, MgO), titanium oxide (titania, TiO 2 ), zirconium oxide (zirconia, ZrO 2). ), Silicon oxide (silica, SiO 2 ), yttrium oxide (yttria, Y 2 O 3 ) or the like can be suitably used.
  • silicon nitride Si 3 N 4
  • aluminum nitride AlN
  • boron nitride BN
  • titanium nitride TiN
  • metal carbide silicon carbide (SiC) or boron carbide (B4C)
  • metal sulfide barium sulfate (BaSO 4 ) or the like can be preferably used.
  • zeolite M 2 / n O ⁇ Al 2 O 3 ⁇ xSiO 2 ⁇ yH 2 O, M represents a metal element, x ⁇ 2, y ⁇ 0 ) porous aluminosilicates such as layered silicates, titanates Minerals such as barium (BaTiO 3 ) or strontium titanate (SrTiO 3 ) may be used.
  • alumina titania (particularly those having a rutile structure), silica or magnesia, and more preferably alumina.
  • the inorganic particles have oxidation resistance and heat resistance, and the surface layer on the side facing the positive electrode containing the inorganic particles has strong resistance to an oxidizing environment in the vicinity of the positive electrode during charging.
  • the shape of the inorganic particles is not particularly limited, and any of a spherical shape, a plate shape, a fiber shape, a cubic shape, a random shape, and the like can be used.
  • Resin materials constituting the surface layer include fluorine-containing resins such as polyvinylidene fluoride and polytetrafluoroethylene, fluorine-containing rubbers such as vinylidene fluoride-tetrafluoroethylene copolymer and ethylene-tetrafluoroethylene copolymer, styrene -Butadiene copolymer or hydride thereof, acrylonitrile-butadiene copolymer or hydride thereof, acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer or hydride thereof, methacrylic acid ester-acrylic acid ester copolymer, styrene-acrylic acid ester Copolymer, acrylonitrile-acrylic ester copolymer, rubber such as ethylene propylene rubber, polyvinyl alcohol, polyvinyl acetate, ethyl cellulose, methyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, carbo Cellulose derivatives such as
  • resin materials may be used alone or in combination of two or more.
  • fluorine resins such as polyvinylidene fluoride are preferable from the viewpoint of oxidation resistance and flexibility, and aramid or polyamideimide is preferably included from the viewpoint of heat resistance.
  • the particle size of the inorganic particles is preferably in the range of 1 nm to 10 ⁇ m. If it is smaller than 1 nm, it is difficult to obtain, and even if it can be obtained, it is not worth the cost. On the other hand, if it is larger than 10 ⁇ m, the distance between the electrodes becomes large, and a sufficient amount of the active material cannot be obtained in a limited space, so that the capacity of the battery 10 is lowered.
  • a slurry composed of a matrix resin, a solvent and an inorganic substance is applied on a base material (porous membrane), and is passed through a poor solvent of the matrix resin and a solvate bath of the above solvent.
  • a method of separating and then drying can be used.
  • the inorganic particles described above may be contained in a porous film as a base material. Further, the surface layer may not be composed of inorganic particles and may be composed only of a resin material. In the above-described embodiment, the electrolyte layers 24A and 24B may include the inorganic particles as fine particles.
  • the positive electrode 21 and the base material are bonded via a surface layer provided on one surface of the base material, and the negative electrode 22 and the base material are bonded via a surface layer provided on the other surface of the base material.
  • a part of the polymer compound contained in the surface layer diffuses into the positive electrode active material layer 21B and the negative electrode active material layer 22B, and the separator 23, the positive electrode 21 and the negative electrode 22 are integrated.
  • the adhesive force between the positive electrode 21 and the negative electrode 22 can be increased, and even when the battery 10 is repeatedly bent, the occurrence of peeling between the positive electrode 21 and the negative electrode 22 can be suppressed. Therefore, it is possible to suppress a decrease in cycle characteristics when the battery 10 is repeatedly bent.
  • the lead-out direction of the positive electrode lead 11 and the negative electrode lead 12 is not particularly limited.
  • the positive electrode lead 11 and the negative electrode lead 12 may be led out in different directions.
  • the positive electrode lead 11 and the negative electrode lead 12 may be derived from different short sides
  • the positive electrode lead 11 and the negative electrode lead 12 may be derived from different long sides
  • One of the negative electrode leads 12 may be led out from the short side
  • the other may be led out from the long side.
  • the positive electrode lead 11 and the negative electrode lead 12 may be led out in the same direction from one long side.
  • the configuration in which the electrode includes the current collector and the active material layer has been described as an example.
  • the configuration of the electrode is not limited thereto.
  • the electrode may be composed of only the active material layer.
  • FIG. 6 is an exploded perspective view showing one configuration example of the battery 10A according to the modification.
  • the battery 10A is different from the battery 10 according to the embodiment in that a wound electrode body 50 is provided instead of the stacked electrode body 20.
  • symbol is attached
  • FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the line VII-VII of the wound electrode body 50 shown in FIG.
  • the wound electrode body 50 is formed by stacking and winding a positive electrode 51 and a negative electrode 52 via a separator 53 and electrolyte layers 54A and 54B, and the outermost peripheral portion is protected by a protective tape 55.
  • the electrolyte layer 54A is provided between the positive electrode 51 and the separator 53
  • the electrolyte layer 54B is provided between the negative electrode 52 and the separator 53.
  • a precursor solution containing a solvent, an electrolyte salt, a polymer compound, and a mixed solvent is applied to each of the positive electrode 51 and the negative electrode 52, and the mixed solvent is volatilized to form the electrolyte layers 54A and 54B.
  • the positive electrode lead 11 is attached to the end portion of the positive electrode current collector 51A by welding
  • the negative electrode lead 12 is attached to the end portion of the negative electrode current collector 52A by welding.
  • the positive electrode 51 and the negative electrode 52 on which the electrolyte layers 54A and 54B are respectively formed are laminated via a separator 53 to form a laminated body, and then the laminated body is wound in the longitudinal direction to protect the outermost peripheral part.
  • the wound electrode body 50 is formed by bonding the tape 55. Finally, for example, the wound electrode body 50 and the carbon fiber sheets 41A and 41B are sandwiched between the first and second exterior members 30A and 30B, and the outer edges of the first and second exterior members 30A and 30B are heated. Closely sealed by fusion or the like. At that time, the adhesion film 13 is inserted between the positive electrode lead 11 and the negative electrode lead 12 and the first and second exterior members 30A and 30B. Thereby, battery 10A shown in FIGS. 6 and 7 is obtained.
  • the battery 10A may be manufactured as follows. First, the positive electrode 51 and the negative electrode 52 are prepared as described above, and the positive electrode lead 11 and the negative electrode lead 12 are attached to the positive electrode 51 and the negative electrode 52. Next, the positive electrode 51 and the negative electrode 52 are laminated and wound via the separator 53, and the protective tape 55 is adhered to the outermost peripheral portion to form the wound electrode body 50. Next, the wound electrode body 50 and the carbon fiber sheets 41A and 41B are sandwiched between the first and second exterior members 30A and 30B, and the outer peripheral edge except one side is heat-sealed to form a bag shape. The second exterior materials 30A and 30B are housed inside.
  • an electrolyte composition including a solvent, an electrolyte salt, a monomer that is a raw material for the polymer compound, a polymerization initiator, and other materials such as a polymerization inhibitor as necessary is prepared. Then, it is injected into the second exterior materials 30A and 30B.
  • the openings of the first and second exterior members 30A and 30B are heat-sealed in a vacuum atmosphere and sealed.
  • heat is applied to polymerize the monomer to obtain a polymer compound, thereby forming the gel electrolyte layers 54A and 54B.
  • battery 10A shown in FIGS. 6 and 7 is obtained.
  • one carbon fiber sheet is provided between the first exterior member 30A and the main surface 20A of the electrode body 20, but the first exterior member 30A and the main surface 20A of the electrode body 20 are provided.
  • Two or more carbon fiber sheets may be provided between the two.
  • the arrangement direction of the long fibers contained in each of the two or more carbon fiber sheets may be different.
  • two carbon fiber sheets may be provided between the first exterior member 30A and the main surface 20A of the electrode body 20, and the arrangement direction of the long fibers included in each carbon fiber sheet may be substantially orthogonal. The same applies to the carbon fiber sheet provided between the second exterior member 30B and the main surface 20B of the electrode body 20.
  • the battery 10 may include any one of the carbon fiber sheets 41A and 41B.
  • the battery 10 may include a single carbon fiber sheet 41A.
  • the carbon fiber sheet 41 ⁇ / b> A may be wound so as to cover the periphery (circumferential surface) of the electrode body 20 so that the cross section has a U shape.
  • the carbon fiber sheet 41 ⁇ / b> A covers the edge EG, which is a portion that is easily short-circuited due to damage caused by deformation due to external force.
  • the carbon fiber sheet 41A may cover the periphery of the electrode body 20 one or more times.
  • the upper limit of the coverage of the carbon fiber sheet 41A on the entire surface of the electrode body 20 is 110% or less as described in the embodiment. Is preferred.
  • the edge EG of the electrode body 20 may be covered using two carbon fiber sheets 41A and 41B having a U-shaped cross section.
  • the length of the long fiber may be defined based on a location different from the short side direction. For example, if the shape when the electrode body 20 is viewed from the top is a circle, the length of the long fiber may be defined based on the diameter or radius of the circle, or the shape when the electrode body 20 is viewed from the top. If it is an ellipse, the length of the long fiber may be defined based on the minor axis of the ellipse, and if it is a polygon, the length of the long fiber is defined based on the length of any side. Also good.
  • the carbon fiber sheets 41 ⁇ / b> A and 41 ⁇ / b> B are provided inside the exterior material 30, but the carbon fiber sheets 41 ⁇ / b> A and 41 ⁇ / b> B may be provided outside the exterior material 30.
  • the carbon fiber sheets 41 ⁇ / b> A and 41 ⁇ / b> B may be attached to the exterior of the exterior material 30 through a bonding layer such as a double-sided sheet or an adhesive.
  • the carbon fiber sheets 41 ⁇ / b> A and 41 ⁇ / b> B are preferably provided inside the exterior material 30.
  • the configuration, method, process (manufacturing process), shape, material, numerical value, and the like given in the above-described embodiment are merely examples, and different configurations, methods, processes (manufacturing process), shapes, Materials and numerical values may be used. Further, the above-described embodiment and modification examples can be combined.
  • the present technology can also be applied to secondary batteries other than lithium ion secondary batteries (the battery structure may be any of a cylindrical type, a coin type, a square type, a button type, etc.) and a primary battery.
  • Example 1 [Create battery] [Production of positive electrode] A mixture of 97% by mass of LiNi 0.82 Co 0.15 Al 0.03 O 2 as a positive electrode active material, 1% by mass of carbon black as a conductive agent, and 2% by mass of polyvinylidene fluoride (PVdF) as a binder is mixed. A positive electrode mixture slurry was prepared and dispersed in N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), which is a dispersion medium, to prepare a positive electrode mixture slurry. This positive electrode mixture slurry was applied to both surfaces of a positive electrode current collector made of a strip-shaped aluminum foil having a thickness of 12 ⁇ m so that a part of the positive electrode current collector was exposed.
  • NMP N-methyl-2-pyrrolidone
  • the dispersion medium of the applied positive electrode mixture slurry was evaporated and dried, and compression-molded with a roll press to form a positive electrode active material layer.
  • the positive electrode terminal was attached to the exposed portion of the positive electrode current collector to form the positive electrode.
  • This negative electrode mixture slurry was applied to both sides of a negative electrode current collector made of a strip-shaped copper foil having a thickness of 15 ⁇ m so that a part of the negative electrode current collector was exposed. Then, the dispersion medium of the apply
  • the thickness of the carbon fiber sheet was measured using the following equipment. Manufacturer name: Mitutoyo Model number: 227-201 Contact pressure: 5N
  • the laminated electrode body was covered with a laminate film having a soft aluminum layer, and the lead-out side of the positive electrode terminal and the negative electrode terminal around the laminated electrode body and the other three sides were heat-sealed and sealed, and sealed. .
  • the cell shape was shaped by pressing.
  • a laminated film type battery having a battery shape of 46 mm in thickness, 64 mm in width, 88 mm in height (466488 size), and a battery capacity of 3600 mAh was produced.
  • the weight of the battery is 60.7g.
  • the cell was charged with constant current and constant voltage (720 mA-4.2 V) in a constant temperature bath at 23 ° C., and the charging was terminated when the charging current decreased to 100 mA. After a 30-minute pause, constant current discharge was performed at 720 mA, discharge was terminated at a battery voltage of 2.5 V, and an initial capacity was determined. Table 1 shows the obtained results.
  • the cell was charged with constant current and constant voltage (720 mA-4.25 V) in a constant temperature bath at 23 ° C., and the charging was terminated when the charging current decreased to 100 mA.
  • a test for investigating the stability of the battery against external force was performed as follows. While measuring the temperature of the battery, place a 15.8 mm round bar parallel to the battery electrode surface and at a right angle to the direction of the upper terminal of the battery, approximately at the center of the battery. A 1 kg heavy object was dropped. Table 1 shows the battery temperature after 5 minutes from the test.
  • Example 2 A battery was produced in the same manner as in Example 1. However, unlike Example 1, a carbon fiber sheet having a thickness of 100 microns was used. Then, the battery weight, initial capacity and stability were tested in the same manner as in Example 1. The obtained results are shown in Table 1.
  • Example 3 A battery was produced in the same manner as in Example 1. However, unlike Example 1, a battery in which a carbon fiber sheet having a thickness of 40 microns was wound around the electrode body was manufactured. Then, the battery weight, initial capacity and stability were tested in the same manner as in Example 1. The obtained results are shown in Table 1.
  • Example 1 A battery was produced in the same manner as in Example 1. However, unlike Example 1, a battery containing no carbon fiber sheet was produced. Then, the battery weight, initial capacity and stability were tested in the same manner as in Example 1. The obtained results are shown in Table 1.
  • Example 2 A battery was produced in the same manner as in Example 1. However, unlike Example 1, a battery using a copper foil (Cu foil) having a thickness of 20 microns instead of the carbon fiber sheet was produced. Then, the battery weight, initial capacity and stability were tested in the same manner as in Example 1. The obtained results are shown in Table 1.
  • Example 3 A battery was produced in the same manner as in Example 1. However, unlike Example 1, a battery using a copper plate (Cu plate) having a thickness of 1 mm was produced instead of the carbon fiber sheet. Then, the battery weight, initial capacity and stability were tested in the same manner as in Example 1. The obtained results are shown in Table 1.
  • Example 4 A battery was produced in the same manner as in Example 1. However, unlike Example 1, a battery using a polyimide film was produced. Then, the battery weight, initial capacity and stability were tested in the same manner as in Example 1. The obtained results are shown in Table 1.
  • Example 5 A battery was produced in the same manner as in Example 1. However, unlike Example 1, a battery using a polycarbonate film instead of the carbon fiber sheet was produced. Then, the battery weight, initial capacity and stability were tested in the same manner as in Example 1. The obtained results are shown in Table 1.
  • Example 6 A battery was produced in the same manner as in Example 1. However, unlike Example 1, a battery using a polyphenylene sulfide film was produced instead of the carbon fiber sheet. Then, the battery weight, initial capacity and stability were tested in the same manner as in Example 1. The obtained results are shown in Table 1.
  • the electrode tab was welded to the positive electrode and the negative electrode prepared in the same manner as in Example 1, and then the separator was wound to prepare an electrode body.
  • a carbon fiber sheet in which carbon fibers having a fiber diameter of 7 microns and a total thickness of about 40 microns were knitted on the wound body was provided as shown in FIG.
  • the electrode body was covered with a laminate film having a soft aluminum layer, and the lead-out side of the positive electrode terminal and the negative electrode terminal around the electrode body and the other three sides were heat-sealed and sealed and sealed.
  • the cell shape was shaped by pressing.
  • a laminated film type battery having a battery shape of 46 mm in thickness, 64 mm in width, 88 mm in height (466488 size), and a battery capacity of 3600 mAh was produced.
  • the weight of the battery is 60.7g.
  • Example 4 A battery was produced in the same manner as in Example 1. However, unlike Example 1, a battery in which a carbon fiber sheet was stacked on a wound element (electrode body) was produced. The battery was tested for weight, initial capacity and stability in the same manner as in Example 1. The obtained results are shown in Table 1.
  • Example 7 A battery was produced in the same manner as in Example 4. However, unlike Example 4, a battery containing no carbon fiber sheet was produced. Then, the battery weight, initial capacity and stability were tested in the same manner as in Example 1. The obtained results are shown in Table 1.
  • Example 1 it was confirmed that the light weight was maintained without increasing the weight of the battery more than necessary. Moreover, it was confirmed that no short circuit occurred in the battery due to external force, and the battery temperature after the stability test was stable. Further, in Example 4, it was confirmed that the same effect as in Example 1 and the like can be obtained even when the element shape is wound. On the other hand, in Comparative Example 1, it was confirmed that the stability against an external force applied to the battery was inferior although it was light because there was no carbon fiber sheet. This is because the protection against the external force applied to the battery is insufficient, and the battery is greatly deformed with the application of the external force.
  • the polycarbonate film has high strength, the elongation is large, so that the battery is greatly deformed when an external force is applied, causing damage to the positive electrode and the negative electrode, causing a short circuit, and thus the stability is considered to be impaired.
  • Comparative Example 6 although the battery was light, it was confirmed that the stability against external force applied to the battery was inferior.
  • the polyphenylene sulfide film has high strength, its elongation is large, so that the battery is greatly deformed when an external force is applied, causing damage to the positive electrode and the negative electrode, resulting in a short circuit, which is considered to impair stability.
  • Comparative Example 7 it was confirmed that the stability against an external force applied to the battery was inferior although it was light because there was no carbon fiber sheet.
  • FIG. 9 schematically shows an example of the configuration of a hybrid vehicle that employs a series hybrid system to which the present technology is applied.
  • a series hybrid system is a car that runs on an electric power driving force conversion device using electric power generated by a generator driven by an engine or electric power once stored in a battery.
  • the hybrid vehicle 7200 includes an engine 7201, a generator 7202, a power driving force conversion device 7203, a driving wheel 7204a, a driving wheel 7204b, a wheel 7205a, a wheel 7205b, a battery 7208, a vehicle control device 7209, various sensors 7210, and a charging port 7211. Is installed.
  • the battery according to the embodiment of the present technology described above is applied to the battery 7208.
  • Hybrid vehicle 7200 travels using power driving force conversion device 7203 as a power source.
  • An example of the power driving force conversion device 7203 is a motor.
  • the electric power / driving force conversion device 7203 is operated by the electric power of the battery 7208, and the rotational force of the electric power / driving force conversion device 7203 is transmitted to the driving wheels 7204a and 7204b.
  • the power driving force conversion device 7203 can be applied to either an AC motor or a DC motor by using DC-AC (DC-AC) or reverse conversion (AC-DC conversion) where necessary.
  • Various sensors 7210 control the engine speed through the vehicle control device 7209 and control the opening of a throttle valve (throttle opening) (not shown).
  • Various sensors 7210 include a speed sensor, an acceleration sensor, an engine speed sensor, and the like.
  • the rotational force of the engine 7201 is transmitted to the generator 7202, and the electric power generated by the generator 7202 by the rotational force can be stored in the battery 7208.
  • the resistance force at the time of deceleration is applied as a rotational force to the power driving force conversion device 7203, and the regenerative power generated by the power driving force conversion device 7203 by this rotational force is applied to the battery 7208. Accumulated.
  • the battery 7208 is connected to an external power source of the hybrid vehicle, so that the battery 7208 can receive power from the external power source using the charging port 211 as an input port and store the received power.
  • an information processing device that performs information processing related to vehicle control based on information related to the secondary battery may be provided.
  • an information processing apparatus for example, there is an information processing apparatus that displays a remaining battery level based on information on the remaining battery level.
  • the technology according to the present technology can be preferably applied to, for example, the battery 7208.
  • the battery according to one embodiment is applied to the battery 7208.
  • a power storage system 9100 for a house 9001 power is stored from a centralized power system 9002 such as a thermal power generation 9002a, a nuclear power generation 9002b, and a hydropower generation 9002c through a power network 9009, an information network 9012, a smart meter 9007, a power hub 9008, and the like. Supplied to the device 9003. At the same time, power is supplied to the power storage device 9003 from an independent power source such as the home power generation device 9004. The electric power supplied to the power storage device 9003 is stored. Electric power used in the house 9001 is supplied using the power storage device 9003. The same power storage system can be used not only for the house 9001 but also for buildings.
  • the house 9001 is provided with a power generation device 9004, a power consumption device 9005, a power storage device 9003, a control device 9010 that controls each device, a smart meter 9007, and a sensor 9011 that acquires various types of information.
  • Each device is connected by a power network 9009 and an information network 9012.
  • a solar cell, a fuel cell, or the like is used, and the generated power is supplied to the power consumption device 9005 and / or the power storage device 9003.
  • the power consuming apparatus 9005 is a refrigerator 9005a, an air conditioner 9005b, a television receiver 9005c, a bath 9005d, or the like.
  • the electric power consumption device 9005 includes an electric vehicle 9006.
  • the electric vehicle 9006 is an electric vehicle 9006a, a hybrid car 9006b, and an electric motorcycle 9006c.
  • the battery which concerns on one Embodiment of this technique mentioned above with respect to the electrical storage apparatus 9003 is applied.
  • the smart meter 9007 has a function of measuring the usage amount of commercial power and transmitting the measured usage amount to an electric power company.
  • the power network 9009 may be any one or a combination of DC power supply, AC power supply, and non-contact power supply.
  • Various sensors 9011 are, for example, human sensors, illuminance sensors, object detection sensors, power consumption sensors, vibration sensors, contact sensors, temperature sensors, infrared sensors, and the like. Information acquired by the various sensors 9011 is transmitted to the control device 9010. Based on the information from the sensor 9011, the weather condition, the condition of the person, and the like can be grasped, and the power consumption device 9005 can be automatically controlled to minimize the energy consumption. Furthermore, the control device 9010 can transmit information on the house 9001 to an external power company or the like via the Internet.
  • the power hub 9008 performs processing such as branching of power lines and DC / AC conversion.
  • Communication methods of the information network 9012 connected to the control device 9010 include a method using a communication interface such as UART (Universal Asynchronous Receiver-Transmitter), Bluetooth (registered trademark), ZigBee, Wi-Fi.
  • a communication interface such as UART (Universal Asynchronous Receiver-Transmitter), Bluetooth (registered trademark), ZigBee, Wi-Fi.
  • the Bluetooth method is applied to multimedia communication and can perform one-to-many connection communication.
  • ZigBee uses the physical layer of IEEE (Institute of Electrical and Electronics Electronics) (802.15.4).
  • IEEE 802.15.4 is the name of a short-range wireless network standard called PAN (Personal Area Network) or W (Wireless) PAN.
  • the control device 9010 is connected to an external server 9013.
  • the server 9013 may be managed by any one of the house 9001, the electric power company, and the service provider.
  • Information transmitted / received by the server 9013 is, for example, information on power consumption information, life pattern information, power charges, weather information, natural disaster information, and power transactions. These pieces of information may be transmitted / received from a power consuming device (for example, a television receiver) in the home, or may be transmitted / received from a device outside the home (for example, a mobile phone). Such information may be displayed on a device having a display function, for example, a television receiver, a mobile phone, a PDA (Personal Digital Assistant) or the like.
  • a control device 9010 that controls each unit is configured by a CPU (Central Processing Unit), a RAM (Random Access Memory), a ROM (Read Only Memory), and the like, and is stored in the power storage device 9003 in this example.
  • the control device 9010 is connected to the power storage device 9003, the home power generation device 9004, the power consumption device 9005, the various sensors 9011, the server 9013, and the information network 9012.
  • the control device 9010 functions to adjust the amount of commercial power used and the amount of power generation. have. In addition, you may provide the function etc. which carry out an electric power transaction in an electric power market.
  • electric power can be stored not only in the centralized power system 9002 such as the thermal power 9002a, the nuclear power 9002b, and the hydropower 9002c but also in the power storage device 9003 in the power generation device 9004 (solar power generation, wind power generation). it can. Therefore, even if the generated power of the home power generation apparatus 9004 fluctuates, it is possible to perform control such that the amount of power to be sent to the outside is constant or discharge is performed as necessary.
  • the power obtained by solar power generation is stored in the power storage device 9003, and midnight power with a low charge is stored in the power storage device 9003 at night, and the power stored by the power storage device 9003 is discharged during a high daytime charge. You can also use it.
  • control device 9010 is stored in the power storage device 9003.
  • control device 9010 may be stored in the smart meter 9007, or may be configured independently.
  • the power storage system 9100 may be used for a plurality of homes in an apartment house, or may be used for a plurality of detached houses.
  • the technology according to the present technology can be preferably applied to the power storage device 9003.
  • the battery according to one embodiment can be applied to the power storage device 9003.
  • the present technology is applicable not only to large-sized electric vehicles and aircraft, but also to electric motorcycles, electric bicycles, electric tricycles, electric small air vehicles (also referred to as drones), and the like.
  • the present technology can also be applied to electronic devices (PCs, smartphones, mobile phones, power tools, toys, etc.) in which secondary batteries can be used. It is also possible to realize the present technology as an electronic device having a battery.
  • this technique can also take the following structures.
  • a battery element A film exterior material that houses the battery element; A battery comprising: a carbon fiber sheet provided between the battery element and the film sheathing material and including long fibers.
  • the battery according to (1) or (2), wherein the long fibers form a bundle.
  • the battery element has a flat shape or a square shape, The said carbon fiber sheet is a battery in any one of (1) thru

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Abstract

電池素子と、電池素子を収容するフィルム外装材と、電池素子とフィルム外装材との間に設けられ、長繊維を含む炭素繊維シートとを備える電池である。

Description

電池および電子機器
　本技術は、電池および電子機器に関する。
　近年、携帯電話あるいはタブレット型コンピュータ、小型電動工具などのポータブル機
器はもとより、電動自転車、ハイブリッド自動車等の電動車両等、二次電池の用途が拡大している。このような二次電池の一つとして、リチウムイオン二次電池が広く知られている（例えば、下記特許文献１を参照のこと）。
特開２００８－１４０６３３号公報
　一般に、二次電池の分野では、耐衝撃性を向上させることにより、衝撃に伴って二次電池が変形して正極および負極間がショート（短絡）し、二次電池が発熱等することを防止することが望まれている。
　したがって、本技術は、耐衝撃性を向上させ、外力に対する高い安定性を確保する電池および電子機器を提供することを目的の一つとする。
　上述の課題を解決するために、本技術は、例えば、
　電池素子と、
　電池素子を収容するフィルム外装材と、
　電池素子とフィルム外装材との間に設けられ、長繊維を含む炭素繊維シートと
　を備える電池である。
　本技術は、この電池を有する電子機器でもよい。
　本技術の少なくとも実施形態によれば、電池の重量を極力増やすことなく、当該電池の耐衝撃性を向上させることができる。なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本技術中に記載されたいずれの効果であってもよい。また、例示された効果により本技術の内容が限定して解釈されるものではない。
図１は、一実施形態に係る電池の分解斜視図である。 図２は、一実施形態に係る電極体の構成を説明するための図である。 図３Ａは一実施形態に係る正極集電体を説明するための図であり、図３Ｂは一実施形態に係る負極集電体を説明するための図である。 図４は、変形例を説明するための図である。 図５は、変形例を説明するための図である。 図６は、変形例を説明するための図である。 図７は、変形例を説明するための図である。 図８Ａ乃至図８Ｄは、変形例を説明するための図である。 図９は、応用例を説明するための図である。 図１０は、応用例を説明するための図である。
　以下、本技術の実施形態等について図面を参照しながら説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
＜１．一実施形態＞
＜２．変形例＞
＜３．応用例＞
　以下に説明する実施形態等は本技術の好適な具体例であり、本技術の内容がこれらの実施形態等に限定されるものではない。
＜１．一実施形態＞
［電池の構成］
　図１は、本技術の一実施形態に係る非水電解質二次電池（以下単に「電池」という。）１０の一構成例を示す分解斜視図である。図１に示すように、本技術の一実施形態に係る電池１０は、いわゆるラミネートフィルム型電池であり、電池素子の一例である扁平状または角型状の積層型電極体（以下、電極体と適宜、略称する）２０と、炭素繊維シート４１Ａ、４１Ｂとをフィルム状の外装材３０の内部に収容したものであり、小型化、軽量化および薄型化が可能となっている。
　電極体２０には、正極リード１１および負極リード１２が取り付けられている。電極体２０は、上面視略矩形の主面２０Ａと、主面２０Ａとは反対側の主面２０Ｂを有している。主面２０Ａは、長手方向の辺部２０Ｃと、短手方向の辺部２０Ｄとを有している。外装材３０と電極体２０との間には炭素繊維シート４１Ａ、４１Ｂが設けられている。
（正極、負極リード）
　正極リード１１および負極リード１２は、電池１０の一方の短辺側から同一方向に導出されている。以下では、正極リード１１および負極リード１２が導出された電極体２０の短辺側をトップ側、それとは反対の短辺側をボトム側という。また、長辺側をサイド側という。
　正極リード１１および負極リード１２は、例えば、薄板状または網目状を有している。正極リード１１および負極リード１２は、例えば、アルミニウム、銅、ニッケルまたはステンレスなどの金属材料により構成されている。
　外装材３０と正極リード１１の間、および外装材３０と負極リード１２の間には、外気の侵入を防止するための密着フィルム１３がそれぞれ挿入されている。密着フィルム１３は、正極リード１１および負極リード１２に対して密着性を有する材料、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、変性ポリエチレンまたは変性ポリプロピレンなどのポリオレフィン樹脂により構成されている。
（外装材）
　外装材３０は、柔軟性を有するラミネートフィルムである。外装材３０は、長方形状を有するフィルム状の第１、２外装材３０Ａ、３０Ｂを備える。第１、第２外装材３０Ａ、３０Ｂは、同一の大きさを有し、電極体２０を間に挟むようにして重ね合わされている。重ね合わされた第１、第２外装材３０Ａ、３０Ｂの４辺が融着されて、第１、第２外装材３０Ａ、３０Ｂの周縁部に融着部が形成されている。第１外装材３０Ａは、電極体２０を収容するための収容部３１を有している。この収容部３１は、例えば、深絞り加工により形成される。
　外装材３０は、例えば、熱融着樹脂層、金属層、表面保護層を順次積層した構成を有する。なお、熱融着樹脂層側の面が、電極体２０を収容する側の面となる。この熱融着樹脂層の材料としては、例えばポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）が挙げられる。金属層の材料としては、例えばアルミニウムが挙げられる。表面保護層の材料としては、例えばナイロン（Ｎｙ）が挙げられる。具体的には例えば、外装材３０は、例えば、ナイロンフィルム、アルミニウム箔およびポリエチレンフィルムをこの順に貼り合わせた矩形状のアルミラミネートフィルムにより構成されている。外装材３０は、例えば、熱融着樹脂層側と電極体２０とが対向するように配設され、各外縁部が融着または接着剤により互いに密着されている。
　なお、外装材３０は、上述したラミネートフィルムに代えて、他の構造を有するラミネートフィルム、ポリプロピレン等の高分子フィルムまたは金属フィルムにより構成するようにしてもよい。あるいは、アルミニウム製フィルムを心材として、その片面または両面に高分子フィルムを積層したラミネートフィルムを用いてもよい。
　また、外装材３０としては、外観の美しさの点から、有色層をさらに備えるもの、および／または、熱融着樹脂層および表面保護層のうちから選ばれる少なくとも一種の層に着色材を含むものを用いてもよい。熱融着樹脂層と金属層との間、および表面保護層と金属層との間の少なくとも一方に接着層が設けられている場合には、その接着層が着色材を含むようにしてもよい。
（炭素繊維シート）
　第１外装材３０Ａと電極体２０の主面２０Ａとの間には炭素繊維シート４１Ａが設けられ、第２外装材３０Ｂと電極体２０の主面２０Ｂとの間には炭素繊維シート４１Ｂが設けられている。なお、以下では、特に断らない限り炭素繊維シート４１Ａについて説明するが、炭素繊維シート４１Ｂについても同様である。
　炭素繊維シート４１Ａは、炭素繊維により構成されている。炭素繊維としては、ポリアクリロニトリル系炭素繊維あるいはピッチ系炭素繊維等、公知の炭素繊維を適用できる。本技術における炭素繊維シートは、長繊維を含むシートである。長繊維とは、例えば、主面２０Ａの辺部２０Ｄの長さに対して５０％～１２０％以上の長さを有する炭素繊維である。長繊維は、織布または不織布である。個々の長繊維をシート状にする方法としては、広く公知の方法を適用することができる。長繊維の配列方向を揃えたものにバインダとして樹脂を含浸させてシート状にしてもよい。また、例えば、長繊維を編んでシート状にすることも可能である。この場合、長繊維をプラスチック等に混合させる等の必要が無く、バインダを含まない（非含有）炭素繊維シートとすることができる。
　長繊維の繊維径は、例えば１～１００μｍであり、好ましくは、５～２０μｍである。複数の長繊維が繊維束（フィラメント）を構成してもよい。また、複数のフィラメントがさらに束を形成していてもよい。また、一実施形態に係る炭素繊維シート４１Ａは、長繊維が少なくとも２方向、より具体的には、略直交する２方向に配列されている。これにより、炭素繊維シート４１Ａの強度を確保でき、電池１０の耐衝撃性を向上させることができる。また、同様の観点から、電極体２０の全表面に対する炭素繊維シート４１Ａ、４１Ｂの被覆率は、例えば、７０％以上１１０％以下であることが好ましい。炭素繊維シート４１Ａの平均厚さは、電池の容量を確保する観点から２０μｍ以上２００μｍ以下、好ましくは、２０μｍ以上１５０μｍであることが好ましい。
（電極体）
　図２は、電極体２０の構成の一例を示す。電極体２０は、正極２１と、負極２２と、正極２１と負極２２との間に設けられたセパレータ２３と、正極２１とセパレータ２３との間に設けられた電解質層２４Ａと、負極２２とセパレータ２３との間に設けられた電解質層２４Ｂとを備える。
（正極）
　正極２１は、正極集電体２１Ａの両面に正極活物質層２１Ｂが設けられた構造を有している。なお、図示はしないが、正極集電体２１Ａの片面のみに正極活物質層２１Ｂを設けるようにしてもよい。
　図３Ａに示すように、正極集電体２１Ａは、正極活物質層形成部２１Ｍと正極集電体露出部２１Ｎとを備える。正極集電体２１Ａの主面に垂直な方向から正極活物質層形成部２１Ｍを平面視すると、正極活物質層形成部２１Ｍは矩形状を有している。正極活物質層形成部２１Ｍの両面には、正極活物質層２１Ｂが設けられる。正極集電体露出部２１Ｎは、正極活物質層形成部２１Ｍの一辺の一部から延設されている。なお、図３Ａ中に二点鎖線で示すように、正極集電体露出部２１Ｎは、正極活物質層形成部２１Ｍの一辺の全体から延設されていてもよい。正極２１と負極２２とセパレータ２３とが積層された状態において、複数の正極集電体露出部２１Ｎ同士が接合され、この接合された正極集電体露出部２１Ｎが正極リード１１に電気的に接続されている。
　正極集電体２１Ａは、例えば、アルミニウム箔、ニッケル箔あるいはステンレス箔などの金属箔により構成されている。正極活物質層２１Ｂは、例えば、電極反応物質であるリチウムを吸蔵および放出することが可能な正極活物質を含んでいる。正極活物質層２１Ｂは、必要に応じて添加剤をさらに含んでいてもよい。添加剤としては、例えば、導電剤および結着剤のうちの少なくとも１種を用いることができる。
　リチウム（Ｌｉ）を吸蔵および放出することが可能な正極材料としては、例えば、リチウム酸化物、リチウムリン酸化物、リチウム硫化物あるいはリチウムを含む層間化合物などのリチウム含有化合物が適当であり、これらの２種以上を混合して用いてもよい。エネルギー密度を高くするには、リチウム（Ｌｉ）と遷移金属元素と酸素（Ｏ）とを含むリチウム含有化合物が好ましい。このようなリチウム含有化合物としては、例えば、式（Ａ）に示した層状岩塩型の構造を有するリチウム複合酸化物、式（Ｂ）に示したオリビン型の構造を有するリチウム複合リン酸塩などが挙げられる。リチウム含有化合物としては、遷移金属元素として、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、マンガン（Ｍｎ）および鉄（Ｆｅ）からなる群のうちの少なくとも１種を含むものであればより好ましい。このようなリチウム含有化合物としては、例えば、式（Ｃ）、式（Ｄ）もしくは式（Ｅ）に示した層状岩塩型の構造を有するリチウム複合酸化物、式（Ｆ）に示したスピネル型の構造を有するリチウム複合酸化物、または式（Ｇ）に示したオリビン型の構造を有するリチウム複合リン酸塩などが挙げられ、具体的には、ＬｉＮｉ0.50Ｃｏ0.20Ｍｎ0.30Ｏ2、ＬｉaＣｏＯ2（ａ≒１）、ＬｉbＮｉＯ2（ｂ≒１）、Ｌｉc1Ｎｉc2Ｃｏ1-c2Ｏ2（ｃ１≒１，０＜ｃ２＜１）、ＬｉdＭｎ2Ｏ4（ｄ≒１）あるいはＬｉeＦｅＰＯ4（ｅ≒１）などがある。
　ＬｉpＮｉ(1-q-r)ＭｎqＭ１rＯ(2-y)Ｘz　・・・（Ａ）
（但し、式（Ａ）中、Ｍ１は、ニッケル（Ｎｉ）、マンガン（Ｍｎ）を除く２族～１５族から選ばれる元素のうち少なくとも一種を示す。Ｘは、酸素以外の１６族元素および１７族元素のうち少なくとも１種を示す。ｐ、ｑ、ｙ、ｚは、０≦ｐ≦１．５、０≦ｑ≦１．０、０≦ｒ≦１．０、－０．１０≦ｙ≦０．２０、０≦ｚ≦０．２の範囲内の値である。）
　ＬｉaＭ２bＰＯ4　・・・（Ｂ）
（但し、式（Ｂ）中、Ｍ２は、２族～１５族から選ばれる元素のうち少なくとも一種を示す。ａ、ｂは、０≦ａ≦２．０、０．５≦ｂ≦２．０の範囲内の値である。）
　ＬｉfＭｎ(1-g-h)ＮｉgＭ３hＯ(2-j)Ｆk　・・・（Ｃ）
（但し、式（Ｃ）中、Ｍ３は、コバルト（Ｃｏ）、マグネシウム（Ｍｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、ホウ素（Ｂ）、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）、鉄（Ｆｅ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、スズ（Ｓｎ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）およびタングステン（Ｗ）からなる群のうちの少なくとも１種を表す。ｆ、ｇ、ｈ、ｊおよびｋは、０．８≦ｆ≦１．２、０＜ｇ＜０．５、０≦ｈ≦０．５、ｇ＋ｈ＜１、－０．１≦ｊ≦０．２、０≦ｋ≦０．１の範囲内の値である。なお、リチウム（Ｌｉ）の組成は充放電の状態によって異なり、ｆの値は完全放電状態における値を表している。）
　ＬｉmＮｉ(1-n)Ｍ４nＯ(2-p)Ｆq　・・・（Ｄ）
（但し、式（Ｄ）中、Ｍ４は、コバルト（Ｃｏ）、マンガン（Ｍｎ）、マグネシウム（Ｍｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、ホウ素（Ｂ）、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）、鉄（Ｆｅ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、モリブデン（Ｍｏ）、スズ（Ｓｎ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）およびタングステン（Ｗ）からなる群のうちの少なくとも１種を表す。ｍ、ｎ、ｐおよびｑは、０．８≦ｍ≦１．２、０．００５≦ｎ≦０．５、－０．１≦ｐ≦０．２、０≦ｑ≦０．１の範囲内の値である。なお、リチウム（Ｌｉ）の組成は充放電の状態によって異なり、ｍの値は完全放電状態における値を表している。）
　ＬｉrＣｏ(1-s)Ｍ５sＯ(2-t)Ｆu　・・・（Ｅ）
（但し、式（Ｅ）中、Ｍ５は、ニッケル（Ｎｉ）、マンガン（Ｍｎ）、マグネシウム（Ｍｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、ホウ素（Ｂ）、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）、鉄（Ｆｅ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、モリブデン（Ｍｏ）、スズ（Ｓｎ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）およびタングステン（Ｗ）からなる群のうちの少なくとも１種を表す。ｒ、ｓ、ｔおよびｕは、０．８≦ｒ≦１．２、０≦ｓ＜０．５、－０．１≦ｔ≦０．２、０≦ｕ≦０．１の範囲内の値である。なお、リチウム（Ｌｉ）の組成は充放電の状態によって異なり、ｒの値は完全放電状態における値を表している。）
　ＬｉvＭｎ2-wＭ６wＯxＦy　・・・（Ｆ）
（但し、式（Ｆ）中、Ｍ６は、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、マグネシウム（Ｍｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、ホウ素（Ｂ）、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）、鉄（Ｆｅ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、モリブデン（Ｍｏ）、スズ（Ｓｎ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）およびタングステン（Ｗ）からなる群のうちの少なくとも１種を表す。ｖ、ｗ、ｘおよびｙは、０．９≦ｖ≦１．１、０≦ｗ≦０．６、３．７≦ｘ≦４．１、０≦ｙ≦０．１の範囲内の値である。なお、リチウム（Ｌｉ）の組成は充放電の状態によって異なり、ｖの値は完全放電状態における値を表している。）
　ＬｉzＭ７ＰＯ4　・・・（Ｇ）
（但し、式（Ｇ）中、Ｍ７は、コバルト（Ｃｏ）、マンガン（Ｍｎ）、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、マグネシウム（Ｍｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、ホウ素（Ｂ）、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、ニオブ（Ｎｂ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、モリブデン（Ｍｏ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、タングステン（Ｗ）およびジルコニウム（Ｚｒ）からなる群のうちの少なくとも１種を表す。ｚは、０．９≦ｚ≦１．１の範囲内の値である。なお、リチウム（Ｌｉ）の組成は充放電の状態によって異なり、ｚの値は完全放電状態における値を表している。）
　Ｎｉを含むリチウム複合酸化物としては、リチウム（Ｌｉ）とニッケル（Ｎｉ）とコバルト（Ｃｏ）とマンガン（Ｍｎ）と酸素（Ｏ）とを含むリチウム複合酸化物（ＮＣＭ）、リチウム（Ｌｉ）とニッケル（Ｎｉ）とコバルト（Ｃｏ）とアルミニウム（Ａｌ）と酸素（Ｏ）とを含むリチウム複合酸化物（ＮＣＡ）などを用いてもよい。Ｎｉを含むリチウム複合酸化物としては、具体的には、以下の式（Ｈ）または式（Ｉ）に示したものを用いてもよい。
　Ｌｉv1Ｎｉw1Ｍ１’x1Ｏz1　・・・（Ｈ）
（式中、０＜ｖ１＜２、ｗ１＋ｘ１≦１、０．２≦ｗ１≦１、０≦ｘ１≦０．７、０＜ｚ＜３であり、Ｍ１'は、コバルト（Ｃｏ）、鉄（Ｆｅ）、マンガン（Ｍｎ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、アルミニウム（Ａｌ）、クロム（Ｃｒ）、バナジウム（Ｂａ）、チタン（Ｔｉ）、マグネシウム（Ｍｇ）およびジルコニウム（Ｚｒ）などの遷移金属からなる元素を少なくとも１種類以上である。）
　Ｌｉv2Ｎｉw2Ｍ２’x2Ｏz2　・・・（Ｉ）
（式中、０＜ｖ２＜２、ｗ２＋ｘ２≦１、０．６５≦ｗ２≦１、０≦ｘ２≦０．３５、０＜ｚ２＜３であり、Ｍ２'は、コバルト（Ｃｏ）、鉄（Ｆｅ）、マンガン（Ｍｎ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、アルミニウム（Ａｌ）、クロム（Ｃｒ）、バナジウム（Ｂａ）、チタン（Ｔｉ）、マグネシウム（Ｍｇ）およびジルコニウム（Ｚｒ）などの遷移金属からなる元素を少なくとも１種類以上である。）
　リチウム（Ｌｉ）を吸蔵および放出することが可能な正極材料としては、これらの他にも、ＭｎＯ2、Ｖ2Ｏ5、Ｖ6Ｏ13、ＮｉＳ、ＭｏＳなどのリチウムを含まない無機化合物も挙げられる。
　リチウム（Ｌｉ）を吸蔵および放出することが可能な正極材料は、上記以外のものであってもよい。また、上記で例示した正極材料は、任意の組み合わせで２種以上混合されてもよい。
　結着材としては、例えば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）およびカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）などの樹脂材料、ならびにこれら樹脂材料を主体とする共重合体などから選択される少なくとも１種が用いられる。
　導電剤としては、例えば、黒鉛、カーボンブラックあるいはケッチェンブラックなどの炭素材料が挙げられ、それらのうちの１種または２種以上が混合して用いられる。また、炭素材料の他にも、導電性を有する材料であれば金属材料あるいは導電性高分子材料などを用いるようにしてもよい。
（負極）
　負極２２は、負極集電体２２Ａの両面に負極活物質層２２Ｂが設けられた構造を有しており、負極活物質層２２Ｂと正極活物質層２１Ｂとが対向するように配置されている。なお、図示はしないが、負極集電体２２Ａの片面のみに負極活物質層２２Ｂを設けるようにしてもよい。
　図３Ｂに示すように、負極集電体２２Ａは、負極活物質層形成部２２Ｍと負極集電体露出部２２Ｎとを備える。負極集電体２２Ａの主面に垂直な方向から負極活物質層形成部２２Ｍを平面視すると、負極活物質層形成部２２Ｍは矩形状を有している。負極活物質層形成部２２Ｍの両面または片面には、負極活物質層２２Ｂが設けられる。負極集電体露出部２２Ｎは、負極活物質層形成部２２Ｍの一辺の一部から延設されている。なお、図３Ｂ中に二点鎖線で示すように、負極集電体露出部２２Ｎは、負極活物質層形成部２２Ｍの一辺の全体から延設されていてもよい。正極２１と負極２２とセパレータ２３とが積層された状態において、複数の負極集電体露出部２２Ｎ同士が接合され、この接合された負極集電体露出部２２Ｎが負極リード１２に電気的に接続されている。
　負極集電体２２Ａは、例えば、銅箔、ニッケル箔あるいはステンレス箔などの金属箔により構成されている。負極活物質層２２Ｂは、リチウム（Ｌｉ）を吸蔵および放出することが可能な１種または２種以上の負極活物質を含んでいる。負極活物質層２２Ｂは、必要に応じて結着剤や導電剤などの添加剤をさらに含んでいてもよい。
　なお、この電池１０では、負極２２または負極活物質の電気化学当量が、正極２１の電気化学当量よりも大きくなっており、理論上、充電の途中において負極２２にリチウム金属が析出しないようになっていることが好ましい。
　負極活物質としては、例えば、難黒鉛化性炭素、易黒鉛化性炭素、黒鉛、熱分解炭素類、コークス類、ガラス状炭素類、有機高分子化合物焼成体、炭素繊維あるいは活性炭などの炭素材料が挙げられる。このうち、コークス類には、ピッチコークス、ニードルコークスあるいは石油コークスなどがある。有機高分子化合物焼成体というのは、フェノール樹脂やフラン樹脂などの高分子材料を適当な温度で焼成して炭素化したものをいい、一部には難黒鉛化性炭素または易黒鉛化性炭素に分類されるものもある。これら炭素材料は、充放電時に生じる結晶構造の変化が非常に少なく、高い充放電容量を得ることができると共に、良好なサイクル特性を得ることができるので好ましい。特に黒鉛は、電気化学当量が大きく、高いエネルギー密度を得ることができ好ましい。また、難黒鉛化性炭素は、優れたサイクル特性が得られるので好ましい。更にまた、充放電電位が低いもの、具体的には充放電電位がリチウム金属に近いものが、電池１０の高エネルギー密度化を容易に実現することができるので好ましい。
　また、高容量化が可能な他の負極活物質としては、金属元素および半金属元素のうちの少なくとも１種を構成元素（例えば、合金、化合物または混合物）として含む材料も挙げられる。このような材料を用いれば、高いエネルギー密度を得ることができるからである。特に、炭素材料と共に用いるようにすれば、高エネルギー密度を得ることができると共に、優れたサイクル特性を得ることができるのでより好ましい。なお、本技術において、合金には２種以上の金属元素からなるものに加えて、１種以上の金属元素と１種以上の半金属元素とを含むものも含める。また、非金属元素を含んでいてもよい。その組織には固溶体、共晶（共融混合物）、金属間化合物あるいはそれらのうちの２種以上が共存するものがある。
　このような負極活物質としては、例えば、リチウム（Ｌｉ）と合金を形成することが可能な金属元素または半金属元素が挙げられる。具体的には、マグネシウム（Ｍｇ）、ホウ素（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）、ケイ素（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、スズ（Ｓｎ）、鉛（Ｐｂ）、ビスマス（Ｂｉ）、カドミウム（Ｃｄ）、銀（Ａｇ）、亜鉛（Ｚｎ）、ハフニウム（Ｈｆ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、イットリウム（Ｙ）、パラジウム（Ｐｄ）あるいは白金（Ｐｔ）が挙げられる。これらは結晶質のものでもアモルファスのものでもよい。
　負極活物質としては、短周期型周期表における４Ｂ族の金属元素あるいは半金属元素を構成元素として含むものが好ましく、より好ましいのはケイ素（Ｓｉ）およびスズ（Ｓｎ）の少なくとも一方を構成元素として含むものである。ケイ素（Ｓｉ）およびスズ（Ｓｎ）は、リチウム（Ｌｉ）を吸蔵および放出する能力が大きく、高いエネルギー密度を得ることができるからである。このような負極活物質としては、例えば、ケイ素（Ｓｉ）の単体、合金または化合物や、スズ（Ｓｎ）の単体、合金または化合物や、それらの１種または２種以上の相を少なくとも一部に有する材料が挙げられる。
　ケイ素（Ｓｉ）の合金としては、例えば、ケイ素（Ｓｉ）以外の第２の構成元素として、スズ（Ｓｎ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、マンガン（Ｍｎ）、亜鉛（Ｚｎ）、インジウム（Ｉｎ）、銀（Ａｇ）、チタン（Ｔｉ）、ゲルマニウム（Ｇａ）、ビスマス（Ｂｉ）、アンチモン（Ｓｂ）およびクロム（Ｃｒ）からなる群のうちの少なくとも１種を含むものが挙げられる。スズ（Ｓｎ）の合金としては、例えば、スズ（Ｓｎ）以外の第２の構成元素として、ケイ素（Ｓｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、マンガン（Ｍｎ）、亜鉛（Ｚｎ）、インジウム（Ｉｎ）、銀（Ａｇ）、チタン（Ｔｉ）、ゲルマニウム（Ｇａ）、ビスマス（Ｂｉ）、アンチモン（Ｓｂ）およびクロム（Ｃｒ）からなる群のうちの少なくとも１種を含むものが挙げられる。
　スズ（Ｓｎ）の化合物あるいはケイ素（Ｓｉ）の化合物としては、例えば、酸素（Ｏ）あるいは炭素（Ｃ）を含むものが挙げられ、スズ（Ｓｎ）またはケイ素（Ｓｉ）に加えて、上述した第２の構成元素を含んでいてもよい。
　中でも、Ｓｎ系の負極活物質としては、コバルト（Ｃｏ）と、スズ（Ｓｎ）と、炭素（Ｃ）とを構成元素として含み、炭素の含有量が９．９質量％以上２９．７質量％以下であり、かつスズ（Ｓｎ）とコバルト（Ｃｏ）との合計に対するコバルト（Ｃｏ）の割合が３０質量％以上７０質量％以下であるＳｎＣｏＣ含有材料が好ましい。このような組成範囲において高いエネルギー密度を得ることができると共に、優れたサイクル特性を得ることができるからである。
　このＳｎＣｏＣ含有材料は、必要に応じて更に他の構成元素を含んでいてもよい。他の構成元素としては、例えば、ケイ素（Ｓｉ）、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）、インジウム（Ｉｎ）、ニオブ（Ｎｂ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、チタン（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、アルミニウム（Ａｌ）、リン（Ｐ）、ガリウム（Ｇａ）またはビスマス（Ｂｉ）が好ましく、２種以上を含んでいてもよい。容量またはサイクル特性を更に向上させることができるからである。
　なお、このＳｎＣｏＣ含有材料は、スズ（Ｓｎ）と、コバルト（Ｃｏ）と、炭素（Ｃ）とを含む相を有しており、この相は結晶性の低いまたは非晶質な構造を有していることが好ましい。また、このＳｎＣｏＣ含有材料では、構成元素である炭素（Ｃ）の少なくとも一部が、他の構成元素である金属元素または半金属元素と結合していることが好ましい。サイクル特性の低下はスズなどが凝集あるいは結晶化することによるものであると考えられるが、炭素（Ｃ）が他の元素と結合することにより、そのような凝集あるいは結晶化を抑制することができるからである。
　元素の結合状態を調べる測定方法としては、例えばＸ線光電子分光法（ＸＰＳ）が挙げられる。ＸＰＳでは、炭素の１ｓ軌道（Ｃ１ｓ）のピークは、グラファイトであれば、金原子の４ｆ軌道（Ａｕ４ｆ）のピークが８４．０ｅＶに得られるようにエネルギー較正された装置において、２８４．５ｅＶに現れる。また、表面汚染炭素であれば、２８４．８ｅＶに現れる。これに対して、炭素元素の電荷密度が高くなる場合、例えば炭素が金属元素または半金属元素と結合している場合には、Ｃ１ｓのピークは、２８４．５ｅＶよりも低い領域に現れる。すなわち、ＳｎＣｏＣ含有材料について得られるＣ１ｓの合成波のピークが２８４．５ｅＶよりも低い領域に現れる場合には、ＳｎＣｏＣ含有材料に含まれる炭素の少なくとも一部が他の構成元素である金属元素または半金属元素と結合している。
　なお、ＸＰＳ測定では、スペクトルのエネルギー軸の補正に、例えばＣ１ｓのピークを用いる。通常、表面には表面汚染炭素が存在しているので、表面汚染炭素のＣ１ｓのピークを２８４．８ｅＶとし、これをエネルギー基準とする。ＸＰＳ測定では、Ｃ１ｓのピークの波形は、表面汚染炭素のピークとＳｎＣｏＣ含有材料中の炭素のピークとを含んだ形として得られるので、例えば市販のソフトウエアを用いて解析することにより、表面汚染炭素のピークと、ＳｎＣｏＣ含有材料中の炭素のピークとを分離する。波形の解析では、最低束縛エネルギー側に存在する主ピークの位置をエネルギー基準（２８４．８ｅＶ）とする。
　その他の負極活物質としては、例えば、リチウム（Ｌｉ）を吸蔵および放出することが可能な金属酸化物または高分子化合物なども挙げられる。金属酸化物としては、例えば、チタン酸リチウム（Ｌｉ4Ｔｉ5Ｏ12）などのチタン（Ｔｉ）とリチウム（Ｌｉ）とを含むリチウムチタン酸化物、酸化鉄、酸化ルテニウムまたは酸化モリブデンなどが挙げられる。高分子化合物としては、例えば、ポリアセチレン、ポリアニリンまたはポリピロールなどが挙げられる。
　結着剤としては、例えば、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリアクリロニトリル、スチレンブタジエンゴムおよびカルボキシメチルセルロースなどの樹脂材料、ならびにこれら樹脂材料を主体とする共重合体などから選択される少なくとも１種が用いられる。導電剤としては、正極活物質層２１Ｂと同様の炭素材料などを用いることができる。
（セパレータ）
　セパレータ２３をその主面に垂直な方向から平面視すると、セパレータ２３は長方形状を有している。セパレータ２３のサイズは、正極２１および負極２２のサイズより大きく、電極体２０をその主面に垂直な方向から平面視すると、セパレータ２３の周縁が正極２１および負極２２の周縁より外側に位置する。
　セパレータ２３は、正極２１および負極２２の接触による電流の短絡を防止しつつ、リチウムイオンを通過させるものである。セパレータ２３は、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリテトラフルオロエチレン、これらの混合物もしくは共重合物などよりなる合成樹脂製の多孔質膜、またはセラミック製の多孔質膜であり、これらの２種以上の多孔質膜を積層したものであってもよい。中でもポリオレフィン製の多孔質膜は、短絡防止効果に優れ、かつ高温時のシャットダウン効果による電池１０の安全性向上を図ることができるので好ましく、特にポリエチレン製の多孔質膜が好ましい。
（電解質層）
　電解質層２４Ａ、２４Ｂは、非水電解液と、この非水電解液を保持する樹脂材料としての高分子化合物とを含み、高分子化合物は非水電解液により膨潤されている。高分子化合物の含有比率は適宜調整可能である。非水電解液により膨潤された高分子化合物がゲル状となっていてもよい。ゲル状の電解質は、高いイオン伝導率を得ることができると共に、電池１０の漏液を抑制することができるので好ましい。
　非水電解液は、非水溶媒と電解質塩とを含んでいる。なお、電池特性を向上するために、非水電解液が、公知の添加剤をさらに含むようにしてもよい。
　非水溶媒としては、例えば、炭酸エチレン、炭酸プロピレン、炭酸ブチレン、炭酸ビニレン、炭酸ジメチル、炭酸ジエチル、炭酸エチルメチル、４－フルオロ－１，３-ジオキソラン－２－オン、γ－ブトロラクトン、γ－バレロラクトン、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、１，３－ジオキソラン、４－メチル－１，３－ジオキソラン、酢酸メチル、酢酸エチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、プロピオン酸プロピル、アセトニトリル、スクシノニトリル、アジポニトリル、メトキシアセトニトリル、３－メトキシピロピオニトリル、Ｎ，Ｎ－ジメチルフォルムアミド、Ｎ－メチルピロリジノン、Ｎ－メチルオキサゾリシノン、ニトロメタン、ニトロエタン、スルホラン、ジメチルスルフォキシド、リン酸トリメチル、リン酸トリエチル、エチレンスルフィド、プロパンスルトン類などが挙げられる。中でも、４－フルオロ－１，３-ジオキソラン－２－オン、炭酸エチレン、炭酸プロピレン、炭酸ビニレン、炭酸ジメチルおよび炭酸エチルメチルなどからなる群のうちの少なくとも1種を混合して用いるようにすれば、優れた充放電容量特性および充放電サイクル特性を得ることができるので好ましい。
　電解質塩は、１種または２種以上のリチウム塩を含んでいる。リチウム塩としては、例えば、六フッ化リン酸リチウム、四フッ化ホウ酸リチウム、六フッ化ヒ酸リチウム、過塩素酸リチウム、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム、ビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミドリチウム、ビス（ペンタフルオロエタンスルホニル）イミドリチウム、トリス（トリフルオロメタンスルホニル）メチルリチウム、塩化リチウム、臭化リチウムなどが挙げられる。
　高分子化合物としては、例えば、ポリアクリロニトリル、ポリフッ化ビニリデン、フッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンとの共重合体、ポリテトラフルオロエチレン、ポリヘキサフルオロプロピレン、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド、ポリフォスファゼン、ポリシロキサン、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリメタクリル酸メチル、スチレン－ブタジエンゴム、ニトリル－ブタジエンゴム、ポリスチレンまたはポリカーボネートなどが挙げられる。特に、電気化学的な安定性の観点から、ポリアクリロニトリル、ポリフッ化ビニリデン、ポリヘキサフルオロプロピレンまたはポリエチレンオキシドが好ましい。
［電池電圧］
　一実施形態に係る電池１０では、一対の正極２１および負極２２当たりの完全充電状態における開回路電圧（すなわち電池電圧）は、４．２Ｖ以下でもよいが、４．２Ｖよりも高く、好ましくは４．４Ｖ以上６．０Ｖ以下、より好ましくは４．４Ｖ以上５．０Ｖ以下の範囲内になるように設計されていてもよい。電池電圧を高くすることにより、高いエネルギー密度を得ることができる。
［電池の動作］
　上述の構成を有する電池１０では、充電を行うと、例えば、正極活物質層２１Ｂからリチウムイオンが放出され、電解液を介して負極活物質層２２Ｂに吸蔵される。また、放電を行うと、例えば、負極活物質層２２Ｂからリチウムイオンが放出され、電解液を介して正極活物質層２１Ｂに吸蔵される。
［電池の製造方法］
　次に、本技術の一実施形態に係る電池１０の製造方法の一例について説明する。
（正極の作製工程）
　正極２１を以下のようにして作製する。まず、例えば、正極活物質と、導電剤と、結着剤とを混合して正極合剤を調製し、この正極合剤をＮ－メチル－２－ピロリドン（ＮＭＰ）などの溶剤に分散させてペースト状の正極合剤スラリーを作製する。次に、この正極合剤スラリーを帯状の正極集電体２１Ａの一方の面に塗布し溶剤を乾燥させ、ロールプレス機などにより圧縮成型することにより正極活物質層２１Ｂを形成し、帯状の正極２１を作製する。この際、正極２１の幅方向の一端に正極集電体２１Ａが露出した部分を残すようにする。
　次に、正極活物質層２１Ｂに、非水溶媒と、電解質塩と、高分子化合物と、溶剤とを含む前駆溶液を塗布し、溶剤を揮発させて電解質層２４Ａを形成する。次に、この正極２１を正極活物質層２１Ｂの一端に正極集電体露出部２１Ｎを残すように裁断する。なお、正極２１を裁断後に電解質層２４Ａを形成するようにしてもよい。
（負極の作製工程）
　負極２２を以下のようにして作製する。まず、例えば、負極活物質と、結着剤とを混合して負極合剤を調製し、この負極合剤をＮ－メチル－２－ピロリドン（ＮＭＰ）またはメチルエチルケトン（ＭＥＫ）などの溶剤に分散させてペースト状の負極合剤スラリーを作製する。次に、この負極合剤スラリーを帯状の負極集電体２２Ａの一方の面に塗布し溶剤を乾燥させ、ロールプレス機などにより圧縮成型することにより負極活物質層２２Ｂを形成し、帯状の負極２２を作製する。この際、負極２２の幅方向の一端に負極集電体２２Ａが露出した部分を残すようにする。
　次に、負極活物質層２２Ｂに、溶媒と、電解質塩と、高分子化合物と、溶剤とを含む前駆溶液を塗布し、溶剤を揮発させて電解質層２４Ｂを形成する。次に、この負極２２を負極活物質層２２Ｂの一端に正極集電体露出部２１Ｎを残すように裁断する。なお、負極２２を裁断後に電解質層２４Ｂを形成するようにしてもよい。
（電極体の作成工程）
　電極体２０を以下のようにして作製する。まず、ポリプロピレン製微多孔フィルムなどを長方形状に切断し、セパレータ２３を作製する。次に、上述のようにして得られた複数枚の正極２１、負極２２およびセパレータ２３を、図２に示すように、セパレータ２３、正極２１、セパレータ２３、負極２２、セパレータ２３、・・・、セパレータ２３、負極２２、セパレータ２３、正極２１、セパレータ２３の順で積層して、積層型電極体２０を作製する。
　次に、積層した複数の正極２１の正極集電体露出部２１Ｎ同士を接合するとともに、この接合した正極集電体露出部２１Ｎに対して正極リード１１を電気的に接続する。また、積層した複数の負極２２の負極集電体露出部２２Ｎ同士を接合するとともに、この接合した負極集電体露出部２２Ｎに対して負極リード１２を電気的に接続する。接続の方法としては、例えば、超音波溶接、抵抗溶接、半田付けなどが挙げられるが、熱による接続部のダメージを考慮すると、超音波溶接、抵抗溶接などの熱影響の少ない方法を用いることが好ましい。
（封止工程）
　電極体２０を以下のようにして外装材３０により封止する。まず、第１、第２外装材３０Ａ、３０Ｂの間に電極体２０を挟むようにして、第１、第２外装材３０Ａ、３０Ｂの周縁部を重ね合わせる。この際、第１外装材３０Ａと電極体２０の一方の主面２０Ａと間に炭素繊維シート４１Ａを挿入すると共に、第２外装材３０Ｂと電極体２０の他方の主面２０Ｂと間に炭素繊維シート４１Ｂを挿入する。また、正極リード１１と外装材３０との間、負極リード１２と外装材３０との間にそれぞれ密着フィルム１３、１３を挿入する。なお、正極リード１１、負極リード１２にそれぞれ予め密着フィルム１３、１３を取り付けておいてもよい。
　次に、電極体２０の周囲にて重ね合わせた外装材３０のシール層を熱融着により貼り合わせる。これにより、電極体２０および炭素繊維シート４１Ａ、４１Ｂが外装材３０により封止され、電池１０が得られる。次に、必要に応じて、得られた電池１０をヒートプレスしてもよい。ヒートプレスにより、熱融着樹脂層を介して第１外装材３０Ａと炭素繊維シート４１Ａとが貼り合わされると共に、第２外装材３０Ｂと炭素繊維シート４１Ｂとが貼り合わされるようにしてもよい。
［効果］
　以上説明した一実施形態に係る電池によれば、電極体（電池素子）とフィルム外装材との間に、長繊維を含む炭素繊維シートを設けているので、電池の耐衝撃性を向上させることができ、外力に対する電池の安定性を高くすることができる。また、炭素繊維シートを用いることで、電池の重量が増加してしまうことを極力防止することができる。また、薄い炭素繊維シートを用いることにより電池が大型化してしまうことを防止することができる。
＜２．変形例＞
　以上、本技術の一実施形態について具体的に説明したが、本技術は、上述の一実施形態に限定されるものではなく、本技術の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。以下、変形例について説明する。
（変形例１）
　図４に示すように、外装材３０が一枚のラミネートフィルムにより構成されていてもよい。外装材３０は、長方形状を有し、その中央部から各辺が重なるようにして折り返されている。折返しの境界には、切り込みなどが予め設けられていてもよい。折り返された外装材３０の間には、電極体２０が挟み込まれ、電極体２０の周囲のうちトップ側およびサイド側にて外装材３０が融着されている。さらにボトム側にて外装材３０が融着されていてもよい。外装材３０は、重ね合わされる一方の面に、電極体２０を収容するための収容部３１を有している。この収容部３１は、例えば、深絞り加工により形成される。
（変形例２）
　図５に示すように、正極２１とセパレータ２３との間に電解質層２４Ａが設けられておらず、正極２１とセパレータ２３とが直接接触していてもよい。また、負極２２とセパレータ２３との間に電解質層２４Ｂが設けられておらず、負極２２とセパレータ２３とが直接接触していてもよい。この場合、正極２１、負極２２およびセパレータ２３が非水電解液を含んでいる。また、電解質層２４Ａ、２４Ｂとして、固体電解質層を用いるようにしてもよい。
（変形例３）
　セパレータ２３は、基材と、基材の片面または両面に設けられた表面層とを備える構成を有していてもよい。この場合、電解質層２４Ａ、２４Ｂを設けず、電解質として非水電解液を用いるようにしてもよい。
　表面層は、電気的な絶縁性を有する無機粒子と、無機粒子を基材の表面に結着するとともに、無機粒子同士を結着する樹脂材料とを含んでいる。この樹脂材料は、例えば、フィブリル化し、フィブリルが相互連続的に繋がった三次元的なネットワーク構造を有していてもよい。無機粒子は、この三次元的なネットワーク構造を有する樹脂材料に担持されることにより、互いに連結することなく分散状態を保つことができる。また、樹脂材料はフィブリル化せずに基材の表面や無機粒子同士を結着してもよい。この場合、より高い結着性を得ることができる。上述のように基材の片面または両面に表面層を設けることで、耐酸化性、耐熱性および機械強度を基材に付与することができる。
　基材は、多孔性を有する多孔質層である。基材は、より具体的には、イオン透過度が大きく、所定の機械的強度を有する絶縁性の膜から構成される多孔質膜であり、基材の空孔に電解液が保持される。基材は、セパレータの主要部として所定の機械的強度を有する一方で、電解液に対する耐性が高く、反応性が低く、膨張しにくいという特性を要することが好ましい。
　基材を構成する樹脂材料は、例えばポリプロピレン若しくはポリエチレンなどのポリオレフィン樹脂、アクリル樹脂、スチレン樹脂、ポリエステル樹脂またはナイロン樹脂などを用いることが好ましい。特に、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、線状ポリエチレンなどのポリエチレン、若しくはそれらの低分子量ワックス分、またはポリプロピレンなどのポリオレフィン樹脂は溶融温度が適当であり、入手が容易なので好適に用いられる。また、これら２種以上の多孔質膜を積層した構造、もしくは、２種以上の樹脂材料を溶融混練して形成した多孔質膜としてもよい。ポリオレフィン樹脂からなる多孔質膜を含むものは、正極２１と負極２２との分離性に優れ、内部短絡の低下をいっそう低減することができる。
　基材としては、不織布を用いてもよい。不織布を構成する繊維としては、アラミド繊維、ガラス繊維、ポリオレフィン繊維、ポリエチレンテレフタレート繊維、またはナイロン繊維などを用いることができる。また、これら２種以上の繊維を混合して不織布としてもよい。
　無機粒子は、金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物および金属硫化物などの少なくとも１種を含んでいる。金属酸化物としては、酸化アルミニウム（アルミナ、Ａｌ2Ｏ3）、ベーマイト（水和アルミニウム酸化物）、酸化マグネシウム（マグネシア、ＭｇＯ）、酸化チタン（チタニア、ＴｉＯ2）、酸化ジルコニウム（ジルコニア、ＺｒＯ2）、酸化ケイ素（シリカ、ＳｉＯ2）または酸化イットリウム（イットリア、Ｙ2Ｏ3）などを好適に用いることができる。金属窒化物としては、窒化ケイ素（Ｓｉ3Ｎ4）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化硼素（ＢＮ）または窒化チタン（ＴｉＮ）などを好適に用いることができる。金属炭化物としては、炭化ケイ素（ＳｉＣ）または炭化ホウ素（Ｂ４Ｃ）などを好適に用いることができる。金属硫化物としては、硫酸バリウム（ＢａＳＯ4）などを好適に用いることができる。また、ゼオライト（Ｍ2/nＯ・Ａｌ2Ｏ3・ｘＳｉＯ2・ｙＨ2Ｏ、Ｍは金属元素、ｘ≧２、ｙ≧０）などの多孔質アルミノケイ酸塩、層状ケイ酸塩、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ3）またはチタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ3）などの鉱物を用いてもよい。中でも、アルミナ、チタニア（特にルチル型構造を有するもの）、シリカまたはマグネシアを用いることが好ましく、アルミナを用いることがより好ましい。無機粒子は耐酸化性および耐熱性を備えており、無機粒子を含有する正極対向側面の表面層は、充電時の正極近傍における酸化環境に対しても強い耐性を有する。無機粒子の形状は特に限定されるものではなく、球状、板状、繊維状、キュービック状およびランダム形状などのいずれも用いることができる。
　表面層を構成する樹脂材料としては、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレンなどの含フッ素樹脂、フッ化ビニリデン－テトラフルオロエチレン共重合体、エチレン－テトラフルオロエチレン共重合体などの含フッ素ゴム、スチレン－ブタジエン共重合体またはその水素化物、アクリロニトリル－ブタジエン共重合体またはその水素化物、アクリロニトリル－ブタジエン－スチレン共重合体またはその水素化物、メタクリル酸エステル－アクリル酸エステル共重合体、スチレン－アクリル酸エステル共重合体、アクリロニトリル－アクリル酸エステル共重合体、エチレンプロピレンラバー、ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニルなどのゴム類、エチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロースなどのセルロース誘導体、ポリフェニレンエーテル、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルイミド、ポリイミド、全芳香族ポリアミド（アラミド）などのポリアミド、ポリアミドイミド、ポリアクリロニトリル、ポリビニルアルコール、ポリエーテル、アクリル酸樹脂またはポリエステルなどの融点およびガラス転移温度の少なくとも一方が１８０℃以上の高い耐熱性を有する樹脂などが挙げられる。これら樹脂材料は、単独で用いてもよいし、２種以上を混合して用いてもよい。中でも、耐酸化性および柔軟性の観点からは、ポリフッ化ビニリデンなどのフッ素系樹脂が好ましく、耐熱性の観点からは、アラミドまたはポリアミドイミドを含むことが好ましい。
　無機粒子の粒径は、１ｎｍ～１０μｍの範囲内であることが好ましい。１ｎｍより小さいと、入手が困難であり、また入手できたとしてもコスト的に見合わない。一方、１０μｍより大きいと電極間距離が大きくなり、限られたスペースで活物質充填量が十分得られず電池１０の容量が低くなる。
　表面層の形成方法としては、例えば、マトリックス樹脂、溶媒および無機物からなるスラリーを基材（多孔質膜）上に塗布し、マトリックス樹脂の貧溶媒且つ上記溶媒の親溶媒浴中を通過させて相分離させ、その後、乾燥させる方法を用いることができる。
　なお、上述した無機粒子は、基材としての多孔質膜に含有されていてもよい。また、表面層が無機粒子を含まず、樹脂材料のみにより構成されていてもよい。上述の一実施形態において電解質層２４Ａ、２４Ｂが、微粒子として上記の無機粒子を含んでいてもよい。
　基材の一方の面に設けられた表面層を介して正極２１と基材とが接着され、基材の他方の面に設けられた表面層を介して負極２２と基材とが接着されていることが好ましい。表面層に含まれる高分子化合物の一部が、正極活物質層２１Ｂおよび負極活物質層２２Ｂに拡散し、セパレータ２３、正極２１および負極２２を一体化していることが好ましい。この場合、正極２１と負極２２の間の接着力を高めることができ、電池１０を繰り返し湾曲させた場合にも、正極２１と負極２２との間に剥がれが発生することを抑制できる。したがって、電池１０を繰り返し湾曲させた場合におけるサイクル特性の低下を抑制できる。
（変形例４）
　正極リード１１および負極リード１２の導出方向は、導出方向は特に限定されるものではない。正極リード１１および負極リード１２が異なる方向に導出されていてもよい。例えば、正極リード１１、負極リード１２がそれぞれ異なる短辺側から導出されていてもよいし、正極リード１１、負極リード１２がそれぞれ異なる長辺側から導出されていてもよいし、正極リード１１および負極リード１２のうちの一方が短辺側から導出され、他方が長辺側から導出されていてもよい。また、正極リード１１および負極リード１２が１つの長辺側から同一方向に導出されていてもよい。
（変形例５）
　上述した一実施形態では、積層型電極体２０を有する電池１０に対して本技術を適用した例について説明したが、電池の構造は特に限定されるものではないこれに限定されるものではない。例えば、積層型電極体２０に代えて、正極および負極をセパレータを介して折り畳んだ構造を有する電極体を用いてもよい。
（変形例６）
　上述した一実施形態では、電極が集電体と活物質層とを備える構成を例として説明したが、電極の構成はこれに限定されるもではない。例えば、電極が活物質層のみからなる構成としてもよい。
（変形例７）
　図６は、変形例に係る電池１０Ａの一構成例を示す分解斜視図である。電池１０Ａは、積層型電極体２０に代えて、巻回型電極体５０を備える点において、一実施形態に係る電池１０とは異なっている。なお、同一の箇所には同一の符号を付して説明を省略する。
　図７は、図６に示した巻回型電極体５０のＶII－ＶII線に沿った断面図である。巻回型電極体５０は、正極５１と負極５２とをセパレータ５３および電解質層５４Ａ、５４Ｂを介して積層し、巻回したものであり、最外周部は保護テープ５５により保護されている。なお、電解質層５４Ａが、正極５１とセパレータ５３との間に設けられ、電解質層５４Ｂが、負極５２とセパレータ５３との間に設けられている。
［電池の製造方法］
　次に、電池１０Ａの製造方法の一例について説明する。
　まず、正極５１および負極５２のそれぞれに、溶媒と、電解質塩と、高分子化合物と、混合溶剤とを含む前駆溶液を塗布し、混合溶剤を揮発させて電解質層５４Ａ、５４Ｂを形成する。次に、正極集電体５１Ａの端部に正極リード１１を溶接により取り付けると共に、負極集電体５２Ａの端部に負極リード１２を溶接により取り付ける。次に、電解質層５４Ａ、５４Ｂがそれぞれ形成された正極５１と負極５２とをセパレータ５３を介して積層し積層体としたのち、この積層体をその長手方向に巻回して、最外周部に保護テープ５５を接着して巻回型電極体５０を形成する。最後に、例えば、第１、第２外装材３０Ａ、３０Ｂの間に巻回型電極体５０および炭素繊維シート４１Ａ、４１Ｂを挟み込み、第１、第２外装材３０Ａ、３０Ｂの外縁部同士を熱融着などにより密着させて封入する。その際、正極リード１１および負極リード１２と第１、第２外装材３０Ａ、３０Ｂとの間には密着フィルム１３を挿入する。これにより、図６および図７に示した電池１０Ａが得られる。
　また、この電池１０Ａは、次のようにして作製してもよい。まず、上述のようにして正極５１および負極５２を作製し、正極５１および負極５２に正極リード１１および負極リード１２を取り付ける。次に、正極５１と負極５２とをセパレータ５３を介して積層して巻回し、最外周部に保護テープ５５を接着して、巻回型電極体５０を形成する。次に、この巻回型電極体５０と炭素繊維シート４１Ａ、４１Ｂとを第１、第２外装材３０Ａ、３０Ｂに挟み、一辺を除く外周縁部を熱融着して袋状とし、第１、第２外装材３０Ａ、３０Ｂの内部に収納する。次に、溶媒と、電解質塩と、高分子化合物の原料であるモノマーと、重合開始剤と、必要に応じて重合禁止剤などの他の材料とを含む電解質用組成物を用意し、第１、第２外装材３０Ａ、３０Ｂの内部に注入する。
　次に、電解質用組成物を第１、第２外装材３０Ａ、３０Ｂ内に注入したのち、第１、第２外装材３０Ａ、３０Ｂの開口部を真空雰囲気下で熱融着して密封する。次に、熱を加えてモノマーを重合させて高分子化合物とすることによりゲル状の電解質層５４Ａ、５４Ｂを形成する。以上により、図６および図７に示した電池１０Ａが得られる。
（変形例８）
　上述した一実施形態では、第１外装材３０Ａと電極体２０の主面２０Ａとの間に１の炭素繊維シートが設けられる構成としたが、第１外装材３０Ａと電極体２０の主面２０Ａとの間に２以上の炭素繊維シートを設けてもよい。この場合に、２以上の炭素繊維シートのそれぞれに含まれる長繊維の配列方向が異なっていてもよい。例えば、第１外装材３０Ａと電極体２０の主面２０Ａとの間に２の炭素繊維シートを設け、それぞれの炭素繊維シートに含まれる長繊維の配列方向が略直交するようにしてもよい。第２外装材３０Ｂと電極体２０の主面２０Ｂとの間に設けられる炭素繊維シートについても同様である。
（変形例９）
　上述した一実施形態に係る電池１０が、炭素繊維シート４１Ａ、４１Ｂのいずれかを備える構成でもよい。例えば、電池１０が１の炭素繊維シート４１Ａを備える構成でもよい。図８Ａ、図８Ｂに示すように、断面がＵ字形状を成すように、炭素繊維シート４１Ａを電極体２０の周り（周面）を覆うように巻き付けてもよい。この場合、外力による変形に伴う損傷によりショートしやすい箇所であるエッジＥＧを炭素繊維シート４１Ａが覆うようにすることが好ましい。また、図８Ｃに示すように、炭素繊維シート４１Ａが電極体２０の周りを１周以上覆うようにしてもよい。但し、電池１０の体積が必要以上に増加することを防止するため、一実施形態で説明したように、電極体２０の全表面に対する炭素繊維シート４１Ａの被覆率の上限が１１０％以下であることが好ましい。また、図８Ｄに示すように、例えば、断面がＵ字形状の２枚の炭素繊維シート４１Ａ、４１Ｂを用いて、電極体２０のエッジＥＧを覆うようにしてもよい。
　電極体２０を上面視した場合の形状が矩形以外の場合には、長繊維の長さが短辺方向とは異なる箇所を基準にして規定されてもよい。例えば、電極体２０を上面視した場合の形状が円であれば円の直径や半径を基準にして長繊維の長さが規定されてもよいし、電極体２０を上面視した場合の形状が楕円であれば楕円の短径等を基準にして長繊維の長さが規定されてもよいし、多角形であれば任意の辺の長さを基準にして長繊維の長さが規定されてもよい。
（変形例１０）
　上述した一実施形態では、外装材３０の内部に炭素繊維シート４１Ａ、４１Ｂを設けたが、炭素繊維シート４１Ａ、４１Ｂを外装材３０の外部に設けてもよい。例えば、両面シートや接着剤等の貼合層を介して、炭素繊維シート４１Ａ、４１Ｂを外装材３０の外部に貼り付けてもよい。但し、貼合層の分だけ電池１０の体積が増加することになるので、炭素繊維シート４１Ａ、４１Ｂは、外装材３０の内部に設けられることが好ましい。
（その他の変形例）
　上述の一実施形態において挙げた構成、方法、工程（製造プロセス）、形状、材料および数値などはあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる構成、方法、工程（製造プロセス）、形状、材料および数値などを用いてもよい。また、上述した一実施形態および変形例は、組み合わせることができる。また、本技術は、リチウムイオン二次電池以外の二次電池（電池構造は、円筒型、コイン型、角型、ボタン型等なんでもよい）や、一次電池に対しても適用することができる。
　次に、本技術の実施例について説明するが、本技術は、下記の実施例に限定されるものではない。
（実施例１）
［電池の作成］
［正極の作製］
　正極活物質であるＬｉＮｉ0.82Ｃｏ0.15Ａｌ0.03Ｏ2９７質量％と、導電剤であるカーボンブラック１質量％と、結着剤であるポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）２質量％とを混合して正極合剤を調製し、この正極合剤を分散媒であるＮ－メチル－２－ピロリドン（ＮＭＰ）に分散させて正極合剤スラリーとした。この正極合剤スラリーを厚さ１２μｍの帯状アルミニウム箔からなる正極集電体の両面に、正極集電体の一部が露出するようにして塗布した。この後、塗布した正極合剤スラリーの分散媒を蒸発・乾燥させ、ロールプレスにて圧縮成型することにより、正極活物質層を形成した。最後に、正極端子を正極集電体露出部に取り付け、正極を形成した。
［負極の作製］
　負極活物質である平均粒径２０μｍの粒状黒鉛粉末９０質量％と、ＳｉＯ５質量％、結着剤としてスチレン－ブタジエン共重合体のアクリル酸変性体１．５質量％と、粒径０．３μｍの微粒子ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）を２質量％、増粘剤としてカルボキシメチルセルロース１．５質量％とを混合して負極合剤とし、さらに適量の水を加えて攪拌することにより、負極合剤スラリーを調製した。この負極合剤スラリーを厚さ１５μｍの帯状銅箔からなる負極集電体の両面に、負極集電体の一部が露出するようにして塗布した。この後、塗布した負極合剤スラリーの分散媒を蒸発・乾燥させ、ロールプレスにて圧縮成型することにより、負極活物質層を形成した。最後に、負極端子を正極集電体露出部に取り付け、負極を形成した。
［電解質層の形成］
　炭酸エチレン（ＥＣ）と炭酸メチルエチル（ＭＥＣ）と炭酸ビニレン（ＶＣ）とを、質量比３０：６９：０．５：０．５で混合した非水溶媒に対して、電解質塩として六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ6）を１ｍｏｌ／ｄｍ3の濃度で溶解させることにより、非水電解液を調製した。
[セパレータの形成]
　厚さ１２ミクロンのポリエチレンとポリプロピレンを含むセパレータにＰＶｄＦとアルミナを重量比２：１で含有するＮ－メチルピロリドン溶液を塗布したのち水浴に浸漬してＰＶｄＦ溶液を相分離させ、さらに、温風乾燥した。
[積層セルの形成]
　次に、矩形状の正極および負極と、セパレータとを、正極、セパレータ、負極（両面にＰＶｄＦ層が形成されたもの）、セパレータ、および７ミクロンの繊維径を有する総厚約４０ミクロンの炭素繊維を編み込んだ炭素繊維シートを図１に記載のように設けた。
　なお、炭素繊維シートの厚みは、下記の機器を用いて測定した。
　メーカ名：ミツトヨ
　型番：２２７－２０１
　接圧：５Ｎ
　次に、積層電極体を軟質アルミニウム層を有するラミネートフィルムで外装し、積層電極体周辺の正極端子および負極端子の導出辺と、他の３辺とを熱融着して封止し、密閉した。次にプレスによりセル形状を整形した。
　これにより、電池形状が厚さ４６ｍｍ、幅６４ｍｍ、高さ８８ｍｍ（４６６４８８サイズ）、電池容量が３６００ｍＡｈである、ラミネートフィルム型電池を作製した。電池の重量は６０．７ｇである。
　上記セルを、２３℃にて恒温槽にて（７２０ｍＡ－４．２Ｖ）の定電流定電圧充電を行い、充電電流が１００ｍＡに低下した段階で充電を終了した。３０分間の休止の後、７２０ｍＡにて定電流放電を行い、電池電圧２．５Ｖにて放電を終了し初期容量を求めた。求めた結果を表１に示す。
　上記セルを、２３℃にて恒温槽にて（７２０ｍＡ－４．２５Ｖ）の定電流定電圧充電を行い、充電電流が１００ｍＡに低下した段階で充電を終了した。以下のようにして、電池の外力に対する安定性を調べる試験を行った。
　電池の温度を測定しながら、１５．８ｍｍ丸棒を電池の電極面と並行でかつ電池の上部端子方向に対し、直角にほぼ電池の中央部に置き、その丸棒状に６１ｃｍの高さから９．１ｋｇの重量物を落下させた。
　試験後、５分経過後の電池温度を表１に示す。
（実施例２）
　実施例１と同様に電池を作製した。但し、実施例１と異なり、炭素繊維シートは厚さが１００ミクロンのものを使用した。そして、実施例１と同様に電池の重量、初期容量および安定性の試験を行った。得られた結果を表１に示す。
（実施例３）
　実施例１と同様に電池を作製した。但し、実施例１と異なり、厚さが４０ミクロンの炭素繊維シートを電極体の周囲に一周巻きつけた電池を作製した。そして、実施例１と同様に電池の重量、初期容量および安定性の試験を行った。得られた結果を表１に示す。
（比較例１）
　実施例１と同様に電池を作製した。但し、実施例１と異なり、炭素繊維シートを含まない電池を作製した。そして、実施例１と同様に電池の重量、初期容量および安定性の試験を行った。得られた結果を表１に示す。
（比較例２）
　実施例１と同様に電池を作製した。但し、実施例１と異なり、炭素繊維シートの代わりに、厚さ２０ミクロンの銅箔（Ｃｕ箔）を用いた電池を作製した。そして、実施例１と同様に電池の重量、初期容量および安定性の試験を行った。得られた結果を表１に示す。
（比較例３）
　実施例１と同様に電池を作製した。但し、実施例１と異なり、炭素繊維シートの代わりに、厚さ１ｍｍの銅板（Ｃｕ板）を用いた電池を作製した。そして、実施例１と同様に電池の重量、初期容量および安定性の試験を行った。得られた結果を表１に示す。
（比較例４）
　実施例１と同様に電池を作製した。但し、実施例１と異なり、ポリイミドフィルムを用いた電池を作製した。そして、実施例１と同様に電池の重量、初期容量および安定性の試験を行った。得られた結果を表１に示す。
（比較例５）
　実施例１と同様に電池を作製した。但し、実施例１と異なり、炭素繊維シートの代わりに、ポリカーボネートフィルムを用いた電池を作製した。そして、実施例１と同様に電池の重量、初期容量および安定性の試験を行った。得られた結果を表１に示す。
（比較例６）
　実施例１と同様に電池を作製した。但し、実施例１と異なり、炭素繊維シートの代わりに、ポリフェニレンスルフィドフィルムを用いた電池を作製した。そして、実施例１と同様に電池の重量、初期容量および安定性の試験を行った。得られた結果を表１に示す。
［巻回セルの作製］
　実施例１と同様に作製した正極および負極に対し、電極タブを溶接したのち、セパレータとを巻回し、電極体を作製した。この巻回体に７ミクロンの繊維径を有する総厚約４０ミクロンの炭素繊維を編み込んだ炭素繊維シートを図６に記載のように設けた。
　次に、電極体を軟質アルミニウム層を有するラミネートフィルムで外装し、電極体周辺の正極端子および負極端子の導出辺と、他の３辺とを熱融着して封止し、密閉した。次にプレスによりセル形状を整形した。
　これにより、電池形状が厚さ４６ｍｍ、幅６４ｍｍ、高さ８８ｍｍ（４６６４８８サイズ）、電池容量が３６００ｍＡｈである、ラミネートフィルム型電池を作製した。電池の重量は６０．７ｇである。
（実施例４）
　実施例１と同様に電池を作製した。但し、実施例１と異なり、巻回の素子（電極体）に炭素繊維シートを重ねた電池を作製した。実施例１と同様に電池の重量、初期容量および安定性の試験を行った。得られた結果を表１に示す。
（比較例７）
　実施例４と同様に電池を作製した。但し、実施例４と異なり、炭素繊維シートを含まない電池を作製した。そして、実施例１と同様に電池の重量、初期容量および安定性の試験を行った。得られた結果を表１に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
［評価］
　実施例１～３では、電池の重量を必要以上に増加させることなく、軽量を維持することが確認された。また、外力に起因した電池内でのショートが生じず、安定性試験後の電池温度も安定していることが確認された。また、実施例４では、素子の形状を巻回にした場合でも実施例１等と同様の効果が得られることが確認された。
　これに対して、比較例１では、炭素繊維シートがない分軽量ではあるものの、電池に印加される外力に対する安定性が劣ることが確認された。これは、電池に印加される外力に対する保護が不十分であるため、当該外力の印加に伴い電池が大きく変形する。電池が変形することにより正極および負極の損傷を引き起こし短絡が生じため、安定性が損なわれた（電池温度が高温になった）と考えられる。
　比較例２では、電池が軽量であるものの、電池に印加される外力に対する安定性が劣ることが確認された。これは、２０ミクロン程度のＣｕ箔は軽量ではあるものの、強度が不十分で、外力が印加された場合の電池変形が大きく、正極および負極の損傷を引き起こし、短絡が生じため、安定性が損なわれたと考えられる。
　比較例３では、電池に印加される外力に対して高い安定性を示すものの、電池の重量が増加してしまうことが確認された。厚さ１ｍｍ程度のＣｕ板は外力に対して高い安定性を示すものの、電池重量が極めて重く、実用に適さないことが確認された。
　比較例４では、電池が軽量であるものの、電池に印加される外力に対する安定性が劣ることが確認された。ポリイミドフィルムは高い強度を有するものの、伸びが大きいために、外力が印加された場合の電池変形が大きく、正極および負極の損傷を引き起こし、短絡が生じため、安定性が損なわれたと考えられる。
　比較例５では、電池が軽量であるものの、電池に印加される外力に対する安定性が劣ることが確認された。ポリカーボネートフィルムは高い強度を有するものの、伸びが大きいために、外力が印加された場合の電池変形が大きく、正極および負極の損傷を引き起こし、短絡が生じため、安定性が損なわれたと考えられる。
　比較例６では、電池が軽量であるものの、電池に印加される外力に対する安定性が劣ることが確認された。ポリフェニレンスルフィドフィルムは高い強度を有するものの、伸びが大きいために、外力が印加された場合の電池変形が大きく、正極および負極の損傷を引き起こし、短絡が生じため、安定性が損なわれたと考えられる。
　比較例７では、炭素繊維シートがない分軽量ではあるものの、電池に印加される外力に対する安定性が劣ることが確認された。これは、電池に印加される外力に対する保護が不十分であるため、当該外力の印加に伴い電池が大きく変形する。電池が変形することにより正極および負極の損傷を引き起こし短絡が生じため、安定性が損なわれた（電池温度が高温になった）と考えられる。
＜３．応用例＞
　次に、本技術の応用例について説明する。但し、本技術は下記の応用例に限定されるものではない。
［応用例としての車両における蓄電システム］
　本技術を車両用の蓄電システムに適用した例について、図９を参照して説明する。図９に、本技術が適用されるシリーズハイブリッドシステムを採用するハイブリッド車両の構成の一例を概略的に示す。シリーズハイブリッドシステムはエンジンで動かす発電機で発電された電力、あるいはそれをバッテリーに一旦貯めておいた電力を用いて、電力駆動力変換装置で走行する車である。
　このハイブリッド車両７２００には、エンジン７２０１、発電機７２０２、電力駆動力変換装置７２０３、駆動輪７２０４ａ、駆動輪７２０４ｂ、車輪７２０５ａ、車輪７２０５ｂ、バッテリー７２０８、車両制御装置７２０９、各種センサ７２１０、充電口７２１１が搭載されている。バッテリー７２０８に対して、上述した本技術の一実施形態に係る電池が適用される。
　ハイブリッド車両７２００は、電力駆動力変換装置７２０３を動力源として走行する。電力駆動力変換装置７２０３の一例は、モーターである。バッテリー７２０８の電力によって電力駆動力変換装置７２０３が作動し、この電力駆動力変換装置７２０３の回転力が駆動輪７２０４ａ、７２０４ｂに伝達される。なお、必要な個所に直流－交流（ＤＣ－ＡＣ）あるいは逆変換（ＡＣ－ＤＣ変換）を用いることによって、電力駆動力変換装置７２０３が交流モーターでも直流モーターでも適用可能である。各種センサ７２１０は、車両制御装置７２０９を介してエンジン回転数を制御したり、図示しないスロットルバルブの開度（スロットル開度）を制御したりする。各種センサ７２１０には、速度センサ、加速度センサ、エンジン回転数センサなどが含まれる。
　エンジン７２０１の回転力は発電機７２０２に伝えられ、その回転力によって発電機７２０２により生成された電力をバッテリー７２０８に蓄積することが可能である。
　図示しない制動機構によりハイブリッド車両が減速すると、その減速時の抵抗力が電力駆動力変換装置７２０３に回転力として加わり、この回転力によって電力駆動力変換装置７２０３により生成された回生電力がバッテリー７２０８に蓄積される。
　バッテリー７２０８は、ハイブリッド車両の外部の電源に接続されることで、その外部電源から充電口２１１を入力口として電力供給を受け、受けた電力を蓄積することも可能である。
　図示しないが、二次電池に関する情報に基づいて車両制御に関する情報処理を行なう情報処理装置を備えていても良い。このような情報処理装置としては、例えば、電池の残量に関する情報に基づき、電池残量表示を行う情報処理装置などがある。
　なお、以上は、エンジンで動かす発電機で発電された電力、或いはそれをバッテリーに一旦貯めておいた電力を用いて、モーターで走行するシリーズハイブリッド車を例として説明した。しかしながら、エンジンとモーターの出力がいずれも駆動源とし、エンジンのみで走行、モーターのみで走行、エンジンとモーター走行という３つの方式を適宜切り替えて使用するパラレルハイブリッド車に対しても本技術は有効に適用可能である。さらに、エンジンを用いず駆動モータのみによる駆動で走行する所謂、電動車両に対しても本技術は有効に適用可能である。
　以上、本技術に係る技術が適用され得るハイブリッド車両７２００の一例について説明した。本技術に係る技術は、以上説明した構成のうち、例えば、バッテリー７２０８に好適に適用され得る。具体的には、一実施形態に係る電池をバッテリー７２０８に適用する。
［応用例としての住宅における蓄電システム］
　本技術を住宅用の蓄電システムに適用した例について、図１０を参照して説明する。例えば住宅９００１用の蓄電システム９１００においては、火力発電９００２ａ、原子力発電９００２ｂ、水力発電９００２ｃ等の集中型電力系統９００２から電力網９００９、情報網９０１２、スマートメータ９００７、パワーハブ９００８等を介し、電力が蓄電装置９００３に供給される。これと共に、家庭内発電装置９００４等の独立電源から電力が蓄電装置９００３に供給される。蓄電装置９００３に供給された電力が蓄電される。蓄電装置９００３を使用して、住宅９００１で使用する電力が給電される。住宅９００１に限らずビルに関しても同様の蓄電システムを使用できる。
　住宅９００１には、発電装置９００４、電力消費装置９００５、蓄電装置９００３、各装置を制御する制御装置９０１０、スマートメータ９００７、各種情報を取得するセンサ９０１１が設けられている。各装置は、電力網９００９および情報網９０１２によって接続されている。発電装置９００４として、太陽電池、燃料電池等が利用され、発電した電力が電力消費装置９００５および／または蓄電装置９００３に供給される。電力消費装置９００５は、冷蔵庫９００５ａ、空調装置９００５ｂ、テレビジョン受信機９００５ｃ、風呂９００５ｄ等である。さらに、電力消費装置９００５には、電動車両９００６が含まれる。電動車両９００６は、電気自動車９００６ａ、ハイブリッドカー９００６ｂ、電気バイク９００６ｃである。
　蓄電装置９００３に対して、上述した本技術の一実施形態に係る電池が適用される。スマートメータ９００７は、商用電力の使用量を測定し、測定された使用量を、電力会社に送信する機能を備えている。電力網９００９は、直流給電、交流給電、非接触給電の何れか一つまたは複数を組み合わせても良い。
　各種のセンサ９０１１は、例えば人感センサ、照度センサ、物体検知センサ、消費電力センサ、振動センサ、接触センサ、温度センサ、赤外線センサ等である。各種センサ９０１１により取得された情報は、制御装置９０１０に送信される。センサ９０１１からの情報によって、気象の状態、人の状態等が把握されて電力消費装置９００５を自動的に制御してエネルギー消費を最小とすることができる。さらに、制御装置９０１０は、住宅９００１に関する情報をインターネットを介して外部の電力会社等に送信することができる。
　パワーハブ９００８によって、電力線の分岐、直流交流変換等の処理がなされる。制御装置９０１０と接続される情報網９０１２の通信方式としては、ＵＡＲＴ(Universal Asynchronous Receiver-Transmitter:非同期シリアル通信用送受信回路）等の通信インターフェースを使う方法、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＺｉｇＢｅｅ、Ｗｉ－Ｆｉ等の無線通信規格によるセンサネットワークを利用する方法がある。Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ方式は、マルチメディア通信に適用され、一対多接続の通信を行うことができる。ＺｉｇＢｅｅは、ＩＥＥＥ(Institute of Electrical and Electronics Engineers) ８０２．１５．４の物理層を使用するものである。ＩＥＥＥ８０２．１５．４は、ＰＡＮ(Personal Area Network) またはＷ(Wireless)ＰＡＮと呼ばれる短距離無線ネットワーク規格の名称である。
　制御装置９０１０は、外部のサーバ９０１３と接続されている。このサーバ９０１３は、住宅９００１、電力会社、サービスプロバイダーの何れかによって管理されていても良い。サーバ９０１３が送受信する情報は、たとえば、消費電力情報、生活パターン情報、電力料金、天気情報、天災情報、電力取引に関する情報である。これらの情報は、家庭内の電力消費装置（たとえばテレビジョン受信機）から送受信しても良いが、家庭外の装置（たとえば、携帯電話機等）から送受信しても良い。これらの情報は、表示機能を持つ機器、たとえば、テレビジョン受信機、携帯電話機、ＰＤＡ(Personal Digital Assistants)等に、表示されても良い。
　各部を制御する制御装置９０１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit ）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）等で構成され、この例では、蓄電装置９００３に格納されている。制御装置９０１０は、蓄電装置９００３、家庭内発電装置９００４、電力消費装置９００５、各種センサ９０１１、サーバ９０１３と情報網９０１２により接続され、例えば、商用電力の使用量と、発電量とを調整する機能を有している。なお、その他にも、電力市場で電力取引を行う機能等を備えていても良い。
　以上のように、電力が火力９００２ａ、原子力９００２ｂ、水力９００２ｃ等の集中型電力系統９００２のみならず、家庭内発電装置９００４（太陽光発電、風力発電）の発電電力を蓄電装置９００３に蓄えることができる。したがって、家庭内発電装置９００４の発電電力が変動しても、外部に送出する電力量を一定にしたり、または、必要なだけ放電するといった制御を行うことができる。例えば、太陽光発電で得られた電力を蓄電装置９００３に蓄えると共に、夜間は料金が安い深夜電力を蓄電装置９００３に蓄え、昼間の料金が高い時間帯に蓄電装置９００３によって蓄電した電力を放電して利用するといった使い方もできる。
　なお、この例では、制御装置９０１０が蓄電装置９００３内に格納される例を説明したが、スマートメータ９００７内に格納されても良いし、単独で構成されていても良い。さらに、蓄電システム９１００は、集合住宅における複数の家庭を対象として用いられてもよいし、複数の戸建て住宅を対象として用いられてもよい。
　以上、本技術に係る技術が適用され得る蓄電システム９１００の一例について説明した。本技術に係る技術は、以上説明した構成のうち、蓄電装置９００３に好適に適用され得る。具体的には、一実施形態に係る電池を蓄電装置９００３に適用することができる。
「その他の応用例」
　本技術は、大型の電動車両や航空機に限らず、電動バイク、電動自転車、電動三輪車、電動小型飛行体（ドローン等とも称される）等にも応用可能である。また、本技術は、二次電池が使用され得る電子機器（ＰＣ、スマートフォン、携帯電話、電動工具、おもちゃ等）にも応用可能であり、上述した電池から電力の供給を受ける電子機器や上述した電池を有する電子機器として本技術を実現することも可能である。
＜３．変形例＞
　なお、本技術は、以下のような構成も取ることができる。
（１）
　電池素子と、
　前記電池素子を収容するフィルム外装材と、
　前記電池素子と前記フィルム外装材との間に設けられ、長繊維を含む炭素繊維シートと
　を備える電池。
（２）
　前記炭素繊維シートは、長繊維の織布または不織布である（１）に記載の電池。
（３）
　前記長繊維が束を構成している（１）または（２）に記載の電池。
（４）
　前記長繊維が少なくとも２方向に配列されている（１）乃至（３）のいずれかに記載の電池。
（５）
　前記長繊維が略直交する方向に配列されている（４）に記載の電池。
（６）
　前記電池素子と前記フィルム外装材との間に、２以上の前記炭素繊維シートが設けられている（１）乃至（５）のいずれかに記載の電池。
（７）
　前記２以上の炭素繊維シートのそれぞれに含まれる長繊維の配列方向が異なっている（６）に記載の電池。
（８）
　前記電池素子は、扁平形状または角型形状を有し、
　前記炭素繊維シートは、前記電池素子の両主面と前記フィルム外装材との間に設けられている（１）乃至（７）のいずれかに記載の電池。
（９）
　前記電池素子の全表面に対する前記炭素繊維シートの被覆率は、７０％以上１１０％以下である（１）乃至（８）のいずれかに記載の電池。
（１０）
　前記炭素繊維シートが前記電池素子の回りを１周以上覆っている（１）乃至（８）のいずれかに記載の電池。
（１１）
　前記電池素子は、積層構造または巻回構造を有する（１）乃至（１０）のいずれかに記載の電池。
（１２）
　前記炭素繊維シートは、バインダを含まない（１）乃至（１１）のいずれかに記載の電池。
（１３）
　前記炭素繊維シートの平均厚さが２０μｍ以上２００μｍ以下である（１）乃至（１２）のいずれかに記載の電池。
（１４）
　（１）に記載の電池を備える電子機器。
１０・・・電池
２０・・・電極体（電池素子）
２０Ａ、２０Ｂ・・・主面
３０・・・外装材
４１Ａ、４１Ｂ・・・炭素繊維シート

Claims (14)

  1. 　電池素子と、
    　前記電池素子を収容するフィルム外装材と、
    　前記電池素子と前記フィルム外装材との間に設けられ、長繊維を含む炭素繊維シートと
    　を備える電池。
  2. 　前記炭素繊維シートは、長繊維の織布または不織布である請求項１に記載の電池。
  3. 　前記長繊維が束を構成している請求項１に記載の電池。
  4. 　前記長繊維が少なくとも２方向に配列されている請求項１に記載の電池。
  5. 　前記長繊維が略直交する方向に配列されている請求項４に記載の電池。
  6. 　前記電池素子と前記フィルム外装材との間に、２以上の前記炭素繊維シートが設けられている請求項１に記載の電池。
  7. 　前記２以上の炭素繊維シートのそれぞれに含まれる長繊維の配列方向が異なっている請求項６に記載の電池。
  8. 　前記電池素子は、扁平形状または角型形状を有し、
    　前記炭素繊維シートは、前記電池素子の両主面と前記フィルム外装材との間に設けられている請求項１に記載の電池。
  9. 　前記電池素子の全表面に対する前記炭素繊維シートの被覆率は、７０％以上１１０％以下である請求項１に記載の電池。
  10. 　前記炭素繊維シートが前記電池素子の回りを１周以上覆っている請求項１に記載の電池。
  11. 　前記電池素子は、積層構造または巻回構造を有する請求項１に記載の電池。
  12. 　前記炭素繊維シートは、バインダを含まない請求項１に記載の電池。
  13. 　前記炭素繊維シートの平均厚さが２０μｍ以上２００μｍ以下である請求項１に記載の電池。
  14. 　請求項１に記載の電池を備える電子機器。
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