【課題】 短絡放電時等において負極における発熱が大きい場合に生じる正極の熱分解反応を抑制し、セパレータが溶融しても正極および負極間の絶縁性を維持する。
【解決手段】 正極および負極間に熱吸収層を配設する。熱吸収層は、正極と負極との間に存在すれば良く、セパレータの一方の面に形成されるか、もしくは正極および負極の少なくとも一方の表面に形成される。熱吸収層は、無機粒子と樹脂材料とを含有する、単位面積あたりの熱容量が０．０００２Ｊ／Ｋｃｍ²以上、かつ単位体積あたりの熱容量が１．５Ｊ／Ｋｃｍ³以下である多孔質構造の層であり、正極および負極間に存在する熱吸収層によって負極で生じた熱を吸収し、かつ負極から正極へ熱の伝播を抑制するとともに、正極、負極間の絶縁を維持する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本技術は、セパレータに関する。また、本技術は、セパレータを電極間に有する非水電解質電池、およびこの非水電解質電池を用いた電池パック、電子機器、電動車両、蓄電装置および電力システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話、ビデオカメラ、ノート型パーソナルコンピューター等の携帯情報電子機器の普及に伴い、これらの機器の高性能化、小型化および軽量化が図られている。これらの機器の電源には、使い捨ての一次電池や繰り返し使用できる二次電池が用いられているが、高性能化、小型化、軽量化、経済性等の総合的なバランスの良さから、非水電解質電池、特にリチウムイオン二次電池の需要が伸びている。また、これらの機器では、更なる高性能化や小型化等が進められており、リチウムイオン二次電池等の非水電解質電池に関しても、さらなる高エネルギー密度化が要求されている。
【０００３】
そこで、リチウムイオン二次電池の大幅な高容量化のために、従来用いられてきた炭素系負極活物質の代わりに、例えば下記の特許文献１のように、充電の際にリチウムと合金化する金属材料等を負極活物質として用いることが提案されている。具体的には、金属系負極活物質として、ケイ素またはスズ、あるいはそれらの化合物等が提案されている。例えば、スズ（Ｓｎ）はリチウムイオン二次電池の負極活物質として、黒鉛の理論容量（約３７２ｍＡｈ／ｇ）を大きく上回る高い理論容量（約９９４ｍＡｈ／ｇ）を持つことが知られている。
【０００４】
一方で、ケイ素またはスズ、あるいはそれらの化合物等を負極活物質として用いた場合、面積当たりの電流密度が増大するとともに、放電に伴う発熱量も増大する傾向にある。また、電動工具や電気自動車用等においては、短時間ではあるが大電流放電による発熱に対し放熱が追いつかない場合も多く、電池の温度上昇が避けられない場合もある。特に、電池外部の短絡や内部の短絡時には、負極側から発せられる熱量が大きく、この熱によりセパレータが破膜してさらに短絡が拡大したり、正極が加熱されて熱分解温度に達し、電池から激しい熱やガスが放出されるという危険性がある。このため、大きなエネルギーが放出された場合の信頼性向上に対する要請も極めて大きくなっており、このような試験に対する高い信頼性と、高容量化を両立させたリチウムイオン二次電池が強く求められている。
【０００５】
これに対して、セパレータのシャットダウンにより放電反応を抑制したり、特許文献２のように、セパレータ表面にアルミナ等の無機粒子を塗布することが提案されている。また、負極表面にアルミナ等の無機粒子を塗布することも提案されている。これにより、セパレータのメルトダウン温度、すなわちセパレータを構成する樹脂材料の融点もしくはガラス転移点を超えるような異常発熱時であっても、正極、負極間の絶縁性を保ち、短絡の拡大を防止するような方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−３５３５８２号公報
【特許文献２】特開２０００−０３０６８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献２に示すセパレータは、従来の炭素系負極活物質を用いた場合には好適に使用可能である。しかしながら、電気自動車用等の大電流放電が可能なリチウムイオン二次電池等においては、短絡時の発熱量が顕著に大きく、また電極とセパレータとが直接接触しているため、セパレータのシャットダウン機能の発現の直後にセパレータを構成する樹脂材料の溶融に至る。これにより、さらなる短絡が発生したり、シャットダウンが有効になる前にすでに正極に多大な熱が伝播して正極に熱分解反応が生じることがある。
【０００８】
また、セパレータの耐熱性を向上させるために、アルミナ等の無機粒子を多く含む層を電極とセパレータとの間に設けることも考えられる。しかしながら、アルミナ等の無機粒子は熱伝導性が高く、負極で発生した熱を正極側に伝わらないようにするという観点では、高密度な無機粒子層が介在することは逆効果となる。
【０００９】
本技術は、このような従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、電極での発熱を吸収し、かつ他の電極に熱を伝えないようにする熱吸収層を有するセパレータを提供することにある。また、本技術の目的とするところは、電極での発熱を吸収し、かつ他の電極に熱を伝えないようにする熱吸収層を正極と負極との間に有する非水電解質電池を提供することにある。さらに、本技術の目的とするところは、非水電解質電池を用いた電池パック、電子機器、電動車両、蓄電装置および電力システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記問題点を解消するために、本技術の非水電解質電池用セパレータは、多孔質膜からなる基材と、基材の少なくとも一方の面に形成され、単位面積あたりの熱容量が０．０００２Ｊ／Ｋｃｍ²以上であり、かつ単位体積あたりの熱容量が１．５Ｊ／Ｋｃｍ³以下である多孔質の熱吸収層とからなることを特徴とする。
【００１１】
本技術の非水電解質電池は、正極および負極がセパレータを介して対向する電極体と、非水電解質とを備え、セパレータが、多孔質膜からなる基材と、基材の少なくとも一方の面に形成され、単位面積あたりの熱容量が０．０００２Ｊ／Ｋｃｍ²以上であり、かつ単位体積あたりの熱容量が１．５Ｊ／Ｋｃｍ³以下である多孔質の熱吸収層とからなることを特徴とする。
【００１２】
本技術の非水電解質電池は、正極および負極が多孔質膜からなるセパレータを介して対向する電極体と、非水電解質と、セパレータとセパレータを介して対向する正極および負極の少なくとも一方との間に設けられた、単位面積あたりの熱容量が０．０００２Ｊ／Ｋｃｍ²以上であり、かつ単位体積あたりの熱容量が１．５Ｊ／Ｋｃｍ³以下である多孔質の熱吸収層とを備えることを特徴とする。
【００１３】
本技術の非水電解質電池は、正極および負極が多孔質膜からなるセパレータを介して対向する電極体と、
セパレータと、セパレータを介して対向する正極および負極の少なくとも一方との間に設けられる、単位面積あたりの熱容量が０．０００２Ｊ／Ｋｃｍ²以上であり、かつ単位体積あたりの熱容量が１．５Ｊ／Ｋｃｍ³以下である、樹脂材料を含む多孔質層に、非水電解液が保持されたゲル状の非水電解質とを備えることを特徴とする。
【００１４】
また、本技術の電池パック、電子機器、電動車両、蓄電装置および電力システムは、上述の非水電解質電池を備えることを特徴とする。
【００１５】
本技術では、少なくとも一方の表面に熱吸収層を設けたセパレータを用いるため、例えば短絡放電時に負極で発生した大きな熱を熱吸収層で吸収するとともに、正極に伝えないようにすることができる。熱吸収層をセパレータの一部として設けた場合以外でも、セパレータと正極との間、およびセパレータと負極との間の少なくとも一方に熱吸収層が設けられた場合には、同様の作用を有する。
【発明の効果】
【００１６】
本技術によれば、負極で生じた大きな熱が正極に伝わり、正極が熱分解反応を起こすことを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本技術の第１の実施の形態に係るセパレータの構成を示す断面図である。
【図２】本技術の第１の実施の形態に係るセパレータの表面層の構成を示す、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）による二次電子像である。
【図３】本技術の第１の実施の形態に係るセパレータの表面形状の例を示す斜視図である。
【図４】本技術の第２の実施の形態に係る円筒型非水電解質電池の構成を示す断面図である。
【図５】図４に示す円筒型非水電解質電池に収容される巻回電極体の一部を拡大して示す断面図である。
【図６】本技術の第３の実施の形態に係る角型非水電解質電池の構成を示す模式図である。
【図７】本技術の第４の実施の形態に係るラミネートフィルム型非水電解質電池の構成を示す分解斜視図である。
【図８】図７に示す巻回電極体のＩ−Ｉ線に沿った断面構成を表す断面図である。
【図９】積層電極体を用いたラミネートフィルム型非水電解質電池の構成を示す分解斜視図である。
【図１０】本技術の第５の実施の形態に係るラミネートフィルム型非水電解質電池の電池パックの構成を示す分解斜視図である。
【図１１】図１０に示す電池パックの電池セルの構造を示す分解斜視図である。
【図１２】図１０に示す電池パックの電池セルの構造を示す展開図である。
【図１３】図１０に示す電池パックの電池セルの構造を示す断面図である。
【図１４】本技術の実施の形態による電池パックの回路構成例を示すブロック図である。
【図１５】本技術の非水電解質電池を用いた住宅用の蓄電システムに適用した例を示す概略図である。
【図１６】本技術が適用されるシリーズハイブリッドシステムを採用するハイブリッド車両の構成の一例を概略的に示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本技術を実施するための最良の形態（以下、実施の形態とする）について説明する。なお、説明は以下のように行う。
１．第１の実施の形態（本技術のセパレータの例）
２．第２の実施の形態（本技術のセパレータを用いた円筒型非水電解質電池の例）
３．第３の実施の形態（本技術のセパレータを用いた角型非水電解質電池の例）
４．第４の実施の形態（本技術のセパレータを用いたラミネートフィルム型非水電解質電池の例）
５．第５の実施の形態（本技術のセパレータを用いたラミネートフィルム型非水電解質電池の電池パックの例）
６．第６の実施の形態（非水電解質電池を用いた電池パックの例）
７．第７の実施の形態（非水電解質電池を用いた蓄電システム等の例）
【００１９】
１．第１の実施の形態
第１の実施の形態に係るセパレータは、基材の少なくとも一方の面に熱吸収層を形成したものである。以下、本技術のセパレータについて詳細に説明する。
【００２０】
（１−１）セパレータの構造
第１の実施の形態に係るセパレータ１は、図１に示すように、多孔質膜からなる基材２と、基材２の少なくとも一方の面に形成される熱吸収層３とを備える。セパレータ１は、電池内において正極と負極とを隔離し、両極の接触による電流の短絡を防止するとともに、非水電解質が含浸される。セパレータ１の熱吸収層３は、一方の電極で発生した熱を吸収する吸熱効果を有し、かつこの熱が他方の電極に伝わることを防止する断熱効果を有する。
【００２１】
本技術のセパレータ１は、負極活物質として金属系材料もしくは金属合金系材料が用いられた電池に適用することで、特に顕著な効果を発揮する。負極活物質として金属系材料もしくは金属合金系材料が用いられた負極では、短絡放電時に激しい発熱が生じやすい。したがって、本技術のセパレータ１は、激しい発熱が生じやすい金属系材料もしくは金属合金系材料を負極活物質として用いた電池に、特に、正極が熱分解反応を起こすことを抑制する顕著な効果を発揮する。なお、図１は、基材２の両面に熱吸収層３が形成されたセパレータ１の例である。セパレータ１は基材２のうち、正極対向側面もしくは負極対向側面のいずれかに熱吸収層３が形成されたものであってもよい。
【００２２】
［基材］
基材２は、イオン透過度が大きく、所定の機械的強度を有する絶縁性の膜から構成される多孔質膜である。非水電解質電池にセパレータ１が適用された場合には、基材２の空孔に非水電解液が保持される。基材２は、セパレータ１の主要部として所定の機械的強度を有する一方で、非水電解液に対する耐性が高く、反応性が低く、膨張しにくいという特性を要する。また、巻回構造を有する電極体に用いられる場合には、柔軟性も必要とされる。
【００２３】
このような基材２を構成する樹脂材料は、例えばポリプロピレンもしくはポリエチレン等のポリオレフィン樹脂、アクリル樹脂、スチレン樹脂、ポリエステル樹脂またはナイロン樹脂等を用いることが好ましい。特に、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、線状ポリエチレン等のポリエチレン、もしくはそれらの低分子量ワックス分、またはポリプロピレン等のポリオレフィン樹脂は溶融温度が適当であり、入手が容易なので好適に用いられる。また、これら２種以上の多孔質膜を積層した構造、もしくは、２種以上の樹脂材料を溶融混練して形成した多孔質膜としてもよい。ポリオレフィン樹脂からなる多孔質膜を含むものは、正極と負極との分離性に優れ、内部短絡の低下をいっそう低減することができる。
【００２４】
基材２の厚さは、必要な強度を保つことができる厚さ以上であれば任意に設定可能である。基材２は、正極と負極との間の絶縁を図り、短絡等を防止するとともに、セパレータ１を介した電池反応を好適に行うためのイオン透過性を有し、かつ電池内において電池反応に寄与する活物質層の体積効率をできるだけ高くできる厚さに設定されることが好ましい。具体的に、基材２の厚さは７μｍ以上２０μｍ以下であることが好ましい。
【００２５】
基材２における空孔率は、上述のイオン透過性を得るために、２５％以上８０％以下であることが好ましく、２５％以上４０％以下であることがより好ましい。電池の実使用時の電流値、基材２の空孔構造等の特性や厚さにもよるが、上記範囲外に空孔率が小さくなると、充放電に関わる非水電解液中のイオンの移動の妨げとなる。このため、負荷特性が低下するとともに、大電流放電時には十分な容量を取り出すことが難しくなる。また、上記範囲外に空孔率が大きくなると、セパレータ強度が低下してしまう。特に、本技術のように表面に熱吸収層３を設けたセパレータ１では、熱吸収層３の厚み分基材２の厚みを薄く設計し、セパレータ１全体としては単層のセパレータと同等の厚みとすることが一般的である。このため、セパレータ１の強度は基材２の強度に高く依存し、基材２は一定以上の強度を必要とする。
【００２６】
［熱吸収層］
熱吸収層３は、基材２の少なくとも一方の面に形成されるものであり、主として負極で発生した熱を吸収し、かつ負極で発生した熱が正極に伝わらないようにする機能を有する多孔質層である。非水電解質電池にセパレータ１が適用された場合には、熱吸収層３の空孔に非水電解液が保持される。熱吸収層３は、耐熱性を有する樹脂材料と、耐熱性および耐酸化性に優れる吸熱粒子として機能する無機粒子とを含有する。熱吸収層３は、熱を伝わりにくくすることを目的として、無機粒子が分散して存在するようにすることが好ましい。なお、本技術において、分散とは、無機粒子もしくは二次粒子化した無機粒子群が連結されずに点在する状態を示すが、無機粒子もしくは二次粒子化した無機粒子群の一部は連結された状態であってもよい。すなわち、熱吸収層３全体として、無機粒子が分散した状態が好ましい。
【００２７】
熱吸収層３は、セパレータ１としてのイオン透過機能、非水電解液保持機能等を有するため、全体に微小な空隙が多数形成されており、図２に示すような三次元網目構造を有していてもよい。なお、図２は、熱吸収層３の構造を示す、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ；Scanning Electron Microscope）による二次電子像である。熱吸収層３は、熱吸収層３を構成する樹脂材料がフィブリル化し、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ることが好ましい。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。
【００２８】
具体的に、熱吸収層３は、負極で発生した熱を十分に吸収するために、面積あたりの熱容量が０．０００２Ｊ／Ｋｃｍ²以上とされ、０．０００３Ｊ／Ｋｃｍ²以上とされることがより好ましい。なお、面積あたりの熱容量は、単位面積における無機粒子の質量と、無機粒子の比熱との積で表される。また、面積あたりの熱容量は、熱吸収層３が基材２の両面に設けられる場合には、単位面積における基材２の両面に存在する無機粒子の質量と比熱とを基に算出される。
【００２９】
なお、熱吸収層３に保持される非水電解液も熱容量を有するが、異常発熱によるガス発生等により熱吸収層３から散逸してしまう可能性がある。このため、本技術においては、吸熱粒子単体での熱容量を熱吸収層３の面積あたりの熱容量とする。
【００３０】
また、熱吸収層３は、負極で発生した熱を正極に伝えにくくするために、体積あたりの熱容量が１．５／Ｋｃｍ³以下とされ、１．２Ｊ／Ｋｃｍ³以下とされることがより好ましい。なお、体積あたりの熱容量は、単位体積における無機粒子の充填率と、真密度と、比熱との積で表され、基材２上の無機粒子の充填密度に比例する。面積あたりの熱容量と、体積あたりの熱容量との双方が上述の範囲とされることにより、負極で発生した熱を熱吸収層３にて吸収し、かつ熱吸収層３で吸収した熱を正極に伝わらないようにすることができる。
【００３１】
ここで、熱吸収層３の体積あたりの熱容量１．５Ｊ／Ｋｃｍ³以下は、セパレータ１形成時の物性である。すなわち、非水電解質電池に適用後、充電放電を行った場合には、電極の膨張等に応じて熱吸収層３に潰れが生じ、体積あたりの熱容量が大きくなる。目安として、体積あたりの熱容量１．５Ｊ／Ｋｃｍ³、かつ厚さ１５μｍの熱吸収層３を有するセパレータ１を用いた場合、熱吸収層３の構成によるものの、概ね非水電解質電池の初回充電後の熱吸収層３の体積あたりの熱容量が１．６Ｊ／Ｋｃｍ³程度となる。また、非水電解質電池の充放電が進むにしたがって熱吸収層３の潰れが大きくなり、５００サイクル充放電後は、熱吸収層３の体積あたりの熱容量が１．９Ｊ／Ｋｃｍ³程度となる。一般的に、非水電解質電池は、初回充電を行ってから出荷する。出荷時にセパレータ１の熱吸収層３の体積あたりの熱容量を１．６Ｊ／Ｋｃｍ³以下とすることにより、電極間の熱の伝搬を抑制することができる。
【００３２】
本技術では、非水電解質電池の使用期間中、本技術のセパレータの効果を得るために、セパレータ１形成時において体積あたりの熱容量が１．５Ｊ／Ｋｃｍ³以下の熱吸収層３を形成する。初回充電前の状態で体積あたりの熱容量を１．５Ｊ／Ｋｃｍ³以下とすることにより、初回充電時（出荷時）の体積あたりの熱容量を１．６Ｊ／Ｋｃｍ³以下とすることができる。また、サイクルの進行とともにセパレータ１が圧縮されても、熱吸収層３の体積あたりの熱容量が１．９Ｊ／Ｋｃｍ³以下の範囲にあれば、サイクル進行に伴う「面積あたりの熱伝導量の増加」と、「短絡時の面積あたりの発熱量の減少」とが相殺される。これは、サイクルの進行に伴い、熱吸収層が圧縮を受け体積あたりの熱容量が上昇するとともに、面積あたりの熱伝導量も上昇してしまうものの、それと相殺するようにサイクル進行に伴う内部抵抗の上昇によって出力（電流）が低下し、面積あたりの発熱量が低下するためである。このため、電池全体としては安全性が維持される。
【００３３】
吸熱粒子は、量が多いほど高い吸熱効果を得ることができる。しかしながら、熱容量の大きな物質は、熱伝導率も高い場合が多く、密に充填すると負極からの熱を効率よく正極に伝えてしまうおそれがある。このため、吸熱粒子は、熱吸収層３において疎に分散させて体積あたり熱容量を小さくするとともに、各吸熱粒子が互いに連結することなく分散させる必要がある。
【００３４】
なお、従来、セパレータの耐熱性、耐酸化性の向上を目的として、表面に本技術と同様の無機粒子含有層を形成することが提案されている。しかしながら、従来のセパレータにおける無機粒子含有層の形成方法では、本技術のように、体積あたりの熱容量が低い（１．５Ｊ／Ｋｃｍ³以下）無機粒子含有層を実現することが困難であった。本技術では、熱吸収層３の形成方法を検討することにより、体積あたりの熱容量が低く、熱を伝えにくい熱吸収層３としている。熱吸収層３の形成方法については後述する。
【００３５】
熱吸収層３が基材２の負極対向側面に設けられる場合には、セパレータ１付近の温度上昇が緩やかになり、基材２がシャットダウン後溶融に至るまでの時間を長くすることができる。このため、放電反応を抑制することができ、発熱を抑制することができる。なお、熱吸収層３を負極対向側面のみに設ける場合、正極対向側面には、表面が平坦な形状とされた耐熱性・耐酸化性に優れた層を設けてもよい。電池の満充電電圧を従来よりも高い４．２５Ｖ以上等に設定した場合、満充電時には正極近傍が酸化雰囲気となる場合がある。このため、正極対向側面が酸化されて劣化するおそれがある。これを抑制するために、耐熱性・耐酸化性に対して特に優れた性質を有する樹脂材料を含む層を形成してもよい。
【００３６】
一方、熱吸収層３が基材２の正極対向側面に設けられる場合には、基材２が溶融してしまった場合であっても、無機粒子が正極と負極との間の絶縁を保ち、かつ負極で発生した熱を吸収して正極へ熱が伝わることを抑制し続けることができる。このため、負極とセパレータ１との界面の非水電解液が蒸発して放電反応が停止するまでの時間的余裕を作り出すことができる。
【００３７】
そして、熱吸収層３が基材２の両面に設けられたセパレータ１は、熱吸収層３が基材２の負極対向側面および正極対向側面に設けられた場合の双方の機能を得ることができるため、特に好ましい。
【００３８】
熱吸収層３は、その表面が平滑であっても良く、また、凹凸形状を有していてもよい。上述の様に、熱吸収層３は、厚みを調整することにより、熱吸収層３全体として無機粒子を疎に分散させた構成とすることができる。一方で、熱吸収層３の表面を凹凸形状とすることによっても、熱吸収層３を疎な構成とすることができる。熱吸収層３の表面が凹凸形状を有する場合、熱吸収層３の凸状の部分が正極および負極のそれぞれと接触し、正極・負極間の距離を維持することができる。熱吸収層３の凸状の部分は、それぞれ連結することなく、吸熱機能や正極・負極間の断熱機能を有している。熱吸収層３表面の凹凸形状としては、例えば、図３Ａに示す斑紋状、図３Ｂに示す格子状、図３Ｃに示すドット状、図３Ｄに示すピンホール状等の形状が挙げられる。
【００３９】
熱吸収層３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等の含フッ素樹脂、フッ化ビニリデン−テトラフルオロエチレン共重合体、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体等の含フッ素ゴム、スチレン−ブタジエン共重合体およびその水素化物、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体およびその水素化物、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体およびその水素化物、メタクリル酸エステル−アクリル酸エステル共重合体、スチレン−アクリル酸エステル共重合体、アクリロニトリル−アクリル酸エステル共重合体、エチレンプロピレンラバー、ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニル等のゴム類、エチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース等のセルロース誘導体、ポリフェニレンエーテル、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルイミド、ポリイミド、ポリアミド（特にアラミド）、ポリアミドイミド、ポリアクリロニトリル、ポリビニルアルコール、ポリエーテル、アクリル酸樹脂またはポリエステル等の融点およびガラス転移温度の少なくとも一方が１８０℃以上の樹脂等が挙げられる。
【００４０】
熱吸収層３を構成する無機粒子としては、比熱が０．５Ｊ／ｇＫ以上の材料を用いることが好ましい。吸熱効果が高くなるためである。また、所定の面積あたり熱容量とするために必要となる無機粒子量（質量）を減らすことができるため、無機粒子を担持する樹脂材料量（質量）も減らすことができる。また、熱伝導率が低い材料を用いることが好ましい。負極から正極へ熱を伝えにくくする効果が高くなるためである。さらに、融点が１０００℃以上の材料を用いることが好ましい。耐熱性を高めることができるためである。
【００４１】
具体的には、電気絶縁性の無機粒子である金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物、金属硫化物等を挙げることができる。金属酸化物としては、酸化アルミニウム（アルミナ、Ａｌ₂Ｏ₃）、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）等を好適に用いることができる。金属窒化物としては、窒化ケイ素（Ｓｉ₃Ｎ₄）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化硼素（ＢＮ）または窒化チタン（ＴｉＮ）等を好適に用いることができる。金属炭化物としては、炭化ケイ素（ＳｉＣ）または炭化ホウ素（Ｂ₄Ｃ）等を好適に用いることができる。金属硫化物としては、硫酸バリウム（ＢａＳＯ₄）等を好適に用いることができる。また、ゼオライト（Ｍ_2/nＯ・Ａｌ₂Ｏ₃・ｘＳｉＯ₂・ｙＨ₂Ｏ、Ｍは金属元素、ｘ≧２、ｙ≧０）等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）等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。
【００４２】
これら無機粒子は、単独で用いてもよいし、２種以上を混合して用いてもよい。無機粒子は耐酸化性も備えており、熱吸収層３を正極側面に設ける場合には、充電時の正極近傍における酸化環境に対しても強い耐性を有する。無機粒子の形状は特に限定されるものではなく、球状、繊維状およびランダム形状のいずれも用いることができるが、特に球状の無機粒子を用いることが好ましい。
【００４３】
無機粒子は、セパレータの強度に与える影響、塗工面の平滑性の観点から、一次粒子の平均粒径が数μｍ以下とすることが好ましい。具体的には、一次粒子の平均粒径が１．０μｍ以下であることが好ましく、０．３μｍ以上０．８μｍ以下であることがより好ましい。また、平均粒径が０．３μｍ以上０．８μｍの一次粒子に対して、平均粒径が１．０μｍ以上１０μｍ以下の一次粒子または一次粒子が分散されていない粒子群、もしくは平均粒径が０．０１μｍ以上０．１０μｍ以下の一次粒子などを組み合わせてもよい。平均粒径が大きく異なる無機粒子を混合することにより、熱吸収層３の表面の凹凸形状の落差を大きくすることが容易となる。このような一次粒子の平均粒径は、電子顕微鏡により得た写真を、粒子径計測器で解析する方法により測定することができる。
【００４４】
無機粒子の一次粒子の平均粒径が１．０μｍを超えると、セパレータが脆くなり、塗工面も粗くなる場合がある。また、無機粒子を含む熱吸収層３を塗布にて基材２上に形成する場合、無機粒子の一次粒子が大きすぎる場合には、無機粒子を含む塗工液が塗布されない部分が生じる等、塗工面が粗くなるおそれがある。これに対して、平均粒径が０．３μｍ以上０．８μｍの一次粒子に対して、平均粒径の大きい無機粒子を混合して用いる場合には、凹凸形状の落差を大きくすることができ、塗工面が粗くなるという問題点を逆手に取ることができる。
【００４５】
無機粒子は、樹脂材料との混合比が質量比で無機粒子：樹脂材料＝７０：３０〜９８：２の範囲であることが好ましい。すなわち、熱吸収層３において、無機粒子の含有量が、熱吸収層３中の無機粒子および樹脂材料の総質量に対して７０質量％以上９８質量％以下であることが好ましい。上記範囲外に無機粒子の含有量が少ない場合には、所定の熱容量を得るために必要な熱吸収層３の厚みが大きくなり、体積効率の観点から好ましくない。また、上記範囲外に無機粒子の含有量が多い場合には、無機粒子を担持する樹脂材料量が少なくなり、熱吸収層３の形成が困難となる。
【００４６】
また、非水電解質としてゲル状の電解質（ゲル電解質）を用いる場合には、ゲル電解質もある程度の強度を有するため、熱吸収層３を補強する役割を備える。このため、ゲル電解質を備える場合には、無機粒子の含有量が上記範囲に限ったものではなく、熱吸収層３の樹脂材料とゲル電解質の樹脂材料とが同種のものである場合には、ゲル電解質の樹脂材料を含めて、無機粒子が５０質量％以上であればよく、６０質量％以下９５質量％以下であることが好ましい。
【００４７】
熱吸収層３は、厚みが１．０μｍ以上であることが好ましい。厚みが１．０μｍ未満となった場合には、充分な引裂強度が得られず、熱吸収層３の形成効果が小さくなる。また、熱吸収層３は、厚みが厚いほど高い引裂強度を有するが、電池の体積効率が小さくなる。このため、必要に応じた厚みを適宜選択することが好ましい。
【００４８】
また、熱吸収層３は、基材２のイオン透過機能、非水電解質保持機能等を阻害しない様に、その空孔率が基材２の空孔率以上であることが好ましい。また、本技術の熱吸収層３としては、その空孔率が９５％以下であることが好ましい。具体的には、熱吸収層３の空孔率が４５％以上９５％以下であることが好ましく、５９％以上９３％以下であることがより好ましく、６５％以上９０％以下であることがさらに好ましい。熱吸収層３の空孔率が上記範囲外に小さい場合には、熱吸収層３のイオン透過性が低下するとともに、本技術の電極間における断熱効果が小さくなる。また、熱吸収層３の空孔率が上記範囲外に大きい場合には、熱吸収層３の強度が低下してしまう。
【００４９】
（１−２）セパレータの製造方法
以下、熱吸収層３を設けたセパレータ１の製造方法について説明する。
【００５０】
（１−２−１）セパレータの第１の製造方法（相分離による製造方法）
熱吸収層３を構成する樹脂材料と無機粒子とを所定の質量比で混合し、Ｎ−メチル−２−ピロリドン等の分散溶媒に添加し、樹脂材料を溶解させて樹脂溶液を得る。続いて、この樹脂溶液を、基材２の少なくとも一方の面に塗布もしくは転写する。なお、単位面積あたりの熱容量の総和が０．０００２Ｊ／Ｋｃｍ2以上という本技術の条件を満たすように単位面積あたりの無機粒子量を調整して樹脂溶液を塗布もしくは転写する。樹脂溶液の塗布方法としては、バーコータ等により塗布する方法が挙げられる。また、樹脂溶液の転写方法としては、表面に凹凸形状を有するローラ等の表面に樹脂溶液を塗布して基材２の表面に樹脂溶液を転写する方法等が挙げられる。ここで、表面に凹凸形状を有する樹脂溶液転写用のローラ等の表面形状は、図３に一例を示す種々の形状とすることができる。
【００５１】
続いて、樹脂溶液が塗布された基材２を水浴に浸漬して樹脂溶液を相分離させ、熱吸収層３を形成する。基材２表面に塗布した樹脂溶液を、樹脂溶液に溶解した樹脂材料に対して貧溶媒であり、かつ樹脂材料を溶解させる分散溶媒に対しては良溶媒である水等に接触させ、最後に熱風にて乾燥させる。これにより、基材２表面に無機粒子を担持した三次元網目構造の樹脂材料からなる熱吸収層３が形成されたセパレータ１を得ることができる。
【００５２】
このような方法を用いることにより、急激な貧溶媒誘起相分離現象により熱吸収層３が形成され、熱吸収層３は、樹脂材料による骨格が微細な三次元網目状に連結した構造を有する。すなわち、樹脂材料を溶解し、無機粒子を含む樹脂溶液を、樹脂材料に対して貧溶媒であり、かつ樹脂材料を溶解させる分散溶媒に対しては良溶媒である水等の溶媒に接触させることで、溶媒交換が起こる。これにより、スピノーダル分解を伴う急激な（速度の速い）相分離が生じ、樹脂材料が独特の三次元網目構造を有するようになる。
【００５３】
このようにして作製した熱吸収層３は、貧溶媒による、スピノーダル分解を伴う急激な貧溶媒誘起相分離現象を利用することによって独特の多孔質構造を形成している。さらに、この構造によって、優れた非水電解液含浸性およびイオン導電性を実現可能としている。
【００５４】
なお、本技術の熱吸収層３を形成するにあたり、熱吸収層３を疎な状態とし、体積あたりの熱容量を１．５Ｊ／Ｋｃｍ³以下とするために、第１の製造方法においては下記の種々の調整を行うことができる。
【００５５】
（ｉ）樹脂溶液中における固形分濃度の調整
樹脂溶液は、樹脂溶液中における固形分（無機粒子と樹脂材料と合計量）の濃度を、所望の濃度に調整する。樹脂溶液中における固形分の比率が少ないほど、完成後の熱吸収層３をより疎な状態とすることができる。
【００５６】
（ii）熱吸収層の表面形状の調整（塗布の場合）
樹脂溶液の塗布方法として、バーコータ等により塗布する方法を用いる場合には、基材２上に略均一な樹脂溶液の層が形成される。ここで、必要に応じて、樹脂溶液の層の表面に凹凸形状を設けてもよい。樹脂溶液の層の表面に凹凸形状を設ける場合には、例えば、霧状の水（貧溶媒）を塗布された樹脂溶液の表面に接触させる。これにより、塗布された樹脂溶液のうち、霧状の水と接触した部分が凹状となり、その周辺部が凸状となることにより、樹脂溶液表面が斑紋状に変形するとともに、水と接触した一部分で水と分散溶媒の置換が生じて斑紋状の表面形状に固定される。この後、樹脂溶液を塗布した基材２を水浴に浸漬して塗布した樹脂溶液全体を相分離させることにより、表面に凹凸形状を有する熱吸収層３を形成することができる。
【００５７】
（iii）熱吸収層の表面形状の調整（転写の場合）
表面に凹凸形状を有するローラ等の表面に樹脂溶液を塗布して基材２の表面に樹脂溶液を転写する方法を用いる場合には、凸部の面積割合が少ないほどより疎な状態とすることができる。凸部の面積割合は、ローラ等の表面の凹凸形状を変えることで調整することができる。また、凸部の高さ（凸部と凹部との高低差）が大きいほどより疎な状態とすることができる。凸部の高さは、ローラ等の表面の凹凸形状と、樹脂溶液の粘度によって調整することができる。樹脂溶液の粘度は、樹脂溶液中における固形分比率によって調整することができる。
【００５８】
（iv）樹脂溶液の相分離時の条件の調整
樹脂溶液が塗布された基材２を水浴に浸漬して樹脂溶液を相分離させる際に、浴槽に超音波を加えることが好ましい。この際の超音波のエネルギーが大きいほど、完成後の熱吸収層３をより疎な状態とすることができる。なお、樹脂溶液を相分離させる際に、浴槽に超音波を加えることにより、無機粒子もしくは二次粒子化した無機粒子群が互いに独立して分散状態にすることができるためより好ましい。また、相分離の速度を調整することによっても、熱吸収層３の状態を制御することができる。相分離の速度は、例えば、相分離時に用いる、分散溶媒に対して良溶媒である水等の溶媒中に、Ｎ−メチル−２−ピロリドン等の分散溶媒を少量添加することで調整可能である。例えば、水に混合するＮ−メチル−２−ピロリドンの混合量が多いほど、相分離の速度が遅くなり、水のみを用いて相分離を行った場合にはもっとも急激に相分離が生じる。相分離の速度が遅いほど完成後の熱吸収層３をより疎な状態とすることができる。
【００５９】
樹脂溶液に用いる分散溶媒としては、本技術の樹脂材料を溶解することができる溶媒であればいずれも使用可能である。分散溶媒としては、例えば、Ｎ−メチル−２−ピロリドンの他、ジメチルアセトアミド、ジメチルフォルムアミド、ジメチルスルフォキシド、トルエンまたはアセトニトリル等が用いられるが、溶解性および高分散性の観点からＮ−メチル−２−ピロリドンを用いることが好ましい。
【００６０】
（１−２−２）セパレータの第２の製造方法（高温での乾燥による製造方法）
熱吸収層３を構成する樹脂材料と無機粒子とを所定の質量比で混合し、２−ブタノン（メチルエチルケトン；ＭＥＫ）、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）等の分散溶媒に添加し、溶解させて、樹脂溶液を得る。続いて、この樹脂溶液を、基材２の少なくとも一方の面に塗布する。なお、単位面積あたりの熱容量の総和が０．０００２Ｊ／Ｋｃｍ²以上という本技術の条件を満たすように単位面積あたりの無機粒子量を調整して樹脂溶液を塗布する。
【００６１】
続いて、樹脂溶液が塗布された基材２を、例えば乾燥炉を通過させる等の方法により乾燥させて分散溶媒を揮発させ、熱吸収層３を形成する。このとき、乾燥時の温度を分散溶媒に対して十分に高く設定し、分散溶媒が気化して樹脂溶液中に気泡が発生するようにすることが好ましい。第３の製造方法では、乾燥工程において樹脂溶液中に気泡を発生させることにより、樹脂溶液中に急激に気泡が発生し、形成された熱吸収層３が多孔質構造となって、無機粒子が樹脂材料に担持されて分散した構成となる。また、発生した気泡により、熱吸収層３の表面を紋斑状の凹凸形状を有する構成とすることができる。
【００６２】
このような方法を用いて熱吸収層３を形成する場合には、無機粒子としてゼオライト等の多孔質アルミノケイ酸塩を使用することが好ましい。乾燥工程において、無機粒子の細孔から気体が発生し、より効果的に多孔質構造を形成することができるからである。
【００６３】
分散溶媒の一例である２−ブタノンの沸点は８０℃である。このため、分散溶媒として２−ブタノンを用いる場合には、乾燥温度を１００℃程度とすることにより、２−ブタノンが気化して樹脂溶液中に気泡が発生する。乾燥温度が１００℃程度であれば、基材２の表面に表面層３を形成する際に基材２が損傷を受けないため好ましい。分散溶媒として２−ブタノンを用いた樹脂溶液を乾燥する際には、発生した気泡が集まって大きな泡を形成し、凸凹ができ、樹脂溶液が再び基材２の表面を薄く覆って表面層３が形成される。また、樹脂溶液内に発生した小さな気泡は、樹脂材料の３次元網目構造を実現する。
【００６４】
本技術の熱吸収層３を形成するにあたり、熱吸収層３を疎な状態とし、体積あたりの熱容量を１．５Ｊ／Ｋｃｍ³以下とするために、第２の製造方法においては下記の種々の調整を行うことができる。熱吸収層３の単位体積あたりの熱容量は、乾燥工程における乾燥温度と乾燥時間等の乾燥条件を変えることにより調整することができる。すなわち、乾燥工程において乾燥温度を高くすることにより、気泡をより多く発生させ、完成後の熱吸収層３をより疎な状態とすることができる。また、同様に、乾燥工程において乾燥時間を長くすることにより、気泡をより多く発生させ、完成後の熱吸収層３をより疎な状態とすることができる。しかしながら、乾燥温度が高過ぎる場合もしくは乾燥時間が長すぎる場合には、低空孔率層３ａの空孔率が高くなりすぎて表面層３の強度が不足するおそれがある。また、乾燥温度が低過ぎる場合もしくは乾燥時間が短すぎる場合には、気泡の発生が少なく、表面層３の空孔率を基材２の空孔率以上とすることができない。
【００６５】
分散溶媒の一例であるＮ−メチル−２−ピロリドンの沸点は２００℃程度である。このため、分散溶媒としてＮ−メチル−２−ピロリドンを用いる場合には、乾燥温度を２００℃超という高温にする必要がある。このため、分散溶媒としてＮ−メチル−２−ピロリドンを用いて表面層３を形成する場合には、基材２が、分散溶媒の沸点よりも高い融点もしくは熱分解温度を有する樹脂材料から構成されることが必須となる。また、後述するように、本技術の表面層３を正極および負極の少なくとも一方の表面に形成する場合には、正極および負極の耐熱性が高いため、分散溶媒としてＮ−メチル−２−ピロリドンを用いてもよい。
【００６６】
（１−２−３）変形例
本技術の熱吸収層３は、基材２と正極および負極の少なくとも一方との境界に存在すればよく、必ずしもセパレータ１の一部（表面層）である必要はない。すなわち、本技術の他の例として、従来の構成（基材２のみからなる構成）を有するセパレータを用い、正極表面もしくは負極表面の少なくとも一方に熱吸収層を形成することも考えられる。正極表面もしくは負極表面の少なくとも一方に熱吸収層を形成する場合には、１枚のセパレータを介して対向する正極および負極の少なくとも一方に必ず熱吸収層３が形成されるようにする。このような構成の場合には、電極表面への熱吸収層の形成方法として、第２の製造方法を適用することができる。
【００６７】
正極集電体および正極活物質層、ならびに負極集電体および負極集電体を構成する各材料は、上述の分散溶媒の沸点程度の温度に対して耐熱性を有する材料からなるため、第２の製造方法が好適である。
【００６８】
また、ゲル状の非水電解質であるゲル電解質層を用いた電池においては、ゲル電解質層に所定量の無機粒子を含有させて熱吸収層を兼ねるようにしてもよい。ゲル電解質層は、非水電解液と、非水電解質を保持する高分子化合物とを含む。このため、非水電解液および高分子化合物とともに無機粒子を含む前駆体溶液を正極および負極、もしくはセパレータ表面に塗布してゲル電解質層を形成することにより、併せて正極と負極との間に熱吸収層を形成することができる。
【００６９】
２．第２の実施の形態
第２の実施の形態では、第１の実施の形態にかかるセパレータを用いた円筒型非水電解質電池について説明する。
【００７０】
（２−１）非水電解質電池の構成
［非水電解質電池の構造］
図４は、第２の実施の形態にかかる非水電解質電池１０の一例を示す断面図である。非水電解質電池１０は、例えば充電および放電が可能な非水電解質二次電池である。この非水電解質電池１０は、いわゆる円筒型と呼ばれるものであり、ほぼ中空円柱状の電池缶１１の内部に、図示しない液体状の非水電解質（以下、非水電解液と適宜称する）とともに帯状の正極２１と負極２２とがセパレータ２３を介して巻回された巻回電極体２０を有している。巻回電極体２０は、活物質層の膨張・収縮によって、セパレータの巻回方向に引張応力がかかりやすい。このため、本技術のセパレータは、巻回電極体２０を有する非水電解質電池１０に適用することが好ましい。
【００７１】
電池缶１１は、例えばニッケルめっきが施された鉄により構成されており、一端部が閉鎖され他端部が開放されている。電池缶１１の内部には、巻回電極体２０を挟むように巻回周面に対して垂直に一対の絶縁板１２ａ、１２ｂがそれぞれ配置されている。
【００７２】
電池缶１１の材料としては、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、ステンレス（ＳＵＳ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）等が挙げられる。この電池缶１１には、非水電解質電池１０の充放電に伴う電気化学的な非水電解液による腐食を防止するために、例えばニッケル等のメッキが施されていてもよい。電池缶１１の開放端部には、正極リード板である電池蓋１３と、この電池蓋１３の内側に設けられた安全弁機構および熱感抵抗素子（ＰＴＣ素子：Positive Temperature Coefficient）１７が、絶縁封口のためのガスケット１８を介してかしめられることにより取り付けられている。
【００７３】
電池蓋１３は、例えば電池缶１１と同様の材料により構成されており、電池内部で発生したガスを排出するための開口部が設けられている。安全弁機構は、安全弁１４とディスクホルダ１５と遮断ディスク１６とが順に重ねられている。安全弁１４の突出部１４ａは遮断ディスク１６の中心部に設けられた孔部１６ａを覆うように配置されたサブディスク１９を介して巻回電極体２０から導出された正極リード２５と接続されている。サブディスク１９を介して安全弁１４と正極リード２５とが接続されることにより、安全弁１４の反転時に正極リード２５が孔部１６ａから引き込まれることを防止する。また、安全弁機構は、熱感抵抗素子１７を介して電池蓋１３と電気的に接続されている。
【００７４】
安全弁機構は、電池内部短絡あるいは電池外部からの加熱等により非水電解質電池１０の内圧が一定以上となった場合に、安全弁１４が反転し、突出部１４ａと電池蓋１３と巻回電極体２０との電気的接続を切断するものである。すなわち、安全弁１４が反転した際には遮断ディスク１６により正極リード２５が押さえられて安全弁１４と正極リード２５との接続が解除される。ディスクホルダ１５は絶縁性材料からなり、安全弁１４が反転した場合には安全弁１４と遮断ディスク１６とが絶縁される。
【００７５】
また、電池内部でさらにガスが発生し、電池内圧がさらに上昇した場合には、安全弁１４の一部が裂壊してガスを電池蓋１３側に排出可能としている。
【００７６】
また、遮断ディスク１６の孔部１６ａの周囲には例えば複数のガス抜き孔（図示せず）が設けられており、巻回電極体２０からガスが発生した場合にはガスを効果的に電池蓋１３側に排出可能な構成としている。
【００７７】
熱感抵抗素子１７は、温度が上昇した際に抵抗値が増大し、電池蓋１３と巻回電極体２０との電気的接続を切断することによって電流を遮断し、過大電流による異常な発熱を防止する。ガスケット１８は、例えば絶縁材料により構成されており、表面にはアスファルトが塗布されている。
【００７８】
非水電解質電池１０内に収容される巻回電極体２０は、センターピン２４を中心に巻回されている。巻回電極体２０は、正極２１および負極２２がセパレータ２３を介して順に積層され、長手方向に巻回されてなる。正極２１には正極リード２５が接続されており、負極２２には負極リード２６が接続されている。正極リード２５は、上述のように、安全弁１４に溶接されて電池蓋１３と電気的に接続されており、負極リード２６は電池缶１１に溶接されて電気的に接続されている。
【００７９】
図５は、図４に示した巻回電極体２０の一部を拡大して表すものである。以下、正極２１、負極２２、セパレータ２３について、詳細に説明する。
【００８０】
［正極］
正極２１は、正極活物質を含有する正極活物質層２１Ｂが、正極集電体２１Ａの両面上に形成されたものである。正極集電体２１Ａとしては、例えばアルミニウム（Ａｌ）箔、ニッケル（Ｎｉ）箔あるいは、ステンレス（ＳＵＳ）箔等の金属箔を用いることができる。
【００８１】
正極活物質層２１Ｂは、例えば正極活物質と、導電剤と、結着剤とを含有して構成されている。正極活物質としては、リチウムを吸蔵および放出することが可能な正極材料のいずれか１種または２種以上を用いることができ、必要に応じて、結着剤や導電剤等の他の材料を含んでいてもよい。
【００８２】
リチウムを吸蔵および放出することが可能な正極材料としては、例えば、リチウム含有化合物が好ましい。高いエネルギー密度が得られるからである。このリチウム含有化合物としては、例えば、リチウムと遷移金属元素とを含む複合酸化物や、リチウムと遷移金属元素とを含むリン酸化合物等が挙げられる。中でも、遷移金属元素としてコバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、マンガン（Ｍｎ）および鉄（Ｆｅ）からなる群のうちの少なくとも１種を含むものが好ましい。より高い電圧が得られるからである。
【００８３】
正極材料は、例えば、Ｌｉ_xＭ１Ｏ₂あるいはＬｉ_yＭ２ＰＯ₄で表されるリチウム含有化合物を用いることができる。式中、Ｍ１およびＭ２は１種類以上の遷移金属元素を表す。ｘおよびｙの値は電池の充放電状態によって異なり、通常、０．０５≦ｘ≦１．１０、０．０５≦ｙ≦１．１０である。リチウムと遷移金属元素とを含む複合酸化物としては、例えば、リチウムコバルト複合酸化物（Ｌｉ_xＣｏＯ₂）、リチウムニッケル複合酸化物（Ｌｉ_xＮｉＯ₂）、リチウムニッケルコバルト複合酸化物（Ｌｉ_xＮｉ_1-zＣｏ_zＯ₂（０＜ｚ＜１））、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物（Ｌｉ_xＮｉ_(1-v-w)Ｃｏ_vＭｎ_wＯ₂（０＜ｖ＋ｗ＜１、ｖ＞０、ｗ＞０））、またはスピネル型構造を有するリチウムマンガン複合酸化物（ＬｉＭｎ₂Ｏ₄）あるいはリチウムマンガンニッケル複合酸化物（ＬｉＭｎ_2-tＮｉ_tＯ₄（０＜ｔ＜２））等が挙げられる。中でも、コバルトを含む複合酸化物が好ましい。高い容量が得られると共に、優れたサイクル特性も得られるからである。また、リチウムと遷移金属元素とを含むリン酸化合物としては、例えば、リチウム鉄リン酸化合物（ＬｉＦｅＰＯ₄）あるいはリチウム鉄マンガンリン酸化合物（ＬｉＦｅ_1-uＭｎ_uＰＯ₄（０＜ｕ＜１））等が挙げられる。
【００８４】
このようなリチウム複合酸化物として、具体的には、コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ₂）、ニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ₂）、マンガン酸リチウム（ＬｉＭｎ₂Ｏ₄）等が挙げられる。また、遷移金属元素の一部を他の元素に置換した固溶体も使用可能である。例えば、ニッケルコバルト複合リチウム酸化物（ＬｉＮｉ_0.5Ｃｏ_0.5Ｏ₂、ＬｉＮｉ_0.8Ｃｏ_0.2Ｏ₂等）がその例として挙げられる。これらのリチウム複合酸化物は、高電圧を発生でき、エネルギー密度が優れたものである。
【００８５】
更にまた、より高い電極充填性とサイクル特性が得られるという観点から、上記リチウム含有化合物のいずれかよりなる粒子の表面を、他のリチウム含有化合物のいずれかよりなる微粒子で被覆した複合粒子としてもよい。
【００８６】
この他、リチウムを吸蔵および放出することが可能な正極材料としては、例えば、酸化バナジウム（Ｖ₂Ｏ₅）、二酸化チタン（ＴｉＯ₂）、二酸化マンガン（ＭｎＯ₂）等の酸化物、二硫化鉄（ＦｅＳ₂）、二硫化チタン（ＴｉＳ₂）、二硫化モリブデン（ＭｏＳ₂）等の二硫化物、二セレン化ニオブ（ＮｂＳｅ₂）等のリチウムを含有しないカルコゲン化物（特に層状化合物やスピネル型化合物）、リチウムを含有するリチウム含有化合物、ならびに、硫黄、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリアセチレンあるいはポリピロール等の導電性高分子も挙げられる。もちろん、リチウムを吸蔵および放出することが可能な正極材料は、上記以外のものであってもよい。また、上記した一連の正極材料は、任意の組み合わせで２種以上混合されてもよい。
【００８７】
導電剤としては、例えばカーボンブラックあるいはグラファイト等の炭素材料等が用いられる。結着剤としては、例えば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）およびカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）等の樹脂材料、ならびにこれら樹脂材料を主体とする共重合体等から選択される少なくとも１種が用いられる。
【００８８】
正極２１は正極集電体２１Ａの一端部にスポット溶接または超音波溶接で接続された正極リード２５を有している。この正極リード２５は金属箔、網目状のものが望ましいが、電気化学的および化学的に安定であり、導通がとれるものであれば金属でなくとも問題はない。正極リード２５の材料としては、例えばアルミニウム（Ａｌ）、ニッケル（Ｎｉ）等が挙げられる。
【００８９】
［負極］
負極２２は、例えば、対向する一対の面を有する負極集電体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。負極集電体２２Ａは、例えば、銅箔等の金属箔により構成されている。
【００９０】
負極活物質層２２Ｂは、負極活物質として、リチウムを吸蔵および放出することが可能な負極材料のいずれか１種または２種以上を含んで構成されており、必要に応じて正極活物質層２１Ｂと同様の結着剤や導電剤等の他の材料を含んで構成されていてもよい。
【００９１】
なお、この非水電解質電池１０では、リチウムを吸蔵および放出することが可能な負極材料の電気化学当量が、正極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。
【００９２】
また、この非水電解質電池１０は、完全充電状態における開回路電圧（すなわち電池電圧）が、例えば２．８０Ｖ以上６．００Ｖ以下の範囲内になるように設計されている。特に、負極活物質としてＬｉ／Ｌｉ⁺に対して０Ｖ近くでリチウム合金となる材料を用いた場合には、完全充電状態における開回路電圧が、例えば４．２０Ｖ以上６．００Ｖ以下の範囲内になるように設計されている。この場合、満充電状態における開回路電圧が４．２５Ｖ以上６．００Ｖ以下とされることが好ましい。満充電状態における開回路電圧が４．２５Ｖ以上とされる場合は、４．２０Ｖの電池と比較して、同じ正極活物質であっても単位質量当たりのリチウムの放出量が多くなるため、それに応じて正極活物質と負極活物質との量が調整される。これにより、高いエネルギー密度が得られるようになっている。
【００９３】
リチウムを吸蔵および放出することが可能な負極材料としては、例えば、難黒鉛化性炭素、易黒鉛化性炭素、黒鉛、熱分解炭素類、コークス類、ガラス状炭素類、有機高分子化合物焼成体、炭素繊維あるいは活性炭等の炭素材料が挙げられる。このうち、コークス類には、ピッチコークス、ニードルコークスあるいは石油コークス等がある。有機高分子化合物焼成体というのは、フェノール樹脂やフラン樹脂等の高分子材料を適当な温度で焼成して炭素化したものをいい、一部には難黒鉛化性炭素または易黒鉛化性炭素に分類されるものもある。これら炭素材料は、充放電時に生じる結晶構造の変化が非常に少なく、高い充放電容量を得ることができると共に、良好なサイクル特性を得ることができるので好ましい。特に黒鉛は、電気化学当量が大きく、高いエネルギー密度を得ることができ好ましい。また、難黒鉛化性炭素は、優れたサイクル特性が得られるので好ましい。更にまた、充放電電位が低いもの、具体的には充放電電位がリチウム金属に近いものが、電池の高エネルギー密度化を容易に実現することができるので好ましい。
【００９４】
リチウムを吸蔵および放出することが可能であり、かつ高容量化が可能な他の負極材料としては、リチウムを吸蔵および放出することが可能であり、金属元素および半金属元素のうちの少なくとも１種を構成元素として含む材料も挙げられる。このような材料を用いれば、高いエネルギー密度を得ることができるからである。特に、炭素材料と共に用いるようにすれば、高エネルギー密度を得ることができると共に、優れたサイクル特性を得ることができるのでより好ましい。この負極材料は金属元素あるいは半金属元素の単体でも合金でも化合物でもよく、またこれらの１種または２種以上の相を少なくとも一部に有するようなものでもよい。なお、本技術において、合金には２種以上の金属元素からなるものに加えて、１種以上の金属元素と１種以上の半金属元素とを含むものも含める。また、非金属元素を含んでいてもよい。その組織には固溶体、共晶（共融混合物）、金属間化合物あるいはそれらのうちの２種以上が共存するものがある。
【００９５】
この負極材料を構成する金属元素あるいは半金属元素としては、例えば、リチウムと合金を形成することが可能な金属元素または半金属元素が挙げられる。具体的には、マグネシウム（Ｍｇ）、ホウ素（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）、ケイ素（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、スズ（Ｓｎ）、鉛（Ｐｂ）、ビスマス（Ｂｉ）、カドミウム（Ｃｄ）、銀（Ａｇ）、亜鉛（Ｚｎ）、ハフニウム（Ｈｆ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、イットリウム（Ｙ）、パラジウム（Ｐｄ）あるいは白金（Ｐｔ）が挙げられる。これらは結晶質のものでもアモルファスのものでもよい。
【００９６】
負極材料としては、例えば、チタン酸リチウム（Ｌｉ₄Ｔｉ₅Ｏ₁₂）等が挙げられる。また、負極材料としては、短周期型周期表における４Ｂ族の金属元素あるいは半金属元素を構成元素として含むものが好ましく、より好ましいのはケイ素（Ｓｉ）およびスズ（Ｓｎ）の少なくとも一方を構成元素として含むものであり、特に好ましくは少なくともケイ素を含むものである。ケイ素（Ｓｉ）およびスズ（Ｓｎ）は、リチウムを吸蔵および放出する能力が大きく、高いエネルギー密度を得ることができるからである。ケイ素およびスズのうちの少なくとも１種を有する負極材料としては、例えば、ケイ素の単体、合金または化合物や、スズの単体、合金または化合物や、それらの１種または２種以上の相を少なくとも一部に有する材料が挙げられる。
【００９７】
ケイ素の合金としては、例えば、ケイ素以外の第２の構成元素として、スズ（Ｓｎ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、マンガン（Ｍｎ）、亜鉛（Ｚｎ）、インジウム（Ｉｎ）、銀（Ａｇ）、チタン（Ｔｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、ビスマス（Ｂｉ）、アンチモン（Ｓｂ）およびクロム（Ｃｒ）からなる群のうちの少なくとも１種を含むものが挙げられる。スズの合金としては、例えば、スズ（Ｓｎ）以外の第２の構成元素として、ケイ素（Ｓｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、マンガン（Ｍｎ）、亜鉛（Ｚｎ）、インジウム（Ｉｎ）、銀（Ａｇ）、チタン（Ｔｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、ビスマス（Ｂｉ）、アンチモン（Ｓｂ）およびクロム（Ｃｒ）からなる群のうちの少なくとも１種を含むものが挙げられる。
【００９８】
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。
【００９９】
中でも、この負極材料としては、コバルト（Ｃｏ）と、スズ（Ｓｎ）と、炭素（Ｃ）とを構成元素として含み、炭素の含有量が９．９質量％以上２９．７質量％以下であり、かつスズ（Ｓｎ）とコバルト（Ｃｏ）との合計に対するコバルト（Ｃｏ）の割合が３０質量％以上７０質量％以下であるＳｎＣｏＣ含有材料が好ましい。このような組成範囲において高いエネルギー密度を得ることができると共に、優れたサイクル特性を得ることができるからである。
【０１００】
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。
【０１０１】
なお、このＳｎＣｏＣ含有材料は、スズ（Ｓｎ）と、コバルト（Ｃｏ）と、炭素（Ｃ）とを含む相を有しており、この相は結晶性の低いまたは非晶質な構造を有していることが好ましい。また、このＳｎＣｏＣ含有材料では、構成元素である炭素（Ｃ）の少なくとも一部が、他の構成元素である金属元素または半金属元素と結合していることが好ましい。サイクル特性の低下はスズ（Ｓｎ）等が凝集あるいは結晶化することによるものであると考えられるが、炭素（Ｃ）が他の元素と結合することにより、そのような凝集あるいは結晶化を抑制することができるからである。
【０１０２】
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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
［セパレータ］
セパレータ２３は、第１の実施の形態にかかるセパレータ１と同様である。
【０１０５】
［非水電解液］
非水電解液は、電解質塩と、この電解質塩を溶解する非水溶媒とを含む。
【０１０６】
電解質塩は、例えば、リチウム塩等の軽金属化合物の１種あるいは２種以上を含有している。このリチウム塩としては、例えば、六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ₆）、四フッ化ホウ酸リチウム（ＬｉＢＦ₄）、過塩素酸リチウム（ＬｉＣｌＯ₄）、六フッ化ヒ酸リチウム（ＬｉＡｓＦ₆）、テトラフェニルホウ酸リチウム（ＬｉＢ（Ｃ₆Ｈ₅）₄）、メタンスルホン酸リチウム（ＬｉＣＨ₃ＳＯ₃）、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム（ＬｉＣＦ₃ＳＯ₃）、テトラクロロアルミン酸リチウム（ＬｉＡｌＣｌ₄）、六フッ化ケイ酸二リチウム（Ｌｉ₂ＳｉＦ₆）、塩化リチウム（ＬｉＣｌ）あるいは臭化リチウム（ＬｉＢｒ）等が挙げられる。中でも、六フッ化リン酸リチウム、四フッ化ホウ酸リチウム、過塩素酸リチウムおよび六フッ化ヒ酸リチウムからなる群のうちの少なくとも１種が好ましく、六フッ化リン酸リチウムがより好ましい。
【０１０７】
非水溶媒としては、例えば、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、δ−バレロラクトンあるいはε−カプロラクトン等のラクトン系溶媒、炭酸エチレン、炭酸プロピレン、炭酸ブチレン、炭酸ビニレン、炭酸ジメチル、炭酸エチルメチルあるいは炭酸ジエチル等の炭酸エステル系溶媒、１，２−ジメトキシエタン、１−エトキシ−２−メトキシエタン、１，２−ジエトキシエタン、テトラヒドロフランあるいは２−メチルテトラヒドロフラン等のエーテル系溶媒、アセトニトリル等のニトリル系溶媒、スルフォラン系溶媒、リン酸類、リン酸エステル溶媒、またはピロリドン類等の非水溶媒が挙げられる。溶媒は、いずれか１種を単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。
【０１０８】
また、非水溶媒として、環状炭酸エステルおよび鎖状炭酸エステルを混合して用いることが好ましく、環状炭酸エステルまたは鎖状炭酸エステルの水素の一部または全部がフッ素化された化合物を含むことがより好ましい。このフッ素化された化合物としては、フルオロエチレンカーボネート（４−フルオロ−１，３−ジオキソラン−２−オン：ＦＥＣ）およびジフルオロエチレンカーボネート（４，５−ジフルオロ−１，３−ジオキソラン−２−オン：ＤＦＥＣ）を用いることが好ましい。負極活物質としてケイ素（Ｓｉ）、スズ（Ｓｎ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）等の化合物を含む負極２２を用いた場合であっても、充放電サイクル特性を向上させることができるためである。なかでも、非水溶媒としてジフルオロエチレンカーボネートを用いることが好ましい。サイクル特性改善効果に優れるためである。
【０１０９】
また、非水電解液は、高分子化合物に保持されてゲル電解質とされていてもよい。非水電解液を保持する高分子化合物は、非水溶媒を吸収してゲル化するものであればよく、例えば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）あるいはビニリデンフルオライド（ＶｄＦ）とヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）とを繰り返し単位に含む共重合体等のフッ素系高分子化合物、ポリエチレンオキサイド（ＰＥＯ）あるいはポリエチレンオキサイド（ＰＥＯ）を含む架橋体等のエーテル系高分子化合物、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリプロピレンオキサイド（ＰＰＯ）あるいはポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）を繰返し単位として含むもの等が挙げられる。高分子化合物には、いずれか１種を単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。
【０１１０】
特に、酸化還元安定性の点からは、フッ素系高分子化合物が望ましく、中でも、ビニリデンフルオライドとヘキサフルオロプロピレンとを成分として含む共重合体が好ましい。さらに、この共重合体は、マレイン酸モノメチルエステル（ＭＭＭ）等の不飽和二塩基酸のモノエステル、三フッ化塩化エチレン（ＰＣＴＦＥ）等のハロゲン化エチレン、炭酸ビニレン（ＶＣ）等の不飽和化合物の環状炭酸エステル、またはエポキシ基含有アクリルビニルモノマー等を成分として含んでいてもよい。より高い特性を得ることができるからである。
【０１１１】
（２−２）非水電解質電池の製造方法
［正極の製造方法］
正極活物質と、導電剤と、結着剤とを混合して正極合剤を調製し、この正極合剤をＮ−メチル−２−ピロリドン等の溶剤に分散させてペースト状の正極合剤スラリーを作製する。次に、この正極合剤スラリーを正極集電体２１Ａに塗布し溶剤を乾燥させ、ロールプレス機等により圧縮成型することにより正極活物質層２１Ｂを形成し、正極２１を作製する。
【０１１２】
［負極の製造方法］
負極活物質と、結着剤とを混合して負極合剤を調製し、この負極合剤をＮ−メチル−２−ピロリドン等の溶剤に分散させてペースト状の負極合剤スラリーを作製する。次に、この負極合剤スラリーを負極集電体２２Ａに塗布し溶剤を乾燥させ、ロールプレス機等により圧縮成型することにより負極活物質層２２Ｂを形成し、負極２２を作製する。
【０１１３】
［非水電解液の調製］
非水電解液は、非水溶媒に対して電解質塩を溶解させて調製する。
【０１１４】
［非水電解質電池の組み立て］
正極集電体２１Ａに正極リード２５を溶接等により取り付けると共に、負極集電体２２Ａに負極リード２６を溶接等により取り付ける。その後、正極２１と負極２２とを本技術のセパレータ２３を介して巻回し巻回電極体２０とする。正極リード２５の先端部を安全弁機構に溶接すると共に、負極リード２６の先端部を電池缶１１に溶接する。この後、巻回電極体２０の巻回面を一対の絶縁板１２，１３で挟み、電池缶１１の内部に収納する。巻回電極体２０を電池缶１１の内部に収納したのち、非水電解液を電池缶１１の内部に注入し、セパレータ２３に含浸させる。そののち、電池缶１１の開口端部に電池蓋１３、安全弁１４等からなる安全弁機構および熱感抵抗素子１７をガスケット１８を介してかしめることにより固定する。これにより、図４に示した本技術の非水電解質電池１０が形成される。
【０１１５】
この非水電解質電池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、セパレータ２３に含浸された非水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、セパレータ２３に含浸された非水電解液を介して正極活物質層２１Ｂに吸蔵される。
【０１１６】
＜効果＞
本技術のセパレータを用いた円筒型非水電解質電池では、負極での発熱、特に、金属元素および半金属元素のうちの少なくとも１種を構成元素として含む負極活物質を用いた負極での発熱を、熱吸収層で吸収するとともに、熱吸収層で断熱することができる。このため、負極での発熱が正極に伝わりにくくなり、正極の熱分解反応を抑制することができる。また、高温での発熱によるセパレータの溶融時においても、熱吸収層により絶縁性を維持することができる。
【０１１７】
３．第３の実施の形態
第３の実施の形態では、第１の実施の形態にかかるセパレータを用いた角型非水電解質電池について説明する。
【０１１８】
（３−１）非水電解質電池の構成
図６は、第３の実施の形態にかかる非水電解質電池３０の構成を表すものである。この非水電解質電池は、いわゆる角型電池といわれるものであり、巻回電極体４０を角型の外装缶３１内に収容したものである。
【０１１９】
非水電解質電池３０は、角筒状の外装缶３１と、この外装缶３１内に収納される発電要素である巻回電極体４０と、外装缶３１の開口部を閉じる電池蓋３２と、電池蓋３２の略中央部に設けられた電極ピン３３等によって構成されている。
【０１２０】
外装缶３１は、例えば、鉄（Ｆｅ）等の導電性を有する金属によって、中空で有底の角筒体として形成されている。この外装缶３１の内面は、例えば、ニッケルめっきを施したり導電性塗料を塗布する等して、外装缶３１の導電性を高める構成とすることが好ましい。また、外装缶３１の外周面は、例えば、プラスチックシートや紙等によって形成される外装ラベルで覆われたり、絶縁性塗料が塗布されて保護されてもよい。電池蓋３２は、外装缶３１と同じく、例えば、鉄（Ｆｅ）等の導電性を有する金属により形成されている。
【０１２１】
巻回電極体４０は、正極および負極をセパレータを介して積層し、小判型に細長く巻回することによって得られる。正極、負極、セパレータおよび非水電解液は、第１の実施の形態または第２の実施の形態と同様であるので、詳細な説明を省略する。また、正極および負極と、セパレータとの間には、非水電解液を高分子化合物に保持させたゲル状の非水電解質層（ゲル電解質層）が形成されていてもよい。
【０１２２】
このような構成を有する巻回電極体４０には、正極集電体に接続された多数の正極端子４１と、負極集電体に接続された多数の負極端子とが設けられている。すべての正極端子４１および負極端子は、巻回電極体４０の軸方向の一端に導出されている。そして、正極端子４１は、電極ピン３３の下端に溶接等の固着手段によって接続されている。また、負極端子は外装缶３１の内面に溶接等の固着手段によって接続されている。
【０１２３】
電極ピン３３は導電性の軸部材からなり、その頭部を上端に突出させた状態で絶縁体３４によって保持されている。この絶縁体３４を介して電極ピン３３が電池蓋３２の略中央部に固定されている。絶縁体３４は絶縁性の高い材料で形成されていて、電池蓋３２の表面側に設けた貫通孔３５に嵌合されている。また、貫通孔３５には電極ピン３３が貫通され、その下端面に正極端子４１の先端部が固定されている。
【０１２４】
このような電極ピン３３等が設けられた電池蓋３２が、外装缶３１の開口部に嵌合されており、外装缶３１と電池蓋３２との接触面が溶接等の固着手段で接合されている。これにより、外装缶３１の開口部が電池蓋３２により密封されて、気密および液密に構成されている。この電池蓋３２には、外装缶３１内の圧力が所定値以上に上昇したときに当該電池蓋３２の一部を破断させて内部圧力を外部に逃がす（放出させる）内圧開放機構３６が設けられている。
【０１２５】
内圧開放機構３６は、電池蓋３２の内面において長手方向に直線的に延在された２本の第１の開口溝３６ａ（１本の第１の開口溝３６ａは図示せず）と、同じく電池蓋３２の内面において長手方向と直交する幅方向に延在されて両端が２本の第１の開口溝３６ａに連通される第２の開口溝３６ｂとから構成されている。２本の第１の開口溝３６ａは、電池蓋３２の幅方向に対向するように位置する長辺側２辺の内側近傍において電池蓋３２の長辺側外縁に沿うように互いに平行に設けられている。また、第２の開口溝３６ｂは、電極ピン３３の長手方向の一側において一方の短辺側外縁と電極ピン３３との略中央部に位置するように設けられている。
【０１２６】
第１の開口溝３６ａおよび第２の開口溝３６ｂは、例えばともに断面形状が下面側に開口したＶ字形状とされている。なお、第１の開口溝３６ａおよび第２の開口溝３６ｂの形状は、この実施の形態に示すＶ字形に限定されるものではない。例えば、第１の開口溝３６ａおよび第２の開口溝３６ｂの形状をＵ字形や半円形としてもよい。
【０１２７】
電解液注入口３７は、電池蓋３２を貫通するように設けられている。電解液注入口３７は、電池蓋３２と外装缶３１とをかしめた後、非水電解液を注液するために用いるものであり、非水電解液注液後は封止部材３８によって密封される。このため、予め正極および負極と、セパレータとの間にゲル電解質を形成して巻回電極体を作製する場合には、電解液注入口３７および封止部材３８は設けなくてもよい。
【０１２８】
［セパレータ］
セパレータは、第１の実施の形態におけるセパレータ１と同様の構成とすることができる。
【０１２９】
［非水電解液］
非水電解液は、第２の実施の形態に記載されたものを用いることができる。また、第２の実施の形態で記載したような、非水電解液を高分子化合物に保持させたゲル電解質を用いてもよい。
【０１３０】
（３−２）非水電解質電池の製造方法
この非水電解質電池は、例えば、次のようにして製造することができる。
【０１３１】
［正極および負極の製造方法］
正極および負極は、第２の実施の形態と同様の方法により作製することができる。
【０１３２】
［非水電解質電池の組み立て］
正極と負極と、本技術のセパレータとを順に積層および巻回し、小判型に細長く巻回された巻回電極体４０を作製する。続いて、巻回電極体４０を外装缶３１内に収容する。
【０１３３】
そして、電池蓋３２に設けられた電極ピン３３と、巻回電極体４０から導出された正極端子４１とを接続する。また、図示しないが、巻回電極体４０から導出された負極端子と電池缶とを接続する。この後、電池缶３１と電池蓋３２とを嵌合し、例えば減圧下において電解液注入口３７から非水電解液を注入して封止部材３８にて封止する。以上により、非水電解質電池３０を得ることができる。
【０１３４】
＜効果＞
第３の実施の形態は、第２の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【０１３５】
４．第４の実施の形態
第４の実施の形態では、第１の実施の形態にかかるセパレータを用いたラミネートフィルム型非水電解質電池について説明する。
【０１３６】
（４−１）非水電解質電池の構成
図７は、第４の実施の形態にかかる非水電解質電池６２の構成を表すものである。この非水電解質電池６２は、いわゆるラミネートフィルム型といわれるものであり、正極リード５１および負極リード５２が取り付けられた巻回電極体５０をフィルム状の外装部材６０の内部に収容したものである。
【０１３７】
正極リード５１および負極リード５２は、それぞれ、外装部材６０の内部から外部に向かい例えば同一方向に導出されている。正極リード５１および負極リード５２は、例えば、アルミニウム、銅、ニッケルあるいはステンレス等の金属材料によりそれぞれ構成されており、それぞれ薄板状または網目状とされている。
【０１３８】
外装部材６０は、例えば、金属層の両面に樹脂層が形成されたラミネートフィルムからなる。ラミネートフィルムは、金属層のうち電池外側に露出する面に外側樹脂層が形成され、巻回電極体５０等の発電要素に対向する電池内側面に内側樹脂層が形成される。
【０１３９】
金属層は、水分、酸素、光の進入を防ぎ内容物を守る最も重要な役割を担っており、軽さ、伸び性、価格、加工のしやすさからアルミニウム（Ａｌ）が最もよく使われる。外側樹脂層は、外観の美しさや強靱さ、柔軟性等を有し、ナイロンまたはポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等の樹脂材料が用いられる。内側樹脂層は、熱や超音波で溶け、互いに融着する部分であるため、ポリオレフィン樹脂が適切であり、無延伸ポリプロピレン（ＣＰＰ）が多用される。金属層と外側樹脂層および内側樹脂層との間には、必要に応じて接着剤層を設けてもよい。
【０１４０】
外装部材６０は、例えば深絞りにより内側樹脂層側から外側樹脂層の方向に向けて形成された、巻回電極体５０を収容する凹部が設けられており、内側樹脂層が巻回電極体５０と対向するように配設されている。外装部材６０の対向する内側樹脂層同士は、凹部の外縁部において融着等により互いに密着されている。外装部材６０と正極リード５１および負極リード５２との間には、外装部材６０の内側樹脂層と、金属材料からなる正極リード５１および負極リード５２との接着性を向上させるための密着フィルム６１が配置されている。密着フィルム６１は、金属材料との接着性の高い樹脂材料からなり、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレンや、これら材料が変性された変性ポリエチレンあるいは変性ポリプロピレン等のポリオレフィン樹脂により構成されている。
【０１４１】
なお、外装部材６０は、金属層がアルミニウム（Ａｌ）からなるアルミラミネートフィルムに代えて、他の構造を有するラミネートフィルム、ポリプロピレン等の高分子フィルムあるいは金属フィルムにより構成するようにしてもよい。
【０１４２】
図８は、図７に示した巻回電極体５０のＩ−Ｉ線に沿った断面構造を表すものである。巻回電極体５０は、正極５３と負極５４とをセパレータ５５およびゲル電解質５６を介して積層し、巻回したものであり、最外周部は必要に応じて保護テープ５７により保護されている。
【０１４３】
［正極］
正極５３は、正極集電体５３Ａの片面あるいは両面に正極活物質層５３Ｂが設けられた構造を有している。正極集電体５３Ａ、正極活物質層５３Ｂの構成は、上述した第２の実施の形態の正極集電体２１Ａおよび正極活物質層２１Ｂと同様である。
【０１４４】
［負極］
負極５４は、負極集電体５４Ａの片面あるいは両面に負極活物質層５４Ｂが設けられた構造を有しており、負極活物質層５４Ｂと正極活物質層５３Ｂとが対向するように配置されている。負極集電体５４Ａ、負極活物質層５４Ｂの構成は、上述した第２の実施の形態の負極集電体２２Ａおよび負極活物質層２２Ｂと同様である。
【０１４５】
［セパレータ］
セパレータ５５は、第１の実施の形態にかかるセパレータ１と同様である。
【０１４６】
［非水電解質］
ゲル電解質５６は非水電解質であり、非水電解液と非水電解液を保持する保持体となる高分子化合物とを含み、いわゆるゲル状となっている。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、電池の漏液を防止することができるので好ましい。なお、第４の実施の形態における非水電解質電池６２においては、ゲル電解質５６の代わりに第２の実施の形態と同様の非水電解液を用いてもよい。
【０１４７】
（４−２）非水電解質電池の製造方法
この非水電解質電池６２は、例えば、次のようにして製造することができる。
【０１４８】
［正極および負極の製造方法］
正極５３および負極５４は、第２の実施の形態と同様の方法により作製することができる。
【０１４９】
［非水電解質電池の組み立て］
正極５３および負極５４のそれぞれの両面に、非水電解液と、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ゲル電解質５６を形成する。そののち、正極集電体５３Ａの端部に正極リード５１を溶接により取り付けると共に、負極集電体５４Ａの端部に負極リード５２を溶接により取り付ける。
【０１５０】
次に、ゲル電解質５６が形成された正極５３と負極５４とをセパレータ５５を介して積層し積層体としたのち、この積層体をその長手方向に巻回して、最外周部に保護テープ５７を接着して巻回電極体５０を形成する。最後に、例えば、外装部材６０の間に巻回電極体５０を挟み込み、外装部材６０の外縁部同士を熱融着等により密着させて封入する。その際、正極リード５１および負極リード５２と外装部材６０との間には密着フィルム６１を挿入する。これにより、図７および図８に示した非水電解質電池６２が完成する。
【０１５１】
また、この非水電解質電池６２は、次のようにして作製してもよい。まず、上述したようにして正極５３および負極５４を作製し、正極５３および負極５４に正極リード５１および負極リード５２を取り付けたのち、正極５３と負極５４とをセパレータ５５を介して積層して巻回し、最外周部に保護テープ５７を接着して、巻回電極体５０を形成する。次に、この巻回電極体５０を外装部材６０に挟み、一辺を除く外周縁部を熱融着して袋状とし、外装部材６０の内部に収納する。続いて、非水電解液とともに、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等の他の材料とを含む電解質用組成物を用意し、外装部材６０の内部に注入する。
【０１５２】
電解質用組成物を注入したのち、外装部材６０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ゲル電解質５６を形成し、図７および図８に示した非水電解質電池６２を組み立てる。
【０１５３】
さらに、非水電解質電池６２においてゲル電解質５６の代わりに非水電解液を用いる場合には、正極５３と負極５４とをセパレータ５５を介して積層して巻回し、最外周部に保護テープ５７を接着して、巻回電極体５０を形成する。次に、この巻回電極体５０を外装部材６０に挟み、一辺を除く外周縁部を熱融着して袋状とし、外装部材６０の内部に収納する。続いて、非水電解液を外装部材６０の内部に注入し、外装部材６０の開口部を真空雰囲気下で熱融着して密封することにより、非水電解質電池６２を組み立てる。
【０１５４】
（４−３）ラミネートフィルム型非水電解質電池の他の例
第４の実施の形態では、巻回電極体５０が外装部材６０で外装された非水電解質電池６２について説明したが、図９Ａ〜図９Ｃに示すように、巻回電極体５０の代わりに積層電極体７０を用いてもよい。図９Ａは、積層電極体７０を収容した非水電解質電池６２の外観図である。図９Ｂは、外装部材６０に積層電極体７０が収容される様子を示す分解斜視図である。図９Ｃは、図９Ａに示す非水電解質電池６２の底面側からの外観を示す外観図である。
【０１５５】
積層電極体７０は、矩形状の正極７３および負極７４をセパレータ７５を介して積層し、固定部材７６で固定した積層電極体７０を用いる。積層電極体７０からは、正極７３と接続された正極リード７１および負極７４と接続された負極リード７２とが導出されており、正極リード７１および負極リード７２と外装部材６０との間には密着フィルム６１が設けられる。
【０１５６】
なお、ゲル電解質５６の形成方法または非水電解液の注液方法、および外装部材６０の熱融着方法は、（４−２）で記載した巻回電極体５０を用いる場合と同様である。
【０１５７】
＜効果＞
第４の実施の形態では、第２の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【０１５８】
５．第５の実施の形態
第５の実施の形態では、第１の実施の形態にかかるセパレータを用いたラミネートフィルム型非水電解質電池の電池パックの例について説明する。
【０１５９】
以下、第５の実施の形態のラミネートフィルム型非水電解質電池の電池パックについて、図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明では、巻回電極体を硬質ラミネートフィルムおよび軟質ラミネートフィルムで外装したものを電池セルと称し、電池セルに回路基板を接続し、トップカバーおよびリアカバーを嵌合したものを電池パックと称する。電池パックおよび電池セルにおいて、正極端子および負極端子の導出側をトップ部、トップ部と対向する側をボトム部、トップ部とボトム部とを除く二辺をサイド部と称する。また、サイド部−サイド部方向の長さを幅方向、トップ部−ボトム部方向の長さを高さと称する。
【０１６０】
（５−１）電池パックの構成
図１０は、第５の実施の形態にかかる電池パック９０の一構成例を示す斜視図である。図１１は、電池セル８０の構造を示す分解斜視図である。図１２は、第５の実施の形態にかかる電池セル８０の製造途中の状態を示す上面図および側面図である。図１３は、電池セル８０における断面構造を示す断面図である。
【０１６１】
電池パック９０は、例えば、角形または扁平型を有する非水電解質電池の電池パックであって、図１０に示すように、両端が開放されて開口が形成されており、外装材内に巻回電極体５０が収納されてなる電池セル８０と、電池セル８０の両端の開口にそれぞれ嵌合されたトップカバー８２ａおよびボトムカバー８２ｂとを備える。なお、電池パック９０に収容される巻回電極体５０は、第４の実施の形態と同様の巻回電極体５０を用いることができる。電池セル８０からは、巻回電極体５０と接続された正極リード５１と負極リード５２とが、密着フィルム６１を介して外装材の融着部から外部に導出され、正極リード５１と負極リード５２とが回路基板８１と接続されている。
【０１６２】
図１１および図１２に示すように、外装材は、全体としては板状を有し、面方向から見ると矩形状を有する硬質ラミネートフィルム８３と、硬質ラミネートフィルム８３よりもサイド部方向の長さが短い矩形状を有する軟質ラミネートフィルム８５からなる。電池セル８０の両端の開口は、全体としては矩形状を有し、その両短辺が外側に向かって楕円の円弧をなすように膨らんでいる。
【０１６３】
電池セル８０は、凹部８６が設けられた軟質ラミネートフィルム８５と、凹部８６に収納された巻回電極体５０と、巻回電極体５０を収納した凹部８６の開口を覆うように設けられた硬質ラミネートフィルム８３とからなる。硬質ラミネートフィルム８３は、巻回電極体５０が収納された凹部８６を包み込んだ状態において、両サイドの短辺同士が当接するか、わずかな隙間を隔てて対向するように設定されている。また、硬質ラミネートフィルム８３のトップ側長辺には、図１１および図１２に示すように、切り欠き部８４が設けられていてもよい。切り欠き部８４は、電池セル８０の正面から見て両短辺に位置するように設けられる。切り欠き部８４を設けることにより、トップカバー８２ａの嵌合を容易にすることができる。
【０１６４】
また、硬質ラミネートフィルム８３と軟質ラミネートフィルム８５とが封止された封止部からは、巻回電極体５０の正極５３および負極５４とそれぞれ電気的に接続された正極リード５１および負極リード５２が導出されている。
【０１６５】
トップカバー８２ａおよびボトムカバー８２ｂは、電池セル８０の両端の開口に嵌合可能な形状を有し、具体的には、正面から見ると、全体としては矩形状を有し、その両短辺が外側に向かって楕円の円弧をなすように膨らんでいる。なお、正面とは、トップ側から電池セル８０を見る方向を示している。
【０１６６】
［外装材］
図１１および図１２に示すように、この外装材は、巻回電極体５０を収納するための凹部８６が設けられた軟質ラミネートフィルム８５と、この軟質ラミネートフィルム８５上に凹部８６を覆うようにして重ねられる硬質ラミネートフィルム８３とからなる。
【０１６７】
［軟質ラミネートフィルム］
軟質ラミネートフィルム８５は、第４の実施の形態における外装部材６０と同様の構成を有している。特に、軟質ラミネートフィルム８５は、金属層として軟質の金属材料、例えば焼きなまし処理済みのアルミニウム（ＪＩＳ Ａ８０２１Ｐ−Ｏ）または（ＪＩＳ Ａ８０７９Ｐ−Ｏ）等が用いられる点に特徴を有している。
【０１６８】
［硬質ラミネートフィルム］
軟質ラミネートフィルム８５は、曲げた後の形状を維持し、外部からの変形に耐える機能を有する。このため、金属層として硬質の金属材料、例えばアルミニウム（Ａｌ）、ステンレス（ＳＵＳ）、鉄（Ｆｅ）、銅（Ｃｕ）あるいはニッケル（Ｎｉ）等の金属材料が用いられ、特に焼きなまし処理なしの硬質アルミニウム（ＪＩＳ Ａ３００３Ｐ−Ｈ１８）または（ＪＩＳ Ａ３００４Ｐ−Ｈ１８）、もしくはオーステナイト系ステンレス（ＳＵＳ３０４）等が用いられる点に特徴を有している。
【０１６９】
［巻回電極体］
巻回電極体５０は、第４の実施の形態と同様の構成とすることができる。また、第４の実施の形態の他の例で説明した積層電極体７０を用いてもよい。
【０１７０】
［非水電解液、ゲル電解質］
電池セル８０に注液される非水電解液もしくは正極５３および負極５４の表面に形成されるゲル電解質は、第２の実施の形態と同様の構成とすることができる。
【０１７１】
［セパレータ］
セパレータ５５は、本技術のセパレータ１を用いることができる。また、第１の実施の形態における基材２をセパレータとし、熱吸収層３を正極５３および負極５４の表面に設ける構成としてもよい。
【０１７２】
［回路基板］
回路基板８１は、巻回電極体５０の正極リード５１および負極リード５２が電気的に接続されるものである。回路基板８１には、ヒューズ、熱感抵抗素子（Positive Temperature Coefficient；ＰＴＣ素子）、サーミスタ等の温度保護素子を含む保護回路の他、電池パックを識別するためのＩＤ抵抗等がマウントされ、更に複数個（例えば３個）の接点部が形成されている。保護回路には、充放電制御ＦＥＴ（Field Effect Transistor；電界効果トランジスタ）、電池セル８０の監視と充放電制御ＦＥＴの制御を行うＩＣ（Integrated Circuit）等が設けられている。
【０１７３】
熱感抵抗素子は巻回電極体と直列に接続され、電池の温度が設定温度に比して高くなると、電気抵抗が急激に高くなって電池に流れる電流を実質的に遮断する。ヒューズも巻回電極体と直列に接続され、電池に過電流が流れると、自身の電流により溶断して電流を遮断する。また、ヒューズはその近傍にヒータ抵抗が設けられており、過電圧時にはヒータ抵抗の温度が上昇することにより溶断して電流を遮断する。
【０１７４】
また、電池セル８０の端子電圧が満充電電圧よりも高い充電禁止電圧以上となると、電池セル８０が発熱・発火等危険な状態になる可能性がある。このため、保護回路は電池セル８０の電圧を監視し、電池セル８０が充電禁止電圧に達した場合には、充電制御ＦＥＴをオフして充電を禁止する。さらに電池セル８０の端子電圧が放電禁止電圧以下まで過放電し、電池セル８０電圧が０Ｖになると電池セル８０が内部ショート状態となり再充電不可能となる可能性がある。このため、電池セル８０電圧を監視して放電禁止電圧に達した場合には、放電制御ＦＥＴをオフして放電を禁止する。
【０１７５】
［トップカバー］
トップカバー８２ａは、電池セル８０のトップ側開口に嵌合されるものであり、トップカバー８２ａの外周の一部または全部に沿って、トップ側開口に嵌合するための側壁が設けられている。電池セル８０とトップカバー８２ａとは、トップカバー８２ａの側壁と、硬質ラミネートフィルム８３の端部内面とが熱融着されて接着される。
【０１７６】
トップカバー８２ａには、回路基板８１が収納される。トップカバー８２ａには、回路基板８１の複数の接点部が外部に露出するように、接点部に対応する位置に複数の開口が設けられている。回路基板８１の接点部は、トップカバー８２ａの開口を通じて電子機器と接触する。これにより、電池パック９０と電子機器とが電気的に接続される。このようなトップカバー８２ａは、射出成型により予め作製される。
【０１７７】
［ボトムカバー］
ボトムカバー８２ｂは、電池セル８０のボトム側開口に嵌合されるものであり、ボトムカバー８２ｂの外周の一部または全部に沿って、ボトム側開口に嵌合するための側壁が設けられている。電池セル８０とボトムカバー８２ｂとは、ボトムカバー８２ｂの側壁と、硬質ラミネートフィルム８３の端部内面とが熱融着されて接着される。
【０１７８】
このようなボトムカバー８２ｂは、射出成型により予め作製される。また、電池セル８０を金型に設置し、ボトム部にホットメルト樹脂を流し込むことにより、電池セル８０と一体に成型する方法を用いることも可能である。
【０１７９】
（５−２）電池パックの作製方法
【０１８０】
［電池セルの作製］
軟質ラミネートフィルム８５の凹部８６に巻回電極体５０を収容し、凹部８６を覆うように硬質ラミネートフィルム８３が配置される。このとき、硬質ラミネートフィルム８３の内側樹脂層と、軟質ラミネートフィルム８５の内側樹脂層とが対向するように硬質ラミネートフィルム８３と軟質ラミネートフィルム８５とを配設する。この後、硬質ラミネートフィルム８３および軟質ラミネートフィルム８５を、凹部８６の周縁に沿って封止する。封止は、図示しない金属製のヒータヘッドを用い、硬質ラミネートフィルム８３の内側樹脂層と、軟質ラミネートフィルム８５の内側樹脂層とを減圧しながら熱融着することにより行う。
【０１８１】
硬質ラミネートフィルム８３の内側樹脂層と、軟質ラミネートフィルム８５の内側樹脂層とを減圧しながら熱融着する際、熱融着していない一辺から非水電解液を注液する。もしくは、正極および負極の両面に予めゲル電解質を形成し、巻回電極体５０を形成してもよい。
【０１８２】
次に、図１３に示すように、硬質ラミネートフィルム８３の短辺同士が当接するように硬質ラミネートフィルム８３を変形する。このとき、硬質ラミネートフィルム８３と軟質ラミネートフィルム８５との間に、硬質ラミネートフィルム８３の内側樹脂層および軟質ラミネートフィルム８５の外側樹脂層の双方との接着性が高い樹脂材料からなる接着フィルム８７を挿入する。続いて、硬質ラミネートフィルム８３の短辺の合わせ目が位置する一面に対してヒータヘッドで加熱することにより、硬質ラミネートフィルム８３の内側樹脂層と軟質ラミネートフィルム８５の外側樹脂層とが熱融着されて電池セル８０が得られる。なお、接着フィルム８７を用いる代わりに、硬質ラミネートフィルム８３の内側樹脂層の表面に、軟質ラミネートフィルム８５の外側樹脂層との接着性が高い樹脂からなる接着層を設けて熱融着してもよい。
【０１８３】
［電池パックの作製］
続いて、電池セル８０から導出された正極リード５１と負極リード５２とを回路基板８１に接続した後、回路基板８１を、トップカバー８２ａに収納し、トップカバー８２ａを電池セル８０のトップ側開口に嵌合する。また、ボトムカバー８２ｂを、電池セル８０のボトム側開口に嵌合する。
【０１８４】
最後に、トップカバー８２ａおよびボトムカバー８２ｂの嵌合部をそれぞれヒータヘッドにより加熱し、トップカバー８２ａおよびボトムカバー８２ｂと、硬質ラミネートフィルム８３の内側樹脂層とを熱融着する。これにより、電池パック９０が作製される。
【０１８５】
＜効果＞
第５の実施の形態では、第２の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【０１８６】
６．第６の実施の形態
第６の実施の形態では、第１の実施の形態にかかるセパレータを用いた非水電解質電池が備えられた電池パックについて説明する。
【０１８７】
図１４は、本技術の非水電解質電池を電池パックに適用した場合の回路構成例を示すブロック図である。電池パックは、組電池３０１、外装、充電制御スイッチ３０２ａと、放電制御スイッチ３０３ａとを備えるスイッチ部３０４、電流検出抵抗３０７、温度検出素子３０８、制御部３１０を備えている。
【０１８８】
また、電池パックは、正極端子３２１および負極端子３２２を備え、充電時には正極端子３２１および負極端子３２２がそれぞれ充電器の正極端子、負極端子に接続され、充電が行われる。また、電子機器使用時には、正極端子３２１および負極端子３２２がそれぞれ電子機器の正極端子、負極端子に接続され、放電が行われる。
【０１８９】
組電池３０１は、複数の非水電解質電池３０１ａを直列および／または並列に接続してなる。この非水電解質電池３０１ａは本技術の非水電解質電池である。なお、図１４では、６つの非水電解質電池３０１ａが、２並列３直列（２Ｐ３Ｓ）に接続された場合が例として示されているが、その他、ｎ並列ｍ直列（ｎ，ｍは整数）のように、どのような接続方法でもよい。
【０１９０】
スイッチ部３０４は、充電制御スイッチ３０２ａおよびダイオード３０２ｂ、ならびに放電制御スイッチ３０３ａおよびダイオード３０３ｂを備え、制御部３１０によって制御される。ダイオード３０２ｂは、正極端子３２１から組電池３０１の方向に流れる充電電流に対して逆方向で、負極端子３２２から組電池３０１の方向に流れる放電電流に対して順方向の極性を有する。ダイオード３０３ｂは、充電電流に対して順方向で、放電電流に対して逆方向の極性を有する。なお、例では＋側にスイッチ部を設けているが、−側に設けてもよい。
【０１９１】
充電制御スイッチ３０２ａは、電池電圧が過充電検出電圧となった場合にＯＦＦされて、組電池３０１の電流経路に充電電流が流れないように充放電制御部によって制御される。充電制御スイッチのＯＦＦ後は、ダイオード３０２ｂを介することによって放電のみが可能となる。また、充電時に大電流が流れた場合にＯＦＦされて、組電池３０１の電流経路に流れる充電電流を遮断するように、制御部３１０によって制御される。
【０１９２】
放電制御スイッチ３０３ａは、電池電圧が過放電検出電圧となった場合にＯＦＦされて、組電池３０１の電流経路に放電電流が流れないように制御部３１０によって制御される。放電制御スイッチ３０３ａのＯＦＦ後は、ダイオード３０３ｂを介することによって充電のみが可能となる。また、放電時に大電流が流れた場合にＯＦＦされて、組電池３０１の電流経路に流れる放電電流を遮断するように、制御部３１０によって制御される。
【０１９３】
温度検出素子３０８は例えばサーミスタであり、組電池３０１の近傍に設けられ、組電池３０１の温度を測定して測定温度を制御部３１０に供給する。電圧検出部３１１は、組電池３０１およびそれを構成する各非水電解質電池３０１ａの電圧を測定し、この測定電圧をＡ／Ｄ変換して、制御部３１０に供給する。電流測定部３１３は、電流検出抵抗３０７を用いて電流を測定し、この測定電流を制御部３１０に供給する。
【０１９４】
スイッチ制御部３１４は、電圧検出部３１１および電流測定部３１３から入力された電圧および電流を基に、スイッチ部３０４の充電制御スイッチ３０２ａおよび放電制御スイッチ３０３ａを制御する。スイッチ制御部３１４は、非水電解質電池３０１ａのいずれかの電圧が過充電検出電圧もしくは過放電検出電圧以下になったとき、また、大電流が急激に流れたときに、スイッチ部３０４に制御信号を送ることにより、過充電および過放電、過電流充放電を防止する。
【０１９５】
ここで、例えば、非水電解質電池がリチウムイオン二次電池であり、負極活物質としてＬｉ／Ｌｉ⁺に対して０Ｖ近くでリチウム合金となる材料を用いた場合には、過充電検出電圧が例えば４．２０Ｖ±０．０５Ｖと定められ、過放電検出電圧が例えば２．４Ｖ±０．１Ｖと定められる。
【０１９６】
充放電スイッチは、例えばＭＯＳＦＥＴ等の半導体スイッチを使用できる。この場合ＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオードがダイオード３０２ｂおよび３０３ｂとして機能する。充放電スイッチとして、Ｐチャンネル型ＦＥＴを使用した場合は、スイッチ制御部３１４は、充電制御スイッチ３０２ａおよび放電制御スイッチ３０３ａのそれぞれのゲートに対して、制御信号ＤＯおよびＣＯをそれぞれ供給する。充電制御スイッチ３０２ａおよび放電制御スイッチ３０３ａはＰチャンネル型である場合、ソース電位より所定値以上低いゲート電位によってＯＮする。すなわち、通常の充電および放電動作では、制御信号ＣＯおよびＤＯをローレベルとし、充電制御スイッチ３０２ａおよび放電制御スイッチ３０３ａをＯＮ状態とする。
【０１９７】
そして、例えば過充電もしくは過放電の際には、制御信号ＣＯおよびＤＯをハイレベルとし、充電制御スイッチ３０２ａおよび放電制御スイッチ３０３ａをＯＦＦ状態とする。
【０１９８】
メモリ３１７は、ＲＡＭやＲＯＭからなり例えば不揮発性メモリであるＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable Read Only Memory）等からなる。メモリ３１７では、制御部３１０で演算された数値や 、製造工程の段階で測定された各非水電解質電池３０１ａの初期状態における電池の内部抵抗値等が予め記憶され、また適宜、書き換えも可能である。 （また、非水電解質電池３０１ａの満充電容量を記憶させておくことで、制御部３１０とともに例えば残容量を算出することができる。
【０１９９】
温度検出部３１８では、温度検出素子３０８を用いて温度を測定し、異常発熱時に充放電制御を行ったり、残容量の算出における補正を行う。
【０２００】
７．第７の実施の形態
第７の実施の形態では、第２〜第４の実施の形態にかかる非水電解質電池および第５および第６の実施の形態にかかる電池パックを搭載した電子機器、電動車両および蓄電装置等の機器について説明する。第２〜第５の実施の形態で説明した非水電解質電池および電池パックは、電子機器や電動車両、蓄電装置等の機器に電力を供給するために使用することができる。
【０２０１】
電子機器として、例えばノート型パソコン、ＰＤＡ（携帯情報端末）、携帯電話、コードレスフォン子機、ビデオムービー、デジタルスチルカメラ、電子書籍、電子辞書、音楽プレイヤー、ラジオ、ヘッドホン、ゲーム機、ナビゲーションシステム、メモリーカード、ペースメーカー、補聴器、電動工具、電気シェーバー、冷蔵庫、 エアコン、テレビ、ステレオ、温水器、電子レンジ、食器洗い器、洗濯機、乾燥器、照明機器、玩具、医療機器、ロボット、ロードコンディショナー、信号機等が挙げられる。
【０２０２】
また、電動車両としては鉄道車両、ゴルフカート、電動カート、電気自動車（ハイブリッド自動車を含む）等が挙げられ、これらの駆動用電源または補助用電源として用いられる。
【０２０３】
蓄電装置としては、住宅をはじめとする建築物用または発電設備用の電力貯蔵用電源等が挙げられる。
【０２０４】
以下では、上述した適用例のうち、本技術の非水電解質電池を適用した蓄電装置を用いた蓄電システムの具体例を説明する。
【０２０５】
この蓄電システムは、例えば下記の様な構成が挙げられる。第１の蓄電システムは、再生可能エネルギーから発電を行う発電装置によって蓄電装置が充電される蓄電システムである。第２の蓄電システムは、蓄電装置を有し、蓄電装置に接続される電子機器に電力を供給する蓄電システムである。第３の蓄電システムは、蓄電装置から、電力の供給を受ける電子機器である。これらの蓄電システムは、外部の電力供給網と協働して電力の効率的な供給を図るシステムとして実施される。
【０２０６】
さらに、第４の蓄電システムは、蓄電装置から電力の供給を受けて車両の駆動力に変換する変換装置と、蓄電装置に関する情報に基いて車両制御に関する情報処理を行なう制御装置とを有する電動車両である。第５の蓄電システムは、他の機器とネットワークを介して信号を送受信する電力情報送受信部とを備え、送受信部が受信した情報に基づき、上述した蓄電装置の充放電制御を行う電力システムである。第６の蓄電システムは、上述した蓄電装置から、電力の供給を受け、または発電装置または電力網から蓄電装置に電力を供給する電力システムである。以下、蓄電システムについて説明する。
【０２０７】
（７−１）応用例としての住宅における蓄電システム
本技術の非水電解質電池を用いた蓄電装置を住宅用の蓄電システムに適用した例について、図１５を参照して説明する。例えば住宅１０１用の蓄電システム１００においては、火力発電１０２ａ、原子力発電１０２ｂ、水力発電１０２ｃ等の集中型電力系統１０２から電力網１０９、情報網１１２、スマートメータ１０７、パワーハブ１０８等を介し、電力が蓄電装置１０３に供給される。これと共に、家庭内発電装置１０４等の独立電源から電力が蓄電装置１０３に供給される。蓄電装置１０３に供給された電力が蓄電される。蓄電装置１０３を使用して、住宅１０１で使用する電力が給電される。住宅１０１に限らずビルに関しても同様の蓄電システムを使用できる。
【０２０８】
住宅１０１には、家庭内発電装置１０４、電力消費装置１０５、蓄電装置１０３、各装置を制御する制御装置１１０、スマートメータ１０７、各種情報を取得するセンサ１１１が設けられている。各装置は、電力網１０９および情報網１１２によって接続されている。家庭内発電装置１０４として、太陽電池、燃料電池等が利用され、発電した電力が電力消費装置１０５および／または蓄電装置１０３に供給される。電力消費装置１０５は、冷蔵庫１０５ａ、空調装置１０５ｂ、テレビジョン受信機１０５ｃ、風呂１０５ｄ等である。さらに、電力消費装置１０５には、電動車両１０６が含まれる。電動車両１０６は、電気自動車１０６ａ、ハイブリッドカー１０６ｂ、電気バイク１０６ｃである。
【０２０９】
蓄電装置１０３に対して、本技術の非水電解質電池が適用される。本技術の非水電解質電池は、例えば上述したリチウムイオン二次電池によって構成されていてもよい。スマートメータ１０７は、商用電力の使用量を測定し、測定された使用量を、電力会社に送信する機能を備えている。電力網１０９は、直流給電、交流給電、非接触給電の何れか一つまたは複数を組み合わせてもよい。
【０２１０】
各種のセンサ１１１は、例えば人感センサ、照度センサ、物体検知センサ、消費電力センサ、振動センサ、接触センサ、温度センサ、赤外線センサ等である。各種のセンサ１１１により取得された情報は、制御装置１１０に送信される。センサ１１１からの情報によって、気象の状態、人の状態等が把握されて電力消費装置１０５を自動的に制御してエネルギー消費を最小とすることができる。さらに、制御装置１１０は、住宅１０１に関する情報をインターネットを介して外部の電力会社等に送信することができる。
【０２１１】
パワーハブ１０８によって、電力線の分岐、直流交流変換等の処理がなされる。制御装置１１０と接続される情報網１１２の通信方式としては、ＵＡＲＴ(Universal Asynchronous Receiver-Transceiver：非同期シリアル通信用送受信回路）等の通信インターフェースを使う方法、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、ＺｉｇＢｅｅ、Ｗｉ−Ｆｉ等の無線通信規格によるセンサーネットワークを利用する方法がある。Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ方式は、マルチメディア通信に適用され、一対多接続の通信を行うことができる。ＺｉｇＢｅｅは、ＩＥＥＥ（Institute of Electrical and Electronics Engineers）８０２．１５．４の物理層を使用するものである。ＩＥＥＥ８０２．１５．４は、ＰＡＮ（Personal Area Network）またはＷ（Wireless）ＰＡＮと呼ばれる短距離無線ネットワーク規格の名称である。
【０２１２】
制御装置１１０は、外部のサーバ１１３と接続されている。このサーバ１１３は、住宅１０１、電力会社、サービスプロバイダーの何れかによって管理されていてもよい。サーバ１１３が送受信する情報は、たとえば、消費電力情報、生活パターン情報、電力料金、天気情報、天災情報、電力取引に関する情報である。これらの情報は、家庭内の電力消費装置（たとえばテレビジョン受信機）から送受信してもよいが、家庭外の装置（たとえば、携帯電話機等）から送受信してもよい。これらの情報は、表示機能を持つ機器、たとえば、テレビジョン受信機、携帯電話機、ＰＤＡ(Personal Digital Assistants)等に、表示されてもよい。
【０２１３】
各部を制御する制御装置１１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）等で構成され、この例では、蓄電装置１０３に格納されている。制御装置１１０は、蓄電装置１０３、家庭内発電装置１０４、電力消費装置１０５、各種のセンサ１１１、サーバ１１３と情報網１１２により接続され、例えば、商用電力の使用量と、発電量とを調整する機能を有している。なお、その他にも、電力市場で電力取引を行う機能等を備えていてもよい。
【０２１４】
以上のように、電力が火力１０２ａ、原子力１０２ｂ、水力１０２ｃ等の集中型電力系統１０２のみならず、家庭内発電装置１０４（太陽光発電、風力発電）の発電電力を蓄電装置１０３に蓄えることができる。したがって、家庭内発電装置１０４の発電電力が変動しても、外部に送出する電力量を一定にしたり、または、必要なだけ放電するといった制御を行うことができる。例えば、太陽光発電で得られた電力を蓄電装置１０３に蓄えると共に、夜間は料金が安い深夜電力を蓄電装置１０３に蓄え、昼間の料金が高い時間帯に蓄電装置１０３によって蓄電した電力を放電して利用するといった使い方もできる。
【０２１５】
なお、この例では、制御装置１１０が蓄電装置１０３内に格納される例を説明したが、スマートメータ１０７内に格納されてもよいし、単独で構成されていてもよい。さらに、蓄電システム１００は、集合住宅における複数の家庭を対象として用いられてもよいし、複数の戸建て住宅を対象として用いられてもよい。
【０２１６】
（７−２）応用例としての車両における蓄電システム
本技術を車両用の蓄電システムに適用した例について、図１６を参照して説明する。図１６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。
【０２１７】
このハイブリッド車両２００には、エンジン２０１、発電機２０２、電力駆動力変換装置２０３、駆動輪２０４ａ、駆動輪２０４ｂ、車輪２０５ａ、車輪２０５ｂ、バッテリー２０８、車両制御装置２０９、各種センサ２１０、充電口２１１が搭載されている。バッテリー２０８に対して、上述した本技術の非水電解質電池が適用される。
【０２１８】
ハイブリッド車両２００は、電力駆動力変換装置２０３を動力源として走行する。電力駆動力変換装置２０３の一例は、モータである。バッテリー２０８の電力によって電力駆動力変換装置２０３が作動し、この電力駆動力変換装置２０３の回転力が駆動輪２０４ａ、２０４ｂに伝達される。なお、必要な個所に直流−交流（ＤＣ−ＡＣ）あるいは逆変換（ＡＣ−ＤＣ変換）を用いることによって、電力駆動力変換装置２０３が交流モータでも直流モータでも適用可能である。各種センサ２１０は、車両制御装置２０９を介してエンジン回転数を制御したり、図示しないスロットルバルブの開度（スロットル開度）を制御したりする。各種センサ２１０には、速度センサ、加速度センサ、エンジン回転数センサ等が含まれる。
【０２１９】
エンジン２０１の回転力は発電機２０２に伝えられ、その回転力によって発電機２０２により生成された電力をバッテリー２０８に蓄積することが可能である。
【０２２０】
図示しない制動機構によりハイブリッド車両２００が減速すると、その減速時の抵抗力が電力駆動力変換装置２０３に回転力として加わり、この回転力によって電力駆動力変換装置２０３により生成された回生電力がバッテリー２０８に蓄積される。
【０２２１】
バッテリー２０８は、ハイブリッド車両２００の外部の電源に接続されることで、その外部電源から充電口２１１を入力口として電力供給を受け、受けた電力を蓄積することも可能である。
【０２２２】
図示しないが、非水電解質電池に関する情報に基いて車両制御に関する情報処理を行う情報処理装置を備えていてもよい。このような情報処理装置としては、例えば、電池の残量に関する情報に基づき、電池残量表示を行う情報処理装置等がある。
【０２２３】
なお、以上は、エンジンで動かす発電機で発電された電力、或いはそれをバッテリーに一旦貯めておいた電力を用いて、モータで走行するシリーズハイブリッド車を例として説明した。しかしながら、エンジンとモータの出力がいずれも駆動源とし、エンジンのみで走行、モータのみで走行、エンジンとモータ走行という３つの方式を適宜切り替えて使用するパラレルハイブリッド車に対しても本技術は有効に適用可能である。さらに、エンジンを用いず駆動モータのみによる駆動で走行する所謂、電動車両に対しても本技術は有効に適用可能である。
【実施例】
【０２２４】
以下、実施例により本技術を詳細に説明する。なお、本技術は、下記の実施例の構成に限定されるものではない。
【０２２５】
＜実施例１−１＞〜＜実施例１−４８＞及び＜比較例１−１＞〜＜比較例１−１６＞
下記の実施例１−１〜実施例１−４８及び比較例１−１〜比較例１−１６では、熱吸収層の単位面積あたり熱容量と、単位体積あたり熱容量とを調整したセパレータを用いて、本技術の効果を確認した。
【０２２６】
＜実施例１−１＞
［正極の作製］
正極活物質であるコバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ₂）９１質量％と、導電材であるカーボンブラック６質量％と、結着剤であるポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）３質量％とを混合して正極合剤を調製し、この正極合剤を分散媒であるＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）に分散させて正極合剤スラリーとした。この正極合剤スラリーを厚さ１２μｍの帯状アルミニウム箔からなる正極集電体の両面に、正極集電体の一部が露出するようにして塗布した。この後、塗布した正極合剤スラリーの分散媒を蒸発・乾燥させ、ロールプレスにて圧縮成型することにより、正極活物質層を形成した。最後に、正極端子を正極集電体露出部に取り付け、正極を形成した。
【０２２７】
［負極の作製］
負極活物質であるシリコン（Ｓｉ）粒子８５質量％と、導電材であるカーボンブラック
１０質量％と、結着剤であるポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）５質量％とを混合して負極合剤を調製し、この負極合剤を分散媒であるＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）に分散させて負極合剤スラリーとした。この負極合剤スラリーを厚さ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。
【０２２８】
［セパレータの作製］
基材として厚さ９μｍ、空孔率３５％のポリエチレン（ＰＥ）製微多孔性フィルムを用いた。この基材の両面に、下記の様にして熱吸収層を形成した。まず、吸熱粒子である平均粒径０．３μｍのアルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃、比熱０．８Ｊ／ｇＫ）と、樹脂材料であるポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）とを質量比で９：１となるように混合し、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）に分散させて樹脂溶液を作製した。続いて、この樹脂溶液を、基材の両面に同じ厚みかつ均一に塗布した後、樹脂溶液が塗布された基材を超音波により水を振動させた水浴に浸漬して相分離させ、樹脂溶液中のＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）を除去した。
【０２２９】
その後、樹脂溶液が塗布された基材を乾燥機中にくぐらせることにより、水と残留ＮＭＰを除去し、基材と、樹脂材料およびアルミナからなる熱吸収層とが積層されたセパレータを作製した。
【０２３０】
この際、単位面積あたりのアルミナ量を、樹脂溶液の塗布厚みによって調節した。具体的には、単位面積あたりのアルミナ量が基材の表裏合わせて０．０００７５ｇ／ｃｍ²となるように厚み調整をおこない、熱吸収層の単位面積あたりの熱容量の総和が０．０００６Ｊ／Ｋｃｍ²（０．０００７５[ｇ／ｃｍ²]×０．８［Ｊ／ｇＫ］）となるようにした。
【０２３１】
また、単位体積あたりのアルミナの充填量は、熱吸収層の相分離時に加える超音波のエネルギーと、樹脂溶液の固形分比率によって調整した。具体的には、単位体積あたりのアルミナ量が基材の表裏合わせて０．５ｇ／ｃｍ³となるように、基材両面の熱吸収層の総厚を１５μｍ（０．０００７５[ｇ／ｃｍ²]÷０．５［ｇ／ｃｍ³］）に調整し、熱吸収層の単位体積あたりの熱容量の総和が０．４Ｊ／Ｋｃｍ³（０．５[ｇ／ｃｍ³]×０．８［Ｊ／ｇＫ］）となるようにした。これにより、単位面積あたりの熱容量が０．０００６Ｊ／Ｋｃｍ²、単位体積あたりの熱容量が０．４Ｊ／Ｋｃｍ³の熱吸収層を備えるセパレータを得た。
【０２３２】
超音波での振動を加えた後の熱吸収層は、樹脂溶液塗布時の厚みよりも厚みが大きくなる。超音波のエネルギーを調整することにより、完成後の熱吸収層の厚みを調整し、単位面積あたりの熱容量を一定としたまま、単位体積あたりの熱容量を調整することができる。
【０２３３】
［非水電解液の調整］
炭酸エチレン（ＥＣ）と炭酸ビニレン（ＶＣ）と炭酸ジエチル（ＤＥＣ）とを、質量比３０：１０：６０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。
【０２３４】
［円筒型電池の組み立て］
正極および負極と、熱吸着層が両面に形成されたセパレータとを、正極、セパレータ、負極、セパレータの順に積層し、長手方向に多数回巻回させた後、巻き終わり部分を粘着テープで固定することにより巻回電極体を形成した。次に、正極端子を電池蓋と接合された安全弁に接合すると共に、負極リードを負極缶に接続した。巻回電極体を一対の絶縁板で挟んで電池缶の内部に収納した後、巻回電極体の中心にセンターピンを挿入した。
【０２３５】
続いて、円筒型の電池缶の内部に絶縁板の上から非水電解液を注液した。最後に、電池缶の開放部に、安全弁、ディスクホルダ、遮断ディスクからなる安全弁機構、ＰＴＣ素子ならびに電池蓋を、絶縁封口ガスケットを介してかしめることにより密閉した。これにより、電池形状が直径１８ｍｍ、高さ６５ｍｍ（ＩＣＲ１８６５０サイズ）、電池容量が３５００ｍＡｈである、図４に示す円筒型電池を作製した。
【０２３６】
＜実施例１−２＞〜＜実施例１−７＞
セパレータの熱吸収層形成時において、超音波の強さを調整することにより、熱吸収層の厚みを調整して、熱吸収層の単位体積あたりの熱容量が表１に示す値となるようにした。これにより、単位面積あたりの熱容量が０．０００６Ｊ／Ｋｃｍ²であり、単位体積あたりの熱容量がそれぞれ０．２Ｊ／Ｋｃｍ³、０．３Ｊ／Ｋｃｍ³、１．０Ｊ／Ｋｃｍ³、１．２Ｊ／Ｋｃｍ³および１．３Ｊ／Ｋｃｍ³である熱吸収層を備える実施例１−２〜実施例１−７のセパレータをそれぞれ作製した。このセパレータをそれぞれ用いて、実施例１−２〜実施例１−７の円筒型電池を作製した。
【０２３７】
＜実施例１−８＞〜＜実施例１−１２＞
基材に対する樹脂溶液塗布時において、樹脂溶液の塗布厚みによって熱吸収層の単位面積あたりの熱容量を調節した。具体的には、熱吸収層の単位面積あたりの熱容量がそれぞれ０．０００２Ｊ／Ｋｃｍ²、０．０００３Ｊ／Ｋｃｍ²、０．００１０Ｊ／Ｋｃｍ²、０．００１３Ｊ／Ｋｃｍ²、０．００１５Ｊ／Ｋｃｍ²となるようにした。続いて、セパレータの熱吸収層形成時において、超音波のエネルギーを調整することにより、熱吸収層の厚みをそれぞれ調整して、熱吸収層の単位体積あたりの熱容量が０．４Ｊ／Ｋｃｍ³となるようにし、実施例１−８〜実施例１−１２のセパレータをそれぞれ作製した。このセパレータをそれぞれ用いて、実施例１−８〜実施例１−１２の円筒型電池を作製した。
【０２３８】
＜実施例１−１３＞〜＜実施例１−２４＞
負極活物質層形成時に、負極活物質としてシリコン粉末の代わりに炭素スズ複合材料を用いた。炭素スズ複合材料としては、スズ（Ｓｎ）とコバルト（Ｃｏ）と炭素（Ｃ）とを構成元素として含み、組成がスズの含有量が２２質量％、コバルトの含有量が５５質量％、炭素の含有量が２３質量％、スズおよびコバルトの合計に対するスズの割合（Ｃｏ／（Ｓｎ＋Ｃｏ））が７１．４質量％であるＳｎＣｏＣ含有材料を用いた。
【０２３９】
負極活物質としてＳｎＣｏＣ含有材料粉末８０質量％と、導電剤として黒鉛１２質量％と、結着剤としてポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）８質量％とを混合して負極合剤とした。続いて、Ｎ−メチル−２−ピロリドンに負極合剤を分散させて、ペースト状の負極合剤スラリーを調製した。この負極合剤スラリーを用いた以外は実施例１−１〜実施例１−１２と同様にして実施例１−１３〜実施例１−２４の円筒型電池をそれぞれ作製した。
【０２４０】
＜実施例１−２５＞〜＜実施例１−３６＞
負極活物質層形成時に、負極活物質としてシリコン粉末の代わりにチタン酸リチウム（Ｌｉ₄Ｔｉ₅Ｏ₁₂）を用いた。負極活物質としてチタン酸リチウム（Ｌｉ₄Ｔｉ₅Ｏ₁₂）８５質量％と、導電剤として黒鉛１０質量％と、結着剤としてポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）５質量％とを混合して負極合剤とした。続いて、Ｎ−メチル−２−ピロリドンに負極合剤を分散させて、ペースト状の負極合剤スラリーを調製した。この負極合剤スラリーを用いた以外は実施例１−１〜実施例１−１２と同様にして実施例１−２５〜実施例１−３６の円筒型電池をそれぞれ作製した。
【０２４１】
＜実施例１−３７＞〜＜実施例１−４８＞
負極活物質層形成時に、負極活物質としてシリコン粉末の代わりに黒鉛を用いた。負極活物質として平均粒径２０μｍの粒状黒鉛粉末９６質量％と、結着剤としてスチレン−ブタジエン共重合体のアクリル酸変性体１．５質量％と、増粘剤としてカルボキシメチルセルロース１．５質量％とを混合して負極合剤とし、さらに適量の水を加えて攪拌することにより、負極合剤スラリーを調製した。この負極合剤スラリーを用いた以外は実施例１−１〜実施例１−１２と同様にして実施例１−１３〜実施例１−２４の円筒型電池をそれぞれ作製した。
【０２４２】
＜比較例１−１＞
厚さ２３μｍのポリエチレン製微多孔性フィルムをセパレータとして用いた以外は実施例１−１と同様にして比較例１−１の円筒型電池を作製した。
【０２４３】
＜比較例１−２＞
セパレータの熱吸収層の単位面積あたりの熱容量が０．０００１Ｊ／Ｋｃｍ²となるように樹脂溶液の塗布量を調整したセパレータを用いた以外は実施例１−１と同様にして比較例１−２の円筒型電池を作製した。
【０２４４】
＜比較例１−３＞
相分離時に浴槽に超音波を加えずに熱吸収層を形成したセパレータを用いた以外は実施例１−１と同様にして比較例１−３の円筒型電池を作製した。比較例１−３では、熱吸収層形成時に超音波を加えなかったため、単位体積あたりの熱容量が小さくならず、単位体積あたりの熱容量が２．０Ｊ／Ｋｃｍ³となった。
【０２４５】
＜比較例１−４＞
セパレータの熱吸収層の単位面積あたりの熱容量が０．０００１Ｊ／Ｋｃｍ²となるように樹脂溶液の塗布量を調整するとともに、相分離時に浴槽に超音波を加えずに熱吸収層を形成したセパレータを用いた以外は実施例１−１と同様にして比較例１−４の円筒型電池を作製した。比較例１−４では、熱吸収層形成時に超音波を加えなかったため、単位体積あたりの熱容量が小さくならず、単位体積あたりの熱容量が２．０Ｊ／Ｋｃｍ³となった。
【０２４６】
＜比較例１−５＞
負極活物質として炭素スズ複合材料を用い、負極合剤スラリーを実施例１−１３と同様の構成とした以外は、比較例１−１と同様にして比較例１−１の円筒型電池を作製した。
【０２４７】
＜比較例１−６＞〜＜比較例１−８＞
負極活物質として炭素スズ複合材料を用い、負極合剤スラリーを実施例１−１３と同様の構成とした以外は、比較例１−２〜比較例１−４と同様にして比較例１−６〜比較例１−８の円筒型電池をそれぞれ作製した。
【０２４８】
＜比較例１−９＞
負極活物質としてチタン酸リチウム（Ｌｉ₄Ｔｉ₅Ｏ₁₂）を用い、負極合剤スラリーを実施例１−２５と同様の構成とした以外は、比較例１−１と同様にして比較例１−１の円筒型電池を作製した。
【０２４９】
＜比較例１−１０＞〜＜比較例１−１２＞
負極活物質としてチタン酸リチウム（Ｌｉ₄Ｔｉ₅Ｏ₁₂）を用い、負極合剤スラリーを実施例１−２５と同様の構成とした以外は、比較例１−２〜比較例１−４と同様にして比較例１−１０〜比較例１−１２の円筒型電池をそれぞれ作製した。
【０２５０】
＜比較例１−１３＞
負極活物質として黒鉛を用い、負極合剤スラリーを実施例１−３７と同様の構成とした以外は、比較例１−１と同様にして比較例１−１の円筒型電池を作製した。
【０２５１】
＜比較例１−１４＞〜＜比較例１−１６＞
負極活物質として黒鉛を用い、負極合剤スラリーを実施例１−３７と同様の構成とした以外は、比較例１−２〜比較例１−４と同様にして比較例１−１４〜比較例１−１６の円筒型電池をそれぞれ作製した。
【０２５２】
［電池の評価：短絡試験］
作製した各実施例および各比較例の円筒型電池について、電池外部にて正極および負極を電気的に短絡させ、円筒型電池の発熱温度の測定およびガス噴出の有無の確認を行った。
短絡時において、円筒型電池の発熱温度が１００℃以下である場合は安全状態であると判断した。この場合、セパレータのシャットダウンや、円筒型電池がもつ安全弁機構の作用、電池内部での断線等により、電池は１００℃以下の発熱を伴うものの、その後は電池が使用できない状態となって電池の温度が低下し、それ以上の危険性は生じない。なお、電池の最高温度が８０℃以下であれば、安全弁機構が作用するものの、セパレータのシャットダウンや電池内部での断線が生じないため、電池温度が低下した際には安全弁機構が通常時の状態に回復し、電池が引き続き使用可能であるためより好ましい。
【０２５３】
また、電池からガスが噴出した場合には、危険状態であると判断した。セパレータのシャットダウン、安全弁機構の作用および電池内部での断線等が生じても、正極が著しい過熱状態になった場合には正極が熱分解反応をおこし、電池内部からガスが噴出してしまう。
【０２５４】
以下の表１および表２に、評価結果を示す。
【０２５５】
【表１】

【０２５６】
【表２】

【０２５７】
表１および表２から分かるように、セパレータの熱吸収層の単位面積あたりの熱容量が０．０００２Ｊ／Ｋｃｍ²以上であり、かつ単位体積あたりの熱容量が１．５Ｊ／Ｋｃｍ²以下である実施例１−１〜実施例１−１２では、短絡試験において電池が安全状態であることが確認された。
【０２５８】
一方、セパレータの熱吸収層の単位面積あたりの熱容量が０．０００２Ｊ／Ｋｃｍ²未満の比較例１−２、単位体積あたりの熱容量が１．５Ｊ／Ｋｃｍ³を超える比較例１−３および単位面積あたりの熱容量および単位体積あたりの熱容量が上記範囲を外れる比較例１−４では、短絡試験において電池が危険状態となることが分かった。
【０２５９】
＜実施例２−１＞〜＜実施例２−７０＞および＜比較例２−１＞
実施例２−１〜実施例２−７０および比較例２−１では、セパレータの熱吸収層を構成する吸熱粒子と樹脂材料とを代えて本技術の効果を確認した。
【０２６０】
＜実施例２−１＞
実施例１−１と同様にして、厚さ９μｍのポリエチレン製微多孔性フィルム上に、吸熱粒子としてアルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃、比熱０．８Ｊ／ｇＫ）を、樹脂材料としてポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）を用い、単位面積あたりの熱容量の総和が０．０００６Ｊ／Ｋｃｍ²、単位体積あたりの熱容量の総和が０．４Ｊ／Ｋｃｍ³となるように作製した片面厚さ７．５μｍ（両面厚さ１５μｍ）の熱吸収層を有するセパレータを用い、負極活物質としてシリコン（Ｓｉ）粉末を用いた円筒型電池を作製した。
【０２６１】
＜実施例２−２＞
セパレータの熱吸収層に用いる樹脂材料として、ポリフッ化ビニリデンの代わりにポリイミドを用いた以外は実施例２−１と同様にして円筒型電池を作製した。
【０２６２】
＜実施例２−３＞
セパレータの熱吸収層に用いる樹脂材料として、ポリフッ化ビニリデンの代わりに全芳香族ポリアミド（アラミド）を用いた以外は実施例２−１と同様にして円筒型電池を作製した。
【０２６３】
＜実施例２−４＞
セパレータの熱吸収層に用いる樹脂材料として、ポリフッ化ビニリデンの代わりにポリアクリロニトリルを用いた以外は実施例２−１と同様にして円筒型電池を作製した。
【０２６４】
＜実施例２−５＞
セパレータの熱吸収層に用いる樹脂材料として、ポリフッ化ビニリデンの代わりにポリビニルアルコールを用いた以外は実施例２−１と同様にして円筒型電池を作製した。
【０２６５】
＜実施例２−６＞
セパレータの熱吸収層に用いる樹脂材料として、ポリフッ化ビニリデンの代わりにポリエーテルを用いた以外は実施例２−１と同様にして円筒型電池を作製した。
【０２６６】
＜実施例２−７＞
セパレータの熱吸収層に用いる樹脂材料として、ポリフッ化ビニリデンの代わりにアクリル酸樹脂を用いた以外は実施例２−１と同様にして円筒型電池を作製した。
【０２６７】
＜実施例２−８＞〜＜実施例２−１４＞
セパレータの熱吸収層に用いる吸熱粒子として、アルミナの代わりにジルコニア（ＺｒＯ₂、比熱０．７Ｊ／ｇＫ）を用いた以外は、実施例２−１〜実施例２−７とそれぞれ同様にして円筒型電池を作製した。なお、ジルコニアとアルミナとは比熱が異なり、ジルコニアの比熱はアルミナの比熱よりも小さい。このため、単位面積あたりの熱容量の総和を０．０００６Ｊ／Ｋｃｍ²とするために、単位面積あたりのジルコニア量を実施例２−１〜実施例２−７の単位面積あたりのアルミナ量よりも多くすることにより調整した。
【０２６８】
具体的には、単位面積あたりのジルコニア量を０．０００８６ｇ／ｃｍ²とすることにより、熱吸収層の単位面積あたりの熱容量の総和が０．０００６Ｊ／Ｋｃｍ²（０．０００８６[ｇ／ｃｍ²]×０．７［Ｊ／ｇＫ］）となるようにした。以下、同様にして吸熱粒子の塗布量を調整して熱吸収層の単位面積あたりの熱容量を一定とした。
【０２６９】
＜実施例２−１５＞〜＜実施例２−２１＞
セパレータの熱吸収層に用いる吸熱粒子として、アルミナの代わりにイットリア（Ｙ₂Ｏ₃、比熱０．５Ｊ／ｇＫ）を用いた以外は、実施例２−１〜実施例２−７とそれぞれ同様にして円筒型電池を作製した。
【０２７０】
＜実施例２−２２＞〜＜実施例２−２８＞
セパレータの熱吸収層に用いる吸熱粒子として、アルミナの代わりにチタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ₃、比熱０．８Ｊ／ｇＫ）を用いた以外は、実施例２−１〜実施例２−７とそれぞれ同様にして円筒型電池を作製した。
【０２７１】
＜実施例２−２９＞〜＜実施例２−３５＞
セパレータの熱吸収層に用いる吸熱粒子として、アルミナの代わりにチタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ₃、比熱０．８Ｊ／ｇＫ）を用いた以外は、実施例２−１〜実施例２−７とそれぞれ同様にして円筒型電池を作製した。
【０２７２】
＜実施例２−３６＞〜＜実施例２−４２＞
セパレータの熱吸収層に用いる吸熱粒子として、アルミナの代わりにシリカ（ＳｉＯ₂、比熱０．８Ｊ／ｇＫ）を用いた以外は、実施例２−１〜実施例２−７とそれぞれ同様にして円筒型電池を作製した。
【０２７３】
＜実施例２−４３＞〜＜実施例２−４９＞
セパレータの熱吸収層に用いる吸熱粒子として、アルミナの代わりにゼオライト（Ｎａ₁₂［（ＡｌＯ₂）₁₂（ＳｉＯ₂）₁₂］・２７Ｈ₂Ｏ、比熱１．０Ｊ／ｇＫ）を用いた以外は、実施例２−１〜実施例２−７とそれぞれ同様にして円筒型電池を作製した。
【０２７４】
＜実施例２−５０＞〜＜実施例２−５６＞
セパレータの熱吸収層に用いる吸熱粒子として、アルミナの代わりに硫酸バリウム（ＢａＳＯ₄、比熱０．９Ｊ／ｇＫ）を用いた以外は、実施例２−１〜実施例２−７とそれぞれ同様にして円筒型電池を作製した。
【０２７５】
＜実施例２−５７＞〜＜実施例２−６３＞
セパレータの熱吸収層に用いる吸熱粒子として、アルミナの代わりにチタニア（ＴｉＯ₂、比熱０．８Ｊ／ｇＫ）を用いた以外は、実施例２−１〜実施例２−７とそれぞれ同様にして円筒型電池を作製した。
【０２７６】
＜実施例２−６４＞〜＜実施例２−７０＞
セパレータの熱吸収層に用いる吸熱粒子として、アルミナの代わりにマグネシア（ＭｇＯ、比熱１．０Ｊ／ｇＫ）を用いた以外は、実施例２−１〜実施例２−７とそれぞれ同様にして円筒型電池を作製した。
【０２７７】
＜比較例２−１＞
厚さ２３μｍのポリエチレン製微多孔性フィルムをセパレータとして用いた以外は実施例２−１と同様にして円筒型電池を作製した。
【０２７８】
［電池の評価：短絡試験］
作製した各実施例および各比較例の円筒型電池について、実施例１−１と同様にして短絡試験を行った。
【０２７９】
以下の表３および表４に、評価結果を示す。
【０２８０】
【表３】

【０２８１】
【表４】

【０２８２】
表３および表４から分かるように、単位面積あたりの熱容量の総和が０．０００６Ｊ／Ｋｃｍ²、単位体積あたりの熱容量の総和が０．４Ｊ／Ｋｃｍ³となるように作製した熱吸収層を有するセパレータを用いた各実施例の円筒型電池では、短絡試験における発熱温度が８０℃以下と低く、安全性が高かった。一方、上述の様な熱吸収層を有しないセパレータでは、短絡試験において円筒型電池が危険状態となった。
【０２８３】
＜実施例３−１＞〜＜実施例３−７０＞および＜比較例３−１＞
負極活物質としてシリコンの代わりに実施例１−１３と同様の炭素スズ複合材料を用いた以外は実施例２−１〜実施例２−７０および比較例２−１と同様にして、実施例３−１〜実施例３−７０および比較例３−１の円筒型電池をそれぞれ作製した。なお、負極活物質層を形成する負極合剤スラリーは、実施例１−１３と同様の組成とした。
【０２８４】
［電池の評価：短絡試験］
作製した各実施例および各比較例の円筒型電池について、実施例１−１と同様にして短絡試験を行った。
【０２８５】
以下の表５および表６に、評価結果を示す。
【０２８６】
【表５】

【０２８７】
【表６】

【０２８８】
表５および表６から分かるように、単位面積あたりの熱容量の総和が０．０００６Ｊ／Ｋｃｍ²、単位体積あたりの熱容量の総和が０．４Ｊ／Ｋｃｍ³となるように作製した熱吸収層を有するセパレータを用いた各実施例の円筒型電池では、負極活物質として炭素スズ複合材料を用いた場合であっても、短絡試験における発熱温度が８０℃未満と低く、安全性が高かった。一方、上述の様な熱吸収層を有しないセパレータでは、短絡試験において円筒型電池が危険状態となった。
【０２８９】
＜実施例４−１＞〜＜実施例４−７０＞および＜比較例４−１＞
負極活物質としてシリコンの代わりに実施例１−２５と同様のチタン酸リチウムを用いた以外は実施例２−１〜実施例２−７０および比較例２−１と同様にして、実施例４−１〜実施例４−７０および比較例４−１の円筒型電池をそれぞれ作製した。なお、負極活物質層を形成する負極合剤スラリーは、実施例１−２５と同様の組成とした。
【０２９０】
［電池の評価：短絡試験］
作製した各実施例および各比較例の円筒型電池について、実施例１−１と同様にして短絡試験を行った。
【０２９１】
以下の表７および表８に、評価結果を示す。
【０２９２】
【表７】

【０２９３】
【表８】

【０２９４】
表７および表８から分かるように、単位面積あたりの熱容量の総和が０．０００６Ｊ／Ｋｃｍ²、単位体積あたりの熱容量の総和が０．４Ｊ／Ｋｃｍ³となるように作製した熱吸収層を有するセパレータを用いた各実施例の円筒型電池では、負極活物質としてチタン酸リチウムを用いた場合であっても、短絡試験における発熱温度が８０℃未満と低く、安全性が高かった。一方、上述の様な熱吸収層を有しないセパレータでは、短絡試験において円筒型電池が危険状態となった。
【０２９５】
＜実施例５−１＞〜＜実施例５−７０＞および＜比較例５−１＞
負極活物質としてシリコンの代わりに実施例１−２５と同様の黒鉛を用いた以外は実施例２−１〜実施例２−７０および比較例２−１と同様にして、実施例５−１〜実施例５−７０および比較例５−１の円筒型電池をそれぞれ作製した。なお、負極活物質層を形成する負極合剤スラリーは、実施例１−２５と同様の組成とした。
【０２９６】
［電池の評価：短絡試験］
作製した各実施例および各比較例の円筒型電池について、実施例１−１と同様にして短絡試験を行った。
【０２９７】
以下の表９および表１０に、評価結果を示す。
【０２９８】
【表９】

【０２９９】
【表１０】

【０３００】
表９および表１０から分かるように、単位面積あたりの熱容量の総和が０．０００６Ｊ／Ｋｃｍ²、単位体積あたりの熱容量の総和が０．４Ｊ／Ｋｃｍ³となるように作製した熱吸収層を有するセパレータを用いた各実施例の円筒型電池では、負極活物質として黒鉛を用いた場合であっても、短絡試験における発熱温度が８０℃未満と低く、安全性が高かった。一方、上述の様な熱吸収層を有しないセパレータでは、短絡試験において円筒型電池が危険状態となった。
【０３０１】
＜実施例６−１＞〜＜実施例６−６０＞
実施例６−１〜実施例６−６０では、電池構成、負極活物質、セパレータの熱吸収層の位置を変えて電池を作製し、本技術の効果を確認した。
【０３０２】
＜実施例６−１＞
実施例１−１と同様の円筒型電池を作製し、実施例６−１の円筒型電池とした。すなわち、電池構成は電池外装が円筒型外装缶、負極活物質はシリコンとした。また、セパレータは、厚さ９μｍのポリエチレン製微多孔性フィルムの両面に、吸熱粒子であるアルミナと、樹脂材料であるポリフッ化ビニリデンとからなる片面厚さ７．５μｍ（両面厚さ１５μｍ）の熱吸収層を設けた構成とした。
【０３０３】
＜実施例６−２＞
厚さ９μｍのポリエチレン製微多孔性フィルムの正極側面（電池作製時において正極と対向する面）のみに、片面厚さ１５μｍの熱吸収層を設けたセパレータを用いた以外は実施例６−１と同様にして円筒型電池を作製した。
【０３０４】
＜実施例６−３＞
厚さ９μｍのポリエチレン製微多孔性フィルムの負極側面（電池作製時において負極と対向する面）のみに、片面厚さ１５μｍの熱吸収層を設けたセパレータを用いた以外は実施例６−１と同様にして円筒型電池を作製した。
【０３０５】
＜実施例６−４＞〜＜実施例６−６＞
負極活物質として炭素スズ複合材料を用い、負極合剤スラリーを実施例１−１３と同様の構成とした以外は、実施例６−１〜実施例６−３と同様にして実施例６−４〜実施例６−６の円筒型電池をそれぞれ作製した。
【０３０６】
＜実施例６−７＞〜＜実施例６−９＞
負極活物質としてチタン酸リチウムを用い、負極合剤スラリーを実施例１−２５と同様の構成とした以外は、実施例６−１〜実施例６−３と同様にして実施例６−７〜実施例６−９の円筒型電池をそれぞれ作製した。
【０３０７】
＜実施例６−１０＞〜＜実施例６−１２＞
負極活物質として黒鉛を用い、負極合剤スラリーを実施例１−３７と同様の構成とした以外は、実施例６−１〜実施例６−３と同様にして実施例６−１０〜実施例６−１２の円筒型電池をそれぞれ作製した。
【０３０８】
＜実施例６−１３＞
正極、負極、セパレータおよび非水電解液のそれぞれの構成が実施例６−１と同様である角型電池を作製した。すなわち、電池構成は電池外装が角型外装缶、負極活物質はシリコンとした。また、セパレータは、厚さ９μｍのポリエチレン製微多孔性フィルムの両面に、吸熱粒子であるアルミナと、樹脂材料であるポリフッ化ビニリデンとからなる片面厚さ７．５μｍ（両面厚さ１５μｍ）の熱吸収層を設けた構成とした。以下、角型電池の組み立て方法を説明する。
【０３０９】
［角型電池の組み立て］
正極および負極と、熱吸着層が両面に形成されたセパレータとを、正極、セパレータ、負極、セパレータの順に積層し、長手方向に多数回、扁平形状に巻回させた後、巻き終わり部分を粘着テープで固定することにより巻回電極体を形成した。次に、図 に示すように、巻回電極体を角型の電池缶に収容した。続いて、電池蓋に設けられた電極ピンと、巻回電極体から導出された正極端子とを接続した後、電池缶を電池蓋にて封口し、電解液注入口から非水電解液を注入して封止部材にて封止し、密閉した。これにより、電池形状が厚さ５．２ｍｍ、幅３４ｍｍ、高さ３６ｍｍ（５２３４３６サイズ）、電池容量が１０００ｍＡｈである、図６に示す角型電池を作製した。
【０３１０】
＜実施例６−１４＞〜＜実施例６−２４＞
電池構成を実施例６−１３と同様の角型電池とした以外は、実施例６−２〜実施例６−１２と同様にして実施例６−１４〜実施例６−２４の角型電池をそれぞれ作製した。
【０３１１】
＜実施例６−２５＞
正極、負極、セパレータおよび非水電解液のそれぞれの構成が実施例６−１と同様であり、積層電極体とを軟質ラミネートフィルムで外装したラミネートフィルム型電池を作製した。すなわち、電池構成は電池外装がラミネートフィルム、電極体は積層型、負極活物質はシリコンとした。また、セパレータは、厚さ９μｍのポリエチレン製微多孔性フィルムの両面に、吸熱粒子であるアルミナと、樹脂材料であるポリフッ化ビニリデンとからなる片面厚さ７．５μｍ（両面厚さ１５μｍ）の熱吸収層を設けた構成とした。以下、ラミネートフィルム型電池の組み立て方法を説明する。
【０３１２】
［ラミネートフィルム型電池の組み立て］
矩形状の正極および負極と、熱吸着層が両面に形成されたセパレータとを、正極、セパレータ、負極、セパレータの順に積層して積層電極体を形成した。次に、積層電極体を軟質アルミニウム層を有するラミネートフィルムで外装し、積層電極体周辺の正極端子および負極端子の導出辺と、他の二辺とを熱融着してラミネートフィルムを袋状とした。続いて、熱融着されていない開口部から非水電解液を注入した後、減圧下で熱融着されていない一辺を熱融着して封止し、密閉した。これにより、電池形状が厚さ５．２ｍｍ、幅３４ｍｍ、高さ３６ｍｍ（５２３４３６サイズ）、電池容量が１０００ｍＡｈである、図９に示すラミネートフィルム型電池を作製した。
【０３１３】
＜実施例６−２６＞〜＜実施例６−３６＞
電池構成を実施例６−２５と同様のラミネートフィルム型電池とした以外は、実施例６−２〜実施例６−１２と同様にして実施例６−２６〜実施例６−２６のラミネートフィルム型電池をそれぞれ作製した。
【０３１４】
＜実施例６−３７＞
正極、負極、セパレータおよび非水電解液のそれぞれの構成が実施例６−１と同様であり、ゲル状の非水電解質と巻回電極体とを軟質ラミネートフィルムで外装したラミネートフィルム型電池を作製した。すなわち、電池構成は電池外装がラミネートフィルム、電極体は積層型、負極活物質はシリコンとした。また、セパレータは、厚さ９μｍのポリエチレン製微多孔性フィルムの両面に、吸熱粒子であるアルミナと、樹脂材料であるポリフッ化ビニリデンとからなる片面厚さ７．５μｍ（両面厚さ１５μｍ）の熱吸収層を設けた構成とした。以下、ラミネートフィルム型電池の組み立て方法を説明する。
【０３１５】
［ゲル電解質層の形成］
炭酸エチレン（ＥＣ）と炭酸プロピレン（ＰＣ）と炭酸ビニレン（ＶＣ）とを、質量比４９：４９：２で混合した非水溶媒に対して、電解質塩として六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ₆）を１ｍｏｌ／ｄｍ³の濃度で溶解させることにより、非水電解液を調製した。続いて、非水電解液を保持する高分子化合物として、セパレータの熱吸収層を構成する樹脂材料と同様にポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）を用い、非水電解液と、ポリフッ化ビニリデンと、可塑剤である炭酸ジメチル（ＤＭＣ）とを混合してゾル状の前駆体溶液を調製した。続いて、正極および負極の両面に、前駆体溶液を塗布し、乾燥させて可塑剤を除去した。これにより、正極および負極の表面にゲル電解質層を形成した。
【０３１６】
［ラミネートフィルム型電池の組み立て］
ゲル電解質層が両面に形成された正極および負極と、熱吸着層が両面に形成されたセパレータとを、正極、セパレータ、負極、セパレータの順に積層し、長手方向に多数回、扁平形状に巻回させた後、巻き終わり部分を粘着テープで固定することにより巻回電極体を形成した。
【０３１７】
次に、巻回電極体を軟質アルミニウム層を有するラミネートフィルムで外装し、巻回電極体周辺の正極端子および負極端子の導出辺と、他の二辺とを減圧下で熱融着して封止し、密閉した。これにより、電池形状が厚さ５．２ｍｍ、幅３４ｍｍ、高さ３６ｍｍ（５２３４３６サイズ）、電池容量が１０００ｍＡｈである、図７に示すラミネートフィルム型電池を作製した。
【０３１８】
＜実施例６−３８＞〜＜実施例６−４８＞
電池構成を実施例６−２５と同様のラミネートフィルム型電池とした以外は、実施例６−２〜実施例６−１２と同様にして実施例６−３８〜実施例６−４８のラミネートフィルム型電池をそれぞれ作製した。
【０３１９】
＜実施例６−４９＞
正極、負極、セパレータおよび非水電解液のそれぞれの構成が実施例６−１と同様であり、ゲル状の非水電解質と巻回電極体とを軟質ラミネートフィルムで外装したラミネートフィルム型電池を作製した。すなわち、電池構成は電池外装がラミネートフィルム、電極体は扁平巻回型、負極活物質はシリコンとした。また、セパレータは、厚さ９μｍのポリエチレン製微多孔性フィルムの両面に、吸熱粒子であるアルミナと、樹脂材料であるポリフッ化ビニリデンとからなる片面厚さ７．５μｍ（両面厚さ１５μｍ）の熱吸収層を設けた構成とした。以下、ラミネートフィルム型電池の組み立て方法を説明する。
【０３２０】
［ラミネートフィルム型電池の組み立て］
正極および負極と、熱吸着層が両面に形成されたセパレータとを、正極、セパレータ、負極、セパレータの順に積層し、長手方向に多数回、扁平形状に巻回させた後、巻き終わり部分を粘着テープで固定することにより巻回電極体を形成した。このとき、正極および負極の両面には、高分子材料に非水電解液を保持させることによってゲル状とされた非水電解質を塗布したものを用いた。
【０３２１】
次に、図１１に示すように、巻回電極体を軟質アルミニウム層を有する軟質ラミネートフィルムと、硬質アルミニウム層を有する硬質ラミネートフィルムとで外装し、巻回電極体周辺の正極端子および負極端子の導出辺と、他の三辺とを減圧下で熱融着して封止し、密閉した。この後、硬質ラミネートフィルムの両端を、硬質ラミネートフィルムの短辺同士が当接するようにして断面楕円形状に成型し、硬質ラミネートフィルムと、軟質ラミネートフィルムとの対向部分を貼着して電池セルとした。続いて、正極と接続された正極リードと、負極と接続された負極リードとを回路基板に接続し、回路基板をトップカバーに収容した。最後に、トップカバーとボトムカバーとをそれぞれ電池セルに挿入・接着し、電池形状が厚さ５．２ｍｍ、幅３４ｍｍ、高さ３６ｍｍ（５２３４３６サイズ）、電池容量が１０００ｍＡｈである、図１０に示すラミネートフィルム型電池を作製した。
【０３２２】
＜実施例６−５０＞〜＜実施例６−６０＞
電池構成を実施例６−２５と同様のラミネートフィルム型電池とした以外は、実施例６−２〜実施例６−１２と同様にして実施例６−５０〜実施例６−６０のラミネートフィルム型電池をそれぞれ作製した。
【０３２３】
［電池の評価：短絡試験］
作製した各実施例および各比較例の電池について、実施例１−１と同様にして短絡試験を行った。
【０３２４】
以下の表１１および表１２に、評価結果を示す。
【０３２５】
【表１１】

【０３２６】
【表１２】

【０３２７】
表１１および表１２から分かるように、単位面積あたりの熱容量の総和が０．０００６Ｊ／Ｋｃｍ²、単位体積あたりの熱容量の総和が０．４Ｊ／Ｋｃｍ³となるように作製した熱吸収層を有するセパレータを用いた場合、電池構成にかかわらず、短絡試験における発熱温度が８０℃未満と低く、安全性が高かった。
【０３２８】
特に、実施例６−１〜実施例６−３から、基材の両面に熱吸収層を設けたセパレータを用いた電池が最も安全性が高く、基材の一方の面に熱吸収層を設ける場合には、基材の正極側面に熱吸収層を設けるよりも、基材の負極側面に熱吸収層を設けた方がより効果的であることが分かった。
【０３２９】
以上、本技術を各実施の形態および実施例によって説明したが、本技術はこれらに限定されるものではなく、本技術の要旨の範囲内で種々の変形が可能である。例えば、基材の厚みおよび各材料の組成は、正極および負極の構成に合わせて設定すればよい。また、非水電解質電池は一次電池であってもよい。
【０３３０】
また、各実施の形態では、基材表面に熱吸収層を設けたセパレータを用いることを特徴としているが、熱吸収層は基材と正極および負極の少なくとも一方との境界に存在すればよい。このため、セパレータは従来の構成とし、正極表面もしくは負極表面の少なくとも一方に熱吸収層を形成してもよい。この場合、正極表面および負極表面に、無機粒子と樹脂材料とを溶解した樹脂溶液を面積あたりの熱容量が本技術の範囲となるように調整して所定量塗布するとともに、体積あたりの熱容量が本技術の範囲となるように超音波のエネルギーを調整する等して、熱吸収層を形成すればよい。
【０３３１】
なお、本技術は、以下の構成をとることもできる。
【０３３２】
［１］
多孔質膜からなる基材と、
上記基材の少なくとも一方の面に形成され、単位面積あたりの熱容量が０．０００２Ｊ／Ｋｃｍ²以上であり、かつ単位体積あたりの熱容量が１．５Ｊ／Ｋｃｍ³以下である多孔質の熱吸収層と
からなる非水電解質電池用セパレータ。
［２］
上記熱吸収層が、無機粒子と樹脂材料とを含有し、該無機粒子が該熱吸収層中に分散して存在する
請求項１に記載の非水電解質電池用セパレータ。
［３］
上記熱吸収層が、無機粒子と樹脂材料とを含有し、該無機粒子が三次元網目構造に形成された該樹脂材料に分散して担持される
請求項１に記載の非水電解質電池用セパレータ。
［４］
上記無機粒子の比熱が、０．５Ｊ／ｇＫ以上である
［１］または［２］に記載の非水電解質電池用セパレータ。
［５］
上記無機粒子が、少なくともアルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）を含む
［４］に記載の非水電解質電池用セパレータ。
［６］
上記樹脂材料の融点およびガラス転移温度の少なくとも一方が、１８０℃以上である
［１］〜［５］のいずれかに記載の非水電解質電池用セパレータ。
［７］
上記樹脂材料がポリフッ化ビニリデンである
［６］に記載の非水電解質電池用セパレータ。
［８］
上記熱吸収層の空孔率が、上記基材の空孔率よりも大きく、かつ７５％以下である
［１］〜［７］のいずれかに記載の非水電解質電池用セパレータ。
［９］
上記基材を構成する上記樹脂材料が、ポレオレフィン系樹脂を含む
［１］に記載の非水電解質電池用セパレータ。
［１０］
上記基材の空孔率が、２５％以上４０％以下である
［１］に記載の非水電解質電池用セパレータ。
［１１］
正極および負極がセパレータを介して対向する電極体と、
非水電解質と
を備え、
上記セパレータが、
多孔質膜からなる基材と、
上記基材の少なくとも一方の面に形成され、単位面積あたりの熱容量が０．０００２Ｊ／Ｋｃｍ²以上であり、かつ単位体積あたりの熱容量が１．５Ｊ／Ｋｃｍ³以下である多孔質の熱吸収層と
からなる
非水電解質電池。
［１２］
上記負極に含まれる負極活物質が、金属元素および半金属元素のうちの少なくとも１種を構成元素として含む材料からなる
［１１］に記載の非水電解質電池。
［１３］
正極および負極が多孔質膜からなるセパレータを介して対向する電極体と、
非水電解質と
上記セパレータと、該セパレータを介して対向する上記正極および上記負極の少なくとも一方との間に、単位面積あたりの熱容量が０．０００２Ｊ／Ｋｃｍ²以上であり、かつ単位体積あたりの熱容量が１．５Ｊ／Ｋｃｍ³以下である多孔質の熱吸収層と
を備える非水電解質電池。
［１４］
正極および負極が多孔質膜からなるセパレータを介して対向する電極体と、
上記セパレータと、該セパレータを介して対向する上記正極および上記負極の少なくとも一方との間に設けられる、単位面積あたりの熱容量が０．０００２Ｊ／Ｋｃｍ²以上であり、かつ単位体積あたりの熱容量が１．５Ｊ／Ｋｃｍ³以下である、樹脂材料を含む多孔質層に、非水電解液が保持されたゲル状の非水電解質と、
を備える非水電解質電池。
［１５］
［１１］または［１３］に記載の非水電解質電池と、
上記非水電解質電池を制御する制御部と、
上記非水電解質電池を内包する外装を有する
電池パック。
［１６］
［１１］または［１３］に記載の非水電解質電池を有し、
上記非水電解質電池から電力の供給を受ける
電子機器。
［１７］
［１１］または［１３］に記載の非水電解質電池と、
上記非水電解質電池から電力の供給を受けて車両の駆動力に変換する変換装置と、
上記非水電解質電池に関する情報に基づいて車両制御に関する情報処理を行う制御装置とを有する
電動車両。
［１８］
［１１］または［１３］に記載の非水電解質電池を有し、
上記非水電解質電池に接続される電子機器に電力を供給する蓄電装置。
［１９］
他の機器とネットワークを介して信号を送受信する電力情報制御装置を備え
上記電力情報制御装置が受信した情報に基づき、上記非水電解質電池の充放電制御を行う
［１８］に記載の蓄電装置。
［２０］
［１１］または［１３］に記載の非水電解質電池から電力の供給を受け、または、発電装置もしくは電力網から上記非水電解質電池に電力が供給される
電力システム。
【符号の説明】
【０３３３】
１１…電池缶、１２ａ，１２ｂ…絶縁板、１３…電池蓋、１４…安全弁、１４ａ…凸部、１５…ディスクホルダ、１６…遮断ディスク、１６ａ…孔部、１７…熱感抵抗素子、１８…ガスケット、１９…サブディスク、２０…巻回電極体、２１…正極、２１Ａ…正極集電体、２１Ｂ…正極活物質層、２２…負極、２２Ａ…負極集電体、２２Ｂ…負極活物質層、２３…セパレータ、２４…センターピン、２５…正極リード、２６…負極リード、３０…非水電解質電池、３１…外装缶、３２…電池蓋、３３…電極ピン、３４…絶縁体、３５…貫通孔、３６…内圧解放機構、３６ａ…第１の開口溝、３６ｂ…第２の開口溝、３７…電解液注入口、３８…封止部材、４０…巻回電極体、４１…正極端子、５０…巻回電極体、５１…正極リード、５２…負極リード、５３…正極、５３Ａ…正極集電体、５３Ｂ…正極活物質層、５４…負極、５４Ａ…負極集電体、５４Ｂ…負極活物質層、５５…セパレータ、５６…非水電解質、５７…保護テープ、６０…外装部材、６１…密着フィルム、７０…積層電極体、７１…正極リード、７２…負極リード、７３…正極、７４…負極、７５…セパレータ、７６…固定部材、８０…セル、８１…回路基板、８２ａ…トップカバー、８２ｂ…ボトムカバー、８３…硬質ラミネートフィルム、８４…切り欠き部、８５…軟質ラミネートフィルム、８６…凹部、８７…接着フィルム、９０…電池パック、１００…蓄電システム、１０１…住宅、１０２ａ…火力発電、１０２ｂ…原子力発電、１０２ｃ…水力発電、１０２…集中型電力系統、１０３…蓄電装置、１０４…家庭内発電装置、１０５…電力消費装置、１０５ａ…冷蔵庫、１０５ｂ…空調装置、１０５ｃ…テレビジョン受信機、１０５ｄ…風呂、１０６…電動車両、１０６ａ…電気自動車、１０６ｂ…ハイブリッドカー、１０６ｃ…電気バイク、１０７…スマートメータ、１０８…パワーハブ、１０９…電力網、１１０…制御装置、１１１…センサ、１１２…情報網、１１３…サーバ、２００…ハイブリッド車両、２０１…エンジン、２０２…発電機、２０３…電力駆動力変換装置、２０４ａ，２０４ｂ…駆動輪、２０５ａ，２０５ｂ…車輪、２０８…バッテリー、２０９…車両制御装置、２１０…各種センサ、２１１…充電口、３０１…組電池、３０１ａ…二次電池、３０２ａ…充電制御スイッチ、３０２ｂ…ダイオード、３０３ａ…放電制御スイッチ、３０３ｂ…ダイオード、３０４…スイッチ部、３０７…電流検出抵抗、３０８…温度検出素子、３１０…制御部、３１１…電圧検出部、３１３…電流測定部、３１４…スイッチ制御部、３１７…メモリ、３１８…温度検出部、３２１…正極端子、３２２…負極端子

【特許請求の範囲】
【請求項１】
多孔質膜からなる基材と、
上記基材の少なくとも一方の面に形成され、単位面積あたりの熱容量が０．０００２Ｊ／Ｋｃｍ²以上であり、かつ単位体積あたりの熱容量が１．５Ｊ／Ｋｃｍ³以下である多孔質の熱吸収層と
からなる非水電解質電池用セパレータ。
【請求項２】
上記熱吸収層が、無機粒子と、樹脂材料とを含有し、該無機粒子が該熱吸収層中に分散して存在する
請求項１に記載の非水電解質電池用セパレータ。
【請求項３】
上記熱吸収層が、無機粒子と、樹脂材料とを含有し、該無機粒子が三次元網目構造に形成された該樹脂材料に分散して担持される
請求項１に記載の非水電解質電池用セパレータ。
【請求項４】
上記無機粒子の比熱が、０．５Ｊ／ｇＫ以上である
請求項１に記載の非水電解質電池用セパレータ。
【請求項５】
上記無機粒子が、少なくともアルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）を含む
請求項４に記載の非水電解質電池用セパレータ。
【請求項６】
上記樹脂材料の融点およびガラス転移温度の少なくとも一方が、１８０℃以上である
請求項１に記載の非水電解質電池用セパレータ。
【請求項７】
上記樹脂材料がポリフッ化ビニリデンである
請求項６に記載の非水電解質電池用セパレータ。
【請求項８】
上記熱吸収層の空孔率が、上記基材の空孔率よりも大きく、かつ９５％以下である
請求項１に記載の非水電解質電池用セパレータ。
【請求項９】
上記基材を構成する上記樹脂材料が、ポレオレフィン系樹脂を含む
請求項１に記載の非水電解質電池用セパレータ。
【請求項１０】
上記基材の空孔率が、２５％以上４０％以下である
請求項１に記載の非水電解質電池用セパレータ。
【請求項１１】
正極および負極がセパレータを介して対向する電極体と、
非水電解質と
を備え、
上記セパレータが、
多孔質膜からなる基材と、
上記基材の少なくとも一方の面に形成され、単位面積あたりの熱容量が０．０００２Ｊ／Ｋｃｍ²以上であり、かつ単位体積あたりの熱容量が１．５Ｊ／Ｋｃｍ³以下である多孔質の熱吸収層と
からなる
非水電解質電池。
【請求項１２】
上記負極に含まれる負極活物質が、金属元素および半金属元素のうちの少なくとも１種を構成元素として含む材料からなる
請求項１１に記載の非水電解質電池。
【請求項１３】
正極および負極が多孔質膜からなるセパレータを介して対向する電極体と、
非水電解質と、
上記セパレータと、該セパレータを介して対向する上記正極および上記負極の少なくとも一方との間に、単位面積あたりの熱容量が０．０００２Ｊ／Ｋｃｍ²以上であり、かつ単位体積あたりの熱容量が１．５Ｊ／Ｋｃｍ³以下である多孔質の熱吸収層と
を備える非水電解質電池。
【請求項１４】
正極および負極が多孔質膜からなるセパレータを介して対向する電極体と、
上記セパレータと、該セパレータを介して対向する上記正極および上記負極の少なくとも一方との間に設けられる、単位面積あたりの熱容量が０．０００２Ｊ／Ｋｃｍ²以上であり、かつ単位体積あたりの熱容量が１．５Ｊ／Ｋｃｍ³以下である、樹脂材料を含む多孔質層に、非水電解液が保持されたゲル状の非水電解質と、
を備える非水電解質電池。
【請求項１５】
請求項１１に記載の非水電解質電池と、
上記非水電解質電池を制御する制御部と、
上記非水電解質電池を内包する外装を有する
電池パック。
【請求項１６】
請求項１１に記載の非水電解質電池を有し、
上記非水電解質電池から電力の供給を受ける
電子機器。
【請求項１７】
請求項１１に記載の非水電解質電池と、
上記非水電解質電池から電力の供給を受けて車両の駆動力に変換する変換装置と、
上記非水電解質電池に関する情報に基づいて車両制御に関する情報処理を行う制御装置とを有する
電動車両。
【請求項１８】
請求項１１に記載の非水電解質電池を有し、
上記非水電解質電池に接続される電子機器に電力を供給する蓄電装置。
【請求項１９】
他の機器とネットワークを介して信号を送受信する電力情報制御装置を備え
上記電力情報制御装置が受信した情報に基づき、上記非水電解質電池の充放電制御を行う
請求項１８に記載の蓄電装置。
【請求項２０】
請求項１１に記載の非水電解質電池から電力の供給を受け、または、発電装置もしくは電力網から上記非水電解質電池に電力が供給される
電力システム。

【図１】

【図３】

【図４】

【図５】

【図６】

【図７】

【図８】

【図９】

【図１０】

【図１１】

【図１２】

【図１３】

【図１４】

【図１５】

【図１６】

【図２】

【公開番号】特開２０１３−５４９７３（Ｐ２０１３−５４９７３Ａ）
【公開日】平成２５年３月２１日（２０１３．３．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９３３９７（Ｐ２０１１−１９３３９７）
【出願日】平成２３年９月５日（２０１１．９．５）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ
２．ＺＩＧＢＥＥ
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】