リチウムイオン電池、組電池、組電池モジュール、車両及びリチウムイオン電池の正極電極の製造方法
【課題】温度上昇に強く、かつ出力が取り出せるリチウムイオン電池を提供する。
【解決手段】リチウムイオン電池１であって、第１の正極材９と、その支持媒質に電解液を含有する第１の電解質１０とを備える電解液型正極層７と、第１の正極材９より熱安定性が低い第２の正極材１１と、第２の正極材１１から発生するガスをトラップ可能なガストラップ層１２とを備えるガス吸収強化正極層８とを有する正極電極４を備える。
【解決手段】リチウムイオン電池１であって、第１の正極材９と、その支持媒質に電解液を含有する第１の電解質１０とを備える電解液型正極層７と、第１の正極材９より熱安定性が低い第２の正極材１１と、第２の正極材１１から発生するガスをトラップ可能なガストラップ層１２とを備えるガス吸収強化正極層８とを有する正極電極４を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、リチウムイオン電池、組電池、組電池モジュール、車両及びリチウムイオン電池の正極電極の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
高容量電池は、長時間電気を流すことができる優れた電池である。一方、持っているエネルギーが大きいため、外部短絡のような異常が発生した場合に、電池の自己発熱により温度が上昇する。含リチウムニッケル酸化物や含リチウムコバルト酸化物、或いはニッケルやコバルトを含んだ多元系酸化物は、単位重量当たりの容量が高い正極材料であるが、温度が上昇すると比較的低温で酸素を発生するため、ガス化した電解液と共存し、電池が劣化しやすい（酸素発生により、電池が膨らんでしまうおそれがある）。そこで、例えば、ガスを吸収する容器を備えた電池が提案されている（特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平１１−１９１４００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、ガス吸収剤を容器に使用する構成の場合、ガス発生部位から容器の壁は距離があるため、ガスをトラップする機能が十分ではない。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、本発明に係るリチウムイオン電池は、負極電極と、正極電極と、その支持媒質に電解液を含有する電解質層とを有し、正極電極は、電解液型正極層と、電解液型正極層を有するガストラップ層とからなることを特徴とする。
【０００５】
本発明に係る組電池は、リチウムイオン電池を直並列接続したことを特徴とする。
【０００６】
本発明に係る組電池モジュールは、本発明に係る組電池を直並列接続したことを特徴とする。
【０００７】
本発明に係る車両は、本発明に係る組電池モジュールを用いたことを特徴とする。
【０００８】
本発明に係るリチウムイオン電池の正極電極の製造方法は、集電箔上にガス吸収強化正極層の前駆体溶液を塗布する第１の塗布工程と、塗布したガス吸収強化正極層の前駆体溶液を乾燥する第１の乾燥工程と、電解液型正極層の前駆体溶液を塗布する第２の塗布工程と、塗布した電解液型正極層の前駆体溶液を乾燥する第２の乾燥工程と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、温度上昇に強く、かつ出力が取り出せるリチウムイオン電池が提供される。
【００１０】
本発明によれば、温度上昇にも強く、かつ出力が取り出せる組電池、組電池モジュール及び車両が提供される。
【００１１】
本発明に係るリチウムイオン電池の正極電極の製造方法によれば、温度上昇に強いリチウムイオン電池の正極電極が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態に係るリチウムイオン電池、組電池、組電池モジュール、車両及びリチウムイオン電池の正極電極の製造方法を説明する。
【００１３】
第一実施形態
図１に、本発明の第一実施形態に係るリチウムイオン電池１を模式的に示す。図１は、本発明の第一実施形態に係るリチウムイオン電池１の断面図である。図２は、図１に示すリチウムイオン電池１の模式的な要部拡大図である。図３（ａ）は、ゲルポリマーを用いて構成した評価用電極を加熱したときの説明図である。図３（ｂ）は、電解液を用いて構成した評価用電極を加熱したときの説明図である。図４（ａ）は、本発明の第一実施形態に係るリチウムイオン電池１の変更例を示す模式的な要部拡拡大図である。図４（ｂ）は、本発明の第一実施形態に係るリチウムイオン電池１の他の変更例を示す模式的な要部拡拡大図である。
【００１４】
図１に示すように、本発明の第一実施形態に係るリチウムイオン電池１は、互いに平行をなす正極集電体２と、負極集電体３とを備える。正極集電体２の対向内側面には、表面に沿って正極電極４が形成されている。負極集電体３の対向内側面には、表面に沿って負極電極５が形成されている。そして、対向する正極電極４と負極電極５との間隙に電解質層（セパレータ）６が密接するように介在されている。
【００１５】
正極集電体２は、アルミニウム（Ａｌ）で形成されている。この正極集電体２に形成された正極電極４は、図２に示すように、電解質層６に接触する電解液型正極層７と、正極集電体２と接触するガス吸収強化正極層８とから構成されている。電解液型正極層７は、熱安定性の高い第１の正極材９と、支持媒質（不図示）に支持された電解液１０（つまり、その支持媒質に電解液１０を含有する第１の電解質）とを備える。ガス吸収強化正極層８は、第１の正極材９より熱安定性が低い第２の正極材１１と、第２の正極材１１から発生するガスをトラップ可能なガストラップ層１２とを備える。ここで、ガスは、酸素を主成分とするものである。
【００１６】
このリチウムイオン電池１の正極電極４は、正極集電体２となるアルミニウムで形成された集電箔上にガス吸収強化正極層８となる前駆体溶液を塗布する第１の塗布工程と、塗布したガス吸収強化正極層の前駆体溶液を乾燥する第１の乾燥工程と、電解液型正極層７となる前駆体溶液を塗布する第２の塗布工程と、塗布した電解液型正極層の前駆体溶液を乾燥する第２の乾燥工程とによって形成される。
【００１７】
負極集電体３は、銅（Ｃｕ）で形成されている。この負極集電体３に形成された負極電極５は、負極活物質と電解質支持塩とポリマーとを含んでいる。負極活物質としては、ハードカーボン、グラファイトカーボン、金属化合物、Ｌｉ金属化合物、Ｌｉ金属酸化物から選択される。なお、正極集電体２及び負極集電体３は、従来の二次電池において用いられているものであれば特に制限されず、アルミニウム、銅、ステンレス（ＳＵＳ）、チタン、ニッケルなど、導電性の材料から構成されるものであればよい。集電体の厚さは、１０〜５０μｍ程度であればよい。
【００１８】
電解質層６は、多孔質膜に電解液が染み込んだものである。多孔質膜としては、従来一般的に用いられているものであれば、特に制限なく用いることができる。例えば、微孔性ポリエチレンフィルム、微孔性ポリプロピレンフィルム、微孔性エチレン−プロピレンコポリマーフィルム等のポリオレフィン系樹脂の多孔膜又は不織布、これらの積層体等が挙げられる。これらは、電解質（電解液）との反応性を低く抑えることができるという優れた効果を有する。他に、ポリオレフリン系樹脂不織布又はポリオレフィン系樹脂多孔膜を補強材層に用い、この補強材層中にフッ化ビニリデン樹脂化合物を充填した複合樹脂膜等も挙げられる。電解液としては、ＬｉＢＯＢ（リチウムビスオキサイドボレート）、ＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＣｌＯ４、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＴａＦ６、ＬｉＡｌＣｌ４、Ｌｉ２Ｂ１０Ｃｌ１０等の無機酸陰イオン塩、ＬｉＣＦ３ＳＯ３、Ｌｉ（ＣＦ３ＳＯ２）２Ｎ、Ｌｉ（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）２Ｎ等の有機酸陰イオン塩の中から選ばれる、少なくとも１種類の電解質塩を含み、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、エチレンカーボネート（ＥＣ）等の環状カーボネート類；ジメチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、ジエチルカーボネート等の鎖状カーボネート類；テトラヒドロフラン、２−メチルテトラヒドロフラン、１，４−ジオキサン、１，２−ジメトキシエタン、１，２−ジブトキシエタン等のエーテル類；γ−ブチロラクトン等のラクトン類；アセトニトリル等のニトリル類；プロピオン酸メチル等のエステル類；ジメチルホルムアミド等のアミド類；酢酸メチル、蟻酸メチルの中から選ばれる少なくともから１種類又は２種以上を混合した、非プロトン性溶媒等の有機溶媒（可塑剤）を用いたもの等が使用できる。なお、電解質層６として固体電解質又は高分子ゲル電解質等からなる電解質層を採用してもよい。
【００１９】
本発明の第一実施形態に係るリチウムイオン電池１は、電池ケース等に収納される。電池ケースとしては、電池を使用する際の外部からの衝撃、環境劣化を防止し得るものを用いるとよい。例えば、高分子フィルムと金属箔を複合積層したラミネート素材からなる電池ケースをその周辺部を熱融着にて接合するか、あるいは、袋状にしたその開口部を熱融着することにより密閉されてなり、この熱融着部から正極リード端子、負極リード端子を取り出す構造としたものである。このとき正負極の各リード端子を取り出す個所は特に１箇所に限定されない。また電池ケースを構成する材質は上記のものに限定されず、プラスチック、金属、ゴム等、あるいはこれらの組み合わせによる材質が可能であり、形状もフィルム、板、箱状等のものを使用できる。また、ケース内側と外側とを導通するターミナルを設け、ターミナルの内側に集電体を、ターミナルの外側にリード端子を接続して電流を取り出す方法も適用できる。
【００２０】
本発明の第一実施形態に係るリチウムイオン電池１では、正極集電体２に接触するガス吸収強化正極層８において、温度上昇時に、熱安定性の低い正極活物質である第２の正極材１１からガスが発生しても、ガス吸収強化正極層８内のガストラップ層１２によって発生したその場でトラップされるため、高温でガス化した電解液と発生したガスとが共存することがなくなる。また、ガス吸収強化正極層８では、熱安定性の低い第２の正極材１１を使用しているため、高い出力を取り出すことができる。このため、出力が取り出せるリチウムイオン電池が提供される。また、正極電極４がポリマーを含有している場合、ポリマーが正極活物質から発生するガスをトラップするという効果がある。しかし、ポリマーが電解質層６と接触すると、その間の接触抵抗が大きくなり、高い出力を取り出すことができない。これに対し、本発明の第一実施形態に係るリチウムイオン電池１では、ポリマーを含有しない電解液型正極層７が電解質層６に接触しているため、正極電極４と電解質層６との接触抵抗を小さくすることができる。また、第１の正極材９（例えばＬｉＦｅＰＯ４を用いることができる）は熱安定性が高いため、ガスの発生の可能性が低い。このように、本発明の第一実施形態に係るリチウムイオン電池１では、温度上昇に強く、かつ高い出力を取り出すことができる。
【００２１】
ガストラップ層１２は、ゲルポリマーを含有することが好ましい。ガストラップ層１２をゲルポリマーにすることで、温度上昇時に第２の正極材１１（例えばＬｉＮｉＯ２を用いることができる）から発生するガスが正極電極４の外に出るタイミングを遅らせることができ、高温でガス化した電解液と発生したガスとが共存することがなくなる。
【００２２】
ゲルポリマーとはイオン導伝性を有する固体高分子電解質に、従来公知のリチウムイオン電池で用いられる電解液を含んだものであるが、さらに、リチウムイオン導伝性を持たない高分子の骨格中に、同様の電解液を保持させたものも含まれる。電解液（電解質塩及び可塑剤）としては特に制限されず、従来既知の各種電解液を適宜使用することができる。例えば、ＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＣｌＯ４、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＴａＦ６、ＬｉＡｌＣｌ４、Ｌｉ２Ｂ１０Ｃｌ１０等の無機酸陰イオン塩、ＬｉＣＦ３ＳＯ３、Ｌｉ（ＣＦ３ＳＯ２）２Ｎ、Ｌｉ（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）２Ｎ等の有機酸陰イオン塩の中から選ばれる少なくとも１種類のリチウム塩（電解質塩）を含み、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート等の環状カーボネート類；ジメチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、ジエチルカーボネート等の鎖状カーボネート類；テトラヒドロフラン、２−メチルテトラヒドロフラン、１，４−ジオキサン、１，２−ジメトキシエタン、１，２−ジブトキシエタン等のエーテル類；γ−ブチロラクトン等のラクトン類；アセトニトリル等のニトリル類；プロピオン酸メチル等のエステル類；ジメチルホルムアミド等のアミド類；酢酸メチル、蟻酸メチルの中から選ばれる少なくともから１種類又は２種以上を混合した非プロトン性溶媒等の可塑剤（有機溶媒）を用いたもの等が使用できる。ただし、これらに限られるわけではない。
【００２３】
イオン導伝性を有する固体高分子電解質としては、例えば、ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）、ポリプロピレンオキシド（ＰＰＯ）、これらの共重合体のような公知の固体高分子電解質が挙げられる。これは、全固体ポリマー電解質に使用される。
【００２４】
高分子ゲル電解質に用いられるリチウムイオン導伝性を持たない高分子としては、例えば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリビニルクロライド（ＰＶＣ）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）等が使用できるが、これらに限られない。なお、ＰＡＮ、ＰＭＭＡ等は、どちらかと言うとイオン伝導性がほとんどない部類に入るものであるため、上記イオン伝導性を有する高分子とすることもできるが、ここではゲルポリマーに用いられるリチウムイオン導伝性を持たない高分子として例示した。
【００２５】
次に、ゲルポリマーによりガスをトラップする効果について説明する。図３（ａ）は、ゲルポリマーを用いて構成した評価用電極を加熱したときの説明図である。図３（ｂ）は、電解液を用いて構成した評価用電極を加熱したときの説明図である。図３（ａ）では、ゲルポリマーを用いて構成した電極をラミネートフィルムで真空封止して作成した。まず、厚さ２０μｍのアルミニウムからなる集電体２０に、平均粒径５μmのマンガン酸リチウム９０重量％と、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）５重量％と、アセチレンブラック５重量％とを含有する塗料を塗布・乾燥して電極材２１を得た。ＬｉＰＦ６を１ｍｏｌ／Ｌの割合で含有するプロピレンカーボネートとエチレンカーボネートとの混合電解液（混合体積比１：１）電解液８５重量％に、ＰＥＯ系ポリマー前駆体１５重量％を加え、さらに重合開始剤をポリマー重量に対して１０００ｐｐｍ加えて、半固体状のゲルポリマー前駆体溶液とした。このゲルポリマー前駆体溶液を、電極材２１に塗布・含浸させた後、８０℃で１時間加熱することによって、電極材２１の空隙中の電解質が非流動性電解質となったゲルポリマー層２２を得た。このようにして得られた電極をアルミニウム層の両面を樹脂層で被覆したラミネートフィルム２３で真空封止して膨らみ評価用の電極とした。図３（ｂ）では、厚さ２０μｍのアルミニウムからなる集電体３０に、平均粒径５μｍのマンガン酸リチウム９０重量％とポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）５重量％とアセチレンブラック５重量％とを含有する塗料を塗布・乾燥して電極材３１を得た。ＬｉＰＦ６を１ｍｏｌ／Ｌの割合で含有するプロピレンカーボネートとエチレンカーボネートとの混合電解液（混合体積比１：１）電解液を、図３（ａ）と電解液量が等量となるように電極材３１に含浸させて、電解質液層３２を得た。このようにして得られた電極をアルミニウム層の両面を樹脂層で被覆したラミネートフィルム３３で真空封止して膨らみ評価用の電極とした。図３（ａ）、（ｂ）で得られた評価用電極を、恒温槽にて１８０℃に加熱して電解液のガス化を行い、ラミネートフィルム２３、３３の膨らみの度合いを評価した。図３（ｂ）ではラミネートフィルムの膨らみが観察されたが、図３（ａ）では膨らみは確認できなかった。この結果により、図３（ａ）では、電極材２１からガスが発生した場合に、ゲルポリマー層２２がガス２４をトラップする機能があることがわかる。これに対し、図３（ｂ）では、発生したガスは電解質液層３２ではトラップされず、ガス層３４を形成してラミネートフィルム３３が膨らむことがわかる。このように、ゲルポリマーは、発生したガスをトラップする機能があることがわかる。
【００２６】
ガストラップ層１２は、全固体ポリマーを含有していてもよい。全固体ポリマーにすることで、温度上昇時に、第２の正極材１１から発生するガスがガストラップ層１２内にトラップされるので、高温でガス化した電解液と発生したガスとが共存することがなくなる。全固体ポリマーとは、イオン導伝性を有する固体高分子のことである。イオン導伝性を有する固体高分子としては、例えば、ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）、ポリプロピレンオキシド（ＰＰＯ）、これらの共重合体のような公知の固体高分子が挙げられる。
【００２７】
ガストラップ層１２は、イオン伝導性を有する第１の固体高分子と、イオン伝導性を有しない第２の固体高分子とを含有していてもよい。つまり、イオン伝導性を有しない第２の固体高分子が、イオン伝導性を有する第１の固体高分子のバインダーとして第１の固体高分子を支持していてもよい。イオン伝導性を有する第１の固体高分子としては、上記したように、例えば、ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）、ポリプロピレンオキシド（ＰＰＯ）、これらの共重合体のような公知の固体高分子電解質が挙げられる。イオン伝導性を有しない第２の固体高分子としては、例えば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリビニルクロライド（ＰＶＣ）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）等が挙げられる。
【００２８】
正極電極４は、電解液型正極層７とガス吸収強化正極層８の２層からなるものに限られず、電解質層６に接触する電解液型正極層７と、正極集電体２と接触するガス吸収強化正極層８との間に別の層を有していてもよい。図４（ａ）は、本発明の第一実施形態に係るリチウムイオン電池１の変更例を示す模式的な要部拡拡大図である。図４（ａ）では、正極電極４４は、電解質層６に接触する電解液型正極層４１と、正極集電体２と接触するガス吸収強化正極層４２と、電解液型正極層４１とガス吸収強化正極層４２との間に設けられた間隙層４３とから構成されている。電解液型正極層４１は、熱安定性の高い第１の正極材４５と、支持媒質（不図示）に支持された電解液４６とを備える。ガス吸収強化正極層４２は、第１の正極材４５より熱安定性が低い第２の正極材４７と、第２の正極材４７から発生するガスをトラップ可能なポリマー正極層４８とを備える。間隙層４３は、熱安定性が第１の正極材４５と同程度の第３の正極材４９と、第３の正極材４９から発生するガスをトラップ可能なポリマー正極層５０とを備える。
【００２９】
図４（ａ）の例では、正極集電体２に接触するガス吸収強化正極層４２において、温度上昇時に、熱安定性の低い正極活物質である第２の正極材４７からガスが発生しても、ガス吸収強化正極層４２内のポリマー正極層４８によって発生したその場でトラップされるため、高温でガス化した電解液と発生したガスとが共存することがなくなる。また、ポリマー正極層４８では、熱安定性の低い第２の正極材４７を使用しているため、高い出力を取り出すことができる。このため、温度上昇に強く、かつ出力が取り出せるリチウムイオン電池が提供される。また、ポリマーを含有しない電解液型正極層４１が電解質層６に接触しているため、正極電極４４と電解質層６との接触抵抗を小さくすることができ、高い出力を取り出すことができる。また、間隙層４３では第３の正極材４９から発生するガスをトラップ可能なポリマー正極層５０を使用しているが、このポリマー正極層５０は直接電解質層６に接触していないため、正極電極４４と電解質層６との接触抵抗を小さくすることができる。
【００３０】
図４（ｂ）は、本発明の第一実施形態に係るリチウムイオン電池１の他の変更例を示す模式的な要部拡拡大図である。図４（ｂ）では、正極電極５４は、電解質層６に接触する電解液型正極層５１と、正極集電体２と接触するガス吸収強化正極層５２と、電解液型正極層５１とガス吸収強化正極層５２との間に設けられた間隙層５３とから構成されている。電解液型正極層５１は、熱安定性の高い第１の正極材５５と、支持媒質（不図示）に支持された電解液５６とを備える。ガス吸収強化正極層５２は、第１の正極材５５より熱安定性が低い第２の正極材５７と、第２の正極材５７から発生するガスをトラップ可能なポリマー正極層５８とを備える。間隙層５３は、熱安定性のが第２の正極材５７と同程度の第３の正極材５９と、支持媒質（不図示）に支持された電解液６０とを備える。
【００３１】
図４（ｂ）の例では、正極集電体２に接触するガス吸収強化正極層５２において、温度上昇時に、熱安定性の低い正極活物質である第２の正極材５７からガスが発生しても、ガス吸収強化正極層５２内のポリマー正極層５８によって発生したその場でトラップされるため、高温でガス化した電解液と発生したガスとが共存することがなくなる。また、ポリマー正極層５８では、熱安定性の低い第２の正極材５７を使用しているため、高い出力を取り出すことができる。このため、温度上昇に強く、かつ出力が取り出せるリチウムイオン電池が提供される。また、ポリマーを含有しない電解液型正極層５１が電解質層６に接触しているため、正極電極５４と電解質層６との接触抵抗を小さくすることができ、高い出力を取り出すことができる。また、間隙層４３では熱安定性の低い第３の正極材５９を使用しているため、高い出力が取り出せる。
【００３２】
第二実施形態
次に、図５に本発明の第二実施形態に係る組電池６１を示す。図５は、本発明の第二実施形態に係る組電池６１の回路図である。本発明の第二実施形態に係る組電池６１は、ｎ（ｎ≧１）個のリチウムイオン電池１−１〜１−ｎの直列回路と、ｍ（ｍ≧１）個のリチウムイオン電池１−（ｎ＋１）〜１−（ｎ＋ｍ）の直列回路とを並列に接続した（ｎ＋ｍ）個のリチウムイオン電池１−１ 〜１−（ｎ＋ｍ）の直並列回路６１ａと、直並列回路６１ａを収容する容器６１ｂとを備え、容器６１ｂの外側に直並列回路６１ａの正極端子６１ｃと負極端子６１ｄとが設けられている。
【００３３】
上記（ｎ＋ｍ）個のリチウムイオン電池１−１ 〜１−（ｎ＋ｍ）は、本発明の第一実施形態に係るリチウムイオン電池１と同じ構成である。このため、本発明の第二実施形態に係る組電池６１は、本発明の第一実施形態に係るリチウムイオン電池１と同様の温度上昇にも強く、かつ出力が取り出せるという効果が得られる。なお、直並列回路６１ａを複数個直列に接続してもよい。
【００３４】
第三実施形態
次に、図６に本発明の第三実施形態に係る組電池モジュール６２を示す。図６は、本発明の第三実施形態に係る組電池モジュール６２のブロック図である。本発明の第三実施形態に係る組電池モジュール６２は、ｉ（ｉ≧１）個の組電池６１−１〜６１−ｉの直列回路と、ｊ（ｊ≧１）個の組電池６１−（ｉ＋１）〜６１−（ｉ＋ｊ）の直列回路とを並列に接続した（ｉ＋ｊ）個の組電池６１−１ 〜６１−（ｉ＋ｊ）の直並列回路６２ａと、直並列回路６２ａを収容する容器６２ｂとを備え、容器６２ｂの外側に直並列回路６２ａの正極端子６２ｃと負極端子６２ｄとが設けられている。
【００３５】
上記（ｉ＋ｊ）個の組電池６１−１ 〜６１−（ｉ＋ｊ）は、本発明の第二実施形態に係る組電池６１と同じ構成である。このため、本発明の第三実施形態に係る組電池モジュール６２は、本発明の第二実施形態に係る組電池６１と同様の、温度上昇にも強く、かつ出力が取り出せるという効果が得られる。なお、直並列回路６２ａを複数個直列に接続してもよい。
【００３６】
第四実施形態
次に、図７に本発明の第四実施形態に係る車両７０を示す。図７は、本発明の第四実施形態に係る車両７０の側面図である。本発明の第四実施形態に係る車両７０は、本発明の第三実施形態に係る組電池モジュール６２を設置搭載したものである。組電池モジュール６２は、車両の床下、トランクルーム、エンジンルーム、屋根、ボンネットフード内等に設置することができる。本発明の第三実施形態に係る組電池モジュール６２は、上述のように出力が取り出せるため、容量および出力特性に関して、とりわけ厳しい要求がなされる車両、例えば、電気自動車、燃料電池自動車やハイブリッド電気自動車などの自動車等に用いられるバッテリーや駆動用電源として好適であり、走行性能に優れた車両を提供できる。
【００３７】
本発明の第四実施形態に係る車両７０は、本発明の第三実施形態に係る組電池モジュール６２を設置搭載したものであるため、本発明の第三実施形態に係る組電池モジュール６２と同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の第一実施形態に係るリチウムイオン電池の断面図である。
【図２】図１に示すリチウムイオン電池の模式的な要部拡大図である。
【図３】（ａ）ゲルポリマーを用いて構成した評価用電極を加熱したときの説明図である。（ｂ）電解液を用いて構成した評価用電極を加熱したときの説明図である。
【図４】（ａ）本発明の第一実施形態に係るリチウムイオン電池の変更例を示す模式的な要部拡拡大図である。（ｂ）本発明の第一実施形態に係るリチウムイオン電池の他の変更例を示す模式的な要部拡拡大図である
【図５】本発明の第二実施形態に係る組電池の回路図である。
【図６】本発明の第三実施形態に係る組電池モジュールのブロック図である。
【図７】本発明の第四実施形態に係る車両の側面図である。
【符号の説明】
【００３９】
１ リチウムイオン電池
２ 正極集電体
３ 負極集電体
４ 正極電極
５ 負極電極
６ 電解質層
７ 電解液型正極層
８ ガス吸収強化正極層
９ 第１の正極材
１０ 第１の電解質
１１ 第２の正極材
１２ ポリマー正極層
【技術分野】
【０００１】
この発明は、リチウムイオン電池、組電池、組電池モジュール、車両及びリチウムイオン電池の正極電極の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
高容量電池は、長時間電気を流すことができる優れた電池である。一方、持っているエネルギーが大きいため、外部短絡のような異常が発生した場合に、電池の自己発熱により温度が上昇する。含リチウムニッケル酸化物や含リチウムコバルト酸化物、或いはニッケルやコバルトを含んだ多元系酸化物は、単位重量当たりの容量が高い正極材料であるが、温度が上昇すると比較的低温で酸素を発生するため、ガス化した電解液と共存し、電池が劣化しやすい（酸素発生により、電池が膨らんでしまうおそれがある）。そこで、例えば、ガスを吸収する容器を備えた電池が提案されている（特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平１１−１９１４００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、ガス吸収剤を容器に使用する構成の場合、ガス発生部位から容器の壁は距離があるため、ガスをトラップする機能が十分ではない。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、本発明に係るリチウムイオン電池は、負極電極と、正極電極と、その支持媒質に電解液を含有する電解質層とを有し、正極電極は、電解液型正極層と、電解液型正極層を有するガストラップ層とからなることを特徴とする。
【０００５】
本発明に係る組電池は、リチウムイオン電池を直並列接続したことを特徴とする。
【０００６】
本発明に係る組電池モジュールは、本発明に係る組電池を直並列接続したことを特徴とする。
【０００７】
本発明に係る車両は、本発明に係る組電池モジュールを用いたことを特徴とする。
【０００８】
本発明に係るリチウムイオン電池の正極電極の製造方法は、集電箔上にガス吸収強化正極層の前駆体溶液を塗布する第１の塗布工程と、塗布したガス吸収強化正極層の前駆体溶液を乾燥する第１の乾燥工程と、電解液型正極層の前駆体溶液を塗布する第２の塗布工程と、塗布した電解液型正極層の前駆体溶液を乾燥する第２の乾燥工程と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、温度上昇に強く、かつ出力が取り出せるリチウムイオン電池が提供される。
【００１０】
本発明によれば、温度上昇にも強く、かつ出力が取り出せる組電池、組電池モジュール及び車両が提供される。
【００１１】
本発明に係るリチウムイオン電池の正極電極の製造方法によれば、温度上昇に強いリチウムイオン電池の正極電極が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態に係るリチウムイオン電池、組電池、組電池モジュール、車両及びリチウムイオン電池の正極電極の製造方法を説明する。
【００１３】
第一実施形態
図１に、本発明の第一実施形態に係るリチウムイオン電池１を模式的に示す。図１は、本発明の第一実施形態に係るリチウムイオン電池１の断面図である。図２は、図１に示すリチウムイオン電池１の模式的な要部拡大図である。図３（ａ）は、ゲルポリマーを用いて構成した評価用電極を加熱したときの説明図である。図３（ｂ）は、電解液を用いて構成した評価用電極を加熱したときの説明図である。図４（ａ）は、本発明の第一実施形態に係るリチウムイオン電池１の変更例を示す模式的な要部拡拡大図である。図４（ｂ）は、本発明の第一実施形態に係るリチウムイオン電池１の他の変更例を示す模式的な要部拡拡大図である。
【００１４】
図１に示すように、本発明の第一実施形態に係るリチウムイオン電池１は、互いに平行をなす正極集電体２と、負極集電体３とを備える。正極集電体２の対向内側面には、表面に沿って正極電極４が形成されている。負極集電体３の対向内側面には、表面に沿って負極電極５が形成されている。そして、対向する正極電極４と負極電極５との間隙に電解質層（セパレータ）６が密接するように介在されている。
【００１５】
正極集電体２は、アルミニウム（Ａｌ）で形成されている。この正極集電体２に形成された正極電極４は、図２に示すように、電解質層６に接触する電解液型正極層７と、正極集電体２と接触するガス吸収強化正極層８とから構成されている。電解液型正極層７は、熱安定性の高い第１の正極材９と、支持媒質（不図示）に支持された電解液１０（つまり、その支持媒質に電解液１０を含有する第１の電解質）とを備える。ガス吸収強化正極層８は、第１の正極材９より熱安定性が低い第２の正極材１１と、第２の正極材１１から発生するガスをトラップ可能なガストラップ層１２とを備える。ここで、ガスは、酸素を主成分とするものである。
【００１６】
このリチウムイオン電池１の正極電極４は、正極集電体２となるアルミニウムで形成された集電箔上にガス吸収強化正極層８となる前駆体溶液を塗布する第１の塗布工程と、塗布したガス吸収強化正極層の前駆体溶液を乾燥する第１の乾燥工程と、電解液型正極層７となる前駆体溶液を塗布する第２の塗布工程と、塗布した電解液型正極層の前駆体溶液を乾燥する第２の乾燥工程とによって形成される。
【００１７】
負極集電体３は、銅（Ｃｕ）で形成されている。この負極集電体３に形成された負極電極５は、負極活物質と電解質支持塩とポリマーとを含んでいる。負極活物質としては、ハードカーボン、グラファイトカーボン、金属化合物、Ｌｉ金属化合物、Ｌｉ金属酸化物から選択される。なお、正極集電体２及び負極集電体３は、従来の二次電池において用いられているものであれば特に制限されず、アルミニウム、銅、ステンレス（ＳＵＳ）、チタン、ニッケルなど、導電性の材料から構成されるものであればよい。集電体の厚さは、１０〜５０μｍ程度であればよい。
【００１８】
電解質層６は、多孔質膜に電解液が染み込んだものである。多孔質膜としては、従来一般的に用いられているものであれば、特に制限なく用いることができる。例えば、微孔性ポリエチレンフィルム、微孔性ポリプロピレンフィルム、微孔性エチレン−プロピレンコポリマーフィルム等のポリオレフィン系樹脂の多孔膜又は不織布、これらの積層体等が挙げられる。これらは、電解質（電解液）との反応性を低く抑えることができるという優れた効果を有する。他に、ポリオレフリン系樹脂不織布又はポリオレフィン系樹脂多孔膜を補強材層に用い、この補強材層中にフッ化ビニリデン樹脂化合物を充填した複合樹脂膜等も挙げられる。電解液としては、ＬｉＢＯＢ（リチウムビスオキサイドボレート）、ＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＣｌＯ４、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＴａＦ６、ＬｉＡｌＣｌ４、Ｌｉ２Ｂ１０Ｃｌ１０等の無機酸陰イオン塩、ＬｉＣＦ３ＳＯ３、Ｌｉ（ＣＦ３ＳＯ２）２Ｎ、Ｌｉ（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）２Ｎ等の有機酸陰イオン塩の中から選ばれる、少なくとも１種類の電解質塩を含み、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、エチレンカーボネート（ＥＣ）等の環状カーボネート類；ジメチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、ジエチルカーボネート等の鎖状カーボネート類；テトラヒドロフラン、２−メチルテトラヒドロフラン、１，４−ジオキサン、１，２−ジメトキシエタン、１，２−ジブトキシエタン等のエーテル類；γ−ブチロラクトン等のラクトン類；アセトニトリル等のニトリル類；プロピオン酸メチル等のエステル類；ジメチルホルムアミド等のアミド類；酢酸メチル、蟻酸メチルの中から選ばれる少なくともから１種類又は２種以上を混合した、非プロトン性溶媒等の有機溶媒（可塑剤）を用いたもの等が使用できる。なお、電解質層６として固体電解質又は高分子ゲル電解質等からなる電解質層を採用してもよい。
【００１９】
本発明の第一実施形態に係るリチウムイオン電池１は、電池ケース等に収納される。電池ケースとしては、電池を使用する際の外部からの衝撃、環境劣化を防止し得るものを用いるとよい。例えば、高分子フィルムと金属箔を複合積層したラミネート素材からなる電池ケースをその周辺部を熱融着にて接合するか、あるいは、袋状にしたその開口部を熱融着することにより密閉されてなり、この熱融着部から正極リード端子、負極リード端子を取り出す構造としたものである。このとき正負極の各リード端子を取り出す個所は特に１箇所に限定されない。また電池ケースを構成する材質は上記のものに限定されず、プラスチック、金属、ゴム等、あるいはこれらの組み合わせによる材質が可能であり、形状もフィルム、板、箱状等のものを使用できる。また、ケース内側と外側とを導通するターミナルを設け、ターミナルの内側に集電体を、ターミナルの外側にリード端子を接続して電流を取り出す方法も適用できる。
【００２０】
本発明の第一実施形態に係るリチウムイオン電池１では、正極集電体２に接触するガス吸収強化正極層８において、温度上昇時に、熱安定性の低い正極活物質である第２の正極材１１からガスが発生しても、ガス吸収強化正極層８内のガストラップ層１２によって発生したその場でトラップされるため、高温でガス化した電解液と発生したガスとが共存することがなくなる。また、ガス吸収強化正極層８では、熱安定性の低い第２の正極材１１を使用しているため、高い出力を取り出すことができる。このため、出力が取り出せるリチウムイオン電池が提供される。また、正極電極４がポリマーを含有している場合、ポリマーが正極活物質から発生するガスをトラップするという効果がある。しかし、ポリマーが電解質層６と接触すると、その間の接触抵抗が大きくなり、高い出力を取り出すことができない。これに対し、本発明の第一実施形態に係るリチウムイオン電池１では、ポリマーを含有しない電解液型正極層７が電解質層６に接触しているため、正極電極４と電解質層６との接触抵抗を小さくすることができる。また、第１の正極材９（例えばＬｉＦｅＰＯ４を用いることができる）は熱安定性が高いため、ガスの発生の可能性が低い。このように、本発明の第一実施形態に係るリチウムイオン電池１では、温度上昇に強く、かつ高い出力を取り出すことができる。
【００２１】
ガストラップ層１２は、ゲルポリマーを含有することが好ましい。ガストラップ層１２をゲルポリマーにすることで、温度上昇時に第２の正極材１１（例えばＬｉＮｉＯ２を用いることができる）から発生するガスが正極電極４の外に出るタイミングを遅らせることができ、高温でガス化した電解液と発生したガスとが共存することがなくなる。
【００２２】
ゲルポリマーとはイオン導伝性を有する固体高分子電解質に、従来公知のリチウムイオン電池で用いられる電解液を含んだものであるが、さらに、リチウムイオン導伝性を持たない高分子の骨格中に、同様の電解液を保持させたものも含まれる。電解液（電解質塩及び可塑剤）としては特に制限されず、従来既知の各種電解液を適宜使用することができる。例えば、ＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＣｌＯ４、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＴａＦ６、ＬｉＡｌＣｌ４、Ｌｉ２Ｂ１０Ｃｌ１０等の無機酸陰イオン塩、ＬｉＣＦ３ＳＯ３、Ｌｉ（ＣＦ３ＳＯ２）２Ｎ、Ｌｉ（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）２Ｎ等の有機酸陰イオン塩の中から選ばれる少なくとも１種類のリチウム塩（電解質塩）を含み、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート等の環状カーボネート類；ジメチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、ジエチルカーボネート等の鎖状カーボネート類；テトラヒドロフラン、２−メチルテトラヒドロフラン、１，４−ジオキサン、１，２−ジメトキシエタン、１，２−ジブトキシエタン等のエーテル類；γ−ブチロラクトン等のラクトン類；アセトニトリル等のニトリル類；プロピオン酸メチル等のエステル類；ジメチルホルムアミド等のアミド類；酢酸メチル、蟻酸メチルの中から選ばれる少なくともから１種類又は２種以上を混合した非プロトン性溶媒等の可塑剤（有機溶媒）を用いたもの等が使用できる。ただし、これらに限られるわけではない。
【００２３】
イオン導伝性を有する固体高分子電解質としては、例えば、ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）、ポリプロピレンオキシド（ＰＰＯ）、これらの共重合体のような公知の固体高分子電解質が挙げられる。これは、全固体ポリマー電解質に使用される。
【００２４】
高分子ゲル電解質に用いられるリチウムイオン導伝性を持たない高分子としては、例えば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリビニルクロライド（ＰＶＣ）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）等が使用できるが、これらに限られない。なお、ＰＡＮ、ＰＭＭＡ等は、どちらかと言うとイオン伝導性がほとんどない部類に入るものであるため、上記イオン伝導性を有する高分子とすることもできるが、ここではゲルポリマーに用いられるリチウムイオン導伝性を持たない高分子として例示した。
【００２５】
次に、ゲルポリマーによりガスをトラップする効果について説明する。図３（ａ）は、ゲルポリマーを用いて構成した評価用電極を加熱したときの説明図である。図３（ｂ）は、電解液を用いて構成した評価用電極を加熱したときの説明図である。図３（ａ）では、ゲルポリマーを用いて構成した電極をラミネートフィルムで真空封止して作成した。まず、厚さ２０μｍのアルミニウムからなる集電体２０に、平均粒径５μmのマンガン酸リチウム９０重量％と、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）５重量％と、アセチレンブラック５重量％とを含有する塗料を塗布・乾燥して電極材２１を得た。ＬｉＰＦ６を１ｍｏｌ／Ｌの割合で含有するプロピレンカーボネートとエチレンカーボネートとの混合電解液（混合体積比１：１）電解液８５重量％に、ＰＥＯ系ポリマー前駆体１５重量％を加え、さらに重合開始剤をポリマー重量に対して１０００ｐｐｍ加えて、半固体状のゲルポリマー前駆体溶液とした。このゲルポリマー前駆体溶液を、電極材２１に塗布・含浸させた後、８０℃で１時間加熱することによって、電極材２１の空隙中の電解質が非流動性電解質となったゲルポリマー層２２を得た。このようにして得られた電極をアルミニウム層の両面を樹脂層で被覆したラミネートフィルム２３で真空封止して膨らみ評価用の電極とした。図３（ｂ）では、厚さ２０μｍのアルミニウムからなる集電体３０に、平均粒径５μｍのマンガン酸リチウム９０重量％とポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）５重量％とアセチレンブラック５重量％とを含有する塗料を塗布・乾燥して電極材３１を得た。ＬｉＰＦ６を１ｍｏｌ／Ｌの割合で含有するプロピレンカーボネートとエチレンカーボネートとの混合電解液（混合体積比１：１）電解液を、図３（ａ）と電解液量が等量となるように電極材３１に含浸させて、電解質液層３２を得た。このようにして得られた電極をアルミニウム層の両面を樹脂層で被覆したラミネートフィルム３３で真空封止して膨らみ評価用の電極とした。図３（ａ）、（ｂ）で得られた評価用電極を、恒温槽にて１８０℃に加熱して電解液のガス化を行い、ラミネートフィルム２３、３３の膨らみの度合いを評価した。図３（ｂ）ではラミネートフィルムの膨らみが観察されたが、図３（ａ）では膨らみは確認できなかった。この結果により、図３（ａ）では、電極材２１からガスが発生した場合に、ゲルポリマー層２２がガス２４をトラップする機能があることがわかる。これに対し、図３（ｂ）では、発生したガスは電解質液層３２ではトラップされず、ガス層３４を形成してラミネートフィルム３３が膨らむことがわかる。このように、ゲルポリマーは、発生したガスをトラップする機能があることがわかる。
【００２６】
ガストラップ層１２は、全固体ポリマーを含有していてもよい。全固体ポリマーにすることで、温度上昇時に、第２の正極材１１から発生するガスがガストラップ層１２内にトラップされるので、高温でガス化した電解液と発生したガスとが共存することがなくなる。全固体ポリマーとは、イオン導伝性を有する固体高分子のことである。イオン導伝性を有する固体高分子としては、例えば、ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）、ポリプロピレンオキシド（ＰＰＯ）、これらの共重合体のような公知の固体高分子が挙げられる。
【００２７】
ガストラップ層１２は、イオン伝導性を有する第１の固体高分子と、イオン伝導性を有しない第２の固体高分子とを含有していてもよい。つまり、イオン伝導性を有しない第２の固体高分子が、イオン伝導性を有する第１の固体高分子のバインダーとして第１の固体高分子を支持していてもよい。イオン伝導性を有する第１の固体高分子としては、上記したように、例えば、ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）、ポリプロピレンオキシド（ＰＰＯ）、これらの共重合体のような公知の固体高分子電解質が挙げられる。イオン伝導性を有しない第２の固体高分子としては、例えば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリビニルクロライド（ＰＶＣ）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）等が挙げられる。
【００２８】
正極電極４は、電解液型正極層７とガス吸収強化正極層８の２層からなるものに限られず、電解質層６に接触する電解液型正極層７と、正極集電体２と接触するガス吸収強化正極層８との間に別の層を有していてもよい。図４（ａ）は、本発明の第一実施形態に係るリチウムイオン電池１の変更例を示す模式的な要部拡拡大図である。図４（ａ）では、正極電極４４は、電解質層６に接触する電解液型正極層４１と、正極集電体２と接触するガス吸収強化正極層４２と、電解液型正極層４１とガス吸収強化正極層４２との間に設けられた間隙層４３とから構成されている。電解液型正極層４１は、熱安定性の高い第１の正極材４５と、支持媒質（不図示）に支持された電解液４６とを備える。ガス吸収強化正極層４２は、第１の正極材４５より熱安定性が低い第２の正極材４７と、第２の正極材４７から発生するガスをトラップ可能なポリマー正極層４８とを備える。間隙層４３は、熱安定性が第１の正極材４５と同程度の第３の正極材４９と、第３の正極材４９から発生するガスをトラップ可能なポリマー正極層５０とを備える。
【００２９】
図４（ａ）の例では、正極集電体２に接触するガス吸収強化正極層４２において、温度上昇時に、熱安定性の低い正極活物質である第２の正極材４７からガスが発生しても、ガス吸収強化正極層４２内のポリマー正極層４８によって発生したその場でトラップされるため、高温でガス化した電解液と発生したガスとが共存することがなくなる。また、ポリマー正極層４８では、熱安定性の低い第２の正極材４７を使用しているため、高い出力を取り出すことができる。このため、温度上昇に強く、かつ出力が取り出せるリチウムイオン電池が提供される。また、ポリマーを含有しない電解液型正極層４１が電解質層６に接触しているため、正極電極４４と電解質層６との接触抵抗を小さくすることができ、高い出力を取り出すことができる。また、間隙層４３では第３の正極材４９から発生するガスをトラップ可能なポリマー正極層５０を使用しているが、このポリマー正極層５０は直接電解質層６に接触していないため、正極電極４４と電解質層６との接触抵抗を小さくすることができる。
【００３０】
図４（ｂ）は、本発明の第一実施形態に係るリチウムイオン電池１の他の変更例を示す模式的な要部拡拡大図である。図４（ｂ）では、正極電極５４は、電解質層６に接触する電解液型正極層５１と、正極集電体２と接触するガス吸収強化正極層５２と、電解液型正極層５１とガス吸収強化正極層５２との間に設けられた間隙層５３とから構成されている。電解液型正極層５１は、熱安定性の高い第１の正極材５５と、支持媒質（不図示）に支持された電解液５６とを備える。ガス吸収強化正極層５２は、第１の正極材５５より熱安定性が低い第２の正極材５７と、第２の正極材５７から発生するガスをトラップ可能なポリマー正極層５８とを備える。間隙層５３は、熱安定性のが第２の正極材５７と同程度の第３の正極材５９と、支持媒質（不図示）に支持された電解液６０とを備える。
【００３１】
図４（ｂ）の例では、正極集電体２に接触するガス吸収強化正極層５２において、温度上昇時に、熱安定性の低い正極活物質である第２の正極材５７からガスが発生しても、ガス吸収強化正極層５２内のポリマー正極層５８によって発生したその場でトラップされるため、高温でガス化した電解液と発生したガスとが共存することがなくなる。また、ポリマー正極層５８では、熱安定性の低い第２の正極材５７を使用しているため、高い出力を取り出すことができる。このため、温度上昇に強く、かつ出力が取り出せるリチウムイオン電池が提供される。また、ポリマーを含有しない電解液型正極層５１が電解質層６に接触しているため、正極電極５４と電解質層６との接触抵抗を小さくすることができ、高い出力を取り出すことができる。また、間隙層４３では熱安定性の低い第３の正極材５９を使用しているため、高い出力が取り出せる。
【００３２】
第二実施形態
次に、図５に本発明の第二実施形態に係る組電池６１を示す。図５は、本発明の第二実施形態に係る組電池６１の回路図である。本発明の第二実施形態に係る組電池６１は、ｎ（ｎ≧１）個のリチウムイオン電池１−１〜１−ｎの直列回路と、ｍ（ｍ≧１）個のリチウムイオン電池１−（ｎ＋１）〜１−（ｎ＋ｍ）の直列回路とを並列に接続した（ｎ＋ｍ）個のリチウムイオン電池１−１ 〜１−（ｎ＋ｍ）の直並列回路６１ａと、直並列回路６１ａを収容する容器６１ｂとを備え、容器６１ｂの外側に直並列回路６１ａの正極端子６１ｃと負極端子６１ｄとが設けられている。
【００３３】
上記（ｎ＋ｍ）個のリチウムイオン電池１−１ 〜１−（ｎ＋ｍ）は、本発明の第一実施形態に係るリチウムイオン電池１と同じ構成である。このため、本発明の第二実施形態に係る組電池６１は、本発明の第一実施形態に係るリチウムイオン電池１と同様の温度上昇にも強く、かつ出力が取り出せるという効果が得られる。なお、直並列回路６１ａを複数個直列に接続してもよい。
【００３４】
第三実施形態
次に、図６に本発明の第三実施形態に係る組電池モジュール６２を示す。図６は、本発明の第三実施形態に係る組電池モジュール６２のブロック図である。本発明の第三実施形態に係る組電池モジュール６２は、ｉ（ｉ≧１）個の組電池６１−１〜６１−ｉの直列回路と、ｊ（ｊ≧１）個の組電池６１−（ｉ＋１）〜６１−（ｉ＋ｊ）の直列回路とを並列に接続した（ｉ＋ｊ）個の組電池６１−１ 〜６１−（ｉ＋ｊ）の直並列回路６２ａと、直並列回路６２ａを収容する容器６２ｂとを備え、容器６２ｂの外側に直並列回路６２ａの正極端子６２ｃと負極端子６２ｄとが設けられている。
【００３５】
上記（ｉ＋ｊ）個の組電池６１−１ 〜６１−（ｉ＋ｊ）は、本発明の第二実施形態に係る組電池６１と同じ構成である。このため、本発明の第三実施形態に係る組電池モジュール６２は、本発明の第二実施形態に係る組電池６１と同様の、温度上昇にも強く、かつ出力が取り出せるという効果が得られる。なお、直並列回路６２ａを複数個直列に接続してもよい。
【００３６】
第四実施形態
次に、図７に本発明の第四実施形態に係る車両７０を示す。図７は、本発明の第四実施形態に係る車両７０の側面図である。本発明の第四実施形態に係る車両７０は、本発明の第三実施形態に係る組電池モジュール６２を設置搭載したものである。組電池モジュール６２は、車両の床下、トランクルーム、エンジンルーム、屋根、ボンネットフード内等に設置することができる。本発明の第三実施形態に係る組電池モジュール６２は、上述のように出力が取り出せるため、容量および出力特性に関して、とりわけ厳しい要求がなされる車両、例えば、電気自動車、燃料電池自動車やハイブリッド電気自動車などの自動車等に用いられるバッテリーや駆動用電源として好適であり、走行性能に優れた車両を提供できる。
【００３７】
本発明の第四実施形態に係る車両７０は、本発明の第三実施形態に係る組電池モジュール６２を設置搭載したものであるため、本発明の第三実施形態に係る組電池モジュール６２と同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の第一実施形態に係るリチウムイオン電池の断面図である。
【図２】図１に示すリチウムイオン電池の模式的な要部拡大図である。
【図３】（ａ）ゲルポリマーを用いて構成した評価用電極を加熱したときの説明図である。（ｂ）電解液を用いて構成した評価用電極を加熱したときの説明図である。
【図４】（ａ）本発明の第一実施形態に係るリチウムイオン電池の変更例を示す模式的な要部拡拡大図である。（ｂ）本発明の第一実施形態に係るリチウムイオン電池の他の変更例を示す模式的な要部拡拡大図である
【図５】本発明の第二実施形態に係る組電池の回路図である。
【図６】本発明の第三実施形態に係る組電池モジュールのブロック図である。
【図７】本発明の第四実施形態に係る車両の側面図である。
【符号の説明】
【００３９】
１ リチウムイオン電池
２ 正極集電体
３ 負極集電体
４ 正極電極
５ 負極電極
６ 電解質層
７ 電解液型正極層
８ ガス吸収強化正極層
９ 第１の正極材
１０ 第１の電解質
１１ 第２の正極材
１２ ポリマー正極層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
負極電極と、正極電極と、その支持媒質に電解液を含有する電解質層とを有し、
前記正極電極は、電解液型正極層と、電解液型正極層を有するガストラップ層とからなることを特徴とするリチウムイオン電池。
【請求項２】
前記電解液型正極層は、前記電解質層と接していることを備えることを特徴とする請求項１に記載のリチウムイオン電池。
【請求項３】
前記ポリマー正極層は、ゲルポリマーを含有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のリチウムイオン電池。
【請求項４】
前記ポリマー正極層は、全固体ポリマーを含有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のリチウムイオン電池。
【請求項５】
前記ポリマー正極層は、イオン伝導性を有する第１の固体高分子と、イオン伝導性を有しない第２の固体高分子とを含有することを特徴とする請求項４に記載のリチウムイオン電池。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のうち、いずれか１項に記載のリチウムイオン電池を直並列接続したことを特徴とする組電池。
【請求項７】
請求項６に記載の組電池を直並列接続したことを特徴とする組電池モジュール。
【請求項８】
請求項７に記載の組電池モジュールを用いたことを特徴とする車両。
【請求項９】
集電箔上にガス吸収強化正極層の前駆体溶液を塗布する第１の塗布工程と、
塗布したガス吸収強化正極層の前駆体溶液を乾燥する第１の乾燥工程と、
電解液型正極層の前駆体溶液を塗布する第２の塗布工程と、
塗布した電解液型正極層の前駆体溶液を乾燥する第２の乾燥工程と、を有することを特徴とするリチウムイオン電池の正極電極の製造方法。
【請求項１】
負極電極と、正極電極と、その支持媒質に電解液を含有する電解質層とを有し、
前記正極電極は、電解液型正極層と、電解液型正極層を有するガストラップ層とからなることを特徴とするリチウムイオン電池。
【請求項２】
前記電解液型正極層は、前記電解質層と接していることを備えることを特徴とする請求項１に記載のリチウムイオン電池。
【請求項３】
前記ポリマー正極層は、ゲルポリマーを含有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のリチウムイオン電池。
【請求項４】
前記ポリマー正極層は、全固体ポリマーを含有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のリチウムイオン電池。
【請求項５】
前記ポリマー正極層は、イオン伝導性を有する第１の固体高分子と、イオン伝導性を有しない第２の固体高分子とを含有することを特徴とする請求項４に記載のリチウムイオン電池。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のうち、いずれか１項に記載のリチウムイオン電池を直並列接続したことを特徴とする組電池。
【請求項７】
請求項６に記載の組電池を直並列接続したことを特徴とする組電池モジュール。
【請求項８】
請求項７に記載の組電池モジュールを用いたことを特徴とする車両。
【請求項９】
集電箔上にガス吸収強化正極層の前駆体溶液を塗布する第１の塗布工程と、
塗布したガス吸収強化正極層の前駆体溶液を乾燥する第１の乾燥工程と、
電解液型正極層の前駆体溶液を塗布する第２の塗布工程と、
塗布した電解液型正極層の前駆体溶液を乾燥する第２の乾燥工程と、を有することを特徴とするリチウムイオン電池の正極電極の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００８−１５９５７６（Ｐ２００８−１５９５７６Ａ）
【公開日】平成２０年７月１０日（２００８．７．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２９８００５（Ｐ２００７−２９８００５）
【出願日】平成１９年１１月１６日（２００７．１１．１６）
【出願人】（０００００３９９７）日産自動車株式会社 (16,386)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年７月１０日（２００８．７．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１１月１６日（２００７．１１．１６）
【出願人】（０００００３９９７）日産自動車株式会社 (16,386)
【Ｆターム（参考）】
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