リチウムイオン電池およびセパレータ、並びに電池パック、電子機器、電動車両、蓄電装置および電力システム
【課題】電極間の絶縁性および充放電サイクル特性を向上できるリチウムイオン電池およびセパレータ、並びにこれら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。
【解決手段】
正極と、負極と、正極および負極の間にある絶縁層とを備え、絶縁層は、第１の高分子材料と無機酸化物フィラーとリチウム塩フィラーとを含む樹脂層を有するリチウムイオン電池である。
【解決手段】
正極と、負極と、正極および負極の間にある絶縁層とを備え、絶縁層は、第１の高分子材料と無機酸化物フィラーとリチウム塩フィラーとを含む樹脂層を有するリチウムイオン電池である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本技術は、リチウムイオン電池およびセパレータ、並びに電池パック、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】
近年の携帯電子技術の目覚しい発達により、携帯電話やノートブックコンピュータは高度情報化社会を支える基盤技術として認識されている。これら機器の高機能化に関する研究開発は精力的に進められており、高機能化による消費電力の増加のため、駆動時間が短縮してしまうことが問題とされてきた。
【０００３】
一定水準以上の駆動時間を確保するためには、駆動電源として用いられる二次電池の高エネルギー密度化が必須条件となるため、例えばリチウムイオン二次電池が期待されている。
【０００４】
リチウムイオン二次電池の高容量化や高安全化に向けた検討においては、従来のポリオレフィン微多孔膜だけでは十分な性能を得ることができないため、ポリオレフィン微多孔膜に機能を付与することが必要である。ポリオレフィン微多孔膜に機能を付与する方法としては、例えば、性状の異なる樹脂をポリオレフィン微多孔膜上にコーティングする方法などが提案されている。
【０００５】
例えば、特許文献１では、板状の無機酸化物粒子をバインダ樹脂により一体化したセパレータ用多孔質基体と、融点が８０〜１３０℃の範囲にある樹脂を含む多孔質膜とを備えたセパレータが提案されている。セパレータ用多孔質基体を構成する板状の粒子は、１５０℃以上の耐熱温度を有し、少なくとも一部が耐熱性および電気絶縁性を有し、かつ電気化学的に安定であり、板状の粒子の数平均粒子径が、０．１μｍ以上１５μｍ以下である。このセパレータをリチウムイオン二次電池などの電池用セパレータとして用いることにより、無機酸化物粒子の存在によってリチウムデンドライトを防止することができる。
【０００６】
特許文献２では、正極板と負極板とが相対向する面に設けた多孔質耐熱層と、ポオレフィン微多孔フィルムと、非水電解質とを有するリチウムイオン二次電池が提案されている。このリチウムイオン二次電池では、多孔質耐熱層のフィラーとして、５．０μｍ以下に粒度分布を有し、粒度分布測定におけるＤ１０が０．２〜０．６μｍであり、かつモード径が０．８０〜１．２５μｍの金属酸化物を用いている。
【０００７】
特許文献３では、アノードおよびカソードの間に介在されるセパレータの一面上に無機保護膜が形成されたリチウム電池が提案されている。このリチウム電池では、セパレータの表面に無機保護膜を形成することによって、セパレータ／無機保護膜の構造を形成してカソード活物質の移動を遮断する。これにより、電池の自己放電および容量減少を抑制することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００８−２４３８２５号公報
【特許文献２】特開２００８−２７６３４号公報
【特許文献３】特開２００４−１５８４５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
リチウムイオン電池では、電極間の絶縁性の向上や充放電サイクル特性の向上が望まれている。したがって、本技術の目的は、電極間の絶縁性および充放電サイクル特性を向上できるリチウムイオン電池およびセパレータ、並びにこれら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】
上述した課題を解決するために、本技術は、正極と、負極と、正極および負極の間にある絶縁層とを備え、絶縁層は、第１の高分子材料と無機酸化物フィラーとリチウム塩フィラーとを含む樹脂層を有するリチウムイオン電池である。
【００１１】
本技術は、第１の高分子材料と無機酸化物フィラーとリチウム塩フィラーとを含み、多孔構造を有する樹脂層を備えたセパレータである。
【００１２】
本技術は、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が、上述のリチウムイオン電池を備えるものである。
【００１３】
本技術では、樹脂層に無機酸化物フィラーおよびリチウム塩フィラーを含む構成を有する。樹脂層に無機酸化物フィラーおよびリチウム塩フィラーを含むことで、電極間の絶縁性および充放電サイクル特性を向上できる。
【発明の効果】
【００１４】
本技術によれば、電極間の絶縁性および充放電サイクル特性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本技術の第１の実施の形態によるセパレータの構成例を示す拡大断面図である。
【図２】図２は、本技術の第２の実施の形態による非水電解質電池の断面構成を示す断面図である。
【図３】図３は、図２に示す巻回電極体２０の一部を拡大して示す拡大断面図である。
【図４】図４Ａは、本技術の第３の実施の形態による非水電解質電池の構成例を示す斜視図である。図４Ｂは、本技術の第３の実施の形態による非水電解質電池の構成例を示す分解斜視図である。
【図５】図５は、電池素子の一部を拡大して示す拡大断面図である。
【図６】図６は、電池素子の一部を拡大して示す拡大断面図である。
【図７】図７は、本技術の実施の形態による電池パックの構成例を示すブロック図である。
【図８】図８は、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９】図９は、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】
【００１６】
以下、本技術の実施の形態について図面を適宜参照して説明する。なお、説明は、以下の順序で行う。なお、実施の形態の全図において、同一の符号を付した部分は、同一または対応する部分であり、重複する説明については適宜省略する。
１．第１の実施の形態（セパレータの例）
２．第２の実施の形態（円筒型電池の例）
３．第３の実施の形態（扁平型電池の第１の例）
４．第４の実施の形態（扁平型電池の第２の例）
５．第５の実施の形態（扁平型電池の第３の例）
６．第６の実施の形態（電池パックの例）
７．第７の実施の形態（蓄電システムなどの例）
８．他の実施の形態（変形例）
【００１７】
１．第１の実施の形態
本技術の第１の実施の形態によるセパレータについて説明する。本技術の第１の実施の形態によるセパレータは、十分な電解液の含浸性が得られ、かつイオン導電性を阻害することなく、セパレータ性能や充放電サイクル特性を向上できるものである。このようなセパレータをリチウムイオン二次電池などの電池に備えた場合には、より良好な電池特性を得ることができる。
【００１８】
（セパレータの構成）
図１は、本技術の第１の実施の形態によるセパレータの構成例を示す拡大断面図である。図１に示すセパレータ４は、正極と負極とを隔離し、両極の接触による短絡を防止しつつ、リチウムイオンを通過させる絶縁材である。セパレータ４は、基材層４ａと、機能性樹脂層４ｂとから構成されている。なお、図１の例では、基材層４ａの一主面に機能性樹脂層４ｂが設けられているが、基材層４ａの両主面に機能性樹脂層４ｂを設けるようにしてもよい。また、基材層４ａは必要に応じて設ければよく、機能性樹脂層４ｂのみでセパレータ４としてもよい。
【００１９】
（基材層）
基材層４ａは、例えば、ポリオレフィン樹脂の微多孔膜などである。ポリオレフィン樹脂としては、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）など、またはこれらのポリオレフィン樹脂の混合物などを用いることができる。ポリオレフィン樹脂の微多孔膜は、単層膜であってもよく、複数のポリオレフィン樹脂の微多孔膜が積層された複数層の積層膜であってもよい。ポリオレフィン樹脂は、融点付近で開孔を目詰まりすることで電流を遮断するシャットダウン機能を有する。
【００２０】
基材層４ａの厚みは、一般的に用いるセパレータと同程度であればよく、例えば５μｍ以上２０μｍ以下であることが好ましい。なお、基材層４ａの厚みは、例示されたものに限定されるものではない。
【００２１】
（機能性樹脂層）
機能性樹脂層４ｂは、無機酸化物フィラーと、リチウム塩フィラーと、基材層４ａと異なる高分子材料とを含む。基材層４ａと異なる高分子材料は、例えば、基材層４ａの材料のポリオレフィン樹脂とは異なる高分子材料である。
【００２２】
機能性樹脂層４ｂは、多孔構造を有する。機能性樹脂層４ｂの多孔構造は、より具体的には、例えば、多孔が相互に連結した多孔相互連結構造などである。機能性樹脂層４ｂは、例えば、機能性樹脂層４ｂおよび基材層４ａそれぞれの最細部径を、パームポロメータ（ＣＦＰ−１５００Ａ 西華産業株式会社製）及び非水銀ポロシメータ（ＬＥＰ−２００−Ａ 西華産業株式会社製）を用いて、バブルポイント法およびハーフドライ法、ダルシー則を用いた測定法により測定した場合において、機能性樹脂層４ｂの貫通孔径の最細部径が、基材層４ａの貫通孔径の最細部径よりも大きいものが好ましい。このような構造を有する機能性樹脂層４ｂは、電解液の含浸性およびイオン導電性により優れているからである。
【００２３】
例えば、基材層４ａよりも機能性樹脂層４ｂの貫通孔の最細部径が小さいと、その部分がイオン導電性のボトルネックとなり、基材層４ａのみで構成されたセパレータよりもイオン導電性が低減し、特にサイクル特性などの電池特性が低減する傾向にある。よって、セパレータとしての機能が低減する傾向にある。しかしながら、機能性樹脂層の貫通孔の最細部径が基材層４ａよりも大きい場合、基材層４ａのイオン導電性を低減させることなく、且つ機能性樹脂層４ｂの機能をより発現させることが可能となる。よって、機能性樹脂層４ｂの貫通孔の最細部径は、基材層４ａの貫通孔の最細部径よりも大きいことが好ましい。
【００２４】
機能性樹脂層４ｂは、電解液との接触角が低く、例えば一般的な構成の電解液との間の接触角が１１度以下であることが好ましい。機能性樹脂層４ｂに無機酸化物フィラーとリチウム塩フィラーとを添加することにより、電解液との接触角を低下させることもできる。
【００２５】
機能性樹脂層４ｂにおいて電解液の濡れ性向上の要因は、添加した無機酸化物粒子とリチウム塩フィラーと電解液との親和性自体が高いこと、また、機能性樹脂層４ｂに存在する空隙による毛管現象によって電解液の含浸が促進されることが挙げられる。
【００２６】
（無機酸化物フィラー）
機能性樹脂層４ｂに用いる無機酸化物フィラーとしては、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2）、酸化チタン（ＴｉＯ2）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）または窒化ホウ素（ＢＮ）などが用いられる。これらは１種で用いても２種以上を混合して用いてもよい。無機酸化物フィラーの形状は、限定されるものではなく、例えば、球形状、針状、楕円体状、板状、鱗片状などの種々の形状のものを用いることができる。
【００２７】
無機酸化物フィラーは、中心粒径が０．２μｍ以上５．０μｍ以下であることが好ましい。中心粒径が小さすぎる場合、無機酸化物フィラーが凝集し、機能性樹脂層４ｂを形成する時に層が良好に形成し難くなる恐れがある。また、無機酸化物フィラーが凝集した二次粒子が局所的に存在し、不均一となる恐れがある。なお、中心粒径とは、レーザー回折法により求められる体積基準の粒度分布の積算値５０％の粒径（Ｄ５０）である。
【００２８】
一方、中心粒径が５．０μｍを超えると、無機酸化物フィラーの混合によって形成される空隙に起因する毛管現象の低下が生じ、濡れ性が低下したり、空隙の不均一化によって濡れ性に偏りが出る恐れがある。また、機能性樹脂層４ｂ形成時に層が良好に形成されない恐れがある。また、無機酸化物フィラーが凝集した場合と同様に、無機酸化物フィラーが凝集した二次粒子が局所的に存在し、不均一となる恐れがある。すなわち、機能性樹脂層４ｂの形成工程は、高分子材料と無機酸化物フィラーとを混合した樹脂溶液を塗布する工程を含み、この塗布工程において粒径の大きい無機酸化物フィラーによって樹脂溶液が行き渡らない領域が生じる恐れがある。
【００２９】
また、無機酸化物フィラーの比表面積は、２．０ｍ2／ｇ以上であることが好ましい。比表面積が小さすぎる場合、電解液と接触する面積が小さくなるため、電解液の含浸性が低下する恐れがある。また、比表面積が大きすぎる場合、機能性樹脂層４ｂ形成時に、無機酸化物フィラーを含む樹脂溶液の粘度が高くなり、構造粘性を示すようなゲル状スラリーになる恐れがある。この場合、所定量の無機酸化物フィラーの添加が困難になる場合がある。また、粘度の高いスラリーの場合は、機能性樹脂層４ｂの形成が困難になる場合がある。
【００３０】
さらに、無機酸化物フィラーの中心粒径［μｍ］をＸ、比表面積［ｍ2／ｇ］をＹとした場合に、無機酸化物フィラーの中心粒径［μｍ］と比表面積［ｍ2／ｇ］との積Ｘ×Ｙの値が、１．０以上１８以下となることが好ましい。この範囲内の値とすることで、容量維持率をより向上できる。
【００３１】
（リチウム塩フィラー）
機能性樹脂層４ｂに用いるリチウム塩フィラーとしては、電解液の溶媒に対する溶解性が乏しいものが用いられる。このようなリチウム塩フィラーのリチウム塩としては、例えば、リン酸リチウム（Ｌｉ3ＰＯ4）、炭酸リチウム（Ｌｉ2ＣＯ3）、フッ化リチウム（ＬｉＦ）、硫酸リチウム（Ｌｉ2ＳＯ4）、硝酸リチウム（ＬｉＮＯ3）、四ホウ酸リチウム（Ｌｉ2Ｂ4Ｏ7）、メタホウ酸リチウム（ＬｉＢＯ2）、ピロリン酸リチウム（Ｌｉ4Ｐ2Ｏ7）、トリポリリン酸リチウム（Ｌｉ5Ｐ3Ｏ10）、オルトケイ酸リチウム（Ｌｉ4ＳｉＯ4）、メタケイ酸リチウム（Ｌｉ2ＳｉＯ3）、シュウ酸二リチウム（Ｌｉ2Ｃ2Ｏ4）、下記の一般式（Ａ）で表されるリチウム塩、下記の一般式（Ｂ）で表されるリチウム塩などが用いられる。これらは１種で用いても２種以上を混合して用いてもよい。リチウムフィラーの形状は、限定されるものではなく、例えば、球形状、針状、楕円体状、板状、鱗片状などの種々の形状のものを用いることができる。
【００３２】
【化１】
（式中、ａ、ｂ、ｃ、ｄはそれぞれ０以上の整数である。ａ、ｂ、ｃ、ｄの和は２以上の整数であり、ａとｂとの和は１以上の整数である。ｅ、ｆ、ｇ、ｈはそれぞれ１以上の整数である。Ｒ１およびＲ２は、いずれも１価の基であり、互いに結合して環を形成してもよい。Ｒ３は、ａ、ｂ、ｃ、ｄの和を価数とする基である。）
【化２】
（式中、Ｒ４は（ａ１＋ｂ１＋ｃ１）価の基である。ａ１、ｄ１、およびｎは１以上の整数であり、ｂ１およびｃ１は０以上の整数である。ただし、（ｂ１＋ｃ１）≧１である。）
【００３３】
一般式（Ａ）におけるリチウム塩としては、例えば、一般式（Ａ）におけるＲ１およびＲ２が、それぞれ独立して、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、トリアルキルシリル基、あるいはそれらをハロゲン化した基であり、Ｒ３が炭化水素基であるリチウム塩などが挙げられる。一般式（Ａ）で表されるリチウム塩としては、より具体的には、例えば、式（Ａ−１）〜式（Ａ−８）で表されるリチウム塩などが挙げられる。
【００３４】
【化３】
【００３５】
一般式（Ｂ）で表されるリチウム塩としては、一般式（Ｂ）中のＲ４が鎖状の飽和炭化水素基、鎖状の不飽和炭化水素基、環状の飽和炭化水素基、またはそれらをハロゲン化した基であるリチウム塩などが挙げられる。一般式（Ｂ）で表されるリチウム塩としては、より具体的には、例えば、式（Ｂ−１）〜式（Ｂ−６２）で表されるリチウム塩などが挙げられる。
【００３６】
【化４】
【００３７】
リチウム塩フィラーは、中心粒径が０．２μｍ以上５．０μｍ以下であることが好ましい。中心粒径が小さすぎる場合、リチウム塩フィラーが凝集し、機能性樹脂層４ｂ形成時に層が良好に形成されなくなる恐れがある。また、リチウム塩フィラーが凝集した二次粒子が局所的に存在し、不均一となる恐れがある。
【００３８】
機能性樹脂層４ｂにおいて、リチウム塩フィラーを含有することによる、電池特性（特に充放電サイクル特性）の向上の要因は、以下のものである。すなわち、機能性樹脂層４ｂに添加したリチウム塩フィラーの一部は、電池セル内において電解液中に溶解し、この溶解物が電極表面上に被膜を形成することによって、正極活物質表面の耐酸化性の向上、および負極活物質表面のリチウム受け入れ性向上に寄与する。
【００３９】
ただし、本技術に適用されるリチウム塩フィラーは電解液の溶媒に対する溶解性が乏しいものであるため、通常のリチウムイオン二次電池が用いられている充電電圧範囲である、例えば５Ｖよりも低い範囲では、電解液中に溶解する量は添加したリチウム塩フィラーの一部である。すなわち、本技術に適用されるリチウム塩フィラーは、通常のリチウムイオン二次電池が用いられている充電電圧範囲では、電解液中に一定量溶解したあとは平衡状態に達するため更なる溶解は抑制されると考えられる。したがって、本技術では、リチウム塩フィラーとして電解液の溶媒に容易に完全に溶解するもの（例えばＬｉＰＦ6）を用いた場合のように、リチウム塩フィラー全体が溶解して効果を発揮しなくなるような事態は発生しない。
【００４０】
一方、充電電圧が例えば５Ｖ以上となる状況においては、リチウム塩フィラーの電解液への溶解の進行が顕著となるため、リチウム塩フィラー全体が溶解して消失する恐れがある。このため、機能性樹脂層４ｂ中には、充電電圧５Ｖ以上においても安定である無機酸化物フィラーを含有することで、機能性樹脂層４ｂの消失を防ぐ必要がある。無機酸化物フィラーを全く含まない場合には、５Ｖ以上の充電状態においてリチウム塩フィラーが溶解することに伴い、セル構造が不安定となるため不適である。無機酸化物フィラーは、少量の添加であっても５Ｖ以上の充電時において、セル構造を支える機能を発現する。
【００４１】
また、充電電圧が例えば５Ｖ以上の状況において溶解したリチウム塩フィラーの成分は、正極または負極表面上に被膜を形成することで、電解液と活物質との過剰な反応を抑制することが可能である。この効果は例えば充電電圧５Ｖ以上の過充電状態において、電解液と活物質との反応を抑制し、電池の発熱、熱暴走を抑制する効果が期待できる。
【００４２】
（高分子材料）
機能性樹脂層４ｂを構成する高分子材料としては、耐熱性樹脂やフッ素系樹脂などを用いることができる。ここで耐熱性樹脂とは、非結晶樹脂の場合、ガラス転移温度が２００℃以上のものをいう。また、結晶性樹脂の場合は、ガラス転移温度が２００℃以上であり、融点を持たないか、融点２５０℃以上の樹脂のことをいう。
【００４３】
耐熱性樹脂としては、高温雰囲気下での寸法安定性の点から、できるだけガラス転移温度の高い高分子材料が好ましく、流動による寸法変化や収縮を少なくできる点から、融解エントロピーを持つ融点を有しない樹脂が好ましい。このような高分子材料として、具体的には、例えば、ポリフェニレンスルフィド、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリアリレート、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミド、ポリイミドまたはアラミドなどのポリアミドなどが挙げられる。これらは１種で用いても２種以上を混合して用いてもよい。
【００４４】
機能性樹脂層４ｂを構成する高分子材料として、耐熱性樹脂を用いた場合には、高温における面積収縮率を低下させることができ、例えば２００℃において、セパレータ４の面積熱収縮率が６０％以下である場合に、電池の安全性を著しく向上できる。
【００４５】
フッ素系樹脂としては、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やフッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンとクロロトリフルオロエチレンとの共重合体などのフッ化ビニリデン共重合体、またはポリテトラフルオロエチレンなどを用いることができる。これらは１種で用いても２種以上を混合して用いてもよい。機能性樹脂層４ｂを構成する高分子材料として、フッ素系樹脂を用いた場合には、電気化学的な安定性、電解液の含浸性、電解液の保持性、柔軟性などを向上できる。
【００４６】
このような高分子材料を用いた場合、無機酸化物フィラーとリチウム塩フィラーとの合計量と高分子材料との混合比は、１０：１〜３０：１（質量比）であることが好ましい。混合量が少なすぎる場合には、無機酸化物フィラーとリチウム塩フィラーとの添加効果が低減する傾向にある。また、混合量が多すぎる場合には、無機酸化物フィラーとリチウム塩フィラーの保持力が低下し、例えば巻回時に無機酸化物フィラーまたはリチウム塩フィラーの脱落などが発生しやすく、この場合無機酸化物フィラーとリチウム塩フィラーの脱落した部分は保液性が低下し、電池特性が低減する傾向にある。
【００４７】
また、無機酸化物フィラーとリチウム塩フィラーとの混合比は、１：９９〜９８：２の範囲にあることが好ましい。無機酸化物フィラーを全く含まない場合には、５Ｖ以上の充電状態においてリチウム塩フィラーが溶解することに伴い、セル構造が不安定となるため不適である。無機酸化物フィラーは、少量の添加であっても５Ｖ以上の充電時において、セル構造を支える機能を発現する。リチウム塩フィラーの混合量が少なすぎる場合には、リチウム塩フィラーの添加効果が低減する傾向にある。
【００４８】
機能性樹脂層４ｂの厚みは、例えば、１μｍ以上１０μｍ以下であることが好ましい。なお、機能性樹脂層４ｂの厚みは、例示したものに限定されるものではない。また、無機酸化物フィラーの中心粒径は、機能性樹脂層４ｂの厚みに対して５０％以下となるようにすることが好ましい。無機酸化物フィラーの中心粒径は、機能性樹脂層４ｂの厚みに対して大きすぎる場合、機能性樹脂層４ｂの形成が困難になる傾向にある。また、リチウム塩フィラーの中心粒径は、機能性樹脂層４ｂの厚みに対して９０％以下となるようにすることが好ましい。無機酸化物フィラーの中心粒径は、機能性樹脂層４ｂの厚みに対して大きすぎる場合、機能性樹脂層４ｂの形成が困難になる傾向にある。
【００４９】
セパレータ４は、バブルポイント法およびハーフドライ法、ダルシー則を用いた測定法にて測定した場合に得られる機能性樹脂層４ｂの貫通孔径の全てが、０．０１５μｍ以上２０μｍ以下の範囲内にあり、機能性樹脂層４ｂの貫通孔径０．０２μｍ以上１０μｍ以下のものが、全体の５０％以上であることが好ましい。
【００５０】
機能性樹脂層４ｂの貫通孔に、孔径が０．０１５μｍに満たないものがあると、イオン透過性が著しく阻害されてサイクル特性劣化などの電池特性が低減する傾向にあり、２０μｍより大きいものがあると、見かけ樹脂密度が低下し、膜の機械強度が低減する傾向にある。また、貫通孔径０．０２μｍ以上１０μｍ以下のものが、全体の５０％に満たないと、上記のような現象が起こりやすくなる傾向にある。
【００５１】
例えば、表面の開孔が大きい構造だとしても、その内部がイオンパスが悪化するほど狭い構造の場合、電池特性が低減する傾向にある。よって、多孔質の評価指標としては、表層の開孔ではなくその内部構造（最細孔部）を知ることが重要であり、貫通孔径が上記数値範囲にある場合に、より優れた電池特性を得ることができる。
【００５２】
セパレータ４の突き刺し強度としては、１００ｇｆ以上１０００ｇｆ以下の範囲内であることが好ましい。突き刺し強度が低いとショートが発生することがあり、高いとイオン導電性が低下する傾向にあるからである。
【００５３】
セパレータ４の透気度としては、３０ｓｅｃ／１００ｃｃ以上１０００ｓｅｃ／１００ｃｃ以下の範囲内であることが好ましい。透気度が低いとショートが発生することがあり、高いとイオン導電性が低下する傾向にあるからである。
【００５４】
セパレータ４は、上述した基材層４ａと、機能性樹脂層４ｂとの２層構造を有するものに限定されるものではなく、基材層４ａと、機能性樹脂層４ｂとを有していれば、３層以上の構造を有するものであってもよい。また、セパレータ４は、機能性樹脂層４ｂで構成した単独の層であっても良い。
【００５５】
さらに、機能性樹脂層４ｂを構成する樹脂としては、２種以上の樹脂を混合したものを用いてもよい。さらに、機能性樹脂層４ｂを構成する樹脂は、耐熱性樹脂、フッ素系樹脂に限定されるものではなく、セパレータの性能や電池特性を向上できる樹脂であれば、どのような樹脂を用いてもよい。
【００５６】
本技術の第１の実施の形態によるセパレータでは、無機酸化物フィラーとリチウム塩フィラーとを含む機能性樹脂層４ｂを備えることにより、電解液の濡れ性が向上できる。電解液保液性は、比表面積が大きいほど、良好になるため、無機酸化物フィラーおよびリチウム塩フィラーの粒子径は、比較的小さい粒子径の方が好ましい。
【００５７】
一方で、無機酸化物フィラーおよびリチウム塩フィラーの粒子径の少なくとも何れかが、セパレータの基材層４ａの孔径より小さい場合、充放電に伴う電極の膨張・収縮によるセパレータ圧縮により、基材層の細孔内に無機酸化物フィラーおよびリチウム塩フィラーの少なくとも何れかが充填される傾向にある。このため、イオン導電性に重要なセパレータの細孔が目詰まりをおこす傾向にあり、電池のサイクル特性や負荷特性が低減する傾向にある。
【００５８】
また、粒子径が大きいと目詰まりは抑制されるが、無機酸化物粒子およびリチウム塩粒子混合層の形成時における樹脂溶液の塗布工程において、未塗布領域が生じる傾向にあり、塗膜厚を薄く形成しにくくなる傾向にある。
【００５９】
本技術では、無機酸化物フィラーの中心粒径、比表面積、中心粒径と比表面積とを乗じた値を制御することにより、電解液の含浸性、保液性をより向上させてもよい。また、機能性樹脂層に、無機酸化物フィラーを含むようにすることで、セパレータの耐酸化性を向上でき、また無機酸化物フィラーの持つ熱伝導やヒートシンク効果も向上できる。さらに、機能性樹脂層に、無機酸化物フィラーと共にリチウム塩フィラーを含むようにすることで、電池セル内において電解液中にリチウム塩が溶解し、正極および負極活物質表面上に被膜を形成することにより、正極活物質表面の耐酸化性および負極活物質表面のリチウム受け入れ性を向上させることで、充放電サイクル特性を向上できる。
【００６０】
また、本技術のセパレータと、［背景技術］の欄で示した特許文献１〜３の技術との相違点は以下の通りである。すなわち、例えば、［背景技術］の欄で例示した特許文献１には、無機酸化物フィラーの存在によってリチウムデンドライトを防止し、安全性を高めることについては記載されているものの、本技術のセパレータのように、電池特性を向上させるまたは電池特性の低下を防止できる点については記載されていない。
【００６１】
特許文献２には、多孔質耐熱層を備えることで、耐熱性を向上させることについては記載されているものの、本技術のセパレータのように、電池性能を向上させる点または電池特性の低下を防止できる点については記載されていない。また、無機酸化物の記載はあるが、実施の形態は専ら酸化マグネシウムに限定されており、他の無機酸化物に関して言及されていない。
【００６２】
特許文献３には、セパレータの表面に無機保護膜を形成した、セパレータ／無機保護膜の多層構造によって、カソード活物質の移動を遮断することで、電池の自己放電及び容量減少を抑制できることが記載されている。しかしながら、この無機保護膜は、ガス反応法、熱蒸着法、スパッタリング法、化学気相蒸着法などの無機保護膜材料を直接形成して薄膜を得る手法により形成されている。このような薄膜状の無機保護膜では、電池の自己放電を抑制することには有用であるが、密度が高く、逆に無機保護膜を備えることで、十分な電解液の含浸性を得ることができなくなるという問題が生じてしまう。一方、本技術のセパレータでは、機能性樹脂層は、多孔構造（好ましくは多孔が相互に連結した多孔相互連結構造）を有するため、十分な電解液の含浸性を得ることができる。
【００６３】
（セパレータの製造方法）
本技術のセパレータ４の製造方法について説明する。
【００６４】
（基材層の作製）
まず、基材層４ａとして、ポリオレフィン微多孔膜などを用意する。ポリオレフィン微多孔膜は、例えば、延伸開孔法、相分離法などで成形することができる。例えば、延伸開口法では、まず、溶融ポリマーをＴダイやサーキュラーダイから押し出し、さらに熱処理を施し規則性の高い結晶構造を形成する。その後、低温延伸更には高温延伸して結晶界面を剥離させてラメラ間に間隔部分を作り、多孔構造を形成する。相分離法では、ポリマーと溶剤を高温で混合して調製した均一溶液を、Ｔダイ法、インフレーション法などでフィルム化した後、溶剤を別の揮発性溶剤で抽出することにより、微多孔性の基材を得ることができる。なお、基材層４ａの製造方法は、これらに限定されるものではなく、従来提案されている方法を広く用いることができる。また、市販されているなど入手可能な多孔質フィルムなどをそのまま用いてもよい。
【００６５】
以下では、基材層４ａの具体的な作製例の一例として、ポリエチレン微多孔膜の作製例について説明する。まず、ポリエチレン樹脂と可塑剤としての流動パラフィンとを、二軸押出機に供給し、溶融混練し、ポリエチレン溶液を調製する。次に、押出機の先端に取り付けられたＴダイから所定の温度で押し出し、冷却ロールで巻き取りながらゲル状のシートを成形する。続いて、このゲル状のシートに対して二軸延伸を行うことによって、薄膜フィルムを得る。
【００６６】
次に、この薄膜フィルムをヘキサンで洗浄して残留する流動パラフィンを抽出除去した後、乾燥および熱処理を行い、薄膜フィルムを微多孔化する。以上により、基材層４ａとしてのポリエチレン微多孔膜を得ることができる。
【００６７】
（機能性樹脂層の作製）
次に、基材層４ａの一主面または両主面に機能性樹脂層４ｂを形成する。まず高分子材料と、無機酸化物フィラーと、リチウム塩フィラーとをＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）などの極性溶媒に溶解した樹脂溶液を、基材層４ａ上に卓上コータなどで塗布する。その後、樹脂溶液が塗布された基材層４ａを、水などの上記極性溶媒に対して相溶性があり、上記高分子材料に対して貧溶媒である貧溶媒中に浸漬する。このとき溶媒交換が起こり、相分離（例えばスピノーダル分解型の相分離）が生じ、高分子材料は多孔構造を形成する。その後、熱風などで乾燥させる。以上により、基材層４ａ上に、多孔構造を有する機能性樹脂層４ｂを形成する。機能性樹脂層４ｂの多孔構造は、例えば、多孔が相互に連結した多孔相互連結構造である。例えば、無機酸化物フィラーおよびリチウム塩フィラーは、例えば、多孔構造を形成する相互につながった３次元的なネットワーク構造を有する微細な樹脂骨格に担持されている。無機酸化物フィラーおよびリチウム塩フィラーは、この微細な樹脂骨格に坦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。以上により、基材層４ａの一主面または両主面に機能性樹脂層４ｂが形成されたセパレータ４を得ることができる。
【００６８】
なお、機能性樹脂層４ｂの構造が多孔相互連結構造となるためには、基材層４ａに塗布する樹脂溶液中の樹脂の濃度を、適切な濃度に調整することが好ましい。
【００６９】
樹脂溶液は、溶媒であるＮ−メチル−２−ピロリドンに無機酸化物フィラーとリチウム塩フィラーと高分子材料とを分散させたものである。そして、溶媒に対して無機酸化物フィラー、リチウム塩フィラーおよび高分子材料の濃度が濃すぎる場合には、樹脂溶液を基材層４ａ上に塗布した後の状態において、貧溶媒と置換されるＮ―メチル−２−ピロリドンによる空隙が球状のドロップレット構造に配置される。このため、水浴に入れて相分離し、これを乾燥すると、空隙が独立して形成された状態となり、相互に連結していない独立した孔が多数形成された構造を有する層が形成される。このため、多孔相互連結構造とならない。
【００７０】
一方、溶媒に対して無機酸化物フィラー、リチウム塩フィラーおよび高分子材料の濃度が薄すぎる場合には、樹脂溶液を基材層４ａ上に塗布した状態において樹脂が球状のドロップレット構造となってしまう。このため、水浴に入れて相分離し、これを乾燥すると、多数のドロップレット状の樹脂が互いに結合していないことから樹脂の脱落が起こってしまうため、機能性樹脂層４ｂの構造は多孔相互連結構造を形成しない。
【００７１】
２．第２の実施の形態
本技術の第２の実施の形態による非水電解質電池について説明する。本技術の第２の実施の形態による非水電解質電池は、上述のセパレータ４を用いた非水電解質電池である。例えば、この非水電解質電池は、充電および放電可能な二次電池であり、例えば、負極の容量が電極反応物質であるリチウムの吸蔵および放出に基づいて表されるリチウムイオン二次電池である。
【００７２】
（電池の構成）
図２は、本技術の第１の実施の形態による非水電解質電池の断面構成を示す。図３は、図２に示す巻回電極体２０の一部を拡大して示す。この非水電解質電池は、いわゆる円筒型といわれるものであり、ほぼ中空円柱状の電池缶１の内部に、帯状の正極２と帯状の負極３とがセパレータ４を介して巻回された巻回電極体２０を有している。セパレータ４は、正極２と負極３とを隔離し、両極の接触による短絡を防止しつつ、リチウムイオンを通過させる絶縁層である。
【００７３】
電池缶１は、例えばニッケル（Ｎｉ）のめっきがされた鉄（Ｆｅ）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１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５、６がそれぞれ配置されている。
【００７４】
電池缶１の開放端部には、電池蓋７と、この電池蓋７の内側に設けられた安全弁機構８および熱感抵抗素子（Positive Temperature Coefficient；ＰＴＣ素子）９とが、ガスケット１０を介してかしめられることにより取り付けられており、電池缶１の内部は、密閉されている。
【００７５】
電池蓋７は、例えば、電池缶１と同様の材料により構成されている。安全弁機構８は、熱感抵抗素子９を介して電池蓋７と電気的に接続されており、内部短絡あるいは外部からの加熱などにより電池の内圧が一定以上となった場合にディスク板１１が反転して電池蓋７と巻回電極体２０との電気的接続を切断するようになっている。
【００７６】
熱感抵抗素子９は、温度が上昇すると抵抗値の増大により電流を制限し、大電流による異常な発熱を防止するものである。ガスケット１０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。
【００７７】
巻回電極体２０は、例えば、センターピン１２を中心に巻回されている。巻回電極体２０の正極２にはアルミニウム（Ａｌ）などよりなる正極リード１３が接続されており、負極３にはニッケル（Ｎｉ）などよりなる負極リード１４が接続されている。正極リード１３は安全弁機構８に溶接されることにより電池蓋７と電気的に接続されており、負極リード１４は電池缶１に溶接され電気的に接続されている。
【００７８】
（正極）
図３は、図２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。図３に示すように、正極２は、例えば、対向する一対の面を有する正極集電体２Ａと、正極集電体２の両面に設けられた正極合剤層２Ｂとを有している。なお、正極集電体２Ａの片面のみに正極合剤層２Ｂが設けられた領域を有するようにしてもよい。正極集電体２Ａは、例えば、アルミニウム（Ａｌ）箔などの金属箔などにより構成されている。正極合剤層２Ｂは、例えば、正極活物質を含んでおり、必要に応じてグラファイトなどの導電剤と、ポリフッ化ビニリデンなどの結着剤とを含んでいてもよい。
【００７９】
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を用いることができる。具体的に、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、リチウム硫化物また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く、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種を含むものであればより好ましい。
【００８０】
このようなリチウム含有化合物としては、例えば、化Ｉ、より具体的には化IIで表された平均組成を有するリチム複合酸化物、化IIIで表された平均組成を有するリチウム複合酸化物を挙げることができる。
【００８１】
（化Ｉ）
ＬｉpＮｉ(1-q-r)ＭｎqＭ１rＯ(2-s)Ｘt
（式中、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（Ｏ）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、ｒ、ｓ、ｔは、０≦ｐ≦１．５、０≦ｑ≦１．０、０≦ｒ≦１．０、−０．１０≦ｓ≦０．２０、０≦ｔ≦０．２の範囲内の値である。なお、リチウムの組成は充放電の状態によって異なり、ｐの値は完全放電状態における値を表している。）
【００８２】
（化II）
ＬｉaＣｏ(1-b)Ｍ２bＯ(2-c)
（式中、Ｍ２はバナジウム（Ｖ）、銅（Ｃｕ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、亜鉛（Ｚｎ）、マグネシウム（Ｍｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、イットリウム（Ｙ）および鉄（Ｆｅ）からなる群のうちの少なくとも１種を表す。ａ、ｂおよびｃの値は、０．９≦ａ≦１．１、０≦ｂ≦０．３、−０．１≦ｃ≦０．１の範囲内である。なお、リチウムの組成は充放電の状態によって異なり、ａの値は完全放電状態における値を表している。）
【００８３】
（化III）
ＬｉvＮｉwＣｏxＭｎyＭ３(1-v-x-y)Ｏ(2-z)
（式中、Ｍ３はバナジウム（Ｖ）、銅（Ｃｕ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、亜鉛（Ｚｎ）、マグネシウム（Ｍｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、イットリウム（Ｙ）および鉄（Ｆｅ）からなる群のうちの少なくとも１種を表す。ｖ、ｗ、ｘ、ｙおよびｚの値は、０．９≦ｖ≦１．１、０＜ｗ＜１、０＜ｘ＜１、０＜ｙ＜０．５、０≦１−ｖ−ｘ−ｙ，−０．１≦ｚ≦０．１の範囲内である。なお、リチウム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。）
【００８４】
さらに、リチウム含有化合物としては、例えば、化ＩＶで表されたスピネル型の構造を有するリチウム複合酸化物、より具体的には、ＬｉｄＭｎ２Ｏ４（ｄ≒１）などを挙げることができる。
【００８５】
（化IV）
ＬｉeＭｎ(2-f)Ｍ４fＯgＦh
（式中、Ｍ４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。ｅ、ｆ、ｇおよびｈは、０．９≦ｅ≦１．１、０≦ｆ≦０．６、３．７≦ｇ≦４．１、０≦ｈ≦０．１の範囲内の値である。なお、リチウムの組成は充放電の状態によって異なり、ｅの値は完全放電状態における値を表している。
【００８６】
さらに、リチウム含有化合物としては、例えば、化Ｖ、より具体的には、化ＶＩで表され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を挙げることができ、さらに具体的には、ＬｉｉＦｅＰＯ４（ｉ≒１）などを挙げることができる。
【００８７】
（化Ｖ）
ＬｉjＭ５kＰＯ4
（式中、Ｍ５は、２族〜１５族から選ばれる元素のうちの少なくとも一種を示す。ｊ、ｋは、０≦ｊ≦２．０、０．５≦ｋ≦２．０の範囲内の値である。なお、リチウムの組成は充放電の状態によって異なり、ｊの値は完全放電状態における値を表している。）
【００８８】
（化VI）
ＬｉmＭ６ＰＯ4
（式中、Ｍ６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。ｍは、０．９≦ｍ≦１．１の範囲内の値である。なお、リチウム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。）
【００８９】
上述した正極材料の他にも、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、ＭｎＯ2、Ｖ2Ｏ5、Ｖ6Ｏ13、ＮｉＳ、ＭｏＳなどのリチウムを含まない無機化合物を挙げることができる。
【００９０】
（負極）
負極３は、例えば、対向する一対の面を有する負極集電体３Ａの両面に負極合剤層３Ｂ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３Ａの片面のみに負極合剤層３Ｂを設けるようにしてもよい。負極集電体３Ａは、例えば、銅（Ｃｕ）箔、ニッケル（Ｎｉ）箔などの金属箔などにより構成されている。
【００９１】
負極合剤層３Ｂ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、必要に応じて正極合剤層２Ｂと同様の結着剤を含んで構成されている。
【００９２】
なお、この非水電解質電池では、例えば、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２の電気化学当量よりも大きくなっており、充電の途中において負極３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。
【００９３】
また、この非水電解質電池は、満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、４．２Ｖ以上４．９Ｖ以下の範囲内になるように設計されている。例えば、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、４．２Ｖ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ので、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、高いエネルギー密度が得られるようになっている。なお、満充電状態における開回路電圧（すなわち電池電圧）は、例えば、４．２Ｖ未満であってもよい。
【００９４】
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、黒鉛、難黒鉛化性炭素、易黒鉛化性炭素、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。
【００９５】
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。また、高分子材料としてはポリアセチレンあるいはポリピロールなどがある。
【００９６】
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、優れた特性が得られるので好ましい。さらに、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。
【００９７】
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、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ともに、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、この発明において、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。
【００９８】
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、マグネシウム（Ｍｇ）、ホウ素（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、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。
【００９９】
中でも、この負極材料としては、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、特に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。
【０１００】
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（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。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（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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
中でも、スズ（Ｓｎ）、コバルト（Ｃｏ）および炭素（Ｃ）を構成元素として含み、炭素（Ｃ）の含有量が９．９質量％以上２９．７質量％以下の範囲内、スズ（Ｓｎ）およびコバルト（Ｃｏ）の合計に対するコバルト（Ｃｏ）の割合（Ｃｏ／（Ｓｎ＋Ｃｏ））が３０質量％以上７０質量％以下の範囲内である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が得られると共に優れたサイクル特性が得られるからである。
【０１０３】
このＳｎＣｏＣ含有材料は、必要に応じて、さら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）などが好ましく、それらの２種以上を含んでいてもよい。容量特性またはサイクル特性がさらに向上するからである。
【０１０４】
なお、ＳｎＣｏＣ含有材料は、スズ（Ｓｎ）、コバルト（Ｃｏ）および炭素（Ｃ）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、ＳｎＣｏＣ含有材料では、構成元素であ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あるい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）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、炭素が他の元素と結合することにより、そのような凝集または結晶化が抑制されるからである。
【０１０５】
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（X-ray Photoelectron Spectroscopy;XPS）が挙げられる。このＸＰＳでは、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、グラファイトであれば、炭素の１ｓ軌道（Ｃ１ｓ）のピークは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（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。
【０１０６】
なお、ＸＰＳでは、例えば、スペクトルのエネルギー軸の補正に、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において、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。
【０１０７】
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、さらに、他の金属化合物あるいは高分子材料が挙げられる。他の金属化合物としては、チタン酸リチウム（Ｌｉ4Ｔｉ5Ｏ12）、ＭｎＯ2、Ｖ2Ｏ5、Ｖ6Ｏ13などの酸化物、ＮｉＳ、ＭｏＳなどの硫化物、あるいはＬｉＮ3などのリチウム窒化物が挙げられ、高分子材料としてはポリアセチレン、ポリアニリンあるいはポリピロールなどが挙げられる。
【０１０８】
負極合剤層３Ｂは、例えば、気相法、液相法、溶射法、焼成法、または塗布のいずれにより形成してもよく、それらの２以上を組み合わせてもよい。なお、気相法としては、例えば、物理堆積法または化学堆積法、具体的には真空蒸着法、スパッタ法、イオンプレーティング法、レーザーアブレーション法、熱化学気相成長（ＣＶＤ； Chemical Vapor Deposition）法またはプラズマ化学気相成長法などが挙げられる。液相法としては、電気鍍金または無電解鍍金などの公知の手法を用いることができる。焼成法とは、例えば、粒子状の負極活物質を結着剤などと混合して溶剤に分散させることにより塗布したのち、結着剤などの融点よりも高い温度で熱処理する方法である。焼成法に関しても公知の手法が利用可能であり、例えば、雰囲気焼成法、反応焼成法またはホットプレス焼成法が挙げられる。
【０１０９】
（電解液）
電解液としては、非水溶媒に電解質塩を溶解させた非水電解液を用いることができる。非水溶媒としては、例えば、エチレンカーボネート（ＥＣ）およびプロピレンカーボネート（ＰＣ）のうちの少なくとも一方を含んでいることが好ましい。サイクル特性を向上させることができるからである。特に、エチレンカーボネート（ＥＣ）とプロピレンカーボネート（ＰＣ）とを混合して含むようにすれば、よりサイクル特性を向上させることができるので好ましい。非水溶媒としては、また、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）またはメチルプロピルカーボネート（ＭＰＣ）などの鎖状炭酸エステルの中から、少なくとも１種を含んでいることが好ましい。サイクル特性をより向上させることができるからである。
【０１１０】
非水溶媒としては、さらに、２，４−ジフルオロアニソールおよびビニレンカーボネート（ＶＣ）のうちの少なくとも一方を含んでいることが好ましい。２，４−ジフルオロアニソールは放電容量を改善することができ、ビニレンカーボネート（ＶＣ）はサイクル特性をより向上させることができるからである。特に、これらを混合して含んでいれば、放電容量およびサイクル特性を共に向上させることができるのでより好ましい。
【０１１１】
非水溶媒としては、さらに、ブチレンカーボネート（ＢＣ）、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、これら化合物の水素基の一部または全部をフッ素基で置換したもの、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、プロピオン酸メチル、アセトニトリル、グルタロニトリル、アジポニトリル、メトキシアセトニトリル、３−メトキシプロピロニトリル、Ｎ，Ｎ−ジメチルフォルムアミド、Ｎ−メチルピロリジノン、Ｎ−メチルオキサゾリジノン、Ｎ，Ｎ−ジメチルイミダゾリジノン、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あるいはリン酸トリメチルなどのいずれか１種または２種以上を含んでいてもよい。
【０１１２】
組み合わせる電極によっては、上記非水溶媒群に含まれる物質の水素原子の一部または全部をフッ素原子で置換したものを用いることにより、電極反応の可逆性が向上する場合がある。したがって、これらの物質を適宜用いることも可能である。
【０１１３】
電解質塩であるリチウム塩としては、例えば、ＬｉＰＦ6、ＬｉＢＦ4、ＬｉＡｓＦ6、ＬｉＣｌＯ4、ＬｉＢ（Ｃ6Ｈ5）4、ＬｉＣＨ3ＳＯ3、ＬｉＣＦ3ＳＯ3、ＬｉＮ（ＳＯ2ＣＦ3）2、ＬｉＣ（ＳＯ2ＣＦ3）3、ＬｉＡｌＣｌ4、ＬｉＳｉＦ6、ＬｉＣｌ、ＬｉＢＦ2（ｏｘ）〔リチウムジフルオロオキサレートボレート〕、ＬｉＢＯＢ〔リチウムビスオキサレートボレート〕、またはＬｉＢｒが適当であり、これらのうちのいずれか１種または２種以上が混合して用いることができる。中でも、ＬｉＰＦ6は、高いイオン伝導性を得ることができるとともに、サイクル特性を向上させることができるので好ましい。
【０１１４】
セパレータ４には、電解液が含浸されている。本技術の第２の実施の形態による非水電解質電池では、充電を行うと、例えば、正極２からリチウムイオンが離脱し、電解液を介して負極３に吸蔵される。放電を行うと、例えば、負極３からリチウムイオンが離脱し、電解液を介して正極２に吸蔵される。
【０１１５】
（電池の製造方法）
上述した非水電解質電池の製造方法について説明する。
【０１１６】
（正極の作製）
正極２は、以下に述べる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−ピロリドンなどの溶剤に分散させて正極合剤スラリーとする。
【０１１７】
次に、この正極合剤スラリーを正極集電体２Ａに塗布し溶剤を乾燥させた後、ロールプレス機などにより圧縮成型して正極合剤層２Ｂを形成し、正極２を作製する。
【０１１８】
（負極の作製）
負極３は、以下に述べる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−ピロリドンなどの溶剤に分散させて負極合剤スラリーとする。
【０１１９】
次に、この負極合剤スラリーを負極集電体３Ａに塗布し溶剤を乾燥させた後、ロールプレス機などにより圧縮成型して負極合剤層３Ｂを形成し、負極３を作製する。
【０１２０】
（非水電解質電池の組み立て）
次に、正極集電体２Ａに正極リード１３を溶接などにより取り付けると共に、負極集電体３Ａに負極リード１４を溶接などにより取り付ける。次に、正極２と、負極３とをセパレータ４を介して巻回し、正極リード１３の先端部を安全弁機構８に溶接すると共に、負極リード１４の先端部を電池缶１に溶接して、巻回した正極２および負極３を一対の絶縁板５、６で挟み電池缶１の内部に収納する。
【０１２１】
次に、電解液を電池缶１の内部に注入し、電解液をセパレータ４に含浸させる。次に、電池缶１の開口端部に電池蓋７、安全弁機構８および熱感抵抗素子９を、ガスケット１０を介してかしめることにより固定する。以上により、本技術の第２の実施の形態による非水電解質電池が作製される。
【０１２２】
３．第３の実施の形態
本技術の第３の実施の形態による非水電解質電池について説明する。この非水電解質電池は、例えば、充電および放電可能な二次電池であり、例えば、負極の容量が電極反応物質であるリチウムの吸蔵および放出に基づいて表されるリチウムイオン二次電池である。
【０１２３】
（電池の構成）
図４Ａは、本技術の第３の実施の形態による非水電解質電池の構成例を示す斜視図である。図４Ｂは、本技術の第３の実施の形態による非水電解質電池の構成例を示す分解斜視図である。図４Ａおよび図４Ｂに示すように、非水電解質電池の形状は、例えば、いわゆる扁平型と称されるものである。この非水電解質電池は、電池素子３０がラミネートフィルムなどの外装材３７で外装された、ラミネート型の非水電解質電池である。
【０１２４】
非水電解質電池は、電池素子３０と、電池素子３０を外装する外装材３７とを有する。非水電解質電池は、電池素子３０を外装材３７の凹部に収容後、電池素子３０の周囲を溶着することにより封止された構成を有する。外装材３７の内部に収容された電池素子３０には、正極リード３２および負極リード３３が備えられ、正極リード３２および負極リード３３のそれぞれの両面上には、外装材３７との接着性を向上させるために樹脂片３４および樹脂片３５が設けられている。正極リード３２は、対向する外装材３７の間に樹脂片３４を介して挟まれて、外部へ引き出されており、負極リード３３は、対向する外装材３７の間に樹脂片３５を介して挟まれて、外部へ引き出されている。
【０１２５】
（外装材）
外装材３７は、例えば防湿性のラミネートフィルムなどである。外装材３７は、例えば、熱融着層、金属層、表面保護層を順次積層した積層構造を有する。例えば、外装材３７は、「熱融着層／金属層／表面保護層」の３層構造を有する。
【０１２６】
熱融着層は、例えば高分子フィルムなどで構成されている。この高分子フィルムを構成する材料としては、例えばポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、無延伸ポリプロピレン（ＣＰＰ）、直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）が挙げられる。金属層は、例えば金属箔などで構成されている。この金属箔を構成する材料としては、例えばアルミニウム（Ａｌ）などが挙げられる。また、金属箔を構成する材料としては、アルミニウム以外の金属を用いることも可能である。表面保護層を構成する材料としては、例えばナイロン（Ｎｙ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などが挙げられる。なお、熱融着層側の面が、電池素子３０を収納する側の収納面となる。
【０１２７】
（電池素子）
図５は、電池素子３０の拡大断面図を示す。図５に示すように、電池素子３０は、正極４２および負極４３がセパレータ４４および電解質層４５を介して積層および巻回された巻回構造を有する。正極４２と負極４３とは、セパレータ４４および電解質層４５を有する絶縁層４６によって隔離され、両極の接触による短絡が防止されている。
【０１２８】
（正極）
正極４２は、帯状の正極集電体４２Ａと、この正極集電体４２Ａの両面に形成された正極合剤層４２Ｂとを備える。正極４２の長手方向の一端部には、例えば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３２が設けられている。この正極リード３２の材料としては、例えばアルミニウムなどの金属を用いることができる。
【０１２９】
（負極）
負極４３は、帯状の負極集電体４３Ａと、この負極集電体４３Ａの両面に形成された負極合剤層４３Ｂとを備える。また、負極４３の長手方向の一端部にも正極４２と同様に、例えばスポット溶接または超音波溶接で接続された負極リード３３が設けられている。この負極リード３３の材料としては、例えば銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）などを用いることができる。
【０１３０】
正極集電体４２Ａ、正極合剤層４２Ｂ、負極集電体４３Ａ、負極合剤層４３Ｂの構成は、夫々第２の実施の形態の正極集電体２Ａ、正極合剤層２Ｂ、負極集電体３Ａ、負極合剤層３Ｂの構成と同様である。
【０１３１】
（セパレータ）
セパレータ４４は、第１の実施の形態のセパレータ４と同様である。すなわち、セパレータ４４は、基材層４ａと、基材層４ａの一主面または両主面に形成された機能性樹脂層４ｂとから構成されている。なお、セパレータ４４が、機能性樹脂層４ｂのみで構成されていてもよい。
【０１３２】
（電解質層）
電解質層４５は、電解液と、この電解液を保持する保持体となる高分子材料とを含む。電解質層４５は、例えば、電解液により高分子材料が膨潤されることにより、いわゆるゲル状になっている、ゲル状のイオン伝導体である。電解質層４５は高いイオン伝導率を得ることができるとともに、電池の漏液を防止できるので好ましい。電解液の構成（すなわち液状の溶媒、電解質塩など）は、第２の実施の形態と同様である。
【０１３３】
（高分子材料）
高分子材料は、マトリックス高分子化合物として、溶媒に相溶可能な性質を有するものなどを用いることができる。このような高分子材料としては、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やフッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンとクロロトリフルオロエチレンとの共重合体などのフッ化ビニリデン共重合体、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、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、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、ポリメタクリル酸メチル、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、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を挙げることができる。これらは1種で用いても２種以上で用いてもよい。特に電気化学的な安定性の点からは、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サイドが好ましい。
【０１３４】
（電池の製造方法）
上述した非水電解質電池の製造方法について説明する。
【０１３５】
（正極、負極の作製）
まず、第２の実施の形態と同様にして正極４２および負極４３のそれぞれを作製する。
【０１３６】
（電解質層の形成など）
次に、正極４２および負極４３のそれぞれに、第２の実施の形態と同様の電解液と、高分子材料と、混合溶媒とを含む前駆溶液を塗布し、混合溶媒を揮発させてゲル状の電解質層４５を形成する。なお、予め正極集電体４２Ａの端部に正極リード３２を溶接により取り付けるとともに、負極集電体４３Ａの端部に負極リード３３を溶接により取り付けるようにする。
【０１３７】
次に、ゲル状の電解質層４５が形成された正極４２と負極４３とをセパレータ４４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、巻回型の電池素子３０を形成する。
【０１３８】
（電池素子の外装）
次に、ラミネートフィルムからなる外装材３７を深絞り加工することで凹部３６を形成し、電池素子３０をこの凹部３６に挿入し、外装材３７の未加工部分を凹部３６上部に折り返し、凹部３６の外周部分を熱溶着し密封する。以上により、本技術の第３の実施の形態による非水電解質電池が作製される。
【０１３９】
４．第４の実施の形態
本技術の第４の実施の形態による非水電解質電池について説明する。本技術の第４の実施の形態による非水電解質電池は、セパレータ、電解質層の構成以外は、第３の実施の形態と同様である。以下では、第３の実施の形態と異なる点について詳細に説明し、第３の実施の形態と重複する点は説明を適宜省略する。すなわち、第４の実施の形態は、以下に述べる点以外は、第３の実施の形態と同様である。
【０１４０】
（電池素子）
図６は、電池素子の拡大断面図である。図６に示すように、電池素子５０は、正極４２および負極４３がセパレータ５４および電解質層５５を介して積層および巻回された巻回構造を有する。正極４２と負極４３とは、セパレータ５４および電解質層５５を含む絶縁層５６によって隔離され、両極の接触による短絡が防止されている。なお、セパレータ５４を省略した構成としてもよい。
【０１４１】
（セパレータ５４）
セパレータ５４は、第１の実施の形態の基材層４ａと同様である。すなわち、セパレータ５４は、例えば、ポリオレフィン樹脂の微多孔膜などである。ポリオレフィン樹脂としては、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）など、またはこれらのポリオレフィン樹脂の混合物などを用いることができる。ポリオレフィン樹脂の微多孔膜は、単層膜であってよく、複数のポリオレフィン樹脂の微多孔膜が積層された複数層の積層膜であってもよい。
【０１４２】
（電解質層５５）
電解質層５５は、第２の実施の形態と同様の電解液と、この電解液を保持する高分子材料と、無機酸化物フィラーと、リチウム塩フィラーとを含む。電解質層５５では、電解液が高分子材料に保持されている。電解質層５５は、例えば、電解液により高分子材料が膨潤されることにより、いわゆるゲル状になっている、ゲル状のイオン伝導体である。電解液、高分子材料は、第３の実施の形態と同様である。無機酸化物フィラー、リチウム塩フィラーは、第１の実施の形態と同様である。
【０１４３】
（電池の製造方法）
上述した非水電解質電池の製造方法について説明する。
【０１４４】
（正極、負極の作製）
まず、第２の実施の形態と同様にして、正極４２および負極４３のそれぞれを作製する。
【０１４５】
（電解質層の形成など）
第２の実施の形態と同様の電解液と、高分子材料と、無機酸化物フィラーと、リチウム塩フィラーと、粘度調整溶媒（例えば、ジメチルカーボネートなど）とを混合し、攪拌することにより、樹脂溶液を調製する。
【０１４６】
正極４２および負極４３のそれぞれの両面に、樹脂溶液を塗布した後、粘度調整用溶媒を揮発させてゲル状の電解質層４５を形成する。なお、予め正極集電体４２Ａの端部に正極リード３２を溶接により取り付けるとともに、負極集電体４３Ａの端部に負極リード３３を溶接により取り付けるようにする。ゲル状の電解質層５５が形成された正極４２と負極４３とを基材層４ａ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、巻回電極体（電池素子５０）を得る。
【０１４７】
なお、巻回型の電池素子５０は以下のように形成してもよい。樹脂溶液をセパレータ５４の両面に塗布した後、粘度調整用溶媒を揮発させる。これにより、セパレータ５４の両面にゲル状の電解質層５５を形成する。なお、予め正極集電体４２Ａの端部に正極リード３２を溶接により取り付けるとともに、負極集電体４３Ａの端部に負極リード３３を溶接により取り付けるようにする。正極４２と負極４３とを両面にゲル状の電解質層５５が形成されたセパレータ５４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、巻回電極体（電池素子５０）を得る。
【０１４８】
（電池素子の外装）
次に、ラミネートフィルムからなる外装材３７を深絞り加工することで凹部３６を形成し、電池素子３０をこの凹部３６に挿入し、外装材３７の未加工部分を凹部３６上部に折り返し、凹部３６の外周部分を熱溶着し密封する。以上により、本技術の第４の実施の形態による非水電解質電池が作製される。
【０１４９】
５．第５の実施の形態
本技術の第５の実施の形態による非水電解質電池について説明する。本技術の第５の実施の形態による非水電解質電池は、電解質層５５の形成方法が第４の実施の形態と異なるものである。以下では、第４の実施の形態と異なる点について詳細に説明し、第４の実施の形態と重複する点は説明を適宜省略する。すなわち、第５の実施の形態は、以下に述べる点以外は、第４の実施の形態と同様である。
【０１５０】
（電池の製造方法）
セパレータ５４の一主面または両主面に樹脂層を形成する。高分子材料と、無機酸化物フィラーと、リチウム塩フィラーとをＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）などの極性溶媒に溶解した樹脂溶液を、基材層４ａ上に卓上コータなどで塗布する。その後、樹脂溶液が塗布された基材層４ａを、水などの上記極性溶媒に対して相溶性があり、上記高分子材料に対して貧溶媒である貧溶媒中に浸漬する。このとき溶媒交換が起こり、相分離（例えばスピノーダル分解型の相分離）が生じ、高分子材料は多孔構造を形成する。その後、熱風などで乾燥させる。以上により、セパレータ５４の一主面または両主面に、多孔構造を有する樹脂層を形成する。樹脂層の多孔構造は、例えば、多孔が相互に連結した多孔相互連結構造である。例えば、無機酸化物フィラーおよびリチウム塩フィラーは、例えば、多孔構造を形成する相互につながった３次元的なネットワーク構造を有する微細な樹脂骨格に担持されている。無機酸化物フィラーおよびリチウム塩フィラーは、この微細な樹脂骨格に坦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。
【０１５１】
なお、高分子材料は、溶媒に相溶可能な性質を有するものなどを用いることができる。高分子材料は、典型的には、例えば、ポリフッ化ビニリデン、または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やフッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンとクロロトリフルオロエチレンとの共重合体などのフッ化ビニリデン共重合体などが挙げられる。これらは１種または２種以上であってもよい。なお、高分子材料は、ポリフッ化ビニリデンまたはフッ化ビニリデン共重合体と共に、他の１種または２種以上の高分子材料を含んでいてもよい。
【０１５２】
次に、第４の実施の形態と同様に作製した正極および負極を、一主面または両主面に樹脂層が形成されたセパレータ５４を介し積層および巻回することにより、巻回構造を有する電池素子５０を作製する。次に、ラミネートフィルムからなる外装材３７を深絞り加工することで凹部３６を形成し、電池素子５０をこの凹部３６に挿入し、外装材３７の未加工部分を凹部３６上部に折り返し、凹部３６の外周の一部（例えば一辺）を除いて熱溶着する。
【０１５３】
続いて、第２の実施の形態と同様の電解液を調製して、外装材３７の未溶着部分から内部に注入したのち、その外装材３７の未溶着部を熱融着などで密封する。最後に、外装材３７に荷重をかけながら加熱するヒートプレスを行い、樹脂層を介してセパレータ５４を正極４２および負極４３に密着させる。これにより、電解液が樹脂層に含浸し、その高分子材料の少なくとも一部が膨潤して、電解質層５５が形成される。これにより、非水電解質電池が完成する。なお、電解質層５５では、高分子材料の一部が膨潤するが、樹脂層の空孔構造は崩れずに、その空孔が維持されていてもよい。
【０１５４】
（電解質層）
電解質層５５は、第４の実施の形態と同様、電解質塩および非水溶媒を含む電解液と、高分子材料と、無機酸化物フィラーと、リチウム塩フィラーとを含む。電解質層５５では、樹脂層が電解液を保持している。例えば、電解質層５５は、電解液により高分子材料が膨潤された、ゲル状のイオン伝導体を含む。また、例えば、電解質層５５では、電解液が高分子材料の一部を膨潤しているが、樹脂層の多孔構造が維持されており、電解液がその空孔に充填された状態で保持されていてもよい。
【０１５５】
６．第６の実施の形態
（電池パックの例）
図７は、本技術の非水電解質電池（以下、二次電池と適宜称する）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、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。
【０１５６】
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。
【０１５７】
組電池３０１は、複数の二次電池３０１ａを直列および／または並列に接続してなる。この二次電池３０１ａは本技術の二次電池である。なお、図７では、６つの二次電池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。
【０１５８】
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。尚、例では＋側にスイッチ部を設けているが、−側に設けても良い。
【０１５９】
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。
【０１６０】
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。
【０１６１】
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、３０１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二次電池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。
【０１６２】
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、二次電池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。
【０１６３】
ここで、例えば、二次電池がリチウムイオン二次電池の場合、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。
【０１６４】
充放電スイッチは、例えばＭＯＳＦＥＴなど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。
【０１６５】
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。
【０１６６】
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）などからなる。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二次電池３０１ａの初期状態における電池の内部抵抗値などが予め記憶され、また適宜、書き換えも可能である。（また、二次電池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。
【０１６７】
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。
【０１６８】
７．第７の実施の形態
上述した非水電解質電池およびこれを用いた電池パック、バッテリユニットおよびバッテリモジュールは、例えば電子機器や電動車両、蓄電装置などの機器に搭載又は電力を供給するために使用することができる。
【０１６９】
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、信号機などが挙げられる。
【０１７０】
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）などが挙げられ、これらの駆動用電源又は補助用電源として用いられる。
【０１７１】
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などが挙げられる。
【０１７２】
以下では、上述した適用例のうち、上述した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。
【０１７３】
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。
【０１７４】
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。
【０１７５】
（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８を参照して説明する。例えば住宅４０１用の蓄電システム４００においては、火力発電４０２ａ、原子力発電４０２ｂ、水力発電４０２ｃなどの集中型電力系統４０２から電力網４０９、情報網４１２、スマートメータ４０７、パワーハブ４０８などを介し、電力が蓄電装置４０３に供給される。これと共に、家庭内発電装置４０４などの独立電源から電力が蓄電装置４０３に供給される。蓄電装置４０３に供給された電力が蓄電される。蓄電装置４０３を使用して、住宅４０１で使用する電力が給電される。住宅４０１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。
【０１７６】
住宅４０１には、発電装置４０４、電力消費装置４０５、蓄電装置４０３、各装置を制御する制御装置４１０、スマートメータ４０７、各種情報を取得するセンサ４１１が設けられている。各装置は、電力網４０９および情報網４１２によって接続されている。発電装置４０４として、太陽電池、燃料電池などが利用され、発電した電力が電力消費装置４０５および／または蓄電装置４０３に供給される。電力消費装置４０５は、冷蔵庫４０５ａ、空調装置４０５ｂ、テレビジョン受信機４０５ｃ、風呂４０５ｄなどである。さらに、電力消費装置４０５には、電動車両４０６が含まれる。電動車両４０６は、電気自動車４０６ａ、ハイブリッドカー４０６ｂ、電気バイク４０６ｃである。
【０１７７】
蓄電装置４０３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４０７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４０９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。
【０１７８】
各種のセンサ４１１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、赤外線センサなどである。各種のセンサ４１１により取得された情報は、制御装置４１０に送信される。センサ４１１からの情報によって、気象の状態、人の状態などが把握されて電力消費装置４０５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４１０は、住宅４０１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などに送信することができる。
【０１７９】
パワーハブ４０８によって、電力線の分岐、直流交流変換などの処理がなされる。制御装置４１０と接続される情報網４１２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）などの通信インターフェースを使う方法、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、ＺｉｇＢｅｅ、Ｗｉ−Ｆｉなど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。
【０１８０】
制御装置４１０は、外部のサーバ４１３と接続されている。このサーバ４１３は、住宅４０１、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４１３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、携帯電話機など）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）などに、表示されても良い。
【０１８１】
各部を制御する制御装置４１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）などで構成され、この例では、蓄電装置４０３に格納されている。制御装置４１０は、蓄電装置４０３、家庭内発電装置４０４、電力消費装置４０５、各種のセンサ４１１、サーバ４１３と情報網４１２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などを備えていても良い。
【０１８２】
以上のように、電力が火力４０２ａ、原子力４０２ｂ、水力４０２ｃなどの集中型電力系統４０２のみならず、家庭内発電装置４０４（太陽光発電、風力発電）の発電電力を蓄電装置４０３に蓄えることができる。したがって、家庭内発電装置４０４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４０３に蓄えると共に、夜間は料金が安い深夜電力を蓄電装置４０３に蓄え、昼間の料金が高い時間帯に蓄電装置４０３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。
【０１８３】
なお、この例では、制御装置４１０が蓄電装置４０３内に格納される例を説明したが、スマートメータ４０７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４００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。
【０１８４】
（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。
【０１８５】
このハイブリッド車両５００には、エンジン５０１、発電機５０２、電力駆動力変換装置５０３、駆動輪５０４ａ、駆動輪５０４ｂ、車輪５０５ａ、車輪５０５ｂ、バッテリー５０８、車両制御装置５０９、各種センサ５１０、充電口５１１が搭載されている。バッテリー５０８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。
【０１８６】
ハイブリッド車両５００は、電力駆動力変換装置５０３を動力源として走行する。電力駆動力変換装置５０３の一例は、モータである。バッテリー５０８の電力によって電力駆動力変換装置５０３が作動し、この電力駆動力変換装置５０３の回転力が駆動輪５０４ａ、５０４ｂ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５０３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５１０は、車両制御装置５０９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５１０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。
【０１８７】
エンジン５０１の回転力は発電機５０２に伝えられ、その回転力によって発電機５０２により生成された電力をバッテリー５０８に蓄積することが可能である。
【０１８８】
図示しない制動機構によりハイブリッド車両５００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５０３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５０３により生成された回生電力がバッテリー５０８に蓄積される。
【０１８９】
バッテリー５０８は、ハイブリッド車両５００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５１１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。
【０１９０】
図示しないが、二次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。
【０１９１】
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】
【０１９２】
以下、本技術の具体的な実施例について詳細に説明する。ただし、本技術は、これらの実施例のみに限定されるものではない。
【０１９３】
＜実施例１−１＞
以下のようにして、実施例１−１のセパレータを作製した。
【０１９４】
（基材層の作製）
基材層として、ポリエチレン微多孔膜を用いた。ポリエチレン微多孔膜は、以下のように作製したものを用いた。まず、ポリエチレン樹脂と可塑剤としての流動パラフィンとを、二軸押出機に供給し、溶融混練し、ポリエチレン溶液を調製した。
【０１９５】
次に、押出機の先端に取り付けられたＴダイから所定の温度で押し出し、冷却ロールで巻き取りながらゲル状のシートを成形した。次に、このゲル状のシートを、２軸延伸を行うことによって、薄膜フィルムを得た。
【０１９６】
次に、この薄膜フィルムをヘキサンで洗浄して残留する流動パラフィンを抽出除去した後、乾燥および熱処理を行い、薄膜フィルムを微多孔化することによって、細孔径１７．９ｎｍのポリエチレン微多孔膜を得た。
【０１９７】
（機能性樹脂層の作製）
基材層上に機能性樹脂層を形成した。まず、無機酸化物フィラーとして中心粒径（Ｘ）０．２０μｍ、比表面積（Ｙ）１３．０ｍ2／ｇ（Ｘ×Ｙ＝２．６０）の酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）フィラーと、リチウム塩フィラーとして中心粒径（Ｘ）１．０μｍのリン酸リチウム（Ｌｉ3ＰＯ4）フィラーとを用意した。なお、無機酸化物フィラーおよびリチウム塩フィラーのそれぞれの中心粒径は、レーザー回折法により測定した体積基準の粒度分布の積算値５０％の粒径（Ｄ５０）である。
【０１９８】
次に、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）フィラーとバインダとしてのポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）とリン酸リチウム（Ｌｉ3ＰＯ4）フィラーとを、Ａｌ2Ｏ3：ＰＶｄＦ：Ｌｉ3ＰＯ4（質量比）＝５２：８：４０の混合比で混合した。その後、これらを溶媒としてのＮ−メチル−ピロリドンに溶解させることにより、樹脂溶液を得た。
【０１９９】
調製した樹脂溶液を、ポリエチレン微孔膜上に卓上コータにて塗布し、水浴に入れて相分離させた後、熱風にて乾燥させた。これにより、ポリエチレン微多孔膜からなる基材層と、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）フィラーとポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）とリン酸リチウム（Ｌｉ3ＰＯ4）フィラーとを含み、多孔相互連結構造を有する機能性樹脂層とを備えた多層セパレータを得た。
【０２００】
＜実施例１−２＞
樹脂溶液の調製の際に、リチウム塩フィラーとして、リン酸リチウム（Ｌｉ3ＰＯ4）フィラーの代わりに、炭酸リチウム（Ｌｉ2ＣＯ3）フィラーを用いた。酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）フィラーとポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）と炭酸リチウム（Ｌｉ2ＣＯ3）フィラーとを、Ａｌ2Ｏ3：ＰＶｄＦ：Ｌｉ2ＣＯ3（質量比）＝８２：８：１０で混合した。以上のこと以外は、実施例１−１と同様にして、多層セパレータを作製した。
【０２０１】
＜実施例１−３＞
リチウム塩フィラーとして、リン酸リチウム（Ｌｉ3ＰＯ4）フィラーの代わりに、フッ化リチウム（ＬｉＦ）フィラーを用いた。酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）フィラーとポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）とフッ化リチウム（ＬｉＦ）フィラーとを、Ａｌ2Ｏ3：ＰＶｄＦ：ＬｉＦ（質量比）＝６２：８：３０で混合した。以上のこと以外は、実施例１−１と同様にして、多層セパレータを作製した。
【０２０２】
＜実施例１−４＞
リチウム塩フィラーとして、リン酸リチウム（Ｌｉ3ＰＯ4）フィラーと共にフッ化リチウム（ＬｉＦ）フィラーを用いた。酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）フィラーとポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）とリン酸リチウム（Ｌｉ3ＰＯ4）フィラーとフッ化リチウム（ＬｉＦ）フィラーとを、Ａｌ2Ｏ3：ＰＶｄＦ：Ｌｉ3ＰＯ4：ＬｉＦ（質量比）＝３２：８：３０：３０で混合した。以上のこと以外は、実施例１−１と同様にして、多層セパレータを作製した。
【０２０３】
＜実施例１−５＞
樹脂溶液の調製の際に、リチウム塩フィラーとして、リン酸リチウム（Ｌｉ3ＰＯ4）フィラーの代わりに、炭酸リチウム（Ｌｉ2ＣＯ3）フィラーを用いた。酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）フィラーとポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）と炭酸リチウム（Ｌｉ2ＣＯ3）フィラーとを、Ａｌ2Ｏ3：ＰＶｄＦ：Ｌｉ2ＣＯ3（質量比）＝９１：８：１で混合した。以上のこと以外は、実施例１−１と同様にして、多層セパレータを作製した。
【０２０４】
＜実施例１−６＞
樹脂溶液の調製の際に、リチウム塩フィラーとして、リン酸リチウム（Ｌｉ3ＰＯ4）フィラーの代わりに、硫酸リチウム（Ｌｉ2ＳＯ4）フィラーを用いた。酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）フィラーとポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）と硫酸リチウム（Ｌｉ2ＳＯ4）フィラーとを、Ａｌ2Ｏ3：ＰＶｄＦ：Ｌｉ2ＳＯ4（質量比）＝１２：８：８０で混合した。以上のこと以外は、実施例１−１と同様にして、多層セパレータを作製した。
【０２０５】
＜実施例１−７＞
樹脂溶液の調製の際に、リチウム塩フィラーとして、リン酸リチウム（Ｌｉ3ＰＯ4）フィラーの代わりに、硝酸リチウム（ＬｉＮＯ3）フィラーを用いた。酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）フィラーとポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）と硝酸リチウム（ＬｉＮＯ3）フィラーとを、Ａｌ2Ｏ3：ＰＶｄＦ：ＬｉＮＯ3（質量比）＝７２：８：２０で混合した。以上のこと以外は、実施例１−１と同様にして、多層セパレータを作製した。
【０２０６】
＜実施例１−８＞
樹脂溶液の調製の際に、リチウム塩フィラーとして、リン酸リチウム（Ｌｉ3ＰＯ4）フィラーの代わりに、式（Ａ−２）のリチウム塩フィラー（１，３−プロパンジスルホン酸二リチウムフィラー）を用いた。酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）フィラーとポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）と式（Ａ−２）のリチウム塩フィラーとを、Ａｌ2Ｏ3：ＰＶｄＦ：式（Ａ−２）のリチウム塩フィラー（質量比）＝４２：８：５０で混合した。以上のこと以外は、実施例１−１と同様にして、多層セパレータを作製した。
【０２０７】
＜実施例１−９＞
樹脂溶液の調製の際に、リチウム塩フィラーとして、リン酸リチウム（Ｌｉ3ＰＯ4）フィラーの代わりに、式（Ｂ−４）のリチウム塩フィラー（３−ヒドロキシプロパンスルホン酸リチウムフィラー）を用いた。酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）フィラーとポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）と式（Ｂ−４）のリチウム塩フィラーとを、Ａｌ2Ｏ3：ＰＶｄＦ：式（Ｂ−４）のリチウム塩フィラー（質量比）＝３２：８：６０で混合した。以上のこと以外は、実施例１−１と同様にして、多層セパレータを作製した。
【０２０８】
＜比較例１−１＞
樹脂溶液の調製の際に、リチウム塩フィラーとして、リン酸リチウム（Ｌｉ3ＰＯ4）フィラーを用いず、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）フィラーとポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）とを、Ａｌ2Ｏ3：ＰＶｄＦ（質量比）＝９２：８で混合した。以上のこと以外は、実施例１−１と同様にして多層セパレータを作製した。
【０２０９】
＜比較例１−２＞
機能性樹脂層を設けず、基材層（実施例１−１と同様のポリエチレン微多孔膜）のみの単層セパレータを用いた。
【０２１０】
＜比較例１−３＞
樹脂溶液の調製の際に、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）を混合せず、リチウム塩フィラーとして、リン酸リチウム（Ｌｉ3ＰＯ4）フィラーの代わりに、炭酸リチウム（Ｌｉ2ＣＯ3）フィラーを用いた。ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）と炭酸リチウム（Ｌｉ2ＣＯ3）フィラーとを、ＰＶｄＦ：Ｌｉ2ＣＯ3（質量比）＝８：９２で混合した。以上のこと以外は、実施例１−１と同様にして、多層セパレータを作製した。
【０２１１】
＜比較例１−４＞
樹脂溶液の調製の際に、リン酸リチウム（Ｌｉ3ＰＯ4）フィラーの代わりに、ヘキサフルオロリン酸リチウム（ＬｉＰＦ6）フィラーを用いた。酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）とポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）とヘキサフルオロリン酸リチウム（ＬｉＰＦ6）フィラーとをＡｌ2Ｏ3：ＰＶｄＦ：ＬｉＰＦ6（質量比）＝３０：８：６２で混合した。以上のこと以外は、実施例１−１と同様にして、多層セパレータを作製した。
【０２１２】
（非水電解質電池の評価）
実施例１−１〜実施例１−９および比較例１〜比較例４の各セパレータを用いて、以下のように２０１６サイズのコイン型電池を作製し、４５℃環境での１００サイクル時の容量維持率を測定した。
【０２１３】
（正極の作製）
正極としてコバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ2）と、導電剤としてカーボンブラックと、結着剤としてポリフッ化ビニリデンとを、ＬｉＣｏＯ2：カーボンブラック：ポリフッ化ビニリデン＝８５：５：１０（質量比）で混合し、Ｎ−メチル−２−ピロリドンに十分に分散させて正極合剤スラリーとした。
【０２１４】
次に、正極合剤スラリーを正極集電体（Ａｌ箔）に塗布し、乾燥させて、Ｎ−メチル−２−ピロリドンを揮発させた後、一定圧力で圧縮成型して帯状の正極を作製した。
【０２１５】
（負極の作製）
負極活物質として黒鉛と、結着剤としてポリフッ化ビニリデンとを、黒鉛：ポリフッ化ビニリデン＝９０：１０（質量比）で混合し、Ｎ−メチル−２−ピロリドンに十分に分散させて負極合剤スラリーとした。
【０２１６】
次に、負極合剤スラリーを負極集電体（Ｃｕ箔）に塗布し、乾燥させて、Ｎ−メチル−２−ピロリドンを揮発させた後、一定圧力で圧縮成型して帯状の負極を作製した。
【０２１７】
（非水電解液の調製）
非水溶媒としてエチレンカーボネート（ＥＣ）：ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）を、ＥＣ：ＤＭＣ（体積比）＝４：６の割合で混合したものを使用した。また、電解質塩として六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ6）を用い、非水溶媒に対して１．０ｍｏｌ／Ｌを溶解させて非水電解液とした。
【０２１８】
（非水電解質電池の組み立て）
上述のようにして作製した帯状の正極および負極を円板状に打ち抜き、正極と負極と作製したセパレータとを、正極、セパレータ、負極の順に積層して正極缶に収納した。次に、電池缶内に、上述の非水電解液を注液した後、表面にアスファルトが塗布されたガスケットを介して正極缶と負極缶とをかしめた。以上により２０１６サイズのコイン型電池を得た。
【０２１９】
（評価）
（容量維持率の測定）
作製したコイン型電池を、満充電状態における開回路電圧が４．３５Ｖとなるように充電した後、０．２Ｃの定電流で、３．０Ｖとなるまで放電を行った際の放電容量（初回容量）を測定した。このあと、同様の条件で１００サイクル目まで充放電を行い、１００サイクル目の放電容量を測定した。そして、容量維持率を下記の式により算出した。
容量維持率［％］＝（１００サイクル目の放電容量／初回容量）×１００
【０２２０】
（５Ｖ過充電時の絶縁性テスト）
作製したコイン型電池を外部電圧５．００Ｖとして充電状態を３日間維持し、漏れ電流値を測定することで絶縁性を評価した。テスト流量まで漏れ電流値の上昇が見られなかったものについては「ＯＫ」、漏れ電流値が上昇したものは「ＮＧ」とした。
【０２２１】
なお、実施例１−１のセパレータを用いた作製したコイン型電池を、「容量維持率の測定」と同条件で充放電を１サイクルした後、セパレータ中の無機酸化物フィラーとリチウム塩フィラーとの混合比を確認したところ、無機酸化物フィラーとリチウム塩フィラーとの混合比は、樹脂溶液調製時の混合比とほぼ同様であった。すなわち、セパレータ中の無機酸化物フィラーとリチウム塩フィラーとの混合比は、電池駆動後においても、樹脂溶液調製時の混合比から大きな変化がない傾向にあることが確認できた。
【０２２２】
表１に「容量維持率の測定」および「５Ｖ過充電時の絶縁性テスト」の測定結果を示す。
【０２２３】
【表１】
【０２２４】
表１に示すように、実施例１−１〜実施例１−９では、機能性樹脂層に、無機酸化物フィラーのアルミナフィラーと、リチウム塩フィラーとを含むことによって、絶縁性を向上できると共に、機能性樹脂層にリチウム塩フィラーを含まない比較例１−１や、機能性樹脂層を備えていない比較例１−２より放電容量維持率を向上できた。このように放電容量維持率を向上できた効果のメカニズムについては厳密には解明されていないが、例えば、以下のことが考えられる。すなわち、充電状態において高電圧側の正極と接する機能性樹脂層中のリチウム塩が、電解液中に溶出し、正極および負極表面に析出して活物質表面に被膜を形成することで、活物質の劣化を抑制しているものと考えられる。また、比較例１−２では、機能性樹脂層を備えていないため、漏れ電流防止効果が発揮されなく、絶縁性が悪かった。また、比較例１−３では、機能性樹脂層が無機酸化物フィラーを備えていないため、絶縁性が悪かった。すなわち、比較例１−３では、充電電圧５．００ＶでＬｉ2ＣＯ3の分解が促進され電解液中に溶解したため、機能性樹脂層の機能が消失し、漏れ電流防止効果が発揮されなかった。比較例１−４では、ＬｉＰＦ6がリチウムイオン二次電池に含まれる非水溶媒に可溶であるため、電解液の注液と同時に完全に溶解した。そのため、機能性樹脂層の本来の電池特性の低下を防止する機能が発揮されなかった。
【０２２５】
＜実施例２−１＞
以下のようにして、実施例２−１の非水電解質二次電池を作製した。
【０２２６】
（非水電解質材料の作製）
非水電解質材料を以下のように作製した。まず、非水電解液９０質量部と、マトリックス高分子としてポリフッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＰＶｄＦ：ＨＦＰ＝９３．１：６．９（質量比））１０質量部とを混合した混合材料を調製した。そして、この混合材料に対して、無機酸化物フィラーとして中心粒径０．３μｍの炭化ケイ素（ＳｉＣ）粉を、リチウム塩フィラーとして中心粒径０．３μｍのリン酸リチウム（Ｌｉ3ＰＯ4）粉を、炭化ケイ素（ＳｉＣ）粉：リチウム塩粉：マトリックス高分子＝４５：５：５０（質量比）となるように添加し、更に粘度調整用溶媒としてジメチルカーボネート（ＤＭＣ）を添加して、粘度を５０ｍＰａ・ｓに調整した。このとき、マトリックス高分子であるポリフッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体の重量平均分子量は、６０×１０4とした。なお、非水電解液は、エチレンカーボネート（ＥＣ）とプロピレンカーボネート（ＰＣ）を、エチレンカーボネート（ＥＣ）：プロピレンカーボネート（ＰＣ）＝６：４（質量比）の割合で混合した非水溶媒に対して、電解質塩としての六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ6）を濃度が１．０ｍｏｌ／ｋｇ溶解させたものを用いた。なお、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）は最終的には揮発させるため、電池内には残らない。
【０２２７】
（非水電解質二次電池の作製）
正極および負極の両面に上述の非水電解質材料を塗布し、溶剤を揮発させてゲル電解質
層を形成した。このとき、ゲル電解質中の無機酸化物フィラーとリチウム塩フィラーとをあわせた量は、正極または負極の単位面積あたり０．６ｍｇ／ｃｍ2であった。正極および負極を厚み１２μｍの微多孔性ポリエチレンフィルムからなるセパレータを介して積層して巻き取り、アルミニウムラミネートフィルムからなる外装材内に封入して非水電解質二次電池を得た。
【０２２８】
＜実施例２−２＞
リチウム塩フィラーとして、リン酸リチウム（Ｌｉ3ＰＯ4）粉の代わりに、炭酸リチウム（Ｌｉ2ＣＯ3）粉を用いた。炭化ケイ素（ＳｉＣ）粉とポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）と炭酸リチウム（Ｌｉ2ＣＯ3）粉との混合比を、ＳｉＣ：ＰＶｄＦ：Ｌｉ2ＣＯ3（質量比）＝４０：５０：１０とした。以上のこと以外は、実施例２−１と同様にして、非水電解質二次電池を得た。
【０２２９】
＜実施例２−３＞
リチウム塩フィラーとして、リン酸リチウム（Ｌｉ3ＰＯ4）粉の代わりに、フッ化リチウム（ＬｉＦ）粉を用いた。炭化ケイ素（ＳｉＣ）粉とポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）とフッ化リチウム（ＬｉＦ）粉との混合比を、ＳｉＣ：ＰＶｄＦ：ＬｉＦ（質量比）＝２０：５０：３０とした。以上のこと以外は、実施例２−１と同様にして、非水電解質二次電池を得た。
【０２３０】
＜実施例２−４＞
リチウム塩フィラーとして、リン酸リチウム（Ｌｉ3ＰＯ4）粉と共にフッ化リチウム（ＬｉＦ）粉を用いた。炭化ケイ素（ＳｉＣ）粉とポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）とリン酸リチウム（Ｌｉ3ＰＯ4）粉とフッ化リチウム（ＬｉＦ）粉との混合比を、ＳｉＣ：ＰＶｄＦ：Ｌｉ3ＰＯ4：ＬｉＦ（質量比）＝５０：４０：５：５とした。以上のこと以外は、実施例２−１と同様にして、非水電解質二次電池を得た。
【０２３１】
＜実施例２−５＞
炭化ケイ素（ＳｉＣ）粉の代わりに窒化アルミニウム（ＡｌＮ）粉を用いた。窒化アルミニウム（ＡｌＮ）粉とポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）粉とリン酸リチウム（Ｌｉ3ＰＯ4）粉との混合比を、ＡｌＮ：ＰＶｄＦ：Ｌｉ3ＰＯ4（質量比）＝４５：３０：２５とした。以上のこと以外は、実施例２−１と同様にして、非水電解質二次電池を得た。
【０２３２】
＜実施例２−６＞
炭化ケイ素（ＳｉＣ）粉の代わりに窒化ホウ素（ＢＮ）粉を用いた。窒化ホウ素（ＢＮ）粉とポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）とリン酸リチウム（Ｌｉ3ＰＯ4）粉との混合比を、ＢＮ：ＰＶｄＦ：Ｌｉ3ＰＯ4（質量比）＝６０：２０：２０とした。以上のこと以外は、実施例２−１と同様にして、非水電解質二次電池を得た。
【０２３３】
＜比較例２−１＞
リン酸リチウム（Ｌｉ3ＰＯ4）粉を用いず、炭化ケイ素（ＳｉＣ）粉とポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）との混合比を、ＳｉＣ：ＰＶｄＦ（質量比）＝５０：５０とした。以上のこと以外は、実施例２−１と同様にして、非水電解質二次電池を得た。
【０２３４】
＜比較例２−２＞
ゲル電解質層を形成しなかった。すなわち、正極、負極、微多孔性ポリエチレンフィルムからなるセパレータを積層および巻回した電極体を、外装材に収容した後、非水電解液を注入した。以上のこと以外は、実施例２−１と同様にして非水電解質二次電池を作製した。
【０２３５】
＜比較例２−３＞
炭化ケイ素（ＳｉＣ）粉を用いず、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）と炭酸リチウム（Ｌｉ2ＣＯ3）との混合比を、ＰＶｄＦ：Ｌｉ2ＣＯ3（質量比）＝５０：５０とした。以上のこと以外は、実施例２−１と同様にして、非水電解質二次電池を得た。
【０２３６】
（評価）
作製した実施例２−１〜実施例２−６および比較例２−１〜比較例２−３の各非水電解質二次電池について、上記と同様にして、「４５℃環境における１００サイクル後の放電容量維持率」および「５Ｖ過充電時の絶縁性テスト」を行った。
【０２３７】
放電容量維持率の測定結果および５Ｖ過充電時の絶縁性テストの結果を表２に示す。
【０２３８】
【表２】
【０２３９】
表２に示すように、実施例２−１〜実施例２−６では、機能性樹脂層に、無機酸化物フィラーのアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）フィラーと、リチウム塩フィラーとを含むことによって、絶縁性を向上できると共に、機能性樹脂層にリチウム塩フィラーを含まない比較例２−１や、機能性樹脂層を備えていない比較例２−２より放電容量維持率を向上できた。また、比較例２−２では、機能性樹脂層を備えていないため、漏れ電流防止効果が発揮されなく、絶縁性が悪かった。また、比較例２−３では、機能性樹脂層が無機酸化物フィラーを備えていないため、絶縁性が悪かった。
【０２４０】
８．他の実施の形態
本技術は、上述した本技術の実施の形態に限定されるものでは無く、本技術の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。上述の実施の形態では、リチウムイオン二次電池を例に挙げて説明したが、例えば、ニッケル水素電池、ニッケルカドミニウム電池、リチウム−二酸化マンガン電池、リチウム−硫化鉄電池などにも適用可能である。また、例えば、第３の実施の形態において、電解質として、ゲル状の電解質層４５の代わりに、液状の電解液を用いた電池構成としてもよい。
【０２４１】
また、上述した実施の形態および実施例では、負極の容量が、リチウムの吸蔵および放出による容量成分により表されるいわゆるリチウムイオン二次電池について説明したが、本技術は、負極活物質にリチウム金属を用い、負極の容量が、リチウムの析出および溶解による容量成分により表されるいわゆるリチウム金属二次電池、または、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充電容量を正極の充電容量よりも小さくすることにより、負極の容量がリチウムの吸蔵および放出による容量成分と、リチウムの析出および溶解による容量成分とを含み、かつその和により表されるようにしたリチウムイオン二次電池についても同様に適用することができる。本技術では、上記のように、負極において充電時にリチウムが析出し、放電時にリチウムが溶解するようなものも、リチウムイオン二次電池に含むものとする。
【０２４２】
さらに、上述した実施の形態においては、巻回構造を有する非水電解質二次電池について説明したが、この発明は、例えば正極および負極をつづら状に折り畳んだり、あるいは複数の正極および負極を積み重ねた構造を有する積層型電池についても同様に適用することができる。さらに、電池の形状についても限定されるものではなく、角型の電池などについても適用することができる。さらに、二次電池に限定されず、一次電池にも適用可能である。
【０２４３】
また、本技術は、以下の構成をとることもできる。
［１］
正極と、
負極と、
上記正極および上記負極の間にある絶縁層と
を備え、
上記絶縁層は、第１の高分子材料と無機酸化物フィラーとリチウム塩フィラーとを含む樹脂層を有するリチウムイオン電池。
［２］
上記絶縁層は、少なくとも一主面に上記樹脂層が設けられた多孔構造を有する基材層をさらに有し、
上記基材層は、上記第１の高分子材料と異なる第２の高分子材料を含み、
上記第２の高分子材料は、ポリオレフィン樹脂を含む［１］に記載のリチウムイオン電池。
［３］
上記樹脂層は、多孔構造を有する［１］〜［２］の何れかに記載のリチウムイオン電池。
［４］
上記多孔構造は、多孔が相互に連結した多孔相互連結構造である［３］に記載のリチウムイオン電池。
［５］
上記無機酸化物フィラーは、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化マグネシウム、二酸化ケイ素、炭化ケイ素、窒化アルミニウムおよび窒化ホウ素からなる群から選ばれた少なくとも１種である［１］〜［４］の何れかに記載のリチウムイオン電池。
［６］
上記リチウム塩フィラーは、リン酸リチウム、炭酸リチウム、フッ化リチウム、硫酸リチウム、硝酸リチウム、四ホウ酸リチウム、メタホウ酸リチウム、ピロリン酸リチウム、トリポリリン酸リチウム、オルトケイ酸リチウム、メタケイ酸リチウム、シュウ酸二リチウム、一般式（Ａ）で表されるリチウム塩、一般式（Ｂ）で表されるリチウム塩からなる群から選ばれた少なくとも１種である［１］〜［５］の何れかに記載のリチウムイオン電池。
【化５】
（式中、ａ、ｂ、ｃ、ｄはそれぞれ０以上の整数である。ａ、ｂ、ｃ、ｄの和は２以上の整数であり、ａとｂとの和は１以上の整数である。ｅ、ｆ、ｇ、ｈはそれぞれ１以上の整数である。Ｒ１およびＲ２は、いずれも１価の基であり、互いに結合して環を形成してもよい。Ｒ３は、ａ、ｂ、ｃ、ｄの和を価数とする基である。）
【化６】
（式中、Ｒ４は（ａ１＋ｂ１＋ｃ１）価の基である。ａ１、ｄ１、およびｎは１以上の整数であり、ｂ１およびｃ１は０以上の整数である。ただし、（ｂ１＋ｃ１）≧１である。）
［７］
上記無機酸化物フィラーと、上記リチウム塩フィラーとの質量比（無機酸化物フィラー：リチウム塩フィラー）は、１：９９〜９８：２の範囲内である［１］〜［６］の何れかに記載のリチウムイオン電池。
［８］
上記第１の高分子材料は、耐熱性樹脂およびフッ素系樹脂の少なくとも１種を含む［１］〜［７］の何れかに記載のリチウムイオン電池。
［９］
上記フッ素系樹脂は、ポリフッ化ビニリデン、フッ化ビニリデン共重合体およびポリテトラフルオロエチレンからなる群から選ばれた少なくとも１種を含み、
上記耐熱性樹脂は、ポリフェニレンスルフィド、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリアリレート、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミド、ポリイミドおよびポリアミドからなる群から選ばれた少なくとも１種を含む［８］に記載のリチウムイオン電池。
［１０］
溶媒および電解質塩を含む電解液をさらに備えた［１］〜［９］の何れかに記載のリチウムイオン電池。
［１１］
上記樹脂層は、上記電解液により上記第１の高分子材料が膨潤されたゲル状のイオン伝導体を含む［１０］に記載のリチウムイオン電池。
［１２］
上記絶縁層は、上記電解液により膨潤された第３の高分子材料を含むゲル状の電解質層をさらに有する［１０］に記載のリチウムイオン電池。
［１３］
第１の高分子材料と無機酸化物フィラーとリチウム塩フィラーとを含み、多孔構造を有する樹脂層を備えたセパレータ。
［１４］
少なくとも一主面に上記樹脂層が設けられた多孔構造を有する基材層をさらに有し、
上記基材層は、上記第１の高分子材料と異なる第２の高分子材料を含み、
上記第２の高分子材料は、ポリオレフィン樹脂を含む［１３］に記載のセパレータ。
［１５］
［１］〜［１２］の何れかに記載のリチウムイオン電池と、
上記リチウムイオン電池について制御する制御部と、
上記リチウムイオン電池を内包する外装を有する電池パック。
［１６］
［１］〜［１２］の何れかに記載のリチウムイオン電池を有し、
上記リチウムイオン電池から電力の供給を受ける電子機器。
［１７］
［１］〜［１２］の何れかに記載のリチウムイオン電池を有し、
上記リチウムイオン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、
上記リチウムイオン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］
［１］〜［１２］の何れかに記載のリチウムイオン電池を有し、
上記リチウムイオン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、上記リチウムイオン電池の充放電制御を行う［１８］に記載の蓄電装置。
［２０］
［１］〜［１２］の何れかに記載のリチウムイオン電池から電力の供給を受け、または、発電装置若しくは電力網から上記リチウムイオン電池に電力が供給される電力システム。
【符号の説明】
【０２４４】
１・・・電池缶、２・・・正極、２Ａ・・・正極集電体、２・・・正極集電体、２Ｂ・・・正極合剤層、３・・・負極、３Ａ・・・負極集電体、３Ｂ・・・負極合剤層、４・・・セパレータ、４ａ・・・基材層、４ｂ・・・機能性樹脂層、５、６・・・絶縁板、７・・・電池蓋、８・・・安全弁機構、９・・・熱感抵抗素子、１０・・・ガスケット、１１・・・ディスク板、１２・・・センターピン、１３・・・正極リード、１４・・・負極リード、２０・・・巻回電極体、３０・・・電池素子、３２・・・正極リード、３３・・・負極リード、３４、３５・・・樹脂片、３６・・・凹部、３７・・・外装材、４２・・・正極、４２Ａ・・・正極集電体、４２Ｂ・・・正極合剤層、４３・・・負極、４３Ａ・・・負極集電体、４３Ｂ・・・負極合剤層、４４・・・セパレータ、４５・・・電解質層、４６・・・絶縁層、５０・・・電池素子、５４・・・セパレータ、５５・・・電解質層、５６・・・絶縁層、３０１・・・組電池、３０１ａ・・・二次電池、３０２ａ・・・充電制御スイッチ、３０３ａ・・・放電制御スイッチ、３０３ｂ・・・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、４００・・・蓄電システム、４０１・・・住宅、４０２ａ・・・火力発電、４０２ｂ・・・原子力発電、４０２ｃ・・・水力発電、４０２・・・集中型電力系統、４０３・・・蓄電装置、４０４・・・発電装置、４０５・・・電力消費装置、４０５ａ・・・冷蔵庫、４０５ｂ・・・空調装置、４０５ｃ・・・テレビジョン受信機、４０５ｄ・・・風呂、４０６・・・電動車両、４０６ａ・・・電気自動車、４０６ｂ・・・ハイブリッドカー、４０６ｃ・・・電気バイク、４０７・・・スマートメータ、４０８・・・パワーハブ、４０９・・・電力網、４１０・・・制御装置、４１１・・・センサ、４１２・・・情報網、４１３・・・サーバ、５００・・・ハイブリッド車両、５０１・・・エンジン、５０２・・・発電機、５０３・・・電力駆動力変換装置、５０４ａ・・・駆動輪、５０４ｂ・・・駆動輪、５０４ａ、５０４ｂ・・・駆動輪、５０５ａ、５０５ｂ・・・車輪、５０８・・・バッテリー、５０９・・・車両制御装置、５１０・・・各種センサ、５１１・・・充電口
【技術分野】
【０００１】
本技術は、リチウムイオン電池およびセパレータ、並びに電池パック、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】
近年の携帯電子技術の目覚しい発達により、携帯電話やノートブックコンピュータは高度情報化社会を支える基盤技術として認識されている。これら機器の高機能化に関する研究開発は精力的に進められており、高機能化による消費電力の増加のため、駆動時間が短縮してしまうことが問題とされてきた。
【０００３】
一定水準以上の駆動時間を確保するためには、駆動電源として用いられる二次電池の高エネルギー密度化が必須条件となるため、例えばリチウムイオン二次電池が期待されている。
【０００４】
リチウムイオン二次電池の高容量化や高安全化に向けた検討においては、従来のポリオレフィン微多孔膜だけでは十分な性能を得ることができないため、ポリオレフィン微多孔膜に機能を付与することが必要である。ポリオレフィン微多孔膜に機能を付与する方法としては、例えば、性状の異なる樹脂をポリオレフィン微多孔膜上にコーティングする方法などが提案されている。
【０００５】
例えば、特許文献１では、板状の無機酸化物粒子をバインダ樹脂により一体化したセパレータ用多孔質基体と、融点が８０〜１３０℃の範囲にある樹脂を含む多孔質膜とを備えたセパレータが提案されている。セパレータ用多孔質基体を構成する板状の粒子は、１５０℃以上の耐熱温度を有し、少なくとも一部が耐熱性および電気絶縁性を有し、かつ電気化学的に安定であり、板状の粒子の数平均粒子径が、０．１μｍ以上１５μｍ以下である。このセパレータをリチウムイオン二次電池などの電池用セパレータとして用いることにより、無機酸化物粒子の存在によってリチウムデンドライトを防止することができる。
【０００６】
特許文献２では、正極板と負極板とが相対向する面に設けた多孔質耐熱層と、ポオレフィン微多孔フィルムと、非水電解質とを有するリチウムイオン二次電池が提案されている。このリチウムイオン二次電池では、多孔質耐熱層のフィラーとして、５．０μｍ以下に粒度分布を有し、粒度分布測定におけるＤ１０が０．２〜０．６μｍであり、かつモード径が０．８０〜１．２５μｍの金属酸化物を用いている。
【０００７】
特許文献３では、アノードおよびカソードの間に介在されるセパレータの一面上に無機保護膜が形成されたリチウム電池が提案されている。このリチウム電池では、セパレータの表面に無機保護膜を形成することによって、セパレータ／無機保護膜の構造を形成してカソード活物質の移動を遮断する。これにより、電池の自己放電および容量減少を抑制することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００８−２４３８２５号公報
【特許文献２】特開２００８−２７６３４号公報
【特許文献３】特開２００４−１５８４５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
リチウムイオン電池では、電極間の絶縁性の向上や充放電サイクル特性の向上が望まれている。したがって、本技術の目的は、電極間の絶縁性および充放電サイクル特性を向上できるリチウムイオン電池およびセパレータ、並びにこれら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】
上述した課題を解決するために、本技術は、正極と、負極と、正極および負極の間にある絶縁層とを備え、絶縁層は、第１の高分子材料と無機酸化物フィラーとリチウム塩フィラーとを含む樹脂層を有するリチウムイオン電池である。
【００１１】
本技術は、第１の高分子材料と無機酸化物フィラーとリチウム塩フィラーとを含み、多孔構造を有する樹脂層を備えたセパレータである。
【００１２】
本技術は、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が、上述のリチウムイオン電池を備えるものである。
【００１３】
本技術では、樹脂層に無機酸化物フィラーおよびリチウム塩フィラーを含む構成を有する。樹脂層に無機酸化物フィラーおよびリチウム塩フィラーを含むことで、電極間の絶縁性および充放電サイクル特性を向上できる。
【発明の効果】
【００１４】
本技術によれば、電極間の絶縁性および充放電サイクル特性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本技術の第１の実施の形態によるセパレータの構成例を示す拡大断面図である。
【図２】図２は、本技術の第２の実施の形態による非水電解質電池の断面構成を示す断面図である。
【図３】図３は、図２に示す巻回電極体２０の一部を拡大して示す拡大断面図である。
【図４】図４Ａは、本技術の第３の実施の形態による非水電解質電池の構成例を示す斜視図である。図４Ｂは、本技術の第３の実施の形態による非水電解質電池の構成例を示す分解斜視図である。
【図５】図５は、電池素子の一部を拡大して示す拡大断面図である。
【図６】図６は、電池素子の一部を拡大して示す拡大断面図である。
【図７】図７は、本技術の実施の形態による電池パックの構成例を示すブロック図である。
【図８】図８は、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９】図９は、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】
【００１６】
以下、本技術の実施の形態について図面を適宜参照して説明する。なお、説明は、以下の順序で行う。なお、実施の形態の全図において、同一の符号を付した部分は、同一または対応する部分であり、重複する説明については適宜省略する。
１．第１の実施の形態（セパレータの例）
２．第２の実施の形態（円筒型電池の例）
３．第３の実施の形態（扁平型電池の第１の例）
４．第４の実施の形態（扁平型電池の第２の例）
５．第５の実施の形態（扁平型電池の第３の例）
６．第６の実施の形態（電池パックの例）
７．第７の実施の形態（蓄電システムなどの例）
８．他の実施の形態（変形例）
【００１７】
１．第１の実施の形態
本技術の第１の実施の形態によるセパレータについて説明する。本技術の第１の実施の形態によるセパレータは、十分な電解液の含浸性が得られ、かつイオン導電性を阻害することなく、セパレータ性能や充放電サイクル特性を向上できるものである。このようなセパレータをリチウムイオン二次電池などの電池に備えた場合には、より良好な電池特性を得ることができる。
【００１８】
（セパレータの構成）
図１は、本技術の第１の実施の形態によるセパレータの構成例を示す拡大断面図である。図１に示すセパレータ４は、正極と負極とを隔離し、両極の接触による短絡を防止しつつ、リチウムイオンを通過させる絶縁材である。セパレータ４は、基材層４ａと、機能性樹脂層４ｂとから構成されている。なお、図１の例では、基材層４ａの一主面に機能性樹脂層４ｂが設けられているが、基材層４ａの両主面に機能性樹脂層４ｂを設けるようにしてもよい。また、基材層４ａは必要に応じて設ければよく、機能性樹脂層４ｂのみでセパレータ４としてもよい。
【００１９】
（基材層）
基材層４ａは、例えば、ポリオレフィン樹脂の微多孔膜などである。ポリオレフィン樹脂としては、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）など、またはこれらのポリオレフィン樹脂の混合物などを用いることができる。ポリオレフィン樹脂の微多孔膜は、単層膜であってもよく、複数のポリオレフィン樹脂の微多孔膜が積層された複数層の積層膜であってもよい。ポリオレフィン樹脂は、融点付近で開孔を目詰まりすることで電流を遮断するシャットダウン機能を有する。
【００２０】
基材層４ａの厚みは、一般的に用いるセパレータと同程度であればよく、例えば５μｍ以上２０μｍ以下であることが好ましい。なお、基材層４ａの厚みは、例示されたものに限定されるものではない。
【００２１】
（機能性樹脂層）
機能性樹脂層４ｂは、無機酸化物フィラーと、リチウム塩フィラーと、基材層４ａと異なる高分子材料とを含む。基材層４ａと異なる高分子材料は、例えば、基材層４ａの材料のポリオレフィン樹脂とは異なる高分子材料である。
【００２２】
機能性樹脂層４ｂは、多孔構造を有する。機能性樹脂層４ｂの多孔構造は、より具体的には、例えば、多孔が相互に連結した多孔相互連結構造などである。機能性樹脂層４ｂは、例えば、機能性樹脂層４ｂおよび基材層４ａそれぞれの最細部径を、パームポロメータ（ＣＦＰ−１５００Ａ 西華産業株式会社製）及び非水銀ポロシメータ（ＬＥＰ−２００−Ａ 西華産業株式会社製）を用いて、バブルポイント法およびハーフドライ法、ダルシー則を用いた測定法により測定した場合において、機能性樹脂層４ｂの貫通孔径の最細部径が、基材層４ａの貫通孔径の最細部径よりも大きいものが好ましい。このような構造を有する機能性樹脂層４ｂは、電解液の含浸性およびイオン導電性により優れているからである。
【００２３】
例えば、基材層４ａよりも機能性樹脂層４ｂの貫通孔の最細部径が小さいと、その部分がイオン導電性のボトルネックとなり、基材層４ａのみで構成されたセパレータよりもイオン導電性が低減し、特にサイクル特性などの電池特性が低減する傾向にある。よって、セパレータとしての機能が低減する傾向にある。しかしながら、機能性樹脂層の貫通孔の最細部径が基材層４ａよりも大きい場合、基材層４ａのイオン導電性を低減させることなく、且つ機能性樹脂層４ｂの機能をより発現させることが可能となる。よって、機能性樹脂層４ｂの貫通孔の最細部径は、基材層４ａの貫通孔の最細部径よりも大きいことが好ましい。
【００２４】
機能性樹脂層４ｂは、電解液との接触角が低く、例えば一般的な構成の電解液との間の接触角が１１度以下であることが好ましい。機能性樹脂層４ｂに無機酸化物フィラーとリチウム塩フィラーとを添加することにより、電解液との接触角を低下させることもできる。
【００２５】
機能性樹脂層４ｂにおいて電解液の濡れ性向上の要因は、添加した無機酸化物粒子とリチウム塩フィラーと電解液との親和性自体が高いこと、また、機能性樹脂層４ｂに存在する空隙による毛管現象によって電解液の含浸が促進されることが挙げられる。
【００２６】
（無機酸化物フィラー）
機能性樹脂層４ｂに用いる無機酸化物フィラーとしては、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2）、酸化チタン（ＴｉＯ2）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）または窒化ホウ素（ＢＮ）などが用いられる。これらは１種で用いても２種以上を混合して用いてもよい。無機酸化物フィラーの形状は、限定されるものではなく、例えば、球形状、針状、楕円体状、板状、鱗片状などの種々の形状のものを用いることができる。
【００２７】
無機酸化物フィラーは、中心粒径が０．２μｍ以上５．０μｍ以下であることが好ましい。中心粒径が小さすぎる場合、無機酸化物フィラーが凝集し、機能性樹脂層４ｂを形成する時に層が良好に形成し難くなる恐れがある。また、無機酸化物フィラーが凝集した二次粒子が局所的に存在し、不均一となる恐れがある。なお、中心粒径とは、レーザー回折法により求められる体積基準の粒度分布の積算値５０％の粒径（Ｄ５０）である。
【００２８】
一方、中心粒径が５．０μｍを超えると、無機酸化物フィラーの混合によって形成される空隙に起因する毛管現象の低下が生じ、濡れ性が低下したり、空隙の不均一化によって濡れ性に偏りが出る恐れがある。また、機能性樹脂層４ｂ形成時に層が良好に形成されない恐れがある。また、無機酸化物フィラーが凝集した場合と同様に、無機酸化物フィラーが凝集した二次粒子が局所的に存在し、不均一となる恐れがある。すなわち、機能性樹脂層４ｂの形成工程は、高分子材料と無機酸化物フィラーとを混合した樹脂溶液を塗布する工程を含み、この塗布工程において粒径の大きい無機酸化物フィラーによって樹脂溶液が行き渡らない領域が生じる恐れがある。
【００２９】
また、無機酸化物フィラーの比表面積は、２．０ｍ2／ｇ以上であることが好ましい。比表面積が小さすぎる場合、電解液と接触する面積が小さくなるため、電解液の含浸性が低下する恐れがある。また、比表面積が大きすぎる場合、機能性樹脂層４ｂ形成時に、無機酸化物フィラーを含む樹脂溶液の粘度が高くなり、構造粘性を示すようなゲル状スラリーになる恐れがある。この場合、所定量の無機酸化物フィラーの添加が困難になる場合がある。また、粘度の高いスラリーの場合は、機能性樹脂層４ｂの形成が困難になる場合がある。
【００３０】
さらに、無機酸化物フィラーの中心粒径［μｍ］をＸ、比表面積［ｍ2／ｇ］をＹとした場合に、無機酸化物フィラーの中心粒径［μｍ］と比表面積［ｍ2／ｇ］との積Ｘ×Ｙの値が、１．０以上１８以下となることが好ましい。この範囲内の値とすることで、容量維持率をより向上できる。
【００３１】
（リチウム塩フィラー）
機能性樹脂層４ｂに用いるリチウム塩フィラーとしては、電解液の溶媒に対する溶解性が乏しいものが用いられる。このようなリチウム塩フィラーのリチウム塩としては、例えば、リン酸リチウム（Ｌｉ3ＰＯ4）、炭酸リチウム（Ｌｉ2ＣＯ3）、フッ化リチウム（ＬｉＦ）、硫酸リチウム（Ｌｉ2ＳＯ4）、硝酸リチウム（ＬｉＮＯ3）、四ホウ酸リチウム（Ｌｉ2Ｂ4Ｏ7）、メタホウ酸リチウム（ＬｉＢＯ2）、ピロリン酸リチウム（Ｌｉ4Ｐ2Ｏ7）、トリポリリン酸リチウム（Ｌｉ5Ｐ3Ｏ10）、オルトケイ酸リチウム（Ｌｉ4ＳｉＯ4）、メタケイ酸リチウム（Ｌｉ2ＳｉＯ3）、シュウ酸二リチウム（Ｌｉ2Ｃ2Ｏ4）、下記の一般式（Ａ）で表されるリチウム塩、下記の一般式（Ｂ）で表されるリチウム塩などが用いられる。これらは１種で用いても２種以上を混合して用いてもよい。リチウムフィラーの形状は、限定されるものではなく、例えば、球形状、針状、楕円体状、板状、鱗片状などの種々の形状のものを用いることができる。
【００３２】
【化１】
（式中、ａ、ｂ、ｃ、ｄはそれぞれ０以上の整数である。ａ、ｂ、ｃ、ｄの和は２以上の整数であり、ａとｂとの和は１以上の整数である。ｅ、ｆ、ｇ、ｈはそれぞれ１以上の整数である。Ｒ１およびＲ２は、いずれも１価の基であり、互いに結合して環を形成してもよい。Ｒ３は、ａ、ｂ、ｃ、ｄの和を価数とする基である。）
【化２】
（式中、Ｒ４は（ａ１＋ｂ１＋ｃ１）価の基である。ａ１、ｄ１、およびｎは１以上の整数であり、ｂ１およびｃ１は０以上の整数である。ただし、（ｂ１＋ｃ１）≧１である。）
【００３３】
一般式（Ａ）におけるリチウム塩としては、例えば、一般式（Ａ）におけるＲ１およびＲ２が、それぞれ独立して、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、トリアルキルシリル基、あるいはそれらをハロゲン化した基であり、Ｒ３が炭化水素基であるリチウム塩などが挙げられる。一般式（Ａ）で表されるリチウム塩としては、より具体的には、例えば、式（Ａ−１）〜式（Ａ−８）で表されるリチウム塩などが挙げられる。
【００３４】
【化３】
【００３５】
一般式（Ｂ）で表されるリチウム塩としては、一般式（Ｂ）中のＲ４が鎖状の飽和炭化水素基、鎖状の不飽和炭化水素基、環状の飽和炭化水素基、またはそれらをハロゲン化した基であるリチウム塩などが挙げられる。一般式（Ｂ）で表されるリチウム塩としては、より具体的には、例えば、式（Ｂ−１）〜式（Ｂ−６２）で表されるリチウム塩などが挙げられる。
【００３６】
【化４】
【００３７】
リチウム塩フィラーは、中心粒径が０．２μｍ以上５．０μｍ以下であることが好ましい。中心粒径が小さすぎる場合、リチウム塩フィラーが凝集し、機能性樹脂層４ｂ形成時に層が良好に形成されなくなる恐れがある。また、リチウム塩フィラーが凝集した二次粒子が局所的に存在し、不均一となる恐れがある。
【００３８】
機能性樹脂層４ｂにおいて、リチウム塩フィラーを含有することによる、電池特性（特に充放電サイクル特性）の向上の要因は、以下のものである。すなわち、機能性樹脂層４ｂに添加したリチウム塩フィラーの一部は、電池セル内において電解液中に溶解し、この溶解物が電極表面上に被膜を形成することによって、正極活物質表面の耐酸化性の向上、および負極活物質表面のリチウム受け入れ性向上に寄与する。
【００３９】
ただし、本技術に適用されるリチウム塩フィラーは電解液の溶媒に対する溶解性が乏しいものであるため、通常のリチウムイオン二次電池が用いられている充電電圧範囲である、例えば５Ｖよりも低い範囲では、電解液中に溶解する量は添加したリチウム塩フィラーの一部である。すなわち、本技術に適用されるリチウム塩フィラーは、通常のリチウムイオン二次電池が用いられている充電電圧範囲では、電解液中に一定量溶解したあとは平衡状態に達するため更なる溶解は抑制されると考えられる。したがって、本技術では、リチウム塩フィラーとして電解液の溶媒に容易に完全に溶解するもの（例えばＬｉＰＦ6）を用いた場合のように、リチウム塩フィラー全体が溶解して効果を発揮しなくなるような事態は発生しない。
【００４０】
一方、充電電圧が例えば５Ｖ以上となる状況においては、リチウム塩フィラーの電解液への溶解の進行が顕著となるため、リチウム塩フィラー全体が溶解して消失する恐れがある。このため、機能性樹脂層４ｂ中には、充電電圧５Ｖ以上においても安定である無機酸化物フィラーを含有することで、機能性樹脂層４ｂの消失を防ぐ必要がある。無機酸化物フィラーを全く含まない場合には、５Ｖ以上の充電状態においてリチウム塩フィラーが溶解することに伴い、セル構造が不安定となるため不適である。無機酸化物フィラーは、少量の添加であっても５Ｖ以上の充電時において、セル構造を支える機能を発現する。
【００４１】
また、充電電圧が例えば５Ｖ以上の状況において溶解したリチウム塩フィラーの成分は、正極または負極表面上に被膜を形成することで、電解液と活物質との過剰な反応を抑制することが可能である。この効果は例えば充電電圧５Ｖ以上の過充電状態において、電解液と活物質との反応を抑制し、電池の発熱、熱暴走を抑制する効果が期待できる。
【００４２】
（高分子材料）
機能性樹脂層４ｂを構成する高分子材料としては、耐熱性樹脂やフッ素系樹脂などを用いることができる。ここで耐熱性樹脂とは、非結晶樹脂の場合、ガラス転移温度が２００℃以上のものをいう。また、結晶性樹脂の場合は、ガラス転移温度が２００℃以上であり、融点を持たないか、融点２５０℃以上の樹脂のことをいう。
【００４３】
耐熱性樹脂としては、高温雰囲気下での寸法安定性の点から、できるだけガラス転移温度の高い高分子材料が好ましく、流動による寸法変化や収縮を少なくできる点から、融解エントロピーを持つ融点を有しない樹脂が好ましい。このような高分子材料として、具体的には、例えば、ポリフェニレンスルフィド、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリアリレート、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミド、ポリイミドまたはアラミドなどのポリアミドなどが挙げられる。これらは１種で用いても２種以上を混合して用いてもよい。
【００４４】
機能性樹脂層４ｂを構成する高分子材料として、耐熱性樹脂を用いた場合には、高温における面積収縮率を低下させることができ、例えば２００℃において、セパレータ４の面積熱収縮率が６０％以下である場合に、電池の安全性を著しく向上できる。
【００４５】
フッ素系樹脂としては、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やフッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンとクロロトリフルオロエチレンとの共重合体などのフッ化ビニリデン共重合体、またはポリテトラフルオロエチレンなどを用いることができる。これらは１種で用いても２種以上を混合して用いてもよい。機能性樹脂層４ｂを構成する高分子材料として、フッ素系樹脂を用いた場合には、電気化学的な安定性、電解液の含浸性、電解液の保持性、柔軟性などを向上できる。
【００４６】
このような高分子材料を用いた場合、無機酸化物フィラーとリチウム塩フィラーとの合計量と高分子材料との混合比は、１０：１〜３０：１（質量比）であることが好ましい。混合量が少なすぎる場合には、無機酸化物フィラーとリチウム塩フィラーとの添加効果が低減する傾向にある。また、混合量が多すぎる場合には、無機酸化物フィラーとリチウム塩フィラーの保持力が低下し、例えば巻回時に無機酸化物フィラーまたはリチウム塩フィラーの脱落などが発生しやすく、この場合無機酸化物フィラーとリチウム塩フィラーの脱落した部分は保液性が低下し、電池特性が低減する傾向にある。
【００４７】
また、無機酸化物フィラーとリチウム塩フィラーとの混合比は、１：９９〜９８：２の範囲にあることが好ましい。無機酸化物フィラーを全く含まない場合には、５Ｖ以上の充電状態においてリチウム塩フィラーが溶解することに伴い、セル構造が不安定となるため不適である。無機酸化物フィラーは、少量の添加であっても５Ｖ以上の充電時において、セル構造を支える機能を発現する。リチウム塩フィラーの混合量が少なすぎる場合には、リチウム塩フィラーの添加効果が低減する傾向にある。
【００４８】
機能性樹脂層４ｂの厚みは、例えば、１μｍ以上１０μｍ以下であることが好ましい。なお、機能性樹脂層４ｂの厚みは、例示したものに限定されるものではない。また、無機酸化物フィラーの中心粒径は、機能性樹脂層４ｂの厚みに対して５０％以下となるようにすることが好ましい。無機酸化物フィラーの中心粒径は、機能性樹脂層４ｂの厚みに対して大きすぎる場合、機能性樹脂層４ｂの形成が困難になる傾向にある。また、リチウム塩フィラーの中心粒径は、機能性樹脂層４ｂの厚みに対して９０％以下となるようにすることが好ましい。無機酸化物フィラーの中心粒径は、機能性樹脂層４ｂの厚みに対して大きすぎる場合、機能性樹脂層４ｂの形成が困難になる傾向にある。
【００４９】
セパレータ４は、バブルポイント法およびハーフドライ法、ダルシー則を用いた測定法にて測定した場合に得られる機能性樹脂層４ｂの貫通孔径の全てが、０．０１５μｍ以上２０μｍ以下の範囲内にあり、機能性樹脂層４ｂの貫通孔径０．０２μｍ以上１０μｍ以下のものが、全体の５０％以上であることが好ましい。
【００５０】
機能性樹脂層４ｂの貫通孔に、孔径が０．０１５μｍに満たないものがあると、イオン透過性が著しく阻害されてサイクル特性劣化などの電池特性が低減する傾向にあり、２０μｍより大きいものがあると、見かけ樹脂密度が低下し、膜の機械強度が低減する傾向にある。また、貫通孔径０．０２μｍ以上１０μｍ以下のものが、全体の５０％に満たないと、上記のような現象が起こりやすくなる傾向にある。
【００５１】
例えば、表面の開孔が大きい構造だとしても、その内部がイオンパスが悪化するほど狭い構造の場合、電池特性が低減する傾向にある。よって、多孔質の評価指標としては、表層の開孔ではなくその内部構造（最細孔部）を知ることが重要であり、貫通孔径が上記数値範囲にある場合に、より優れた電池特性を得ることができる。
【００５２】
セパレータ４の突き刺し強度としては、１００ｇｆ以上１０００ｇｆ以下の範囲内であることが好ましい。突き刺し強度が低いとショートが発生することがあり、高いとイオン導電性が低下する傾向にあるからである。
【００５３】
セパレータ４の透気度としては、３０ｓｅｃ／１００ｃｃ以上１０００ｓｅｃ／１００ｃｃ以下の範囲内であることが好ましい。透気度が低いとショートが発生することがあり、高いとイオン導電性が低下する傾向にあるからである。
【００５４】
セパレータ４は、上述した基材層４ａと、機能性樹脂層４ｂとの２層構造を有するものに限定されるものではなく、基材層４ａと、機能性樹脂層４ｂとを有していれば、３層以上の構造を有するものであってもよい。また、セパレータ４は、機能性樹脂層４ｂで構成した単独の層であっても良い。
【００５５】
さらに、機能性樹脂層４ｂを構成する樹脂としては、２種以上の樹脂を混合したものを用いてもよい。さらに、機能性樹脂層４ｂを構成する樹脂は、耐熱性樹脂、フッ素系樹脂に限定されるものではなく、セパレータの性能や電池特性を向上できる樹脂であれば、どのような樹脂を用いてもよい。
【００５６】
本技術の第１の実施の形態によるセパレータでは、無機酸化物フィラーとリチウム塩フィラーとを含む機能性樹脂層４ｂを備えることにより、電解液の濡れ性が向上できる。電解液保液性は、比表面積が大きいほど、良好になるため、無機酸化物フィラーおよびリチウム塩フィラーの粒子径は、比較的小さい粒子径の方が好ましい。
【００５７】
一方で、無機酸化物フィラーおよびリチウム塩フィラーの粒子径の少なくとも何れかが、セパレータの基材層４ａの孔径より小さい場合、充放電に伴う電極の膨張・収縮によるセパレータ圧縮により、基材層の細孔内に無機酸化物フィラーおよびリチウム塩フィラーの少なくとも何れかが充填される傾向にある。このため、イオン導電性に重要なセパレータの細孔が目詰まりをおこす傾向にあり、電池のサイクル特性や負荷特性が低減する傾向にある。
【００５８】
また、粒子径が大きいと目詰まりは抑制されるが、無機酸化物粒子およびリチウム塩粒子混合層の形成時における樹脂溶液の塗布工程において、未塗布領域が生じる傾向にあり、塗膜厚を薄く形成しにくくなる傾向にある。
【００５９】
本技術では、無機酸化物フィラーの中心粒径、比表面積、中心粒径と比表面積とを乗じた値を制御することにより、電解液の含浸性、保液性をより向上させてもよい。また、機能性樹脂層に、無機酸化物フィラーを含むようにすることで、セパレータの耐酸化性を向上でき、また無機酸化物フィラーの持つ熱伝導やヒートシンク効果も向上できる。さらに、機能性樹脂層に、無機酸化物フィラーと共にリチウム塩フィラーを含むようにすることで、電池セル内において電解液中にリチウム塩が溶解し、正極および負極活物質表面上に被膜を形成することにより、正極活物質表面の耐酸化性および負極活物質表面のリチウム受け入れ性を向上させることで、充放電サイクル特性を向上できる。
【００６０】
また、本技術のセパレータと、［背景技術］の欄で示した特許文献１〜３の技術との相違点は以下の通りである。すなわち、例えば、［背景技術］の欄で例示した特許文献１には、無機酸化物フィラーの存在によってリチウムデンドライトを防止し、安全性を高めることについては記載されているものの、本技術のセパレータのように、電池特性を向上させるまたは電池特性の低下を防止できる点については記載されていない。
【００６１】
特許文献２には、多孔質耐熱層を備えることで、耐熱性を向上させることについては記載されているものの、本技術のセパレータのように、電池性能を向上させる点または電池特性の低下を防止できる点については記載されていない。また、無機酸化物の記載はあるが、実施の形態は専ら酸化マグネシウムに限定されており、他の無機酸化物に関して言及されていない。
【００６２】
特許文献３には、セパレータの表面に無機保護膜を形成した、セパレータ／無機保護膜の多層構造によって、カソード活物質の移動を遮断することで、電池の自己放電及び容量減少を抑制できることが記載されている。しかしながら、この無機保護膜は、ガス反応法、熱蒸着法、スパッタリング法、化学気相蒸着法などの無機保護膜材料を直接形成して薄膜を得る手法により形成されている。このような薄膜状の無機保護膜では、電池の自己放電を抑制することには有用であるが、密度が高く、逆に無機保護膜を備えることで、十分な電解液の含浸性を得ることができなくなるという問題が生じてしまう。一方、本技術のセパレータでは、機能性樹脂層は、多孔構造（好ましくは多孔が相互に連結した多孔相互連結構造）を有するため、十分な電解液の含浸性を得ることができる。
【００６３】
（セパレータの製造方法）
本技術のセパレータ４の製造方法について説明する。
【００６４】
（基材層の作製）
まず、基材層４ａとして、ポリオレフィン微多孔膜などを用意する。ポリオレフィン微多孔膜は、例えば、延伸開孔法、相分離法などで成形することができる。例えば、延伸開口法では、まず、溶融ポリマーをＴダイやサーキュラーダイから押し出し、さらに熱処理を施し規則性の高い結晶構造を形成する。その後、低温延伸更には高温延伸して結晶界面を剥離させてラメラ間に間隔部分を作り、多孔構造を形成する。相分離法では、ポリマーと溶剤を高温で混合して調製した均一溶液を、Ｔダイ法、インフレーション法などでフィルム化した後、溶剤を別の揮発性溶剤で抽出することにより、微多孔性の基材を得ることができる。なお、基材層４ａの製造方法は、これらに限定されるものではなく、従来提案されている方法を広く用いることができる。また、市販されているなど入手可能な多孔質フィルムなどをそのまま用いてもよい。
【００６５】
以下では、基材層４ａの具体的な作製例の一例として、ポリエチレン微多孔膜の作製例について説明する。まず、ポリエチレン樹脂と可塑剤としての流動パラフィンとを、二軸押出機に供給し、溶融混練し、ポリエチレン溶液を調製する。次に、押出機の先端に取り付けられたＴダイから所定の温度で押し出し、冷却ロールで巻き取りながらゲル状のシートを成形する。続いて、このゲル状のシートに対して二軸延伸を行うことによって、薄膜フィルムを得る。
【００６６】
次に、この薄膜フィルムをヘキサンで洗浄して残留する流動パラフィンを抽出除去した後、乾燥および熱処理を行い、薄膜フィルムを微多孔化する。以上により、基材層４ａとしてのポリエチレン微多孔膜を得ることができる。
【００６７】
（機能性樹脂層の作製）
次に、基材層４ａの一主面または両主面に機能性樹脂層４ｂを形成する。まず高分子材料と、無機酸化物フィラーと、リチウム塩フィラーとをＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）などの極性溶媒に溶解した樹脂溶液を、基材層４ａ上に卓上コータなどで塗布する。その後、樹脂溶液が塗布された基材層４ａを、水などの上記極性溶媒に対して相溶性があり、上記高分子材料に対して貧溶媒である貧溶媒中に浸漬する。このとき溶媒交換が起こり、相分離（例えばスピノーダル分解型の相分離）が生じ、高分子材料は多孔構造を形成する。その後、熱風などで乾燥させる。以上により、基材層４ａ上に、多孔構造を有する機能性樹脂層４ｂを形成する。機能性樹脂層４ｂの多孔構造は、例えば、多孔が相互に連結した多孔相互連結構造である。例えば、無機酸化物フィラーおよびリチウム塩フィラーは、例えば、多孔構造を形成する相互につながった３次元的なネットワーク構造を有する微細な樹脂骨格に担持されている。無機酸化物フィラーおよびリチウム塩フィラーは、この微細な樹脂骨格に坦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。以上により、基材層４ａの一主面または両主面に機能性樹脂層４ｂが形成されたセパレータ４を得ることができる。
【００６８】
なお、機能性樹脂層４ｂの構造が多孔相互連結構造となるためには、基材層４ａに塗布する樹脂溶液中の樹脂の濃度を、適切な濃度に調整することが好ましい。
【００６９】
樹脂溶液は、溶媒であるＮ−メチル−２−ピロリドンに無機酸化物フィラーとリチウム塩フィラーと高分子材料とを分散させたものである。そして、溶媒に対して無機酸化物フィラー、リチウム塩フィラーおよび高分子材料の濃度が濃すぎる場合には、樹脂溶液を基材層４ａ上に塗布した後の状態において、貧溶媒と置換されるＮ―メチル−２−ピロリドンによる空隙が球状のドロップレット構造に配置される。このため、水浴に入れて相分離し、これを乾燥すると、空隙が独立して形成された状態となり、相互に連結していない独立した孔が多数形成された構造を有する層が形成される。このため、多孔相互連結構造とならない。
【００７０】
一方、溶媒に対して無機酸化物フィラー、リチウム塩フィラーおよび高分子材料の濃度が薄すぎる場合には、樹脂溶液を基材層４ａ上に塗布した状態において樹脂が球状のドロップレット構造となってしまう。このため、水浴に入れて相分離し、これを乾燥すると、多数のドロップレット状の樹脂が互いに結合していないことから樹脂の脱落が起こってしまうため、機能性樹脂層４ｂの構造は多孔相互連結構造を形成しない。
【００７１】
２．第２の実施の形態
本技術の第２の実施の形態による非水電解質電池について説明する。本技術の第２の実施の形態による非水電解質電池は、上述のセパレータ４を用いた非水電解質電池である。例えば、この非水電解質電池は、充電および放電可能な二次電池であり、例えば、負極の容量が電極反応物質であるリチウムの吸蔵および放出に基づいて表されるリチウムイオン二次電池である。
【００７２】
（電池の構成）
図２は、本技術の第１の実施の形態による非水電解質電池の断面構成を示す。図３は、図２に示す巻回電極体２０の一部を拡大して示す。この非水電解質電池は、いわゆる円筒型といわれるものであり、ほぼ中空円柱状の電池缶１の内部に、帯状の正極２と帯状の負極３とがセパレータ４を介して巻回された巻回電極体２０を有している。セパレータ４は、正極２と負極３とを隔離し、両極の接触による短絡を防止しつつ、リチウムイオンを通過させる絶縁層である。
【００７３】
電池缶１は、例えばニッケル（Ｎｉ）のめっきがされた鉄（Ｆｅ）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１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５、６がそれぞれ配置されている。
【００７４】
電池缶１の開放端部には、電池蓋７と、この電池蓋７の内側に設けられた安全弁機構８および熱感抵抗素子（Positive Temperature Coefficient；ＰＴＣ素子）９とが、ガスケット１０を介してかしめられることにより取り付けられており、電池缶１の内部は、密閉されている。
【００７５】
電池蓋７は、例えば、電池缶１と同様の材料により構成されている。安全弁機構８は、熱感抵抗素子９を介して電池蓋７と電気的に接続されており、内部短絡あるいは外部からの加熱などにより電池の内圧が一定以上となった場合にディスク板１１が反転して電池蓋７と巻回電極体２０との電気的接続を切断するようになっている。
【００７６】
熱感抵抗素子９は、温度が上昇すると抵抗値の増大により電流を制限し、大電流による異常な発熱を防止するものである。ガスケット１０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。
【００７７】
巻回電極体２０は、例えば、センターピン１２を中心に巻回されている。巻回電極体２０の正極２にはアルミニウム（Ａｌ）などよりなる正極リード１３が接続されており、負極３にはニッケル（Ｎｉ）などよりなる負極リード１４が接続されている。正極リード１３は安全弁機構８に溶接されることにより電池蓋７と電気的に接続されており、負極リード１４は電池缶１に溶接され電気的に接続されている。
【００７８】
（正極）
図３は、図２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。図３に示すように、正極２は、例えば、対向する一対の面を有する正極集電体２Ａと、正極集電体２の両面に設けられた正極合剤層２Ｂとを有している。なお、正極集電体２Ａの片面のみに正極合剤層２Ｂが設けられた領域を有するようにしてもよい。正極集電体２Ａは、例えば、アルミニウム（Ａｌ）箔などの金属箔などにより構成されている。正極合剤層２Ｂは、例えば、正極活物質を含んでおり、必要に応じてグラファイトなどの導電剤と、ポリフッ化ビニリデンなどの結着剤とを含んでいてもよい。
【００７９】
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を用いることができる。具体的に、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、リチウム硫化物また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く、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種を含むものであればより好ましい。
【００８０】
このようなリチウム含有化合物としては、例えば、化Ｉ、より具体的には化IIで表された平均組成を有するリチム複合酸化物、化IIIで表された平均組成を有するリチウム複合酸化物を挙げることができる。
【００８１】
（化Ｉ）
ＬｉpＮｉ(1-q-r)ＭｎqＭ１rＯ(2-s)Ｘt
（式中、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（Ｏ）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、ｒ、ｓ、ｔは、０≦ｐ≦１．５、０≦ｑ≦１．０、０≦ｒ≦１．０、−０．１０≦ｓ≦０．２０、０≦ｔ≦０．２の範囲内の値である。なお、リチウムの組成は充放電の状態によって異なり、ｐの値は完全放電状態における値を表している。）
【００８２】
（化II）
ＬｉaＣｏ(1-b)Ｍ２bＯ(2-c)
（式中、Ｍ２はバナジウム（Ｖ）、銅（Ｃｕ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、亜鉛（Ｚｎ）、マグネシウム（Ｍｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、イットリウム（Ｙ）および鉄（Ｆｅ）からなる群のうちの少なくとも１種を表す。ａ、ｂおよびｃの値は、０．９≦ａ≦１．１、０≦ｂ≦０．３、−０．１≦ｃ≦０．１の範囲内である。なお、リチウムの組成は充放電の状態によって異なり、ａの値は完全放電状態における値を表している。）
【００８３】
（化III）
ＬｉvＮｉwＣｏxＭｎyＭ３(1-v-x-y)Ｏ(2-z)
（式中、Ｍ３はバナジウム（Ｖ）、銅（Ｃｕ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、亜鉛（Ｚｎ）、マグネシウム（Ｍｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、イットリウム（Ｙ）および鉄（Ｆｅ）からなる群のうちの少なくとも１種を表す。ｖ、ｗ、ｘ、ｙおよびｚの値は、０．９≦ｖ≦１．１、０＜ｗ＜１、０＜ｘ＜１、０＜ｙ＜０．５、０≦１−ｖ−ｘ−ｙ，−０．１≦ｚ≦０．１の範囲内である。なお、リチウム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。）
【００８４】
さらに、リチウム含有化合物としては、例えば、化ＩＶで表されたスピネル型の構造を有するリチウム複合酸化物、より具体的には、ＬｉｄＭｎ２Ｏ４（ｄ≒１）などを挙げることができる。
【００８５】
（化IV）
ＬｉeＭｎ(2-f)Ｍ４fＯgＦh
（式中、Ｍ４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。ｅ、ｆ、ｇおよびｈは、０．９≦ｅ≦１．１、０≦ｆ≦０．６、３．７≦ｇ≦４．１、０≦ｈ≦０．１の範囲内の値である。なお、リチウムの組成は充放電の状態によって異なり、ｅの値は完全放電状態における値を表している。
【００８６】
さらに、リチウム含有化合物としては、例えば、化Ｖ、より具体的には、化ＶＩで表され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を挙げることができ、さらに具体的には、ＬｉｉＦｅＰＯ４（ｉ≒１）などを挙げることができる。
【００８７】
（化Ｖ）
ＬｉjＭ５kＰＯ4
（式中、Ｍ５は、２族〜１５族から選ばれる元素のうちの少なくとも一種を示す。ｊ、ｋは、０≦ｊ≦２．０、０．５≦ｋ≦２．０の範囲内の値である。なお、リチウムの組成は充放電の状態によって異なり、ｊの値は完全放電状態における値を表している。）
【００８８】
（化VI）
ＬｉmＭ６ＰＯ4
（式中、Ｍ６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。ｍは、０．９≦ｍ≦１．１の範囲内の値である。なお、リチウム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。）
【００８９】
上述した正極材料の他にも、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、ＭｎＯ2、Ｖ2Ｏ5、Ｖ6Ｏ13、ＮｉＳ、ＭｏＳなどのリチウムを含まない無機化合物を挙げることができる。
【００９０】
（負極）
負極３は、例えば、対向する一対の面を有する負極集電体３Ａの両面に負極合剤層３Ｂ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３Ａの片面のみに負極合剤層３Ｂを設けるようにしてもよい。負極集電体３Ａは、例えば、銅（Ｃｕ）箔、ニッケル（Ｎｉ）箔などの金属箔などにより構成されている。
【００９１】
負極合剤層３Ｂ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、必要に応じて正極合剤層２Ｂと同様の結着剤を含んで構成されている。
【００９２】
なお、この非水電解質電池では、例えば、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２の電気化学当量よりも大きくなっており、充電の途中において負極３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。
【００９３】
また、この非水電解質電池は、満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、４．２Ｖ以上４．９Ｖ以下の範囲内になるように設計されている。例えば、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、４．２Ｖ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ので、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、高いエネルギー密度が得られるようになっている。なお、満充電状態における開回路電圧（すなわち電池電圧）は、例えば、４．２Ｖ未満であってもよい。
【００９４】
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、黒鉛、難黒鉛化性炭素、易黒鉛化性炭素、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。
【００９５】
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。また、高分子材料としてはポリアセチレンあるいはポリピロールなどがある。
【００９６】
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、優れた特性が得られるので好ましい。さらに、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。
【００９７】
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、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ともに、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、この発明において、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。
【００９８】
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、マグネシウム（Ｍｇ）、ホウ素（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、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。
【００９９】
中でも、この負極材料としては、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、特に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。
【０１００】
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（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。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（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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
中でも、スズ（Ｓｎ）、コバルト（Ｃｏ）および炭素（Ｃ）を構成元素として含み、炭素（Ｃ）の含有量が９．９質量％以上２９．７質量％以下の範囲内、スズ（Ｓｎ）およびコバルト（Ｃｏ）の合計に対するコバルト（Ｃｏ）の割合（Ｃｏ／（Ｓｎ＋Ｃｏ））が３０質量％以上７０質量％以下の範囲内である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が得られると共に優れたサイクル特性が得られるからである。
【０１０３】
このＳｎＣｏＣ含有材料は、必要に応じて、さら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）などが好ましく、それらの２種以上を含んでいてもよい。容量特性またはサイクル特性がさらに向上するからである。
【０１０４】
なお、ＳｎＣｏＣ含有材料は、スズ（Ｓｎ）、コバルト（Ｃｏ）および炭素（Ｃ）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、ＳｎＣｏＣ含有材料では、構成元素であ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あるい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）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、炭素が他の元素と結合することにより、そのような凝集または結晶化が抑制されるからである。
【０１０５】
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（X-ray Photoelectron Spectroscopy;XPS）が挙げられる。このＸＰＳでは、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、グラファイトであれば、炭素の１ｓ軌道（Ｃ１ｓ）のピークは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（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。
【０１０６】
なお、ＸＰＳでは、例えば、スペクトルのエネルギー軸の補正に、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において、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。
【０１０７】
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、さらに、他の金属化合物あるいは高分子材料が挙げられる。他の金属化合物としては、チタン酸リチウム（Ｌｉ4Ｔｉ5Ｏ12）、ＭｎＯ2、Ｖ2Ｏ5、Ｖ6Ｏ13などの酸化物、ＮｉＳ、ＭｏＳなどの硫化物、あるいはＬｉＮ3などのリチウム窒化物が挙げられ、高分子材料としてはポリアセチレン、ポリアニリンあるいはポリピロールなどが挙げられる。
【０１０８】
負極合剤層３Ｂは、例えば、気相法、液相法、溶射法、焼成法、または塗布のいずれにより形成してもよく、それらの２以上を組み合わせてもよい。なお、気相法としては、例えば、物理堆積法または化学堆積法、具体的には真空蒸着法、スパッタ法、イオンプレーティング法、レーザーアブレーション法、熱化学気相成長（ＣＶＤ； Chemical Vapor Deposition）法またはプラズマ化学気相成長法などが挙げられる。液相法としては、電気鍍金または無電解鍍金などの公知の手法を用いることができる。焼成法とは、例えば、粒子状の負極活物質を結着剤などと混合して溶剤に分散させることにより塗布したのち、結着剤などの融点よりも高い温度で熱処理する方法である。焼成法に関しても公知の手法が利用可能であり、例えば、雰囲気焼成法、反応焼成法またはホットプレス焼成法が挙げられる。
【０１０９】
（電解液）
電解液としては、非水溶媒に電解質塩を溶解させた非水電解液を用いることができる。非水溶媒としては、例えば、エチレンカーボネート（ＥＣ）およびプロピレンカーボネート（ＰＣ）のうちの少なくとも一方を含んでいることが好ましい。サイクル特性を向上させることができるからである。特に、エチレンカーボネート（ＥＣ）とプロピレンカーボネート（ＰＣ）とを混合して含むようにすれば、よりサイクル特性を向上させることができるので好ましい。非水溶媒としては、また、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）またはメチルプロピルカーボネート（ＭＰＣ）などの鎖状炭酸エステルの中から、少なくとも１種を含んでいることが好ましい。サイクル特性をより向上させることができるからである。
【０１１０】
非水溶媒としては、さらに、２，４−ジフルオロアニソールおよびビニレンカーボネート（ＶＣ）のうちの少なくとも一方を含んでいることが好ましい。２，４−ジフルオロアニソールは放電容量を改善することができ、ビニレンカーボネート（ＶＣ）はサイクル特性をより向上させることができるからである。特に、これらを混合して含んでいれば、放電容量およびサイクル特性を共に向上させることができるのでより好ましい。
【０１１１】
非水溶媒としては、さらに、ブチレンカーボネート（ＢＣ）、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、これら化合物の水素基の一部または全部をフッ素基で置換したもの、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、プロピオン酸メチル、アセトニトリル、グルタロニトリル、アジポニトリル、メトキシアセトニトリル、３−メトキシプロピロニトリル、Ｎ，Ｎ−ジメチルフォルムアミド、Ｎ−メチルピロリジノン、Ｎ−メチルオキサゾリジノン、Ｎ，Ｎ−ジメチルイミダゾリジノン、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あるいはリン酸トリメチルなどのいずれか１種または２種以上を含んでいてもよい。
【０１１２】
組み合わせる電極によっては、上記非水溶媒群に含まれる物質の水素原子の一部または全部をフッ素原子で置換したものを用いることにより、電極反応の可逆性が向上する場合がある。したがって、これらの物質を適宜用いることも可能である。
【０１１３】
電解質塩であるリチウム塩としては、例えば、ＬｉＰＦ6、ＬｉＢＦ4、ＬｉＡｓＦ6、ＬｉＣｌＯ4、ＬｉＢ（Ｃ6Ｈ5）4、ＬｉＣＨ3ＳＯ3、ＬｉＣＦ3ＳＯ3、ＬｉＮ（ＳＯ2ＣＦ3）2、ＬｉＣ（ＳＯ2ＣＦ3）3、ＬｉＡｌＣｌ4、ＬｉＳｉＦ6、ＬｉＣｌ、ＬｉＢＦ2（ｏｘ）〔リチウムジフルオロオキサレートボレート〕、ＬｉＢＯＢ〔リチウムビスオキサレートボレート〕、またはＬｉＢｒが適当であり、これらのうちのいずれか１種または２種以上が混合して用いることができる。中でも、ＬｉＰＦ6は、高いイオン伝導性を得ることができるとともに、サイクル特性を向上させることができるので好ましい。
【０１１４】
セパレータ４には、電解液が含浸されている。本技術の第２の実施の形態による非水電解質電池では、充電を行うと、例えば、正極２からリチウムイオンが離脱し、電解液を介して負極３に吸蔵される。放電を行うと、例えば、負極３からリチウムイオンが離脱し、電解液を介して正極２に吸蔵される。
【０１１５】
（電池の製造方法）
上述した非水電解質電池の製造方法について説明する。
【０１１６】
（正極の作製）
正極２は、以下に述べる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−ピロリドンなどの溶剤に分散させて正極合剤スラリーとする。
【０１１７】
次に、この正極合剤スラリーを正極集電体２Ａに塗布し溶剤を乾燥させた後、ロールプレス機などにより圧縮成型して正極合剤層２Ｂを形成し、正極２を作製する。
【０１１８】
（負極の作製）
負極３は、以下に述べる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−ピロリドンなどの溶剤に分散させて負極合剤スラリーとする。
【０１１９】
次に、この負極合剤スラリーを負極集電体３Ａに塗布し溶剤を乾燥させた後、ロールプレス機などにより圧縮成型して負極合剤層３Ｂを形成し、負極３を作製する。
【０１２０】
（非水電解質電池の組み立て）
次に、正極集電体２Ａに正極リード１３を溶接などにより取り付けると共に、負極集電体３Ａに負極リード１４を溶接などにより取り付ける。次に、正極２と、負極３とをセパレータ４を介して巻回し、正極リード１３の先端部を安全弁機構８に溶接すると共に、負極リード１４の先端部を電池缶１に溶接して、巻回した正極２および負極３を一対の絶縁板５、６で挟み電池缶１の内部に収納する。
【０１２１】
次に、電解液を電池缶１の内部に注入し、電解液をセパレータ４に含浸させる。次に、電池缶１の開口端部に電池蓋７、安全弁機構８および熱感抵抗素子９を、ガスケット１０を介してかしめることにより固定する。以上により、本技術の第２の実施の形態による非水電解質電池が作製される。
【０１２２】
３．第３の実施の形態
本技術の第３の実施の形態による非水電解質電池について説明する。この非水電解質電池は、例えば、充電および放電可能な二次電池であり、例えば、負極の容量が電極反応物質であるリチウムの吸蔵および放出に基づいて表されるリチウムイオン二次電池である。
【０１２３】
（電池の構成）
図４Ａは、本技術の第３の実施の形態による非水電解質電池の構成例を示す斜視図である。図４Ｂは、本技術の第３の実施の形態による非水電解質電池の構成例を示す分解斜視図である。図４Ａおよび図４Ｂに示すように、非水電解質電池の形状は、例えば、いわゆる扁平型と称されるものである。この非水電解質電池は、電池素子３０がラミネートフィルムなどの外装材３７で外装された、ラミネート型の非水電解質電池である。
【０１２４】
非水電解質電池は、電池素子３０と、電池素子３０を外装する外装材３７とを有する。非水電解質電池は、電池素子３０を外装材３７の凹部に収容後、電池素子３０の周囲を溶着することにより封止された構成を有する。外装材３７の内部に収容された電池素子３０には、正極リード３２および負極リード３３が備えられ、正極リード３２および負極リード３３のそれぞれの両面上には、外装材３７との接着性を向上させるために樹脂片３４および樹脂片３５が設けられている。正極リード３２は、対向する外装材３７の間に樹脂片３４を介して挟まれて、外部へ引き出されており、負極リード３３は、対向する外装材３７の間に樹脂片３５を介して挟まれて、外部へ引き出されている。
【０１２５】
（外装材）
外装材３７は、例えば防湿性のラミネートフィルムなどである。外装材３７は、例えば、熱融着層、金属層、表面保護層を順次積層した積層構造を有する。例えば、外装材３７は、「熱融着層／金属層／表面保護層」の３層構造を有する。
【０１２６】
熱融着層は、例えば高分子フィルムなどで構成されている。この高分子フィルムを構成する材料としては、例えばポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、無延伸ポリプロピレン（ＣＰＰ）、直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）が挙げられる。金属層は、例えば金属箔などで構成されている。この金属箔を構成する材料としては、例えばアルミニウム（Ａｌ）などが挙げられる。また、金属箔を構成する材料としては、アルミニウム以外の金属を用いることも可能である。表面保護層を構成する材料としては、例えばナイロン（Ｎｙ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などが挙げられる。なお、熱融着層側の面が、電池素子３０を収納する側の収納面となる。
【０１２７】
（電池素子）
図５は、電池素子３０の拡大断面図を示す。図５に示すように、電池素子３０は、正極４２および負極４３がセパレータ４４および電解質層４５を介して積層および巻回された巻回構造を有する。正極４２と負極４３とは、セパレータ４４および電解質層４５を有する絶縁層４６によって隔離され、両極の接触による短絡が防止されている。
【０１２８】
（正極）
正極４２は、帯状の正極集電体４２Ａと、この正極集電体４２Ａの両面に形成された正極合剤層４２Ｂとを備える。正極４２の長手方向の一端部には、例えば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３２が設けられている。この正極リード３２の材料としては、例えばアルミニウムなどの金属を用いることができる。
【０１２９】
（負極）
負極４３は、帯状の負極集電体４３Ａと、この負極集電体４３Ａの両面に形成された負極合剤層４３Ｂとを備える。また、負極４３の長手方向の一端部にも正極４２と同様に、例えばスポット溶接または超音波溶接で接続された負極リード３３が設けられている。この負極リード３３の材料としては、例えば銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）などを用いることができる。
【０１３０】
正極集電体４２Ａ、正極合剤層４２Ｂ、負極集電体４３Ａ、負極合剤層４３Ｂの構成は、夫々第２の実施の形態の正極集電体２Ａ、正極合剤層２Ｂ、負極集電体３Ａ、負極合剤層３Ｂの構成と同様である。
【０１３１】
（セパレータ）
セパレータ４４は、第１の実施の形態のセパレータ４と同様である。すなわち、セパレータ４４は、基材層４ａと、基材層４ａの一主面または両主面に形成された機能性樹脂層４ｂとから構成されている。なお、セパレータ４４が、機能性樹脂層４ｂのみで構成されていてもよい。
【０１３２】
（電解質層）
電解質層４５は、電解液と、この電解液を保持する保持体となる高分子材料とを含む。電解質層４５は、例えば、電解液により高分子材料が膨潤されることにより、いわゆるゲル状になっている、ゲル状のイオン伝導体である。電解質層４５は高いイオン伝導率を得ることができるとともに、電池の漏液を防止できるので好ましい。電解液の構成（すなわち液状の溶媒、電解質塩など）は、第２の実施の形態と同様である。
【０１３３】
（高分子材料）
高分子材料は、マトリックス高分子化合物として、溶媒に相溶可能な性質を有するものなどを用いることができる。このような高分子材料としては、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やフッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンとクロロトリフルオロエチレンとの共重合体などのフッ化ビニリデン共重合体、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、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、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、ポリメタクリル酸メチル、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、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を挙げることができる。これらは1種で用いても２種以上で用いてもよい。特に電気化学的な安定性の点からは、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サイドが好ましい。
【０１３４】
（電池の製造方法）
上述した非水電解質電池の製造方法について説明する。
【０１３５】
（正極、負極の作製）
まず、第２の実施の形態と同様にして正極４２および負極４３のそれぞれを作製する。
【０１３６】
（電解質層の形成など）
次に、正極４２および負極４３のそれぞれに、第２の実施の形態と同様の電解液と、高分子材料と、混合溶媒とを含む前駆溶液を塗布し、混合溶媒を揮発させてゲル状の電解質層４５を形成する。なお、予め正極集電体４２Ａの端部に正極リード３２を溶接により取り付けるとともに、負極集電体４３Ａの端部に負極リード３３を溶接により取り付けるようにする。
【０１３７】
次に、ゲル状の電解質層４５が形成された正極４２と負極４３とをセパレータ４４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、巻回型の電池素子３０を形成する。
【０１３８】
（電池素子の外装）
次に、ラミネートフィルムからなる外装材３７を深絞り加工することで凹部３６を形成し、電池素子３０をこの凹部３６に挿入し、外装材３７の未加工部分を凹部３６上部に折り返し、凹部３６の外周部分を熱溶着し密封する。以上により、本技術の第３の実施の形態による非水電解質電池が作製される。
【０１３９】
４．第４の実施の形態
本技術の第４の実施の形態による非水電解質電池について説明する。本技術の第４の実施の形態による非水電解質電池は、セパレータ、電解質層の構成以外は、第３の実施の形態と同様である。以下では、第３の実施の形態と異なる点について詳細に説明し、第３の実施の形態と重複する点は説明を適宜省略する。すなわち、第４の実施の形態は、以下に述べる点以外は、第３の実施の形態と同様である。
【０１４０】
（電池素子）
図６は、電池素子の拡大断面図である。図６に示すように、電池素子５０は、正極４２および負極４３がセパレータ５４および電解質層５５を介して積層および巻回された巻回構造を有する。正極４２と負極４３とは、セパレータ５４および電解質層５５を含む絶縁層５６によって隔離され、両極の接触による短絡が防止されている。なお、セパレータ５４を省略した構成としてもよい。
【０１４１】
（セパレータ５４）
セパレータ５４は、第１の実施の形態の基材層４ａと同様である。すなわち、セパレータ５４は、例えば、ポリオレフィン樹脂の微多孔膜などである。ポリオレフィン樹脂としては、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）など、またはこれらのポリオレフィン樹脂の混合物などを用いることができる。ポリオレフィン樹脂の微多孔膜は、単層膜であってよく、複数のポリオレフィン樹脂の微多孔膜が積層された複数層の積層膜であってもよい。
【０１４２】
（電解質層５５）
電解質層５５は、第２の実施の形態と同様の電解液と、この電解液を保持する高分子材料と、無機酸化物フィラーと、リチウム塩フィラーとを含む。電解質層５５では、電解液が高分子材料に保持されている。電解質層５５は、例えば、電解液により高分子材料が膨潤されることにより、いわゆるゲル状になっている、ゲル状のイオン伝導体である。電解液、高分子材料は、第３の実施の形態と同様である。無機酸化物フィラー、リチウム塩フィラーは、第１の実施の形態と同様である。
【０１４３】
（電池の製造方法）
上述した非水電解質電池の製造方法について説明する。
【０１４４】
（正極、負極の作製）
まず、第２の実施の形態と同様にして、正極４２および負極４３のそれぞれを作製する。
【０１４５】
（電解質層の形成など）
第２の実施の形態と同様の電解液と、高分子材料と、無機酸化物フィラーと、リチウム塩フィラーと、粘度調整溶媒（例えば、ジメチルカーボネートなど）とを混合し、攪拌することにより、樹脂溶液を調製する。
【０１４６】
正極４２および負極４３のそれぞれの両面に、樹脂溶液を塗布した後、粘度調整用溶媒を揮発させてゲル状の電解質層４５を形成する。なお、予め正極集電体４２Ａの端部に正極リード３２を溶接により取り付けるとともに、負極集電体４３Ａの端部に負極リード３３を溶接により取り付けるようにする。ゲル状の電解質層５５が形成された正極４２と負極４３とを基材層４ａ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、巻回電極体（電池素子５０）を得る。
【０１４７】
なお、巻回型の電池素子５０は以下のように形成してもよい。樹脂溶液をセパレータ５４の両面に塗布した後、粘度調整用溶媒を揮発させる。これにより、セパレータ５４の両面にゲル状の電解質層５５を形成する。なお、予め正極集電体４２Ａの端部に正極リード３２を溶接により取り付けるとともに、負極集電体４３Ａの端部に負極リード３３を溶接により取り付けるようにする。正極４２と負極４３とを両面にゲル状の電解質層５５が形成されたセパレータ５４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、巻回電極体（電池素子５０）を得る。
【０１４８】
（電池素子の外装）
次に、ラミネートフィルムからなる外装材３７を深絞り加工することで凹部３６を形成し、電池素子３０をこの凹部３６に挿入し、外装材３７の未加工部分を凹部３６上部に折り返し、凹部３６の外周部分を熱溶着し密封する。以上により、本技術の第４の実施の形態による非水電解質電池が作製される。
【０１４９】
５．第５の実施の形態
本技術の第５の実施の形態による非水電解質電池について説明する。本技術の第５の実施の形態による非水電解質電池は、電解質層５５の形成方法が第４の実施の形態と異なるものである。以下では、第４の実施の形態と異なる点について詳細に説明し、第４の実施の形態と重複する点は説明を適宜省略する。すなわち、第５の実施の形態は、以下に述べる点以外は、第４の実施の形態と同様である。
【０１５０】
（電池の製造方法）
セパレータ５４の一主面または両主面に樹脂層を形成する。高分子材料と、無機酸化物フィラーと、リチウム塩フィラーとをＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）などの極性溶媒に溶解した樹脂溶液を、基材層４ａ上に卓上コータなどで塗布する。その後、樹脂溶液が塗布された基材層４ａを、水などの上記極性溶媒に対して相溶性があり、上記高分子材料に対して貧溶媒である貧溶媒中に浸漬する。このとき溶媒交換が起こり、相分離（例えばスピノーダル分解型の相分離）が生じ、高分子材料は多孔構造を形成する。その後、熱風などで乾燥させる。以上により、セパレータ５４の一主面または両主面に、多孔構造を有する樹脂層を形成する。樹脂層の多孔構造は、例えば、多孔が相互に連結した多孔相互連結構造である。例えば、無機酸化物フィラーおよびリチウム塩フィラーは、例えば、多孔構造を形成する相互につながった３次元的なネットワーク構造を有する微細な樹脂骨格に担持されている。無機酸化物フィラーおよびリチウム塩フィラーは、この微細な樹脂骨格に坦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。
【０１５１】
なお、高分子材料は、溶媒に相溶可能な性質を有するものなどを用いることができる。高分子材料は、典型的には、例えば、ポリフッ化ビニリデン、または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やフッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンとクロロトリフルオロエチレンとの共重合体などのフッ化ビニリデン共重合体などが挙げられる。これらは１種または２種以上であってもよい。なお、高分子材料は、ポリフッ化ビニリデンまたはフッ化ビニリデン共重合体と共に、他の１種または２種以上の高分子材料を含んでいてもよい。
【０１５２】
次に、第４の実施の形態と同様に作製した正極および負極を、一主面または両主面に樹脂層が形成されたセパレータ５４を介し積層および巻回することにより、巻回構造を有する電池素子５０を作製する。次に、ラミネートフィルムからなる外装材３７を深絞り加工することで凹部３６を形成し、電池素子５０をこの凹部３６に挿入し、外装材３７の未加工部分を凹部３６上部に折り返し、凹部３６の外周の一部（例えば一辺）を除いて熱溶着する。
【０１５３】
続いて、第２の実施の形態と同様の電解液を調製して、外装材３７の未溶着部分から内部に注入したのち、その外装材３７の未溶着部を熱融着などで密封する。最後に、外装材３７に荷重をかけながら加熱するヒートプレスを行い、樹脂層を介してセパレータ５４を正極４２および負極４３に密着させる。これにより、電解液が樹脂層に含浸し、その高分子材料の少なくとも一部が膨潤して、電解質層５５が形成される。これにより、非水電解質電池が完成する。なお、電解質層５５では、高分子材料の一部が膨潤するが、樹脂層の空孔構造は崩れずに、その空孔が維持されていてもよい。
【０１５４】
（電解質層）
電解質層５５は、第４の実施の形態と同様、電解質塩および非水溶媒を含む電解液と、高分子材料と、無機酸化物フィラーと、リチウム塩フィラーとを含む。電解質層５５では、樹脂層が電解液を保持している。例えば、電解質層５５は、電解液により高分子材料が膨潤された、ゲル状のイオン伝導体を含む。また、例えば、電解質層５５では、電解液が高分子材料の一部を膨潤しているが、樹脂層の多孔構造が維持されており、電解液がその空孔に充填された状態で保持されていてもよい。
【０１５５】
６．第６の実施の形態
（電池パックの例）
図７は、本技術の非水電解質電池（以下、二次電池と適宜称する）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、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。
【０１５６】
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。
【０１５７】
組電池３０１は、複数の二次電池３０１ａを直列および／または並列に接続してなる。この二次電池３０１ａは本技術の二次電池である。なお、図７では、６つの二次電池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。
【０１５８】
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。尚、例では＋側にスイッチ部を設けているが、−側に設けても良い。
【０１５９】
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。
【０１６０】
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。
【０１６１】
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、３０１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二次電池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。
【０１６２】
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、二次電池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。
【０１６３】
ここで、例えば、二次電池がリチウムイオン二次電池の場合、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。
【０１６４】
充放電スイッチは、例えばＭＯＳＦＥＴなど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。
【０１６５】
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。
【０１６６】
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）などからなる。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二次電池３０１ａの初期状態における電池の内部抵抗値などが予め記憶され、また適宜、書き換えも可能である。（また、二次電池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。
【０１６７】
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。
【０１６８】
７．第７の実施の形態
上述した非水電解質電池およびこれを用いた電池パック、バッテリユニットおよびバッテリモジュールは、例えば電子機器や電動車両、蓄電装置などの機器に搭載又は電力を供給するために使用することができる。
【０１６９】
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、信号機などが挙げられる。
【０１７０】
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）などが挙げられ、これらの駆動用電源又は補助用電源として用いられる。
【０１７１】
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などが挙げられる。
【０１７２】
以下では、上述した適用例のうち、上述した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。
【０１７３】
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。
【０１７４】
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。
【０１７５】
（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８を参照して説明する。例えば住宅４０１用の蓄電システム４００においては、火力発電４０２ａ、原子力発電４０２ｂ、水力発電４０２ｃなどの集中型電力系統４０２から電力網４０９、情報網４１２、スマートメータ４０７、パワーハブ４０８などを介し、電力が蓄電装置４０３に供給される。これと共に、家庭内発電装置４０４などの独立電源から電力が蓄電装置４０３に供給される。蓄電装置４０３に供給された電力が蓄電される。蓄電装置４０３を使用して、住宅４０１で使用する電力が給電される。住宅４０１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。
【０１７６】
住宅４０１には、発電装置４０４、電力消費装置４０５、蓄電装置４０３、各装置を制御する制御装置４１０、スマートメータ４０７、各種情報を取得するセンサ４１１が設けられている。各装置は、電力網４０９および情報網４１２によって接続されている。発電装置４０４として、太陽電池、燃料電池などが利用され、発電した電力が電力消費装置４０５および／または蓄電装置４０３に供給される。電力消費装置４０５は、冷蔵庫４０５ａ、空調装置４０５ｂ、テレビジョン受信機４０５ｃ、風呂４０５ｄなどである。さらに、電力消費装置４０５には、電動車両４０６が含まれる。電動車両４０６は、電気自動車４０６ａ、ハイブリッドカー４０６ｂ、電気バイク４０６ｃである。
【０１７７】
蓄電装置４０３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４０７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４０９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。
【０１７８】
各種のセンサ４１１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、赤外線センサなどである。各種のセンサ４１１により取得された情報は、制御装置４１０に送信される。センサ４１１からの情報によって、気象の状態、人の状態などが把握されて電力消費装置４０５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４１０は、住宅４０１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などに送信することができる。
【０１７９】
パワーハブ４０８によって、電力線の分岐、直流交流変換などの処理がなされる。制御装置４１０と接続される情報網４１２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）などの通信インターフェースを使う方法、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、ＺｉｇＢｅｅ、Ｗｉ−Ｆｉなど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。
【０１８０】
制御装置４１０は、外部のサーバ４１３と接続されている。このサーバ４１３は、住宅４０１、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４１３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、携帯電話機など）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）などに、表示されても良い。
【０１８１】
各部を制御する制御装置４１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）などで構成され、この例では、蓄電装置４０３に格納されている。制御装置４１０は、蓄電装置４０３、家庭内発電装置４０４、電力消費装置４０５、各種のセンサ４１１、サーバ４１３と情報網４１２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などを備えていても良い。
【０１８２】
以上のように、電力が火力４０２ａ、原子力４０２ｂ、水力４０２ｃなどの集中型電力系統４０２のみならず、家庭内発電装置４０４（太陽光発電、風力発電）の発電電力を蓄電装置４０３に蓄えることができる。したがって、家庭内発電装置４０４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４０３に蓄えると共に、夜間は料金が安い深夜電力を蓄電装置４０３に蓄え、昼間の料金が高い時間帯に蓄電装置４０３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。
【０１８３】
なお、この例では、制御装置４１０が蓄電装置４０３内に格納される例を説明したが、スマートメータ４０７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４００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。
【０１８４】
（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。
【０１８５】
このハイブリッド車両５００には、エンジン５０１、発電機５０２、電力駆動力変換装置５０３、駆動輪５０４ａ、駆動輪５０４ｂ、車輪５０５ａ、車輪５０５ｂ、バッテリー５０８、車両制御装置５０９、各種センサ５１０、充電口５１１が搭載されている。バッテリー５０８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。
【０１８６】
ハイブリッド車両５００は、電力駆動力変換装置５０３を動力源として走行する。電力駆動力変換装置５０３の一例は、モータである。バッテリー５０８の電力によって電力駆動力変換装置５０３が作動し、この電力駆動力変換装置５０３の回転力が駆動輪５０４ａ、５０４ｂ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５０３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５１０は、車両制御装置５０９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５１０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。
【０１８７】
エンジン５０１の回転力は発電機５０２に伝えられ、その回転力によって発電機５０２により生成された電力をバッテリー５０８に蓄積することが可能である。
【０１８８】
図示しない制動機構によりハイブリッド車両５００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５０３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５０３により生成された回生電力がバッテリー５０８に蓄積される。
【０１８９】
バッテリー５０８は、ハイブリッド車両５００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５１１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。
【０１９０】
図示しないが、二次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。
【０１９１】
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】
【０１９２】
以下、本技術の具体的な実施例について詳細に説明する。ただし、本技術は、これらの実施例のみに限定されるものではない。
【０１９３】
＜実施例１−１＞
以下のようにして、実施例１−１のセパレータを作製した。
【０１９４】
（基材層の作製）
基材層として、ポリエチレン微多孔膜を用いた。ポリエチレン微多孔膜は、以下のように作製したものを用いた。まず、ポリエチレン樹脂と可塑剤としての流動パラフィンとを、二軸押出機に供給し、溶融混練し、ポリエチレン溶液を調製した。
【０１９５】
次に、押出機の先端に取り付けられたＴダイから所定の温度で押し出し、冷却ロールで巻き取りながらゲル状のシートを成形した。次に、このゲル状のシートを、２軸延伸を行うことによって、薄膜フィルムを得た。
【０１９６】
次に、この薄膜フィルムをヘキサンで洗浄して残留する流動パラフィンを抽出除去した後、乾燥および熱処理を行い、薄膜フィルムを微多孔化することによって、細孔径１７．９ｎｍのポリエチレン微多孔膜を得た。
【０１９７】
（機能性樹脂層の作製）
基材層上に機能性樹脂層を形成した。まず、無機酸化物フィラーとして中心粒径（Ｘ）０．２０μｍ、比表面積（Ｙ）１３．０ｍ2／ｇ（Ｘ×Ｙ＝２．６０）の酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）フィラーと、リチウム塩フィラーとして中心粒径（Ｘ）１．０μｍのリン酸リチウム（Ｌｉ3ＰＯ4）フィラーとを用意した。なお、無機酸化物フィラーおよびリチウム塩フィラーのそれぞれの中心粒径は、レーザー回折法により測定した体積基準の粒度分布の積算値５０％の粒径（Ｄ５０）である。
【０１９８】
次に、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）フィラーとバインダとしてのポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）とリン酸リチウム（Ｌｉ3ＰＯ4）フィラーとを、Ａｌ2Ｏ3：ＰＶｄＦ：Ｌｉ3ＰＯ4（質量比）＝５２：８：４０の混合比で混合した。その後、これらを溶媒としてのＮ−メチル−ピロリドンに溶解させることにより、樹脂溶液を得た。
【０１９９】
調製した樹脂溶液を、ポリエチレン微孔膜上に卓上コータにて塗布し、水浴に入れて相分離させた後、熱風にて乾燥させた。これにより、ポリエチレン微多孔膜からなる基材層と、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）フィラーとポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）とリン酸リチウム（Ｌｉ3ＰＯ4）フィラーとを含み、多孔相互連結構造を有する機能性樹脂層とを備えた多層セパレータを得た。
【０２００】
＜実施例１−２＞
樹脂溶液の調製の際に、リチウム塩フィラーとして、リン酸リチウム（Ｌｉ3ＰＯ4）フィラーの代わりに、炭酸リチウム（Ｌｉ2ＣＯ3）フィラーを用いた。酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）フィラーとポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）と炭酸リチウム（Ｌｉ2ＣＯ3）フィラーとを、Ａｌ2Ｏ3：ＰＶｄＦ：Ｌｉ2ＣＯ3（質量比）＝８２：８：１０で混合した。以上のこと以外は、実施例１−１と同様にして、多層セパレータを作製した。
【０２０１】
＜実施例１−３＞
リチウム塩フィラーとして、リン酸リチウム（Ｌｉ3ＰＯ4）フィラーの代わりに、フッ化リチウム（ＬｉＦ）フィラーを用いた。酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）フィラーとポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）とフッ化リチウム（ＬｉＦ）フィラーとを、Ａｌ2Ｏ3：ＰＶｄＦ：ＬｉＦ（質量比）＝６２：８：３０で混合した。以上のこと以外は、実施例１−１と同様にして、多層セパレータを作製した。
【０２０２】
＜実施例１−４＞
リチウム塩フィラーとして、リン酸リチウム（Ｌｉ3ＰＯ4）フィラーと共にフッ化リチウム（ＬｉＦ）フィラーを用いた。酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）フィラーとポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）とリン酸リチウム（Ｌｉ3ＰＯ4）フィラーとフッ化リチウム（ＬｉＦ）フィラーとを、Ａｌ2Ｏ3：ＰＶｄＦ：Ｌｉ3ＰＯ4：ＬｉＦ（質量比）＝３２：８：３０：３０で混合した。以上のこと以外は、実施例１−１と同様にして、多層セパレータを作製した。
【０２０３】
＜実施例１−５＞
樹脂溶液の調製の際に、リチウム塩フィラーとして、リン酸リチウム（Ｌｉ3ＰＯ4）フィラーの代わりに、炭酸リチウム（Ｌｉ2ＣＯ3）フィラーを用いた。酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）フィラーとポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）と炭酸リチウム（Ｌｉ2ＣＯ3）フィラーとを、Ａｌ2Ｏ3：ＰＶｄＦ：Ｌｉ2ＣＯ3（質量比）＝９１：８：１で混合した。以上のこと以外は、実施例１−１と同様にして、多層セパレータを作製した。
【０２０４】
＜実施例１−６＞
樹脂溶液の調製の際に、リチウム塩フィラーとして、リン酸リチウム（Ｌｉ3ＰＯ4）フィラーの代わりに、硫酸リチウム（Ｌｉ2ＳＯ4）フィラーを用いた。酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）フィラーとポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）と硫酸リチウム（Ｌｉ2ＳＯ4）フィラーとを、Ａｌ2Ｏ3：ＰＶｄＦ：Ｌｉ2ＳＯ4（質量比）＝１２：８：８０で混合した。以上のこと以外は、実施例１−１と同様にして、多層セパレータを作製した。
【０２０５】
＜実施例１−７＞
樹脂溶液の調製の際に、リチウム塩フィラーとして、リン酸リチウム（Ｌｉ3ＰＯ4）フィラーの代わりに、硝酸リチウム（ＬｉＮＯ3）フィラーを用いた。酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）フィラーとポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）と硝酸リチウム（ＬｉＮＯ3）フィラーとを、Ａｌ2Ｏ3：ＰＶｄＦ：ＬｉＮＯ3（質量比）＝７２：８：２０で混合した。以上のこと以外は、実施例１−１と同様にして、多層セパレータを作製した。
【０２０６】
＜実施例１−８＞
樹脂溶液の調製の際に、リチウム塩フィラーとして、リン酸リチウム（Ｌｉ3ＰＯ4）フィラーの代わりに、式（Ａ−２）のリチウム塩フィラー（１，３−プロパンジスルホン酸二リチウムフィラー）を用いた。酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）フィラーとポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）と式（Ａ−２）のリチウム塩フィラーとを、Ａｌ2Ｏ3：ＰＶｄＦ：式（Ａ−２）のリチウム塩フィラー（質量比）＝４２：８：５０で混合した。以上のこと以外は、実施例１−１と同様にして、多層セパレータを作製した。
【０２０７】
＜実施例１−９＞
樹脂溶液の調製の際に、リチウム塩フィラーとして、リン酸リチウム（Ｌｉ3ＰＯ4）フィラーの代わりに、式（Ｂ−４）のリチウム塩フィラー（３−ヒドロキシプロパンスルホン酸リチウムフィラー）を用いた。酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）フィラーとポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）と式（Ｂ−４）のリチウム塩フィラーとを、Ａｌ2Ｏ3：ＰＶｄＦ：式（Ｂ−４）のリチウム塩フィラー（質量比）＝３２：８：６０で混合した。以上のこと以外は、実施例１−１と同様にして、多層セパレータを作製した。
【０２０８】
＜比較例１−１＞
樹脂溶液の調製の際に、リチウム塩フィラーとして、リン酸リチウム（Ｌｉ3ＰＯ4）フィラーを用いず、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）フィラーとポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）とを、Ａｌ2Ｏ3：ＰＶｄＦ（質量比）＝９２：８で混合した。以上のこと以外は、実施例１−１と同様にして多層セパレータを作製した。
【０２０９】
＜比較例１−２＞
機能性樹脂層を設けず、基材層（実施例１−１と同様のポリエチレン微多孔膜）のみの単層セパレータを用いた。
【０２１０】
＜比較例１−３＞
樹脂溶液の調製の際に、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）を混合せず、リチウム塩フィラーとして、リン酸リチウム（Ｌｉ3ＰＯ4）フィラーの代わりに、炭酸リチウム（Ｌｉ2ＣＯ3）フィラーを用いた。ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）と炭酸リチウム（Ｌｉ2ＣＯ3）フィラーとを、ＰＶｄＦ：Ｌｉ2ＣＯ3（質量比）＝８：９２で混合した。以上のこと以外は、実施例１−１と同様にして、多層セパレータを作製した。
【０２１１】
＜比較例１−４＞
樹脂溶液の調製の際に、リン酸リチウム（Ｌｉ3ＰＯ4）フィラーの代わりに、ヘキサフルオロリン酸リチウム（ＬｉＰＦ6）フィラーを用いた。酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）とポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）とヘキサフルオロリン酸リチウム（ＬｉＰＦ6）フィラーとをＡｌ2Ｏ3：ＰＶｄＦ：ＬｉＰＦ6（質量比）＝３０：８：６２で混合した。以上のこと以外は、実施例１−１と同様にして、多層セパレータを作製した。
【０２１２】
（非水電解質電池の評価）
実施例１−１〜実施例１−９および比較例１〜比較例４の各セパレータを用いて、以下のように２０１６サイズのコイン型電池を作製し、４５℃環境での１００サイクル時の容量維持率を測定した。
【０２１３】
（正極の作製）
正極としてコバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ2）と、導電剤としてカーボンブラックと、結着剤としてポリフッ化ビニリデンとを、ＬｉＣｏＯ2：カーボンブラック：ポリフッ化ビニリデン＝８５：５：１０（質量比）で混合し、Ｎ−メチル−２−ピロリドンに十分に分散させて正極合剤スラリーとした。
【０２１４】
次に、正極合剤スラリーを正極集電体（Ａｌ箔）に塗布し、乾燥させて、Ｎ−メチル−２−ピロリドンを揮発させた後、一定圧力で圧縮成型して帯状の正極を作製した。
【０２１５】
（負極の作製）
負極活物質として黒鉛と、結着剤としてポリフッ化ビニリデンとを、黒鉛：ポリフッ化ビニリデン＝９０：１０（質量比）で混合し、Ｎ−メチル−２−ピロリドンに十分に分散させて負極合剤スラリーとした。
【０２１６】
次に、負極合剤スラリーを負極集電体（Ｃｕ箔）に塗布し、乾燥させて、Ｎ−メチル−２−ピロリドンを揮発させた後、一定圧力で圧縮成型して帯状の負極を作製した。
【０２１７】
（非水電解液の調製）
非水溶媒としてエチレンカーボネート（ＥＣ）：ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）を、ＥＣ：ＤＭＣ（体積比）＝４：６の割合で混合したものを使用した。また、電解質塩として六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ6）を用い、非水溶媒に対して１．０ｍｏｌ／Ｌを溶解させて非水電解液とした。
【０２１８】
（非水電解質電池の組み立て）
上述のようにして作製した帯状の正極および負極を円板状に打ち抜き、正極と負極と作製したセパレータとを、正極、セパレータ、負極の順に積層して正極缶に収納した。次に、電池缶内に、上述の非水電解液を注液した後、表面にアスファルトが塗布されたガスケットを介して正極缶と負極缶とをかしめた。以上により２０１６サイズのコイン型電池を得た。
【０２１９】
（評価）
（容量維持率の測定）
作製したコイン型電池を、満充電状態における開回路電圧が４．３５Ｖとなるように充電した後、０．２Ｃの定電流で、３．０Ｖとなるまで放電を行った際の放電容量（初回容量）を測定した。このあと、同様の条件で１００サイクル目まで充放電を行い、１００サイクル目の放電容量を測定した。そして、容量維持率を下記の式により算出した。
容量維持率［％］＝（１００サイクル目の放電容量／初回容量）×１００
【０２２０】
（５Ｖ過充電時の絶縁性テスト）
作製したコイン型電池を外部電圧５．００Ｖとして充電状態を３日間維持し、漏れ電流値を測定することで絶縁性を評価した。テスト流量まで漏れ電流値の上昇が見られなかったものについては「ＯＫ」、漏れ電流値が上昇したものは「ＮＧ」とした。
【０２２１】
なお、実施例１−１のセパレータを用いた作製したコイン型電池を、「容量維持率の測定」と同条件で充放電を１サイクルした後、セパレータ中の無機酸化物フィラーとリチウム塩フィラーとの混合比を確認したところ、無機酸化物フィラーとリチウム塩フィラーとの混合比は、樹脂溶液調製時の混合比とほぼ同様であった。すなわち、セパレータ中の無機酸化物フィラーとリチウム塩フィラーとの混合比は、電池駆動後においても、樹脂溶液調製時の混合比から大きな変化がない傾向にあることが確認できた。
【０２２２】
表１に「容量維持率の測定」および「５Ｖ過充電時の絶縁性テスト」の測定結果を示す。
【０２２３】
【表１】
【０２２４】
表１に示すように、実施例１−１〜実施例１−９では、機能性樹脂層に、無機酸化物フィラーのアルミナフィラーと、リチウム塩フィラーとを含むことによって、絶縁性を向上できると共に、機能性樹脂層にリチウム塩フィラーを含まない比較例１−１や、機能性樹脂層を備えていない比較例１−２より放電容量維持率を向上できた。このように放電容量維持率を向上できた効果のメカニズムについては厳密には解明されていないが、例えば、以下のことが考えられる。すなわち、充電状態において高電圧側の正極と接する機能性樹脂層中のリチウム塩が、電解液中に溶出し、正極および負極表面に析出して活物質表面に被膜を形成することで、活物質の劣化を抑制しているものと考えられる。また、比較例１−２では、機能性樹脂層を備えていないため、漏れ電流防止効果が発揮されなく、絶縁性が悪かった。また、比較例１−３では、機能性樹脂層が無機酸化物フィラーを備えていないため、絶縁性が悪かった。すなわち、比較例１−３では、充電電圧５．００ＶでＬｉ2ＣＯ3の分解が促進され電解液中に溶解したため、機能性樹脂層の機能が消失し、漏れ電流防止効果が発揮されなかった。比較例１−４では、ＬｉＰＦ6がリチウムイオン二次電池に含まれる非水溶媒に可溶であるため、電解液の注液と同時に完全に溶解した。そのため、機能性樹脂層の本来の電池特性の低下を防止する機能が発揮されなかった。
【０２２５】
＜実施例２−１＞
以下のようにして、実施例２−１の非水電解質二次電池を作製した。
【０２２６】
（非水電解質材料の作製）
非水電解質材料を以下のように作製した。まず、非水電解液９０質量部と、マトリックス高分子としてポリフッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＰＶｄＦ：ＨＦＰ＝９３．１：６．９（質量比））１０質量部とを混合した混合材料を調製した。そして、この混合材料に対して、無機酸化物フィラーとして中心粒径０．３μｍの炭化ケイ素（ＳｉＣ）粉を、リチウム塩フィラーとして中心粒径０．３μｍのリン酸リチウム（Ｌｉ3ＰＯ4）粉を、炭化ケイ素（ＳｉＣ）粉：リチウム塩粉：マトリックス高分子＝４５：５：５０（質量比）となるように添加し、更に粘度調整用溶媒としてジメチルカーボネート（ＤＭＣ）を添加して、粘度を５０ｍＰａ・ｓに調整した。このとき、マトリックス高分子であるポリフッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体の重量平均分子量は、６０×１０4とした。なお、非水電解液は、エチレンカーボネート（ＥＣ）とプロピレンカーボネート（ＰＣ）を、エチレンカーボネート（ＥＣ）：プロピレンカーボネート（ＰＣ）＝６：４（質量比）の割合で混合した非水溶媒に対して、電解質塩としての六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ6）を濃度が１．０ｍｏｌ／ｋｇ溶解させたものを用いた。なお、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）は最終的には揮発させるため、電池内には残らない。
【０２２７】
（非水電解質二次電池の作製）
正極および負極の両面に上述の非水電解質材料を塗布し、溶剤を揮発させてゲル電解質
層を形成した。このとき、ゲル電解質中の無機酸化物フィラーとリチウム塩フィラーとをあわせた量は、正極または負極の単位面積あたり０．６ｍｇ／ｃｍ2であった。正極および負極を厚み１２μｍの微多孔性ポリエチレンフィルムからなるセパレータを介して積層して巻き取り、アルミニウムラミネートフィルムからなる外装材内に封入して非水電解質二次電池を得た。
【０２２８】
＜実施例２−２＞
リチウム塩フィラーとして、リン酸リチウム（Ｌｉ3ＰＯ4）粉の代わりに、炭酸リチウム（Ｌｉ2ＣＯ3）粉を用いた。炭化ケイ素（ＳｉＣ）粉とポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）と炭酸リチウム（Ｌｉ2ＣＯ3）粉との混合比を、ＳｉＣ：ＰＶｄＦ：Ｌｉ2ＣＯ3（質量比）＝４０：５０：１０とした。以上のこと以外は、実施例２−１と同様にして、非水電解質二次電池を得た。
【０２２９】
＜実施例２−３＞
リチウム塩フィラーとして、リン酸リチウム（Ｌｉ3ＰＯ4）粉の代わりに、フッ化リチウム（ＬｉＦ）粉を用いた。炭化ケイ素（ＳｉＣ）粉とポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）とフッ化リチウム（ＬｉＦ）粉との混合比を、ＳｉＣ：ＰＶｄＦ：ＬｉＦ（質量比）＝２０：５０：３０とした。以上のこと以外は、実施例２−１と同様にして、非水電解質二次電池を得た。
【０２３０】
＜実施例２−４＞
リチウム塩フィラーとして、リン酸リチウム（Ｌｉ3ＰＯ4）粉と共にフッ化リチウム（ＬｉＦ）粉を用いた。炭化ケイ素（ＳｉＣ）粉とポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）とリン酸リチウム（Ｌｉ3ＰＯ4）粉とフッ化リチウム（ＬｉＦ）粉との混合比を、ＳｉＣ：ＰＶｄＦ：Ｌｉ3ＰＯ4：ＬｉＦ（質量比）＝５０：４０：５：５とした。以上のこと以外は、実施例２−１と同様にして、非水電解質二次電池を得た。
【０２３１】
＜実施例２−５＞
炭化ケイ素（ＳｉＣ）粉の代わりに窒化アルミニウム（ＡｌＮ）粉を用いた。窒化アルミニウム（ＡｌＮ）粉とポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）粉とリン酸リチウム（Ｌｉ3ＰＯ4）粉との混合比を、ＡｌＮ：ＰＶｄＦ：Ｌｉ3ＰＯ4（質量比）＝４５：３０：２５とした。以上のこと以外は、実施例２−１と同様にして、非水電解質二次電池を得た。
【０２３２】
＜実施例２−６＞
炭化ケイ素（ＳｉＣ）粉の代わりに窒化ホウ素（ＢＮ）粉を用いた。窒化ホウ素（ＢＮ）粉とポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）とリン酸リチウム（Ｌｉ3ＰＯ4）粉との混合比を、ＢＮ：ＰＶｄＦ：Ｌｉ3ＰＯ4（質量比）＝６０：２０：２０とした。以上のこと以外は、実施例２−１と同様にして、非水電解質二次電池を得た。
【０２３３】
＜比較例２−１＞
リン酸リチウム（Ｌｉ3ＰＯ4）粉を用いず、炭化ケイ素（ＳｉＣ）粉とポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）との混合比を、ＳｉＣ：ＰＶｄＦ（質量比）＝５０：５０とした。以上のこと以外は、実施例２−１と同様にして、非水電解質二次電池を得た。
【０２３４】
＜比較例２−２＞
ゲル電解質層を形成しなかった。すなわち、正極、負極、微多孔性ポリエチレンフィルムからなるセパレータを積層および巻回した電極体を、外装材に収容した後、非水電解液を注入した。以上のこと以外は、実施例２−１と同様にして非水電解質二次電池を作製した。
【０２３５】
＜比較例２−３＞
炭化ケイ素（ＳｉＣ）粉を用いず、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）と炭酸リチウム（Ｌｉ2ＣＯ3）との混合比を、ＰＶｄＦ：Ｌｉ2ＣＯ3（質量比）＝５０：５０とした。以上のこと以外は、実施例２−１と同様にして、非水電解質二次電池を得た。
【０２３６】
（評価）
作製した実施例２−１〜実施例２−６および比較例２−１〜比較例２−３の各非水電解質二次電池について、上記と同様にして、「４５℃環境における１００サイクル後の放電容量維持率」および「５Ｖ過充電時の絶縁性テスト」を行った。
【０２３７】
放電容量維持率の測定結果および５Ｖ過充電時の絶縁性テストの結果を表２に示す。
【０２３８】
【表２】
【０２３９】
表２に示すように、実施例２−１〜実施例２−６では、機能性樹脂層に、無機酸化物フィラーのアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）フィラーと、リチウム塩フィラーとを含むことによって、絶縁性を向上できると共に、機能性樹脂層にリチウム塩フィラーを含まない比較例２−１や、機能性樹脂層を備えていない比較例２−２より放電容量維持率を向上できた。また、比較例２−２では、機能性樹脂層を備えていないため、漏れ電流防止効果が発揮されなく、絶縁性が悪かった。また、比較例２−３では、機能性樹脂層が無機酸化物フィラーを備えていないため、絶縁性が悪かった。
【０２４０】
８．他の実施の形態
本技術は、上述した本技術の実施の形態に限定されるものでは無く、本技術の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。上述の実施の形態では、リチウムイオン二次電池を例に挙げて説明したが、例えば、ニッケル水素電池、ニッケルカドミニウム電池、リチウム−二酸化マンガン電池、リチウム−硫化鉄電池などにも適用可能である。また、例えば、第３の実施の形態において、電解質として、ゲル状の電解質層４５の代わりに、液状の電解液を用いた電池構成としてもよい。
【０２４１】
また、上述した実施の形態および実施例では、負極の容量が、リチウムの吸蔵および放出による容量成分により表されるいわゆるリチウムイオン二次電池について説明したが、本技術は、負極活物質にリチウム金属を用い、負極の容量が、リチウムの析出および溶解による容量成分により表されるいわゆるリチウム金属二次電池、または、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充電容量を正極の充電容量よりも小さくすることにより、負極の容量がリチウムの吸蔵および放出による容量成分と、リチウムの析出および溶解による容量成分とを含み、かつその和により表されるようにしたリチウムイオン二次電池についても同様に適用することができる。本技術では、上記のように、負極において充電時にリチウムが析出し、放電時にリチウムが溶解するようなものも、リチウムイオン二次電池に含むものとする。
【０２４２】
さらに、上述した実施の形態においては、巻回構造を有する非水電解質二次電池について説明したが、この発明は、例えば正極および負極をつづら状に折り畳んだり、あるいは複数の正極および負極を積み重ねた構造を有する積層型電池についても同様に適用することができる。さらに、電池の形状についても限定されるものではなく、角型の電池などについても適用することができる。さらに、二次電池に限定されず、一次電池にも適用可能である。
【０２４３】
また、本技術は、以下の構成をとることもできる。
［１］
正極と、
負極と、
上記正極および上記負極の間にある絶縁層と
を備え、
上記絶縁層は、第１の高分子材料と無機酸化物フィラーとリチウム塩フィラーとを含む樹脂層を有するリチウムイオン電池。
［２］
上記絶縁層は、少なくとも一主面に上記樹脂層が設けられた多孔構造を有する基材層をさらに有し、
上記基材層は、上記第１の高分子材料と異なる第２の高分子材料を含み、
上記第２の高分子材料は、ポリオレフィン樹脂を含む［１］に記載のリチウムイオン電池。
［３］
上記樹脂層は、多孔構造を有する［１］〜［２］の何れかに記載のリチウムイオン電池。
［４］
上記多孔構造は、多孔が相互に連結した多孔相互連結構造である［３］に記載のリチウムイオン電池。
［５］
上記無機酸化物フィラーは、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化マグネシウム、二酸化ケイ素、炭化ケイ素、窒化アルミニウムおよび窒化ホウ素からなる群から選ばれた少なくとも１種である［１］〜［４］の何れかに記載のリチウムイオン電池。
［６］
上記リチウム塩フィラーは、リン酸リチウム、炭酸リチウム、フッ化リチウム、硫酸リチウム、硝酸リチウム、四ホウ酸リチウム、メタホウ酸リチウム、ピロリン酸リチウム、トリポリリン酸リチウム、オルトケイ酸リチウム、メタケイ酸リチウム、シュウ酸二リチウム、一般式（Ａ）で表されるリチウム塩、一般式（Ｂ）で表されるリチウム塩からなる群から選ばれた少なくとも１種である［１］〜［５］の何れかに記載のリチウムイオン電池。
【化５】
（式中、ａ、ｂ、ｃ、ｄはそれぞれ０以上の整数である。ａ、ｂ、ｃ、ｄの和は２以上の整数であり、ａとｂとの和は１以上の整数である。ｅ、ｆ、ｇ、ｈはそれぞれ１以上の整数である。Ｒ１およびＲ２は、いずれも１価の基であり、互いに結合して環を形成してもよい。Ｒ３は、ａ、ｂ、ｃ、ｄの和を価数とする基である。）
【化６】
（式中、Ｒ４は（ａ１＋ｂ１＋ｃ１）価の基である。ａ１、ｄ１、およびｎは１以上の整数であり、ｂ１およびｃ１は０以上の整数である。ただし、（ｂ１＋ｃ１）≧１である。）
［７］
上記無機酸化物フィラーと、上記リチウム塩フィラーとの質量比（無機酸化物フィラー：リチウム塩フィラー）は、１：９９〜９８：２の範囲内である［１］〜［６］の何れかに記載のリチウムイオン電池。
［８］
上記第１の高分子材料は、耐熱性樹脂およびフッ素系樹脂の少なくとも１種を含む［１］〜［７］の何れかに記載のリチウムイオン電池。
［９］
上記フッ素系樹脂は、ポリフッ化ビニリデン、フッ化ビニリデン共重合体およびポリテトラフルオロエチレンからなる群から選ばれた少なくとも１種を含み、
上記耐熱性樹脂は、ポリフェニレンスルフィド、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリアリレート、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミド、ポリイミドおよびポリアミドからなる群から選ばれた少なくとも１種を含む［８］に記載のリチウムイオン電池。
［１０］
溶媒および電解質塩を含む電解液をさらに備えた［１］〜［９］の何れかに記載のリチウムイオン電池。
［１１］
上記樹脂層は、上記電解液により上記第１の高分子材料が膨潤されたゲル状のイオン伝導体を含む［１０］に記載のリチウムイオン電池。
［１２］
上記絶縁層は、上記電解液により膨潤された第３の高分子材料を含むゲル状の電解質層をさらに有する［１０］に記載のリチウムイオン電池。
［１３］
第１の高分子材料と無機酸化物フィラーとリチウム塩フィラーとを含み、多孔構造を有する樹脂層を備えたセパレータ。
［１４］
少なくとも一主面に上記樹脂層が設けられた多孔構造を有する基材層をさらに有し、
上記基材層は、上記第１の高分子材料と異なる第２の高分子材料を含み、
上記第２の高分子材料は、ポリオレフィン樹脂を含む［１３］に記載のセパレータ。
［１５］
［１］〜［１２］の何れかに記載のリチウムイオン電池と、
上記リチウムイオン電池について制御する制御部と、
上記リチウムイオン電池を内包する外装を有する電池パック。
［１６］
［１］〜［１２］の何れかに記載のリチウムイオン電池を有し、
上記リチウムイオン電池から電力の供給を受ける電子機器。
［１７］
［１］〜［１２］の何れかに記載のリチウムイオン電池を有し、
上記リチウムイオン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、
上記リチウムイオン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］
［１］〜［１２］の何れかに記載のリチウムイオン電池を有し、
上記リチウムイオン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、上記リチウムイオン電池の充放電制御を行う［１８］に記載の蓄電装置。
［２０］
［１］〜［１２］の何れかに記載のリチウムイオン電池から電力の供給を受け、または、発電装置若しくは電力網から上記リチウムイオン電池に電力が供給される電力システム。
【符号の説明】
【０２４４】
１・・・電池缶、２・・・正極、２Ａ・・・正極集電体、２・・・正極集電体、２Ｂ・・・正極合剤層、３・・・負極、３Ａ・・・負極集電体、３Ｂ・・・負極合剤層、４・・・セパレータ、４ａ・・・基材層、４ｂ・・・機能性樹脂層、５、６・・・絶縁板、７・・・電池蓋、８・・・安全弁機構、９・・・熱感抵抗素子、１０・・・ガスケット、１１・・・ディスク板、１２・・・センターピン、１３・・・正極リード、１４・・・負極リード、２０・・・巻回電極体、３０・・・電池素子、３２・・・正極リード、３３・・・負極リード、３４、３５・・・樹脂片、３６・・・凹部、３７・・・外装材、４２・・・正極、４２Ａ・・・正極集電体、４２Ｂ・・・正極合剤層、４３・・・負極、４３Ａ・・・負極集電体、４３Ｂ・・・負極合剤層、４４・・・セパレータ、４５・・・電解質層、４６・・・絶縁層、５０・・・電池素子、５４・・・セパレータ、５５・・・電解質層、５６・・・絶縁層、３０１・・・組電池、３０１ａ・・・二次電池、３０２ａ・・・充電制御スイッチ、３０３ａ・・・放電制御スイッチ、３０３ｂ・・・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、４００・・・蓄電システム、４０１・・・住宅、４０２ａ・・・火力発電、４０２ｂ・・・原子力発電、４０２ｃ・・・水力発電、４０２・・・集中型電力系統、４０３・・・蓄電装置、４０４・・・発電装置、４０５・・・電力消費装置、４０５ａ・・・冷蔵庫、４０５ｂ・・・空調装置、４０５ｃ・・・テレビジョン受信機、４０５ｄ・・・風呂、４０６・・・電動車両、４０６ａ・・・電気自動車、４０６ｂ・・・ハイブリッドカー、４０６ｃ・・・電気バイク、４０７・・・スマートメータ、４０８・・・パワーハブ、４０９・・・電力網、４１０・・・制御装置、４１１・・・センサ、４１２・・・情報網、４１３・・・サーバ、５００・・・ハイブリッド車両、５０１・・・エンジン、５０２・・・発電機、５０３・・・電力駆動力変換装置、５０４ａ・・・駆動輪、５０４ｂ・・・駆動輪、５０４ａ、５０４ｂ・・・駆動輪、５０５ａ、５０５ｂ・・・車輪、５０８・・・バッテリー、５０９・・・車両制御装置、５１０・・・各種センサ、５１１・・・充電口
【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極と、
負極と、
上記正極および上記負極の間にある絶縁層と
を備え、
上記絶縁層は、第１の高分子材料と無機酸化物フィラーとリチウム塩フィラーとを含む樹脂層を有するリチウムイオン電池。
【請求項２】
上記絶縁層は、少なくとも一主面に上記樹脂層が設けられた多孔構造を有する基材層をさらに有し、
上記基材層は、上記第１の高分子材料と異なる第２の高分子材料を含み、
上記第２の高分子材料は、ポリオレフィン樹脂を含む請求項１に記載のリチウムイオン電池。
【請求項３】
上記樹脂層は、多孔構造を有する請求項１に記載のリチウムイオン電池。
【請求項４】
上記多孔構造は、多孔が相互に連結した多孔相互連結構造である請求項３に記載のリチウムイオン電池。
【請求項５】
上記無機酸化物フィラーは、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化マグネシウム、二酸化ケイ素、炭化ケイ素、窒化アルミニウムおよび窒化ホウ素からなる群から選ばれた少なくとも１種である請求項１に記載のリチウムイオン電池。
【請求項６】
上記リチウム塩フィラーは、リン酸リチウム、炭酸リチウム、フッ化リチウム、硫酸リチウム、硝酸リチウム、四ホウ酸リチウム、メタホウ酸リチウム、ピロリン酸リチウム、トリポリリン酸リチウム、オルトケイ酸リチウム、メタケイ酸リチウム、シュウ酸二リチウム、一般式（Ａ）で表されるリチウム塩、一般式（Ｂ）で表されるリチウム塩からなる群から選ばれた少なくとも１種である請求項１に記載のリチウムイオン電池。
【化１】
（式中、ａ、ｂ、ｃ、ｄはそれぞれ０以上の整数である。ａ、ｂ、ｃ、ｄの和は２以上の整数であり、ａとｂとの和は１以上の整数である。ｅ、ｆ、ｇ、ｈはそれぞれ１以上の整数である。Ｒ１およびＲ２は、いずれも１価の基であり、互いに結合して環を形成してもよい。Ｒ３は、ａ、ｂ、ｃ、ｄの和を価数とする基である。）
【化２】
（式中、Ｒ４は（ａ１＋ｂ１＋ｃ１）価の基である。ａ１、ｄ１、およびｎは１以上の整数であり、ｂ１およびｃ１は０以上の整数である。ただし、（ｂ１＋ｃ１）≧１である。）
【請求項７】
上記無機酸化物フィラーと、上記リチウム塩フィラーとの質量比（無機酸化物フィラー：リチウム塩フィラー）は、１：９９〜９８：２の範囲内である請求項１に記載のリチウムイオン電池。
【請求項８】
上記第１の高分子材料は、耐熱性樹脂およびフッ素系樹脂の少なくとも１種を含む請求項１に記載のリチウムイオン電池。
【請求項９】
上記フッ素系樹脂は、ポリフッ化ビニリデン、フッ化ビニリデン共重合体およびポリテトラフルオロエチレンからなる群から選ばれた少なくとも１種を含み、
上記耐熱性樹脂は、ポリフェニレンスルフィド、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリアリレート、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミド、ポリイミドおよびポリアミドからなる群から選ばれた少なくとも１種を含む請求項８に記載のリチウムイオン電池。
【請求項１０】
溶媒および電解質塩を含む電解液をさらに備えた請求項１に記載のリチウムイオン電池。
【請求項１１】
上記樹脂層は、上記電解液により上記第１の高分子材料が膨潤されたゲル状のイオン伝導体を含む請求項１０に記載のリチウムイオン電池。
【請求項１２】
上記絶縁層は、上記電解液により膨潤された第３の高分子材料を含むゲル状の電解質層をさらに有する請求項１０に記載のリチウムイオン電池。
【請求項１３】
第１の高分子材料と無機酸化物フィラーとリチウム塩フィラーとを含み、多孔構造を有する樹脂層を備えたセパレータ。
【請求項１４】
少なくとも一主面に上記樹脂層が設けられた多孔構造を有する基材層をさらに有し、
上記基材層は、上記第１の高分子材料と異なる第２の高分子材料を含み、
上記第２の高分子材料は、ポリオレフィン樹脂を含む請求項１３に記載のセパレータ。
【請求項１５】
請求項１に記載のリチウムイオン電池と、
上記リチウムイオン電池について制御する制御部と、
上記リチウムイオン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１に記載のリチウムイオン電池を有し、
上記リチウムイオン電池から電力の供給を受ける電子機器。
【請求項１７】
請求項１に記載のリチウムイオン電池を有し、
上記リチウムイオン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、
上記リチウムイオン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１に記載のリチウムイオン電池を有し、
上記リチウムイオン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、上記リチウムイオン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１に記載のリチウムイオン電池から電力の供給を受け、または、発電装置若しくは電力網から上記リチウムイオン電池に電力が供給される電力システム。
【請求項１】
正極と、
負極と、
上記正極および上記負極の間にある絶縁層と
を備え、
上記絶縁層は、第１の高分子材料と無機酸化物フィラーとリチウム塩フィラーとを含む樹脂層を有するリチウムイオン電池。
【請求項２】
上記絶縁層は、少なくとも一主面に上記樹脂層が設けられた多孔構造を有する基材層をさらに有し、
上記基材層は、上記第１の高分子材料と異なる第２の高分子材料を含み、
上記第２の高分子材料は、ポリオレフィン樹脂を含む請求項１に記載のリチウムイオン電池。
【請求項３】
上記樹脂層は、多孔構造を有する請求項１に記載のリチウムイオン電池。
【請求項４】
上記多孔構造は、多孔が相互に連結した多孔相互連結構造である請求項３に記載のリチウムイオン電池。
【請求項５】
上記無機酸化物フィラーは、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化マグネシウム、二酸化ケイ素、炭化ケイ素、窒化アルミニウムおよび窒化ホウ素からなる群から選ばれた少なくとも１種である請求項１に記載のリチウムイオン電池。
【請求項６】
上記リチウム塩フィラーは、リン酸リチウム、炭酸リチウム、フッ化リチウム、硫酸リチウム、硝酸リチウム、四ホウ酸リチウム、メタホウ酸リチウム、ピロリン酸リチウム、トリポリリン酸リチウム、オルトケイ酸リチウム、メタケイ酸リチウム、シュウ酸二リチウム、一般式（Ａ）で表されるリチウム塩、一般式（Ｂ）で表されるリチウム塩からなる群から選ばれた少なくとも１種である請求項１に記載のリチウムイオン電池。
【化１】
（式中、ａ、ｂ、ｃ、ｄはそれぞれ０以上の整数である。ａ、ｂ、ｃ、ｄの和は２以上の整数であり、ａとｂとの和は１以上の整数である。ｅ、ｆ、ｇ、ｈはそれぞれ１以上の整数である。Ｒ１およびＲ２は、いずれも１価の基であり、互いに結合して環を形成してもよい。Ｒ３は、ａ、ｂ、ｃ、ｄの和を価数とする基である。）
【化２】
（式中、Ｒ４は（ａ１＋ｂ１＋ｃ１）価の基である。ａ１、ｄ１、およびｎは１以上の整数であり、ｂ１およびｃ１は０以上の整数である。ただし、（ｂ１＋ｃ１）≧１である。）
【請求項７】
上記無機酸化物フィラーと、上記リチウム塩フィラーとの質量比（無機酸化物フィラー：リチウム塩フィラー）は、１：９９〜９８：２の範囲内である請求項１に記載のリチウムイオン電池。
【請求項８】
上記第１の高分子材料は、耐熱性樹脂およびフッ素系樹脂の少なくとも１種を含む請求項１に記載のリチウムイオン電池。
【請求項９】
上記フッ素系樹脂は、ポリフッ化ビニリデン、フッ化ビニリデン共重合体およびポリテトラフルオロエチレンからなる群から選ばれた少なくとも１種を含み、
上記耐熱性樹脂は、ポリフェニレンスルフィド、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリアリレート、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミド、ポリイミドおよびポリアミドからなる群から選ばれた少なくとも１種を含む請求項８に記載のリチウムイオン電池。
【請求項１０】
溶媒および電解質塩を含む電解液をさらに備えた請求項１に記載のリチウムイオン電池。
【請求項１１】
上記樹脂層は、上記電解液により上記第１の高分子材料が膨潤されたゲル状のイオン伝導体を含む請求項１０に記載のリチウムイオン電池。
【請求項１２】
上記絶縁層は、上記電解液により膨潤された第３の高分子材料を含むゲル状の電解質層をさらに有する請求項１０に記載のリチウムイオン電池。
【請求項１３】
第１の高分子材料と無機酸化物フィラーとリチウム塩フィラーとを含み、多孔構造を有する樹脂層を備えたセパレータ。
【請求項１４】
少なくとも一主面に上記樹脂層が設けられた多孔構造を有する基材層をさらに有し、
上記基材層は、上記第１の高分子材料と異なる第２の高分子材料を含み、
上記第２の高分子材料は、ポリオレフィン樹脂を含む請求項１３に記載のセパレータ。
【請求項１５】
請求項１に記載のリチウムイオン電池と、
上記リチウムイオン電池について制御する制御部と、
上記リチウムイオン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１に記載のリチウムイオン電池を有し、
上記リチウムイオン電池から電力の供給を受ける電子機器。
【請求項１７】
請求項１に記載のリチウムイオン電池を有し、
上記リチウムイオン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、
上記リチウムイオン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１に記載のリチウムイオン電池を有し、
上記リチウムイオン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、上記リチウムイオン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１に記載のリチウムイオン電池から電力の供給を受け、または、発電装置若しくは電力網から上記リチウムイオン電池に電力が供給される電力システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−１１４７６４（Ｐ２０１３−１１４７６４Ａ）
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５７０５９（Ｐ２０１１−２５７０５９）
【出願日】平成２３年１１月２５日（２０１１．１１．２５）
【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）】
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月２５日（２０１１．１１．２５）
【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）】
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