リチウムイオン電池
【課題】ハイレート放電に対する耐久性がより効果的に改善されたリチウムイオン電池を提供する。
【解決手段】本発明に係るリチウムイオン電池１０は、リチウム（Ｌｉ）イオンを吸蔵および放出可能な活物質を備えた正負の電極シート３２，３４がセパレータ３５を介して捲回された電極体３０を備える。その電極体３０には、支持電解質としてのＬｉ化合物が非水溶媒に溶解した非水電解液が含浸されている。電極体３０の少なくとも捲回軸方向の中央部には、該中央部に位置する電解液のＬｉ濃度が低下した場合に該電解液にＬｉイオンを供給するＬｉ供給手段４０が配置されている。
【解決手段】本発明に係るリチウムイオン電池１０は、リチウム（Ｌｉ）イオンを吸蔵および放出可能な活物質を備えた正負の電極シート３２，３４がセパレータ３５を介して捲回された電極体３０を備える。その電極体３０には、支持電解質としてのＬｉ化合物が非水溶媒に溶解した非水電解液が含浸されている。電極体３０の少なくとも捲回軸方向の中央部には、該中央部に位置する電解液のＬｉ濃度が低下した場合に該電解液にＬｉイオンを供給するＬｉ供給手段４０が配置されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はリチウムイオン電池に関し、詳しくは、ハイレート放電の繰り返しに対する耐久性が高められたリチウムイオン電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
正極と負極との間をリチウムイオンが行き来することによって充電および放電するリチウムイオン電池は、軽量で高出力が得られることから、車両搭載用電源あるいはパソコンや携帯端末の電源等として今後益々の需要増大が見込まれている。リチウムイオン電池に関する従来技術文献として特許文献１および２が例示される。特許文献３は、リチウムイオンを含む電解質溶液を内包し、固体電解質の形成等の用途に利用可能なマイクロカプセルに関する従来技術文献である。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２３１３１６号公報
【特許文献２】特開２００１−１８５２１９号公報
【特許文献３】特開２００３−２７２７０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、リチウムイオン電池の用途のなかには、ハイレートでの放電（急速放電）を繰り返す態様で使用されることが想定されるものがある。車両の動力源として用いられるリチウムイオン電池（例えば、動力源としてリチウムイオン電池と内燃機関等のように作動原理の異なる他の動力源とを併用するハイブリッド車両に搭載されるリチウムイオン電池）は、このような使用態様が想定されるリチウムイオン電池の代表例である。しかし、従来の一般的なリチウムイオン電池は、ローレートでの充放電サイクルに対しては比較的高い耐久性を示すものであっても、ハイレート放電を繰り返す充放電パターンでは性能劣化（内部抵抗の上昇等）を起こしやすいことが知られていた。
【０００５】
特許文献１には、特定構造の炭素材料に導電材を添加した組成の負極と所定濃度の電解液とを用いることによって充放電サイクル経過による内部抵抗の上昇を抑える技術が記載されている。しかしながら、かかる技術によってもハイレート放電（例えば、車両動力源用のリチウムイオン電池等において求められるレベルの急速放電）を繰り返す充放電パターンに対する耐久性を十分に向上させることはできなかった。
そこで本発明は、ハイレート放電に対する耐久性がより効果的に改善されたリチウムイオン電池を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者は、捲回型の電極体を備える従来のリチウムイオン電池では、車両動力源用のリチウムイオン電池において想定されるようなハイレートで短時間（パルス状）の放電と充電とを連続して繰り返すと内部抵抗が顕著に上昇する、という特有の事象がみられることに着目した。そこで、かかるハイレートパルス放電の繰り返しがリチウムイオン電池に及ぼす影響を詳細に解析した。その結果、ハイレートパルス放電を繰り返したリチウムイオン電池では、捲回電極体に浸透した電解液のリチウム塩濃度に場所による偏りが生じること、典型的な現象としては捲回電極体の軸方向中央部のリチウム塩濃度が両端部に比べて低くなる（初期状態に比べてリチウム塩濃度がより大きく低下する）ことを新たに見出した。このようなリチウム塩濃度（リチウムイオン濃度としても把握され得る。以下「Ｌｉ濃度」と表記する。）の偏りが存在すると、Ｌｉ濃度が相対的に低い部分では電池反応が相対的に遅くなることから、電池全体としてのハイレート放電性能が低下する。また、Ｌｉ濃度の高い部分に電池反応が集中するため当該部分の劣化が促進される。これらの事象は、いずれもハイレート放電を繰り返す充放電パターン（ハイレート充放電サイクル）に対するリチウムイオン電池の耐久性を低下させる（性能を劣化させる）要因となり得る。
本発明は、かかる知見に基づいて、上記Ｌｉ濃度の偏り（ムラ）を解消または緩和する対策を講ずるという新たなアプローチによってハイレート充放電サイクルに対するリチウムイオン電池の耐久性を向上させるものである。
【０００７】
本発明により提供されるリチウムイオン電池は、支持電解質としてのリチウム化合物が非水溶媒に溶解した非水電解液を備え、該電解液が電極体とともに容器に収容された構成を有する。前記電極体は、リチウムイオンを吸蔵および放出可能な活物質を備えた正負の電極シートを備え、それらの電極シートがセパレータを介して捲回された形態の電極体（捲回電極体）であって、該電極体には前記電解液が含浸されている。そして、前記電極体の少なくとも捲回軸方向の中央部には、該中央部に位置する前記電解液のリチウムイオン濃度が低下した場合に該電解液にリチウムイオンを供給（補給）するリチウムイオン供給手段（以下、「Ｌｉ供給手段」と表記することもある。）が配置されている。
【０００８】
上述のように、捲回電極体を備える従来のリチウムイオン電池では、該電極体の場所によって、ハイレート充放電サイクルを与えたときのＬｉ濃度の変動幅に差異が生じやすかった。例えば、電極体の捲回軸方向の両端部に比べて中央部ではＬｉ濃度が大きく変動（低下）しやすかった。上記構成を有する本発明のリチウムイオン電池によると、電極体のうち少なくとも捲回軸方向の中央部に配置されたＬｉ供給手段によって、該中央部におけるＬｉ濃度の低下を解消または緩和することができる。したがって、上記中央部と両端部とのＬｉ濃度変動幅の差異（ひいては該変動後におけるＬｉ濃度の差異、すなわちＬｉ濃度の偏り）を解消または緩和することができる。このことによってハイレート充放電サイクルに対するリチウムイオン電池の耐久性を向上させることができる。すなわち、上記構成のリチウムイオン電池によると、ハイレート放電を繰り返す使用態様においても電池性能の劣化（例えば内部抵抗の上昇）を抑制することができる。ここに開示されるいずれかのリチウムイオン電池は、ハイレート放電に対する耐久性が求められる用途その他の各種用途に好ましく使用され得る。特に、自動車等の車両（典型的には、ハイブリッド車両または電気車両）の動力源としての用途に好適である。
【０００９】
前記Ｌｉ供給手段としては、リチウムイオンを含む溶液（リチウム溶液）を貯留する貯留部を備え、該リチウム溶液と電解液とのＬｉ濃度の差によって上記リチウム溶液中のリチウムイオンが上記電解液に供給され得るように構成されたものを好ましく用いることができる。例えば、リチウムイオン伝導性を示す膜によって上記リチウム溶液と上記電解液とを隔て、該膜の両側でのＬｉ濃度の差により発生する浸透圧によって上記リチウム溶液から上記電解液にリチウムイオンが供給される（電解液のＬｉ濃度を補う）構成とすることができる。上記リチウム溶液としては、リチウム化合物（典型的にはリチウム塩）が溶媒に溶解された溶液を好ましく使用することができる。
【００１０】
ここに開示されるリチウムイオン電池の好ましい一態様では、上記Ｌｉ供給手段が、リチウム化合物が溶媒に溶解されたリチウム溶液を内包したマイクロカプセルである。例えば、前記電解液が前記容器に収容された当初における該電解液（すなわち、電池構築時における電解液）のリチウムイオン濃度と実質的に同一のリチウムイオン濃度を有するリチウム溶液を内包したマイクロカプセルを、上記Ｌｉ供給手段として好ましく採用し得る。また、前記電解液が前記容器に収容された当初における該電解液と実質的に同組成のリチウム溶液を内包したマイクロカプセルが好ましい。
【００１１】
前記マイクロカプセル（Ｌｉイオン供給手段）は、前記セパレータに保持された形態で配置されていることが好ましい。かかる構成によると、電極体の少なくとも捲回軸方向の中央部にＬｉイオン供給手段が配置された電池を容易に構築することができる。本発明は、他の側面として、リチウムイオン電池（好ましくは、捲回電極体を備えるリチウムイオン電池）用のセパレータであって、前記マイクロカプセルが保持されていることを特徴とするセパレータを提供する。かかるセパレータ（典型的にはシート状）は、ここに開示されるいずれかのリチウムイオン電池の構成要素（部品）として好適に使用され得る。
【００１２】
ここに開示されるいずれかのリチウムイオン電池は、車両に搭載される電池として適した性能（例えば軽量で高出力が得られること）を備え、特にハイレート充放電に対する耐久性に優れたものであり得る。したがって本発明によると、ここに開示されるいずれかのリチウムイオン電池を備えた車両が提供される。特に、かかるリチウムイオン電池を動力源（典型的には、ハイブリッド車両または電気車両の動力源）として備える車両（例えば自動車）が好ましい。
【００１３】
ここに開示される技術の好ましい適用対象として、５０Ａ以上（例えば５０Ａ〜２５０Ａ）、さらには１００Ａ以上（例えば１００Ａ〜２００Ａ）のハイレート放電を含む充放電サイクルで使用され得ることが想定されるリチウムイオン電池；理論容量が１Ａｈ以上（さらには３Ａｈ以上）の大容量タイプであって１０Ｃ以上（例えば１０Ｃ〜５０Ｃ）さらには２０Ｃ以上（例えば２０Ｃ〜４０Ｃ）のハイレート放電を含む充放電サイクルで使用されることが想定されるリチウムイオン電池；等が例示される。
【００１４】
また、ここに開示される技術の好ましい適用対象として、長尺シート状の集電体上に活物質層を有する正負の電極シートが長尺シート状のセパレータを介して長手方向に捲回された捲回電極体であって、該電極体を捲回軸の側方からみたときに、捲回コア部（前記正負の電極シートの活物質層と前記セパレータとが重なって捲回された部分をいう。）の投影面のサイズが捲回軸方向（図３の横方向）について５ｃｍ以上（典型的には５ｃｍ〜２５ｃｍ、例えば７ｃｍ〜２０ｃｍ）であるリチウムイオン電池が挙げられる。このように捲回コア部の軸長が比較的長い（大型の）リチウムイオン電池では、従来の構成によってはハイレート充放電に起因するＬｉ濃度の偏りが生じやすいことから、本発明を適用することが特に有益である。
【００１５】
また、ここに開示される技術は、正負の電極シートとセパレータとが扁平に捲回された電極体を備えるリチウムイオン電池に好ましく適用され得る。例えば、上記扁平面の法線方向から（捲回軸の横方向）からみて、捲回コア部の投影面のサイズが捲回軸方向について５ｃｍ以上（典型的には５ｃｍ〜２５ｃｍ、例えば７ｃｍ〜２０ｃｍ）であり、且つ高さ方向（図３の縦方向）について５ｃｍ以上（典型的には５ｃｍ〜２５ｃｍ、例えば７ｃｍ〜２０ｃｍ）であるリチウムイオン電池に好ましく適用され得る。このように捲回コア部の軸長が比較的長く且つ高さの大きい（大型の）リチウムイオン電池では、従来の構成によってはハイレート充放電に起因するＬｉ濃度の偏りが生じやすいことから、本発明を適用することが特に有益である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の好適な実施形態を説明する。なお、本明細書において特に言及している事項以外の事柄であって本発明の実施に必要な事柄は、当該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。本発明は、本明細書に開示されている内容と当該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。
【００１７】
本発明に係るリチウムイオン電池は、特に自動車等の車両に搭載されるモータ（電動機）用電源として好適に使用し得る。したがって本発明は、例えば図７に模式的に示すように、かかる電池１０（当該電池１０を複数個直列に接続して形成される組電池の形態であり得る。）を電源として備える車両（典型的には自動車、特にハイブリッド自動車、電気自動車等のように電動機を備える自動車）１を提供する。
【００１８】
特に限定することを意図したものではないが、以下では扁平に捲回された電極体（捲回電極体）と非水電解液とを扁平な箱型（直方体形状）の容器に収容した形態のリチウムイオン電池を例として本発明を詳細に説明する。また、以下の図面において、同じ作用を奏する部材・部位には同じ符号を付し、重複する説明は省略または簡略化することがある。
【００１９】
本発明の一実施形態に係るリチウムイオン電池の概略構成を図１〜３に示す。このリチウムイオン電池１０は、長尺状の正極シート３２および負極シート３４が長尺シート状のセパレータ（セパレータシート）３５を介して扁平に捲回された形態の電極体（捲回電極体）３０が、図示しない非水電解液とともに、該電極体３０を収容し得る形状（扁平な箱型）の容器１１に収容された構成を有する。
【００２０】
上記非水電解液としては、従来からリチウムイオン電池に用いられる非水電解液と同様のものを特に限定なく使用することができる。かかる非水電解液は、典型的には、適当な非水溶媒に支持塩を含有させた組成を有する。上記非水溶媒としては、例えば、エチレンカーボネート（ＥＣ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、１，２−ジメトキシエタン、１，２−ジエトキシエタン、テトラヒドロフラン、１，３−ジオキソラン等からなる群から選択された一種または二種以上を用いることができる。
また、上記支持塩としては、例えば、ＬｉＰＦ６，ＬｉＢＦ４，ＬｉＡｓＦ６，ＬｉＣＦ３ＳＯ３，ＬｉＣ４Ｆ９ＳＯ３，ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ２）２，ＬｉＣ（ＣＦ３ＳＯ２）３等のリチウム塩を好ましく用いることができる。
【００２１】
上記電解液は、上記支持塩を例えば凡そ０．５〜５ｍｏｌ／リットルの濃度で含有するものであり得る。通常は、上記支持塩を凡そ０．６〜３ｍｏｌ／リットルの濃度で含む電解液の使用が好ましく、より好ましくは０．７〜２ｍｏｌ／リットル、さらに好ましくは８〜１．５ｍｏｌ／リットルである。例えば、ＥＣとＤＭＣとＥＭＣとを３０．９４：２５．１５：３１．７５の質量比で含む混合溶媒に支持塩としてのヘキサフルオロリン酸リチウム（ＬｉＰＦ６）を約１ｍｏｌ／リットルの濃度で含有させた電解液を好ましく用いることができる。
【００２２】
容器１１は、一端に開口部を有する有底四角筒状の筐体１２と、その開口部に取り付けられて該開口部を塞ぐ蓋体１３とを備える。容器１１を構成する材質としては、アルミニウム、スチール等の金属材料が好ましく用いられる。あるいは、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ポリイミド樹脂等の樹脂材料を成形してなる容器１１であってもよい。例えば、筐体１２および蓋体１３がいずれもアルミニウム製である容器１１を好ましく使用することができる。
【００２３】
本実施形態に係る扁平形状の捲回電極体３０は、後述のようにマイクロカプセル（Ｌｉ供給手段）が保持されたセパレータを用いて構築されている点を除いては通常のリチウムイオン電池の捲回電極体と同様に、長尺シート状の正極シート３２と負極シート３４とを二枚のセパレータシート３５とともに積層して長手方向に捲回（典型的には略円形に捲回）し、次いで得られた捲回体を側面方向から押しつぶして拉げさせることによって作製され得る。このようにシートの積層物を捲回した後に扁平に押しつぶす態様に代えて、例えば上記積層物を当初から扁平な形状（略長円形、楕円形等）に捲回してもよい。
【００２４】
正極シート３２および負極シート３４は、それぞれ、長尺シート状の集電体上に活物質層が形成された構成を有する。該活物質層は、集電体の幅方向の一端（長手方向に沿う一方の端部）を除いた帯状の領域に形成されている。すなわち、上記幅方向の一端は上記活物質層が形成されない部分（活物質層非形成部分）となっている。正負の電極シート３２，３４とセパレータシート３５とは、両電極シートの活物質層が重ね合わさり且つ正極シートの活物質層非形成部分と負極シートの活物質層非形成部分とがセパレータの幅方向の一端および他端からそれぞれはみ出すように、正負の電極シート３２，３４が幅方向に位置をややずらして積層された状態で捲回されている。その結果として、捲回電極体３０の捲回軸方向の一端および他端には、正極シート３２の活物質層非形成部分が捲回コア部分３１（すなわち両電極シート３２，３４の活物質層とセパレータとが密に捲回された部分）から外方にはみ出した部分３２Ａと、負極シート３４の活物質層非形成部分が捲回コア部分３１から外方にはみ出した部分３４Ａとがそれぞれ形成されている。該はみ出し部分３２Ａ，３４Ａに外部接続用の正極端子１４および負極端子１６の一端が接続されている。電極端子１４，１６の他端は容器１１（蓋体１３）の外部に引き出されている。
【００２５】
正極シート３２および負極シート３４を構成する材料および部材自体は、従来のリチウムイオン電池に備えられる電極体と同様のものを用いることができる。
例えば、正極集電体としては、導電性の良い金属からなる長尺シート状の部材（金属箔）が好ましく用いられる。特に、アルミニウム（Ａｌ）やアルミニウム合金（Ａｌを主成分とする合金）等のアルミニウム材料を用いて構成された正極集電体が好ましい。例えば、厚さ５μｍ〜３０μｍ（好ましくは１０μｍ〜３０μｍ、例えば１５μｍ）程度のアルミニウム箔を正極集電体として好ましく用いることができる。一例として、上記厚みを有する長さ２ｍ〜４ｍ（例えば２．７ｍ）、幅８ｃｍ〜１５ｃｍ（例えば１２ｃｍ）程度のアルミニウム箔を集電体として好ましく使用することができる。
【００２６】
正極活物質（典型的には粒子状）としては、一般的なリチウムイオン電池に用いられる層状構造の酸化物系正極活物質、スピネル構造の酸化物系正極活物質等を好ましく用いることができる。かかる正極活物質の代表例として、リチウムニッケル酸化物（例えばＬｉＮｉＯ２）、リチウムコバルト酸化物（例えばＬｉＣｏＯ２）、リチウムマンガン酸化物（例えばＬｉＭｎ２Ｏ４）等の、リチウムと遷移金属元素とを構成金属元素として含む酸化物（リチウム遷移金属酸化物）を主成分とする正極活物質（実質的にリチウム遷移金属酸化物からなる正極活物質であり得る。）が挙げられる。
【００２７】
ここで「リチウムニッケル酸化物」とは、ＬｉとＮｉとを構成金属元素とする酸化物のほか、ＬｉおよびＮｉ以外に他の少なくとも一種の金属元素（すなわち、ＬｉおよびＮｉ以外の遷移金属元素および／または典型金属元素）をＮｉよりも少ない割合（原子数換算）で含む酸化物をも包含する意味である。かかる金属元素は、例えば、Ｃｏ，Ａｌ，Ｍｎ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｖ，Ｍｇ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｗ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｇａ，Ｉｎ，Ｓｎ，ＬａおよびＣｅからなる群から選択される一種または二種以上の元素であり得る。リチウムコバルト酸化物およびリチウムマンガン酸化物についても同様である。
【００２８】
このようなリチウム遷移金属酸化物（典型的には粒子状）としては、例えば、従来公知の方法で調製・提供されるリチウム遷移金属酸化物粉末をそのまま使用することができる。例えば、平均粒径が凡そ１μｍ〜２５μｍ（典型的には凡そ２μｍ〜１５μｍ）の範囲にある二次粒子によって実質的に構成されたリチウム遷移金属酸化物粉末を、ここに開示される技術における正極活物質として好ましく採用することができる。
【００２９】
正極活物質層は、好ましくは該正極活物質のほかに導電材を含有する。該導電材としてはカーボン粉末やカーボンファイバー等のカーボン材料が好ましく用いられる。あるいは、ニッケル粉末等の導電性金属粉末を用いてもよい。これらのうち一種のみを用いてもよく二種以上を併用してもよい。カーボン粉末としては、種々のカーボンブラック（例えば、アセチレンブラック、ファーネスブラック、ケッチェンブラック）、グラファイト粉末、等のカーボン粉末を用いることができる。これらのうちアセチレンブラックを好ましく採用することができる。例えば、構成粒子（典型的には一次粒子）の平均粒径が凡そ１０ｎｍ〜２００ｎｍ（例えば凡そ２０ｎｍ〜１００ｎｍ）の範囲にある粒状導電材（例えば、アセチレンブラック等の粒状カーボン材料）の使用が好ましい。
【００３０】
その他、正極活物質層には、一般的なリチウムイオン電池において正極活物質層の構成成分として使用され得る一種または二種以上の材料を必要に応じて含有することができる。そのような材料の例として、上記構成成分の結着材（バインダ）として機能し得る各種のポリマー材料が挙げられる。
【００３１】
特に限定するものではないが、正極活物質層全体に占める正極活物質の割合（典型的には、正極活物質組成物の固形分に占める正極活物質の割合と概ね一致する。）は凡そ５０質量％以上（典型的には５０〜９５質量％）であることが好ましく、凡そ７５〜９０質量％であることがより好ましい。導電材を含む組成の正極活物質層では、該活物質層に占める導電材の割合を例えば凡そ３〜２５質量％とすることができ、凡そ３〜１５質量％とすることが好ましい。この場合において、該活物質層に占める正極活物質の割合は凡そ８０〜９５質量％（例えば８５〜９５質量％）とすることが適当である。
また、正極活物質および導電材以外の正極活物質層形成成分（例えばポリマー材料）を含有する組成物では、それら任意成分の合計含有割合（正極活物質層形成成分全体に占める割合）を凡そ７質量％以下とすることが好ましく、凡そ５質量％以下（例えば凡そ１〜５質量％）とすることがより好ましい。上記任意成分の合計含有割合が凡そ３質量％以下（例えば凡そ１〜３質量％）であってもよい。
【００３２】
正極活物質層の形成方法としては、正極活物質（典型的には粒子状）その他の正極活物質層構成成分が適当な溶媒（好ましくは水系溶媒）に分散した組成物（正極活物質組成物）を正極集電体の片面または両面（ここでは両面）に帯状に塗布して乾燥させる方法を好ましく採用することができる。特に限定するものではないが、正極活物質組成物の固形分濃度（不揮発分、すなわち活物質層形成成分の割合）は、例えば凡そ４０〜６０質量％程度であり得る。正極活物質組成物の乾燥後、必要に応じて適当なプレス処理（例えば、ロールプレス法、平板プレス法等の従来公知の各種プレス方法を採用することができる。）を施すことによって、正極活物質層３５の厚みや密度等を適宜調整することができる。
【００３３】
負極集電体としては、導電性の良い金属からなる長尺シート状の部材（金属箔）が好ましく用いられる。特に、銅や銅合金（銅を主成分とする合金）等の銅材料製の正極集電体が好ましい。例えば、厚さ５μｍ〜３０μｍ（好ましくは１０μｍ〜３０μｍ、例えば１５μｍ）程度の銅箔を負極集電体として好ましく用いることができる。一例として、上記厚みを有する長さ２ｍ〜４ｍ（例えば２．９ｍ）、幅８ｃｍ〜１５ｃｍ（例えば１２ｃｍ）程度の銅箔を負極集電体として好ましく用いることができる。
【００３４】
負極活物質としては、少なくとも一部にグラファイト構造（層状構造）を含む炭素材料を好適に使用することができる。いわゆる黒鉛質のもの（グラファイト）、難黒鉛化炭素質のもの（ハードカーボン）、易黒鉛化炭素質のもの（ソフトカーボン）、これらを組み合わせた構造を有するもの等のいずれの炭素材料も使用可能である。例えば、天然黒鉛、メソカーボンマイクロビーズ（ＭＣＭＢ）、高配向性グラファイト（ＨＯＰＧ）等を用いることができる。上記負極活物質としては、例えば平均粒径が凡そ５μｍ〜５０μｍの粒子状炭素材料（黒鉛粒子等）を好ましく使用することができる。
【００３５】
負極活物質層は、上記負極活物質のほかに、一般的なリチウムイオン電池において負極活物質層の構成成分として使用され得る一種または二種以上の材料を必要に応じて含有することができる。そのような材料の例として、上記構成成分の結着材（バインダ）として機能し得る各種のポリマー材料が挙げられる。また、正極側と同様の導電材を含む負極活物質層であってもよい。
【００３６】
特に限定するものではないが、負極活物質層全体に占める負極活物質の割合は、例えば凡そ６０質量％以上（典型的には凡そ６０〜９９．５質量％）とすることができ、凡そ７０〜９９質量％とすることが好ましく、凡そ８０〜９８質量％とすることがより好ましい。上述のようにポリマー材料を含有する組成の負極活物質層では、該活物質層全体に占めるポリマー材料の割合を例えば凡そ０．５〜１０質量％とすることができ、凡そ２〜７質量％とすることが好ましい。
【００３７】
負極活物質層の形成方法としては、負極活物質（典型的には粒子状）その他の負極活物質層構成成分が適当な溶媒（好ましくは水系溶媒）に分散した負極活物質組成物を負極集電体の片面または両面（ここでは両面）に帯状に塗布して乾燥させる方法を好ましく採用することができる。特に限定するものではないが、負極活物質組成物の固形分濃度は、例えば凡そ４０〜６０質量％程度とすることができる。乾燥後、必要に応じて適当なプレス処理を施すことによって、負極活物質層の厚みや密度等を適宜調整することができる。
【００３８】
本実施形態に係るリチウムイオン電池１０では、これら正極シート３２および負極シート３４と重ね合わされて電極体３０を構成するセパレータシート３５として、リチウム溶液を内包するマイクロカプセルがセパレータ基材に保持されたものを使用する。
上記セパレータ基材としては、捲回電極体を備える従来のリチウムイオン電池のセパレータと同様の各種多孔質シートを用いることができる。好適例として、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）等のポリオレフィン系樹脂から成る多孔質樹脂シート（フィルム、不織布等）が挙げられる。かかる多孔質樹脂シートは、単層構造であってもよく、二層以上の複層構造（例えば、ＰＰ層の両面にＰＥ層が積層された三層構造）であってもよい。例えば、長さ２ｍ〜４ｍ（例えば３．１ｍ）、幅８ｃｍ〜１２ｃｍ（例えば１０ｃｍ）、厚さ５μｍ〜３０μｍ（例えば２０μｍ）程度の合成樹脂製（例えばポリエチレン等のポリオレフィン製）の多孔質樹脂シートを、上記セパレータ基材として好ましく使用することができる。特に限定するものではないが、セパレータ基材として用いられる好ましい多孔質シート（典型的には多孔質樹脂シート）の性状として、平均孔径が０．００１μｍ〜３０μｍ程度であり、厚みが５μｍ〜１００μｍ（より好ましくは１０μｍ〜３０μｍ）程度である多孔質樹脂シートが例示される。該多孔質シートの気孔率（空隙率）は、例えば凡そ２０〜９０体積％（好ましくは３０〜８０体積％）程度であり得る。
【００３９】
かかるセパレータ基材に保持されるマイクロカプセルは、リチウムイオン伝導性を示す外殻を備えることが好ましい。そのような外殻を構成し得る材料として、ポリエーテル鎖を含む構造のポリマーが例示される。該ポリエーテル鎖は、例えば、ポリエチレンオキサイド鎖、ポリプロピレンオキサイド鎖等のポリアルキレンオキサイド鎖であり得る。特に限定するものではないが、活性水素（例えば水酸基）を有するポリエーテル化合物と多価イソシアネートとを重合してなる外殻を備えたマイクロカプセルを、ここに開示される技術におけるマイクロカプセルとして好ましく使用することができる。イオン伝導性を示す外殻を備えたマイクロカプセルおよびその製造方法自体は、例えば特許文献３（特開２００３−２７２７０７号公報）等の公知文献に記載されており、特に本発明を特徴づけるものではないので、これ以上の詳細な説明は省略する。なお、特許文献３は、カプセルの壁膜を加熱融着させて固体電解質を得ることを目的としたものであり、この文献中には本発明のようにカプセル外の電解液にリチウムイオンを供給する手段としてマイクロカプセルを利用することで該電解液におけるＬｉ濃度の偏りを緩和するという思想は全くない。
【００４０】
上記マイクロカプセルには、リチウム化合物が溶媒に溶解したリチウム溶液が内包されている。溶媒としては、例えば、電解液の構成成分として例示した各種の非水溶媒を好ましく採用し得る。上記溶媒の他の例として、酢酸エチル、アセトン、アセトニトリル、ポリアルキレンオキサイド（ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド等）が挙げられる。かかる溶媒は、一種を単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。通常は、このマイクロカプセルを用いて構築されるリチウムイオン電池の電解液と実質的に同組成の非水溶媒が、上記リチウム溶液の溶媒として好ましく用いられる。あるいは、上記電解液が二種以上の非水溶媒の混合物である場合、上記リチウム溶液の溶媒として、それらの非水溶媒のいずれかを単独で用いてもよく、二種以上の非水溶媒を任意の組成比（電解液とは異なる組成比であり得る。）で用いてもよい。
【００４１】
マイクロカプセルに内包されるリチウム溶液を構成するリチウム化合物の好適例としては、電解液の支持塩として例示した各種のリチウム塩が挙げられる。マイクロカプセル内のリチウム溶液を構成するリチウム化合物の他の例として、塩化リチウム、塩化パラジウムリチウム、炭酸リチウム、臭化リチウム、水酸化リチウム、亜硝酸リチウム、酢酸リチウム、硫酸リチウム等が挙げられる。かかるリチウム化合物は、一種を単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。通常は、このマイクロカプセルを用いて構築されるリチウムイオン電池の支持塩と実質的に同組成のリチウム化合物が好ましく用いられる。
【００４２】
マイクロカプセルに内包されるリチウム溶液のＬｉ濃度は、このマイクロカプセルを有するリチウムイオン電池の構築に使用される電解液（初期電解液）のＬｉ濃度と同等またはより高くすることが好ましい。例えば、電解液のＬｉ濃度をｃ［ｍｏｌ／リットル］として、上記リチウム溶液のＬｉ濃度を０．９ｃ〜２ｃ程度とすることができ、通常は１ｃ〜１．５ｃ（例えば１ｃ〜１．２ｃ）程度とすることが適当である。上記リチウム溶液のＬｉ濃度が高すぎると、電解液の溶媒がマイクロカプセルに浸入して該カプセルが膨張等の変形を起こすことがあり得る。上記リチウム溶液のＬｉ濃度が低すぎると、電解液のＬｉ濃度が低下したときに該電解液にリチウムイオンを供給する機能が適切に果たせなくなる場合がある。
【００４３】
マイクロカプセルの形状（外形）は特に限定されない。リチウム溶液を内包する体積効率、強度、製造容易性等の観点から、通常は、略球形のマイクロカプセルを好ましく使用し得る。また、マイクロカプセルのサイズ（粒径）は、セパレータ基材の厚みと同程度またはより小さいことが好ましい。例えば、平均粒径が凡そ５μｍ以下のマイクロカプセルの使用が好ましく、より好ましくは凡そ１μｍ以下であり、凡そ０．５μｍ以下であってもよい。マイクロカプセルの粒径が大きすぎると、該カプセルが邪魔になって電極体の構成要素に局部的な応力が加わりやすくなることがある。一方、マイクロカプセルの粒径が小さすぎると、使用量の割に内包されるリチウム溶液の量が少なくなって非効率であるため、通常は、平均粒径が凡そ０．０５μｍ以上（例えば凡そ０．１μｍ以上）のマイクロカプセルを用いることが好ましい。
【００４４】
本実施形態に係るリチウムイオン電池１０の電極体３０は、このようなマイクロカプセルがセパレータ基材に保持されたセパレータシート３５を備える。例えば図４に示すように、ＰＰ層５４の両面に第一ＰＥ層５１および第二ＰＥ層５２が積層された三層構造の多孔質樹脂シートからなるセパレータ基材５０を備え、該樹脂シートの層間にマイクロカプセル４０が挟み込まれた構成のセパレータシート３５を好ましく使用することができる。かかる構成によると、電解液とマイクロカプセル４０とを十分によく接触させることができる。また、マイクロカプセル４０はセパレータ３５の内部に配置（内臓）されているので、該カプセル４０がセパレータシート３５から脱落したり、重力や加速度によってセパレータシート３５の面方向に変位したりする事象を抑制することができる。なお、図４に示す例では第一ＰＥ層５１とＰＰ層５４との間および第二ＰＥ層５２とＰＰ層５４との間のいずれの箇所にもマイクロカプセル４０が配置されているが、いずれか一方のみにマイクロカプセル４０を配置した構成としてもよい。
【００４５】
セパレータシート３５の他の好ましい構成例として、セパレータ基材として多孔質シート（単層でも複層でもよい。）を用い、該多孔質シートの細孔にマイクロカプセルが引っ掛かることで該カプセルがセパレータシートに保持された構成が挙げられる。例えば、多孔質シートを弾性的に引き伸ばした状態（細孔を広げた状態）で該シートにマイクロカプセルを供給し（例えばシート上にマイクロカプセルを散布し）、次いで上記引き伸ばしを解除して多孔質シートを元の形状に収縮させることにより、該シートの細孔にマイクロカプセルが保持された構成を簡単に実現することができる。
なお、マイクロカプセルの粒径は、セパレータシートを構成する多孔質シートの細孔径と同程度か、該細孔径よりも大きいことが好ましい。このことによって、接着や融着等の手段を特に用いなくても、セパレータシートからマイクロカプセルが脱落する事象を適切に防止することができる。
【００４６】
かかる構成の捲回電極体３０を筐体１２に収容し、その筐体１２内に適当な非水電解液を配置（注液）する。筐体１２の開口部を当該筐体とそれに対応する蓋体１３との溶接等により封止して、本実施形態に係るリチウムイオン電池１０の構築（組み立て）が完成する。なお、筐体１２の封止プロセスや電解液の配置（注液）プロセスは、従来のリチウムイオン電池の製造で行われている手法と同様にして行うことができ、本発明を特徴付けるものではない。その後、該電池のコンディショニング（初期充放電）を行う。必要に応じてガス抜きや品質検査等の工程を行ってもよい。
【００４７】
本実施形態に係るリチウムイオン電池１０の機能につき、図５を参照しつつ説明する。
図５は、電極体３０の捲回軸方向の中央部を拡大して示す模式的断面図である。図示するように、正極集電体３２２上に正極活物質層３２４を有する正極シート３２と、負極集電体３４２上に負極活物質層３４４を有する負極シート３４との間に、マイクロカプセル４０を内蔵するセパレータシート３５が配置されている。図中の符号３２４Ａは正極活物質を、符号３４４Ａは負極活物質を示している。両活物質層３２４，３４４およびセパレータシート３５には所定のＬｉ濃度（例えば１ｍｏｌ／リットル）を有する図示しない電解液が含浸されており、この電解液を介してリチウムイオンが両極間を行き来し得るように構成されている。また、マイクロカプセル４０には、上記電解液と同じＬｉ濃度のリチウム溶液が内包されている。
【００４８】
かかる構成の電池１０において、厳しい条件で行われるハイレート充放電サイクル（例えば、後述する比較例におけるような１００Ａ以上および／または２０Ｃ以上のハイレート放電を繰り返す充放電パターン）等によって電極体３０の軸方向中央部における電解液のＬｉ濃度が低下（例えば、０．６ｍｏｌ／リットルに低下）すると、マイクロカプセル４０の内部と外部とのＬｉ濃度の差を緩和しようとする作用が働き、図５に矢印で示すように、カプセル４０内にあるリチウムイオンが電解液中に供給される。これにより電解液のＬｉ濃度が補われ、該電解液のＬｉ濃度の低下幅を小さくすることができる。このことによって、電極体の中央部と両端部とのＬｉ濃度の差が解消されるか、少なくとも上記Ｌｉ濃度の差を緩和することができる。したがって、本実施形態に係るリチウムイオン電池１０によると、ハイレート充放電に対する優れた耐久性が実現され得る。
【００４９】
なお、上述のように、ハイレート充放電サイクルによるＬｉ濃度の偏りは、典型的には電極体３０の軸方向両端部に比べて中央部のＬｉ濃度が低くなるという形態であらわれる。したがって、電極体３０のうち少なくとも軸方向中央部にマイクロカプセル４０を配置することにより、該中央部に位置する電解液に必要に応じて（換言すれば、該中央部の電解液のＬｉ濃度が低下した場合に）カプセル４０からリチウムイオンを補給することにより、上記Ｌｉ濃度の偏りを解消することができる。したがって、例えば、長尺状のセパレータシート３５の幅方向の中央部（すなわち、電極体３０の軸方向中央部に位置する部分）のみにマイクロカプセル４０を保持させてもよく、あるいは幅方向の両端部に比べて中央部により多くのマイクロカプセル４０を保持させてもよい。かかる構成のセパレータシート３５によると、リチウムイオンの補給が必要とされる可能性の高い部位に集中してマイクロカプセル４０が配置されるので、該カプセル４０の利用効率を高めることができる。このことは、コスト面や体積当たりの電池容量（容量密度）の観点から有利である。また、捲回軸方向に対するＬｉ濃度の偏り（図６参照）を適切に緩和し得るように、両端部から中央部に向けてマイクロカプセル４０の保持量を徐々に多くしてもよい。
【００５０】
もっとも、マイクロカプセル４０から電解液へのリチウムイオンの供給は、該カプセル４０の周囲にある電解液のＬｉ濃度とカプセル４０に内包されるリチウム溶液のＬｉ濃度との差異に基づいて行われるため、セパレータシート３０の幅方向の全体に亘ってほぼ同量のマイクロカプセル４０を保持させてもよい。この場合にも、電解液のＬｉ濃度が低下することによりリチウムイオンを補給する必要が生じた部分でのみカプセル４０から電解液にリチウムイオンが供給されるので、電極体３０の各部におけるＬｉ濃度の偏りを緩和することができる。このようにセパレータシート３５の全体にカプセル４０がほぼ均一に保持された構成によると、電極体３０の中央部以外の部位において予想外のＬｉ濃度低下が生じた場合にも、これによるＬｉ濃度の偏りを緩和することができる。
【００５１】
なお、マイクロカプセルの使用量は特に限定されないが、かかるマイクロカプセルの保持（担持）によりセパレータの透気度が低くなりすぎると、電池の出力が低下しやすくなる。したがって、通常は、セパレータシート３５の透気度が３０秒／１００ｃｃ以上となるようにマイクロカプセル量を制御することが好ましい。また、本発明におけるマイクロカプセルは、該カプセルによって連続膜が形成されるような密度で配置されるものではなく、各カプセルが基本的には他のカプセルから独立した状態となる程度の密度で配置される。
【００５２】
上記実施形態では、リチウム溶液内包マイクロカプセル（Ｌｉ供給手段）４０を保持したセパレータシート３５を用いることにより電極体３０内にカプセル４０が配置された構成のリチウムイオン電池１０について説明したが、電極体３０内にマイクロカプセル４０を配置する態様はこれに限定されない。例えば、正極シートおよび／または負極シートにマイクロカプセルが保持された構成としてもよい。かかる構成の正極シート３２は、例えば、上述した正極活物質組成物にマイクロカプセルを添加することにより作製することができる。かかる正極活物質組成物を正極集電体に塗布して乾燥させることにより、マイクロカプセルを含む正極活物質層が形成される。同様にして、マイクロカプセルが保持された負極シートを作製することできる。あるいは、正極シートおよび／または負極シートとセパレータシートとの間にマイクロカプセルが挟まれた構成の電極体としてもよい。かかる構成の電極体は、例えば、負極シートの上にマイクロカプセルを散布し、その上にセパレータシートを積層することにより、負極シートとセパレータシートとの間にマイクロカプセルを配置することができる。これらの態様のうち、マイクロカプセルを所望の位置に安定して保持できることおよび電池反応に対する阻害要因となりにくいことから、上記実施形態の如くマイクロカプセルをセパレータシートに保持させた態様を好ましく採用することができる。電極体を構成する二枚のセパレータシートのうち一枚にのみマイクロカプセルを保持させてもよく、二枚ともに保持させてもよい。
【００５３】
本発明に係る構成を採用することの技術的意義をより明確に示すために、比較例として、Ｌｉ供給手段としてのマイクロカプセルを有しないリチウムイオン電池を作製した。この比較例に係るリチウムイオン電池に対し、通常よりも厳しいハイレート充放電パターンでサイクル試験（ハイレート劣化促進試験）を行った後、これにより該電池に生じた変化を調べた。得られた結果を参照しつつ、かかる充放電パターンがリチウムイオン電池に及ぼす影響（変化）を具体的に説明する。
【００５４】
上記比較例に係るリチウムイオン電池を以下のようにして作製した。
すなわち、ＬｉＮｉＯ２で表されるニッケル酸リチウム粉末（正極活物質）と平均粒径４８ｎｍのアセチレンブラック（導電材）とカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）とを、これら材料の質量比が８７：１０：３となり且つ固形分濃度が約４５質量％となるようにイオン交換水と混合して、水系の活物質組成物（正極活物質組成物）を調製した。正極集電体３２としては、長さ４４６９ｍｍ、幅８６．８ｍｍ、厚さ１５μｍの長尺状のアルミニウム箔を使用した。この正極集電体３２のうち幅方向の一端を残し（正極はみ出し部３２Ａ）、それ以外の領域には両面に上記正極活物質組成物を幅７０．９ｍｍ（捲回コア部の軸長に対応する。）の帯状に塗布し、熱風乾燥機により乾燥させた。正極活物質組成物の塗布量は、両面合わせて約１１．９ｍｇ／ｃｍ２（固形分基準）となるように調節した。乾燥後、正極活物質層の密度が約２．５となるようにプレスした。
【００５５】
また、天然黒鉛（粉末）とスチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）とＣＭＣとを、これら材料の質量比が９８：１：１であり且つ固形分濃度が４５質量％となるようにイオン交換水と混合して、水系の活物質組成物（負極活物質組成物）を調製した。負極集電体３４としては、長さ４６５２ｍｍ、幅９１．５ｍｍ、厚さ１０μｍの長尺状の銅箔を使用した。この負極集電体３４のうち幅方向の一端を残し（負極はみ出し部３４Ａ）、それ以外の領域には両面に上記負極活物質組成物を幅７６．２ｃｍの帯状に塗布し、熱風乾燥機により乾燥させた。負極活物質組成物の塗布量は、両面合わせて約８ｍｇ／ｃｍ２（固形分基準）となるように調節した。上記負極活物質組成物を乾燥させたままの状態（未圧縮状態）において、負極活物質層の密度は約１．２ｇ／ｃｍ３であった。これを負極活物質層の密度が約１．３ｇ／ｃｍ３となるようにプレスした。
【００５６】
セパレータシートとしては、長さ４９２９ｍｍ、幅８２．５ｍｍ、厚さ２０μｍの多孔質ポリエチレンシートを二枚使用した。これらのセパレータシートと上記で得られた正極シート３２および負極シート３４とを、はみ出し部３２Ａ，３４Ａがそれぞれの幅方向の両側からはみ出すように積層して長手方向に捲回し（捲回の回数：約３３回）、その捲回体を側方から押しつぶして扁平形状の捲回電極体３０を得た。該電極体３０の捲回コア部３１の軸長は上述のように９ｃｍであり、捲回コア部３１の高さは１０ｃｍであった。
この電極体３０の扁平方向の一端において、該電極体１２の捲回軸方向の一端では正極はみ出し部３２Ａを構成する正極シート３２を径方向に寄せ集めてアルミニウム製の正極端子１４を溶接し、該電極体３０の捲回軸方向の他端では負極はみ出し部３４Ａを構成する負極シート３４を径方向に寄せ集めて銅製の負極端子１６を溶接した。
【００５７】
容器１１としては、高さ９．２ｃｍ、幅１１ｃｍ、厚さ１．３５ｃｍの扁平な箱型の外形を有する容器を使用した。該容器１１は、有底四角筒状の筐体１２と、その開口部に取り付けられて該開口部を塞ぐ蓋体１３とを備える。筐体１２および蓋体１３はいずれもアルミニウム製である。図２に示すように容器１１の内部に捲回電極体３０を収容し、ＥＣとＤＭＣとＥＭＣとを３０．９４：２５．１５：３１．７５の質量比で含む混合溶媒に支持塩としてのＬｉＰＦ６を約１ｍｏｌ／リットルの濃度で含有させた電解液を注入した後、筐体１２と蓋体１３との合わせ目を溶接することにより容器１１を気密に封止した。このようにして比較例に係るリチウムイオン電池１０を組み立てた。その後、常法により初期充放電処理（コンディショニング）を行って比較例に係るリチウムイオン電池を得た。なお、このリチウムイオン電池の理論容量は５Ａｈである。
【００５８】
このようにして得られたリチウムイオン電池に対し、１５０Ａ（放電時間率３０Ｃに相当する。）で１０秒間のハイレートパルス放電を繰り返す厳しい充放電パターンを付与し、これによりリチウムイオン電池に生じた変化を解析した。より具体的には、室温（約２５℃）環境下において比較例に係るリチウムイオン電池を１ＣのレートでＳＯＣ（ｓｔａｔｅ ｏｆ ｃｈａｒｇｅ）６０％まで充電した後、以下の（１）〜（４）の充放電パターンを２５００回連続して繰り返した。
【００５９】
［充放電サイクル条件］
（１）１５０Ａで１０秒間放電。
（２）５秒間休止。
（３）４０Ａで１２０秒間ＣＣ−ＣＶ充電（４０Ａで３．７２Ｖまで定電流充電後、合計充電時間が１２０秒となるまで定電圧充電）。
（４）５秒間休止。
【００６０】
上記充放電サイクルの終了後、速やかに容器を切断して捲回電極体を取り出し、図３に示すように、この電極体３０の捲回コア部３１を互いの軸長が同等となるように一端側（負極端子側）部分３１１、中央部分３１２および他端側（正極端子側）部分３１３の三つの部分に分割した。そして、負極端子側部分３１１の軸長の中心において、捲回電極体３０の約２０ターン目における上部（図３に示すＵ１）、中部（同Ｍ１）および下部（同Ｌ１）に位置する正極シート３２、負極シート３４およびセパレータシート３５からそれぞれ直径１ｃｍのサンプルを切り取った。また、中央部分３１２の軸長の中心における上、中、下部（Ｕ２、Ｍ２，Ｌ２）および正極端子側部分３１３の軸長の中心における上、中、下部（Ｕ３、Ｍ３，Ｌ３）からも同様にサンプルを切り取った。
【００６１】
負極端子側部分３１１の上、中、下部から採取した正極シート片（計３枚のサンプル）を集め、それらのサンプルに含まれる電解液をγ−ブチロラクトンで抽出した。該抽出物中のＥＣをＧＣ−ＭＳ（ガスクロマトグラフ質量分析装置）により、またＬｉ（ＬｉＰＦ６）を１９Ｆ−ＮＭＲ分析により定量し、その結果から上記３枚のサンプルに含まれる電解液の合計量［ｍｇ］および該電解液のＬｉ濃度［ｍｏｌ／リットル］を算出した。負極端子側部分３１１から採取した負極シート片とセパレータシート片、さらに中央部分３１２および正極端子側部分３１３から採取した正極シート片、負極シート片およびセパレータシート片についても同様にして電解液量（サンプル３枚の合計量）およびＬｉ濃度を求めた。その結果を表１および表２に示す。
【００６２】
【表１】
【００６３】
【表２】
【００６４】
これらの結果からわかるように、正極シート３２、負極シート３４およびセパレータシート３５のいずれについても、中央部分３１２から採取されたサンプルのＬｉ濃度は、負極端子側部分３１１および正極端子側部分３１３のいずれよりも顕著に低くなっていた。このことは、電極体の中央部にＬｉ供給手段（例えば、リチウム溶液を内包したマイクロカプセル）を配置することによって、上記比較例においてみられたＬｉ濃度の偏りを効果的に緩和または解消し得ることを示唆するものである。
【００６５】
図６は、本発明の理解を容易にするために、上記ハイレート充放電サイクル後における捲回コア部３１の軸方向に対するＬｉ濃度の偏りを模式的に示したものである。ただし、この図６においてＬｉ濃度を表す線は、各部におけるＬｉ濃度を正確に反映することを意図したものではなく、大まかな傾向をわかりやすく示すことを意図している。従来のリチウムイオン電池では、上記のような厳しいハイレート充放電サイクルを実施すると、電極体３０の中央部分３１２のＬｉ濃度が両端部分３１１，３１３に比べて大きく低下する。上記実施形態に係るリチウムイオン電池によると、例えば図中に二点鎖線で示すように、捲回軸方向に対するＬｉ濃度の偏りを解消することができる。
【００６６】
以上、本発明を詳細に説明したが、上記実施形態は例示にすぎず、ここで開示される発明には上述の具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】一実施形態に係るリチウムイオン電池を模式的に示す斜視図である。
【図２】図１のII−II線断面図である。
【図３】一実施形態に係るリチウムイオン電池の電極体を模式的に示す平面図である。
【図４】一実施形態に係るリチウムイオン電池のセパレータを模式的に示す断面図である。
【図５】一実施形態に係るリチウムイオン電池の機能を模式的に示す説明図である。
【図６】電極体の軸方向位置とＬｉ濃度との関係を模式的に示す説明図である。
【図７】本発明のリチウムイオン電池を備えた車両（自動車）を模式的に示す側面図である。
【符号の説明】
【００６８】
１：車両（自動車）
１０：リチウムイオン電池
１４：正極端子
１６：負極端子
３０：捲回電極体
３２：正極シート
３２２：正極集電体
３２４：正極活物質層
３４：負極シート
３４２：負極集電体
３４４：負極活物質層
３５：セパレータシート（セパレータ）
４０：マイクロカプセル（Ｌｉ供給手段）
５０：セパレータ基材
【技術分野】
【０００１】
本発明はリチウムイオン電池に関し、詳しくは、ハイレート放電の繰り返しに対する耐久性が高められたリチウムイオン電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
正極と負極との間をリチウムイオンが行き来することによって充電および放電するリチウムイオン電池は、軽量で高出力が得られることから、車両搭載用電源あるいはパソコンや携帯端末の電源等として今後益々の需要増大が見込まれている。リチウムイオン電池に関する従来技術文献として特許文献１および２が例示される。特許文献３は、リチウムイオンを含む電解質溶液を内包し、固体電解質の形成等の用途に利用可能なマイクロカプセルに関する従来技術文献である。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２３１３１６号公報
【特許文献２】特開２００１−１８５２１９号公報
【特許文献３】特開２００３−２７２７０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、リチウムイオン電池の用途のなかには、ハイレートでの放電（急速放電）を繰り返す態様で使用されることが想定されるものがある。車両の動力源として用いられるリチウムイオン電池（例えば、動力源としてリチウムイオン電池と内燃機関等のように作動原理の異なる他の動力源とを併用するハイブリッド車両に搭載されるリチウムイオン電池）は、このような使用態様が想定されるリチウムイオン電池の代表例である。しかし、従来の一般的なリチウムイオン電池は、ローレートでの充放電サイクルに対しては比較的高い耐久性を示すものであっても、ハイレート放電を繰り返す充放電パターンでは性能劣化（内部抵抗の上昇等）を起こしやすいことが知られていた。
【０００５】
特許文献１には、特定構造の炭素材料に導電材を添加した組成の負極と所定濃度の電解液とを用いることによって充放電サイクル経過による内部抵抗の上昇を抑える技術が記載されている。しかしながら、かかる技術によってもハイレート放電（例えば、車両動力源用のリチウムイオン電池等において求められるレベルの急速放電）を繰り返す充放電パターンに対する耐久性を十分に向上させることはできなかった。
そこで本発明は、ハイレート放電に対する耐久性がより効果的に改善されたリチウムイオン電池を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者は、捲回型の電極体を備える従来のリチウムイオン電池では、車両動力源用のリチウムイオン電池において想定されるようなハイレートで短時間（パルス状）の放電と充電とを連続して繰り返すと内部抵抗が顕著に上昇する、という特有の事象がみられることに着目した。そこで、かかるハイレートパルス放電の繰り返しがリチウムイオン電池に及ぼす影響を詳細に解析した。その結果、ハイレートパルス放電を繰り返したリチウムイオン電池では、捲回電極体に浸透した電解液のリチウム塩濃度に場所による偏りが生じること、典型的な現象としては捲回電極体の軸方向中央部のリチウム塩濃度が両端部に比べて低くなる（初期状態に比べてリチウム塩濃度がより大きく低下する）ことを新たに見出した。このようなリチウム塩濃度（リチウムイオン濃度としても把握され得る。以下「Ｌｉ濃度」と表記する。）の偏りが存在すると、Ｌｉ濃度が相対的に低い部分では電池反応が相対的に遅くなることから、電池全体としてのハイレート放電性能が低下する。また、Ｌｉ濃度の高い部分に電池反応が集中するため当該部分の劣化が促進される。これらの事象は、いずれもハイレート放電を繰り返す充放電パターン（ハイレート充放電サイクル）に対するリチウムイオン電池の耐久性を低下させる（性能を劣化させる）要因となり得る。
本発明は、かかる知見に基づいて、上記Ｌｉ濃度の偏り（ムラ）を解消または緩和する対策を講ずるという新たなアプローチによってハイレート充放電サイクルに対するリチウムイオン電池の耐久性を向上させるものである。
【０００７】
本発明により提供されるリチウムイオン電池は、支持電解質としてのリチウム化合物が非水溶媒に溶解した非水電解液を備え、該電解液が電極体とともに容器に収容された構成を有する。前記電極体は、リチウムイオンを吸蔵および放出可能な活物質を備えた正負の電極シートを備え、それらの電極シートがセパレータを介して捲回された形態の電極体（捲回電極体）であって、該電極体には前記電解液が含浸されている。そして、前記電極体の少なくとも捲回軸方向の中央部には、該中央部に位置する前記電解液のリチウムイオン濃度が低下した場合に該電解液にリチウムイオンを供給（補給）するリチウムイオン供給手段（以下、「Ｌｉ供給手段」と表記することもある。）が配置されている。
【０００８】
上述のように、捲回電極体を備える従来のリチウムイオン電池では、該電極体の場所によって、ハイレート充放電サイクルを与えたときのＬｉ濃度の変動幅に差異が生じやすかった。例えば、電極体の捲回軸方向の両端部に比べて中央部ではＬｉ濃度が大きく変動（低下）しやすかった。上記構成を有する本発明のリチウムイオン電池によると、電極体のうち少なくとも捲回軸方向の中央部に配置されたＬｉ供給手段によって、該中央部におけるＬｉ濃度の低下を解消または緩和することができる。したがって、上記中央部と両端部とのＬｉ濃度変動幅の差異（ひいては該変動後におけるＬｉ濃度の差異、すなわちＬｉ濃度の偏り）を解消または緩和することができる。このことによってハイレート充放電サイクルに対するリチウムイオン電池の耐久性を向上させることができる。すなわち、上記構成のリチウムイオン電池によると、ハイレート放電を繰り返す使用態様においても電池性能の劣化（例えば内部抵抗の上昇）を抑制することができる。ここに開示されるいずれかのリチウムイオン電池は、ハイレート放電に対する耐久性が求められる用途その他の各種用途に好ましく使用され得る。特に、自動車等の車両（典型的には、ハイブリッド車両または電気車両）の動力源としての用途に好適である。
【０００９】
前記Ｌｉ供給手段としては、リチウムイオンを含む溶液（リチウム溶液）を貯留する貯留部を備え、該リチウム溶液と電解液とのＬｉ濃度の差によって上記リチウム溶液中のリチウムイオンが上記電解液に供給され得るように構成されたものを好ましく用いることができる。例えば、リチウムイオン伝導性を示す膜によって上記リチウム溶液と上記電解液とを隔て、該膜の両側でのＬｉ濃度の差により発生する浸透圧によって上記リチウム溶液から上記電解液にリチウムイオンが供給される（電解液のＬｉ濃度を補う）構成とすることができる。上記リチウム溶液としては、リチウム化合物（典型的にはリチウム塩）が溶媒に溶解された溶液を好ましく使用することができる。
【００１０】
ここに開示されるリチウムイオン電池の好ましい一態様では、上記Ｌｉ供給手段が、リチウム化合物が溶媒に溶解されたリチウム溶液を内包したマイクロカプセルである。例えば、前記電解液が前記容器に収容された当初における該電解液（すなわち、電池構築時における電解液）のリチウムイオン濃度と実質的に同一のリチウムイオン濃度を有するリチウム溶液を内包したマイクロカプセルを、上記Ｌｉ供給手段として好ましく採用し得る。また、前記電解液が前記容器に収容された当初における該電解液と実質的に同組成のリチウム溶液を内包したマイクロカプセルが好ましい。
【００１１】
前記マイクロカプセル（Ｌｉイオン供給手段）は、前記セパレータに保持された形態で配置されていることが好ましい。かかる構成によると、電極体の少なくとも捲回軸方向の中央部にＬｉイオン供給手段が配置された電池を容易に構築することができる。本発明は、他の側面として、リチウムイオン電池（好ましくは、捲回電極体を備えるリチウムイオン電池）用のセパレータであって、前記マイクロカプセルが保持されていることを特徴とするセパレータを提供する。かかるセパレータ（典型的にはシート状）は、ここに開示されるいずれかのリチウムイオン電池の構成要素（部品）として好適に使用され得る。
【００１２】
ここに開示されるいずれかのリチウムイオン電池は、車両に搭載される電池として適した性能（例えば軽量で高出力が得られること）を備え、特にハイレート充放電に対する耐久性に優れたものであり得る。したがって本発明によると、ここに開示されるいずれかのリチウムイオン電池を備えた車両が提供される。特に、かかるリチウムイオン電池を動力源（典型的には、ハイブリッド車両または電気車両の動力源）として備える車両（例えば自動車）が好ましい。
【００１３】
ここに開示される技術の好ましい適用対象として、５０Ａ以上（例えば５０Ａ〜２５０Ａ）、さらには１００Ａ以上（例えば１００Ａ〜２００Ａ）のハイレート放電を含む充放電サイクルで使用され得ることが想定されるリチウムイオン電池；理論容量が１Ａｈ以上（さらには３Ａｈ以上）の大容量タイプであって１０Ｃ以上（例えば１０Ｃ〜５０Ｃ）さらには２０Ｃ以上（例えば２０Ｃ〜４０Ｃ）のハイレート放電を含む充放電サイクルで使用されることが想定されるリチウムイオン電池；等が例示される。
【００１４】
また、ここに開示される技術の好ましい適用対象として、長尺シート状の集電体上に活物質層を有する正負の電極シートが長尺シート状のセパレータを介して長手方向に捲回された捲回電極体であって、該電極体を捲回軸の側方からみたときに、捲回コア部（前記正負の電極シートの活物質層と前記セパレータとが重なって捲回された部分をいう。）の投影面のサイズが捲回軸方向（図３の横方向）について５ｃｍ以上（典型的には５ｃｍ〜２５ｃｍ、例えば７ｃｍ〜２０ｃｍ）であるリチウムイオン電池が挙げられる。このように捲回コア部の軸長が比較的長い（大型の）リチウムイオン電池では、従来の構成によってはハイレート充放電に起因するＬｉ濃度の偏りが生じやすいことから、本発明を適用することが特に有益である。
【００１５】
また、ここに開示される技術は、正負の電極シートとセパレータとが扁平に捲回された電極体を備えるリチウムイオン電池に好ましく適用され得る。例えば、上記扁平面の法線方向から（捲回軸の横方向）からみて、捲回コア部の投影面のサイズが捲回軸方向について５ｃｍ以上（典型的には５ｃｍ〜２５ｃｍ、例えば７ｃｍ〜２０ｃｍ）であり、且つ高さ方向（図３の縦方向）について５ｃｍ以上（典型的には５ｃｍ〜２５ｃｍ、例えば７ｃｍ〜２０ｃｍ）であるリチウムイオン電池に好ましく適用され得る。このように捲回コア部の軸長が比較的長く且つ高さの大きい（大型の）リチウムイオン電池では、従来の構成によってはハイレート充放電に起因するＬｉ濃度の偏りが生じやすいことから、本発明を適用することが特に有益である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の好適な実施形態を説明する。なお、本明細書において特に言及している事項以外の事柄であって本発明の実施に必要な事柄は、当該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。本発明は、本明細書に開示されている内容と当該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。
【００１７】
本発明に係るリチウムイオン電池は、特に自動車等の車両に搭載されるモータ（電動機）用電源として好適に使用し得る。したがって本発明は、例えば図７に模式的に示すように、かかる電池１０（当該電池１０を複数個直列に接続して形成される組電池の形態であり得る。）を電源として備える車両（典型的には自動車、特にハイブリッド自動車、電気自動車等のように電動機を備える自動車）１を提供する。
【００１８】
特に限定することを意図したものではないが、以下では扁平に捲回された電極体（捲回電極体）と非水電解液とを扁平な箱型（直方体形状）の容器に収容した形態のリチウムイオン電池を例として本発明を詳細に説明する。また、以下の図面において、同じ作用を奏する部材・部位には同じ符号を付し、重複する説明は省略または簡略化することがある。
【００１９】
本発明の一実施形態に係るリチウムイオン電池の概略構成を図１〜３に示す。このリチウムイオン電池１０は、長尺状の正極シート３２および負極シート３４が長尺シート状のセパレータ（セパレータシート）３５を介して扁平に捲回された形態の電極体（捲回電極体）３０が、図示しない非水電解液とともに、該電極体３０を収容し得る形状（扁平な箱型）の容器１１に収容された構成を有する。
【００２０】
上記非水電解液としては、従来からリチウムイオン電池に用いられる非水電解液と同様のものを特に限定なく使用することができる。かかる非水電解液は、典型的には、適当な非水溶媒に支持塩を含有させた組成を有する。上記非水溶媒としては、例えば、エチレンカーボネート（ＥＣ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、１，２−ジメトキシエタン、１，２−ジエトキシエタン、テトラヒドロフラン、１，３−ジオキソラン等からなる群から選択された一種または二種以上を用いることができる。
また、上記支持塩としては、例えば、ＬｉＰＦ６，ＬｉＢＦ４，ＬｉＡｓＦ６，ＬｉＣＦ３ＳＯ３，ＬｉＣ４Ｆ９ＳＯ３，ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ２）２，ＬｉＣ（ＣＦ３ＳＯ２）３等のリチウム塩を好ましく用いることができる。
【００２１】
上記電解液は、上記支持塩を例えば凡そ０．５〜５ｍｏｌ／リットルの濃度で含有するものであり得る。通常は、上記支持塩を凡そ０．６〜３ｍｏｌ／リットルの濃度で含む電解液の使用が好ましく、より好ましくは０．７〜２ｍｏｌ／リットル、さらに好ましくは８〜１．５ｍｏｌ／リットルである。例えば、ＥＣとＤＭＣとＥＭＣとを３０．９４：２５．１５：３１．７５の質量比で含む混合溶媒に支持塩としてのヘキサフルオロリン酸リチウム（ＬｉＰＦ６）を約１ｍｏｌ／リットルの濃度で含有させた電解液を好ましく用いることができる。
【００２２】
容器１１は、一端に開口部を有する有底四角筒状の筐体１２と、その開口部に取り付けられて該開口部を塞ぐ蓋体１３とを備える。容器１１を構成する材質としては、アルミニウム、スチール等の金属材料が好ましく用いられる。あるいは、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ポリイミド樹脂等の樹脂材料を成形してなる容器１１であってもよい。例えば、筐体１２および蓋体１３がいずれもアルミニウム製である容器１１を好ましく使用することができる。
【００２３】
本実施形態に係る扁平形状の捲回電極体３０は、後述のようにマイクロカプセル（Ｌｉ供給手段）が保持されたセパレータを用いて構築されている点を除いては通常のリチウムイオン電池の捲回電極体と同様に、長尺シート状の正極シート３２と負極シート３４とを二枚のセパレータシート３５とともに積層して長手方向に捲回（典型的には略円形に捲回）し、次いで得られた捲回体を側面方向から押しつぶして拉げさせることによって作製され得る。このようにシートの積層物を捲回した後に扁平に押しつぶす態様に代えて、例えば上記積層物を当初から扁平な形状（略長円形、楕円形等）に捲回してもよい。
【００２４】
正極シート３２および負極シート３４は、それぞれ、長尺シート状の集電体上に活物質層が形成された構成を有する。該活物質層は、集電体の幅方向の一端（長手方向に沿う一方の端部）を除いた帯状の領域に形成されている。すなわち、上記幅方向の一端は上記活物質層が形成されない部分（活物質層非形成部分）となっている。正負の電極シート３２，３４とセパレータシート３５とは、両電極シートの活物質層が重ね合わさり且つ正極シートの活物質層非形成部分と負極シートの活物質層非形成部分とがセパレータの幅方向の一端および他端からそれぞれはみ出すように、正負の電極シート３２，３４が幅方向に位置をややずらして積層された状態で捲回されている。その結果として、捲回電極体３０の捲回軸方向の一端および他端には、正極シート３２の活物質層非形成部分が捲回コア部分３１（すなわち両電極シート３２，３４の活物質層とセパレータとが密に捲回された部分）から外方にはみ出した部分３２Ａと、負極シート３４の活物質層非形成部分が捲回コア部分３１から外方にはみ出した部分３４Ａとがそれぞれ形成されている。該はみ出し部分３２Ａ，３４Ａに外部接続用の正極端子１４および負極端子１６の一端が接続されている。電極端子１４，１６の他端は容器１１（蓋体１３）の外部に引き出されている。
【００２５】
正極シート３２および負極シート３４を構成する材料および部材自体は、従来のリチウムイオン電池に備えられる電極体と同様のものを用いることができる。
例えば、正極集電体としては、導電性の良い金属からなる長尺シート状の部材（金属箔）が好ましく用いられる。特に、アルミニウム（Ａｌ）やアルミニウム合金（Ａｌを主成分とする合金）等のアルミニウム材料を用いて構成された正極集電体が好ましい。例えば、厚さ５μｍ〜３０μｍ（好ましくは１０μｍ〜３０μｍ、例えば１５μｍ）程度のアルミニウム箔を正極集電体として好ましく用いることができる。一例として、上記厚みを有する長さ２ｍ〜４ｍ（例えば２．７ｍ）、幅８ｃｍ〜１５ｃｍ（例えば１２ｃｍ）程度のアルミニウム箔を集電体として好ましく使用することができる。
【００２６】
正極活物質（典型的には粒子状）としては、一般的なリチウムイオン電池に用いられる層状構造の酸化物系正極活物質、スピネル構造の酸化物系正極活物質等を好ましく用いることができる。かかる正極活物質の代表例として、リチウムニッケル酸化物（例えばＬｉＮｉＯ２）、リチウムコバルト酸化物（例えばＬｉＣｏＯ２）、リチウムマンガン酸化物（例えばＬｉＭｎ２Ｏ４）等の、リチウムと遷移金属元素とを構成金属元素として含む酸化物（リチウム遷移金属酸化物）を主成分とする正極活物質（実質的にリチウム遷移金属酸化物からなる正極活物質であり得る。）が挙げられる。
【００２７】
ここで「リチウムニッケル酸化物」とは、ＬｉとＮｉとを構成金属元素とする酸化物のほか、ＬｉおよびＮｉ以外に他の少なくとも一種の金属元素（すなわち、ＬｉおよびＮｉ以外の遷移金属元素および／または典型金属元素）をＮｉよりも少ない割合（原子数換算）で含む酸化物をも包含する意味である。かかる金属元素は、例えば、Ｃｏ，Ａｌ，Ｍｎ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｖ，Ｍｇ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｗ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｇａ，Ｉｎ，Ｓｎ，ＬａおよびＣｅからなる群から選択される一種または二種以上の元素であり得る。リチウムコバルト酸化物およびリチウムマンガン酸化物についても同様である。
【００２８】
このようなリチウム遷移金属酸化物（典型的には粒子状）としては、例えば、従来公知の方法で調製・提供されるリチウム遷移金属酸化物粉末をそのまま使用することができる。例えば、平均粒径が凡そ１μｍ〜２５μｍ（典型的には凡そ２μｍ〜１５μｍ）の範囲にある二次粒子によって実質的に構成されたリチウム遷移金属酸化物粉末を、ここに開示される技術における正極活物質として好ましく採用することができる。
【００２９】
正極活物質層は、好ましくは該正極活物質のほかに導電材を含有する。該導電材としてはカーボン粉末やカーボンファイバー等のカーボン材料が好ましく用いられる。あるいは、ニッケル粉末等の導電性金属粉末を用いてもよい。これらのうち一種のみを用いてもよく二種以上を併用してもよい。カーボン粉末としては、種々のカーボンブラック（例えば、アセチレンブラック、ファーネスブラック、ケッチェンブラック）、グラファイト粉末、等のカーボン粉末を用いることができる。これらのうちアセチレンブラックを好ましく採用することができる。例えば、構成粒子（典型的には一次粒子）の平均粒径が凡そ１０ｎｍ〜２００ｎｍ（例えば凡そ２０ｎｍ〜１００ｎｍ）の範囲にある粒状導電材（例えば、アセチレンブラック等の粒状カーボン材料）の使用が好ましい。
【００３０】
その他、正極活物質層には、一般的なリチウムイオン電池において正極活物質層の構成成分として使用され得る一種または二種以上の材料を必要に応じて含有することができる。そのような材料の例として、上記構成成分の結着材（バインダ）として機能し得る各種のポリマー材料が挙げられる。
【００３１】
特に限定するものではないが、正極活物質層全体に占める正極活物質の割合（典型的には、正極活物質組成物の固形分に占める正極活物質の割合と概ね一致する。）は凡そ５０質量％以上（典型的には５０〜９５質量％）であることが好ましく、凡そ７５〜９０質量％であることがより好ましい。導電材を含む組成の正極活物質層では、該活物質層に占める導電材の割合を例えば凡そ３〜２５質量％とすることができ、凡そ３〜１５質量％とすることが好ましい。この場合において、該活物質層に占める正極活物質の割合は凡そ８０〜９５質量％（例えば８５〜９５質量％）とすることが適当である。
また、正極活物質および導電材以外の正極活物質層形成成分（例えばポリマー材料）を含有する組成物では、それら任意成分の合計含有割合（正極活物質層形成成分全体に占める割合）を凡そ７質量％以下とすることが好ましく、凡そ５質量％以下（例えば凡そ１〜５質量％）とすることがより好ましい。上記任意成分の合計含有割合が凡そ３質量％以下（例えば凡そ１〜３質量％）であってもよい。
【００３２】
正極活物質層の形成方法としては、正極活物質（典型的には粒子状）その他の正極活物質層構成成分が適当な溶媒（好ましくは水系溶媒）に分散した組成物（正極活物質組成物）を正極集電体の片面または両面（ここでは両面）に帯状に塗布して乾燥させる方法を好ましく採用することができる。特に限定するものではないが、正極活物質組成物の固形分濃度（不揮発分、すなわち活物質層形成成分の割合）は、例えば凡そ４０〜６０質量％程度であり得る。正極活物質組成物の乾燥後、必要に応じて適当なプレス処理（例えば、ロールプレス法、平板プレス法等の従来公知の各種プレス方法を採用することができる。）を施すことによって、正極活物質層３５の厚みや密度等を適宜調整することができる。
【００３３】
負極集電体としては、導電性の良い金属からなる長尺シート状の部材（金属箔）が好ましく用いられる。特に、銅や銅合金（銅を主成分とする合金）等の銅材料製の正極集電体が好ましい。例えば、厚さ５μｍ〜３０μｍ（好ましくは１０μｍ〜３０μｍ、例えば１５μｍ）程度の銅箔を負極集電体として好ましく用いることができる。一例として、上記厚みを有する長さ２ｍ〜４ｍ（例えば２．９ｍ）、幅８ｃｍ〜１５ｃｍ（例えば１２ｃｍ）程度の銅箔を負極集電体として好ましく用いることができる。
【００３４】
負極活物質としては、少なくとも一部にグラファイト構造（層状構造）を含む炭素材料を好適に使用することができる。いわゆる黒鉛質のもの（グラファイト）、難黒鉛化炭素質のもの（ハードカーボン）、易黒鉛化炭素質のもの（ソフトカーボン）、これらを組み合わせた構造を有するもの等のいずれの炭素材料も使用可能である。例えば、天然黒鉛、メソカーボンマイクロビーズ（ＭＣＭＢ）、高配向性グラファイト（ＨＯＰＧ）等を用いることができる。上記負極活物質としては、例えば平均粒径が凡そ５μｍ〜５０μｍの粒子状炭素材料（黒鉛粒子等）を好ましく使用することができる。
【００３５】
負極活物質層は、上記負極活物質のほかに、一般的なリチウムイオン電池において負極活物質層の構成成分として使用され得る一種または二種以上の材料を必要に応じて含有することができる。そのような材料の例として、上記構成成分の結着材（バインダ）として機能し得る各種のポリマー材料が挙げられる。また、正極側と同様の導電材を含む負極活物質層であってもよい。
【００３６】
特に限定するものではないが、負極活物質層全体に占める負極活物質の割合は、例えば凡そ６０質量％以上（典型的には凡そ６０〜９９．５質量％）とすることができ、凡そ７０〜９９質量％とすることが好ましく、凡そ８０〜９８質量％とすることがより好ましい。上述のようにポリマー材料を含有する組成の負極活物質層では、該活物質層全体に占めるポリマー材料の割合を例えば凡そ０．５〜１０質量％とすることができ、凡そ２〜７質量％とすることが好ましい。
【００３７】
負極活物質層の形成方法としては、負極活物質（典型的には粒子状）その他の負極活物質層構成成分が適当な溶媒（好ましくは水系溶媒）に分散した負極活物質組成物を負極集電体の片面または両面（ここでは両面）に帯状に塗布して乾燥させる方法を好ましく採用することができる。特に限定するものではないが、負極活物質組成物の固形分濃度は、例えば凡そ４０〜６０質量％程度とすることができる。乾燥後、必要に応じて適当なプレス処理を施すことによって、負極活物質層の厚みや密度等を適宜調整することができる。
【００３８】
本実施形態に係るリチウムイオン電池１０では、これら正極シート３２および負極シート３４と重ね合わされて電極体３０を構成するセパレータシート３５として、リチウム溶液を内包するマイクロカプセルがセパレータ基材に保持されたものを使用する。
上記セパレータ基材としては、捲回電極体を備える従来のリチウムイオン電池のセパレータと同様の各種多孔質シートを用いることができる。好適例として、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）等のポリオレフィン系樹脂から成る多孔質樹脂シート（フィルム、不織布等）が挙げられる。かかる多孔質樹脂シートは、単層構造であってもよく、二層以上の複層構造（例えば、ＰＰ層の両面にＰＥ層が積層された三層構造）であってもよい。例えば、長さ２ｍ〜４ｍ（例えば３．１ｍ）、幅８ｃｍ〜１２ｃｍ（例えば１０ｃｍ）、厚さ５μｍ〜３０μｍ（例えば２０μｍ）程度の合成樹脂製（例えばポリエチレン等のポリオレフィン製）の多孔質樹脂シートを、上記セパレータ基材として好ましく使用することができる。特に限定するものではないが、セパレータ基材として用いられる好ましい多孔質シート（典型的には多孔質樹脂シート）の性状として、平均孔径が０．００１μｍ〜３０μｍ程度であり、厚みが５μｍ〜１００μｍ（より好ましくは１０μｍ〜３０μｍ）程度である多孔質樹脂シートが例示される。該多孔質シートの気孔率（空隙率）は、例えば凡そ２０〜９０体積％（好ましくは３０〜８０体積％）程度であり得る。
【００３９】
かかるセパレータ基材に保持されるマイクロカプセルは、リチウムイオン伝導性を示す外殻を備えることが好ましい。そのような外殻を構成し得る材料として、ポリエーテル鎖を含む構造のポリマーが例示される。該ポリエーテル鎖は、例えば、ポリエチレンオキサイド鎖、ポリプロピレンオキサイド鎖等のポリアルキレンオキサイド鎖であり得る。特に限定するものではないが、活性水素（例えば水酸基）を有するポリエーテル化合物と多価イソシアネートとを重合してなる外殻を備えたマイクロカプセルを、ここに開示される技術におけるマイクロカプセルとして好ましく使用することができる。イオン伝導性を示す外殻を備えたマイクロカプセルおよびその製造方法自体は、例えば特許文献３（特開２００３−２７２７０７号公報）等の公知文献に記載されており、特に本発明を特徴づけるものではないので、これ以上の詳細な説明は省略する。なお、特許文献３は、カプセルの壁膜を加熱融着させて固体電解質を得ることを目的としたものであり、この文献中には本発明のようにカプセル外の電解液にリチウムイオンを供給する手段としてマイクロカプセルを利用することで該電解液におけるＬｉ濃度の偏りを緩和するという思想は全くない。
【００４０】
上記マイクロカプセルには、リチウム化合物が溶媒に溶解したリチウム溶液が内包されている。溶媒としては、例えば、電解液の構成成分として例示した各種の非水溶媒を好ましく採用し得る。上記溶媒の他の例として、酢酸エチル、アセトン、アセトニトリル、ポリアルキレンオキサイド（ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド等）が挙げられる。かかる溶媒は、一種を単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。通常は、このマイクロカプセルを用いて構築されるリチウムイオン電池の電解液と実質的に同組成の非水溶媒が、上記リチウム溶液の溶媒として好ましく用いられる。あるいは、上記電解液が二種以上の非水溶媒の混合物である場合、上記リチウム溶液の溶媒として、それらの非水溶媒のいずれかを単独で用いてもよく、二種以上の非水溶媒を任意の組成比（電解液とは異なる組成比であり得る。）で用いてもよい。
【００４１】
マイクロカプセルに内包されるリチウム溶液を構成するリチウム化合物の好適例としては、電解液の支持塩として例示した各種のリチウム塩が挙げられる。マイクロカプセル内のリチウム溶液を構成するリチウム化合物の他の例として、塩化リチウム、塩化パラジウムリチウム、炭酸リチウム、臭化リチウム、水酸化リチウム、亜硝酸リチウム、酢酸リチウム、硫酸リチウム等が挙げられる。かかるリチウム化合物は、一種を単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。通常は、このマイクロカプセルを用いて構築されるリチウムイオン電池の支持塩と実質的に同組成のリチウム化合物が好ましく用いられる。
【００４２】
マイクロカプセルに内包されるリチウム溶液のＬｉ濃度は、このマイクロカプセルを有するリチウムイオン電池の構築に使用される電解液（初期電解液）のＬｉ濃度と同等またはより高くすることが好ましい。例えば、電解液のＬｉ濃度をｃ［ｍｏｌ／リットル］として、上記リチウム溶液のＬｉ濃度を０．９ｃ〜２ｃ程度とすることができ、通常は１ｃ〜１．５ｃ（例えば１ｃ〜１．２ｃ）程度とすることが適当である。上記リチウム溶液のＬｉ濃度が高すぎると、電解液の溶媒がマイクロカプセルに浸入して該カプセルが膨張等の変形を起こすことがあり得る。上記リチウム溶液のＬｉ濃度が低すぎると、電解液のＬｉ濃度が低下したときに該電解液にリチウムイオンを供給する機能が適切に果たせなくなる場合がある。
【００４３】
マイクロカプセルの形状（外形）は特に限定されない。リチウム溶液を内包する体積効率、強度、製造容易性等の観点から、通常は、略球形のマイクロカプセルを好ましく使用し得る。また、マイクロカプセルのサイズ（粒径）は、セパレータ基材の厚みと同程度またはより小さいことが好ましい。例えば、平均粒径が凡そ５μｍ以下のマイクロカプセルの使用が好ましく、より好ましくは凡そ１μｍ以下であり、凡そ０．５μｍ以下であってもよい。マイクロカプセルの粒径が大きすぎると、該カプセルが邪魔になって電極体の構成要素に局部的な応力が加わりやすくなることがある。一方、マイクロカプセルの粒径が小さすぎると、使用量の割に内包されるリチウム溶液の量が少なくなって非効率であるため、通常は、平均粒径が凡そ０．０５μｍ以上（例えば凡そ０．１μｍ以上）のマイクロカプセルを用いることが好ましい。
【００４４】
本実施形態に係るリチウムイオン電池１０の電極体３０は、このようなマイクロカプセルがセパレータ基材に保持されたセパレータシート３５を備える。例えば図４に示すように、ＰＰ層５４の両面に第一ＰＥ層５１および第二ＰＥ層５２が積層された三層構造の多孔質樹脂シートからなるセパレータ基材５０を備え、該樹脂シートの層間にマイクロカプセル４０が挟み込まれた構成のセパレータシート３５を好ましく使用することができる。かかる構成によると、電解液とマイクロカプセル４０とを十分によく接触させることができる。また、マイクロカプセル４０はセパレータ３５の内部に配置（内臓）されているので、該カプセル４０がセパレータシート３５から脱落したり、重力や加速度によってセパレータシート３５の面方向に変位したりする事象を抑制することができる。なお、図４に示す例では第一ＰＥ層５１とＰＰ層５４との間および第二ＰＥ層５２とＰＰ層５４との間のいずれの箇所にもマイクロカプセル４０が配置されているが、いずれか一方のみにマイクロカプセル４０を配置した構成としてもよい。
【００４５】
セパレータシート３５の他の好ましい構成例として、セパレータ基材として多孔質シート（単層でも複層でもよい。）を用い、該多孔質シートの細孔にマイクロカプセルが引っ掛かることで該カプセルがセパレータシートに保持された構成が挙げられる。例えば、多孔質シートを弾性的に引き伸ばした状態（細孔を広げた状態）で該シートにマイクロカプセルを供給し（例えばシート上にマイクロカプセルを散布し）、次いで上記引き伸ばしを解除して多孔質シートを元の形状に収縮させることにより、該シートの細孔にマイクロカプセルが保持された構成を簡単に実現することができる。
なお、マイクロカプセルの粒径は、セパレータシートを構成する多孔質シートの細孔径と同程度か、該細孔径よりも大きいことが好ましい。このことによって、接着や融着等の手段を特に用いなくても、セパレータシートからマイクロカプセルが脱落する事象を適切に防止することができる。
【００４６】
かかる構成の捲回電極体３０を筐体１２に収容し、その筐体１２内に適当な非水電解液を配置（注液）する。筐体１２の開口部を当該筐体とそれに対応する蓋体１３との溶接等により封止して、本実施形態に係るリチウムイオン電池１０の構築（組み立て）が完成する。なお、筐体１２の封止プロセスや電解液の配置（注液）プロセスは、従来のリチウムイオン電池の製造で行われている手法と同様にして行うことができ、本発明を特徴付けるものではない。その後、該電池のコンディショニング（初期充放電）を行う。必要に応じてガス抜きや品質検査等の工程を行ってもよい。
【００４７】
本実施形態に係るリチウムイオン電池１０の機能につき、図５を参照しつつ説明する。
図５は、電極体３０の捲回軸方向の中央部を拡大して示す模式的断面図である。図示するように、正極集電体３２２上に正極活物質層３２４を有する正極シート３２と、負極集電体３４２上に負極活物質層３４４を有する負極シート３４との間に、マイクロカプセル４０を内蔵するセパレータシート３５が配置されている。図中の符号３２４Ａは正極活物質を、符号３４４Ａは負極活物質を示している。両活物質層３２４，３４４およびセパレータシート３５には所定のＬｉ濃度（例えば１ｍｏｌ／リットル）を有する図示しない電解液が含浸されており、この電解液を介してリチウムイオンが両極間を行き来し得るように構成されている。また、マイクロカプセル４０には、上記電解液と同じＬｉ濃度のリチウム溶液が内包されている。
【００４８】
かかる構成の電池１０において、厳しい条件で行われるハイレート充放電サイクル（例えば、後述する比較例におけるような１００Ａ以上および／または２０Ｃ以上のハイレート放電を繰り返す充放電パターン）等によって電極体３０の軸方向中央部における電解液のＬｉ濃度が低下（例えば、０．６ｍｏｌ／リットルに低下）すると、マイクロカプセル４０の内部と外部とのＬｉ濃度の差を緩和しようとする作用が働き、図５に矢印で示すように、カプセル４０内にあるリチウムイオンが電解液中に供給される。これにより電解液のＬｉ濃度が補われ、該電解液のＬｉ濃度の低下幅を小さくすることができる。このことによって、電極体の中央部と両端部とのＬｉ濃度の差が解消されるか、少なくとも上記Ｌｉ濃度の差を緩和することができる。したがって、本実施形態に係るリチウムイオン電池１０によると、ハイレート充放電に対する優れた耐久性が実現され得る。
【００４９】
なお、上述のように、ハイレート充放電サイクルによるＬｉ濃度の偏りは、典型的には電極体３０の軸方向両端部に比べて中央部のＬｉ濃度が低くなるという形態であらわれる。したがって、電極体３０のうち少なくとも軸方向中央部にマイクロカプセル４０を配置することにより、該中央部に位置する電解液に必要に応じて（換言すれば、該中央部の電解液のＬｉ濃度が低下した場合に）カプセル４０からリチウムイオンを補給することにより、上記Ｌｉ濃度の偏りを解消することができる。したがって、例えば、長尺状のセパレータシート３５の幅方向の中央部（すなわち、電極体３０の軸方向中央部に位置する部分）のみにマイクロカプセル４０を保持させてもよく、あるいは幅方向の両端部に比べて中央部により多くのマイクロカプセル４０を保持させてもよい。かかる構成のセパレータシート３５によると、リチウムイオンの補給が必要とされる可能性の高い部位に集中してマイクロカプセル４０が配置されるので、該カプセル４０の利用効率を高めることができる。このことは、コスト面や体積当たりの電池容量（容量密度）の観点から有利である。また、捲回軸方向に対するＬｉ濃度の偏り（図６参照）を適切に緩和し得るように、両端部から中央部に向けてマイクロカプセル４０の保持量を徐々に多くしてもよい。
【００５０】
もっとも、マイクロカプセル４０から電解液へのリチウムイオンの供給は、該カプセル４０の周囲にある電解液のＬｉ濃度とカプセル４０に内包されるリチウム溶液のＬｉ濃度との差異に基づいて行われるため、セパレータシート３０の幅方向の全体に亘ってほぼ同量のマイクロカプセル４０を保持させてもよい。この場合にも、電解液のＬｉ濃度が低下することによりリチウムイオンを補給する必要が生じた部分でのみカプセル４０から電解液にリチウムイオンが供給されるので、電極体３０の各部におけるＬｉ濃度の偏りを緩和することができる。このようにセパレータシート３５の全体にカプセル４０がほぼ均一に保持された構成によると、電極体３０の中央部以外の部位において予想外のＬｉ濃度低下が生じた場合にも、これによるＬｉ濃度の偏りを緩和することができる。
【００５１】
なお、マイクロカプセルの使用量は特に限定されないが、かかるマイクロカプセルの保持（担持）によりセパレータの透気度が低くなりすぎると、電池の出力が低下しやすくなる。したがって、通常は、セパレータシート３５の透気度が３０秒／１００ｃｃ以上となるようにマイクロカプセル量を制御することが好ましい。また、本発明におけるマイクロカプセルは、該カプセルによって連続膜が形成されるような密度で配置されるものではなく、各カプセルが基本的には他のカプセルから独立した状態となる程度の密度で配置される。
【００５２】
上記実施形態では、リチウム溶液内包マイクロカプセル（Ｌｉ供給手段）４０を保持したセパレータシート３５を用いることにより電極体３０内にカプセル４０が配置された構成のリチウムイオン電池１０について説明したが、電極体３０内にマイクロカプセル４０を配置する態様はこれに限定されない。例えば、正極シートおよび／または負極シートにマイクロカプセルが保持された構成としてもよい。かかる構成の正極シート３２は、例えば、上述した正極活物質組成物にマイクロカプセルを添加することにより作製することができる。かかる正極活物質組成物を正極集電体に塗布して乾燥させることにより、マイクロカプセルを含む正極活物質層が形成される。同様にして、マイクロカプセルが保持された負極シートを作製することできる。あるいは、正極シートおよび／または負極シートとセパレータシートとの間にマイクロカプセルが挟まれた構成の電極体としてもよい。かかる構成の電極体は、例えば、負極シートの上にマイクロカプセルを散布し、その上にセパレータシートを積層することにより、負極シートとセパレータシートとの間にマイクロカプセルを配置することができる。これらの態様のうち、マイクロカプセルを所望の位置に安定して保持できることおよび電池反応に対する阻害要因となりにくいことから、上記実施形態の如くマイクロカプセルをセパレータシートに保持させた態様を好ましく採用することができる。電極体を構成する二枚のセパレータシートのうち一枚にのみマイクロカプセルを保持させてもよく、二枚ともに保持させてもよい。
【００５３】
本発明に係る構成を採用することの技術的意義をより明確に示すために、比較例として、Ｌｉ供給手段としてのマイクロカプセルを有しないリチウムイオン電池を作製した。この比較例に係るリチウムイオン電池に対し、通常よりも厳しいハイレート充放電パターンでサイクル試験（ハイレート劣化促進試験）を行った後、これにより該電池に生じた変化を調べた。得られた結果を参照しつつ、かかる充放電パターンがリチウムイオン電池に及ぼす影響（変化）を具体的に説明する。
【００５４】
上記比較例に係るリチウムイオン電池を以下のようにして作製した。
すなわち、ＬｉＮｉＯ２で表されるニッケル酸リチウム粉末（正極活物質）と平均粒径４８ｎｍのアセチレンブラック（導電材）とカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）とを、これら材料の質量比が８７：１０：３となり且つ固形分濃度が約４５質量％となるようにイオン交換水と混合して、水系の活物質組成物（正極活物質組成物）を調製した。正極集電体３２としては、長さ４４６９ｍｍ、幅８６．８ｍｍ、厚さ１５μｍの長尺状のアルミニウム箔を使用した。この正極集電体３２のうち幅方向の一端を残し（正極はみ出し部３２Ａ）、それ以外の領域には両面に上記正極活物質組成物を幅７０．９ｍｍ（捲回コア部の軸長に対応する。）の帯状に塗布し、熱風乾燥機により乾燥させた。正極活物質組成物の塗布量は、両面合わせて約１１．９ｍｇ／ｃｍ２（固形分基準）となるように調節した。乾燥後、正極活物質層の密度が約２．５となるようにプレスした。
【００５５】
また、天然黒鉛（粉末）とスチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）とＣＭＣとを、これら材料の質量比が９８：１：１であり且つ固形分濃度が４５質量％となるようにイオン交換水と混合して、水系の活物質組成物（負極活物質組成物）を調製した。負極集電体３４としては、長さ４６５２ｍｍ、幅９１．５ｍｍ、厚さ１０μｍの長尺状の銅箔を使用した。この負極集電体３４のうち幅方向の一端を残し（負極はみ出し部３４Ａ）、それ以外の領域には両面に上記負極活物質組成物を幅７６．２ｃｍの帯状に塗布し、熱風乾燥機により乾燥させた。負極活物質組成物の塗布量は、両面合わせて約８ｍｇ／ｃｍ２（固形分基準）となるように調節した。上記負極活物質組成物を乾燥させたままの状態（未圧縮状態）において、負極活物質層の密度は約１．２ｇ／ｃｍ３であった。これを負極活物質層の密度が約１．３ｇ／ｃｍ３となるようにプレスした。
【００５６】
セパレータシートとしては、長さ４９２９ｍｍ、幅８２．５ｍｍ、厚さ２０μｍの多孔質ポリエチレンシートを二枚使用した。これらのセパレータシートと上記で得られた正極シート３２および負極シート３４とを、はみ出し部３２Ａ，３４Ａがそれぞれの幅方向の両側からはみ出すように積層して長手方向に捲回し（捲回の回数：約３３回）、その捲回体を側方から押しつぶして扁平形状の捲回電極体３０を得た。該電極体３０の捲回コア部３１の軸長は上述のように９ｃｍであり、捲回コア部３１の高さは１０ｃｍであった。
この電極体３０の扁平方向の一端において、該電極体１２の捲回軸方向の一端では正極はみ出し部３２Ａを構成する正極シート３２を径方向に寄せ集めてアルミニウム製の正極端子１４を溶接し、該電極体３０の捲回軸方向の他端では負極はみ出し部３４Ａを構成する負極シート３４を径方向に寄せ集めて銅製の負極端子１６を溶接した。
【００５７】
容器１１としては、高さ９．２ｃｍ、幅１１ｃｍ、厚さ１．３５ｃｍの扁平な箱型の外形を有する容器を使用した。該容器１１は、有底四角筒状の筐体１２と、その開口部に取り付けられて該開口部を塞ぐ蓋体１３とを備える。筐体１２および蓋体１３はいずれもアルミニウム製である。図２に示すように容器１１の内部に捲回電極体３０を収容し、ＥＣとＤＭＣとＥＭＣとを３０．９４：２５．１５：３１．７５の質量比で含む混合溶媒に支持塩としてのＬｉＰＦ６を約１ｍｏｌ／リットルの濃度で含有させた電解液を注入した後、筐体１２と蓋体１３との合わせ目を溶接することにより容器１１を気密に封止した。このようにして比較例に係るリチウムイオン電池１０を組み立てた。その後、常法により初期充放電処理（コンディショニング）を行って比較例に係るリチウムイオン電池を得た。なお、このリチウムイオン電池の理論容量は５Ａｈである。
【００５８】
このようにして得られたリチウムイオン電池に対し、１５０Ａ（放電時間率３０Ｃに相当する。）で１０秒間のハイレートパルス放電を繰り返す厳しい充放電パターンを付与し、これによりリチウムイオン電池に生じた変化を解析した。より具体的には、室温（約２５℃）環境下において比較例に係るリチウムイオン電池を１ＣのレートでＳＯＣ（ｓｔａｔｅ ｏｆ ｃｈａｒｇｅ）６０％まで充電した後、以下の（１）〜（４）の充放電パターンを２５００回連続して繰り返した。
【００５９】
［充放電サイクル条件］
（１）１５０Ａで１０秒間放電。
（２）５秒間休止。
（３）４０Ａで１２０秒間ＣＣ−ＣＶ充電（４０Ａで３．７２Ｖまで定電流充電後、合計充電時間が１２０秒となるまで定電圧充電）。
（４）５秒間休止。
【００６０】
上記充放電サイクルの終了後、速やかに容器を切断して捲回電極体を取り出し、図３に示すように、この電極体３０の捲回コア部３１を互いの軸長が同等となるように一端側（負極端子側）部分３１１、中央部分３１２および他端側（正極端子側）部分３１３の三つの部分に分割した。そして、負極端子側部分３１１の軸長の中心において、捲回電極体３０の約２０ターン目における上部（図３に示すＵ１）、中部（同Ｍ１）および下部（同Ｌ１）に位置する正極シート３２、負極シート３４およびセパレータシート３５からそれぞれ直径１ｃｍのサンプルを切り取った。また、中央部分３１２の軸長の中心における上、中、下部（Ｕ２、Ｍ２，Ｌ２）および正極端子側部分３１３の軸長の中心における上、中、下部（Ｕ３、Ｍ３，Ｌ３）からも同様にサンプルを切り取った。
【００６１】
負極端子側部分３１１の上、中、下部から採取した正極シート片（計３枚のサンプル）を集め、それらのサンプルに含まれる電解液をγ−ブチロラクトンで抽出した。該抽出物中のＥＣをＧＣ−ＭＳ（ガスクロマトグラフ質量分析装置）により、またＬｉ（ＬｉＰＦ６）を１９Ｆ−ＮＭＲ分析により定量し、その結果から上記３枚のサンプルに含まれる電解液の合計量［ｍｇ］および該電解液のＬｉ濃度［ｍｏｌ／リットル］を算出した。負極端子側部分３１１から採取した負極シート片とセパレータシート片、さらに中央部分３１２および正極端子側部分３１３から採取した正極シート片、負極シート片およびセパレータシート片についても同様にして電解液量（サンプル３枚の合計量）およびＬｉ濃度を求めた。その結果を表１および表２に示す。
【００６２】
【表１】
【００６３】
【表２】
【００６４】
これらの結果からわかるように、正極シート３２、負極シート３４およびセパレータシート３５のいずれについても、中央部分３１２から採取されたサンプルのＬｉ濃度は、負極端子側部分３１１および正極端子側部分３１３のいずれよりも顕著に低くなっていた。このことは、電極体の中央部にＬｉ供給手段（例えば、リチウム溶液を内包したマイクロカプセル）を配置することによって、上記比較例においてみられたＬｉ濃度の偏りを効果的に緩和または解消し得ることを示唆するものである。
【００６５】
図６は、本発明の理解を容易にするために、上記ハイレート充放電サイクル後における捲回コア部３１の軸方向に対するＬｉ濃度の偏りを模式的に示したものである。ただし、この図６においてＬｉ濃度を表す線は、各部におけるＬｉ濃度を正確に反映することを意図したものではなく、大まかな傾向をわかりやすく示すことを意図している。従来のリチウムイオン電池では、上記のような厳しいハイレート充放電サイクルを実施すると、電極体３０の中央部分３１２のＬｉ濃度が両端部分３１１，３１３に比べて大きく低下する。上記実施形態に係るリチウムイオン電池によると、例えば図中に二点鎖線で示すように、捲回軸方向に対するＬｉ濃度の偏りを解消することができる。
【００６６】
以上、本発明を詳細に説明したが、上記実施形態は例示にすぎず、ここで開示される発明には上述の具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】一実施形態に係るリチウムイオン電池を模式的に示す斜視図である。
【図２】図１のII−II線断面図である。
【図３】一実施形態に係るリチウムイオン電池の電極体を模式的に示す平面図である。
【図４】一実施形態に係るリチウムイオン電池のセパレータを模式的に示す断面図である。
【図５】一実施形態に係るリチウムイオン電池の機能を模式的に示す説明図である。
【図６】電極体の軸方向位置とＬｉ濃度との関係を模式的に示す説明図である。
【図７】本発明のリチウムイオン電池を備えた車両（自動車）を模式的に示す側面図である。
【符号の説明】
【００６８】
１：車両（自動車）
１０：リチウムイオン電池
１４：正極端子
１６：負極端子
３０：捲回電極体
３２：正極シート
３２２：正極集電体
３２４：正極活物質層
３４：負極シート
３４２：負極集電体
３４４：負極活物質層
３５：セパレータシート（セパレータ）
４０：マイクロカプセル（Ｌｉ供給手段）
５０：セパレータ基材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持電解質としてのリチウム化合物が非水溶媒に溶解した非水電解液が電極体とともに容器に収容されたリチウムイオン電池であって、
前記電極体は、リチウムイオンを吸蔵および放出可能な活物質を備えた正負の電極シートがセパレータを介して捲回された捲回電極体であって、該電極体には前記電解液が含浸されており、
前記電極体の少なくとも捲回軸方向の中央部には、該中央部に位置する前記電解液のリチウムイオン濃度が低下した場合に該電解液にリチウムイオンを供給するリチウムイオン供給手段が配置されている、リチウムイオン電池。
【請求項２】
前記リチウムイオン供給手段は、リチウム化合物が溶媒に溶解されたリチウム溶液を内包したマイクロカプセルである、請求項１に記載の電池。
【請求項３】
前記リチウム溶液は、前記電解液が前記容器に収容された当初における該電解液のリチウムイオン濃度と実質的に同一のリチウムイオン濃度を有する、請求項２に記載の電池。
【請求項４】
前記リチウム溶液は、前記電解液が前記容器に収容された当初における該電解液と実質的に同組成である、請求項２または３に記載の電池。
【請求項５】
前記マイクロカプセルは前記セパレータに保持されている、請求項２から４のいずれか一項に記載の電池。
【請求項６】
車両の動力源として用いられる、請求項１から５のいずれか一項に記載のリチウムイオン電池。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一項に記載のリチウムイオン電池を備える車両。
【請求項１】
支持電解質としてのリチウム化合物が非水溶媒に溶解した非水電解液が電極体とともに容器に収容されたリチウムイオン電池であって、
前記電極体は、リチウムイオンを吸蔵および放出可能な活物質を備えた正負の電極シートがセパレータを介して捲回された捲回電極体であって、該電極体には前記電解液が含浸されており、
前記電極体の少なくとも捲回軸方向の中央部には、該中央部に位置する前記電解液のリチウムイオン濃度が低下した場合に該電解液にリチウムイオンを供給するリチウムイオン供給手段が配置されている、リチウムイオン電池。
【請求項２】
前記リチウムイオン供給手段は、リチウム化合物が溶媒に溶解されたリチウム溶液を内包したマイクロカプセルである、請求項１に記載の電池。
【請求項３】
前記リチウム溶液は、前記電解液が前記容器に収容された当初における該電解液のリチウムイオン濃度と実質的に同一のリチウムイオン濃度を有する、請求項２に記載の電池。
【請求項４】
前記リチウム溶液は、前記電解液が前記容器に収容された当初における該電解液と実質的に同組成である、請求項２または３に記載の電池。
【請求項５】
前記マイクロカプセルは前記セパレータに保持されている、請求項２から４のいずれか一項に記載の電池。
【請求項６】
車両の動力源として用いられる、請求項１から５のいずれか一項に記載のリチウムイオン電池。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一項に記載のリチウムイオン電池を備える車両。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１０−８６７２８（Ｐ２０１０−８６７２８Ａ）
【公開日】平成２２年４月１５日（２０１０．４．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２５３００９（Ｐ２００８−２５３００９）
【出願日】平成２０年９月３０日（２００８．９．３０）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年４月１５日（２０１０．４．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年９月３０日（２００８．９．３０）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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