二次電池、電池パック、電動車両、電力貯蔵システム、電動工具および電子機器
【課題】電池特性を向上させることが可能な二次電池を提供する。
【解決手段】二次電池は、正極および負極と共に電解液を備える。正極、負極および電解液のうちの少なくとも１つは、Ｒ−Ｏ−Ｃ（＝Ｏ）−Ｏ−Ｘで表されるアルキル炭酸塩を含む。Ｒは炭素数が８〜２０である直鎖状のアルキル基またはハロゲン化アルキル基、あるいは、主鎖の炭素数が８〜２０である分岐状のアルキル基またはハロゲン化アルキル基である。Ｘはアルカリ金属元素である。
【解決手段】二次電池は、正極および負極と共に電解液を備える。正極、負極および電解液のうちの少なくとも１つは、Ｒ−Ｏ−Ｃ（＝Ｏ）−Ｏ−Ｘで表されるアルキル炭酸塩を含む。Ｒは炭素数が８〜２０である直鎖状のアルキル基またはハロゲン化アルキル基、あるいは、主鎖の炭素数が８〜２０である分岐状のアルキル基またはハロゲン化アルキル基である。Ｘはアルカリ金属元素である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本技術は、正極および負極と共に電解液を備えた二次電池、ならびにその二次電池を用いた電池パック、電動車両、電力貯蔵システム、電動工具および電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話機または携帯情報端末機器（ＰＤＡ）などの多様な電子機器が広く普及しており、そのさらなる小型化、軽量化および長寿命化が強く求められている。これに伴い、電源として、電池、特に小型かつ軽量で高エネルギー密度を得ることが可能な二次電池の開発が進められている。この二次電池は、最近では、電子機器などに着脱可能に搭載される電池パック、電気自動車などの電動車両、家庭用電力サーバなどの電力貯蔵システム、または電動ドリルなどの電動工具に代表される多様な用途への適用も検討されている。
【０００３】
二次電池としては、さまざまな充放電原理を利用するものが広く提案されているが、中でも、電極反応物質の吸蔵放出を利用するものが有望視されている。鉛電池およびニッケルカドミウム電池などよりも高いエネルギー密度が得られるからである。
【０００４】
二次電池は、正極および負極と共に電解液を備えている。正極の正極活物質層は、電極反応物質を吸蔵放出可能である正極活物質と共に、結着剤などの他の材料を含んでいる。負極の負極活物質層は、電極反応物質を吸蔵放出可能である負極活物質と共に、結着剤などの他の材料を含んでいる。電解液は、溶媒および電解質塩を含んでいる。
【０００５】
一般的に、正極活物質としてはＬｉＣｏＯ2 などのリチウム遷移金属複合酸化物が用いられている共に、負極活物質としては黒鉛などの炭素材料が用いられている。また、電解液の溶媒としては、高誘電率溶媒である環状炭酸エステルと低粘度溶媒である鎖状炭酸エステルとの混合溶媒などが用いられている。この混合溶媒は、ＬｉＰＦ6 などの電解質塩を十分に溶解またはイオン解離させることができる極性溶媒であると共に、充放電時にイオンを迅速に伝達できる非プロトン性溶媒である。
【０００６】
この混合溶媒を用いた電解液は、極性による相互作用に起因して、高い粘性および表面張力を示す傾向にある。この場合には、正極活物質層または負極活物質層にポリフッ化ビニリデンなどの結着剤が含まれていると、電解液の親和性が低くなるため、正極活物質層または負極活物質層に対する電解液の浸透速度が遅くなる。これにより、二次電池の製造工程で電解液の浸透作業に時間を要するため、生産効率の低下を招く。また、電解液が十分に浸透されていない正極または負極は充放電反応に実質的に関与できないため、電池容量の低下も招く。
【０００７】
そこで、正極または負極に対する電解液の浸透性を改善するために、正極、負極または電解液に、極性部分と非極性部分とを有する界面活性剤を含有させることが提案されている（例えば、特許文献１，２参照。）。この場合には、初回の充放電時に電極反応物質を供給して不可逆容量を減少させるために、アルキル基の炭素数が１〜４であるアルキル炭酸リチウムを用いることも提案されている（例えば、特許文献３参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開１９９５−２６３０２７号公報
【特許文献２】特表２００９−５２６３４９号公報
【特許文献３】特許第４２７０９０４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
二次電池に一般的に用いられている界面活性剤は、カチオン系、アニオン系、両性系またはノニオン系の界面活性剤や、フッ化炭素鎖を有するフッ素系の界面活性剤などである。これらの界面活性剤は表面張力を低下させる性質が強いため、正極活物質または負極活物質に対する電解液の接触性（濡れ性）が改善される一方で、非プロトン性溶媒よりも耐酸化還元性が低くなる。このため、電池特性を十分に改善できているとは言えない。
【００１０】
本技術はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、優れた電池特性を得ることが可能な二次電池、電池パック、電動車両、電力貯蔵システム、電動工具および電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本技術の二次電池は、正極および負極と共に電解液を備え、その正極、負極および電解液のうちの少なくとも１つが下記の式（１）で表されるアルキル炭酸塩を含むものである。また、本技術の電池パック、電動車両、電力貯蔵システム、電動工具および電子機器は、上記した本技術の二次電池を用いたものである。
【００１２】
Ｒ−Ｏ−Ｃ（＝Ｏ）−Ｏ−Ｘ ・・・（１）
（Ｒは炭素数が８〜２０である直鎖状のアルキル基またはハロゲン化アルキル基、あるいは、主鎖の炭素数が８〜２０である分岐状のアルキル基またはハロゲン化アルキル基である。Ｘはアルカリ金属元素である。）
【００１３】
式（１）中のＲに関して、分岐状のアルキル基またはハロゲン化アルキル基における「主鎖」とは、１または２以上の側鎖が結合されている共通の炭素鎖である。一例を挙げると、Ｒが２−ブチル−オクチル基である場合には、主鎖はオクチル基（炭素数＝８）であると共に側鎖はブチル基（炭素数＝４）である。また、Ｒが２−オクチル−ドデシル基である場合には、主鎖はドデシル基（炭素数＝１２）であると共に側鎖はオクチル基（炭素数＝８）である。なお、「ハロゲン化アルキル基」とは、アルキル基のうちの少なくとも１つの水素基がハロゲン基により置換されたものである。
【発明の効果】
【００１４】
本技術の二次電池によれば、正極、負極および電解液のうちの少なくとも１つが式（１）に示したアルキル炭酸塩を含んでいるので、優れた電池特性を得ることができる。また、本技術の二次電池を用いた電池パック、電動車両、電力貯蔵システム、電動工具および電子機器でも同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本技術の一実施形態の二次電池（円筒型）の構成を表す断面図である。
【図２】図１に示した巻回電極体の一部を拡大して表す断面図である。
【図３】本技術の一実施形態の他の二次電池（ラミネートフィルム型）の構成を表す斜視図である。
【図４】図３に示した巻回電極体のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図である。
【図５】二次電池の適用例（電池パック）の構成を表すブロック図である。
【図６】二次電池の適用例（電動車両）の構成を表すブロック図である。
【図７】二次電池の適用例（電力貯蔵システム）の構成を表すブロック図である。
【図８】二次電池の適用例（電動工具）の構成を表すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本技術の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明する順序は、下記の通りである。
１．二次電池
１−１．円筒型
１−２．ラミネートフィルム型
２．二次電池の用途
２−１．電池パック
２−２．電動車両
２−３．電力貯蔵システム
２−４．電動工具
【００１７】
＜１．二次電池／１−１．円筒型＞
図１および図２は、本技術の一実施形態における二次電池の断面構成を表しており、図２では、図１に示した巻回電極体２０の一部を拡大している。
【００１８】
［二次電池の全体構成］
この二次電池は、例えば、電極反応物質であるリチウムイオンの吸蔵放出により電池容量が得られるリチウムイオン二次電池（以下、単に「二次電池」という。）である。
【００１９】
ここで説明する二次電池は、いわゆる円筒型である。この二次電池では、ほぼ中空円柱状の電池缶１１の内部に、巻回電極体２０と、一対の絶縁板１２，１３とが収納されている。巻回電極体２０は、例えば、セパレータ２３を介して正極２１と負極２２とが積層および巻回されたものである。
【００２０】
電池缶１１は、一端部が閉鎖されると共に他端部が開放された中空構造を有していると共に、例えば、Ｆｅ、Ａｌまたはそれらの合金などにより形成されている。なお、電池缶１１の表面にＮｉなどが鍍金されていてもよい。一対の絶縁板１２，１３は、巻回電極体２０を上下から挟むと共にその巻回周面に対して垂直に延在するように配置されている。
【００２１】
電池缶１１の開放端部には、電池蓋１４、安全弁機構１５および熱感抵抗素子（ＰＴＣ素子）１６がガスケット１７を介してかしめられている。これにより、電池缶１１は密閉されている。電池蓋１４は、例えば、電池缶１１と同様の材料により形成されている。安全弁機構１５および熱感抵抗素子１６は、電池蓋１４の内側に設けられており、その安全弁機構１５は、熱感抵抗素子１６を介して電池蓋１４と電気的に接続されている。この安全弁機構１５では、内部短絡、または外部からの加熱などに起因して内圧が一定以上になると、ディスク板１５Ａが反転して電池蓋１４と巻回電極体２０との間の電気的接続を切断するようになっている。熱感抵抗素子１６は、大電流に起因する異常な発熱を防止するものである。この熱感抵抗素子１６では、温度が上昇すると、それに応じて抵抗が増加するようになっている。ガスケット１７は、例えば、絶縁材料により形成されており、その表面には、アスファルトが塗布されていてもよい。
【００２２】
巻回電極体２０の中心には、センターピン２４が挿入されていてもよい。正極２１には、例えば、Ａｌなどの導電性材料により形成された正極リード２５が接続されていると共に、負極２２には、例えば、Ｎｉなどの導電性材料により形成された負極リード２６が接続されている。正極リード２５は、安全弁機構１５に溶接などされており、電池蓋１４と電気的に接続されていると共に、負極リード２６は、電池缶１１に溶接などされており、その電池缶１１と電気的に接続されている。
【００２３】
［正極］
正極２１は、例えば、正極集電体２１Ａの片面または両面に正極活物質層２１Ｂが設けられたものである。正極集電体２１Ａは、例えば、Ａｌ、Ｎｉまたはステンレスなどの導電性材料により形成されている。
【００２４】
正極活物質層２１Ｂは、正極活物質として、リチウムイオンを吸蔵放出可能である正極材料のいずれか１種類あるいは２種類以上を含んでおり、必要に応じて正極結着剤または正極導電剤などの他の材料を含んでいてもよい。
【００２５】
正極材料は、リチウム含有化合物であることが好ましい。高いエネルギー密度が得られるからである。このリチウム含有化合物は、例えば、Ｌｉと遷移金属元素とを構成元素として含む複合酸化物や、Ｌｉと遷移金属元素とを構成元素として含むリン酸化合物などである。中でも、遷移金属元素は、Ｃｏ、Ｎｉ、ＭｎおよびＦｅのいずれか１種類または２種類以上であることが好ましい。より高い電圧が得られるからである。その化学式は、例えば、Ｌｉx Ｍ１Ｏ2 あるいはＬｉy Ｍ２ＰＯ4 で表される。式中、Ｍ１およびＭ２は、１種類以上の遷移金属元素を表す。ｘおよびｙの値は、充放電状態に応じて異なるが、通常、０．０５≦ｘ≦１．１０、０．０５≦ｙ≦１．１０である。
【００２６】
Ｌｉと遷移金属元素とを含む複合酸化物は、例えば、Ｌｉx ＣｏＯ2 、Ｌｉx ＮｉＯ2 、または式（１０）で表されるＬｉＮｉ系複合酸化物などである。Ｌｉと遷移金属元素とを含むリン酸化合物は、例えば、ＬｉＦｅＰＯ4 またはＬｉＦｅ1-u Ｍｎu ＰＯ4 （ｕ＜１）などである。高い電池容量が得られると共に、優れたサイクル特性も得られるからである。なお、正極材料は、上記以外の材料でもよい。
【００２７】
ＬｉＮｉ1-z Ｍz Ｏ2 …（１０）
（ＭはＣｏ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ａｌ、Ｖ、Ｓｎ、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｚｒ、Ｍｏ、Ｔｃ、Ｒｕ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｙｂ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｂａ、Ｂ、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｇａ、Ｐ、ＳｂおよびＮｂのうちの少なくとも１種であり、ｚは０．００５＜ｚ＜０．５である。）
【００２８】
この他、正極材料は、例えば、酸化物、二硫化物、カルコゲン化物または導電性高分子などでもよい。酸化物は、例えば、酸化チタン、酸化バナジウムまたは二酸化マンガンなどである。二硫化物は、例えば、二硫化チタンまたは硫化モリブデンなどである。カルコゲン化物は、例えば、セレン化ニオブなどである。導電性高分子は、例えば、硫黄、ポリアニリンまたはポリチオフェンなどである。
【００２９】
正極結着剤は、例えば、合成ゴムまたは高分子材料などのいずれか１種類または２種類以上である。合成ゴムは、例えば、スチレンブタジエン系ゴム、フッ素系ゴムまたはエチレンプロピレンジエンなどである。高分子材料は、例えば、ポリフッ化ビニリデンまたはポリイミドなどである。
【００３０】
正極導電剤は、例えば、炭素材料などのいずれか１種類または２種類以上である。炭素材料は、例えば、黒鉛、カーボンブラック、アセチレンブラックまたはケチェンブラックなどである。なお、正極導電剤は、導電性を有する材料であれば、金属材料または導電性高分子などでもよい。
【００３１】
［負極］
負極２２は、例えば、負極集電体２２Ａの片面または両面に負極活物質層２２Ｂが設けられたものである。
【００３２】
負極集電体２２Ａは、例えば、Ｃｕ、Ｎｉまたはステンレスなどの導電性材料により形成されている。この負極集電体２２Ａの表面は、粗面化されていることが好ましい。いわゆるアンカー効果により、負極集電体２２Ａに対する負極活物質層２２Ｂの密着性が向上するからである。この場合には、少なくとも負極活物質層２２Ｂと対向する領域で負極集電体２２Ａの表面が粗面化されていればよい。粗面化の方法は、例えば、電解処理により微粒子を形成する方法などである。この電解処理とは、電解槽中で電解法により負極集電体２２Ａの表面に微粒子を形成して凹凸を設ける方法である。電解法により作製された銅箔は、一般に電解銅箔と呼ばれている。
【００３３】
負極活物質層２２Ｂは、負極活物質として、リチウムイオンを吸蔵放出可能である負極材料のいずれか１種類または２種類以上を含んでおり、必要に応じて負極結着剤または負極導電剤などの他の材料を含んでいてもよい。なお、負極結着剤および負極導電剤に関する詳細は、例えば、それぞれ正極結着剤および正極導電剤と同様である。この負極活物質層２２Ｂでは、例えば、充放電時にＬｉ金属が意図せずに析出することを防止するために、負極材料の充電可能な容量は正極２１の放電容量よりも大きいことが好ましい。
【００３４】
負極材料は、例えば、炭素材料である。リチウムイオンの吸蔵放出時における結晶構造の変化が非常に少ないため、高いエネルギー密度および優れたサイクル特性が得られるからである。また、負極導電剤としても機能するからである。この炭素材料は、例えば、易黒鉛化性炭素、（００２）面の面間隔が０．３７ｎｍ以上の難黒鉛化性炭素、または（００２）面の面間隔が０．３４ｎｍ以下の黒鉛などである。より具体的には、熱分解炭素類、コークス類、ガラス状炭素繊維、有機高分子化合物焼成体、活性炭またはカーボンブラック類などである。このうち、コークス類には、ピッチコークス、ニードルコークスまたは石油コークスなどが含まれる。有機高分子化合物焼成体は、フェノール樹脂あるいはフラン樹脂などの高分子化合物が適当な温度で焼成（炭素化）されたものである。この他、炭素材料は、約１０００℃以下で熱処理された低結晶性炭素または非晶質炭素でもよい。なお、炭素材料の形状は、繊維状、球状、粒状または鱗片状のいずれでもよい。
【００３５】
また、負極材料は、例えば、金属元素または半金属元素のいずれか１種類または２種類を構成元素として含む材料（金属系材料）である。高いエネルギー密度が得られるからである。この金属系材料は、単体、合金または化合物でもよいし、それらの２種類以上でもよいし、それらの１種類または２種類以上の相を少なくとも一部に有するものでもよい。なお、合金には、２種類以上の金属元素からなる材料に加えて、１種類以上の金属元素と１種類以上の半金属元素とを含む材料も含まれる。また、合金は、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、またはそれらの２種類以上の共存物などがある。
【００３６】
上記した金属元素または半金属元素は、例えば、Ｌｉと合金を形成可能な金属元素または半金属元素であり、具体的には、以下の元素の１種類または２種類以上である。Ｍｇ、Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｂｉ、Ｃｄ、Ａｇ、Ｚｎ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｙ、ＰｄまたはＰｔである。中でも、ＳｉおよびＳｎのうちの少なくとも一方が好ましい。リチウムイオンを吸蔵放出する能力が優れているため、高いエネルギー密度が得られるからである。
【００３７】
ＳｉおよびＳｎのうちの少なくとも一方を含む材料は、ＳｉまたはＳｎの単体、合金または化合物でもよいし、それらの２種類以上でもよいし、それらの１種類または２種類以上の相を少なくとも一部に有するものでもよい。なお、単体とは、あくまで一般的な意味合いでの単体（微量の不純物を含んでいてもよい）であり、必ずしも純度１００％を意味しているわけではない。
【００３８】
Ｓｉの合金は、例えば、Ｓｉ以外の構成元素として以下の元素の１種類または２種類以上を含む材料である。Ｓｎ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｉｎ、Ａｇ、Ｔｉ、Ｇｅ、Ｂｉ、ＳｂまたはＣｒである。Ｓｉの化合物としては、例えば、Ｓｉ以外の構成元素としてＣまたはＯを含む材料が挙げられる。なお、Ｓｉの化合物は、例えば、Ｓｉ以外の構成元素として、Ｓｉの合金について説明した元素のいずれか１種類または２種類以上を含んでいてもよい。
【００３９】
Ｓｉの合金または化合物は、例えば、以下の材料などである。ＳｉＢ4 、ＳｉＢ6 、Ｍｇ2 Ｓｉ、Ｎｉ2 Ｓｉ、ＴｉＳｉ2 、ＭｏＳｉ2 、ＣｏＳｉ2 、ＮｉＳｉ2 、ＣａＳｉ2 、ＣｒＳｉ2 、Ｃｕ5 Ｓｉ、ＦｅＳｉ2 、ＭｎＳｉ2 、ＮｂＳｉ2 またはＴａＳｉ2 である。ＶＳｉ2 、ＷＳｉ2 、ＺｎＳｉ2 、ＳｉＣ、Ｓｉ3 Ｎ4 、Ｓｉ2 Ｎ2 Ｏ、ＳｉＯv （０＜ｖ≦２）またはＬｉＳｉＯである。なお、ＳｉＯv におけるｖは、０．２＜ｖ＜１．４でもよい。
【００４０】
Ｓｎの合金は、例えば、Ｓｎ以外の構成元素として以下の元素の１種類または２種類以上を含む材料などである。Ｓｉ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｉｎ、Ａｇ、Ｔｉ、Ｇｅ、Ｂｉ、ＳｂまたはＣｒである。Ｓｎの化合物としては、例えば、ＣまたはＯを構成元素として含む材料などが挙げられる。なお、Ｓｎの化合物は、例えば、Ｓｎ以外の構成元素としてＳｎの合金について説明した元素のいずれか１種類または２種類以上を含んでいてもよい。Ｓｎの合金または化合物としては、例えば、ＳｎＯw （０＜ｗ≦２）、ＳｎＳｉＯ3 、ＬｉＳｎＯまたはＭｇ2 Ｓｎなどが挙げられる。
【００４１】
また、Ｓｎを含む材料としては、例えば、Ｓｎを第１構成元素とし、それに加えて第２および第３構成元素を含む材料が好ましい。第２構成元素は、例えば、以下の元素の１種類または２種類以上である。Ｃｏ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ａｇ、Ｉｎ、Ｃｅ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、ＢｉまたはＳｉである。第３構成元素は、例えば、Ｂ、Ｃ、ＡｌおよびＰの１種類または２種類以上である。第２および第３構成元素を含むと、高い電池容量および優れたサイクル特性などが得られるからである。
【００４２】
中でも、Ｓｎ、ＣｏおよびＣを含む材料（ＳｎＣｏＣ含有材料）が好ましい。ＳｎＣｏＣ含有材料の組成としては、例えば、Ｃの含有量が９．９質量％〜２９．７質量％であり、ＳｎおよびＣｏの含有量の割合（Ｃｏ／（Ｓｎ＋Ｃｏ））が２０質量％〜７０質量％である。このような組成範囲で高いエネルギー密度が得られるからである。
【００４３】
このＳｎＣｏＣ含有材料は、Ｓｎ、ＣｏおよびＣを含む相を有しており、その相は、低結晶性または非晶質であることが好ましい。この相は、Ｌｉと反応可能な反応相であり、その反応相の存在により優れた特性が得られる。この相のＸ線回折により得られる回折ピークの半値幅は、特定Ｘ線としてＣｕＫα線を用いると共に挿引速度を１°／ｍｉｎとした場合に、回折角２θで１°以上であることが好ましい。リチウムイオンがより円滑に吸蔵放出されると共に、電解液との反応性が低減するからである。なお、ＳｎＣｏＣ含有材料は、低結晶性または非晶質の相に加えて、各構成元素の単体または一部を含む相を含んでいる場合もある。
【００４４】
Ｘ線回折により得られた回折ピークがＬｉと反応可能な反応相に対応するものであるか否かは、Ｌｉとの電気化学的反応の前後におけるＸ線回折チャートを比較すれば容易に判断できる。例えば、Ｌｉとの電気化学的反応の前後で回折ピークの位置が変化すれば、Ｌｉと反応可能な反応相に対応するものである。この場合には、例えば、低結晶性または非晶質の反応相の回折ピークが２θ＝２０°〜５０°の間に見られる。このような反応相は、例えば、上記した各構成元素を有しており、主に、Ｃの存在に起因して低結晶化または非晶質化しているものと考えられる。
【００４５】
ＳｎＣｏＣ含有材料では、構成元素であるＣの少なくとも一部が他の構成元素である金属元素または半金属元素と結合していることが好ましい。Ｓｎなどの凝集または結晶化が抑制されるからである。元素の結合状態については、例えば、Ｘ線光電子分光法（ＸＰＳ）で確認できる。市販の装置では、例えば、軟Ｘ線としてＡｌ−Ｋα線またはＭｇ−Ｋα線などが用いられる。Ｃの少なくとも一部が金属元素または半金属元素などと結合している場合には、Ｃの１ｓ軌道（Ｃ１ｓ）の合成波のピークは２８４．５ｅＶよりも低い領域に現れる。なお、Ａｕ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ているものとする。この際、通常、物質表面には表面汚染炭素が存在しているため、表面汚染炭素のＣ１ｓのピークを２８４．８ｅＶとし、それをエネルギー基準とする。ＸＰＳ測定では、Ｃ１ｓのピークの波形が表面汚染炭素のピークとＳｎＣｏＣ含有材料中のＣのピークとを含んだ形で得られるため、例えば、市販のソフトウエアを用いて解析して、両者のピークを分離する。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。
【００４６】
なお、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。このような他の構成元素は、例えば、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｉｎ、Ｎｂ、Ｇｅ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ａｌ、Ｐ、ＧａまたはＢｉなどのいずれか１種類または２種類以上である。
【００４７】
このＳｎＣｏＣ含有材料の他、Ｓｎ、Ｃｏ、ＦｅおよびＣを含む材料（ＳｎＣｏＦｅＣ含有材料）も好ましい。このＳｎＣｏＦｅＣ含有材料の組成は、任意に設定可能である。例えば、Ｆｅの含有量を少なめに設定する場合の組成は、以下の通りである。Ｃの含有量は９．９質量％〜２９．７質量％、Ｆｅの含有量は０．３質量％〜５．９質量％、ＳｎおよびＣｏの含有量の割合（Ｃｏ／（Ｓｎ＋Ｃｏ））は３０質量％〜７０質量％である。また、例えば、Ｆｅの含有量を多めに設定する場合の組成は、以下の通りである。Ｃの含有量は１１．９質量％〜２９．７質量％、Ｓｎ、ＣｏおよびＦｅの含有量の割合（（Ｃｏ＋Ｆｅ）／（Ｓｎ＋Ｃｏ＋Ｆｅ））は２６．４質量％〜４８．５質量％、ＣｏおよびＦｅの含有量の割合（Ｃｏ／（Ｃｏ＋Ｆｅ））は９．９質量％〜７９．５質量％である。このような組成範囲で高いエネルギー密度が得られるからである。このＳｎＣｏＦｅＣ含有材料の物性（半値幅など）は、上記したＳｎＣｏＣ含有材料と同様である。
【００４８】
この他、負極材料は、例えば、金属酸化物または高分子化合物などでもよい。金属酸化物は、例えば、酸化鉄、酸化ルテニウムまたは酸化モリブデンなどである。高分子化合物は、例えば、ポリアセチレン、ポリアニリンまたはポリピロールなどである。
【００４９】
負極活物質層２２Ｂは、例えば、塗布法、気相法、液相法、溶射法または焼成法（焼結法）、あるいはそれらの２種類以上の方法により形成されている。塗布法とは、例えば、粒子状の負極活物質を結着剤などと混合したのち、有機溶剤などの溶媒に分散させて塗布する方法である。気相法としては、例えば、物理堆積法または化学堆積法などが挙げられる。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、化学気相成長（ＣＶＤ）法またはプラズマ化学気相成長法などである。液相法としては、例えば、電解鍍金法または無電解鍍金法などが挙げられる。溶射法とは、負極活物質を溶融状態または半溶融状態で吹き付ける方法である。焼成法とは、例えば、塗布法と同様の手順で塗布したのち、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。焼成法については、公知の手法を用いることができる。一例としては、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などが挙げられる。
【００５０】
この二次電池では、上記したように、充電途中で負極２２にＬｉ金属が意図せずに析出することを防止するために、リチウムイオンを吸蔵放出可能である負極材料の電気化学当量は正極の電気化学当量よりも大きくなっている。また、完全充電時の開回路電圧（すなわち電池電圧）が４．２５Ｖ以上であると、４．２０Ｖである場合よりも、同じ正極活物質でも単位質量当たりのリチウムイオンの放出量が多くなるため、それに応じて正極活物質と負極活物質との量が調整されている。これにより、高いエネルギー密度が得られるようになっている。
【００５１】
［セパレータ］
セパレータ２３は、正極２１と負極２２とを隔離して、両極の接触に起因する電流の短絡を防止しながらリチウムイオンを通過させるものである。このセパレータ２３は、例えば、合成樹脂あるいはセラミックからなる多孔質膜であり、２種類以上の多孔質膜が積層された積層膜でもよい。合成樹脂は、例えば、ポリテトラフルオロエチレン、ポリプロピレンあるいはポリエチレンなどである。
【００５２】
特に、セパレータ２３は、例えば、上記した多孔質膜からなる基材層と、その基材層の少なくとも一方の面に設けられた高分子化合物層とを含んでいてもよい。正極２１および負極２２に対するセパレータ２３の密着性が向上するため、巻回電極体２０の歪みが抑制されるからである。これにより、電解液の分解反応が抑制されると共に基材層に含浸された電解液の漏液も抑制されるため、充放電を繰り返しても二次電池の抵抗が上昇しにくくなると共に電池膨れが抑制される。
【００５３】
高分子化合物層は、例えば、ポリフッ化ビニリデンなどの高分子材料を含んでいる。物理的強度に優れていると共に、電気化学的に安定だからである。ただし、高分子材料は、ポリフッ化ビニリデン以外の他の材料でもよい。この高分子化合物層は、例えば、高分子材料が溶解された溶液を準備したのち、その溶液を基材層の表面に塗布し、または基材層を溶液中に浸漬させてから乾燥させることで形成される。
【００５４】
［電解液］
セパレータ２３には、液状の電解質である電解液が含浸されており、その電解液は、溶媒および電解質塩と共に、必要に応じて添加剤などの他の材料を含んでいる。
【００５５】
溶媒は、例えば、有機溶剤などの非水溶媒のいずれか１種類または２種類以上を含んでいる。この非水溶媒は、例えば、炭酸エチレン、炭酸プロピレン、炭酸ブチレン、炭酸ジメチル、炭酸ジエチル、炭酸エチルメチル、炭酸メチルプロピル、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、１，２−ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、２−メチルテトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン、１，３−ジオキソラン、４−メチル−１，３−ジオキソラン、１，３−ジオキサン、１，４−ジオキサン、酢酸メチル、酢酸エチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、酪酸メチル、イソ酪酸メチル、トリメチル酢酸メチル、トリメチル酢酸エチル、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−メトキシプロピオニトリル、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、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、燐酸トリメチルまたはジメチルスルホキシドなどである。優れた電池容量、サイクル特性および保存特性などが得られるからである。
【００５６】
中でも、炭酸エチレン、炭酸プロピレン、炭酸ジメチル、炭酸ジエチルおよび炭酸エチルメチルのうちの少なくとも１種が好ましい。より優れた特性が得られるからである。この場合には、炭酸エチレンまたは炭酸プロピレンなどの高粘度（高誘電率）溶媒（例えば比誘電率ε≧３０）と、炭酸ジメチル、炭酸エチルメチルまたは炭酸ジエチルなどの低粘度溶媒（例えば粘度≦１ｍＰａ・ｓ）との組み合わせがより好ましい。電解質塩の解離性およびイオンの移動度が向上するからである。
【００５７】
特に、溶媒は、１または２以上の不飽和炭素結合を有する環状炭酸エステル（不飽和環状炭酸エステル）を含んでいることが好ましい。充放電時に負極２２の表面に安定な保護膜が形成されるため、電解液の分解反応が抑制されるからである。不飽和環状炭酸エステルは、例えば、炭酸ビニレン（１，３−ジオキソール−２−オン）、炭酸メチルビニレン（４−メチル−１，３−ジオキソール−２−オン）、炭酸エチルビニレン（４−エチル−１，３−ジオキソール−２−オン）、４，５−ジメチル−１，３−ジオキソール−２−オン、４，５−ジエチル−１，３−ジオキソール−２−オン、４−フルオロ−１，３−ジオキソール−２−オンまたは４−トリフルオロメチル−１，３−ジオキソール−２−オンなどである。なお、溶媒中における不飽和環状炭酸エステルの含有量は、例えば、０．０１重量％〜１０重量％である。電池容量を低下させすぎずに、電解液の分解反応が抑制されるからである。
【００５８】
また、溶媒は、ハロゲン化鎖状炭酸エステルおよびハロゲン化環状炭酸エステルのうちの少なくとも一方を含んでいることが好ましい。充放電時に負極２２の表面に安定な被膜が形成されるため、電解液の分解反応が抑制されるからである。ハロゲン化鎖状炭酸エステルとは、１または２以上のハロゲンを構成元素として含む鎖状炭酸エステルであり、言い替えれば、鎖状炭酸エステルのうちの少なくとも１つのＨがハロゲンにより置換されたものである。ハロゲン化環状炭酸エステルとは、１または２以上のハロゲンを構成元素として含む環状炭酸エステルであり、言い替えれば、環状炭酸エステルのうちの少なくとも１つのＨがハロゲンにより置換されたものである。
【００５９】
ハロゲンの種類は、特に限定されないが、中でも、Ｆ、ＣｌまたはＢｒが好ましく、Ｆがより好ましい。他のハロゲンよりも高い効果が得られるからである。ただし、ハロゲンの数は、１つよりも２つが好ましく、さらに３つ以上でもよい。保護膜を形成する能力が高くなると共に、より強固で安定な被膜が形成されるため、電解液の分解反応がより抑制されるからである。
【００６０】
ハロゲン化鎖状炭酸エステルは、例えば、炭酸フルオロメチルメチル、炭酸ビス（フルオロメチル）または炭酸ジフルオロメチルメチルなどである。ハロゲン化環状炭酸エステルは、４−フルオロ−１，３−ジオキソラン−２−オン、４−クロロ−１，３−ジオキソラン−２−オン、４，５−ジフルオロ−１，３−ジオキソラン−２−オン、テトラフルオロ−１，３−ジオキソラン−２−オン、４−フルオロ−５−クロロ−１，３−ジオキソラン−２−オン、４，５−ジクロロ−１，３−ジオキソラン−２−オン、テトラクロロ−１，３−ジオキソラン−２−オン、４，５−ビストリフルオロメチル−１，３−ジオキソラン−２−オン、４−トリフルオロメチル−１，３−ジオキソラン−２−オン、４，５−ジフルオロ−４，５−ジメチル−１，３−ジオキソラン−２−オン、４−メチル−５，５−ジフルオロ−１，３−ジオキソラン−２−オン、４−エチル−５，５−ジフルオロ−１，３−ジオキソラン−２−オン、４−トリフルオロメチル−５−フルオロ−１，３−ジオキソラン−２−オン、４−トリフルオロメチル−５−メチル−１，３−ジオキソラン−２−オン、４−フルオロ−４，５−ジメチル−１，３−ジオキソラン−２−オン、４，４−ジフルオロ−５−（１，１−ジフルオロエチル）−１，３−ジオキソラン−２−オン、４，５−ジクロロ−４，５−ジメチル−１，３−ジオキソラン−２−オン、４−エチル−５−フルオロ−１，３−ジオキソラン−２−オン、４−エチル−４，５−ジフルオロ−１，３−ジオキソラン−２−オン、４−エチル−４，５，５−トリフルオロ−１，３−ジオキソラン−２−オン、または４−フルオロ−４−メチル−１，３−ジオキソラン−２−オンなどである。このハロゲン化環状炭酸エステルには、幾何異性体も含まれる。なお、溶媒中におけるハロゲン化鎖状炭酸エステルおよびハロゲン化環状炭酸エステルの総含有量は、例えば、０．０１重量％〜５０重量％である。電池容量を低下させすぎずに、電解液の分解反応が抑制されるからである。
【００６１】
また、溶媒は、スルトン（環状スルホン酸エステル）を含んでいてもよい。電解液の化学的安定性が向上するからである。スルトンは、例えば、プロパンスルトンまたはプロペンスルトンなどである。なお、溶媒中におけるスルトンの含有量は、特に限定されないが、例えば、０．５重量％〜５重量％である。電池容量を低下させすぎずに、電解液の分解反応が抑制されるからである。
【００６２】
さらに、溶媒は、酸無水物を含んでいてもよい。電解液の化学的安定性がより向上するからである。酸無水物は、例えば、例えば、ジカルボン酸無水物、ジスルホン酸無水物またはカルボン酸スルホン酸無水物などである。ジカルボン酸無水物は、例えば、無水コハク酸、無水グルタル酸または無水マレイン酸などである。ジスルホン酸無水物は、例えば、無水エタンジスルホン酸または無水プロパンジスルホン酸などである。カルボン酸スルホン酸無水物は、例えば、無水スルホ安息香酸、無水スルホプロピオン酸または無水スルホ酪酸などである。なお、溶媒中における酸無水物の含有量は、特に限定されないが、例えば、０．５重量％〜５重量％である。電池容量を低下させすぎずに、電解液の分解反応が抑制されるからである。
【００６３】
［電解質塩］
電解質塩は、例えば、以下で説明するリチウム塩のいずれか１種類または２種類以上を含んでいる。ただし、電解質塩は、リチウム塩以外の他の塩（例えばリチウム塩以外の軽金属塩など）でもよい。
【００６４】
リチウム塩は、例えば、以下の化合物などである。ＬｉＰＦ6 、ＬｉＢＦ4 、ＬｉＣｌＯ4 、ＬｉＡｓＦ6 、ＬｉＢ（Ｃ6 Ｈ5 ）4 、ＬｉＣＨ3 ＳＯ3 、ＬｉＣＦ3 ＳＯ3 、ＬｉＡｌＣｌ4 、Ｌｉ2 ＳｉＦ6 、ＬｉＣｌ、またはＬｉＢｒである。優れた電池容量、サイクル特性および保存特性などが得られるからである。
【００６５】
中でも、ＬｉＰＦ6 、ＬｉＢＦ4 、ＬｉＣｌＯ4 およびＬｉＡｓＦ6 のうちの少なくとも１種が好ましく、ＬｉＰＦ6 がより好ましい。内部抵抗が低下するため、より高い効果が得られるからである。
【００６６】
電解質塩の含有量は、溶媒に対して０．３ｍｏｌ／ｋｇ以上３．０ｍｏｌ／ｋｇ以下であることが好ましい。高いイオン伝導性が得られるからである。
【００６７】
［アルキル炭酸塩］
この二次電池において、正極２１、負極２２および電解液のうちの少なくとも１つは、下記の式（１）で表されるアルキル炭酸塩（以下、単に「アルキル炭酸塩」ともいう。）のいずれか１種類または２種類以上を含んでいる。
【００６８】
Ｒ−Ｏ−Ｃ（＝Ｏ）−Ｏ−Ｘ ・・・（１）
（Ｒは炭素数が８〜２０である直鎖状のアルキル基またはハロゲン化アルキル基、あるいは、主鎖の炭素数が８〜２０である分岐状のアルキル基またはハロゲン化アルキル基である。Ｘはアルカリ金属元素である。）
【００６９】
アルキル炭酸塩は、式（１）中のＲの炭素数、すなわち直鎖状のアルキル基等における炭素数または分岐状のアルキル基等における主鎖の炭素数が所定の範囲内である炭酸アルカリ金属塩である。このアルキル炭酸塩は、一分子内に極性部分（−Ｏ−Ｃ（＝Ｏ）−Ｏ−Ｘ）と非極性部分（Ｒ−）とを有しているため、界面活性剤として機能する。
【００７０】
正極２１等がアルキル炭酸塩を含んでいるのは、二次電池内における界面活性剤の役割（界面活性機能）とその機能が電池特性に及ぼす影響との関係において、極性部分と非極性部分とのバランスが適正化されるからである。これにより、正極２１等がアルキル炭酸塩を含んでいない場合や、アルキル炭酸塩を含んでいてもＲの炭素数が上記範囲外である場合と比較して、初回の充放電時から高い放電容量が得られる。また、充放電を繰り返しても放電容量が低下しにくくなると共に抵抗が上昇しにくくなる。よって、優れた電池特性が得られる。
【００７１】
詳細には、アルキル炭酸塩では、一般的に、非極性部分であるＲの炭素数が増加するにしたがって疎水性が増大すると共に親水性が低下するため、界面活性剤としての機能が向上する。一方、電解液の溶媒は一般的に極性溶媒であると共に、正極活物質層２１Ｂおよび負極活物質層２２Ｂの形成材料は一般的に非極性（疎水性）である。この形成材料とは、例えば、正極活物質、負極活物質、結着剤または導電剤などである。このため、界面活性剤として機能するアルキル炭酸塩が正極活物質層２１Ｂ等および電解液と一緒に存在すると、その電解液がアルキル炭酸塩を媒介として正極活物質層２１Ｂ等に接触（浸透）しやすくなると共に、正極活物質等に対する電解液の親和性が向上する。
【００７２】
この場合には、特に、Ｒの炭素数が８以上であると、界面活性剤による十分な表面張力低下機能が発揮されるため、正極２１および負極２２に対する電解液の浸透性および親和性が飛躍的に向上する。これにより、初回の充放電時から高い放電容量が得られる。しかも、二次電池の製造工程で正極２１および負極２２に対する電解液の含浸作業に要する時間が短くて済む。一方、Ｒの炭素数が２０以下であると、非プロトン溶媒よりも優れた耐酸化還元性が得られるため、アルキル炭酸塩の化学的安定性が向上する。これにより、アルキル炭酸塩の分解反応に起因するガス発生などが抑制されるため、充放電を繰り返しても放電容量が低下しにくくなると共に抵抗が上昇しにくくなる。よって、Ｒの炭素数が８〜２０であると、アルキル炭酸塩の分解反応を抑制しつつ、正極活物質層２１Ｂ等に対する電解液の浸透性を向上させることができる。
【００７３】
式（１）中のＲの種類は、炭素数が８〜２０である直鎖状のアルキル基またはハロゲン化アルキル基、あるいは主鎖の炭素数が８〜２０である分岐状のアルキル基またはハロゲン化アルキル基であれば、特に限定されない。
【００７４】
炭素数が８〜２０である直鎖状のアルキル基は、オクチル基（−Ｃ8 Ｈ17）、ノニル基（−Ｃ9 Ｈ19）、デシル基（−Ｃ10Ｈ21）、ウンデシル基（−Ｃ11Ｈ23）、ドデシル基（−Ｃ12Ｈ25）、トリデシル基（−Ｃ13Ｈ27）、テトラデシル基（−Ｃ14Ｈ29）、ペンタデシル基（−Ｃ15Ｈ31）、ヘキサデシル基（−Ｃ16Ｈ33）、ヘプタデシル基（−Ｃ17Ｈ35）、オクタデシル基（−Ｃ18Ｈ37）、ノナデシル基（−Ｃ19Ｈ39）またはエイコシル基（−Ｃ20Ｈ41）である。
【００７５】
主鎖の炭素数が８〜２０である分岐状のアルキル基は、上記した一連の直鎖状のアルキル基（主鎖）のうちの少なくとも一部の水素基（−Ｈ）がアルキル基（側鎖）により置換されたものである。側鎖の数は、１つでもよいし、２つ以上でもよい。また、側鎖が主鎖に結合される位置は、任意でよい。この分岐状のアルキル基における「主鎖」とは、１または２以上の側鎖が結合されている共通の炭素鎖である。
【００７６】
なお、「ハロゲン化アルキル基」とは、上記した直鎖状または分岐状のアルキル基のうちの少なくとも一部の水素基がハロゲン基により置換されたものである。ハロゲン基の種類は、特に限定されないが、例えば、フッ素基（−Ｆ）、塩素基（−Ｃｌ）、臭素基（−Ｂｒ）またはヨウ素基（−Ｉ）などであり、１種類だけでもよいし、２種類以上でもよい。
【００７７】
中でも、分岐状のアルキル基またはハロゲン化アルキル基の総炭素数は、２０以下であることが好ましい。極性部分と非極性部分とのバランスが適正化されるため、より高い効果が得られるからである。
【００７８】
式（１）中のＸの種類は、アルカリ金属元素であれば特に限定されないが、例えば、Ｌｉ、Ｎａ、ＫまたはＲｂなどである。中でも、Ｘは、二次電池で充放電に用いられる電極反応物質と同じ種類の元素であることが好ましく、例えば、リチウムイオン二次電池ではＬｉが好ましい。充放電時に正極１２から放出されたリチウムイオンが負極２２で不活性化しても、アルキル炭酸塩からリチウムイオンが補給されるため、充放電を繰り返しても放電容量の低下が抑制されるからである。特に、ＳＥＩ膜などを形成するためにリチウムイオンが消費されやすい初回の充電後でも、そのリチウムイオンの絶対量が確保されるため、初回から高い放電容量が得られる。
【００７９】
このアルキル炭酸塩の具体例は、以下の通りである。直鎖状のアルキル炭酸塩は、オクチル炭酸リチウム、ノニル炭酸リチウム、デシル炭酸リチウム、ウンデシル炭酸リチウム、ドデシル炭酸リチウム、トリデシル炭酸リチウム、テトラデシル炭酸リチウム、ペンタデシル炭酸リチウム、ヘキサデシル炭酸リチウム、ヘプタデシル炭酸リチウム、オクタデシル炭酸リチウム、ノナデシル炭酸リチウム、エイコシル炭酸リチウムおよびそれらのハロゲン化物のうちの少なくとも１種である。「ハロゲン化物」とは、Ｒとしてハロゲン化アルキル基を有するアルキル炭酸塩であり、より具体的には、上記したオクチル炭酸リチウム等における少なくとも１つの水素基がハロゲン基により置換されたものである。ハロゲン化物の具体例は、パーフルオロオクチル炭酸リチウム、１Ｈ，１Ｈ−ペンタデカフルオロオクチル炭酸リチウムまたは６−（パーフルオロエチル）ヘキシル炭酸リチウムなどである。
【００８０】
分岐状のアルキル炭酸塩は、例えば、２−ブチル−オクチル炭酸リチウム、２−ヘキシル−デシル炭酸リチウム、２−オクチル−ドデシル炭酸リチウムおよびそれらのハロゲン化物のうちの少なくとも１種である。ハロゲン化物の具体例は、２−パーフルオロブチル−オクチル炭酸リチウムまたは１−パーフルオロメチル−オクチル炭酸リチウムなどである。
【００８１】
電解液がアルキル炭酸塩を含む場合には、その電解液が溶媒および電解質塩と共にアルキル炭酸塩を含んでいる。電解液におけるアルキル炭酸塩の含有量は、特に限定されないが、例えば、０．００５重量％〜２重量％である。優れた電池特性が得られるからである。
【００８２】
正極２１がアルキル炭酸塩を含む場合には、例えば、正極活物質層２１Ｂが正極活物質などと共にアルキル炭酸塩を含んでいる。また、負極２２がアルキル炭酸塩を含む場合には、例えば、負極活物質層２２Ｂが負極活物質などと共にアルキル炭酸塩を含んでいる。正極活物質層２１Ｂまたは負極２２Ｂにおけるアルキル炭酸塩の含有量は、特に限定されないが、例えば、０．５重量％〜１重量％である。優れた電池特性が得られるからである。
【００８３】
アルキル炭酸塩は、上記したように、正極２１、負極２２および電解液のうちの少なくとも１つに含まれていればよい。このため、アルキル炭酸塩の含有場所は、正極２１、負極２２または電解液のいずれか１つだけでもよいし、任意の組み合わせの２つでもよいし、３つ全てでもよい。この場合には、アルキル炭酸塩の含有場所の数が多いほど、高い効果が得られる。
【００８４】
［二次電池の動作］
この二次電池では、例えば、充電時に正極２１から放出されたリチウムイオンが電解液を介して負極２２に吸蔵されると共に、放電時に負極２２から放出されたリチウムイオンが電解液を介して正極２１に吸蔵される。
【００８５】
［二次電池の製造方法］
この二次電池は、例えば、以下の手順により製造される。
【００８６】
最初に、正極２１を作製する。正極活物質と、必要に応じてアルキル炭酸塩、正極結着剤および正極導電剤などとを混合して正極合剤とする。続いて、有機溶剤などに正極合剤を分散させてペースト状の正極合剤スラリーとする。続いて、正極集電体２１Ａの両面に正極合剤スラリーを塗布してから乾燥させて正極活物質層２１Ｂを形成する。続いて、必要に応じて加熱しながらロールプレス機などを用いて正極活物質層２１Ｂを圧縮成型する。この場合には、圧縮成型を複数回繰り返してもよい。
【００８７】
また、上記した正極２１と同様の手順により、負極２２を作製する。負極活物質と、必要に応じてアルキル炭酸塩、負極結着剤および負極導電剤などとを混合した負極合剤を有機溶剤などに分散させてペースト状の負極合剤スラリーとする。続いて、負極集電体２２Ａの両面に負極合剤スラリーを塗布してから乾燥させて負極活物質層２２Ｂを形成したのち、必要に応じて負極活物質層２２Ｂを圧縮成型する。
【００８８】
さらに、溶媒に電解質塩を分散させたのち、必要に応じてアルキル炭酸塩を加えて電解液を調製する。
【００８９】
最後に、正極２１および負極２２を用いて二次電池を組み立てる。最初に、溶接法などを用いて、正極集電体２１Ａに正極リード２５を取り付けると共に、負極集電体２２Ａに負極リード２６を取り付ける。続いて、セパレータ２３を介して正極２１と負極２２とを積層してから巻回させて巻回電極体２０を作製したのち、その巻回中心にセンターピン２４を挿入する。続いて、一対の絶縁板１２，１３で挟みながら巻回電極体２０を電池缶１１の内部に収納する。この場合には、溶接法などを用いて、正極リード２５の先端部を安全弁機構１５に取り付けると共に、負極リード２６の先端部を電池缶１１に取り付ける。続いて、電池缶１１の内部に電解液を注入してセパレータ２３に含浸させる。続いて、ガスケット１７を介して電池缶１１の開口端部に電池蓋１４、安全弁機構１５および熱感抵抗素子１６をかしめる。
【００９０】
［二次電池の作用および効果］
この円筒型の二次電池によれば、正極２１、負極２２および電解液のうちの少なくとも１つが式（１）に示したアルキル炭酸塩を含んでいる。この場合には、上記したように、界面活性剤として機能するアルキル炭酸塩で極性部分と非極性部分とのバランスが適正化されるため、初回の充放電時から高い放電容量が得られる。また、充放電を繰り返しても放電容量が低下しにくくなると共に抵抗が上昇しにくくなる。よって、優れた電池特性を得ることができる。
【００９１】
特に、式（１）に示したＲが分岐状のアルキル基またはハロゲン化アルキル基である場合に総炭素数が２０以下であれば、より高い効果を得ることができる。また、リチウムイオン二次電池でアルキル炭酸塩がＬｉ塩であれば、充放電時にアルキル炭酸塩からリチウムイオンが補給されるため、より高い効果を得ることができる。
【００９２】
また、電解液におけるアルキル炭酸塩の含有量が０．００５重量％〜２重量％であり、または正極活物質層２１Ｂまたは負極活物質層２２Ｂにおけるアルキル炭酸塩の含有量が０．５重量％〜１重量％であれば、より高い効果を得ることができる。
【００９３】
＜１−２．ラミネートフィルム型＞
図３は、本技術の一実施形態における他の二次電池の分解斜視構成を表しており、図４は、図３に示した巻回電極体３０のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面を拡大して示している。以下では、既に説明した円筒型の二次電池の構成要素を随時引用する。
【００９４】
［二次電池の全体構成］
ここで説明する二次電池は、いわゆるラミネートフィルム型のリチウムイオン二次電池である。この二次電池では、フィルム状の外装部材４０の内部に巻回電極体３０が収納されており、その巻回電極体３０は、セパレータ３５および電解質層３６を介して正極３３と負極３４とが積層および巻回されたものである。正極３３には正極リード３１が取り付けられていると共に、負極３４には負極リード３２が取り付けられている。この巻回電極体３０の最外周部は、保護テープ３７により保護されている。
【００９５】
正極リード３１および負極リード３２は、例えば、外装部材４０の内部から外部に向かって同一方向に導出されている。正極リード３１は、例えば、Ａｌなどの導電性材料により形成されていると共に、負極リード３２は、例えば、Ｃｕ、Ｎｉまたはステンレスなどの導電性材料により形成されている。この導電性材料は、例えば、薄板状または網目状になっている。
【００９６】
外装部材４０は、例えば、融着層、金属層および表面保護層がこの順に積層されたラミネートフィルムである。このラミネートフィルムでは、例えば、融着層が巻回電極体３０と対向するように、２枚のフィルムの融着層における外周縁部同士が融着、または接着剤などにより貼り合わされている。融着層は、例えば、ポリエチレンまたはポリプロピレンなどのフィルムである。金属層は、例えば、Ａｌ箔などである。表面保護層は、例えば、ナイロンまたはポリエチレンテレフタレートなどのフィルムである。
【００９７】
中でも、外装部材４０としては、ポリエチレンフィルム、アルミニウム箔およびナイロンフィルムがこの順に積層されたアルミラミネートフィルムが好ましい。ただし、外装部材４０は、他の積層構造を有するラミネートフィルムでもよいし、ポリプロピレンなどの高分子フィルム、または金属フィルムでもよい。
【００９８】
外装部材４０と正極リード３１および負極リード３２との間には、外気の侵入を防止するために密着フィルム４１が挿入されている。この密着フィルム４１は、正極リード３１および負極リード３２に対して密着性を有する材料により形成されている。このような材料は、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、変性ポリエチレンまたは変性ポリプロピレンなどのポリオレフィン樹脂である。
【００９９】
正極３３は、例えば、正極集電体３３Ａの両面に正極活物質層３３Ｂが設けられたものである。負極３４は、例えば、負極集電体３４Ａの両面に負極活物質層３４Ｂが設けられたものである。正極集電体３３Ａ、正極活物質層３３Ｂ、負極集電体３４Ａおよび負極活物質層３４Ｂの構成は、それぞれ正極集電体２１Ａ、正極活物質層２１Ｂ、負極集電体２２Ａおよび負極活物質層２２Ｂの構成と同様である。また、セパレータ３５の構成は、セパレータ２３の構成と同様である。
【０１００】
電解質層３６は、高分子化合物により電解液が保持されたものであり、必要に応じて添加剤などの他の材料を含んでいてもよい。この電解質層３６は、いわゆるゲル状の電解質である。高いイオン伝導率（例えば、室温で１ｍＳ／ｃｍ以上）が得られると共に、電解液の漏液が防止されるからである。
【０１０１】
高分子化合物は、例えば、ポリアクリロニトリル、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリ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、ポリフッ化ビニル、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、ポリカーボネート、またはフッ化ビニリデンとヘキサフルオロピレンとの共重合体などのいずれか１種類または２種類以上である。。中でも、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ピレンとの共重合体が好ましく、ポリフッ化ビニリデンがより好ましい。電気化学的に安定だからである。
【０１０２】
電解液の組成は、円筒型の場合と同様である。ただし、ゲル状の電解質である電解質層３６において、電解液の溶媒とは、液状の溶媒だけでなく、電解質塩を解離させることが可能なイオン伝導性を有する材料まで含む広い概念である。よって、イオン伝導性を有する高分子化合物を用いる場合には、その高分子化合物も溶媒に含まれる。
【０１０３】
なお、ゲル状の電解質層３６に代えて、電解液をそのまま用いてもよい。この場合には、電解液がセパレータ３５に含浸される。
【０１０４】
この二次電池では、円筒型の場合と同様に、正極３３、負極３４および電解液のうちの少なくとも１つが式（１）に示したアルキル炭酸塩を含んでいる。
【０１０５】
［二次電池の動作］
この二次電池では、例えば、充電時に正極３３から放出されたリチウムイオンが電解質層３６を介して負極３４に吸蔵されると共に、放電時に負極３４から放出されたリチウムイオンが電解質層３６を介して正極３３に吸蔵される。
【０１０６】
［二次電池の製造方法］
このゲル状の電解質層３６を備えた二次電池は、例えば、以下の３種類の手順により製造される。
【０１０７】
第１手順では、正極２１および負極２２と同様の作製手順により、正極３３および負極３４を作製する。この場合には、正極集電体３３Ａの両面に正極活物質層３３Ｂを形成して正極３３を作製すると共に、負極集電体３４Ａの両面に負極活物質層３４Ｂを形成して負極３４を作製する。続いて、電解液と、高分子化合物と、有機溶剤などの溶媒とを含む前駆溶液を調製したのち、その前駆溶液を正極３３および負極３４に塗布してゲル状の電解質層３６を形成する。続いて、溶接法などを用いて、正極集電体３３Ａに正極リード３１を取り付けると共に、負極集電体３４Ａに負極リード３２を取り付ける。続いて、電解質層３６が形成された正極３３と負極３４とをセパレータ３５を介して積層してから巻回させて巻回電極体３０を作製したのち、その最外周部に保護テープ３７を貼り付ける。続いて、２枚のフィルム状の外装部材４０の間に巻回電極体３０を挟み込んだのち、熱融着法などを用いて外装部材４０の外周縁部同士を接着させて巻回電極体３０を封入する。この場合には、正極リード３１および負極リード３２と外装部材４０との間に密着フィルム４１を挿入する。
【０１０８】
第２手順では、正極３３に正極リード３１を取り付けると共に、負極３４に負極リード５２を取り付ける。続いて、セパレータ３５を介して正極３３および負極３４を積層してから巻回させて巻回電極体３０の前駆体である巻回体を作製したのち、その最外周部に保護テープ３７を貼り付ける。続いて、２枚のフィルム状の外装部材４０の間に巻回体を挟み込んだのち、熱融着法などを用いて一辺の外周縁部を除いた残りの外周縁部を接着させて、袋状の外装部材４０の内部に巻回体を収納する。続いて、電解液と、高分子化合物の原料であるモノマーと、重合開始剤と、必要に応じて重合禁止剤などの他の材料とを含む電解質用組成物を調製して袋状の外装部材４０の内部に注入したのち、熱融着法などを用いて外装部材４０を密封する。続いて、モノマーを熱重合させる。これにより、高分子化合物が形成されるため、ゲル状の電解質層３６が形成される。
【０１０９】
第３手順では、高分子化合物が両面に塗布されたセパレータ３５を用いることを除き、上記した第２手順と同様に、巻回体を作製して袋状の外装部材４０の内部に収納する。このセパレータ３５に塗布する高分子化合物としては、例えば、フッ化ビニリデンを成分とする重合体（単独重合体、共重合体または多元共重合体など）が挙げられる。具体的には、ポリフッ化ビニリデン、フッ化ビニリデンおよびヘキサフルオロプロピレンを成分とする二元系共重合体、またはフッ化ビニリデン、ヘキサフルオロプロピレンおよびクロロトリフルオロエチレンを成分とする三元系共重合体などである。なお、フッ化ビニリデンを成分とする重合体と一緒に、他の１種または２種以上の高分子化合物を用いてもよい。続いて、電解液を調製して外装部材４０の内部に注入したのち、熱融着法などを用いて外装部材４０の開口部を密封する。続いて、外装部材４０に加重をかけながら加熱して、高分子化合物を介してセパレータ３５を正極３３および負極３４に密着させる。これにより、電解液が高分子化合物に含浸するため、その高分子化合物がゲル化して電解質層３６が形成される。
【０１１０】
この第３手順では、第１手順よりも二次電池の膨れが抑制される。また、第３手順では、第２手順よりも高分子化合物の原料であるモノマーまたは溶媒などが電解質層３６中にほとんど残らないため、高分子化合物の形成工程が良好に制御される。このため、正極３３、負極３４およびセパレータ３５と電解質層３６との間で十分な密着性が得られる。
【０１１１】
［二次電池の作用および効果］
このラミネートフィルム型の二次電池によれば、電解質層３６の電解液が式（１）に示したアルキル炭酸塩を含んでいるので、円筒型の二次電池と同様の理由により、優れた電池特性を得ることができる。これ以外の作用および効果は、円筒型と同様である。
【０１１２】
＜２．二次電池の用途＞
次に、上記した二次電池の適用例について説明する。
【０１１３】
二次電池の用途は、それを駆動用の電源または電力蓄積用の電力貯蔵源などとして用いることが可能な機械、機器、器具、装置またはシステム（複数の機器などの集合体）などであれば、特に限定されない。二次電池が電源として用いられる場合、それは主電源（優先的に使用される電源）でもよいし、補助電源（主電源に代えて、または主電源から切り換えて使用される電源）でもよい。この主電源の種類は、二次電池に限られない。
【０１１４】
二次電池の用途としては、例えば、以下の用途などが挙げられる。ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、携帯電話機、ノート型パソコン、コードレス電話機、ヘッドホンステレオ、携帯用ラジオ、携帯用テレビまたは携帯用情報端末などの携帯用電子機器である。電気シェーバなどの携帯用生活器具である。バックアップ電源またはメモリーカードなどの記憶用装置である。電動ドリルまたは電動のこぎりなどの電動工具である。ノート型パソコンなどの電源として用いられる電池パックである。ペースメーカーまたは補聴器などの医療用電子機器である。電気自動車（ハイブリッド自動車を含む）などの電動車両である。非常時などに備えて電力を蓄積しておく家庭用バッテリシステムなどの電力貯蔵システムである。もちろん、上記以外の用途でもよい。
【０１１５】
中でも、二次電池は、電池パック、電動車両、電力貯蔵システム、電動工具または電子機器などに適用されることが有効である。優れた電池特性が要求されるため、本技術の二次電池を用いることにより、有効に特性向上を図ることができるからである。なお、電池パックは、二次電池を用いた電源であり、いわゆる組電池などである。電動車両は、二次電池を駆動用電源として作動（走行）する車両であり、上記したように、二次電池以外の駆動源も併せて備えた自動車（ハイブリッド自動車など）でもよい。電力貯蔵システムは、二次電池を電力貯蔵源として用いるシステムである。例えば、家庭用の電力貯蔵システムでは、電力貯蔵源である二次電池に電力が蓄積されており、その電力が必要に応じて消費されるため、家庭用の電気製品などが使用可能になる。電動工具は、二次電池を駆動用の電源として可動部（例えばドリルなど）が可動する工具である。電子機器は、二次電池を駆動用の電源として各種機能を発揮する機器である。
【０１１６】
ここで、二次電池のいくつかの適用例について具体的に説明する。なお、以下で説明する各適用例の構成はあくまで一例であるため、適宜変更可能である。
【０１１７】
＜２−１．電池パック＞
図５は、電池パックのブロック構成を表している。この電池パックは、例えば、図５に示したように、プラスチック材料などにより形成された筐体６０の内部に、制御部６１と、電源６２と、スイッチ部６３と、電流測定部６４と、温度検出部６５と、電圧検出部６６と、スイッチ制御部６７と、メモリ６８と、温度検出素子６９と、電流検出抵抗７０と、正極端子７１および負極端子７２とを備えている。
【０１１８】
制御部６１は、電池パック全体の動作（電源６２の使用状態を含む）を制御するものであり、例えば、中央演算処理装置（ＣＰＵ）などを含んでいる。電源６２は、１または２以上の二次電池（図示せず）を含んでいる。この電源６２は、例えば、２以上の二次電池を含む組電池であり、それらの接続形式は、直列でもよいし、並列でもよいし、双方の混合型でもよい。一例を挙げると、電源６２は、２並列３直列となるように接続された６つの二次電池を含んでいる。
【０１１９】
スイッチ部６３は、制御部６１の指示に応じて電源６２の使用状態（電源６２と外部機器との接続の可否）を切り換えるものである。このスイッチ部６３は、例えば、充電制御スイッチ、放電制御スイッチ、充電用ダイオードおよび放電用ダイオード（いずれも図示せず）などを含んでいる。充電制御スイッチおよび放電制御スイッチは、例えば、金属酸化物半導体を用いた電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）などの半導体スイッチである。
【０１２０】
電流測定部６４は、電流検出抵抗７０を用いて電流を測定して、その測定結果を制御部６１に出力するものである。温度検出部６５は、温度検出素子６９を用いて温度を測定して、その測定結果を制御部６１に出力するようになっている。この温度測定結果は、例えば、異常発熱時に制御部６１が充放電制御を行う場合や、制御部６１が残容量の算出時に補正処理を行うために用いられる。電圧検出部６６は、電源６２中における二次電池の電圧を測定して、その測定電圧アナログ／デジタル変換（Ａ／Ｄ）変換して制御部６１に供給するものである。
【０１２１】
スイッチ制御部６７は、電流測定部６６および電圧測定部６６から入力される信号に応じて、スイッチ部６３の動作を制御するものである。
【０１２２】
このスイッチ制御部６７は、例えば、電池電圧が過充電検出電圧に到達した場合に、スイッチ部６７（充電制御スイッチ）を切断して、電源６２の電流経路に充電電流が流れないように制御するようになっている。これにより、電源６２では、放電用ダイオードを介して放電のみが可能になる。なお、スイッチ制御部６７は、例えば、充電時に大電流が流れた場合に、充電電流を遮断するようになっている。
【０１２３】
また、スイッチ制御部６７は、例えば、電池電圧が過放電検出電圧に到達した場合に、スイッチ部６７（放電制御スイッチ）を切断して、電源６２の電流経路に放電電流が流れないように制御するようになっている。これにより、電源６２では、充電用ダイオードを介して充電のみが可能になる。なお、スイッチ制御部６７は、例えば、放電時に大電流が流れた場合に、放電電流を遮断するようになっている。
【０１２４】
なお、二次電池では、例えば、過充電検出電圧は４．２０Ｖ±０．０５Ｖであり、過放電検出電圧は２．４Ｖ±０．１Ｖである。
【０１２５】
メモリ６８は、例えば、不揮発性メモリであるＥＥＰＲＯＭなどである。このメモリ６８には、例えば、制御部６１により演算された数値や、製造工程段階で測定された二次電池の情報（例えば、初期状態の内部抵抗など）が記憶されている。なお、メモリ６８に二次電池の満充電容量を記憶させておけば、制御部１０が残容量などの情報を把握できる。
【０１２６】
温度検出素子６９は、電源６２の温度を測定して、その測定結果を制御部６１に出力するものであり、例えば、サーミスタなどである。
【０１２７】
正極端子７１および負極端子７２は、電池パックを用いて稼働される外部機器（例えばノート型のパーソナルコンピュータなど）または電池パックを充電するために用いられる外部機器（例えば充電器など）に接続される端子である。電源６２の充放電は、正極端子７１および負極端子７２を介して行われる。
【０１２８】
＜２−２．電動車両＞
図６は、電動車両の一例であるハイブリッド自動車のブロック構成を表している。この電動車両は、例えば、図６に示したように、金属製の筐体７３の内部に、制御部７４と、エンジン７５と、電源７６と、駆動用のモータ７７と、差動装置７８と、発電機７９と、トランスミッション８０およびクラッチ８１と、インバータ８２，８３と、各種センサ８４とを備えている。この他、電動車両は、例えば、差動装置７８およびトランスミッション８０に接続された前輪用駆動軸８５および前輪８６と、後輪用駆動軸８７および後輪８８とを備えている。
【０１２９】
この電動車両は、エンジン７５またはモータ７７のいずれか一方を駆動源として走行可能である。エンジン７５は、主要な動力源であり、例えば、ガソリンエンジンなどである。エンジン７５を動力源とする場合、エンジン７５の駆動力（回転力）は、例えば、駆動部である差動装置７８、トランスミッション８０およびクラッチ８１を介して前輪８６または後輪８８に伝達される。なお、エンジン７５の回転力は発電機７９にも伝達され、その回転力により発電機７９が交流電力を発生させると共に、その交流電力はインバータ８３を介して直流電力に変換され、電源７６に蓄積される。一方、変換部であるモータ７７を動力源とする場合、電源７６から供給された電力（直流電力）がインバータ８２を介して交流電力に変換され、その交流電力によりモータ７７が駆動する。このモータ７７により電力から変換された駆動力（回転力）は、例えば、駆動部である差動装置７８、トランスミッション８０およびクラッチ８１を介して前輪８６または後輪８８に伝達される。
【０１３０】
なお、図示しない制動機構により電動車両が減速すると、その減速時の抵抗力がモータ７７に回転力として伝達され、その回転力によりモータ７７が交流電力を発生させるようにしてもよい。この交流電力はインバータ８２を介して直流電力に変換され、その直流回生電力は電源７６に蓄積されることが好ましい。
【０１３１】
制御部７４は、電動車両全体の動作を制御するものであり、例えば、ＣＰＵなどを含んでいる。電源７６は、１または２以上の二次電池（図示せず）を含んでいる。この電源７６は、外部電源と接続され、その外部電源から電力供給を受けることで電力を蓄積可能になっていてもよい。各種センサ８４は、例えば、エンジン７５の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）を制御するために用いられる。この各種センサ８４は、例えば、速度センサ、加速度センサ、エンジン回転数センサなどを含んでいる。
【０１３２】
なお、上記では電動車両としてハイブリッド自動車について説明したが、電動車両は、エンジン７５を用いずに電源７６およびモータ７７だけを用いて作動する車両（電気自動車）でもよい。
【０１３３】
＜２−３．電力貯蔵システム＞
図７は、電力貯蔵システムのブロック構成を表している。この電力貯蔵システムは、例えば、図７に示したように、一般住宅または商業用ビルなどの家屋８９の内部に、制御部９０と、電源９１と、スマートメータ９２と、パワーハブ９３とを備えている。
【０１３４】
ここでは、電源９１は、例えば、家屋８９の内部に設置された電気機器９４に接続されていると共に、家屋８９の外部に停車された電動車両９６に接続可能になっている。また、電源９１は、例えば、家屋８９に設置された自家発電機９５にパワーハブ９３を介して接続されていると共に、スマートメータ９２およびパワーハブ９３を介して外部の集中型電力系統９７に接続可能になっている。
【０１３５】
なお、電気機器９４は、例えば、冷蔵庫、エアコン、テレビまたは給湯器などの１または２以上の家電製品を含んでいる。自家発電機９５は、例えば、太陽光発電機または風力発電機などの１種類または２種類以上である。電動車両９６は、例えば、電気自動車、電気バイクまたはハイブリッド自動車などの１種類または２種類以上である。集中型電力系統９７は、例えば、火力発電所、原子力発電所、水力発電所または風力発電所などの１種類または２種類以上である。
【０１３６】
制御部９０は、電力貯蔵システム全体の動作（電源９１の使用状態を含む）を制御するものであり、例えば、ＣＰＵなどを含んでいる。電源９１は、１または２以上の二次電池（図示せず）を含んでいる。スマートメータ９２は、例えば、電力需要側の家屋８９に設置されるネットワーク対応型の電力計であり、電力供給側と通信可能になっている。これに伴い、スマートメータ９２は、例えば、必要に応じて外部と通信しながら、家屋８９における需要・供給のバランスを制御し、効率的で安定したエネルギー供給を可能にするようになっている。
【０１３７】
この電力貯蔵システムでは、例えば、外部電源である集中型電力系統９７からスマートメータ９２およびパワーハブ９３を介して電源９１に電力が蓄積されると共に、独立電源である太陽光発電機９５からパワーハブ９３を介して電源９１に電力が蓄積される。この電源９１に蓄積された電力は、制御部９１の指示に応じて、必要に応じて電気機器９４または電動車両９６に供給されるため、その電気機器９４が稼働可能になると共に、電動車両９６が充電可能になる。すなわち、電力貯蔵システムは、電源９１を用いて、家屋８９内における電力の蓄積および供給を可能にするシステムである。
【０１３８】
電源９１に蓄積された電力は、任意に利用可能である。このため、例えば、電気使用量が安い深夜に集中型電力系統９７から電源９１に電力を蓄積しておき、その電源９１に蓄積しておいた電力を電気使用量が高い日中に用いることができる。
【０１３９】
なお、上記した電力貯蔵システムは、１戸（１世帯）ごとに設置されていてもよいし、複数戸（複数世帯）ごとに設置されていてもよい。
【０１４０】
＜２−４．電動工具＞
図８は、電動工具のブロック構成を表している。この電動工具は、例えば、図８に示したように、電動ドリルであり、プラスチック材料などにより形成された工具本体９８の内部に、制御部９９と、電源１００とを備えている。この工具本体９８には、例えば、可動部であるドリル部１０１が稼働（回転）可能に取り付けられている。
【０１４１】
制御部９９は、電動工具全体の動作（電源１００の使用状態を含む）を制御するものであり、例えば、ＣＰＵなどを含んでいる。電源１００は、１または２以上の二次電池（図示せず）を含んでいる。この制御物９９は、図示しない動作スイッチの操作に応じて、必要に応じて電源１００からドリル部１０１に電力を供給して可動させるようになっている。
【実施例】
【０１４２】
本技術の具体的な実施例について、詳細に説明する。
【０１４３】
（実験例１−１〜１−１８）
以下の手順により、図３および図４に示したラミネートフィルム型のリチウムイオン二次電池を作製した。
【０１４４】
正極３３を作製する場合には、正極活物質（ＬｉＣｏＯ2 ）９４質量部と、正極結着剤（ポリフッ化ビニリデン：ＰＶＤＦ）３質量部と、正極導電剤（黒鉛）３質量部とを混合して正極合剤とした。続いて、有機溶剤（Ｎ−メチル−２−ピロリドン：ＮＭＰ）に正極合剤を分散させて正極合剤スラリーとした。続いて、正極集電体３３Ａ（１０μｍ厚のアルミニウム箔）の両面に正極合剤スラリーを塗布してから乾燥させて正極活物質層３３Ｂを形成したのち、その正極活物質層３３Ｂを圧縮成型（片面側の厚さ＝３０μｍ，体積密度＝３．４ｇ／ｃｍ3 ）した。こののち、正極活物質層３３Ｂが形成された正極集電体３３Ａを帯状（幅＝５０ｍｍ×長さ＝３００ｍｍ）に切断した。
【０１４５】
負極３４を作製する場合には、負極活物質（炭素材料であるメソカーボンマイクロビーズ）９７質量部と、負極結着剤（ＰＶＤＦ）３質量部とを混合して負極合剤とした。続いて、有機溶剤（ＮＭＰ）に負極合剤を分散させて負極合剤スラリーとした。続いて、負極集電体３４Ａ（１０μｍ厚の銅箔）の両面に負極合剤スラリーを塗布してから乾燥させて負極活物質層３４Ｂを形成したのち、その負極活物質層３４Ｂを圧縮成型（片面側の厚さ＝３０μｍ，体積密度＝１．８ｇ／ｃｍ3 ）した。こののち、負極活物質層３４Ｂが形成された負極集電体３４Ａを帯状（幅＝５０ｍｍ×長さ＝３００ｍｍ）に切断した。
【０１４６】
電解液を調製する場合には、溶媒（炭酸エチレン（ＥＣ）および炭酸ジエチル（ＤＥＣ））に電解質塩（ＬｉＰＦ6 ）を溶解させたのち、必要に応じてアルキル炭酸塩等を加えた。この場合には、溶媒の混合比（重量比）をＥＣ：ＤＥＣ＝３０：７０、電解質塩の含有量を溶媒に対して０．９ｍｏｌ／ｋｇとした。
【０１４７】
アルキル炭酸塩等の種類および含有量は、表１に示した通りである。アルキル炭酸塩としては、炭素数が５〜２２である直鎖状または分岐状のアルキル炭酸リチウムを用いた。この他、比較のために、炭酸ジアルキル（炭酸ジテトラデシル）、ＰＥＧ−ＰＰＧブロックコポリマー（ＢＡＳＦ株式会社製のPluronic-F127 ）、アルキルスルホン酸（パーフルオロオクタンスルホン酸リチウム）、カルボン酸エステル（カプリン酸メチル）またはカルボン酸リチウム（カプリン酸リチウム）を用いた。
【０１４８】
二次電池を組み立てる場合には、正極集電体３３Ａの一端にＡｌ製の正極リード５１を溶接すると共に、負極集電体３４Ａの一端にＮｉ製の負極リード５２を溶接した。続いて、正極３３と、セパレータ３５と、負極３４と、セパレータ３５とをこの順に積層した。このセパレータ３５は、基材層（多孔質膜である７μｍ厚の微多孔性ポリエチレンフィルム）の両面に高分子化合物層（２μｍ厚のＰＶＤＦ）が形成されたものである。続いて、積層体を長手方向に巻回させて、巻回電極体３０の前駆体である巻回体を形成したのち、その巻き終わり部分を保護テープ５７（粘着テープ）で固定した。続いて、外装部材６０の間に巻回体を挟み込んだのち、一辺を除く外周縁部同士を熱融着して、袋状の外装部材６０の内部に巻回体を収納した。この外装部材６０は、外側から、３０μｍ厚のナイロンフィルム、４０μｍ厚のアルミニウム箔および３０μｍ厚の無延伸ポリプロピレンフィルムが積層されたアルミラミネートフィルムである。続いて、外装部材６０の開口部から電解液２ｇを注入してセパレータ５５に含浸させて巻回電極体５０を作製した。最後に、真空雰囲気中で熱融着法を用いて外装部材６０の開口部を封止した。これにより、二次電池が完成した。
【０１４９】
なお、アルキル炭酸塩を用いない場合には、必要に応じて、組み立て後の二次電池を１２時間放置して、正極３３および負極３４に対する電解液の含浸を促進させた。
【０１５０】
二次電池の電池特性として、初回電池容量特性、サイクル特性および抵抗特性を調べたところ、表１に示した結果が得られた。なお、表１には、確認までに、アルキル炭酸塩におけるアルキル基の構造（直鎖状または分岐状）と共に、その主鎖および側鎖の炭素数を示している。
【０１５１】
初回電池容量特性を調べる場合には、常温環境中（２３℃）で二次電池を８００ｍＡの電流で１サイクル充放電させて放電容量（初回容量：ｍＡｈ）を測定した。
【０１５２】
サイクル特性を調べる場合には、常温環境中（２３℃）で二次電池を１サイクル充放電させて放電容量（ｍＡｈ）を測定したのち、同環境中でサイクル数の合計が３００サイクルになるまで充放電を繰り返して放電容量（ｍＡｈ）を測定した。この結果から、容量維持率（％）＝（３００サイクル目の放電容量／１サイクル目の放電容量）×１００を算出した。充放電時には、１Ｃの電流で上限電圧４．２Ｖに到達するまで定電流定電圧充電したのち、１Ｃの電流で終止電圧３．０Ｖに到達するまで定電流放電した。「１Ｃ」とは、電池容量（理論容量）を１時間で放電しきる電流値である。
【０１５３】
抵抗特性を調べる場合には、サイクル特性を調べる過程で、１サイクル目の充電時（充電電圧＝４．２Ｖ）に二次電池の抵抗（１ｋＨｚ交流インピーダンス：ｍΩ）を測定したのち、３００サイクル目における同条件の充電時に再び抵抗を測定した。この結果から、抵抗変化（ｍΩ）＝（３００サイクル目の抵抗−１サイクル目の抵抗）を算出した。
【０１５４】
【表１】
【０１５５】
直鎖状のアルキル基の炭素数または分岐状のアルキル基における主鎖の炭素数が８〜２０であるアルキル炭酸塩を用いた場合（実験例１−１〜１−７）には、良好な結果が得られた。すなわち、アルキル炭酸塩を用いていない場合（実験例１−８，１−９）や、炭素数が上記範囲外であるアルキル炭酸塩を用いた場合（実験例１−１０〜１−１３）と比較して、初回容量および容量維持率が増加すると共に、特に抵抗変化が大幅に減少した。この結果は、アルキル炭酸塩におけるアルキル基の炭素数が適正範囲内であると、界面活性剤としての機能が効果的に発揮されるため、初回容量および容量維持率の双方が増加する一方で抵抗変化だけが減少するという特異的な利点が得られることを表している。
【０１５６】
なお、アルキル炭酸塩等を含んでいない電解液を１２時間放置した場合（実験例１−９）には、正極３３および負極３４に対する電解液の含浸が進行したため、初回容量および容量維持率が僅かに増加すると共に抵抗変化も僅かに減少した。しかしながら、その後さらに放置してもこれ以上の改善は見られず、初回容量、容量維持率および抵抗変化は、アルキル基の炭素数が適正範囲内であるアルキル炭酸塩を用いた場合（実験例１−１〜１−７）に遠く及ばなかった。
【０１５７】
特に、アルキル基の炭素数が適正範囲内であるアルキル炭酸塩を用いた場合には、そのアルキル基が分岐状であると（実験例１−２，１−４）、直鎖状である場合（実験例１−１，１−３）と比較して初回容量が増加した。この結果は、アルキル基が疎水性の側鎖を有すると、疎水性の正極活物質層３３および負極活物質層３４に対してアルキル炭酸塩が配位しやすくなるため、電解液の浸透性がより向上することを表している。
【０１５８】
また、アルキル基が分岐状である場合には、そのアルキル基の総炭素数が２０以下であると（実験例１−４）、２０よりも大きい場合（実験例１−５）と比較して、初回容量および容量維持率が増加すると共に抵抗変化が減少した。
【０１５９】
ここで、アルキル炭酸塩の代わりに炭酸ジアルキル、アルキルスルホン酸、カルボン酸エステルまたはカルボン酸リチウムを用いた場合（実験例１−１４〜１−１８）には、その種類によっては初回容量または容量維持率が僅かに増加すると共に抵抗変化が僅かに減少する程度であった。この結果は、炭酸ジアルキル等は、アルキル基の炭素数が適正範囲内であるアルキル炭酸塩とは異なり、効果的かつ特異的な界面活性剤としての機能を発揮し得ないことを表している。
【０１６０】
（実験例２−１〜２−４）
表２に示したようにアルキル炭酸塩の含有量を変更したことを除き、実験例１−１と同様の手順により二次電池を作製して諸特性を調べた。
【０１６１】
【表２】
【０１６２】
アルキル基の炭素数が適正範囲内であるアルキル炭酸塩を用いた場合には、そのアルキル炭酸塩の含有量に依存せずに、高い初回容量および容量維持率が得られると共に抵抗変化が減少した。この場合には、アルキル炭酸塩の含有量が０．００５重量％〜２重量％であると、良好な結果が得られた。
【０１６３】
（実験例３−１〜３−４）
表３に示したように、電解液の代わりに正極３３または負極３４にアルキル炭酸塩を含有させたことを除き、実験例１−１と同様の手順により二次電池を作製して諸特性を調べた。正極３３を作製する場合には、正極活物質、正極結着剤および正極導電剤を混合したのち、全体に対して所定量となるようにアルキル炭酸塩を加えた。負極３４を作製する場合でも同様に、負極活物質、負極結着剤および負極導電剤を混合したのち、全体に対して所定量となるようにアルキル炭酸塩を加えた。
【０１６４】
【表３】
【０１６５】
正極３３または負極３４にアルキル炭酸塩を含有させても、表１と同様の結果が得られた。すなわち、正極３３または負極３４がアルキル炭酸塩を含んでいると、初回容量および容量維持率が増加すると共に抵抗変化が大幅に減少した。この場合には、アルキル炭酸塩の含有量が０．５重量％〜１重量％であると、良好な結果が得られた。
【０１６６】
表１〜表３の結果から、正極２１、負極２２および電解液のうちの少なくとも１つがアルキル炭酸塩を含んでいると、電池特性が向上することが確認された。
【０１６７】
以上、実施形態および実施例を挙げて本技術を説明したが、本技術は、実施形態および実施例で説明した態様に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、本技術の正極活物質は、負極の容量がリチウムイオンの吸蔵放出による容量とリチウム金属の析出溶解に伴う容量とを含み、それらの容量の和により表されるリチウムイオン二次電池についても、同様に適用可能である。この場合には、負極材料の充電可能な容量が正極の放電容量よりも小さくなるように設定される。
【０１６８】
また、実施形態および実施例では、電池構造が円筒型またはラミネートフィルム型であると共に、電池素子が巻回構造を有する場合を例に挙げて説明したが、これに限られない。本技術のリチウムイオン二次電池は、コイン型、角型またはボタン型などの他の電池構造を有する場合や、電池素子が積層構造などの他の構造を有する場合についても同様に適用可能である。
【０１６９】
なお、本技術は以下のような構成を取ることも可能である。
（１）
正極および負極と共に電解液を備え、
前記正極、前記負極および前記電解液のうちの少なくとも１つは下記の式（１）で表されるアルキル炭酸塩を含む、
二次電池。
Ｒ−Ｏ−Ｃ（＝Ｏ）−Ｏ−Ｘ ・・・（１）
（Ｒは炭素数が８〜２０である直鎖状のアルキル基またはハロゲン化アルキル基、あるいは、主鎖の炭素数が８〜２０である分岐状のアルキル基またはハロゲン化アルキル基である。Ｘはアルカリ金属元素である。）
（２）
前記分岐状のアルキル基またはハロゲン化アルキル基の総炭素数は２０以下である、
上記（１）に記載の二次電池。
（３）
前記式（１）中のＸはＬｉである、
上記（１）または（２）に記載の二次電池。
（４）
前記アルキル炭酸塩は、オクチル炭酸リチウム、ノニル炭酸リチウム、デシル炭酸リチウム、ウンデシル炭酸リチウム、ドデシル炭酸リチウム、トリデシル炭酸リチウム、テトラデシル炭酸リチウム、ペンタデシル炭酸リチウム、ヘキサデシル炭酸リチウム、ヘプタデシル炭酸リチウム、オクタデシル炭酸リチウム、ノナデシル炭酸リチウム、エイコシル炭酸リチウム、２−ブチルオクチル炭酸リチウム、２−ヘキシルデシル炭酸リチウム、２−オクチルドデシル炭酸リチウムおよびそれらのハロゲン化物のうちの少なくとも１種である、
上記（１）ないし（３）のいずれかに記載の二次電池。
（５）
前記電解液は前記アルキル炭酸塩を含み、前記電解液における前記アルキル炭酸塩の含有量は０．００５重量％〜２重量％である、
上記（１）ないし（４）のいずれかに記載の二次電池。
（６）
前記正極は正極活物質層を含むと共に前記負極は負極活物質層を含み、
前記正極活物質層および前記負極活物質層のうちの少なくとも一方は前記アルキル炭酸塩を含み、前記正極活物質層または前記負極活物質層における前記アルキル炭酸塩の含有量は０．５重量％〜１重量％である、
上記（１）ないし（４）のいずれかに記載の二次電池。
（７）
リチウムイオン二次電池である、
上記（１）ないし（６）のいずれかに記載の二次電池。
（８）
上記（１）ないし（７）のいずれかに記載の二次電池と、
その二次電池の使用状態を制御する制御部と、
その制御部の指示に応じて前記二次電池の使用状態を切り換えるスイッチ部と
を備え、
前記二次電池は正極および負極と共に電解液を備え、
前記正極、前記負極および前記電解液のうちの少なくとも１つは下記の式（１）で表されるアルキル炭酸塩を含む、
電池パック。
Ｒ−Ｏ−Ｃ（＝Ｏ）−Ｏ−Ｘ ・・・（１）
（Ｒは炭素数が８〜２０である直鎖状のアルキル基またはハロゲン化アルキル基、あるいは、主鎖の炭素数が８〜２０である分岐状のアルキル基またはハロゲン化アルキル基である。Ｘはアルカリ金属元素である。）
（９）
上記（１）ないし（７）のいずれかに記載の二次電池と、
その二次電池から供給された電力を駆動力に変換する変換部と、
その駆動力に応じて駆動する駆動部と、
前記二次電池の使用状態を制御する制御部と
を備え、
前記二次電池は正極および負極と共に電解液を備え、
前記正極、前記負極および前記電解液のうちの少なくとも１つは下記の式（１）で表されるアルキル炭酸塩を含む、
電動車両。
Ｒ−Ｏ−Ｃ（＝Ｏ）−Ｏ−Ｘ ・・・（１）
（Ｒは炭素数が８〜２０である直鎖状のアルキル基またはハロゲン化アルキル基、あるいは、主鎖の炭素数が８〜２０である分岐状のアルキル基またはハロゲン化アルキル基である。Ｘはアルカリ金属元素である。）
（１０）
上記（１）ないし（７）のいずれかに記載の二次電池と、
１または２以上の電気機器と、
前記二次電池からの前記電気機器に対する電力供給を制御する制御部と
を備え、
前記二次電池は正極および負極と共に電解液を備え、
前記正極、前記負極および前記電解液のうちの少なくとも１つは下記の式（１）で表されるアルキル炭酸塩を含む、
電力貯蔵システム。
Ｒ−Ｏ−Ｃ（＝Ｏ）−Ｏ−Ｘ ・・・（１）
（Ｒは炭素数が８〜２０である直鎖状のアルキル基またはハロゲン化アルキル基、あるいは、主鎖の炭素数が８〜２０である分岐状のアルキル基またはハロゲン化アルキル基である。Ｘはアルカリ金属元素である。）
（１１）
上記（１）ないし（７）のいずれかに記載の二次電池と、
その二次電池から電力を供給される可動部と
を備え、
前記二次電池は正極および負極と共に電解液を備え、
前記正極、前記負極および前記電解液のうちの少なくとも１つは下記の式（１）で表されるアルキル炭酸塩を含む、
電動工具。
Ｒ−Ｏ−Ｃ（＝Ｏ）−Ｏ−Ｘ ・・・（１）
（Ｒは炭素数が８〜２０である直鎖状のアルキル基またはハロゲン化アルキル基、あるいは、主鎖の炭素数が８〜２０である分岐状のアルキル基またはハロゲン化アルキル基である。Ｘはアルカリ金属元素である。）
（１２）
上記（１）ないし（７）のいずれかに記載の二次電池を電力供給源として備え、
前記二次電池は正極および負極と共に電解液を備え、
前記正極、前記負極および前記電解液のうちの少なくとも１つは下記の式（１）で表されるアルキル炭酸塩を含む、
電子機器。
Ｒ−Ｏ−Ｃ（＝Ｏ）−Ｏ−Ｘ ・・・（１）
（Ｒは炭素数が８〜２０である直鎖状のアルキル基またはハロゲン化アルキル基、あるいは、主鎖の炭素数が８〜２０である分岐状のアルキル基またはハロゲン化アルキル基である。Ｘはアルカリ金属元素である。）
【符号の説明】
【０１７０】
１１…電池缶、２０，３０…巻回電極体、２１，３３…正極、２１Ａ，３３Ａ…正極集電体、２１Ｂ，３３Ｂ…正極活物質層、２１Ｃ，２２Ｃ，２３Ｃ…被覆層、２２，３４…負極、２２Ａ，３４Ａ…負極集電体、２２Ｂ，３４Ｂ…負極活物質層、２３，３５…セパレータ、２３Ａ…基材層、３６…電解質層、４０…外装部材。
【技術分野】
【０００１】
本技術は、正極および負極と共に電解液を備えた二次電池、ならびにその二次電池を用いた電池パック、電動車両、電力貯蔵システム、電動工具および電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話機または携帯情報端末機器（ＰＤＡ）などの多様な電子機器が広く普及しており、そのさらなる小型化、軽量化および長寿命化が強く求められている。これに伴い、電源として、電池、特に小型かつ軽量で高エネルギー密度を得ることが可能な二次電池の開発が進められている。この二次電池は、最近では、電子機器などに着脱可能に搭載される電池パック、電気自動車などの電動車両、家庭用電力サーバなどの電力貯蔵システム、または電動ドリルなどの電動工具に代表される多様な用途への適用も検討されている。
【０００３】
二次電池としては、さまざまな充放電原理を利用するものが広く提案されているが、中でも、電極反応物質の吸蔵放出を利用するものが有望視されている。鉛電池およびニッケルカドミウム電池などよりも高いエネルギー密度が得られるからである。
【０００４】
二次電池は、正極および負極と共に電解液を備えている。正極の正極活物質層は、電極反応物質を吸蔵放出可能である正極活物質と共に、結着剤などの他の材料を含んでいる。負極の負極活物質層は、電極反応物質を吸蔵放出可能である負極活物質と共に、結着剤などの他の材料を含んでいる。電解液は、溶媒および電解質塩を含んでいる。
【０００５】
一般的に、正極活物質としてはＬｉＣｏＯ2 などのリチウム遷移金属複合酸化物が用いられている共に、負極活物質としては黒鉛などの炭素材料が用いられている。また、電解液の溶媒としては、高誘電率溶媒である環状炭酸エステルと低粘度溶媒である鎖状炭酸エステルとの混合溶媒などが用いられている。この混合溶媒は、ＬｉＰＦ6 などの電解質塩を十分に溶解またはイオン解離させることができる極性溶媒であると共に、充放電時にイオンを迅速に伝達できる非プロトン性溶媒である。
【０００６】
この混合溶媒を用いた電解液は、極性による相互作用に起因して、高い粘性および表面張力を示す傾向にある。この場合には、正極活物質層または負極活物質層にポリフッ化ビニリデンなどの結着剤が含まれていると、電解液の親和性が低くなるため、正極活物質層または負極活物質層に対する電解液の浸透速度が遅くなる。これにより、二次電池の製造工程で電解液の浸透作業に時間を要するため、生産効率の低下を招く。また、電解液が十分に浸透されていない正極または負極は充放電反応に実質的に関与できないため、電池容量の低下も招く。
【０００７】
そこで、正極または負極に対する電解液の浸透性を改善するために、正極、負極または電解液に、極性部分と非極性部分とを有する界面活性剤を含有させることが提案されている（例えば、特許文献１，２参照。）。この場合には、初回の充放電時に電極反応物質を供給して不可逆容量を減少させるために、アルキル基の炭素数が１〜４であるアルキル炭酸リチウムを用いることも提案されている（例えば、特許文献３参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開１９９５−２６３０２７号公報
【特許文献２】特表２００９−５２６３４９号公報
【特許文献３】特許第４２７０９０４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
二次電池に一般的に用いられている界面活性剤は、カチオン系、アニオン系、両性系またはノニオン系の界面活性剤や、フッ化炭素鎖を有するフッ素系の界面活性剤などである。これらの界面活性剤は表面張力を低下させる性質が強いため、正極活物質または負極活物質に対する電解液の接触性（濡れ性）が改善される一方で、非プロトン性溶媒よりも耐酸化還元性が低くなる。このため、電池特性を十分に改善できているとは言えない。
【００１０】
本技術はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、優れた電池特性を得ることが可能な二次電池、電池パック、電動車両、電力貯蔵システム、電動工具および電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本技術の二次電池は、正極および負極と共に電解液を備え、その正極、負極および電解液のうちの少なくとも１つが下記の式（１）で表されるアルキル炭酸塩を含むものである。また、本技術の電池パック、電動車両、電力貯蔵システム、電動工具および電子機器は、上記した本技術の二次電池を用いたものである。
【００１２】
Ｒ−Ｏ−Ｃ（＝Ｏ）−Ｏ−Ｘ ・・・（１）
（Ｒは炭素数が８〜２０である直鎖状のアルキル基またはハロゲン化アルキル基、あるいは、主鎖の炭素数が８〜２０である分岐状のアルキル基またはハロゲン化アルキル基である。Ｘはアルカリ金属元素である。）
【００１３】
式（１）中のＲに関して、分岐状のアルキル基またはハロゲン化アルキル基における「主鎖」とは、１または２以上の側鎖が結合されている共通の炭素鎖である。一例を挙げると、Ｒが２−ブチル−オクチル基である場合には、主鎖はオクチル基（炭素数＝８）であると共に側鎖はブチル基（炭素数＝４）である。また、Ｒが２−オクチル−ドデシル基である場合には、主鎖はドデシル基（炭素数＝１２）であると共に側鎖はオクチル基（炭素数＝８）である。なお、「ハロゲン化アルキル基」とは、アルキル基のうちの少なくとも１つの水素基がハロゲン基により置換されたものである。
【発明の効果】
【００１４】
本技術の二次電池によれば、正極、負極および電解液のうちの少なくとも１つが式（１）に示したアルキル炭酸塩を含んでいるので、優れた電池特性を得ることができる。また、本技術の二次電池を用いた電池パック、電動車両、電力貯蔵システム、電動工具および電子機器でも同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本技術の一実施形態の二次電池（円筒型）の構成を表す断面図である。
【図２】図１に示した巻回電極体の一部を拡大して表す断面図である。
【図３】本技術の一実施形態の他の二次電池（ラミネートフィルム型）の構成を表す斜視図である。
【図４】図３に示した巻回電極体のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図である。
【図５】二次電池の適用例（電池パック）の構成を表すブロック図である。
【図６】二次電池の適用例（電動車両）の構成を表すブロック図である。
【図７】二次電池の適用例（電力貯蔵システム）の構成を表すブロック図である。
【図８】二次電池の適用例（電動工具）の構成を表すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本技術の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明する順序は、下記の通りである。
１．二次電池
１−１．円筒型
１−２．ラミネートフィルム型
２．二次電池の用途
２−１．電池パック
２−２．電動車両
２−３．電力貯蔵システム
２−４．電動工具
【００１７】
＜１．二次電池／１−１．円筒型＞
図１および図２は、本技術の一実施形態における二次電池の断面構成を表しており、図２では、図１に示した巻回電極体２０の一部を拡大している。
【００１８】
［二次電池の全体構成］
この二次電池は、例えば、電極反応物質であるリチウムイオンの吸蔵放出により電池容量が得られるリチウムイオン二次電池（以下、単に「二次電池」という。）である。
【００１９】
ここで説明する二次電池は、いわゆる円筒型である。この二次電池では、ほぼ中空円柱状の電池缶１１の内部に、巻回電極体２０と、一対の絶縁板１２，１３とが収納されている。巻回電極体２０は、例えば、セパレータ２３を介して正極２１と負極２２とが積層および巻回されたものである。
【００２０】
電池缶１１は、一端部が閉鎖されると共に他端部が開放された中空構造を有していると共に、例えば、Ｆｅ、Ａｌまたはそれらの合金などにより形成されている。なお、電池缶１１の表面にＮｉなどが鍍金されていてもよい。一対の絶縁板１２，１３は、巻回電極体２０を上下から挟むと共にその巻回周面に対して垂直に延在するように配置されている。
【００２１】
電池缶１１の開放端部には、電池蓋１４、安全弁機構１５および熱感抵抗素子（ＰＴＣ素子）１６がガスケット１７を介してかしめられている。これにより、電池缶１１は密閉されている。電池蓋１４は、例えば、電池缶１１と同様の材料により形成されている。安全弁機構１５および熱感抵抗素子１６は、電池蓋１４の内側に設けられており、その安全弁機構１５は、熱感抵抗素子１６を介して電池蓋１４と電気的に接続されている。この安全弁機構１５では、内部短絡、または外部からの加熱などに起因して内圧が一定以上になると、ディスク板１５Ａが反転して電池蓋１４と巻回電極体２０との間の電気的接続を切断するようになっている。熱感抵抗素子１６は、大電流に起因する異常な発熱を防止するものである。この熱感抵抗素子１６では、温度が上昇すると、それに応じて抵抗が増加するようになっている。ガスケット１７は、例えば、絶縁材料により形成されており、その表面には、アスファルトが塗布されていてもよい。
【００２２】
巻回電極体２０の中心には、センターピン２４が挿入されていてもよい。正極２１には、例えば、Ａｌなどの導電性材料により形成された正極リード２５が接続されていると共に、負極２２には、例えば、Ｎｉなどの導電性材料により形成された負極リード２６が接続されている。正極リード２５は、安全弁機構１５に溶接などされており、電池蓋１４と電気的に接続されていると共に、負極リード２６は、電池缶１１に溶接などされており、その電池缶１１と電気的に接続されている。
【００２３】
［正極］
正極２１は、例えば、正極集電体２１Ａの片面または両面に正極活物質層２１Ｂが設けられたものである。正極集電体２１Ａは、例えば、Ａｌ、Ｎｉまたはステンレスなどの導電性材料により形成されている。
【００２４】
正極活物質層２１Ｂは、正極活物質として、リチウムイオンを吸蔵放出可能である正極材料のいずれか１種類あるいは２種類以上を含んでおり、必要に応じて正極結着剤または正極導電剤などの他の材料を含んでいてもよい。
【００２５】
正極材料は、リチウム含有化合物であることが好ましい。高いエネルギー密度が得られるからである。このリチウム含有化合物は、例えば、Ｌｉと遷移金属元素とを構成元素として含む複合酸化物や、Ｌｉと遷移金属元素とを構成元素として含むリン酸化合物などである。中でも、遷移金属元素は、Ｃｏ、Ｎｉ、ＭｎおよびＦｅのいずれか１種類または２種類以上であることが好ましい。より高い電圧が得られるからである。その化学式は、例えば、Ｌｉx Ｍ１Ｏ2 あるいはＬｉy Ｍ２ＰＯ4 で表される。式中、Ｍ１およびＭ２は、１種類以上の遷移金属元素を表す。ｘおよびｙの値は、充放電状態に応じて異なるが、通常、０．０５≦ｘ≦１．１０、０．０５≦ｙ≦１．１０である。
【００２６】
Ｌｉと遷移金属元素とを含む複合酸化物は、例えば、Ｌｉx ＣｏＯ2 、Ｌｉx ＮｉＯ2 、または式（１０）で表されるＬｉＮｉ系複合酸化物などである。Ｌｉと遷移金属元素とを含むリン酸化合物は、例えば、ＬｉＦｅＰＯ4 またはＬｉＦｅ1-u Ｍｎu ＰＯ4 （ｕ＜１）などである。高い電池容量が得られると共に、優れたサイクル特性も得られるからである。なお、正極材料は、上記以外の材料でもよい。
【００２７】
ＬｉＮｉ1-z Ｍz Ｏ2 …（１０）
（ＭはＣｏ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ａｌ、Ｖ、Ｓｎ、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｚｒ、Ｍｏ、Ｔｃ、Ｒｕ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｙｂ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｂａ、Ｂ、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｇａ、Ｐ、ＳｂおよびＮｂのうちの少なくとも１種であり、ｚは０．００５＜ｚ＜０．５である。）
【００２８】
この他、正極材料は、例えば、酸化物、二硫化物、カルコゲン化物または導電性高分子などでもよい。酸化物は、例えば、酸化チタン、酸化バナジウムまたは二酸化マンガンなどである。二硫化物は、例えば、二硫化チタンまたは硫化モリブデンなどである。カルコゲン化物は、例えば、セレン化ニオブなどである。導電性高分子は、例えば、硫黄、ポリアニリンまたはポリチオフェンなどである。
【００２９】
正極結着剤は、例えば、合成ゴムまたは高分子材料などのいずれか１種類または２種類以上である。合成ゴムは、例えば、スチレンブタジエン系ゴム、フッ素系ゴムまたはエチレンプロピレンジエンなどである。高分子材料は、例えば、ポリフッ化ビニリデンまたはポリイミドなどである。
【００３０】
正極導電剤は、例えば、炭素材料などのいずれか１種類または２種類以上である。炭素材料は、例えば、黒鉛、カーボンブラック、アセチレンブラックまたはケチェンブラックなどである。なお、正極導電剤は、導電性を有する材料であれば、金属材料または導電性高分子などでもよい。
【００３１】
［負極］
負極２２は、例えば、負極集電体２２Ａの片面または両面に負極活物質層２２Ｂが設けられたものである。
【００３２】
負極集電体２２Ａは、例えば、Ｃｕ、Ｎｉまたはステンレスなどの導電性材料により形成されている。この負極集電体２２Ａの表面は、粗面化されていることが好ましい。いわゆるアンカー効果により、負極集電体２２Ａに対する負極活物質層２２Ｂの密着性が向上するからである。この場合には、少なくとも負極活物質層２２Ｂと対向する領域で負極集電体２２Ａの表面が粗面化されていればよい。粗面化の方法は、例えば、電解処理により微粒子を形成する方法などである。この電解処理とは、電解槽中で電解法により負極集電体２２Ａの表面に微粒子を形成して凹凸を設ける方法である。電解法により作製された銅箔は、一般に電解銅箔と呼ばれている。
【００３３】
負極活物質層２２Ｂは、負極活物質として、リチウムイオンを吸蔵放出可能である負極材料のいずれか１種類または２種類以上を含んでおり、必要に応じて負極結着剤または負極導電剤などの他の材料を含んでいてもよい。なお、負極結着剤および負極導電剤に関する詳細は、例えば、それぞれ正極結着剤および正極導電剤と同様である。この負極活物質層２２Ｂでは、例えば、充放電時にＬｉ金属が意図せずに析出することを防止するために、負極材料の充電可能な容量は正極２１の放電容量よりも大きいことが好ましい。
【００３４】
負極材料は、例えば、炭素材料である。リチウムイオンの吸蔵放出時における結晶構造の変化が非常に少ないため、高いエネルギー密度および優れたサイクル特性が得られるからである。また、負極導電剤としても機能するからである。この炭素材料は、例えば、易黒鉛化性炭素、（００２）面の面間隔が０．３７ｎｍ以上の難黒鉛化性炭素、または（００２）面の面間隔が０．３４ｎｍ以下の黒鉛などである。より具体的には、熱分解炭素類、コークス類、ガラス状炭素繊維、有機高分子化合物焼成体、活性炭またはカーボンブラック類などである。このうち、コークス類には、ピッチコークス、ニードルコークスまたは石油コークスなどが含まれる。有機高分子化合物焼成体は、フェノール樹脂あるいはフラン樹脂などの高分子化合物が適当な温度で焼成（炭素化）されたものである。この他、炭素材料は、約１０００℃以下で熱処理された低結晶性炭素または非晶質炭素でもよい。なお、炭素材料の形状は、繊維状、球状、粒状または鱗片状のいずれでもよい。
【００３５】
また、負極材料は、例えば、金属元素または半金属元素のいずれか１種類または２種類を構成元素として含む材料（金属系材料）である。高いエネルギー密度が得られるからである。この金属系材料は、単体、合金または化合物でもよいし、それらの２種類以上でもよいし、それらの１種類または２種類以上の相を少なくとも一部に有するものでもよい。なお、合金には、２種類以上の金属元素からなる材料に加えて、１種類以上の金属元素と１種類以上の半金属元素とを含む材料も含まれる。また、合金は、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、またはそれらの２種類以上の共存物などがある。
【００３６】
上記した金属元素または半金属元素は、例えば、Ｌｉと合金を形成可能な金属元素または半金属元素であり、具体的には、以下の元素の１種類または２種類以上である。Ｍｇ、Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｂｉ、Ｃｄ、Ａｇ、Ｚｎ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｙ、ＰｄまたはＰｔである。中でも、ＳｉおよびＳｎのうちの少なくとも一方が好ましい。リチウムイオンを吸蔵放出する能力が優れているため、高いエネルギー密度が得られるからである。
【００３７】
ＳｉおよびＳｎのうちの少なくとも一方を含む材料は、ＳｉまたはＳｎの単体、合金または化合物でもよいし、それらの２種類以上でもよいし、それらの１種類または２種類以上の相を少なくとも一部に有するものでもよい。なお、単体とは、あくまで一般的な意味合いでの単体（微量の不純物を含んでいてもよい）であり、必ずしも純度１００％を意味しているわけではない。
【００３８】
Ｓｉの合金は、例えば、Ｓｉ以外の構成元素として以下の元素の１種類または２種類以上を含む材料である。Ｓｎ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｉｎ、Ａｇ、Ｔｉ、Ｇｅ、Ｂｉ、ＳｂまたはＣｒである。Ｓｉの化合物としては、例えば、Ｓｉ以外の構成元素としてＣまたはＯを含む材料が挙げられる。なお、Ｓｉの化合物は、例えば、Ｓｉ以外の構成元素として、Ｓｉの合金について説明した元素のいずれか１種類または２種類以上を含んでいてもよい。
【００３９】
Ｓｉの合金または化合物は、例えば、以下の材料などである。ＳｉＢ4 、ＳｉＢ6 、Ｍｇ2 Ｓｉ、Ｎｉ2 Ｓｉ、ＴｉＳｉ2 、ＭｏＳｉ2 、ＣｏＳｉ2 、ＮｉＳｉ2 、ＣａＳｉ2 、ＣｒＳｉ2 、Ｃｕ5 Ｓｉ、ＦｅＳｉ2 、ＭｎＳｉ2 、ＮｂＳｉ2 またはＴａＳｉ2 である。ＶＳｉ2 、ＷＳｉ2 、ＺｎＳｉ2 、ＳｉＣ、Ｓｉ3 Ｎ4 、Ｓｉ2 Ｎ2 Ｏ、ＳｉＯv （０＜ｖ≦２）またはＬｉＳｉＯである。なお、ＳｉＯv におけるｖは、０．２＜ｖ＜１．４でもよい。
【００４０】
Ｓｎの合金は、例えば、Ｓｎ以外の構成元素として以下の元素の１種類または２種類以上を含む材料などである。Ｓｉ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｉｎ、Ａｇ、Ｔｉ、Ｇｅ、Ｂｉ、ＳｂまたはＣｒである。Ｓｎの化合物としては、例えば、ＣまたはＯを構成元素として含む材料などが挙げられる。なお、Ｓｎの化合物は、例えば、Ｓｎ以外の構成元素としてＳｎの合金について説明した元素のいずれか１種類または２種類以上を含んでいてもよい。Ｓｎの合金または化合物としては、例えば、ＳｎＯw （０＜ｗ≦２）、ＳｎＳｉＯ3 、ＬｉＳｎＯまたはＭｇ2 Ｓｎなどが挙げられる。
【００４１】
また、Ｓｎを含む材料としては、例えば、Ｓｎを第１構成元素とし、それに加えて第２および第３構成元素を含む材料が好ましい。第２構成元素は、例えば、以下の元素の１種類または２種類以上である。Ｃｏ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ａｇ、Ｉｎ、Ｃｅ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、ＢｉまたはＳｉである。第３構成元素は、例えば、Ｂ、Ｃ、ＡｌおよびＰの１種類または２種類以上である。第２および第３構成元素を含むと、高い電池容量および優れたサイクル特性などが得られるからである。
【００４２】
中でも、Ｓｎ、ＣｏおよびＣを含む材料（ＳｎＣｏＣ含有材料）が好ましい。ＳｎＣｏＣ含有材料の組成としては、例えば、Ｃの含有量が９．９質量％〜２９．７質量％であり、ＳｎおよびＣｏの含有量の割合（Ｃｏ／（Ｓｎ＋Ｃｏ））が２０質量％〜７０質量％である。このような組成範囲で高いエネルギー密度が得られるからである。
【００４３】
このＳｎＣｏＣ含有材料は、Ｓｎ、ＣｏおよびＣを含む相を有しており、その相は、低結晶性または非晶質であることが好ましい。この相は、Ｌｉと反応可能な反応相であり、その反応相の存在により優れた特性が得られる。この相のＸ線回折により得られる回折ピークの半値幅は、特定Ｘ線としてＣｕＫα線を用いると共に挿引速度を１°／ｍｉｎとした場合に、回折角２θで１°以上であることが好ましい。リチウムイオンがより円滑に吸蔵放出されると共に、電解液との反応性が低減するからである。なお、ＳｎＣｏＣ含有材料は、低結晶性または非晶質の相に加えて、各構成元素の単体または一部を含む相を含んでいる場合もある。
【００４４】
Ｘ線回折により得られた回折ピークがＬｉと反応可能な反応相に対応するものであるか否かは、Ｌｉとの電気化学的反応の前後におけるＸ線回折チャートを比較すれば容易に判断できる。例えば、Ｌｉとの電気化学的反応の前後で回折ピークの位置が変化すれば、Ｌｉと反応可能な反応相に対応するものである。この場合には、例えば、低結晶性または非晶質の反応相の回折ピークが２θ＝２０°〜５０°の間に見られる。このような反応相は、例えば、上記した各構成元素を有しており、主に、Ｃの存在に起因して低結晶化または非晶質化しているものと考えられる。
【００４５】
ＳｎＣｏＣ含有材料では、構成元素であるＣの少なくとも一部が他の構成元素である金属元素または半金属元素と結合していることが好ましい。Ｓｎなどの凝集または結晶化が抑制されるからである。元素の結合状態については、例えば、Ｘ線光電子分光法（ＸＰＳ）で確認できる。市販の装置では、例えば、軟Ｘ線としてＡｌ−Ｋα線またはＭｇ−Ｋα線などが用いられる。Ｃの少なくとも一部が金属元素または半金属元素などと結合している場合には、Ｃの１ｓ軌道（Ｃ１ｓ）の合成波のピークは２８４．５ｅＶよりも低い領域に現れる。なお、Ａｕ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ているものとする。この際、通常、物質表面には表面汚染炭素が存在しているため、表面汚染炭素のＣ１ｓのピークを２８４．８ｅＶとし、それをエネルギー基準とする。ＸＰＳ測定では、Ｃ１ｓのピークの波形が表面汚染炭素のピークとＳｎＣｏＣ含有材料中のＣのピークとを含んだ形で得られるため、例えば、市販のソフトウエアを用いて解析して、両者のピークを分離する。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。
【００４６】
なお、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。このような他の構成元素は、例えば、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｉｎ、Ｎｂ、Ｇｅ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ａｌ、Ｐ、ＧａまたはＢｉなどのいずれか１種類または２種類以上である。
【００４７】
このＳｎＣｏＣ含有材料の他、Ｓｎ、Ｃｏ、ＦｅおよびＣを含む材料（ＳｎＣｏＦｅＣ含有材料）も好ましい。このＳｎＣｏＦｅＣ含有材料の組成は、任意に設定可能である。例えば、Ｆｅの含有量を少なめに設定する場合の組成は、以下の通りである。Ｃの含有量は９．９質量％〜２９．７質量％、Ｆｅの含有量は０．３質量％〜５．９質量％、ＳｎおよびＣｏの含有量の割合（Ｃｏ／（Ｓｎ＋Ｃｏ））は３０質量％〜７０質量％である。また、例えば、Ｆｅの含有量を多めに設定する場合の組成は、以下の通りである。Ｃの含有量は１１．９質量％〜２９．７質量％、Ｓｎ、ＣｏおよびＦｅの含有量の割合（（Ｃｏ＋Ｆｅ）／（Ｓｎ＋Ｃｏ＋Ｆｅ））は２６．４質量％〜４８．５質量％、ＣｏおよびＦｅの含有量の割合（Ｃｏ／（Ｃｏ＋Ｆｅ））は９．９質量％〜７９．５質量％である。このような組成範囲で高いエネルギー密度が得られるからである。このＳｎＣｏＦｅＣ含有材料の物性（半値幅など）は、上記したＳｎＣｏＣ含有材料と同様である。
【００４８】
この他、負極材料は、例えば、金属酸化物または高分子化合物などでもよい。金属酸化物は、例えば、酸化鉄、酸化ルテニウムまたは酸化モリブデンなどである。高分子化合物は、例えば、ポリアセチレン、ポリアニリンまたはポリピロールなどである。
【００４９】
負極活物質層２２Ｂは、例えば、塗布法、気相法、液相法、溶射法または焼成法（焼結法）、あるいはそれらの２種類以上の方法により形成されている。塗布法とは、例えば、粒子状の負極活物質を結着剤などと混合したのち、有機溶剤などの溶媒に分散させて塗布する方法である。気相法としては、例えば、物理堆積法または化学堆積法などが挙げられる。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、化学気相成長（ＣＶＤ）法またはプラズマ化学気相成長法などである。液相法としては、例えば、電解鍍金法または無電解鍍金法などが挙げられる。溶射法とは、負極活物質を溶融状態または半溶融状態で吹き付ける方法である。焼成法とは、例えば、塗布法と同様の手順で塗布したのち、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。焼成法については、公知の手法を用いることができる。一例としては、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などが挙げられる。
【００５０】
この二次電池では、上記したように、充電途中で負極２２にＬｉ金属が意図せずに析出することを防止するために、リチウムイオンを吸蔵放出可能である負極材料の電気化学当量は正極の電気化学当量よりも大きくなっている。また、完全充電時の開回路電圧（すなわち電池電圧）が４．２５Ｖ以上であると、４．２０Ｖである場合よりも、同じ正極活物質でも単位質量当たりのリチウムイオンの放出量が多くなるため、それに応じて正極活物質と負極活物質との量が調整されている。これにより、高いエネルギー密度が得られるようになっている。
【００５１】
［セパレータ］
セパレータ２３は、正極２１と負極２２とを隔離して、両極の接触に起因する電流の短絡を防止しながらリチウムイオンを通過させるものである。このセパレータ２３は、例えば、合成樹脂あるいはセラミックからなる多孔質膜であり、２種類以上の多孔質膜が積層された積層膜でもよい。合成樹脂は、例えば、ポリテトラフルオロエチレン、ポリプロピレンあるいはポリエチレンなどである。
【００５２】
特に、セパレータ２３は、例えば、上記した多孔質膜からなる基材層と、その基材層の少なくとも一方の面に設けられた高分子化合物層とを含んでいてもよい。正極２１および負極２２に対するセパレータ２３の密着性が向上するため、巻回電極体２０の歪みが抑制されるからである。これにより、電解液の分解反応が抑制されると共に基材層に含浸された電解液の漏液も抑制されるため、充放電を繰り返しても二次電池の抵抗が上昇しにくくなると共に電池膨れが抑制される。
【００５３】
高分子化合物層は、例えば、ポリフッ化ビニリデンなどの高分子材料を含んでいる。物理的強度に優れていると共に、電気化学的に安定だからである。ただし、高分子材料は、ポリフッ化ビニリデン以外の他の材料でもよい。この高分子化合物層は、例えば、高分子材料が溶解された溶液を準備したのち、その溶液を基材層の表面に塗布し、または基材層を溶液中に浸漬させてから乾燥させることで形成される。
【００５４】
［電解液］
セパレータ２３には、液状の電解質である電解液が含浸されており、その電解液は、溶媒および電解質塩と共に、必要に応じて添加剤などの他の材料を含んでいる。
【００５５】
溶媒は、例えば、有機溶剤などの非水溶媒のいずれか１種類または２種類以上を含んでいる。この非水溶媒は、例えば、炭酸エチレン、炭酸プロピレン、炭酸ブチレン、炭酸ジメチル、炭酸ジエチル、炭酸エチルメチル、炭酸メチルプロピル、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、１，２−ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、２−メチルテトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン、１，３−ジオキソラン、４−メチル−１，３−ジオキソラン、１，３−ジオキサン、１，４−ジオキサン、酢酸メチル、酢酸エチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、酪酸メチル、イソ酪酸メチル、トリメチル酢酸メチル、トリメチル酢酸エチル、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−メトキシプロピオニトリル、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、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、燐酸トリメチルまたはジメチルスルホキシドなどである。優れた電池容量、サイクル特性および保存特性などが得られるからである。
【００５６】
中でも、炭酸エチレン、炭酸プロピレン、炭酸ジメチル、炭酸ジエチルおよび炭酸エチルメチルのうちの少なくとも１種が好ましい。より優れた特性が得られるからである。この場合には、炭酸エチレンまたは炭酸プロピレンなどの高粘度（高誘電率）溶媒（例えば比誘電率ε≧３０）と、炭酸ジメチル、炭酸エチルメチルまたは炭酸ジエチルなどの低粘度溶媒（例えば粘度≦１ｍＰａ・ｓ）との組み合わせがより好ましい。電解質塩の解離性およびイオンの移動度が向上するからである。
【００５７】
特に、溶媒は、１または２以上の不飽和炭素結合を有する環状炭酸エステル（不飽和環状炭酸エステル）を含んでいることが好ましい。充放電時に負極２２の表面に安定な保護膜が形成されるため、電解液の分解反応が抑制されるからである。不飽和環状炭酸エステルは、例えば、炭酸ビニレン（１，３−ジオキソール−２−オン）、炭酸メチルビニレン（４−メチル−１，３−ジオキソール−２−オン）、炭酸エチルビニレン（４−エチル−１，３−ジオキソール−２−オン）、４，５−ジメチル−１，３−ジオキソール−２−オン、４，５−ジエチル−１，３−ジオキソール−２−オン、４−フルオロ−１，３−ジオキソール−２−オンまたは４−トリフルオロメチル−１，３−ジオキソール−２−オンなどである。なお、溶媒中における不飽和環状炭酸エステルの含有量は、例えば、０．０１重量％〜１０重量％である。電池容量を低下させすぎずに、電解液の分解反応が抑制されるからである。
【００５８】
また、溶媒は、ハロゲン化鎖状炭酸エステルおよびハロゲン化環状炭酸エステルのうちの少なくとも一方を含んでいることが好ましい。充放電時に負極２２の表面に安定な被膜が形成されるため、電解液の分解反応が抑制されるからである。ハロゲン化鎖状炭酸エステルとは、１または２以上のハロゲンを構成元素として含む鎖状炭酸エステルであり、言い替えれば、鎖状炭酸エステルのうちの少なくとも１つのＨがハロゲンにより置換されたものである。ハロゲン化環状炭酸エステルとは、１または２以上のハロゲンを構成元素として含む環状炭酸エステルであり、言い替えれば、環状炭酸エステルのうちの少なくとも１つのＨがハロゲンにより置換されたものである。
【００５９】
ハロゲンの種類は、特に限定されないが、中でも、Ｆ、ＣｌまたはＢｒが好ましく、Ｆがより好ましい。他のハロゲンよりも高い効果が得られるからである。ただし、ハロゲンの数は、１つよりも２つが好ましく、さらに３つ以上でもよい。保護膜を形成する能力が高くなると共に、より強固で安定な被膜が形成されるため、電解液の分解反応がより抑制されるからである。
【００６０】
ハロゲン化鎖状炭酸エステルは、例えば、炭酸フルオロメチルメチル、炭酸ビス（フルオロメチル）または炭酸ジフルオロメチルメチルなどである。ハロゲン化環状炭酸エステルは、４−フルオロ−１，３−ジオキソラン−２−オン、４−クロロ−１，３−ジオキソラン−２−オン、４，５−ジフルオロ−１，３−ジオキソラン−２−オン、テトラフルオロ−１，３−ジオキソラン−２−オン、４−フルオロ−５−クロロ−１，３−ジオキソラン−２−オン、４，５−ジクロロ−１，３−ジオキソラン−２−オン、テトラクロロ−１，３−ジオキソラン−２−オン、４，５−ビストリフルオロメチル−１，３−ジオキソラン−２−オン、４−トリフルオロメチル−１，３−ジオキソラン−２−オン、４，５−ジフルオロ−４，５−ジメチル−１，３−ジオキソラン−２−オン、４−メチル−５，５−ジフルオロ−１，３−ジオキソラン−２−オン、４−エチル−５，５−ジフルオロ−１，３−ジオキソラン−２−オン、４−トリフルオロメチル−５−フルオロ−１，３−ジオキソラン−２−オン、４−トリフルオロメチル−５−メチル−１，３−ジオキソラン−２−オン、４−フルオロ−４，５−ジメチル−１，３−ジオキソラン−２−オン、４，４−ジフルオロ−５−（１，１−ジフルオロエチル）−１，３−ジオキソラン−２−オン、４，５−ジクロロ−４，５−ジメチル−１，３−ジオキソラン−２−オン、４−エチル−５−フルオロ−１，３−ジオキソラン−２−オン、４−エチル−４，５−ジフルオロ−１，３−ジオキソラン−２−オン、４−エチル−４，５，５−トリフルオロ−１，３−ジオキソラン−２−オン、または４−フルオロ−４−メチル−１，３−ジオキソラン−２−オンなどである。このハロゲン化環状炭酸エステルには、幾何異性体も含まれる。なお、溶媒中におけるハロゲン化鎖状炭酸エステルおよびハロゲン化環状炭酸エステルの総含有量は、例えば、０．０１重量％〜５０重量％である。電池容量を低下させすぎずに、電解液の分解反応が抑制されるからである。
【００６１】
また、溶媒は、スルトン（環状スルホン酸エステル）を含んでいてもよい。電解液の化学的安定性が向上するからである。スルトンは、例えば、プロパンスルトンまたはプロペンスルトンなどである。なお、溶媒中におけるスルトンの含有量は、特に限定されないが、例えば、０．５重量％〜５重量％である。電池容量を低下させすぎずに、電解液の分解反応が抑制されるからである。
【００６２】
さらに、溶媒は、酸無水物を含んでいてもよい。電解液の化学的安定性がより向上するからである。酸無水物は、例えば、例えば、ジカルボン酸無水物、ジスルホン酸無水物またはカルボン酸スルホン酸無水物などである。ジカルボン酸無水物は、例えば、無水コハク酸、無水グルタル酸または無水マレイン酸などである。ジスルホン酸無水物は、例えば、無水エタンジスルホン酸または無水プロパンジスルホン酸などである。カルボン酸スルホン酸無水物は、例えば、無水スルホ安息香酸、無水スルホプロピオン酸または無水スルホ酪酸などである。なお、溶媒中における酸無水物の含有量は、特に限定されないが、例えば、０．５重量％〜５重量％である。電池容量を低下させすぎずに、電解液の分解反応が抑制されるからである。
【００６３】
［電解質塩］
電解質塩は、例えば、以下で説明するリチウム塩のいずれか１種類または２種類以上を含んでいる。ただし、電解質塩は、リチウム塩以外の他の塩（例えばリチウム塩以外の軽金属塩など）でもよい。
【００６４】
リチウム塩は、例えば、以下の化合物などである。ＬｉＰＦ6 、ＬｉＢＦ4 、ＬｉＣｌＯ4 、ＬｉＡｓＦ6 、ＬｉＢ（Ｃ6 Ｈ5 ）4 、ＬｉＣＨ3 ＳＯ3 、ＬｉＣＦ3 ＳＯ3 、ＬｉＡｌＣｌ4 、Ｌｉ2 ＳｉＦ6 、ＬｉＣｌ、またはＬｉＢｒである。優れた電池容量、サイクル特性および保存特性などが得られるからである。
【００６５】
中でも、ＬｉＰＦ6 、ＬｉＢＦ4 、ＬｉＣｌＯ4 およびＬｉＡｓＦ6 のうちの少なくとも１種が好ましく、ＬｉＰＦ6 がより好ましい。内部抵抗が低下するため、より高い効果が得られるからである。
【００６６】
電解質塩の含有量は、溶媒に対して０．３ｍｏｌ／ｋｇ以上３．０ｍｏｌ／ｋｇ以下であることが好ましい。高いイオン伝導性が得られるからである。
【００６７】
［アルキル炭酸塩］
この二次電池において、正極２１、負極２２および電解液のうちの少なくとも１つは、下記の式（１）で表されるアルキル炭酸塩（以下、単に「アルキル炭酸塩」ともいう。）のいずれか１種類または２種類以上を含んでいる。
【００６８】
Ｒ−Ｏ−Ｃ（＝Ｏ）−Ｏ−Ｘ ・・・（１）
（Ｒは炭素数が８〜２０である直鎖状のアルキル基またはハロゲン化アルキル基、あるいは、主鎖の炭素数が８〜２０である分岐状のアルキル基またはハロゲン化アルキル基である。Ｘはアルカリ金属元素である。）
【００６９】
アルキル炭酸塩は、式（１）中のＲの炭素数、すなわち直鎖状のアルキル基等における炭素数または分岐状のアルキル基等における主鎖の炭素数が所定の範囲内である炭酸アルカリ金属塩である。このアルキル炭酸塩は、一分子内に極性部分（−Ｏ−Ｃ（＝Ｏ）−Ｏ−Ｘ）と非極性部分（Ｒ−）とを有しているため、界面活性剤として機能する。
【００７０】
正極２１等がアルキル炭酸塩を含んでいるのは、二次電池内における界面活性剤の役割（界面活性機能）とその機能が電池特性に及ぼす影響との関係において、極性部分と非極性部分とのバランスが適正化されるからである。これにより、正極２１等がアルキル炭酸塩を含んでいない場合や、アルキル炭酸塩を含んでいてもＲの炭素数が上記範囲外である場合と比較して、初回の充放電時から高い放電容量が得られる。また、充放電を繰り返しても放電容量が低下しにくくなると共に抵抗が上昇しにくくなる。よって、優れた電池特性が得られる。
【００７１】
詳細には、アルキル炭酸塩では、一般的に、非極性部分であるＲの炭素数が増加するにしたがって疎水性が増大すると共に親水性が低下するため、界面活性剤としての機能が向上する。一方、電解液の溶媒は一般的に極性溶媒であると共に、正極活物質層２１Ｂおよび負極活物質層２２Ｂの形成材料は一般的に非極性（疎水性）である。この形成材料とは、例えば、正極活物質、負極活物質、結着剤または導電剤などである。このため、界面活性剤として機能するアルキル炭酸塩が正極活物質層２１Ｂ等および電解液と一緒に存在すると、その電解液がアルキル炭酸塩を媒介として正極活物質層２１Ｂ等に接触（浸透）しやすくなると共に、正極活物質等に対する電解液の親和性が向上する。
【００７２】
この場合には、特に、Ｒの炭素数が８以上であると、界面活性剤による十分な表面張力低下機能が発揮されるため、正極２１および負極２２に対する電解液の浸透性および親和性が飛躍的に向上する。これにより、初回の充放電時から高い放電容量が得られる。しかも、二次電池の製造工程で正極２１および負極２２に対する電解液の含浸作業に要する時間が短くて済む。一方、Ｒの炭素数が２０以下であると、非プロトン溶媒よりも優れた耐酸化還元性が得られるため、アルキル炭酸塩の化学的安定性が向上する。これにより、アルキル炭酸塩の分解反応に起因するガス発生などが抑制されるため、充放電を繰り返しても放電容量が低下しにくくなると共に抵抗が上昇しにくくなる。よって、Ｒの炭素数が８〜２０であると、アルキル炭酸塩の分解反応を抑制しつつ、正極活物質層２１Ｂ等に対する電解液の浸透性を向上させることができる。
【００７３】
式（１）中のＲの種類は、炭素数が８〜２０である直鎖状のアルキル基またはハロゲン化アルキル基、あるいは主鎖の炭素数が８〜２０である分岐状のアルキル基またはハロゲン化アルキル基であれば、特に限定されない。
【００７４】
炭素数が８〜２０である直鎖状のアルキル基は、オクチル基（−Ｃ8 Ｈ17）、ノニル基（−Ｃ9 Ｈ19）、デシル基（−Ｃ10Ｈ21）、ウンデシル基（−Ｃ11Ｈ23）、ドデシル基（−Ｃ12Ｈ25）、トリデシル基（−Ｃ13Ｈ27）、テトラデシル基（−Ｃ14Ｈ29）、ペンタデシル基（−Ｃ15Ｈ31）、ヘキサデシル基（−Ｃ16Ｈ33）、ヘプタデシル基（−Ｃ17Ｈ35）、オクタデシル基（−Ｃ18Ｈ37）、ノナデシル基（−Ｃ19Ｈ39）またはエイコシル基（−Ｃ20Ｈ41）である。
【００７５】
主鎖の炭素数が８〜２０である分岐状のアルキル基は、上記した一連の直鎖状のアルキル基（主鎖）のうちの少なくとも一部の水素基（−Ｈ）がアルキル基（側鎖）により置換されたものである。側鎖の数は、１つでもよいし、２つ以上でもよい。また、側鎖が主鎖に結合される位置は、任意でよい。この分岐状のアルキル基における「主鎖」とは、１または２以上の側鎖が結合されている共通の炭素鎖である。
【００７６】
なお、「ハロゲン化アルキル基」とは、上記した直鎖状または分岐状のアルキル基のうちの少なくとも一部の水素基がハロゲン基により置換されたものである。ハロゲン基の種類は、特に限定されないが、例えば、フッ素基（−Ｆ）、塩素基（−Ｃｌ）、臭素基（−Ｂｒ）またはヨウ素基（−Ｉ）などであり、１種類だけでもよいし、２種類以上でもよい。
【００７７】
中でも、分岐状のアルキル基またはハロゲン化アルキル基の総炭素数は、２０以下であることが好ましい。極性部分と非極性部分とのバランスが適正化されるため、より高い効果が得られるからである。
【００７８】
式（１）中のＸの種類は、アルカリ金属元素であれば特に限定されないが、例えば、Ｌｉ、Ｎａ、ＫまたはＲｂなどである。中でも、Ｘは、二次電池で充放電に用いられる電極反応物質と同じ種類の元素であることが好ましく、例えば、リチウムイオン二次電池ではＬｉが好ましい。充放電時に正極１２から放出されたリチウムイオンが負極２２で不活性化しても、アルキル炭酸塩からリチウムイオンが補給されるため、充放電を繰り返しても放電容量の低下が抑制されるからである。特に、ＳＥＩ膜などを形成するためにリチウムイオンが消費されやすい初回の充電後でも、そのリチウムイオンの絶対量が確保されるため、初回から高い放電容量が得られる。
【００７９】
このアルキル炭酸塩の具体例は、以下の通りである。直鎖状のアルキル炭酸塩は、オクチル炭酸リチウム、ノニル炭酸リチウム、デシル炭酸リチウム、ウンデシル炭酸リチウム、ドデシル炭酸リチウム、トリデシル炭酸リチウム、テトラデシル炭酸リチウム、ペンタデシル炭酸リチウム、ヘキサデシル炭酸リチウム、ヘプタデシル炭酸リチウム、オクタデシル炭酸リチウム、ノナデシル炭酸リチウム、エイコシル炭酸リチウムおよびそれらのハロゲン化物のうちの少なくとも１種である。「ハロゲン化物」とは、Ｒとしてハロゲン化アルキル基を有するアルキル炭酸塩であり、より具体的には、上記したオクチル炭酸リチウム等における少なくとも１つの水素基がハロゲン基により置換されたものである。ハロゲン化物の具体例は、パーフルオロオクチル炭酸リチウム、１Ｈ，１Ｈ−ペンタデカフルオロオクチル炭酸リチウムまたは６−（パーフルオロエチル）ヘキシル炭酸リチウムなどである。
【００８０】
分岐状のアルキル炭酸塩は、例えば、２−ブチル−オクチル炭酸リチウム、２−ヘキシル−デシル炭酸リチウム、２−オクチル−ドデシル炭酸リチウムおよびそれらのハロゲン化物のうちの少なくとも１種である。ハロゲン化物の具体例は、２−パーフルオロブチル−オクチル炭酸リチウムまたは１−パーフルオロメチル−オクチル炭酸リチウムなどである。
【００８１】
電解液がアルキル炭酸塩を含む場合には、その電解液が溶媒および電解質塩と共にアルキル炭酸塩を含んでいる。電解液におけるアルキル炭酸塩の含有量は、特に限定されないが、例えば、０．００５重量％〜２重量％である。優れた電池特性が得られるからである。
【００８２】
正極２１がアルキル炭酸塩を含む場合には、例えば、正極活物質層２１Ｂが正極活物質などと共にアルキル炭酸塩を含んでいる。また、負極２２がアルキル炭酸塩を含む場合には、例えば、負極活物質層２２Ｂが負極活物質などと共にアルキル炭酸塩を含んでいる。正極活物質層２１Ｂまたは負極２２Ｂにおけるアルキル炭酸塩の含有量は、特に限定されないが、例えば、０．５重量％〜１重量％である。優れた電池特性が得られるからである。
【００８３】
アルキル炭酸塩は、上記したように、正極２１、負極２２および電解液のうちの少なくとも１つに含まれていればよい。このため、アルキル炭酸塩の含有場所は、正極２１、負極２２または電解液のいずれか１つだけでもよいし、任意の組み合わせの２つでもよいし、３つ全てでもよい。この場合には、アルキル炭酸塩の含有場所の数が多いほど、高い効果が得られる。
【００８４】
［二次電池の動作］
この二次電池では、例えば、充電時に正極２１から放出されたリチウムイオンが電解液を介して負極２２に吸蔵されると共に、放電時に負極２２から放出されたリチウムイオンが電解液を介して正極２１に吸蔵される。
【００８５】
［二次電池の製造方法］
この二次電池は、例えば、以下の手順により製造される。
【００８６】
最初に、正極２１を作製する。正極活物質と、必要に応じてアルキル炭酸塩、正極結着剤および正極導電剤などとを混合して正極合剤とする。続いて、有機溶剤などに正極合剤を分散させてペースト状の正極合剤スラリーとする。続いて、正極集電体２１Ａの両面に正極合剤スラリーを塗布してから乾燥させて正極活物質層２１Ｂを形成する。続いて、必要に応じて加熱しながらロールプレス機などを用いて正極活物質層２１Ｂを圧縮成型する。この場合には、圧縮成型を複数回繰り返してもよい。
【００８７】
また、上記した正極２１と同様の手順により、負極２２を作製する。負極活物質と、必要に応じてアルキル炭酸塩、負極結着剤および負極導電剤などとを混合した負極合剤を有機溶剤などに分散させてペースト状の負極合剤スラリーとする。続いて、負極集電体２２Ａの両面に負極合剤スラリーを塗布してから乾燥させて負極活物質層２２Ｂを形成したのち、必要に応じて負極活物質層２２Ｂを圧縮成型する。
【００８８】
さらに、溶媒に電解質塩を分散させたのち、必要に応じてアルキル炭酸塩を加えて電解液を調製する。
【００８９】
最後に、正極２１および負極２２を用いて二次電池を組み立てる。最初に、溶接法などを用いて、正極集電体２１Ａに正極リード２５を取り付けると共に、負極集電体２２Ａに負極リード２６を取り付ける。続いて、セパレータ２３を介して正極２１と負極２２とを積層してから巻回させて巻回電極体２０を作製したのち、その巻回中心にセンターピン２４を挿入する。続いて、一対の絶縁板１２，１３で挟みながら巻回電極体２０を電池缶１１の内部に収納する。この場合には、溶接法などを用いて、正極リード２５の先端部を安全弁機構１５に取り付けると共に、負極リード２６の先端部を電池缶１１に取り付ける。続いて、電池缶１１の内部に電解液を注入してセパレータ２３に含浸させる。続いて、ガスケット１７を介して電池缶１１の開口端部に電池蓋１４、安全弁機構１５および熱感抵抗素子１６をかしめる。
【００９０】
［二次電池の作用および効果］
この円筒型の二次電池によれば、正極２１、負極２２および電解液のうちの少なくとも１つが式（１）に示したアルキル炭酸塩を含んでいる。この場合には、上記したように、界面活性剤として機能するアルキル炭酸塩で極性部分と非極性部分とのバランスが適正化されるため、初回の充放電時から高い放電容量が得られる。また、充放電を繰り返しても放電容量が低下しにくくなると共に抵抗が上昇しにくくなる。よって、優れた電池特性を得ることができる。
【００９１】
特に、式（１）に示したＲが分岐状のアルキル基またはハロゲン化アルキル基である場合に総炭素数が２０以下であれば、より高い効果を得ることができる。また、リチウムイオン二次電池でアルキル炭酸塩がＬｉ塩であれば、充放電時にアルキル炭酸塩からリチウムイオンが補給されるため、より高い効果を得ることができる。
【００９２】
また、電解液におけるアルキル炭酸塩の含有量が０．００５重量％〜２重量％であり、または正極活物質層２１Ｂまたは負極活物質層２２Ｂにおけるアルキル炭酸塩の含有量が０．５重量％〜１重量％であれば、より高い効果を得ることができる。
【００９３】
＜１−２．ラミネートフィルム型＞
図３は、本技術の一実施形態における他の二次電池の分解斜視構成を表しており、図４は、図３に示した巻回電極体３０のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面を拡大して示している。以下では、既に説明した円筒型の二次電池の構成要素を随時引用する。
【００９４】
［二次電池の全体構成］
ここで説明する二次電池は、いわゆるラミネートフィルム型のリチウムイオン二次電池である。この二次電池では、フィルム状の外装部材４０の内部に巻回電極体３０が収納されており、その巻回電極体３０は、セパレータ３５および電解質層３６を介して正極３３と負極３４とが積層および巻回されたものである。正極３３には正極リード３１が取り付けられていると共に、負極３４には負極リード３２が取り付けられている。この巻回電極体３０の最外周部は、保護テープ３７により保護されている。
【００９５】
正極リード３１および負極リード３２は、例えば、外装部材４０の内部から外部に向かって同一方向に導出されている。正極リード３１は、例えば、Ａｌなどの導電性材料により形成されていると共に、負極リード３２は、例えば、Ｃｕ、Ｎｉまたはステンレスなどの導電性材料により形成されている。この導電性材料は、例えば、薄板状または網目状になっている。
【００９６】
外装部材４０は、例えば、融着層、金属層および表面保護層がこの順に積層されたラミネートフィルムである。このラミネートフィルムでは、例えば、融着層が巻回電極体３０と対向するように、２枚のフィルムの融着層における外周縁部同士が融着、または接着剤などにより貼り合わされている。融着層は、例えば、ポリエチレンまたはポリプロピレンなどのフィルムである。金属層は、例えば、Ａｌ箔などである。表面保護層は、例えば、ナイロンまたはポリエチレンテレフタレートなどのフィルムである。
【００９７】
中でも、外装部材４０としては、ポリエチレンフィルム、アルミニウム箔およびナイロンフィルムがこの順に積層されたアルミラミネートフィルムが好ましい。ただし、外装部材４０は、他の積層構造を有するラミネートフィルムでもよいし、ポリプロピレンなどの高分子フィルム、または金属フィルムでもよい。
【００９８】
外装部材４０と正極リード３１および負極リード３２との間には、外気の侵入を防止するために密着フィルム４１が挿入されている。この密着フィルム４１は、正極リード３１および負極リード３２に対して密着性を有する材料により形成されている。このような材料は、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、変性ポリエチレンまたは変性ポリプロピレンなどのポリオレフィン樹脂である。
【００９９】
正極３３は、例えば、正極集電体３３Ａの両面に正極活物質層３３Ｂが設けられたものである。負極３４は、例えば、負極集電体３４Ａの両面に負極活物質層３４Ｂが設けられたものである。正極集電体３３Ａ、正極活物質層３３Ｂ、負極集電体３４Ａおよび負極活物質層３４Ｂの構成は、それぞれ正極集電体２１Ａ、正極活物質層２１Ｂ、負極集電体２２Ａおよび負極活物質層２２Ｂの構成と同様である。また、セパレータ３５の構成は、セパレータ２３の構成と同様である。
【０１００】
電解質層３６は、高分子化合物により電解液が保持されたものであり、必要に応じて添加剤などの他の材料を含んでいてもよい。この電解質層３６は、いわゆるゲル状の電解質である。高いイオン伝導率（例えば、室温で１ｍＳ／ｃｍ以上）が得られると共に、電解液の漏液が防止されるからである。
【０１０１】
高分子化合物は、例えば、ポリアクリロニトリル、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリ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、ポリフッ化ビニル、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、ポリカーボネート、またはフッ化ビニリデンとヘキサフルオロピレンとの共重合体などのいずれか１種類または２種類以上である。。中でも、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ピレンとの共重合体が好ましく、ポリフッ化ビニリデンがより好ましい。電気化学的に安定だからである。
【０１０２】
電解液の組成は、円筒型の場合と同様である。ただし、ゲル状の電解質である電解質層３６において、電解液の溶媒とは、液状の溶媒だけでなく、電解質塩を解離させることが可能なイオン伝導性を有する材料まで含む広い概念である。よって、イオン伝導性を有する高分子化合物を用いる場合には、その高分子化合物も溶媒に含まれる。
【０１０３】
なお、ゲル状の電解質層３６に代えて、電解液をそのまま用いてもよい。この場合には、電解液がセパレータ３５に含浸される。
【０１０４】
この二次電池では、円筒型の場合と同様に、正極３３、負極３４および電解液のうちの少なくとも１つが式（１）に示したアルキル炭酸塩を含んでいる。
【０１０５】
［二次電池の動作］
この二次電池では、例えば、充電時に正極３３から放出されたリチウムイオンが電解質層３６を介して負極３４に吸蔵されると共に、放電時に負極３４から放出されたリチウムイオンが電解質層３６を介して正極３３に吸蔵される。
【０１０６】
［二次電池の製造方法］
このゲル状の電解質層３６を備えた二次電池は、例えば、以下の３種類の手順により製造される。
【０１０７】
第１手順では、正極２１および負極２２と同様の作製手順により、正極３３および負極３４を作製する。この場合には、正極集電体３３Ａの両面に正極活物質層３３Ｂを形成して正極３３を作製すると共に、負極集電体３４Ａの両面に負極活物質層３４Ｂを形成して負極３４を作製する。続いて、電解液と、高分子化合物と、有機溶剤などの溶媒とを含む前駆溶液を調製したのち、その前駆溶液を正極３３および負極３４に塗布してゲル状の電解質層３６を形成する。続いて、溶接法などを用いて、正極集電体３３Ａに正極リード３１を取り付けると共に、負極集電体３４Ａに負極リード３２を取り付ける。続いて、電解質層３６が形成された正極３３と負極３４とをセパレータ３５を介して積層してから巻回させて巻回電極体３０を作製したのち、その最外周部に保護テープ３７を貼り付ける。続いて、２枚のフィルム状の外装部材４０の間に巻回電極体３０を挟み込んだのち、熱融着法などを用いて外装部材４０の外周縁部同士を接着させて巻回電極体３０を封入する。この場合には、正極リード３１および負極リード３２と外装部材４０との間に密着フィルム４１を挿入する。
【０１０８】
第２手順では、正極３３に正極リード３１を取り付けると共に、負極３４に負極リード５２を取り付ける。続いて、セパレータ３５を介して正極３３および負極３４を積層してから巻回させて巻回電極体３０の前駆体である巻回体を作製したのち、その最外周部に保護テープ３７を貼り付ける。続いて、２枚のフィルム状の外装部材４０の間に巻回体を挟み込んだのち、熱融着法などを用いて一辺の外周縁部を除いた残りの外周縁部を接着させて、袋状の外装部材４０の内部に巻回体を収納する。続いて、電解液と、高分子化合物の原料であるモノマーと、重合開始剤と、必要に応じて重合禁止剤などの他の材料とを含む電解質用組成物を調製して袋状の外装部材４０の内部に注入したのち、熱融着法などを用いて外装部材４０を密封する。続いて、モノマーを熱重合させる。これにより、高分子化合物が形成されるため、ゲル状の電解質層３６が形成される。
【０１０９】
第３手順では、高分子化合物が両面に塗布されたセパレータ３５を用いることを除き、上記した第２手順と同様に、巻回体を作製して袋状の外装部材４０の内部に収納する。このセパレータ３５に塗布する高分子化合物としては、例えば、フッ化ビニリデンを成分とする重合体（単独重合体、共重合体または多元共重合体など）が挙げられる。具体的には、ポリフッ化ビニリデン、フッ化ビニリデンおよびヘキサフルオロプロピレンを成分とする二元系共重合体、またはフッ化ビニリデン、ヘキサフルオロプロピレンおよびクロロトリフルオロエチレンを成分とする三元系共重合体などである。なお、フッ化ビニリデンを成分とする重合体と一緒に、他の１種または２種以上の高分子化合物を用いてもよい。続いて、電解液を調製して外装部材４０の内部に注入したのち、熱融着法などを用いて外装部材４０の開口部を密封する。続いて、外装部材４０に加重をかけながら加熱して、高分子化合物を介してセパレータ３５を正極３３および負極３４に密着させる。これにより、電解液が高分子化合物に含浸するため、その高分子化合物がゲル化して電解質層３６が形成される。
【０１１０】
この第３手順では、第１手順よりも二次電池の膨れが抑制される。また、第３手順では、第２手順よりも高分子化合物の原料であるモノマーまたは溶媒などが電解質層３６中にほとんど残らないため、高分子化合物の形成工程が良好に制御される。このため、正極３３、負極３４およびセパレータ３５と電解質層３６との間で十分な密着性が得られる。
【０１１１】
［二次電池の作用および効果］
このラミネートフィルム型の二次電池によれば、電解質層３６の電解液が式（１）に示したアルキル炭酸塩を含んでいるので、円筒型の二次電池と同様の理由により、優れた電池特性を得ることができる。これ以外の作用および効果は、円筒型と同様である。
【０１１２】
＜２．二次電池の用途＞
次に、上記した二次電池の適用例について説明する。
【０１１３】
二次電池の用途は、それを駆動用の電源または電力蓄積用の電力貯蔵源などとして用いることが可能な機械、機器、器具、装置またはシステム（複数の機器などの集合体）などであれば、特に限定されない。二次電池が電源として用いられる場合、それは主電源（優先的に使用される電源）でもよいし、補助電源（主電源に代えて、または主電源から切り換えて使用される電源）でもよい。この主電源の種類は、二次電池に限られない。
【０１１４】
二次電池の用途としては、例えば、以下の用途などが挙げられる。ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、携帯電話機、ノート型パソコン、コードレス電話機、ヘッドホンステレオ、携帯用ラジオ、携帯用テレビまたは携帯用情報端末などの携帯用電子機器である。電気シェーバなどの携帯用生活器具である。バックアップ電源またはメモリーカードなどの記憶用装置である。電動ドリルまたは電動のこぎりなどの電動工具である。ノート型パソコンなどの電源として用いられる電池パックである。ペースメーカーまたは補聴器などの医療用電子機器である。電気自動車（ハイブリッド自動車を含む）などの電動車両である。非常時などに備えて電力を蓄積しておく家庭用バッテリシステムなどの電力貯蔵システムである。もちろん、上記以外の用途でもよい。
【０１１５】
中でも、二次電池は、電池パック、電動車両、電力貯蔵システム、電動工具または電子機器などに適用されることが有効である。優れた電池特性が要求されるため、本技術の二次電池を用いることにより、有効に特性向上を図ることができるからである。なお、電池パックは、二次電池を用いた電源であり、いわゆる組電池などである。電動車両は、二次電池を駆動用電源として作動（走行）する車両であり、上記したように、二次電池以外の駆動源も併せて備えた自動車（ハイブリッド自動車など）でもよい。電力貯蔵システムは、二次電池を電力貯蔵源として用いるシステムである。例えば、家庭用の電力貯蔵システムでは、電力貯蔵源である二次電池に電力が蓄積されており、その電力が必要に応じて消費されるため、家庭用の電気製品などが使用可能になる。電動工具は、二次電池を駆動用の電源として可動部（例えばドリルなど）が可動する工具である。電子機器は、二次電池を駆動用の電源として各種機能を発揮する機器である。
【０１１６】
ここで、二次電池のいくつかの適用例について具体的に説明する。なお、以下で説明する各適用例の構成はあくまで一例であるため、適宜変更可能である。
【０１１７】
＜２−１．電池パック＞
図５は、電池パックのブロック構成を表している。この電池パックは、例えば、図５に示したように、プラスチック材料などにより形成された筐体６０の内部に、制御部６１と、電源６２と、スイッチ部６３と、電流測定部６４と、温度検出部６５と、電圧検出部６６と、スイッチ制御部６７と、メモリ６８と、温度検出素子６９と、電流検出抵抗７０と、正極端子７１および負極端子７２とを備えている。
【０１１８】
制御部６１は、電池パック全体の動作（電源６２の使用状態を含む）を制御するものであり、例えば、中央演算処理装置（ＣＰＵ）などを含んでいる。電源６２は、１または２以上の二次電池（図示せず）を含んでいる。この電源６２は、例えば、２以上の二次電池を含む組電池であり、それらの接続形式は、直列でもよいし、並列でもよいし、双方の混合型でもよい。一例を挙げると、電源６２は、２並列３直列となるように接続された６つの二次電池を含んでいる。
【０１１９】
スイッチ部６３は、制御部６１の指示に応じて電源６２の使用状態（電源６２と外部機器との接続の可否）を切り換えるものである。このスイッチ部６３は、例えば、充電制御スイッチ、放電制御スイッチ、充電用ダイオードおよび放電用ダイオード（いずれも図示せず）などを含んでいる。充電制御スイッチおよび放電制御スイッチは、例えば、金属酸化物半導体を用いた電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）などの半導体スイッチである。
【０１２０】
電流測定部６４は、電流検出抵抗７０を用いて電流を測定して、その測定結果を制御部６１に出力するものである。温度検出部６５は、温度検出素子６９を用いて温度を測定して、その測定結果を制御部６１に出力するようになっている。この温度測定結果は、例えば、異常発熱時に制御部６１が充放電制御を行う場合や、制御部６１が残容量の算出時に補正処理を行うために用いられる。電圧検出部６６は、電源６２中における二次電池の電圧を測定して、その測定電圧アナログ／デジタル変換（Ａ／Ｄ）変換して制御部６１に供給するものである。
【０１２１】
スイッチ制御部６７は、電流測定部６６および電圧測定部６６から入力される信号に応じて、スイッチ部６３の動作を制御するものである。
【０１２２】
このスイッチ制御部６７は、例えば、電池電圧が過充電検出電圧に到達した場合に、スイッチ部６７（充電制御スイッチ）を切断して、電源６２の電流経路に充電電流が流れないように制御するようになっている。これにより、電源６２では、放電用ダイオードを介して放電のみが可能になる。なお、スイッチ制御部６７は、例えば、充電時に大電流が流れた場合に、充電電流を遮断するようになっている。
【０１２３】
また、スイッチ制御部６７は、例えば、電池電圧が過放電検出電圧に到達した場合に、スイッチ部６７（放電制御スイッチ）を切断して、電源６２の電流経路に放電電流が流れないように制御するようになっている。これにより、電源６２では、充電用ダイオードを介して充電のみが可能になる。なお、スイッチ制御部６７は、例えば、放電時に大電流が流れた場合に、放電電流を遮断するようになっている。
【０１２４】
なお、二次電池では、例えば、過充電検出電圧は４．２０Ｖ±０．０５Ｖであり、過放電検出電圧は２．４Ｖ±０．１Ｖである。
【０１２５】
メモリ６８は、例えば、不揮発性メモリであるＥＥＰＲＯＭなどである。このメモリ６８には、例えば、制御部６１により演算された数値や、製造工程段階で測定された二次電池の情報（例えば、初期状態の内部抵抗など）が記憶されている。なお、メモリ６８に二次電池の満充電容量を記憶させておけば、制御部１０が残容量などの情報を把握できる。
【０１２６】
温度検出素子６９は、電源６２の温度を測定して、その測定結果を制御部６１に出力するものであり、例えば、サーミスタなどである。
【０１２７】
正極端子７１および負極端子７２は、電池パックを用いて稼働される外部機器（例えばノート型のパーソナルコンピュータなど）または電池パックを充電するために用いられる外部機器（例えば充電器など）に接続される端子である。電源６２の充放電は、正極端子７１および負極端子７２を介して行われる。
【０１２８】
＜２−２．電動車両＞
図６は、電動車両の一例であるハイブリッド自動車のブロック構成を表している。この電動車両は、例えば、図６に示したように、金属製の筐体７３の内部に、制御部７４と、エンジン７５と、電源７６と、駆動用のモータ７７と、差動装置７８と、発電機７９と、トランスミッション８０およびクラッチ８１と、インバータ８２，８３と、各種センサ８４とを備えている。この他、電動車両は、例えば、差動装置７８およびトランスミッション８０に接続された前輪用駆動軸８５および前輪８６と、後輪用駆動軸８７および後輪８８とを備えている。
【０１２９】
この電動車両は、エンジン７５またはモータ７７のいずれか一方を駆動源として走行可能である。エンジン７５は、主要な動力源であり、例えば、ガソリンエンジンなどである。エンジン７５を動力源とする場合、エンジン７５の駆動力（回転力）は、例えば、駆動部である差動装置７８、トランスミッション８０およびクラッチ８１を介して前輪８６または後輪８８に伝達される。なお、エンジン７５の回転力は発電機７９にも伝達され、その回転力により発電機７９が交流電力を発生させると共に、その交流電力はインバータ８３を介して直流電力に変換され、電源７６に蓄積される。一方、変換部であるモータ７７を動力源とする場合、電源７６から供給された電力（直流電力）がインバータ８２を介して交流電力に変換され、その交流電力によりモータ７７が駆動する。このモータ７７により電力から変換された駆動力（回転力）は、例えば、駆動部である差動装置７８、トランスミッション８０およびクラッチ８１を介して前輪８６または後輪８８に伝達される。
【０１３０】
なお、図示しない制動機構により電動車両が減速すると、その減速時の抵抗力がモータ７７に回転力として伝達され、その回転力によりモータ７７が交流電力を発生させるようにしてもよい。この交流電力はインバータ８２を介して直流電力に変換され、その直流回生電力は電源７６に蓄積されることが好ましい。
【０１３１】
制御部７４は、電動車両全体の動作を制御するものであり、例えば、ＣＰＵなどを含んでいる。電源７６は、１または２以上の二次電池（図示せず）を含んでいる。この電源７６は、外部電源と接続され、その外部電源から電力供給を受けることで電力を蓄積可能になっていてもよい。各種センサ８４は、例えば、エンジン７５の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）を制御するために用いられる。この各種センサ８４は、例えば、速度センサ、加速度センサ、エンジン回転数センサなどを含んでいる。
【０１３２】
なお、上記では電動車両としてハイブリッド自動車について説明したが、電動車両は、エンジン７５を用いずに電源７６およびモータ７７だけを用いて作動する車両（電気自動車）でもよい。
【０１３３】
＜２−３．電力貯蔵システム＞
図７は、電力貯蔵システムのブロック構成を表している。この電力貯蔵システムは、例えば、図７に示したように、一般住宅または商業用ビルなどの家屋８９の内部に、制御部９０と、電源９１と、スマートメータ９２と、パワーハブ９３とを備えている。
【０１３４】
ここでは、電源９１は、例えば、家屋８９の内部に設置された電気機器９４に接続されていると共に、家屋８９の外部に停車された電動車両９６に接続可能になっている。また、電源９１は、例えば、家屋８９に設置された自家発電機９５にパワーハブ９３を介して接続されていると共に、スマートメータ９２およびパワーハブ９３を介して外部の集中型電力系統９７に接続可能になっている。
【０１３５】
なお、電気機器９４は、例えば、冷蔵庫、エアコン、テレビまたは給湯器などの１または２以上の家電製品を含んでいる。自家発電機９５は、例えば、太陽光発電機または風力発電機などの１種類または２種類以上である。電動車両９６は、例えば、電気自動車、電気バイクまたはハイブリッド自動車などの１種類または２種類以上である。集中型電力系統９７は、例えば、火力発電所、原子力発電所、水力発電所または風力発電所などの１種類または２種類以上である。
【０１３６】
制御部９０は、電力貯蔵システム全体の動作（電源９１の使用状態を含む）を制御するものであり、例えば、ＣＰＵなどを含んでいる。電源９１は、１または２以上の二次電池（図示せず）を含んでいる。スマートメータ９２は、例えば、電力需要側の家屋８９に設置されるネットワーク対応型の電力計であり、電力供給側と通信可能になっている。これに伴い、スマートメータ９２は、例えば、必要に応じて外部と通信しながら、家屋８９における需要・供給のバランスを制御し、効率的で安定したエネルギー供給を可能にするようになっている。
【０１３７】
この電力貯蔵システムでは、例えば、外部電源である集中型電力系統９７からスマートメータ９２およびパワーハブ９３を介して電源９１に電力が蓄積されると共に、独立電源である太陽光発電機９５からパワーハブ９３を介して電源９１に電力が蓄積される。この電源９１に蓄積された電力は、制御部９１の指示に応じて、必要に応じて電気機器９４または電動車両９６に供給されるため、その電気機器９４が稼働可能になると共に、電動車両９６が充電可能になる。すなわち、電力貯蔵システムは、電源９１を用いて、家屋８９内における電力の蓄積および供給を可能にするシステムである。
【０１３８】
電源９１に蓄積された電力は、任意に利用可能である。このため、例えば、電気使用量が安い深夜に集中型電力系統９７から電源９１に電力を蓄積しておき、その電源９１に蓄積しておいた電力を電気使用量が高い日中に用いることができる。
【０１３９】
なお、上記した電力貯蔵システムは、１戸（１世帯）ごとに設置されていてもよいし、複数戸（複数世帯）ごとに設置されていてもよい。
【０１４０】
＜２−４．電動工具＞
図８は、電動工具のブロック構成を表している。この電動工具は、例えば、図８に示したように、電動ドリルであり、プラスチック材料などにより形成された工具本体９８の内部に、制御部９９と、電源１００とを備えている。この工具本体９８には、例えば、可動部であるドリル部１０１が稼働（回転）可能に取り付けられている。
【０１４１】
制御部９９は、電動工具全体の動作（電源１００の使用状態を含む）を制御するものであり、例えば、ＣＰＵなどを含んでいる。電源１００は、１または２以上の二次電池（図示せず）を含んでいる。この制御物９９は、図示しない動作スイッチの操作に応じて、必要に応じて電源１００からドリル部１０１に電力を供給して可動させるようになっている。
【実施例】
【０１４２】
本技術の具体的な実施例について、詳細に説明する。
【０１４３】
（実験例１−１〜１−１８）
以下の手順により、図３および図４に示したラミネートフィルム型のリチウムイオン二次電池を作製した。
【０１４４】
正極３３を作製する場合には、正極活物質（ＬｉＣｏＯ2 ）９４質量部と、正極結着剤（ポリフッ化ビニリデン：ＰＶＤＦ）３質量部と、正極導電剤（黒鉛）３質量部とを混合して正極合剤とした。続いて、有機溶剤（Ｎ−メチル−２−ピロリドン：ＮＭＰ）に正極合剤を分散させて正極合剤スラリーとした。続いて、正極集電体３３Ａ（１０μｍ厚のアルミニウム箔）の両面に正極合剤スラリーを塗布してから乾燥させて正極活物質層３３Ｂを形成したのち、その正極活物質層３３Ｂを圧縮成型（片面側の厚さ＝３０μｍ，体積密度＝３．４ｇ／ｃｍ3 ）した。こののち、正極活物質層３３Ｂが形成された正極集電体３３Ａを帯状（幅＝５０ｍｍ×長さ＝３００ｍｍ）に切断した。
【０１４５】
負極３４を作製する場合には、負極活物質（炭素材料であるメソカーボンマイクロビーズ）９７質量部と、負極結着剤（ＰＶＤＦ）３質量部とを混合して負極合剤とした。続いて、有機溶剤（ＮＭＰ）に負極合剤を分散させて負極合剤スラリーとした。続いて、負極集電体３４Ａ（１０μｍ厚の銅箔）の両面に負極合剤スラリーを塗布してから乾燥させて負極活物質層３４Ｂを形成したのち、その負極活物質層３４Ｂを圧縮成型（片面側の厚さ＝３０μｍ，体積密度＝１．８ｇ／ｃｍ3 ）した。こののち、負極活物質層３４Ｂが形成された負極集電体３４Ａを帯状（幅＝５０ｍｍ×長さ＝３００ｍｍ）に切断した。
【０１４６】
電解液を調製する場合には、溶媒（炭酸エチレン（ＥＣ）および炭酸ジエチル（ＤＥＣ））に電解質塩（ＬｉＰＦ6 ）を溶解させたのち、必要に応じてアルキル炭酸塩等を加えた。この場合には、溶媒の混合比（重量比）をＥＣ：ＤＥＣ＝３０：７０、電解質塩の含有量を溶媒に対して０．９ｍｏｌ／ｋｇとした。
【０１４７】
アルキル炭酸塩等の種類および含有量は、表１に示した通りである。アルキル炭酸塩としては、炭素数が５〜２２である直鎖状または分岐状のアルキル炭酸リチウムを用いた。この他、比較のために、炭酸ジアルキル（炭酸ジテトラデシル）、ＰＥＧ−ＰＰＧブロックコポリマー（ＢＡＳＦ株式会社製のPluronic-F127 ）、アルキルスルホン酸（パーフルオロオクタンスルホン酸リチウム）、カルボン酸エステル（カプリン酸メチル）またはカルボン酸リチウム（カプリン酸リチウム）を用いた。
【０１４８】
二次電池を組み立てる場合には、正極集電体３３Ａの一端にＡｌ製の正極リード５１を溶接すると共に、負極集電体３４Ａの一端にＮｉ製の負極リード５２を溶接した。続いて、正極３３と、セパレータ３５と、負極３４と、セパレータ３５とをこの順に積層した。このセパレータ３５は、基材層（多孔質膜である７μｍ厚の微多孔性ポリエチレンフィルム）の両面に高分子化合物層（２μｍ厚のＰＶＤＦ）が形成されたものである。続いて、積層体を長手方向に巻回させて、巻回電極体３０の前駆体である巻回体を形成したのち、その巻き終わり部分を保護テープ５７（粘着テープ）で固定した。続いて、外装部材６０の間に巻回体を挟み込んだのち、一辺を除く外周縁部同士を熱融着して、袋状の外装部材６０の内部に巻回体を収納した。この外装部材６０は、外側から、３０μｍ厚のナイロンフィルム、４０μｍ厚のアルミニウム箔および３０μｍ厚の無延伸ポリプロピレンフィルムが積層されたアルミラミネートフィルムである。続いて、外装部材６０の開口部から電解液２ｇを注入してセパレータ５５に含浸させて巻回電極体５０を作製した。最後に、真空雰囲気中で熱融着法を用いて外装部材６０の開口部を封止した。これにより、二次電池が完成した。
【０１４９】
なお、アルキル炭酸塩を用いない場合には、必要に応じて、組み立て後の二次電池を１２時間放置して、正極３３および負極３４に対する電解液の含浸を促進させた。
【０１５０】
二次電池の電池特性として、初回電池容量特性、サイクル特性および抵抗特性を調べたところ、表１に示した結果が得られた。なお、表１には、確認までに、アルキル炭酸塩におけるアルキル基の構造（直鎖状または分岐状）と共に、その主鎖および側鎖の炭素数を示している。
【０１５１】
初回電池容量特性を調べる場合には、常温環境中（２３℃）で二次電池を８００ｍＡの電流で１サイクル充放電させて放電容量（初回容量：ｍＡｈ）を測定した。
【０１５２】
サイクル特性を調べる場合には、常温環境中（２３℃）で二次電池を１サイクル充放電させて放電容量（ｍＡｈ）を測定したのち、同環境中でサイクル数の合計が３００サイクルになるまで充放電を繰り返して放電容量（ｍＡｈ）を測定した。この結果から、容量維持率（％）＝（３００サイクル目の放電容量／１サイクル目の放電容量）×１００を算出した。充放電時には、１Ｃの電流で上限電圧４．２Ｖに到達するまで定電流定電圧充電したのち、１Ｃの電流で終止電圧３．０Ｖに到達するまで定電流放電した。「１Ｃ」とは、電池容量（理論容量）を１時間で放電しきる電流値である。
【０１５３】
抵抗特性を調べる場合には、サイクル特性を調べる過程で、１サイクル目の充電時（充電電圧＝４．２Ｖ）に二次電池の抵抗（１ｋＨｚ交流インピーダンス：ｍΩ）を測定したのち、３００サイクル目における同条件の充電時に再び抵抗を測定した。この結果から、抵抗変化（ｍΩ）＝（３００サイクル目の抵抗−１サイクル目の抵抗）を算出した。
【０１５４】
【表１】
【０１５５】
直鎖状のアルキル基の炭素数または分岐状のアルキル基における主鎖の炭素数が８〜２０であるアルキル炭酸塩を用いた場合（実験例１−１〜１−７）には、良好な結果が得られた。すなわち、アルキル炭酸塩を用いていない場合（実験例１−８，１−９）や、炭素数が上記範囲外であるアルキル炭酸塩を用いた場合（実験例１−１０〜１−１３）と比較して、初回容量および容量維持率が増加すると共に、特に抵抗変化が大幅に減少した。この結果は、アルキル炭酸塩におけるアルキル基の炭素数が適正範囲内であると、界面活性剤としての機能が効果的に発揮されるため、初回容量および容量維持率の双方が増加する一方で抵抗変化だけが減少するという特異的な利点が得られることを表している。
【０１５６】
なお、アルキル炭酸塩等を含んでいない電解液を１２時間放置した場合（実験例１−９）には、正極３３および負極３４に対する電解液の含浸が進行したため、初回容量および容量維持率が僅かに増加すると共に抵抗変化も僅かに減少した。しかしながら、その後さらに放置してもこれ以上の改善は見られず、初回容量、容量維持率および抵抗変化は、アルキル基の炭素数が適正範囲内であるアルキル炭酸塩を用いた場合（実験例１−１〜１−７）に遠く及ばなかった。
【０１５７】
特に、アルキル基の炭素数が適正範囲内であるアルキル炭酸塩を用いた場合には、そのアルキル基が分岐状であると（実験例１−２，１−４）、直鎖状である場合（実験例１−１，１−３）と比較して初回容量が増加した。この結果は、アルキル基が疎水性の側鎖を有すると、疎水性の正極活物質層３３および負極活物質層３４に対してアルキル炭酸塩が配位しやすくなるため、電解液の浸透性がより向上することを表している。
【０１５８】
また、アルキル基が分岐状である場合には、そのアルキル基の総炭素数が２０以下であると（実験例１−４）、２０よりも大きい場合（実験例１−５）と比較して、初回容量および容量維持率が増加すると共に抵抗変化が減少した。
【０１５９】
ここで、アルキル炭酸塩の代わりに炭酸ジアルキル、アルキルスルホン酸、カルボン酸エステルまたはカルボン酸リチウムを用いた場合（実験例１−１４〜１−１８）には、その種類によっては初回容量または容量維持率が僅かに増加すると共に抵抗変化が僅かに減少する程度であった。この結果は、炭酸ジアルキル等は、アルキル基の炭素数が適正範囲内であるアルキル炭酸塩とは異なり、効果的かつ特異的な界面活性剤としての機能を発揮し得ないことを表している。
【０１６０】
（実験例２−１〜２−４）
表２に示したようにアルキル炭酸塩の含有量を変更したことを除き、実験例１−１と同様の手順により二次電池を作製して諸特性を調べた。
【０１６１】
【表２】
【０１６２】
アルキル基の炭素数が適正範囲内であるアルキル炭酸塩を用いた場合には、そのアルキル炭酸塩の含有量に依存せずに、高い初回容量および容量維持率が得られると共に抵抗変化が減少した。この場合には、アルキル炭酸塩の含有量が０．００５重量％〜２重量％であると、良好な結果が得られた。
【０１６３】
（実験例３−１〜３−４）
表３に示したように、電解液の代わりに正極３３または負極３４にアルキル炭酸塩を含有させたことを除き、実験例１−１と同様の手順により二次電池を作製して諸特性を調べた。正極３３を作製する場合には、正極活物質、正極結着剤および正極導電剤を混合したのち、全体に対して所定量となるようにアルキル炭酸塩を加えた。負極３４を作製する場合でも同様に、負極活物質、負極結着剤および負極導電剤を混合したのち、全体に対して所定量となるようにアルキル炭酸塩を加えた。
【０１６４】
【表３】
【０１６５】
正極３３または負極３４にアルキル炭酸塩を含有させても、表１と同様の結果が得られた。すなわち、正極３３または負極３４がアルキル炭酸塩を含んでいると、初回容量および容量維持率が増加すると共に抵抗変化が大幅に減少した。この場合には、アルキル炭酸塩の含有量が０．５重量％〜１重量％であると、良好な結果が得られた。
【０１６６】
表１〜表３の結果から、正極２１、負極２２および電解液のうちの少なくとも１つがアルキル炭酸塩を含んでいると、電池特性が向上することが確認された。
【０１６７】
以上、実施形態および実施例を挙げて本技術を説明したが、本技術は、実施形態および実施例で説明した態様に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、本技術の正極活物質は、負極の容量がリチウムイオンの吸蔵放出による容量とリチウム金属の析出溶解に伴う容量とを含み、それらの容量の和により表されるリチウムイオン二次電池についても、同様に適用可能である。この場合には、負極材料の充電可能な容量が正極の放電容量よりも小さくなるように設定される。
【０１６８】
また、実施形態および実施例では、電池構造が円筒型またはラミネートフィルム型であると共に、電池素子が巻回構造を有する場合を例に挙げて説明したが、これに限られない。本技術のリチウムイオン二次電池は、コイン型、角型またはボタン型などの他の電池構造を有する場合や、電池素子が積層構造などの他の構造を有する場合についても同様に適用可能である。
【０１６９】
なお、本技術は以下のような構成を取ることも可能である。
（１）
正極および負極と共に電解液を備え、
前記正極、前記負極および前記電解液のうちの少なくとも１つは下記の式（１）で表されるアルキル炭酸塩を含む、
二次電池。
Ｒ−Ｏ−Ｃ（＝Ｏ）−Ｏ−Ｘ ・・・（１）
（Ｒは炭素数が８〜２０である直鎖状のアルキル基またはハロゲン化アルキル基、あるいは、主鎖の炭素数が８〜２０である分岐状のアルキル基またはハロゲン化アルキル基である。Ｘはアルカリ金属元素である。）
（２）
前記分岐状のアルキル基またはハロゲン化アルキル基の総炭素数は２０以下である、
上記（１）に記載の二次電池。
（３）
前記式（１）中のＸはＬｉである、
上記（１）または（２）に記載の二次電池。
（４）
前記アルキル炭酸塩は、オクチル炭酸リチウム、ノニル炭酸リチウム、デシル炭酸リチウム、ウンデシル炭酸リチウム、ドデシル炭酸リチウム、トリデシル炭酸リチウム、テトラデシル炭酸リチウム、ペンタデシル炭酸リチウム、ヘキサデシル炭酸リチウム、ヘプタデシル炭酸リチウム、オクタデシル炭酸リチウム、ノナデシル炭酸リチウム、エイコシル炭酸リチウム、２−ブチルオクチル炭酸リチウム、２−ヘキシルデシル炭酸リチウム、２−オクチルドデシル炭酸リチウムおよびそれらのハロゲン化物のうちの少なくとも１種である、
上記（１）ないし（３）のいずれかに記載の二次電池。
（５）
前記電解液は前記アルキル炭酸塩を含み、前記電解液における前記アルキル炭酸塩の含有量は０．００５重量％〜２重量％である、
上記（１）ないし（４）のいずれかに記載の二次電池。
（６）
前記正極は正極活物質層を含むと共に前記負極は負極活物質層を含み、
前記正極活物質層および前記負極活物質層のうちの少なくとも一方は前記アルキル炭酸塩を含み、前記正極活物質層または前記負極活物質層における前記アルキル炭酸塩の含有量は０．５重量％〜１重量％である、
上記（１）ないし（４）のいずれかに記載の二次電池。
（７）
リチウムイオン二次電池である、
上記（１）ないし（６）のいずれかに記載の二次電池。
（８）
上記（１）ないし（７）のいずれかに記載の二次電池と、
その二次電池の使用状態を制御する制御部と、
その制御部の指示に応じて前記二次電池の使用状態を切り換えるスイッチ部と
を備え、
前記二次電池は正極および負極と共に電解液を備え、
前記正極、前記負極および前記電解液のうちの少なくとも１つは下記の式（１）で表されるアルキル炭酸塩を含む、
電池パック。
Ｒ−Ｏ−Ｃ（＝Ｏ）−Ｏ−Ｘ ・・・（１）
（Ｒは炭素数が８〜２０である直鎖状のアルキル基またはハロゲン化アルキル基、あるいは、主鎖の炭素数が８〜２０である分岐状のアルキル基またはハロゲン化アルキル基である。Ｘはアルカリ金属元素である。）
（９）
上記（１）ないし（７）のいずれかに記載の二次電池と、
その二次電池から供給された電力を駆動力に変換する変換部と、
その駆動力に応じて駆動する駆動部と、
前記二次電池の使用状態を制御する制御部と
を備え、
前記二次電池は正極および負極と共に電解液を備え、
前記正極、前記負極および前記電解液のうちの少なくとも１つは下記の式（１）で表されるアルキル炭酸塩を含む、
電動車両。
Ｒ−Ｏ−Ｃ（＝Ｏ）−Ｏ−Ｘ ・・・（１）
（Ｒは炭素数が８〜２０である直鎖状のアルキル基またはハロゲン化アルキル基、あるいは、主鎖の炭素数が８〜２０である分岐状のアルキル基またはハロゲン化アルキル基である。Ｘはアルカリ金属元素である。）
（１０）
上記（１）ないし（７）のいずれかに記載の二次電池と、
１または２以上の電気機器と、
前記二次電池からの前記電気機器に対する電力供給を制御する制御部と
を備え、
前記二次電池は正極および負極と共に電解液を備え、
前記正極、前記負極および前記電解液のうちの少なくとも１つは下記の式（１）で表されるアルキル炭酸塩を含む、
電力貯蔵システム。
Ｒ−Ｏ−Ｃ（＝Ｏ）−Ｏ−Ｘ ・・・（１）
（Ｒは炭素数が８〜２０である直鎖状のアルキル基またはハロゲン化アルキル基、あるいは、主鎖の炭素数が８〜２０である分岐状のアルキル基またはハロゲン化アルキル基である。Ｘはアルカリ金属元素である。）
（１１）
上記（１）ないし（７）のいずれかに記載の二次電池と、
その二次電池から電力を供給される可動部と
を備え、
前記二次電池は正極および負極と共に電解液を備え、
前記正極、前記負極および前記電解液のうちの少なくとも１つは下記の式（１）で表されるアルキル炭酸塩を含む、
電動工具。
Ｒ−Ｏ−Ｃ（＝Ｏ）−Ｏ−Ｘ ・・・（１）
（Ｒは炭素数が８〜２０である直鎖状のアルキル基またはハロゲン化アルキル基、あるいは、主鎖の炭素数が８〜２０である分岐状のアルキル基またはハロゲン化アルキル基である。Ｘはアルカリ金属元素である。）
（１２）
上記（１）ないし（７）のいずれかに記載の二次電池を電力供給源として備え、
前記二次電池は正極および負極と共に電解液を備え、
前記正極、前記負極および前記電解液のうちの少なくとも１つは下記の式（１）で表されるアルキル炭酸塩を含む、
電子機器。
Ｒ−Ｏ−Ｃ（＝Ｏ）−Ｏ−Ｘ ・・・（１）
（Ｒは炭素数が８〜２０である直鎖状のアルキル基またはハロゲン化アルキル基、あるいは、主鎖の炭素数が８〜２０である分岐状のアルキル基またはハロゲン化アルキル基である。Ｘはアルカリ金属元素である。）
【符号の説明】
【０１７０】
１１…電池缶、２０，３０…巻回電極体、２１，３３…正極、２１Ａ，３３Ａ…正極集電体、２１Ｂ，３３Ｂ…正極活物質層、２１Ｃ，２２Ｃ，２３Ｃ…被覆層、２２，３４…負極、２２Ａ，３４Ａ…負極集電体、２２Ｂ，３４Ｂ…負極活物質層、２３，３５…セパレータ、２３Ａ…基材層、３６…電解質層、４０…外装部材。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極および負極と共に電解液を備え、
前記正極、前記負極および前記電解液のうちの少なくとも１つは下記の式（１）で表されるアルキル炭酸塩を含む、
二次電池。
Ｒ−Ｏ−Ｃ（＝Ｏ）−Ｏ−Ｘ ・・・（１）
（Ｒは炭素数が８〜２０である直鎖状のアルキル基またはハロゲン化アルキル基、あるいは、主鎖の炭素数が８〜２０である分岐状のアルキル基またはハロゲン化アルキル基である。Ｘはアルカリ金属元素である。）
【請求項２】
前記分岐状のアルキル基またはハロゲン化アルキル基の総炭素数は２０以下である、
請求項１記載の二次電池。
【請求項３】
前記式（１）中のＸはＬｉである、
請求項１記載の二次電池。
【請求項４】
前記アルキル炭酸塩は、オクチル炭酸リチウム、ノニル炭酸リチウム、デシル炭酸リチウム、ウンデシル炭酸リチウム、ドデシル炭酸リチウム、トリデシル炭酸リチウム、テトラデシル炭酸リチウム、ペンタデシル炭酸リチウム、ヘキサデシル炭酸リチウム、ヘプタデシル炭酸リチウム、オクタデシル炭酸リチウム、ノナデシル炭酸リチウム、エイコシル炭酸リチウム、２−ブチルオクチル炭酸リチウム、２−ヘキシルデシル炭酸リチウム、２−オクチルドデシル炭酸リチウムおよびそれらのハロゲン化物のうちの少なくとも１種である、
請求項１記載の二次電池。
【請求項５】
前記電解液は前記アルキル炭酸塩を含み、前記電解液における前記アルキル炭酸塩の含有量は０．００５重量％〜２重量％である、
請求項１記載の二次電池。
【請求項６】
前記正極は正極活物質層を含むと共に前記負極は負極活物質層を含み、
前記正極活物質層および前記負極活物質層のうちの少なくとも一方は前記アルキル炭酸塩を含み、前記正極活物質層または前記負極活物質層における前記アルキル炭酸塩の含有量は０．５重量％〜１重量％である、
請求項１記載の二次電池。
【請求項７】
リチウムイオン二次電池である、
請求項１記載の二次電池。
【請求項８】
二次電池と、
その二次電池の使用状態を制御する制御部と、
その制御部の指示に応じて前記二次電池の使用状態を切り換えるスイッチ部と
を備え、
前記二次電池は正極および負極と共に電解液を備え、
前記正極、前記負極および前記電解液のうちの少なくとも１つは下記の式（１）で表されるアルキル炭酸塩を含む、
電池パック。
Ｒ−Ｏ−Ｃ（＝Ｏ）−Ｏ−Ｘ ・・・（１）
（Ｒは炭素数が８〜２０である直鎖状のアルキル基またはハロゲン化アルキル基、あるいは、主鎖の炭素数が８〜２０である分岐状のアルキル基またはハロゲン化アルキル基である。Ｘはアルカリ金属元素である。）
【請求項９】
二次電池と、
その二次電池から供給された電力を駆動力に変換する変換部と、
その駆動力に応じて駆動する駆動部と、
前記二次電池の使用状態を制御する制御部と
を備え、
前記二次電池は正極および負極と共に電解液を備え、
前記正極、前記負極および前記電解液のうちの少なくとも１つは下記の式（１）で表されるアルキル炭酸塩を含む、
電動車両。
Ｒ−Ｏ−Ｃ（＝Ｏ）−Ｏ−Ｘ ・・・（１）
（Ｒは炭素数が８〜２０である直鎖状のアルキル基またはハロゲン化アルキル基、あるいは、主鎖の炭素数が８〜２０である分岐状のアルキル基またはハロゲン化アルキル基である。Ｘはアルカリ金属元素である。）
【請求項１０】
二次電池と、
１または２以上の電気機器と、
前記二次電池からの前記電気機器に対する電力供給を制御する制御部と
を備え、
前記二次電池は正極および負極と共に電解液を備え、
前記正極、前記負極および前記電解液のうちの少なくとも１つは下記の式（１）で表されるアルキル炭酸塩を含む、
電力貯蔵システム。
Ｒ−Ｏ−Ｃ（＝Ｏ）−Ｏ−Ｘ ・・・（１）
（Ｒは炭素数が８〜２０である直鎖状のアルキル基またはハロゲン化アルキル基、あるいは、主鎖の炭素数が８〜２０である分岐状のアルキル基またはハロゲン化アルキル基である。Ｘはアルカリ金属元素である。）
【請求項１１】
二次電池と、
その二次電池から電力を供給される可動部と
を備え、
前記二次電池は正極および負極と共に電解液を備え、
前記正極、前記負極および前記電解液のうちの少なくとも１つは下記の式（１）で表されるアルキル炭酸塩を含む、
電動工具。
Ｒ−Ｏ−Ｃ（＝Ｏ）−Ｏ−Ｘ ・・・（１）
（Ｒは炭素数が８〜２０である直鎖状のアルキル基またはハロゲン化アルキル基、あるいは、主鎖の炭素数が８〜２０である分岐状のアルキル基またはハロゲン化アルキル基である。Ｘはアルカリ金属元素である。）
【請求項１２】
二次電池を電力供給源として備え、
前記二次電池は正極および負極と共に電解液を備え、
前記正極、前記負極および前記電解液のうちの少なくとも１つは下記の式（１）で表されるアルキル炭酸塩を含む、
電子機器。
Ｒ−Ｏ−Ｃ（＝Ｏ）−Ｏ−Ｘ ・・・（１）
（Ｒは炭素数が８〜２０である直鎖状のアルキル基またはハロゲン化アルキル基、あるいは、主鎖の炭素数が８〜２０である分岐状のアルキル基またはハロゲン化アルキル基である。Ｘはアルカリ金属元素である。）
【請求項１】
正極および負極と共に電解液を備え、
前記正極、前記負極および前記電解液のうちの少なくとも１つは下記の式（１）で表されるアルキル炭酸塩を含む、
二次電池。
Ｒ−Ｏ−Ｃ（＝Ｏ）−Ｏ−Ｘ ・・・（１）
（Ｒは炭素数が８〜２０である直鎖状のアルキル基またはハロゲン化アルキル基、あるいは、主鎖の炭素数が８〜２０である分岐状のアルキル基またはハロゲン化アルキル基である。Ｘはアルカリ金属元素である。）
【請求項２】
前記分岐状のアルキル基またはハロゲン化アルキル基の総炭素数は２０以下である、
請求項１記載の二次電池。
【請求項３】
前記式（１）中のＸはＬｉである、
請求項１記載の二次電池。
【請求項４】
前記アルキル炭酸塩は、オクチル炭酸リチウム、ノニル炭酸リチウム、デシル炭酸リチウム、ウンデシル炭酸リチウム、ドデシル炭酸リチウム、トリデシル炭酸リチウム、テトラデシル炭酸リチウム、ペンタデシル炭酸リチウム、ヘキサデシル炭酸リチウム、ヘプタデシル炭酸リチウム、オクタデシル炭酸リチウム、ノナデシル炭酸リチウム、エイコシル炭酸リチウム、２−ブチルオクチル炭酸リチウム、２−ヘキシルデシル炭酸リチウム、２−オクチルドデシル炭酸リチウムおよびそれらのハロゲン化物のうちの少なくとも１種である、
請求項１記載の二次電池。
【請求項５】
前記電解液は前記アルキル炭酸塩を含み、前記電解液における前記アルキル炭酸塩の含有量は０．００５重量％〜２重量％である、
請求項１記載の二次電池。
【請求項６】
前記正極は正極活物質層を含むと共に前記負極は負極活物質層を含み、
前記正極活物質層および前記負極活物質層のうちの少なくとも一方は前記アルキル炭酸塩を含み、前記正極活物質層または前記負極活物質層における前記アルキル炭酸塩の含有量は０．５重量％〜１重量％である、
請求項１記載の二次電池。
【請求項７】
リチウムイオン二次電池である、
請求項１記載の二次電池。
【請求項８】
二次電池と、
その二次電池の使用状態を制御する制御部と、
その制御部の指示に応じて前記二次電池の使用状態を切り換えるスイッチ部と
を備え、
前記二次電池は正極および負極と共に電解液を備え、
前記正極、前記負極および前記電解液のうちの少なくとも１つは下記の式（１）で表されるアルキル炭酸塩を含む、
電池パック。
Ｒ−Ｏ−Ｃ（＝Ｏ）−Ｏ−Ｘ ・・・（１）
（Ｒは炭素数が８〜２０である直鎖状のアルキル基またはハロゲン化アルキル基、あるいは、主鎖の炭素数が８〜２０である分岐状のアルキル基またはハロゲン化アルキル基である。Ｘはアルカリ金属元素である。）
【請求項９】
二次電池と、
その二次電池から供給された電力を駆動力に変換する変換部と、
その駆動力に応じて駆動する駆動部と、
前記二次電池の使用状態を制御する制御部と
を備え、
前記二次電池は正極および負極と共に電解液を備え、
前記正極、前記負極および前記電解液のうちの少なくとも１つは下記の式（１）で表されるアルキル炭酸塩を含む、
電動車両。
Ｒ−Ｏ−Ｃ（＝Ｏ）−Ｏ−Ｘ ・・・（１）
（Ｒは炭素数が８〜２０である直鎖状のアルキル基またはハロゲン化アルキル基、あるいは、主鎖の炭素数が８〜２０である分岐状のアルキル基またはハロゲン化アルキル基である。Ｘはアルカリ金属元素である。）
【請求項１０】
二次電池と、
１または２以上の電気機器と、
前記二次電池からの前記電気機器に対する電力供給を制御する制御部と
を備え、
前記二次電池は正極および負極と共に電解液を備え、
前記正極、前記負極および前記電解液のうちの少なくとも１つは下記の式（１）で表されるアルキル炭酸塩を含む、
電力貯蔵システム。
Ｒ−Ｏ−Ｃ（＝Ｏ）−Ｏ−Ｘ ・・・（１）
（Ｒは炭素数が８〜２０である直鎖状のアルキル基またはハロゲン化アルキル基、あるいは、主鎖の炭素数が８〜２０である分岐状のアルキル基またはハロゲン化アルキル基である。Ｘはアルカリ金属元素である。）
【請求項１１】
二次電池と、
その二次電池から電力を供給される可動部と
を備え、
前記二次電池は正極および負極と共に電解液を備え、
前記正極、前記負極および前記電解液のうちの少なくとも１つは下記の式（１）で表されるアルキル炭酸塩を含む、
電動工具。
Ｒ−Ｏ−Ｃ（＝Ｏ）−Ｏ−Ｘ ・・・（１）
（Ｒは炭素数が８〜２０である直鎖状のアルキル基またはハロゲン化アルキル基、あるいは、主鎖の炭素数が８〜２０である分岐状のアルキル基またはハロゲン化アルキル基である。Ｘはアルカリ金属元素である。）
【請求項１２】
二次電池を電力供給源として備え、
前記二次電池は正極および負極と共に電解液を備え、
前記正極、前記負極および前記電解液のうちの少なくとも１つは下記の式（１）で表されるアルキル炭酸塩を含む、
電子機器。
Ｒ−Ｏ−Ｃ（＝Ｏ）−Ｏ−Ｘ ・・・（１）
（Ｒは炭素数が８〜２０である直鎖状のアルキル基またはハロゲン化アルキル基、あるいは、主鎖の炭素数が８〜２０である分岐状のアルキル基またはハロゲン化アルキル基である。Ｘはアルカリ金属元素である。）
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１３−５１０８１（Ｐ２０１３−５１０８１Ａ）
【公開日】平成２５年３月１４日（２０１３．３．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１８７６３３（Ｐ２０１１−１８７６３３）
【出願日】平成２３年８月３０日（２０１１．８．３０）
【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３月１４日（２０１３．３．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月３０日（２０１１．８．３０）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
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