蓄電素子
【課題】複数の活物質の性能のそれぞれを十分に発揮できる蓄電素子を提供する。
【解決手段】電気的に並列に接続された複数の電極群１０Ａ〜１０Ｄを備え、複数の電極群１０Ａ〜１０Ｄの各々は、正極活物質を有する正極と、負極活物質を有する負極と、正極及び負極の間に配置されたセパレータとを含み、複数の電極群１０Ａ〜１０Ｄの各々において、正極活物質及び負極活物質の構成が単一であり、複数の電極群１０Ａ〜１０Ｄのうちの少なくとも２つの電極群において、正極活物質及び負極活物質の少なくとも一方の構成が異なる。
【解決手段】電気的に並列に接続された複数の電極群１０Ａ〜１０Ｄを備え、複数の電極群１０Ａ〜１０Ｄの各々は、正極活物質を有する正極と、負極活物質を有する負極と、正極及び負極の間に配置されたセパレータとを含み、複数の電極群１０Ａ〜１０Ｄの各々において、正極活物質及び負極活物質の構成が単一であり、複数の電極群１０Ａ〜１０Ｄのうちの少なくとも２つの電極群において、正極活物質及び負極活物質の少なくとも一方の構成が異なる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄電素子に関し、より特定的には、正極活物質を有する正極と、負極活物質を有する負極と、正極及び負極の間に配置されたセパレータとが巻回された電極群を２つ以上備えた蓄電素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
蓄電素子は、リチウムイオン二次電池などの非電解質二次電池や、リチウムイオンキャパシタ、ウルトラキャパシタなどのキャパシタなどとして使用されている。このような蓄電素子は、例えば特開２００６−２７８２５６号公報（特許文献１）、特開平８−３１５８６０号公報（特許文献２）、特開２０１０−１５８５２号公報（特許文献３）、特開２００９−２２７１７１号公報（特許文献４）などに開示されている。
【０００３】
特許文献１には、オリビン型燐酸マンガンリチウムとスピネル型マンガン酸リチウムとが混合された正極活物質を有する正極を備えた非水電解質二次電池が開示されている。特許文献２には、リチウムコバルト複合酸化物とリチウムマンガン複合酸化物との混合物からなる正極活物質を有する正極を備えた非水電解質二次電池が開示されている。
【０００４】
特許文献３には、異なる活物質を含む負極活物質層が集電箔にストライプ状に塗着された負極を備えたリチウムイオン二次電池が開示されている。特許文献４には、亜鉛とカーボンとを混合せずに、集電箔において分離した領域に塗布し、焼き付けることで得られる負極を備えた鉛フリーバッテリーが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２７８２５６号公報
【特許文献２】特開平８−３１５８６０号公報
【特許文献３】特開２０１０−１５８５２号公報
【特許文献４】特開２００９−２２７１７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１及び２のように、異なる組成の活物質を混合した場合には、活物質層（合剤層）内にそれぞれの活物質がランダムに存在するので、それぞれの活物質の性能が発揮されにくい。さらに、活物質の混合比率によっては、それぞれの性能が相殺されてしまう場合がある。
【０００７】
また上記特許文献３及び４のように、異なる組成の活物質のそれぞれを、単一の集電箔における区画した領域のそれぞれに塗工した場合には、乾燥、プレス、塗布重量などの製造条件の自由度が制限される。このため、それぞれの活物質に最適な条件で製造することができないので、それぞれの活物質の性能を十分に発揮することができない。
【０００８】
本発明は、上記問題点に鑑み、複数の活物質の性能のそれぞれを十分に発揮できる蓄電素子を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の蓄電素子は、電気的に並列に接続された複数の電極群を備え、複数の電極群の各々は、正極活物質を有する正極と、負極活物質を有する負極と、正極及び負極の間に配置されたセパレータとを含み、複数の電極群の各々において、正極活物質及び負極活物質の構成が単一であり、複数の電極群のうちの少なくとも２つの電極群において、正極活物質及び負極活物質の少なくとも一方の構成が異なる。
【００１０】
本発明の蓄電素子によれば、複数の電極群の各々において、活物質の構成が単一であるため、各々の電極群を形成するための製造条件は各々の活物質に最適な条件で製造することができる。また、複数の電極群のうちの少なくとも２つの電極群において、活物質の構成が異なるため、蓄電素子は最適な条件で製造した２種以上の活物質を有する。したがって、複数の活物質の性能のそれぞれを十分に発揮できる蓄電素子を提供することができる。
【００１１】
本発明の蓄電素子においては、複数の電極群のうちの少なくとも２つの電極群において、正極活物質及び負極活物質の少なくとも一方の成分が異なるようにすることができる。
【００１２】
これにより、複数の活物質の成分によるそれぞれの性能を十分に発揮できる蓄電素子を得ることができる。
【００１３】
本発明の蓄電素子においては、電極群を３つ以上備え、複数の電極群のうちの、相対的に外部側に配置される電極群と、相対的に内部側に配置される電極群とにおいて、正極活物質及び負極活物質の少なくとも一方の構成が異なるようにすることができる。
【００１４】
蓄電素子において内部側は外部側に比べて高温になるので、内部側に配置する電極群に外部側に配置する電極群よりも耐熱性の高い活物質を用いることにより、内部側に配置する電極群と、外部側に配置する電極群との劣化の差を低減することができる。このため、蓄電素子全体として、耐久性を向上することができる。
【００１５】
本発明の蓄電素子においては、正極は、正極基材と、正極基材に形成され、かつ正極活物質と、導電助剤と、正極バインダとを有する正極合剤層とを含み、負極は、負極基材と、負極基材に形成され、かつ負極活物質と、負極バインダとを有する負極合剤層とを含み、複数の電極群のうちの少なくとも２つの電極群において、セパレータ、正極基材、導電助剤、正極バインダ、負極基材及び負極バインダの少なくとも１つの構成が異なるようにすることができる。
【００１６】
これにより、異なる構成を有する活物質において、それぞれの活物質に適したセパレータ、基材、導電助剤及びバインダを選択することができる。このため、それぞれの電極群において性能をより十分に発揮できるので、性能を向上した蓄電素子を得ることができる。
【００１７】
本発明の蓄電素子において好ましくは、少なくとも２つの電極群のうちの少なくとも１つの電極群の負極活物質は結晶質炭素であり、残部の電極群のうちの少なくとも１つの電極群の負極活物質は非晶質炭素である。
【００１８】
結晶質炭素を有することにより、容量及び出力性能を高めることができる。非晶質炭素を有することにより、入力性能を高めることができる。したがって、複数の電極群のうち、少なくとも１つの電極群の負極活物質が結晶質炭素で、残部の少なくとも１つの電極群の負極活物質が非晶質炭素であると、それぞれの活物質の良好な性能を発揮できるので、高容量かつ高入出力の蓄電素子を実現することができる。
【００１９】
上記蓄電素子において好ましくは、少なくとも２つの電極群のうちの少なくとも１つの電極群において、正極活物質は、ＬｉＦｅＰＯ4、ＬｉaＮｉxＭｎyＣｏ(1-x-y)Ｏ2（０≦ａ≦１．１、０＜ｘ＜１、０＜ｙ＜１、ｘ＋ｙ＜１）及びＬｉaＮｉxＣｏyＡｌzＭbＯ2（０．３≦ａ≦１．０５、０．７≦ｘ≦０．８７、０．１≦ｙ≦０．２７、０．０３≦ｚ≦０．１、０≦ｂ≦０．１、ＭはＮｉ、Ｃｏ及びＡｌを除く金属元素から選択される少なくとも１種）からなる群から選ばれる少なくとも１種である。
【００２０】
これにより、ＬｉＦｅＰＯ4による安全性の性能、ＬｉaＮｉxＭｎyＣｏ(1-x-y)Ｏ2及びＬｉaＮｉxＣｏyＡｌzＭbＯ2による大容量の性能の少なくともいずれかの性能を発現した蓄電素子を実現することができる。
【００２１】
本発明の蓄電素子において好ましくは、少なくとも２つの電極群のうちの少なくとも１つの電極群の正極活物質はＬｉaＮｉxＭｎyＣｏ(1-x-y)Ｏ2（０≦ａ≦１．１、０＜ｘ＜１、０＜ｙ＜１、ｘ＋ｙ＜１）であり、残部の電極群のうちの少なくとも１つの電極群の正極活物質はＬｉＭｎ2Ｏ4である。
【００２２】
ＬｉaＮｉxＭｎyＣｏ(1-x-y)Ｏ2を有することにより、容量を大きくすることができる。ＬｉＭｎ2Ｏ4を有することにより、安全性を高めることができる。したがって、複数の電極群のうちの少なくとも１つの電極群の正極活物質がＬｉaＮｉxＭｎyＣｏ(1-x-y)Ｏ2で、残部の少なくとも１つの電極群の正極活物質がＬｉＭｎ2Ｏ4であると、それぞれの活物質の良好な性能を発揮できるので、高容量かつ高安全性の蓄電素子を実現することができる。
【発明の効果】
【００２３】
以上説明したように、本発明によれば、複数の活物質の性能のそれぞれを十分に発揮できる蓄電素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施の形態における蓄電素子を概略的に示す斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態における蓄電素子の容器の内部を概略的に示す斜視図である。
【図３】本発明の実施の形態における蓄電素子の容器の内部を概略的に示す断面図であり、図２における線分ＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図である。
【図４】本発明の実施の形態における蓄電素子を構成する電極群を概略的に示す模式図である。
【図５】本発明の実施の形態における電極群を構成する正極または負極を概略的に示す拡大模式図である。
【図６】本発明の実施の形態の変形例における蓄電素子の容器の内部を概略的に示す模式図である。
【図７】比較例１などのリチウムイオン二次電池の容器の内部を概略的に示す模式図である。
【図８】本発明例４などのリチウムイオン二次電池の容器の内部を概略的に示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照符号を付しその説明は繰り返さない。
【００２６】
図１〜図５を参照して、本発明の一実施の形態である蓄電素子の一例である非水電解質二次電池を説明する。
【００２７】
図１〜図３に示すように、本実施の形態の非水電解質二次電池１は、容器２と、この容器２に収容された複数の電極群１０Ａ〜１０Ｄと、容器２に取り付けられた正極端子２１及び負極端子２２とを備えている。
【００２８】
図１に示すように、容器２は、複数の電極群１０Ａ〜１０Ｄを収容する本体部３と、本体部３を覆う蓋４とを有している。本体部３及び蓋４は、例えばステンレス鋼板からなり、互いに溶接されている。蓋４には、正極端子２１及び負極端子２２を容器２の外部に露出するための開口部が形成され、この開口部に正極端子２１及び負極端子２２が配置されている。また、蓋４には、電解液注入部５が設けられている。電解液注入部５は、内部に電解液を注入するものであり、非水電解質二次電池１の使用時には封止されている。
【００２９】
図２及び図３に示すように、本体部３の内部には、複数の電極群１０Ａ〜１０Ｄが収容されている。複数の電極群１０Ａ〜１０Ｄは、電気的に並列に接続されている。本実施の形態では、容器２内に４個の電極群１０Ａ〜１０Ｄが並置されており、電極群１０Ａ、１０Ｄは容器２内において相対的に外部側に配置され、電極群１０Ｂ、１０Ｃは容器２内において相対的に内部側に配置されている。
【００３０】
図４に示すように、複数の電極群１０Ａ〜１０Ｄの各々は、正極１１Ａ〜１１Ｄと、セパレータ１２Ａ〜１２Ｄと、負極１３Ａ〜１３Ｄとを含んでいる。電極群１０Ａ〜１０Ｄの各々は、負極１３Ａ〜１３Ｄ上にセパレータ１２Ａ〜１２Ｄが配置され、このセパレータ１２Ａ〜１２Ｄ上に正極１１Ａ〜１１Ｄが配置され、この正極１１Ａ〜１１Ｄ上にセパレータ１２Ａ〜１２Ｄが配置された状態で巻回され、筒状に形成されている。即ち、電極群１０Ａ〜１０Ｄの各々において、負極１３Ａ〜１３Ｄの外周側にセパレータ１２Ａ〜１２Ｄが形成され、このセパレータ１２Ａ〜１２Ｄの外周側に正極１１Ａ〜１１Ｄが形成され、この正極１１Ａ〜１１Ｄの外周側にセパレータ１２Ａ〜１２Ｄが形成されている。本実施の形態では、複数の電極群１０Ａ〜１０Ｄの各々において、正極１１Ａ〜１１Ｄ及び負極１３Ａ〜１３Ｄの間に絶縁性のセパレータ１２Ａ〜１２Ｄが配置されているので、正極１１Ａ〜１１Ｄと負極１３Ａ〜１３Ｄとは電気的に接続されていない。
【００３１】
正極１１Ａ〜１１Ｄは、正極端子２１（図１参照）と電気的に接続され、負極１３Ａ〜１３Ｄは、負極端子２２（図１参照）と電気的に接続されている。
【００３２】
図５に示すように、電極群１０Ａ〜１０Ｄを構成する正極１１Ａ〜１１Ｄは、正極集電箔１１Ａ１〜１１Ｄ１と、正極集電箔１１Ａ１〜１１Ｄ１に形成された正極合剤層１１Ａ２〜１１Ｄ２とを有している。電極群１０Ａ〜１０Ｄを構成する負極１３Ａ〜１３Ｄは、負極集電箔１３Ａ１〜１３Ｄ１と、負極集電箔１３Ａ１〜１３Ｄ１に形成された負極合剤層１３Ａ２〜１３Ｄ２とを有している。本実施の形態では、正極集電箔１１Ａ１〜１１Ｄ１及び負極集電箔１３Ａ１〜１３Ｄ１の表面及び裏面のそれぞれに、正極合剤層１１Ａ２〜１１Ｄ２及び負極合剤層１３Ａ２〜１３Ｄ２が形成されているが、本発明はこの構造に特に限定されない。例えば、正極集電箔１１Ａ１〜１１Ｄ１及び負極集電箔１３Ａ１〜１３Ｄ１の表面または裏面に、正極合剤層１１Ａ２〜１１Ｄ２及び負極合剤層１３Ａ２〜１３Ｄ２が形成されていてもよい。ただし、正極合剤層１１Ａ２〜１１Ｄ２には、負極合剤層１３Ａ２〜１３Ｄ２が対面している。
なお、本実施の形態では、正極及び負極基材として、正極及び負極集電箔を例に挙げて説明しているが、正極及び負極基材は箔状に限定されない。
【００３３】
正極合剤層１１Ａ２〜１１Ｄ２は、正極活物質と、導電助剤と、バインダとを有している。負極合剤層１３Ａ２〜１３Ｄ２は、負極活物質と、バインダとを有している。なお、負極合剤層１３Ａ２〜１３Ｄ２は、導電助剤をさらに有していてもよい。
【００３４】
複数の電極群１０Ａ〜１０Ｄの各々において、正極活物質及び負極活物質の構成は単一である。つまり、電極群１０Ａ〜１０Ｄの各々において、異なる構成の正極活物質及び負極活物質は含まれていない。
【００３５】
複数の電極群１０Ａ〜１０Ｄのうちの少なくとも２つの電極群において、正極活物質及び負極活物質の少なくとも一方の構成が異なる。つまり、複数の電極群１０Ａ〜１０Ｄのうちの少なくとも２つの電極群の正極活物質及び／または負極活物質と、残部の電極群の正極活物質及び／または負極活物質との構成が異なる。本実施の形態では、外部側に配置される電極群１０Ａ、１０Ｄと、内部側に配置される電極群１０Ｂ、１０Ｃとにおいて、正極活物質及び負極活物質の少なくとも一方の構成が異なる。
【００３６】
ここで、「構成」とは、例えば成分、量、多孔度、粒子径などである。この点について、以下説明する。
【００３７】
「成分が単一」とは、活物質の組成式に含まれる各元素の係数（組成比）を比較したときに、その値の差が５％未満であること、又は、前記各元素が異種元素に置換される割合が５％未満ということを意味し、「成分が異なる」とは前記各元素の係数の差が５％以上であること、又は、活物質の組成式における各元素のうち、少なくとも１種についてその５％以上が異種元素で置換されていることを意味する。例えば、ＬｉＣｏＯ2とＬｉＣｏ(1-c)ＭｅcＯ2（Ｍｅは任意の金属元素）とにおいて、ｃが０．０５未満の場合には成分が単一で、ｃが０．０５以上の場合には成分が異なる。
【００３８】
「量が単一」とは、質量又は密度の差が３％未満であるということを意味し、「量が異なる」とは、質量又は密度の差が３％以上であるということを意味する。
【００３９】
「多孔度が単一」とは、下記の式（１）、（２）により算出される多孔度の差が２％未満であるということを意味し、「多孔度が異なる」とは、下記の式（１）、（２）により算出される多孔度の差が２％以上であるということを意味する。
多孔度（％）＝１００−｛（塗布密度／真密度）×１００｝…式（１）
塗布密度（ｇ／ｃｍ3）＝塗布重量（ｇ／ｃｍ2）／活物質層の厚み（ｃｍ）…式（２）
【００４０】
「粒子径が単一」とは、レーザ回折式粒度分布測定装置により測定される平均粒子径Ｄ50の差が２０％未満ということを意味し、「粒子径が異なる」とは、レーザ回折式粒度分布測定装置により測定される平均粒子径Ｄ50の差が２０％以上ということを意味する。
【００４１】
なお、複数の電極群１０Ａ〜１０Ｄの各々において、正極活物質及び負極活物質の構成の全てが単一であり、かつ複数の電極群１０Ａ〜１０Ｄのうちの少なくとも２つの電極群において、正極活物質及び負極活物質の少なくとも一方の構成の少なくとも１つが異なる。
【００４２】
正極活物質及び負極活物質の少なくとも一方の構成が異なる少なくとも２つの電極群において、セパレータ、正極集電箔、導電助剤、正極バインダ、負極集電箔及び負極バインダの少なくとも１つの構成が異なることが好ましい。本実施の形態の場合、電極群１０Ａ、１０Ｄと、電極群１０Ｂ、１０Ｃとにおいて、正極活物質及び負極活物質の少なくとも一方の構成が異なっているので、以下のａ）〜ｆ）の少なくとも１つであることが好ましい。
ａ）セパレータ１２Ａ、１２Ｄの構成と、セパレータ１２Ｂ、１２Ｃの構成とが異なっている。
ｂ）正極集電箔１１Ａ１、１１Ｄ１の構成と、正極集電箔１１Ｂ１、１１Ｃ１の構成とが異なっている。
ｃ）負極集電箔１３Ａ１、１３Ｄ１の構成と、負極集電箔１３Ｂ１、１３Ｃ１の構成とが異なっている。
ｄ）正極合剤層１１Ａ２、１１Ｄ２の導電助剤の構成と、正極合剤層１１Ｂ２、１１Ｃ２の導電助剤の構成とが異なっている。
ｅ）正極合剤層１１Ａ２、１１Ｄ２の正極バインダの構成と、正極合剤層１１Ｂ２、１１Ｃ２の正極バインダの構成とが異なっている。
ｆ）負極合剤層１３Ａ２、１３Ｄ２の負極バインダの構成と、負極合剤層１３Ｂ２、１３Ｃ２の負極バインダの構成とが異なっている。
【００４３】
なお、３つ以上の電極群が配置されている場合であって、かつ正極活物質及び負極活物質の構成が同一の電極群が２つ以上ある場合には、正極活物質及び負極活物質が同一の電極群の各々において、セパレータ、正極集電箔、導電助剤、正極バインダ、負極集電箔及び負極バインダの構成は同一であってもよく、異なっていてもよい。
【００４４】
ここで、セパレータ及び正極（負極）集電箔の「構成」とは、セパレータ及び正極（負極）集電箔の成分、量、厚みなどであり、導電助剤及びバインダの「構成」とは、導電助剤及び正極（負極）バインダの成分、量、粒子径などである。「成分が異なる」とは有機化合物においては組成式が同一でないということであり、無機化合物においては、各構成要素に含まれる元素の割合の差が５％以上ということを意味する。「量が異なる」とは、質量又は密度の差が３％以上ということを意味する。「厚みが異なる」とは、厚みの差が１０％以上ということを意味する。「粒子径が異なる」とは、レーザ回折式粒度分布測定装置により測定される平均粒子径Ｄ50の差が２０％以上ということを意味する。
【００４５】
なお、複数の電極群１０Ａ〜１０Ｄのそれぞれにおいて、巻数、厚みなどは、異なっていても、単一であってもよい。
【００４６】
また、本実施の形態では、複数の電極群として４つの電極群１０Ａ〜１０Ｄを備えた非水電解質二次電池１を例に挙げて説明したが、本発明は、図６に示すように、少なくとも２つの電極群１０Ａ、１０Ｂを備えていれば特に限定されない。
【００４７】
また、本実施の形態では、蓄電素子として非水質電解質電池を例に挙げて説明したが、本発明は非水質電解質電池に限定されず、例えばキャパシタなどにも適用可能である。本発明が非水質電解質電池として用いられる場合には、リチウムイオン二次電池が好適に用いられる。本発明がキャパシタとして用いられる場合には、リチウムイオンキャパシタやウルトラキャパシタが好適に用いられる。
【００４８】
次に、本実施の形態における非水電解質二次電池１の効果について説明する。
本実施の形態の非水電解質二次電池１は、複数の電極群１０Ａ〜１０Ｄの各々において、正極活物質及び負極活物質の構成が単一であるので、電極群１０Ａ〜１０Ｄを形成するための製造条件は、それぞれの正極活物質及び負極活物質に最適な条件で製造することができる。また、複数の電極群１０Ａ〜１０Ｄのうちの少なくとも２つの電極群において、正極活物質及び負極活物質の少なくとも一方の構成が異なるので、最適な条件で製造した２種類以上の正極及び負極活物質の少なくとも一方を有する。したがって、複数の活物質の良好な性能のそれぞれを十分に発揮することができる。
【００４９】
このように、複数の活物質の良好な性能のそれぞれを十分に発揮した非水電解質二次電池１は、それぞれの活物質の長所を活かすと共に、短所を補い合うことが可能となる。このため、安全性、高容量、高出力、耐久性、充放電効率、充電状態（以下、ＳＯＣ）、検知、極低温性能、生産性などの所望の性能を有する非水電解質二次電池を実現することができる。
【００５０】
以下、具体的な構成を例に挙げて、本実施の形態における非水電解質二次電池１の効果についてさらに詳細に説明する。
【００５１】
（第１の例）
正極活物質としてＬｉＭｎ2Ｏ4などのスピネルマンガン系活物質または一般式ＬｉＦｅＰＯ4で表されるリン酸鉄活物質を有する電極群と、正極活物質としてＬｉaＮｉxＣｏyＡｌzＭbＯ2（０．３≦ａ≦１．０５、０．７≦ｘ≦０．８７、０．１≦ｙ≦０．２７、０．０３≦ｚ≦０．１、０≦ｂ≦０．１、ＭはＮｉ、Ｃｏ及びＡｌを除く金属元素から選択される少なくとも１種）で表されるニッケル系活物質またはＬｉaＮｉxＭｎyＣｏ(1-x-y)Ｏ2（０≦ａ≦１．１、０＜ｘ＜１、０＜ｙ＜１、ｘ＋ｙ＜１）で表される三成分系活物質を有する電極群とを備えた非水電解質二次電池について説明する。
【００５２】
スピネルマンガン系活物質及びリン酸鉄活物質は、安全性は高いが、高温環境下では劣化が大きい。ニッケル系活物質及び三成分系活物質は、容量は大きいが、外部衝撃などに対する安全性がやや低い。図２及び図３に示す非水電解質二次電池１において、外部側に配置される電極群１０Ａ、１０Ｄの正極活物質がスピネルマンガン系活物質またはリン酸鉄活物質で、内部側に配置される電極群１０Ｂ、１０Ｃの正極活物質がニッケル系活物質または三成分系活物質とする。図６に示す非水電解質二次電池１において、電池パック搭載時に外部側に相対的に近い位置の電極群１０Ａの正極活物質がスピネルマンガン系活物質またはリン酸鉄活物質で、外部側から相対的に遠い位置の電極群１０Ｂの正極活物質がニッケル系活物質または三成分系活物質とする。これにより、電池中央部の蓄熱によるスピネルマンガン系活物質またはリン酸鉄活物質の劣化を抑制できると共に、スピネルマンガン系活物質またはリン酸鉄活物質の安全性の性能を発揮することができ、かつニッケル系活物質及び三成分系活物質の大容量の性能を発揮することができる。このため、高安全性と高容量とを両立した非水電解質二次電池１を実現することができる。
【００５３】
さらに、平坦な充放電カーブを有するリン酸鉄活物質を正極活物質として用いた電極群と、傾斜のある充放電カーブを有するニッケル系活物質または三成分系活物質を正極活物質として用いた電極群とを非水電解質二次電池１が備えることにより、ＳＯＣ検知が可能になる。このように、活物質の構成を適宜選択することにより、非水電解質二次電池１の性能をさらに向上することができる。
【００５４】
なお、三成分系活物質において、上記効果をより発現する観点から、｜ｘ−ｙ｜＜０．０５であることが好ましい。
また、ＬｉＭｎ2Ｏ4、ＬｉＦｅＰＯ4などの化合物は、Ｌｉ、遷移金属、Ｐ、Ｏが異種元素で置換されていてもよい。この場合でも、上記と同様の効果を有する。
【００５５】
（第２の例）
負極活物質として結晶質炭素としてのグラファイトを有する電極群と、非晶質炭素を有する電極群とを備えた非水電解質二次電池について説明する。グラファイトは、容量及び出力性能は高いものの、入力性能は十分でない。非晶質炭素は、放電容量はグラファイトに比べて低いが、入力性能に優れている。したがって、複数の電極群のうち、少なくとも１つの電極群の負極活物質がグラファイトで、残りのうちの少なくとも１つの電極群の負極活物質が非晶質炭素であると、それぞれの活物質の良好な性能を発揮できるので、高容量かつ高入出力の非水電解質二次電池１を実現することができる。
【００５６】
さらに、平坦な充放電カーブを有するグラファイトを負極活物質として用いた電極群と、傾斜のある充放電カーブを有する非晶質炭素を負極活物質として用いた電極群とを非水電解質二次電池１が備えることにより、ＳＯＣ検知が可能になる。このように、活物質の構成を適宜選択することにより、非水電解質二次電池１の性能をさらに向上することができる。
【００５７】
（第３の例）
活物質の成分は同じであるが、少なくとも２つの電極群において活物質の量が異なる非水電解質二次電池１について説明する。活物質の塗布重量を大きくすると、活物質の量を増やすことができるので、容量を高くすることができるが、電極が厚くなるので、大電流での充放電（入出力性能）は十分でない。塗布重量を小さくすると、電極が薄くなるので、入出力性能が高くなるが、電極における集電箔の割合が大きくなるので、エネルギー密度は小さくなる。したがって、複数の電極群のうち、少なくとも１つの電極群の正極（負極）活物質の重量が相対的に大きく、残りのうちの少なくとも１つの電極群の正極（負極）活物質の重量が相対的に小さいと、それぞれの電極の良好な性能を発揮できるので、高エネルギー密度かつ高入出力の非水電解質二次電池１を実現することができる。
【００５８】
（第４の例）
活物質の成分は同じであるが、少なくとも２つの電極群において活物質の多孔度が異なる非水電解質二次電池１について説明する。活物質を塗布した後にプレスをする負荷により、活物質の多孔度を調整できる。多孔度を大きくすると、活物質の量が少なくなるので、入出力性能を大きくできるが、容量は十分でない。多孔度を小さくすると、エネルギー密度を大きくできるが、抵抗が大きくなるため出力が十分でない。したがって、複数の電極群のうち、少なくとも１つの電極群の正極（負極）の多孔度が相対的に大きく、残りのうちの少なくとも１つの電極群の正極（負極）の多孔度が相対的に小さいと、それぞれの活物質の良好な性能を発揮できるので、高入出力性能かつ高エネルギー密度の非水電解質二次電池１を実現することができる。
【００５９】
次に、非水電解質二次電池１の好ましい形態の効果について説明する。
非水電解質二次電池１の好ましい形態は、正極活物質及び負極活物質の少なくとも一方の構成が異なる少なくとも２つの電極群において、セパレータ、正極（負極）集電箔、導電助剤及び正極（負極）バインダの少なくとも１つの構成が異なる。これにより、異なる構成を有する正極（負極）活物質において、それぞれの正極（負極）活物質に適したセパレータ、正極（負極）集電箔、導電助剤及び正極（負極）バインダを選択することができる。このため、それぞれの電極群において性能をより十分に発揮できるので、性能を向上した蓄電素子を得ることができる。
【００６０】
以下、具体的な構成を例に挙げて、非水電解質二次電池１のより好ましい形態の効果についてさらに詳細に説明する。
【００６１】
（第１の例）
正極活物質として用いられるＬｉＣｏＯ2などのコバルト系活物質及び三成分系活物質は電位が高い。電位が高い活物質を有する電極群のセパレータは、酸化を抑制するために無機質層を含んでいることが好ましい。また、別の正極活物質として用いられるリン酸鉄活物質は、電位が低い。電位が低い活物質を有する電極群のセパレータは、劣化が小さく、エネルギー密度を高めるために、無機質層を含まないことが好ましい。このように、正極活物質の構成が異なる少なくとも２つの電極群において、セパレータの成分を各々の正極活物質に適するように選択することにより、非水電解質二次電池１の性能をさらに向上することができる。
【００６２】
（第２の例）
図２及び図３に示すように、３つ以上の電極群を備えた非水電解質二次電池１であって、外部側に配置される電極群１０Ａ、１０Ｄと、内部側に配置される電極群１０Ｂ、１０Ｃとにおいて、正極活物質及び負極活物質の少なくとも一方の構成が異なる場合、外部側に配置される電極群１０Ａ、１０Ｄのセパレータ１２Ａ、１２Ｄは無機質層を含むことが好ましく、内部側に配置される電極群１０Ｂ、１０Ｃのセパレータ１２Ｂ、１２Ｃは無機質層を含まない、または無機質層を有し、かつ透気性の良いことが好ましい。外部側に位置する電極群１０Ａ、１０Ｄは内部側に位置する電極群１０Ｂ、１０Ｃよりも外部衝撃を受けやすいが、無機質層を含むセパレータは熱収縮が起こりにくいため、仮に外部衝撃によって内部短絡して発熱したとしても、熱逸走に至ることを防止できる。内部側の電極群１０Ｂ、１０Ｃに無機質層をもたない、又は、無機質層を有するとしても透気性の良いセパレータを用いることで、高温耐久試験におけるセパレータの目詰まりが抑制でき、非水電解質二次電池１の劣化を防止することができる。したがって、内部側の電極群と外部側の電極群において各々の活物質の構成が異なり、かつ各々の活物質の構成に対応した成分のセパレータを用いることにより、非水電解質二次電池１の安全性を高めると共にエネルギー密度を向上できる。
【実施例１】
【００６３】
本実施例では、複数の電極群の各々において、正極活物質及び負極活物質の構成は単一であり、複数の電極群のうちの少なくとも２つの電極群において、負極活物質の成分が異なる蓄電素子の効果について調べた。
【００６４】
（本発明例１）
本発明例１は、図６に示す２つの電極群１０Ａ、１０Ｂを備えたリチウムイオン二次電池を以下のように製造した。
【００６５】
まず、電極群１０Ａについて説明する。
負極活物質としてのグラファイト９０重量％と、結着剤としてのポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）１０重量％とを混合し、この混合物に溶剤としてのＮ−メチルピロリドンを加えて負極合剤ペーストを形成した。１．５ｇ／１００ｃｍ2の負極合剤ペーストを、負極集電箔として１０μｍの厚さの銅箔の両面に塗布し、これを乾燥した後、ロールプレスで１００ｋｇｆ／ｃｍの負荷を印加して圧縮成型した。これにより、帯状の負極を作製した。負極の大きさは、長さが２２０ｃｍで、幅が１３ｃｍで、負極集電箔と両面の負極合剤層との合計の厚みが１２０μｍであった。
【００６６】
正極活物質としてＬｉＦｅＰＯ4８６重量％と、導電助剤としてのアセチレンブラック７重量％と、ＰＶＤＦ７重量％とを混合し、この混合物に溶剤としてのＮ−メチルピロリドンを加えて正極合剤ペーストを形成した。３．２ｇ／１００ｃｍ2の正極合剤ペーストを、正極集電箔として２０μｍの厚さのアルミニウム箔の両面に塗布し、これを乾燥した後、ロールプレスで５００ｋｇｆ／ｃｍの負荷を印加して圧縮成型した。これにより、帯状の正極を作製した。正極の大きさは、長さが２１０ｃｍで、幅が１３ｃｍで、正極集電箔と両面の正極合剤層との合計の厚みが１９０μｍであった。
【００６７】
正極及び負極の各々に、正極タブ及び負極タブを取り付けた。
また、セパレータとして幅１２ｃｍ、厚み２５μｍのポリオレフィン製微多孔膜を準備した。
【００６８】
次に、正極、セパレータ、負極及びセパレータの順に積層し、長円筒状に巻回した。これにより、電極群１０Ａを作製した。
【００６９】
電極群１０Ｂは、基本的には電極群１０Ａと同様であったが、負極において異なっていた。具体的には、負極活物質としてのハードカーボン９０重量％と、結着剤としてのＰＶＤＦ１０重量％とを混合し、この混合物に溶剤を加えて負極合剤ペーストを形成した。１．０ｇ／１００ｃｍ2の負極合剤ペーストを、負極集電箔として１０μｍの厚さの銅箔の負極集電箔の両面に塗布し、これを乾燥した後、ロールプレスで４００ｋｇｆ／ｃｍの負荷を印加して圧縮成型した。帯状の負極の大きさは、長さが２２０ｃｍで、幅が１３ｃｍで、負極集電箔と両面の負極合剤層との合計の厚みが１２０μｍであった。
【００７０】
次に、２つの電極群１０Ａ、１０Ｂを容器２の本体部３の内部に並置し、各電極群１０Ａ、１０Ｂの正極タブ及び負極タブを電気的に並列に接続し、それぞれを蓋４の正極端子２１及び負極端子２２にそれぞれ溶着して蓋４を本体部３に取り付けた。
【００７１】
蓋４の電解液注入部５から、電解液として１ＭのＬｉＰＦ6（ＥＣ：ＤＭＣ：ＤＥＣ＝４０：４０：２０）を注液した。その後、電解液注入部５を封止した。以上の工程により、本発明例１のリチウムイオン二次電池を製造した。
【００７２】
（比較例１）
図７に示すように、比較例１のリチウムイオン二次電池１００は、単一の負極活物質を含む負極合剤層を有する電極群１００Ａを１つ備えていた点において本発明例１と異なっていた。
【００７３】
具体的には、負極の形成については、本発明例１の電極群１０Ａと同様に、負極合剤ペーストを形成して、負極集電箔の両面に塗布し、これを乾燥した後、ロールプレスで１００ｋｇｆ／ｃｍの負荷を印加して圧縮成型した。この負極の大きさは、長さが４３０ｃｍで、幅が１３ｃｍで、負極集電箔と両面の負極合剤層との合計の厚みが１２０μｍであった。
【００７４】
正極の形成については、本発明例１と同様に、正極合剤ペーストを形成して、正極集電箔の両面に塗布し、これを乾燥した後、ロールプレスで５００ｋｇｆ／ｃｍの負荷を印加して圧縮成型した。この正極の大きさは、長さが４２０ｃｍで、幅が１３ｃｍで、正極集電箔と両面の正極合剤層との合計の厚みが１９０μｍであった。
また、本発明例１と同様のセパレータを準備した。
【００７５】
次に、本発明例１と同様に正極、負極及びセパレータを巻回して、電極群１００Ａを作製した。次に、本発明例１と同様に、この電極群１００Ａを容器２に収容し、電解液を注液することで、比較例１のリチウムイオン二次電池を製造した。
【００７６】
（比較例２）
比較例２のリチウムイオン二次電池は、基本的には比較例１のリチウムイオン二次電池と同様であったが、負極活物質がグラファイトの代わりにハードカーボンであった点において異なっていた。
【００７７】
（比較例３）
図７に示すように、比較例３のリチウムイオン二次電池１００は、２種類の負極活物質が混合された負極合剤層を有する電極群１００Ａを１つ備えていた点において本発明例１と異なっていた。
【００７８】
具体的には、負極活物質としてのグラファイト４５重量％及びハードカーボン４５重量％と、結着剤としてのＰＶＤＦ１０重量％とを混合し、この混合物に溶剤としてのＮ-メチルピロリドンを加えて負極合剤ペーストを形成した。１．３ｇ／１００ｃｍ2の負極合剤ペーストを、本発明例１と同様の負極集電箔の両面に塗布し、これを乾燥した後、ロールプレスで３００ｋｇｆ／ｃｍの負荷を印加して圧縮成型した。この負極の大きさは、長さが４３０ｃｍで、幅が１３ｃｍで、負極集電箔と両面の負極合剤層との合計の厚みが１２０μｍであった。
【００７９】
正極は、比較例１と同様に形成した。また、本発明例１と同様のセパレータを準備した。
【００８０】
次に、本発明例１と同様に正極、負極及びセパレータを巻回して、電極群１００Ａを作製した。次に、本発明例１と同様に、この電極群１００Ａを容器２に収容し、電解液を注液することで、比較例３のリチウムイオン二次電池を製造した。
【００８１】
（比較例４）
図７に示すように、比較例４のリチウムイオン二次電池１００は、２種類の成分の負極活物質のそれぞれを区画した領域に形成した負極合剤層を有する電極群１００Ａを１つ備えていた点において本発明例１と異なっていた。
【００８２】
具体的には、第１の負極活物質としてのグラファイト９０重量％と、結着剤としてのＰＶＤＦ１０重量％とを混合し、この混合物に溶剤としてのＮ-メチルピロリドンを加えて第１の負極合剤ペーストを形成した。第２の負極活物質としてのハードカーボン９０重量％と、結着剤としてのＰＶＤＦ１０重量％とを混合し、この混合物に溶剤としてのＮ-メチルピロリドンを加えて第２の負極合剤ペーストを形成した。本発明例１と同様の負極集電箔のそれぞれの面において、半分の領域に１．５ｇ／１００ｃｍ2の第１の負極合剤ペーストを塗布し、残りの半分の領域に１．０ｇ／１００ｃｍ2の第２の負極合剤ペーストを塗布した。これを乾燥した後、ロールプレスで３００ｋｇｆ／ｃｍの負荷を印加して圧縮成型した。この負極の大きさは、長さが４３０ｃｍで、幅が１３ｃｍで、負極集電箔と両面の負極合剤層との合計の厚みが１２０μｍであった。
【００８３】
正極は、比較例１と同様に形成した。また、本発明例１と同様のセパレータを準備した。
【００８４】
次に、本発明例１と同様に正極、負極及びセパレータを巻回して、電極群１００Ａを作製した。次に、本発明例１と同様に、この電極群１００Ａを容器２に収容し、電解液を注液することで、比較例４のリチウムイオン二次電池を製造した。
【００８５】
（評価方法）
本発明例１、比較例１〜４のリチウムイオン二次電池について、ＳＯＣ検知、容量及び耐久性について評価した。
【００８６】
ＳＯＣ検知は、ＳＯＣ５０％付近での閉回路電圧（以下、ＯＣＶ）の傾斜で評価し、具体的には、ＳＯＣ４９％からＳＯＣ５１％までの間を１％刻みでＯＣＶ測定し、ＳＯＣ４９％からＳＯＣ５０％までの間のＯＣＶ変化量と、ＳＯＣ５０％からＳＯＣ５１％までの間のＯＣＶ変化量とを平均することによって測定した。
【００８７】
容量は、次のようにして測定した。１ＣＡの定電流にて所定の上限電圧まで充電し、その後前記上限電圧にて総充電時間が３時間となるように定電圧充電した後、１ＣＡの定電流にて所定の下限電圧まで放電した。このときの放電容量を「容量」とした。
なお、１ＣＡとは、上限電圧まで充電した電池を１時間で放電するときの電流値である。
各実施例における下限電圧と上限電圧との組み合わせは次のとおりであった。実施例１(２．５Ｖ−３．６Ｖ)、実施例２〜４、６（２．５Ｖ−４．２Ｖ）、実施例５（２．５Ｖ−４．０Ｖ）。
【００８８】
耐久性は、容量保持率で評価し、具体的には、所定温度に設定した恒温槽中で、２ＣＡの定電流にてＳＯＣ８０％に相当する電圧まで充電した後、２ＣＡの定電流にてＳＯＣ２０％に相当する電圧まで放電するサイクル試験を所定のサイクル数行った後の容量をサイクル前の容量で除することによって測定した。
【００８９】
（評価結果）
ＳＯＣ５０％付近でのＯＣＶ傾斜について、本発明例１が４ｍＶ／ＳＯＣ％であり、比較例１が０ｍＶ／ＳＯＣ％であり、比較例２が８ｍＶ／ＳＯＣ％であり、比較例３が４ｍＶ／ＳＯＣ％であり、比較例４が４ｍＶ／ＳＯＣ％であった。本発明例１は、ハードカーボンの比率の大きい比較例２よりは小さかったものの、ハードカーボンを含まない比較例１よりもＳＯＣ検知が良好であった。このことから、本発明例１は負極活物質としてのハードカーボンの性能を発揮できることがわかった。
【００９０】
容量について、本発明例１が８５（相対比）であり、比較例１が１００（相対比）であり、比較例２が７０（相対比）であり、比較例３が８５（相対比）であり、比較例４が８０（相対比）であった。本発明例１は、グラファイトの比率の大きい比較例１よりは容量が小さかったものの、グラファイトを含まない比較２よりも容量が大きく、さらに２種類の活物質の領域を区画して形成した比較例４よりも容量が大きかった。このことから、本発明例１のリチウムイオン二次電池は、負極活物質としてのグラファイトの性能を発揮できることがわかった。
【００９１】
２５℃５００サイクル試験後の容量保持率について、本発明例１が８５％であり、比較例１が８０％であり、比較例２が９０％であり、比較例３が７０％であり、比較例４が６０％であった。本発明例１は、ハードカーボンの比率が大きい比較例２よりは耐久性が低かったものの、ハードカーボンを含まない比較例１よりも耐久性が高かった。さらに、本発明例１は、２種類の活物質を混合した比較例３及び２種類の活物質の領域を区画して形成した比較例４よりも耐久性を向上できた。このことから、本発明例１のリチウムイオン二次電池は負極活物質のハードカーボンの性能を発揮できることがわかった。
【００９２】
以上より、本実施例によれば、複数の電極群の各々において、正極活物質及び負極活物質の構成が単一であり、複数の電極群のうちの少なくとも２つの電極群において、負極活物質の成分が異なることにより、複数の負極活物質の性能のそれぞれを十分に発揮できることを確認した。
【実施例２】
【００９３】
本実施例では、複数の電極群の各々において、正極活物質及び負極活物質の構成は単一であり、複数の電極群のうちの少なくとも２つの電極群において、負極活物質の重量が異なることの効果について調べた。
【００９４】
（本発明例２）
本発明例２は、図６に示す２つの電極群１０Ａ、１０Ｂを備えたリチウムイオン二次電池を以下のように製造した。
【００９５】
まず、電極群１０Ａについて説明する。
負極活物質としてのグラファイト９２重量％と、結着剤としてのＰＶＤＦ８重量％とを混合し、この混合物に溶剤としてのＮ−メチルピロリドンを加えて負極合剤ペーストを形成した。２．０ｇ／１００ｃｍ2の負極合剤ペーストを、負極集電箔として１０μｍの厚さの銅箔の両面に塗布し、これを乾燥した後、ロールプレスで１５０ｋｇｆ／ｃｍの負荷を印加して圧縮成型した。これにより、帯状の負極を作製した。負極の大きさは、長さが１８０ｃｍで、幅が１３ｃｍで、負極集電箔と両面の負極合剤層との合計の厚みが１５０μｍであった。
【００９６】
正極活物質としてのＬｉＭｎ2Ｏ4９０重量％と、導電助剤としてのアセチレンブラック３重量％と、ＰＶＤＦ７重量％とを混合し、この混合物に溶剤としてのＮ−メチルピロリドンを加えて正極合剤ペーストを形成した。１．１ｇ／１００ｃｍ2の正極合剤ペーストを、正極集電箔として２０μｍの厚さのアルミニウム箔の両面にそれぞれ塗布し、これを乾燥した後、ロールプレスで２５０ｋｇｆ／ｃｍの負荷を印加して圧縮成型した。これにより、帯状の正極を作製した。正極の大きさは、長さが１７０ｃｍで、幅が１３ｃｍで、正極集電箔と両面の正極合剤層との合計の厚みが８０μｍであった。
【００９７】
正極及び負極の各々に、正極タブ及び負極タブを取り付けた。
また、本発明例１と同様のセパレータを準備した。
【００９８】
次に、正極、セパレータ、負極及びセパレータの順に積層し、長円筒状に巻回した。これにより、電極群１０Ａを作製した。
【００９９】
電極群１０Ｂは、基本的には電極群１０Ａと同様であったが、負極において異なっていた。具体的には、電極群１０Ａと同様の負極ペーストを、負極集電箔の両面のそれぞれに０．５ｇ／１００ｃｍ2塗布し、これを乾燥した後、ロールプレスで１５０ｋｇｆ／ｃｍの負荷を印加して圧縮成型した。帯状の負極の大きさは、長さが３２０ｃｍで、幅が１３ｃｍで、負極集電箔と両面の負極合剤層との合計の厚みが５０μｍであった。
【０１００】
次に、本発明例１と同様に、２つの電極群１０Ａ、１０Ｂを容器２に収容し、電解液を注液することで、本発明例２のリチウムイオン二次電池を製造した。
【０１０１】
（比較例５）
図７に示すように、比較例５のリチウムイオン二次電池１００は、１種類の負極活物質を有する負極合剤層を含む電極群１００Ａを１つ備えていた点において本発明例２と異なっていた。
【０１０２】
具体的には、本発明例２と同様の負極合剤ペーストを形成した。２．０ｇ／１００ｃｍ2の負極合剤ペーストを、本発明例２と同様の負極集電箔の両面に塗布し、これを乾燥した後、ロールプレスで１５０ｋｇｆ／ｃｍの負荷を印加して圧縮成型した。この負極の大きさは、長さが３５０ｃｍで、幅が１３ｃｍで、負極集電箔と両面の負極合剤層との合計の厚みが１５０μｍであった。
【０１０３】
正極の形成については、本発明例２と同様に、正極合剤ペーストを形成して、正極集電箔の両面に塗布し、これを乾燥した後、ロールプレスで２５０ｋｇｆ／ｃｍの負荷を印加して圧縮成型した。この正極の大きさは、長さが３４０ｃｍで、幅が１３ｃｍで、正極集電箔と両面の正極合剤層との合計の厚みが８０μｍであった。
【０１０４】
次に、本発明例２と同様のセパレータを準備し、本発明例２と同様に正極、負極及びセパレータを巻回して、電極群１００Ａを作製した。次に、本発明例２と同様に、この電極群１００Ａを容器２に収容し、電解液を注液することで、比較例５のリチウムイオン二次電池を製造した。
【０１０５】
（比較例６）
比較例６のリチウムイオン二次電池は、基本的には比較例５と同様であったが、負極集電箔に塗布した負極合剤ペーストの重量が０．５ｇ／１００ｃｍ2であった点において異なっていた。
【０１０６】
（比較例７）
図７に示すように、比較例７のリチウムイオン二次電池１００は、２種類の量の負極活物質のそれぞれを区画した領域に形成した負極合剤層を有する電極群１００Ａを１つ備えていた点において本発明例２と異なっていた。
【０１０７】
具体的には、本発明例２と同様の負極合剤ペーストを形成した。本発明例２と同様の負極集電箔のそれぞれの面において、半分の領域に２．０ｇ／１００ｃｍ2を塗布し、残りの半分の領域に０．５ｇ／１００ｃｍ2の負極合剤ペーストを塗布した。これを乾燥した後、ロールプレスで１００ｋｇｆ／ｃｍの負荷を印加して圧縮成型した。この負極の大きさは、長さが３５０ｃｍで、幅が１３ｃｍで、負極集電箔と両面の負極合剤層との合計の厚みが１５０μｍであった。
【０１０８】
正極は、比較例５と同様に形成した。また、本発明例２と同様のセパレータを準備した。
【０１０９】
次に、本発明例２と同様に正極、負極及びセパレータを巻回して、電極群１００Ａを作製した。次に、本発明例２と同様に、この電極群１００Ａを容器２に収容し、電解液を注液することで、比較例７のリチウムイオン二次電池を製造した。
【０１１０】
（評価方法）
本発明例２、比較例５〜７のリチウムイオン二次電池について、容量及び出力について評価した。
容量は、実施例１と同様に測定した。なお、下限電圧と上限電圧との組み合わせは、２．５Ｖ−４．２Ｖであった。
出力は、次のようにして測定した。各電池を満充電状態としたのち、０．２、１、２、４ＣＡの各電流値で、１０秒ずつ放電した。電流値及び放電後の電圧からＶ−Ｉプロットを作成して最小二乗法で直線近似し、電圧が２．０Ｖとなる点まで外挿したときの電流値を算出した。このときの電流値に下限電圧（ここでは２．０Ｖ）を乗じて出力とした。
【０１１１】
（評価結果）
容量について、本発明例２が９０（相対比）であり、比較例５が１００（相対比）であり、比較例６が８０（相対比）であり、比較例７が７０（相対比）であった。このため、本発明例２のリチウムイオン二次電池は、相対的に活物質の量が多い負極の性能を発揮できることがわかった。
【０１１２】
出力について、本発明例３が８０（相対比）であり、比較例５が３０（相対比）であり、比較例６が１００（相対比）であり、比較例７が５０（相対比）であった。このため、本発明例２のリチウムイオン二次電池は、相対的に活物質の量が少ない負極の性能を発揮できることがわかった。
【０１１３】
以上より、本実施例によれば、複数の電極群の各々において、正極活物質及び負極活物質の構成が単一であり、複数の電極群のうちの少なくとも２つの電極群において、負極活物質の量が異なることにより、複数の負極の性能のそれぞれを十分に発揮できることを確認した。
【実施例３】
【０１１４】
本実施例では、正極活物質の構成が異なる少なくとも２つの電極群において、セパレータの構成が異なることの効果について調べた。
【０１１５】
（本発明例３）
本発明例３は、図６に示す２つの電極群１０Ａ、１０Ｂを備えたリチウムイオン二次電池を以下のように製造した。
【０１１６】
まず、電極群１０Ａについて説明する。
正極活物質としてのＬｉＮｉ0.8Ｃｏ0.15Ａｌ0.05Ｏ2９０重量％と、導電助剤としてのアセチレンブラック４重量％と、結着剤としてのＰＶＤＦ６重量％とを混合し、この混合物に溶剤としてのＮ−ピロリドンを加えて正極合剤ペーストを形成した。２．０ｇ／１００ｃｍ2の正極合剤ペーストを、正極集電箔として２０μｍの厚さのアルミニウム箔の両面にそれぞれ塗布し、これを乾燥した後、ロールプレスで２００ｋｇｆ／ｃｍの負荷を印加して圧縮成型した。これにより、帯状の正極を作製した。正極の大きさは、長さが２１０ｃｍで、幅が１０ｃｍで、正極集電箔と両面の正極合剤層との合計の厚みが１００μｍであった。
【０１１７】
負極活物質としてグラファイト９０重量％と、ＰＶＤＦ１０重量％とを混合し、この混合物に溶剤としてのＮ−ピロリドンを加えて負極合剤ペーストを形成した。１．０ｇ／１００ｃｍ2の負極合剤ペーストを、負極集電箔として１０μｍの厚さの銅箔の両面にそれぞれ塗布し、これを乾燥した後、ロールプレスで１００ｋｇｆ／ｃｍの負荷を印加して圧縮成型した。これにより、帯状の負極を作製した。負極の大きさは、長さが２２０ｃｍで、幅が１０ｃｍで、負極集電箔と両面の負極合剤層との合計の厚みが１００μｍであった。
【０１１８】
正極及び負極の各々に、正極タブ及び負極タブを取り付けた。
また、セパレータとして幅９ｃｍ、厚み４０μｍのポリオレフィン製微多孔膜を準備した。
【０１１９】
次に、正極、セパレータ、負極及びセパレータの順に積層し、長円筒状に巻回した。これにより、電極群１０Ａを作製した。
【０１２０】
電極群１０Ｂは、基本的には電極群１０Ａと同様であったが、正極及びセパレータにおいて異なっていた。具体的には、正極活物質としてのＬｉＭｎ2Ｏ4９０重量％と、導電助剤としてのアセチレンブラック３重量％と、結着剤としてのＰＶＤＦ７重量％とを混合し、この混合物に電極群１０Ａと同様の溶剤を加えて正極合剤ペーストを形成した。３．２ｇ／１００ｃｍ2の正極合剤ペーストを、正極集電箔の両面に塗布し、これを乾燥した後、ロールプレスで２５０ｋｇｆ／ｃｍの負荷を印加して圧縮成型した。帯状の正極の大きさは、長さが１５０ｃｍで、幅が１０ｃｍで、正極集電箔と両面の正極合剤層との合計の厚みが１４０μｍであった。
【０１２１】
正極及び負極の各々に、正極タブ及び負極タブを取り付けた。
また、セパレータとして幅９ｃｍ、厚み２０μｍのポリオレフィン製微多孔膜を準備した。
【０１２２】
次に、正極、セパレータ、負極及びセパレータの順に積層し、長円筒状に巻回した。これにより、電極群１０Ｂを作製した。
【０１２３】
次に、本発明例１と同様に、２つの電極群１０Ａ、１０Ｂを容器２に収容し、電解液を注液することで、本発明例３のリチウムイオン二次電池を製造した。
【０１２４】
（比較例８）
図７に示すように、比較例８のリチウムイオン二次電池１００は、２種類の正極活物質が混合された正極合剤層を有する電極群１００Ａを１つ備えていた点において本発明例３と異なっていた。
【０１２５】
具体的には、正極活物質としてのＬｉＮｉ0.8Ｃｏ0.15Ａｌ0.05Ｏ2４５重量％及びＬｉＭｎ2Ｏ4４５重量％と、導電助剤としてのアセチレンブラック４重量％と、結着剤としてのＰＶＤＦ６重量％とを混合し、この混合物に溶剤としてのＮ−メチルピロリドンを加えて正極合剤ペーストを形成した。２．６ｇ／１００ｃｍ2の正極合剤ペーストを、本発明例３と同様の正極集電箔の両面に塗布し、これを乾燥した後、ロールプレスで２５０ｋｇｆ／ｃｍの負荷を印加して圧縮成型した。この正極の大きさは、長さが３６０ｃｍ、幅が１０ｃｍ、正極集電箔と両面の正極合剤層との合計の厚みが１２０μｍであった。
【０１２６】
負極の形成については、本発明例３と同様に、負極合剤ペーストを形成して、負極集電箔の両面に塗布し、これを乾燥した後、ロールプレスで１００ｋｇｆ／ｃｍの負荷を印加して圧縮成型した。この負極の大きさは、長さが３７０ｃｍで、幅が１０ｃｍで、負極集電箔と両面の負極合剤層との合計の厚みが１００μｍであった。
【０１２７】
次に、本発明例３と同様に正極、負極及び厚みが４０μｍのセパレータを巻回して、電極群１００Ａを作製した。次に、本発明例３と同様に、この電極群１００Ａを容器２に収容し、電解液を注液することで、比較例８のリチウムイオン二次電池を製造した。
【０１２８】
（比較例９）
比較例９のリチウムイオン二次電池は、基本的には比較例８と同様であったが、セパレータの厚みが２０μｍであった点において異なっていた。
【０１２９】
（評価方法）
本発明例３、比較例８及び９のリチウムイオン二次電池について、容量及び安全性について評価した。
容量は実施例１と同様に測定した。なお、下限電圧と上限電圧との組み合わせは、２．５Ｖ−４．２Ｖであった。
安全性は、満充電状態まで充電した電池の中央部に鉄製の釘を貫通させた際に、発煙・発火が起こらないかどうかを調査することにより測定した。
【０１３０】
（評価結果）
容量について、本発明例３が９５（相対比）であり、比較例８が９０（相対比）であり、比較例９が１００（相対比）であった。このため、本発明例３のリチウムイオン二次電池は、正極活物質のＬｉＮｉ0.8Ｃｏ0.15Ａｌ0.05Ｏ2の性能を発揮できることがわかった。
【０１３１】
安全性について、本発明例３及び比較例８が良好であり、比較例９が発煙をした点で良好でなかった。このため、本発明例３のリチウムイオン二次電池は正極活物質のＬｉＭｎ2Ｏ4の性能を発揮できることがわかった。
【０１３２】
また、本発明例３は、正極活物質としてＬｉＮｉ0.8Ｃｏ0.15Ａｌ0.05Ｏ2を備えた電極群１０Ａのセパレータの厚みは大きく、正極活物質としてＬｉＭｎ2Ｏ4を備えた電極群１０Ｂのセパレータの厚みは小さいため、それぞれの正極活物質の性能をより発揮することができた。
【０１３３】
以上より、本実施例によれば、正極活物質の構成が異なる少なくとも２つの電極群において、セパレータの構成が異なることにより、正極活物質の性能を顕著に発揮することができることを確認した。
【実施例４】
【０１３４】
本実施例では、正極活物質の構成が異なる少なくとも２つの電極群において、正極集電箔の構成が異なることの効果について調べた。
【０１３５】
（本発明例４）
本発明例４は、図８に示す３つの電極群１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｄを備えたリチウムイオン二次電池を以下のように製造した。
【０１３６】
まず、電極群１０Ａ、１０Ｄについて説明する。
正極活物質としてのＬｉＮｉ0.8Ｃｏ0.15Ａｌ0.05Ｏ2９０重量％と、導電助剤としてのアセチレンブラック４重量％と、結着剤としてのＰＶＤＦ６重量％とを混合し、この混合物に溶剤としてのＮ−メチルピロリドンを加えて正極合剤ペーストを形成した。１．６ｇ／１００ｃｍ2の正極合剤ペーストを、正極集電箔として３０μｍの厚さのアルミニウム箔の両面にそれぞれ塗布し、これを乾燥した後、ロールプレスで２００ｋｇｆ／ｃｍの負荷を印加して圧縮成型した。これにより、帯状の正極を作製した。正極の大きさは、長さが２９０ｃｍで、幅が１３ｃｍで、正極集電箔と両面の正極合剤層との合計の厚みが８０μｍであった。
【０１３７】
負極活物質としてハードカーボン９０重量％と、ＰＶＤＦ１０重量％とを混合し、この混合物に溶剤としてのＮ−メチルピロリドンを加えて負極合剤ペーストを形成した。０．７ｇ／１００ｃｍ2の負極合剤ペーストを、負極集電箔として１０μｍの厚さの銅箔の両面にそれぞれ塗布し、これを乾燥した後、ロールプレスで４００ｋｇｆ／ｃｍの負荷を印加して圧縮成型した。これにより、帯状の負極を作製した。負極の大きさは、長さが３００ｃｍで、幅が１３ｃｍで、負極集電箔と両面の負極合剤層との合計の厚みが８０μｍであった。
【０１３８】
正極及び負極の各々に、正極タブ及び負極タブを取り付けた。
また、本発明例１と同様のセパレータを準備した。
【０１３９】
次に、正極、セパレータ、負極及びセパレータの順に積層し、長円筒状に巻回した。これにより、電極群１０Ａ、１０Ｄを作製した。
【０１４０】
電極群１０Ｂは、基本的には電極群１０Ａ、１０Ｄと同様であったが、正極及びセパレータにおいて異なっていた。具体的には、正極活物質としてのＬｉＭｎ2Ｏ4９０重量％と、導電助剤としてのアセチレンブラック４重量％と、結着剤としてのＰＶＤＦ６重量％とを混合し、この混合物に溶剤を加えて正極合剤ペーストを形成した。この正極合剤ペーストを、正極集電箔として２０μｍの厚さのアルミニウム箔の両面に塗布し、これを乾燥した後、ロールプレスで２５０ｋｇｆ／ｃｍの負荷を印加して圧縮成型した。帯状の正極の大きさは、長さが２２０ｃｍで、幅が１３ｃｍで、正極集電箔と両面の正極合剤層との合計の厚みが１２０μｍであった。
【０１４１】
正極及び負極の各々に、正極タブ及び負極タブを取り付けた。
また、本発明例１と同様のセパレータを準備した。
【０１４２】
次に、正極、セパレータ、負極及びセパレータの順に積層し、長円筒状に巻回した。これにより、電極群１０Ｂを作製した。
【０１４３】
次に、電極群１０Ａ、１０Ｄが外部側に位置し、かつ電極群１０Ｂが内部側に位置するように容器２に収容し、本発明例１と同様に電解液を注液することで、本発明例４のリチウムイオン二次電池を製造した。
【０１４４】
（比較例１０）
図７に示すように、比較例１０のリチウムイオン二次電池１００は、２種類の正極活物質が混合された正極合剤層を有する電極群１００Ａを１つ備えていた点において本発明例４と異なっていた。
【０１４５】
具体的には、正極活物質としてのＬｉＮｉ0.8Ｃｏ0.15Ａｌ0.05Ｏ2４５重量％及びＬｉＭｎ2Ｏ4４５重量％と、導電助剤としてのアセチレンブラック４重量％と、結着剤としてのＰＶＤＦ６重量％とを混合し、この混合物に溶剤としてのＮ−メチルピロリドンを加えて正極合剤ペーストを形成した。２．１ｇ／１００ｃｍ2の正極合剤ペーストを、正極集電箔としての厚みが３０μｍのアルミニウム箔の両面に塗布し、これを乾燥した後、ロールプレスで２５０ｋｇｆ／ｃｍの負荷を印加して圧縮成型した。この正極の大きさは、長さが７４０ｃｍで、幅が１３ｃｍで、正極集電箔と両面の正極合剤層との合計の厚みが１００μｍであった。
【０１４６】
負極の形成については、本発明例４と同様に、負極合剤ペーストを形成して、負極集電箔の両面に塗布し、これを乾燥した後、ロールプレスで４００ｋｇｆ／ｃｍの負荷を印加して圧縮成型した。この負極の大きさは、長さが７５０ｃｍで、幅が１３ｃｍで、正極集電箔と両面の負極合剤層との合計の厚みが１００μｍであった。
【０１４７】
次に、本発明例４と同様のセパレータを準備して、本発明例４と同様に正極、負極及びセパレータを巻回して、電極群１００Ａを作製した。次に、本発明例４と同様に、この電極群１００Ａを容器２に収容し、電解液を注液することで、比較例１０のリチウムイオン二次電池を製造した。
【０１４８】
（比較例１１）
比較例１１のリチウムイオン二次電池は、基本的には比較例１０と同様であったが、正極集電箔の厚みが２０μｍであった点において異なっていた。
【０１４９】
（評価方法）
本発明例４、比較例１０及び１１のリチウムイオン二次電池について、容量及び安全性について評価した。容量は、実施例１と同様に測定した。なお、下限電圧と上限電圧との組み合わせは、２．５Ｖ−４．２Ｖであった。安全性は、実施例３と同様に測定した。
【０１５０】
（評価結果）
容量について、本発明例４が９５（相対比）であり、比較例１０が９０（相対比）であり、比較例１１が１００（相対比）であった。このため、本発明例４のリチウムイオン二次電池は、正極活物質のＬｉＮｉ0.8Ｃｏ0.15Ａｌ0.05Ｏ2の性能を発揮できることがわかった。
【０１５１】
安全性について、本発明例４及び比較例１０が良好であり、比較例１１が発煙をした点で良好でなかった。このため、本発明例４のリチウムイオン二次電池は正極活物質のＬｉＭｎ2Ｏ4の性能を発揮できることがわかった。
【０１５２】
また、本発明例４は、正極活物質としてＬｉＮｉ0.8Ｃｏ0.15Ａｌ0.05Ｏ2を備えた電極群１０Ａ、１０Ｄの正極集電箔の厚みは大きく、正極活物質としてＬｉＭｎ2Ｏ4を備えた電極群１０Ｂの正極集電箔の厚みは小さいため、それぞれの正極活物質の性能をより発揮することができた。
【０１５３】
以上より、本実施例によれば、正極活物質の構成が異なる少なくとも２つの電極群において、正極集電箔の構成が異なることにより、正極活物質の性能を顕著に発揮することができることを確認した。
【実施例５】
【０１５４】
本実施例では、電極群を３つ以上備えている場合の電極群の配置による効果について調べた。
【０１５５】
（本発明例５）
本発明例５は、図８に示す３つの電極群１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｄを備えたリチウムイオン二次電池を以下のように製造した。
【０１５６】
まず、電極群１０Ａ、１０Ｄについて説明する。
正極活物質としてのＬｉＦｅＰＯ4８６重量％と、導電助剤としてのアセチレンブラック７重量％と、結着剤としてのＰＶＤＦ７重量％とを混合し、この混合物に溶剤としてのＮ−メチルピロリドンを加えて正極合剤ペーストを形成した。３．２ｇ／１００ｃｍ2の正極合剤ペーストを、正極集電箔として２０μｍの厚さのアルミニウム箔の両面にそれぞれ塗布し、これを乾燥した後、ロールプレスで５００ｋｇｆ／ｃｍの負荷を印加して圧縮成型した。これにより、帯状の正極を作製した。正極の大きさは、長さが１４０ｃｍで、幅が１３ｃｍで、正極集電箔と両面の正極合剤層との合計の厚みが１９０μｍであった。
【０１５７】
負極活物質としてグラファイト９０重量％と、ＰＶＤＦ１０重量％とを混合し、この混合物に溶剤としてのＮ−メチルピロリドンを加えて負極合剤ペーストを形成した。１．５ｇ／１００ｃｍ2の負極合剤ペーストを、負極集電箔として１０μｍの厚さの銅箔の両面にそれぞれ塗布し、これを乾燥した後、ロールプレスで１００ｋｇｆ／ｃｍの負荷を印加して圧縮成型した。これにより、帯状の負極を作製した。負極の大きさは、長さが１５０ｃｍで、幅が１３ｃｍで、負極集電箔と両面の負極合剤層との合計の厚みが１２０μｍであった。
【０１５８】
正極及び負極の各々に、正極タブ及び負極タブを取り付けた。
また、本発明例１と同様のセパレータを準備した。
【０１５９】
次に、正極、セパレータ、負極及びセパレータの順に積層し、長円筒状に巻回した。これにより、電極群１０Ａ、１０Ｄを作製した。
【０１６０】
電極群１０Ｂは、基本的には電極群１０Ａ、１０Ｄと同様であったが、正極において異なっていた。具体的には、正極活物質としてのＬｉＮｉ0.8Ｃｏ0.15Ａｌ0.05Ｏ2８６重量％と、導電助剤としてのアセチレンブラック７重量％と、結着剤としてのＰＶＤＦ７重量％とを混合し、この混合物に溶剤を加えて正極合剤ペーストを形成した。この正極合剤ペーストを、正極集電箔として２０μｍの厚さのアルミニウム箔の両面に塗布し、これを乾燥した後、ロールプレスで２００ｋｇｆ／ｃｍの負荷を印加して圧縮成型した。帯状の正極の大きさは、長さが１６０ｃｍで、幅が１３ｃｍで、正極集電箔と両面の正極合剤層との合計の厚みが１６０μｍであった。
【０１６１】
正極及び負極の各々に、正極タブ及び負極タブを取り付けた。
また、本発明例１と同様のセパレータを準備した。
【０１６２】
次に、正極、セパレータ、負極及びセパレータの順に積層し、長円筒状に巻回した。これにより、電極群１０Ｂを作製した。
【０１６３】
次に、電極群１０Ａ、１０Ｄが外部側に位置し、かつ電極群１０Ｂが内部側に位置するように容器２に収容し、本発明例１と同様に電解液を注液することで、本発明例５のリチウムイオン二次電池を製造した。
【０１６４】
（比較例１２）
図７に示すように、比較例１２のリチウムイオン二次電池１００は、２種類の正極活物質が混合された正極合剤層を有する電極群１００Ａを１つ備えていた点において本発明例６と異なっていた。
【０１６５】
具体的には、正極活物質としてのＬｉＦｅＰＯ4４３重量％及びＬｉＮｉ0.8Ｃｏ0.15Ａｌ0.05Ｏ2４３重量％と、導電助剤としてのアセチレンブラック７重量％と、結着剤としてのＰＶＤＦ７重量％とを混合し、この混合物に溶剤としてのＮ−メチルピロリドンを加えて正極合剤ペーストを形成した。３．０ｇ／１００ｃｍ2の正極合剤ペーストを、正極集電箔としての厚みが２０μｍのアルミニウム箔の両面に塗布し、これを乾燥した後、ロールプレスで４００ｋｇｆ／ｃｍの負荷を印加して圧縮成型した。この正極の大きさは、長さが４５０ｃｍで、幅が１３ｃｍで、正極集電箔と両面の正極合剤層との合計の厚みが１８０μｍであった。
【０１６６】
負極の形成については、本発明例５と同様に、負極合剤ペーストを形成して、負極集電箔の両面に塗布し、これを乾燥した後、ロールプレスで１００ｋｇｆ／ｃｍの負荷を印加して圧縮成型した。この負極の大きさは、長さが４６０ｃｍで、幅が１３ｃｍで、負極集電箔と両面の負極合剤層との合計の厚みが１１０μｍであった。
【０１６７】
次に、本発明例５と同様のセパレータを準備し、本発明例５と同様に正極、負極及びセパレータを巻回して、電極群１００Ａを作製した。次に、本発明例５と同様に、この電極群１００Ａを容器２に収容し、電解液を注液することで、比較例１２のリチウムイオン二次電池を製造した。
【０１６８】
（比較例１３）
図７に示すように、比較例１３のリチウムイオン二次電池１００は、２種類の成分の正極活物質のそれぞれを区画した領域に形成した正極合剤層を有する電極群１００Ａを１つ備えていた点において本発明例５と異なっていた。
【０１６９】
具体的には、第１の正極活物質としてのＬｉＦｅＰＯ4８６重量％と、導電助剤としてのアセチレンブラック７重量％と、結着剤としてのＰＶＤＦ７重量％とを混合し、この混合物に溶剤としてのＮ−メチルピロリドンを加えて第１の正極合剤ペーストを形成した。第２の正極活物質としてのＬｉＮｉ0.8Ｃｏ0.15Ａｌ0.05Ｏ2８６重量％と、導電助剤としてのアセチレンブラック７重量％と、結着剤としてのＰＶＤＦ７重量％とを混合し、この混合物に溶剤としてのＮ−メチルピロリドンを加えて第２の正極合剤ペーストを形成した。本発明例５と同様の負極集電箔のそれぞれの面において、半分の領域に３．２ｇ／１００ｃｍ2の第１の正極合剤ペーストを塗布し、残りの半分の領域に２．７ｇ／１００ｃｍ2の第２の正極合剤ペーストを塗布した。これを乾燥した後、ロールプレスで４００ｋｇｆ／ｃｍの負荷を印加して圧縮成型した。この負極の大きさは、長さが４２０ｃｍで、幅が１３ｃｍで、正極集電箔と両面の正極合剤層との合計の厚みが１９０μｍであった。
【０１７０】
負極は、比較例１２と同様に形成した。また、本発明例５と同様のセパレータを準備した。
【０１７１】
次に、本発明例５と同様に正極、負極及びセパレータを巻回して、電極群１００Ａを作製した。次に、本発明例５と同様に、この電極群１００Ａを容器２に収容し、電解液を注液することで、比較例１３のリチウムイオン二次電池を製造した。
【０１７２】
（評価方法）
本発明例５、比較例１２及び１３のリチウムイオン二次電池について、耐久性及び安全性について評価した。耐久性は、基本的には実施例１と同様に測定したが、４５℃５００サイクル試験後の容量保持率とした点において異なっていた。安全性は、満充電状態まで充電した電池の中央部近辺を丸棒冶具で押しつぶした際に、発煙・発火が起こらないかどうかを調査することにより評価した。
【０１７３】
（評価結果）
４５℃５００サイクル試験後の容量保持量について、本発明例５が８０％であり、比較例１２が７０％であり、比較例１３が３０％であった。このため、本発明例５のリチウムイオン二次電池は、正極活物質のＬｉＮｉ0.8Ｃｏ0.15Ａｌ0.05Ｏ2の性能を発揮できることがわかった。
【０１７４】
安全性について、本発明例５及び比較例１２が良好であり、比較例１１は良好でなかった。このため、本発明例５のリチウムイオン二次電池は正極活物質のＬｉＦｅＰＯ4の性能を発揮できることがわかった。
【０１７５】
以上より、複数の電極群の各々において、正極活物質及び負極活物質の構成が単一であり、複数の電極群のうちの少なくとも２つの電極群において、正極活物質の成分が異なることにより、複数の正極活物質の性能のそれぞれを十分に発揮できることを確認した。
【０１７６】
さらに、本発明例５は、ＬｉＦｅＰＯ4は耐熱性が低い特徴を有しているが、活物質としてＬｉＦｅＰＯ4を有する電極群１０Ａ、１０Ｄを外部側に配置しているので、電池内部への蓄熱による影響を低減することができる。このため、本発明例５のリチウムイオン二次電池は、耐久性をより向上することができることがわかった。
【０１７７】
以上より、本実施例によれば、電極群を３つ以上備えている場合に、耐熱性が低い活物質を有する電極群を外部側に配置することにより、耐久性を向上できることを確認した。
【実施例６】
【０１７８】
本実施例では、電極群を３つ以上備えている場合の電極群の配置による効果について調べた。
【０１７９】
（本発明例６）
本発明例６は、図８に示す３つの電極群１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｄを備えたリチウムイオン二次電池を以下のように製造した。
【０１８０】
まず、電極群１０Ａ、１０Ｄについて説明する。
正極活物質としてのＬｉＭｎ2Ｏ4９０重量％と、導電助剤としてのアセチレンブラック４重量％と、結着剤としてのＰＶＤＦ６重量％とを混合し、この混合物に溶剤としてのＮ−メチルピロリドンを加えて正極合剤ペーストを形成した。３．２ｇ／１００ｃｍ2の正極合剤ペーストを、正極集電箔として２０μｍの厚さのアルミニウム箔の両面にそれぞれ塗布し、これを乾燥した後、ロールプレスで２５０ｋｇｆ／ｃｍの負荷を印加して圧縮成型した。これにより、帯状の正極を作製した。正極の大きさは、長さが１１０ｃｍで、幅が１０ｃｍで、正極集電箔と両面の正極合剤層との合計の厚みが１４０μｍであった。
【０１８１】
負極活物質としてグラファイト９２重量％と、ＰＶＤＦ８重量％とを混合し、この混合物に溶剤としてのＮ−メチルピロリドンを加えて負極合剤ペーストを形成した。１．０ｇ／１００ｃｍ2の負極合剤ペーストを、負極集電箔として１０μｍの厚さの銅箔の両面にそれぞれ塗布し、これを乾燥した後、ロールプレスで１００ｋｇｆ／ｃｍの負荷を印加して圧縮成型した。これにより、帯状の負極を作製した。負極の大きさは、長さが１２０ｃｍで、幅が１０ｃｍで、負極集電箔と両面の負極合剤層との合計の厚みが１００μｍであった。
【０１８２】
正極及び負極の各々に、正極タブ及び負極タブを取り付けた。
また、セパレータとして幅が９ｃｍで、厚みが２０μｍのポリオレフィン製微多孔膜を準備した。
【０１８３】
次に、正極、セパレータ、負極及びセパレータの順に積層し、長円筒状に巻回した。これにより、電極群１０Ａ、１０Ｄを作製した。
【０１８４】
電極群１０Ｂは、基本的には電極群１０Ａ、１０Ｄと同様であったが、正極及びセパレータにおいて異なっていた。具体的には、正極活物質としてのＬｉＮｉ0.8Ｃｏ0.15Ａｌ0.05Ｏ2９０重量％と、導電助剤としてのアセチレンブラック４重量％と、結着剤としてのＰＶＤＦ６重量％とを混合し、この混合物に溶剤を加えて正極合剤ペーストを形成した。この正極合剤ペーストを、正極集電箔として２０μｍの厚さのＮ−メチルピロリドンの両面に塗布し、これを乾燥した後、ロールプレスで２００ｋｇｆ／ｃｍの負荷を印加して圧縮成型した。帯状の正極の大きさは、長さが１４０ｃｍで、幅が１０ｃｍで、正極集電箔と両面の正極合剤層との合計の厚みが１００μｍであった。
【０１８５】
また、セパレータとして幅が９ｃｍで、厚みが４０μｍのポリオレフィン製微多孔膜を準備した。
【０１８６】
次に、正極、セパレータ、負極及びセパレータの順に積層し、長円筒状に巻回した。これにより、電極群１０Ｂを作製した。
【０１８７】
次に、電極群１０Ａ、１０Ｄが外部側に位置し、かつ電極群１０Ｂが内部側に位置するように容器２に収容し、本発明例１と同様に電解液を注液することで、本発明例６のリチウムイオン二次電池を製造した。
【０１８８】
（比較例１４）
図７に示すように、比較例１４のリチウムイオン二次電池１００は、２種類の正極活物質が混合された正極合剤層を有する電極群１００Ａを１つ備えていた点において本発明例６と異なっていた。
【０１８９】
具体的には、正極活物質としてのＬｉＭｎ2Ｏ4４５重量％及びＬｉＮｉ0.8Ｃｏ0.15Ａｌ0.05Ｏ2４５重量％と、導電助剤としてのアセチレンブラック４重量％と、結着剤としてのＰＶＤＦ６重量％とを混合し、この混合物に溶剤としてのＮ−メチルピロリドンを加えて正極合剤ペーストを形成した。２．６ｇ／１００ｃｍ2の正極合剤ペーストを、正極集電箔としての厚みが２０μｍのアルミニウム箔の両面に塗布し、これを乾燥した後、ロールプレスで２５０ｋｇｈ／ｃｍの負荷を印加して圧縮成型した。この正極の大きさは、長さが３６０ｃｍで、幅が１０ｃｍで、正極集電箔と両面の正極合剤層との合計の厚みが１２０μｍであった。
【０１９０】
負極の形成については、本発明例６と同様に、負極合剤ペーストを形成して、負極集電箔の両面に塗布し、これを乾燥した後、ロールプレスで１００ｋｇｆ／ｃｍの負荷を印加して圧縮成型した。この負極の大きさは、長さが３７０ｃｍで、幅が１０ｃｍで、負極集電箔と両面の負極合剤層との合計の厚みが１００μｍであった。
【０１９１】
また、セパレータとして幅が９ｃｍで、厚みが４０μｍのポリオレフィン製微多孔膜を準備した。
【０１９２】
次に、本発明例６と同様に正極、負極及びセパレータを巻回して、電極群１００Ａを作製した。次に、本発明例６と同様に、この電極群１００Ａを容器２に収容し、電解液を注液することで、比較例１４のリチウムイオン二次電池を製造した。
【０１９３】
（比較例１５）
図７に示すように、比較例１５のリチウムイオン二次電池１００は、２種類の成分の正極活物質のそれぞれを区画した領域に形成した正極合剤層を有する電極群１００Ａを１つ備えていた点において本発明例６と異なっていた。
【０１９４】
具体的には、第１の正極活物質としてのＬｉＭｎ2Ｏ4９０重量％と、導電助剤としてのアセチレンブラック４重量％と、結着剤としてのＰＶＤＦ６重量％とを混合し、この混合物に溶剤としてのＮ−メチルピロリドンを加えて第１の正極合剤ペーストを形成した。第２の正極活物質としてのＬｉＮｉ0.8Ｃｏ0.15Ａｌ0.05Ｏ2９０重量％と、導電助剤としてのアセチレンブラック４重量％と、結着剤としてのＰＶＤＦ６重量％とを混合し、この混合物に溶剤としてのＮ−ピロリドンを加えて第２の正極合剤ペーストを形成した。本発明例６と同様の正極集電箔のそれぞれの面において、半分の領域に３．２ｇ／１００ｃｍ2の第１の正極合剤ペーストを塗布し、残りの半分の領域に２．０ｇ／１００ｃｍ2の第２の正極合剤ペーストを塗布した。これを乾燥した後、ロールプレスで２５０ｋｇｆ／ｃｍの負荷を印加して圧縮成型した。この負極の大きさは、長さが３３０ｃｍで、幅が１０ｃｍで、正極集電箔と両面の正極合剤層との合計の厚みが１４０μｍであった。
【０１９５】
負極は、比較例１４と同様に形成した。また、比較例１４と同様のセパレータを準備した。
【０１９６】
次に、本発明例６と同様に正極、負極及びセパレータを巻回して、電極群１００Ａを作製した。次に、本発明例６と同様に、この電極群１００Ａを容器２に収容し、電解液を注液することで、比較例１５のリチウムイオン二次電池を製造した。
【０１９７】
（評価方法）
本発明例６、比較例１４及び１５のリチウムイオン二次電池について、耐久性及び安全性について評価した。耐久性は、基本的には実施例１と同様であったが、６０℃３００サイクル試験後の容量保持率とした点において異なっていた。安全性は、実施例５と同様に測定した。
【０１９８】
（評価結果）
６０℃３００サイクル試験後の容量保持量について、本発明例６が６０％であり、比較例１４が５０％であり、比較例１５が３０％であった。このため、本発明例６のリチウムイオン二次電池は、正極活物質のＬｉＮｉ0.8Ｃｏ0.15Ａｌ0.05Ｏ2の性能を発揮できることがわかった。
【０１９９】
安全性について、本発明例６及び比較例１４が良好であり、比較例１５は良好でなかった。このため、本発明例６のリチウムイオン二次電池は正極活物質のＬｉＭｎ2Ｏ4の性能を発揮できることがわかった。
【０２００】
また、本発明例６は、ＬｉＭｎ2Ｏ4は耐熱性が低い性能を有しているが、活物質としてＬｉＭｎ2Ｏ4を有する電極群１０Ａ、１０Ｄを外部側に配置しているので、内部への蓄熱による影響を低減することができる。このため、本発明例６のリチウムイオン二次電池は、耐久性をより向上することができることがわかった。
【０２０１】
以上より、本実施例によれば、電極群を３つ以上備えている場合に、耐熱性が低い活物質を有する電極群を外部側に配置することにより、耐熱性をより向上できることを確認した。
【実施例７】
【０２０２】
本実施例では、正極活物質の構成が異なる少なくとも２つの電極群において、セパレータの構成が異なることの効果について調べた。
【０２０３】
（本発明例７）
本発明例７は、図６に示す２つの電極群１０Ａ、１０Ｂを備えたリチウムイオン二次電池を以下のように製造した。
【０２０４】
まず、電極群１０Ａについて説明する。
正極活物質としてのＬｉＮｉ1/3Ｍｎ1/3Ｃｏ1/3Ｏ2９０重量％と、導電助剤としてのアセチレンブラック４重量％と、結着剤としてのＰＶＤＦ６重量％とを混合し、この混合物に溶剤としてのＮ−ピロリドンを加えて正極合剤ペーストを形成した。２．０ｇ／１００ｃｍ2の正極合剤ペーストを、正極集電箔として２０μｍの厚さのアルミニウム箔の両面にそれぞれ塗布し、これを乾燥した後、ロールプレスで２００ｋｇｆ／ｃｍの負荷を印加して圧縮成型した。これにより、帯状の正極を作製した。正極の大きさは、長さが２１０ｃｍで、幅が１０ｃｍで、正極集電箔と両面の正極合剤層との合計の厚みが１００μｍであった。
【０２０５】
負極活物質としてグラファイト９０重量％と、ＰＶＤＦ１０重量％とを混合し、この混合物に溶剤としてのＮ−ピロリドンを加えて負極合剤ペーストを形成した。１．０ｇ／１００ｃｍ2の負極合剤ペーストを、負極集電箔として１０μｍの厚さの銅箔の両面にそれぞれ塗布し、これを乾燥した後、ロールプレスで１００ｋｇｆ／ｃｍの負荷を印加して圧縮成型した。これにより、帯状の負極を作製した。負極の大きさは、長さが２２０ｃｍで、幅が１０ｃｍで、負極集電箔と両面の負極合剤層との合計の厚みが１００μｍであった。
【０２０６】
正極及び負極の各々に、正極タブ及び負極タブを取り付けた。
また、セパレータとして幅９ｃｍ、厚み４０μｍのポリオレフィン製微多孔膜を準備した。
【０２０７】
次に、正極、セパレータ、負極及びセパレータの順に積層し、長円筒状に巻回した。これにより、電極群１０Ａを作製した。
【０２０８】
電極群１０Ｂは、基本的には電極群１０Ａと同様であったが、正極及びセパレータにおいて異なっていた。具体的には、正極活物質としてのＬｉＭｎ2Ｏ4９０重量％と、導電助剤としてのアセチレンブラック３重量％と、結着剤としてのＰＶＤＦ７重量％とを混合し、この混合物に電極群１０Ａと同様の溶剤を加えて正極合剤ペーストを形成した。３．２ｇ／１００ｃｍ2の正極合剤ペーストを、正極集電箔の両面に塗布し、これを乾燥した後、ロールプレスで２５０ｋｇｆ／ｃｍの負荷を印加して圧縮成型した。帯状の正極の大きさは、長さが１５０ｃｍで、幅が１０ｃｍで、正極集電箔と両面の正極合剤層との合計の厚みが１４０μｍであった。
【０２０９】
正極及び負極の各々に、正極タブ及び負極タブを取り付けた。
また、セパレータとして幅９ｃｍ、厚み２０μｍのポリオレフィン製微多孔膜を準備した。
【０２１０】
次に、正極、セパレータ、負極及びセパレータの順に積層し、長円筒状に巻回した。これにより、電極群１０Ｂを作製した。
【０２１１】
次に、本発明例１と同様に、２つの電極群１０Ａ、１０Ｂを容器２に収容し、電解液を注液することで、本発明例７のリチウムイオン二次電池を製造した。
【０２１２】
（比較例１６）
図７に示すように、比較例１６のリチウムイオン二次電池１００は、２種類の正極活物質が混合された正極合剤層を有する電極群１００Ａを１つ備えていた点において本発明例７と異なっていた。
【０２１３】
具体的には、正極活物質としてのＬｉＮｉ1/3Ｍｎ1/3Ｃｏ1/3Ｏ2４５重量％及びＬｉＭｎ2Ｏ4４５重量％と、導電助剤としてのアセチレンブラック４重量％と、結着剤としてのＰＶＤＦ６重量％とを混合し、この混合物に溶剤としてのＮ−メチルピロリドンを加えて正極合剤ペーストを形成した。２．６ｇ／１００ｃｍ2の正極合剤ペーストを、本発明例３と同様の正極集電箔の両面に塗布し、これを乾燥した後、ロールプレスで２５０ｋｇｆ／ｃｍの負荷を印加して圧縮成型した。この正極の大きさは、長さが３６０ｃｍ、幅が１０ｃｍ、正極集電箔と両面の正極合剤層との合計の厚みが１２０μｍであった。
【０２１４】
負極の形成については、本発明例７と同様に、負極合剤ペーストを形成して、負極集電箔の両面に塗布し、これを乾燥した後、ロールプレスで１００ｋｇｆ／ｃｍの負荷を印加して圧縮成型した。この負極の大きさは、長さが３７０ｃｍで、幅が１０ｃｍで、負極集電箔と両面の負極合剤層との合計の厚みが１００μｍであった。
【０２１５】
次に、本発明例７と同様に正極、負極及び厚みが４０μｍのセパレータを巻回して、電極群１００Ａを作製した。次に、本発明例７と同様に、この電極群１００Ａを容器２に収容し、電解液を注液することで、比較例１６のリチウムイオン二次電池を製造した。
【０２１６】
（比較例１７）
比較例１７のリチウムイオン二次電池は、基本的には比較例１６と同様であったが、セパレータの厚みが２０μｍであった点において異なっていた。
【０２１７】
（評価方法）
本発明例７、比較例１６及び１７のリチウムイオン二次電池について、容量及び安全性について評価した。
容量は実施例１と同様に測定した。なお、下限電圧と上限電圧との組み合わせは、２．５Ｖ−４．２Ｖであった。
安全性は、実施例３と同様に測定した。
【０２１８】
（評価結果）
容量について、本発明例７が９５（相対比）であり、比較例１６が９０（相対比）であり、比較例１７が１００（相対比）であった。このため、本発明例７のリチウムイオン二次電池は、正極活物質のＬｉＮｉ1/3Ｍｎ1/3Ｃｏ1/3Ｏ2の性能を発揮できることがわかった。
【０２１９】
安全性について、本発明例７及び比較例１６が良好であり、比較例１７が発煙をした点で良好でなかった。このため、本発明例７のリチウムイオン二次電池は正極活物質のＬｉＭｎ2Ｏ4の性能を発揮できることがわかった。
【０２２０】
また、本発明例７は、正極活物質としてＬｉＮｉ1/3Ｍｎ1/3Ｃｏ1/3Ｏ2を備えた電極群１０Ａのセパレータの厚みは大きく、正極活物質としてＬｉＭｎ2Ｏ4を備えた電極群１０Ｂのセパレータの厚みは小さいため、それぞれの正極活物質の性能をより発揮することができた。
【０２２１】
以上より、本実施例によれば、正極活物質の構成が異なる少なくとも２つの電極群において、セパレータの構成が異なることにより、正極活物質の性能を顕著に発揮することができることを確認した。
【実施例８】
【０２２２】
本実施例では、正極活物質の構成が異なる少なくとも２つの電極群において、正極集電箔の構成が異なることの効果について調べた。
【０２２３】
（本発明例８）
本発明例８は、図８に示す３つの電極群１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｄを備えたリチウムイオン二次電池を以下のように製造した。
【０２２４】
まず、電極群１０Ａ、１０Ｄについて説明する。
正極活物質としてのＬｉＮｉ1/3Ｍｎ1/3Ｃｏ1/3Ｏ2９０重量％と、導電助剤としてのアセチレンブラック４重量％と、結着剤としてのＰＶＤＦ６重量％とを混合し、この混合物に溶剤としてのＮ−メチルピロリドンを加えて正極合剤ペーストを形成した。１．６ｇ／１００ｃｍ2の正極合剤ペーストを、正極集電箔として３０μｍの厚さのアルミニウム箔の両面にそれぞれ塗布し、これを乾燥した後、ロールプレスで２００ｋｇｆ／ｃｍの負荷を印加して圧縮成型した。これにより、帯状の正極を作製した。正極の大きさは、長さが２９０ｃｍで、幅が１３ｃｍで、正極集電箔と両面の正極合剤層との合計の厚みが８０μｍであった。
【０２２５】
負極活物質としてハードカーボン９０重量％と、ＰＶＤＦ１０重量％とを混合し、この混合物に溶剤としてのＮ−メチルピロリドンを加えて負極合剤ペーストを形成した。０．７ｇ／１００ｃｍ2の負極合剤ペーストを、負極集電箔として１０μｍの厚さの銅箔の両面にそれぞれ塗布し、これを乾燥した後、ロールプレスで４００ｋｇｆ／ｃｍの負荷を印加して圧縮成型した。これにより、帯状の負極を作製した。負極の大きさは、長さが３００ｃｍで、幅が１３ｃｍで、負極集電箔と両面の負極合剤層との合計の厚みが８０μｍであった。
【０２２６】
正極及び負極の各々に、正極タブ及び負極タブを取り付けた。
また、本発明例１と同様のセパレータを準備した。
【０２２７】
次に、正極、セパレータ、負極及びセパレータの順に積層し、長円筒状に巻回した。これにより、電極群１０Ａ、１０Ｄを作製した。
【０２２８】
電極群１０Ｂは、基本的には電極群１０Ａ、１０Ｄと同様であったが、正極及びセパレータにおいて異なっていた。具体的には、正極活物質としてのＬｉＭｎ2Ｏ4９０重量％と、導電助剤としてのアセチレンブラック４重量％と、結着剤としてのＰＶＤＦ６重量％とを混合し、この混合物に溶剤を加えて正極合剤ペーストを形成した。この正極合剤ペーストを、正極集電箔として２０μｍの厚さのアルミニウム箔の両面に塗布し、これを乾燥した後、ロールプレスで２５０ｋｇｆ／ｃｍの負荷を印加して圧縮成型した。帯状の正極の大きさは、長さが２２０ｃｍで、幅が１３ｃｍで、正極集電箔と両面の正極合剤層との合計の厚みが１２０μｍであった。
【０２２９】
正極及び負極の各々に、正極タブ及び負極タブを取り付けた。
また、本発明例１と同様のセパレータを準備した。
【０２３０】
次に、正極、セパレータ、負極及びセパレータの順に積層し、長円筒状に巻回した。これにより、電極群１０Ｂを作製した。
【０２３１】
次に、電極群１０Ａ、１０Ｄが外部側に位置し、かつ電極群１０Ｂが内部側に位置するように容器２に収容し、本発明例１と同様に電解液を注液することで、本発明例８のリチウムイオン二次電池を製造した。
【０２３２】
（比較例１８）
図７に示すように、比較例１８のリチウムイオン二次電池１００は、２種類の正極活物質が混合された正極合剤層を有する電極群１００Ａを１つ備えていた点において本発明例８と異なっていた。
【０２３３】
具体的には、正極活物質としてのＬｉＮｉ1/3Ｍｎ1/3Ｃｏ1/3Ｏ2４５重量％及びＬｉＭｎ2Ｏ4４５重量％と、導電助剤としてのアセチレンブラック４重量％と、結着剤としてのＰＶＤＦ６重量％とを混合し、この混合物に溶剤としてのＮ−メチルピロリドンを加えて正極合剤ペーストを形成した。２．１ｇ／１００ｃｍ2の正極合剤ペーストを、正極集電箔としての厚みが３０μｍのアルミニウム箔の両面に塗布し、これを乾燥した後、ロールプレスで２５０ｋｇｆ／ｃｍの負荷を印加して圧縮成型した。この正極の大きさは、長さが７４０ｃｍで、幅が１３ｃｍで、正極集電箔と両面の正極合剤層との合計の厚みが１００μｍであった。
【０２３４】
負極の形成については、本発明例８と同様に、負極合剤ペーストを形成して、負極集電箔の両面に塗布し、これを乾燥した後、ロールプレスで４００ｋｇｆ／ｃｍの負荷を印加して圧縮成型した。この負極の大きさは、長さが７５０ｃｍで、幅が１３ｃｍで、正極集電箔と両面の負極合剤層との合計の厚みが１００μｍであった。
【０２３５】
次に、本発明例８と同様のセパレータを準備して、本発明例８と同様に正極、負極及びセパレータを巻回して、電極群１００Ａを作製した。次に、本発明例８と同様に、この電極群１００Ａを容器２に収容し、電解液を注液することで、比較例１８のリチウムイオン二次電池を製造した。
【０２３６】
（比較例１９）
比較例１９のリチウムイオン二次電池は、基本的には比較例１８と同様であったが、正極集電箔の厚みが２０μｍであった点において異なっていた。
【０２３７】
（評価方法）
本発明例８、比較例１８及び１９のリチウムイオン二次電池について、容量及び安全性について評価した。容量は、実施例１と同様に測定した。なお、下限電圧と上限電圧との組み合わせは、２．５Ｖ−４．２Ｖであった。安全性は、実施例３と同様に測定した。
【０２３８】
（評価結果）
容量について、本発明例８が９５（相対比）であり、比較例１８が９０（相対比）であり、比較例１９が１００（相対比）であった。このため、本発明例８のリチウムイオン二次電池は、正極活物質のＬｉＮｉ1/3Ｍｎ1/3Ｃｏ1/3Ｏ2の性能を発揮できることがわかった。
【０２３９】
安全性について、本発明例８及び比較例１８が良好であり、比較例１９が発煙をした点で良好でなかった。このため、本発明例８のリチウムイオン二次電池は正極活物質のＬｉＭｎ2Ｏ4の性能を発揮できることがわかった。
【０２４０】
また、本発明例８は、正極活物質としてＬｉＮｉ1/3Ｍｎ1/3Ｃｏ1/3Ｏ2を備えた電極群１０Ａ、１０Ｄの正極集電箔の厚みは大きく、正極活物質としてＬｉＭｎ2Ｏ4を備えた電極群１０Ｂの正極集電箔の厚みは小さいため、それぞれの正極活物質の性能をより発揮することができた。
【０２４１】
以上より、本実施例によれば、正極活物質の構成が異なる少なくとも２つの電極群において、正極集電箔の構成が異なることにより、正極活物質の性能を顕著に発揮することができることを確認した。
【０２４２】
以上のように本発明の実施の形態及び実施例について説明を行なったが、各実施の形態及び実施例の特徴を適宜組み合わせることも当初から予定している。また、今回開示された実施の形態及び実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した実施の形態及び実施例ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０２４３】
１ 非水電解質二次電池、２ 容器、３ 本体部、４ 蓋、５ 電解液注入部、１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ 電極群、１１Ａ，１１Ｂ、１１Ｃ，１１Ｄ 正極、１１Ａ１，１１Ｂ１，１１Ｃ１，１１Ｄ１ 正極集電箔、１１Ａ２，１１Ｂ２，１１Ｃ２，１１Ｄ２ 正極合剤層、１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄ セパレータ、１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄ 負極、１３Ａ１，１３Ｂ１，１３Ｃ１，１３Ｄ１ 負極集電箔、１３Ａ２，１３Ｂ２，１３Ｃ２，１３Ｄ２ 負極合剤層、２１ 正極端子、２２ 負極端子。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄電素子に関し、より特定的には、正極活物質を有する正極と、負極活物質を有する負極と、正極及び負極の間に配置されたセパレータとが巻回された電極群を２つ以上備えた蓄電素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
蓄電素子は、リチウムイオン二次電池などの非電解質二次電池や、リチウムイオンキャパシタ、ウルトラキャパシタなどのキャパシタなどとして使用されている。このような蓄電素子は、例えば特開２００６−２７８２５６号公報（特許文献１）、特開平８−３１５８６０号公報（特許文献２）、特開２０１０−１５８５２号公報（特許文献３）、特開２００９−２２７１７１号公報（特許文献４）などに開示されている。
【０００３】
特許文献１には、オリビン型燐酸マンガンリチウムとスピネル型マンガン酸リチウムとが混合された正極活物質を有する正極を備えた非水電解質二次電池が開示されている。特許文献２には、リチウムコバルト複合酸化物とリチウムマンガン複合酸化物との混合物からなる正極活物質を有する正極を備えた非水電解質二次電池が開示されている。
【０００４】
特許文献３には、異なる活物質を含む負極活物質層が集電箔にストライプ状に塗着された負極を備えたリチウムイオン二次電池が開示されている。特許文献４には、亜鉛とカーボンとを混合せずに、集電箔において分離した領域に塗布し、焼き付けることで得られる負極を備えた鉛フリーバッテリーが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２７８２５６号公報
【特許文献２】特開平８−３１５８６０号公報
【特許文献３】特開２０１０−１５８５２号公報
【特許文献４】特開２００９−２２７１７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１及び２のように、異なる組成の活物質を混合した場合には、活物質層（合剤層）内にそれぞれの活物質がランダムに存在するので、それぞれの活物質の性能が発揮されにくい。さらに、活物質の混合比率によっては、それぞれの性能が相殺されてしまう場合がある。
【０００７】
また上記特許文献３及び４のように、異なる組成の活物質のそれぞれを、単一の集電箔における区画した領域のそれぞれに塗工した場合には、乾燥、プレス、塗布重量などの製造条件の自由度が制限される。このため、それぞれの活物質に最適な条件で製造することができないので、それぞれの活物質の性能を十分に発揮することができない。
【０００８】
本発明は、上記問題点に鑑み、複数の活物質の性能のそれぞれを十分に発揮できる蓄電素子を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の蓄電素子は、電気的に並列に接続された複数の電極群を備え、複数の電極群の各々は、正極活物質を有する正極と、負極活物質を有する負極と、正極及び負極の間に配置されたセパレータとを含み、複数の電極群の各々において、正極活物質及び負極活物質の構成が単一であり、複数の電極群のうちの少なくとも２つの電極群において、正極活物質及び負極活物質の少なくとも一方の構成が異なる。
【００１０】
本発明の蓄電素子によれば、複数の電極群の各々において、活物質の構成が単一であるため、各々の電極群を形成するための製造条件は各々の活物質に最適な条件で製造することができる。また、複数の電極群のうちの少なくとも２つの電極群において、活物質の構成が異なるため、蓄電素子は最適な条件で製造した２種以上の活物質を有する。したがって、複数の活物質の性能のそれぞれを十分に発揮できる蓄電素子を提供することができる。
【００１１】
本発明の蓄電素子においては、複数の電極群のうちの少なくとも２つの電極群において、正極活物質及び負極活物質の少なくとも一方の成分が異なるようにすることができる。
【００１２】
これにより、複数の活物質の成分によるそれぞれの性能を十分に発揮できる蓄電素子を得ることができる。
【００１３】
本発明の蓄電素子においては、電極群を３つ以上備え、複数の電極群のうちの、相対的に外部側に配置される電極群と、相対的に内部側に配置される電極群とにおいて、正極活物質及び負極活物質の少なくとも一方の構成が異なるようにすることができる。
【００１４】
蓄電素子において内部側は外部側に比べて高温になるので、内部側に配置する電極群に外部側に配置する電極群よりも耐熱性の高い活物質を用いることにより、内部側に配置する電極群と、外部側に配置する電極群との劣化の差を低減することができる。このため、蓄電素子全体として、耐久性を向上することができる。
【００１５】
本発明の蓄電素子においては、正極は、正極基材と、正極基材に形成され、かつ正極活物質と、導電助剤と、正極バインダとを有する正極合剤層とを含み、負極は、負極基材と、負極基材に形成され、かつ負極活物質と、負極バインダとを有する負極合剤層とを含み、複数の電極群のうちの少なくとも２つの電極群において、セパレータ、正極基材、導電助剤、正極バインダ、負極基材及び負極バインダの少なくとも１つの構成が異なるようにすることができる。
【００１６】
これにより、異なる構成を有する活物質において、それぞれの活物質に適したセパレータ、基材、導電助剤及びバインダを選択することができる。このため、それぞれの電極群において性能をより十分に発揮できるので、性能を向上した蓄電素子を得ることができる。
【００１７】
本発明の蓄電素子において好ましくは、少なくとも２つの電極群のうちの少なくとも１つの電極群の負極活物質は結晶質炭素であり、残部の電極群のうちの少なくとも１つの電極群の負極活物質は非晶質炭素である。
【００１８】
結晶質炭素を有することにより、容量及び出力性能を高めることができる。非晶質炭素を有することにより、入力性能を高めることができる。したがって、複数の電極群のうち、少なくとも１つの電極群の負極活物質が結晶質炭素で、残部の少なくとも１つの電極群の負極活物質が非晶質炭素であると、それぞれの活物質の良好な性能を発揮できるので、高容量かつ高入出力の蓄電素子を実現することができる。
【００１９】
上記蓄電素子において好ましくは、少なくとも２つの電極群のうちの少なくとも１つの電極群において、正極活物質は、ＬｉＦｅＰＯ4、ＬｉaＮｉxＭｎyＣｏ(1-x-y)Ｏ2（０≦ａ≦１．１、０＜ｘ＜１、０＜ｙ＜１、ｘ＋ｙ＜１）及びＬｉaＮｉxＣｏyＡｌzＭbＯ2（０．３≦ａ≦１．０５、０．７≦ｘ≦０．８７、０．１≦ｙ≦０．２７、０．０３≦ｚ≦０．１、０≦ｂ≦０．１、ＭはＮｉ、Ｃｏ及びＡｌを除く金属元素から選択される少なくとも１種）からなる群から選ばれる少なくとも１種である。
【００２０】
これにより、ＬｉＦｅＰＯ4による安全性の性能、ＬｉaＮｉxＭｎyＣｏ(1-x-y)Ｏ2及びＬｉaＮｉxＣｏyＡｌzＭbＯ2による大容量の性能の少なくともいずれかの性能を発現した蓄電素子を実現することができる。
【００２１】
本発明の蓄電素子において好ましくは、少なくとも２つの電極群のうちの少なくとも１つの電極群の正極活物質はＬｉaＮｉxＭｎyＣｏ(1-x-y)Ｏ2（０≦ａ≦１．１、０＜ｘ＜１、０＜ｙ＜１、ｘ＋ｙ＜１）であり、残部の電極群のうちの少なくとも１つの電極群の正極活物質はＬｉＭｎ2Ｏ4である。
【００２２】
ＬｉaＮｉxＭｎyＣｏ(1-x-y)Ｏ2を有することにより、容量を大きくすることができる。ＬｉＭｎ2Ｏ4を有することにより、安全性を高めることができる。したがって、複数の電極群のうちの少なくとも１つの電極群の正極活物質がＬｉaＮｉxＭｎyＣｏ(1-x-y)Ｏ2で、残部の少なくとも１つの電極群の正極活物質がＬｉＭｎ2Ｏ4であると、それぞれの活物質の良好な性能を発揮できるので、高容量かつ高安全性の蓄電素子を実現することができる。
【発明の効果】
【００２３】
以上説明したように、本発明によれば、複数の活物質の性能のそれぞれを十分に発揮できる蓄電素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施の形態における蓄電素子を概略的に示す斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態における蓄電素子の容器の内部を概略的に示す斜視図である。
【図３】本発明の実施の形態における蓄電素子の容器の内部を概略的に示す断面図であり、図２における線分ＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図である。
【図４】本発明の実施の形態における蓄電素子を構成する電極群を概略的に示す模式図である。
【図５】本発明の実施の形態における電極群を構成する正極または負極を概略的に示す拡大模式図である。
【図６】本発明の実施の形態の変形例における蓄電素子の容器の内部を概略的に示す模式図である。
【図７】比較例１などのリチウムイオン二次電池の容器の内部を概略的に示す模式図である。
【図８】本発明例４などのリチウムイオン二次電池の容器の内部を概略的に示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照符号を付しその説明は繰り返さない。
【００２６】
図１〜図５を参照して、本発明の一実施の形態である蓄電素子の一例である非水電解質二次電池を説明する。
【００２７】
図１〜図３に示すように、本実施の形態の非水電解質二次電池１は、容器２と、この容器２に収容された複数の電極群１０Ａ〜１０Ｄと、容器２に取り付けられた正極端子２１及び負極端子２２とを備えている。
【００２８】
図１に示すように、容器２は、複数の電極群１０Ａ〜１０Ｄを収容する本体部３と、本体部３を覆う蓋４とを有している。本体部３及び蓋４は、例えばステンレス鋼板からなり、互いに溶接されている。蓋４には、正極端子２１及び負極端子２２を容器２の外部に露出するための開口部が形成され、この開口部に正極端子２１及び負極端子２２が配置されている。また、蓋４には、電解液注入部５が設けられている。電解液注入部５は、内部に電解液を注入するものであり、非水電解質二次電池１の使用時には封止されている。
【００２９】
図２及び図３に示すように、本体部３の内部には、複数の電極群１０Ａ〜１０Ｄが収容されている。複数の電極群１０Ａ〜１０Ｄは、電気的に並列に接続されている。本実施の形態では、容器２内に４個の電極群１０Ａ〜１０Ｄが並置されており、電極群１０Ａ、１０Ｄは容器２内において相対的に外部側に配置され、電極群１０Ｂ、１０Ｃは容器２内において相対的に内部側に配置されている。
【００３０】
図４に示すように、複数の電極群１０Ａ〜１０Ｄの各々は、正極１１Ａ〜１１Ｄと、セパレータ１２Ａ〜１２Ｄと、負極１３Ａ〜１３Ｄとを含んでいる。電極群１０Ａ〜１０Ｄの各々は、負極１３Ａ〜１３Ｄ上にセパレータ１２Ａ〜１２Ｄが配置され、このセパレータ１２Ａ〜１２Ｄ上に正極１１Ａ〜１１Ｄが配置され、この正極１１Ａ〜１１Ｄ上にセパレータ１２Ａ〜１２Ｄが配置された状態で巻回され、筒状に形成されている。即ち、電極群１０Ａ〜１０Ｄの各々において、負極１３Ａ〜１３Ｄの外周側にセパレータ１２Ａ〜１２Ｄが形成され、このセパレータ１２Ａ〜１２Ｄの外周側に正極１１Ａ〜１１Ｄが形成され、この正極１１Ａ〜１１Ｄの外周側にセパレータ１２Ａ〜１２Ｄが形成されている。本実施の形態では、複数の電極群１０Ａ〜１０Ｄの各々において、正極１１Ａ〜１１Ｄ及び負極１３Ａ〜１３Ｄの間に絶縁性のセパレータ１２Ａ〜１２Ｄが配置されているので、正極１１Ａ〜１１Ｄと負極１３Ａ〜１３Ｄとは電気的に接続されていない。
【００３１】
正極１１Ａ〜１１Ｄは、正極端子２１（図１参照）と電気的に接続され、負極１３Ａ〜１３Ｄは、負極端子２２（図１参照）と電気的に接続されている。
【００３２】
図５に示すように、電極群１０Ａ〜１０Ｄを構成する正極１１Ａ〜１１Ｄは、正極集電箔１１Ａ１〜１１Ｄ１と、正極集電箔１１Ａ１〜１１Ｄ１に形成された正極合剤層１１Ａ２〜１１Ｄ２とを有している。電極群１０Ａ〜１０Ｄを構成する負極１３Ａ〜１３Ｄは、負極集電箔１３Ａ１〜１３Ｄ１と、負極集電箔１３Ａ１〜１３Ｄ１に形成された負極合剤層１３Ａ２〜１３Ｄ２とを有している。本実施の形態では、正極集電箔１１Ａ１〜１１Ｄ１及び負極集電箔１３Ａ１〜１３Ｄ１の表面及び裏面のそれぞれに、正極合剤層１１Ａ２〜１１Ｄ２及び負極合剤層１３Ａ２〜１３Ｄ２が形成されているが、本発明はこの構造に特に限定されない。例えば、正極集電箔１１Ａ１〜１１Ｄ１及び負極集電箔１３Ａ１〜１３Ｄ１の表面または裏面に、正極合剤層１１Ａ２〜１１Ｄ２及び負極合剤層１３Ａ２〜１３Ｄ２が形成されていてもよい。ただし、正極合剤層１１Ａ２〜１１Ｄ２には、負極合剤層１３Ａ２〜１３Ｄ２が対面している。
なお、本実施の形態では、正極及び負極基材として、正極及び負極集電箔を例に挙げて説明しているが、正極及び負極基材は箔状に限定されない。
【００３３】
正極合剤層１１Ａ２〜１１Ｄ２は、正極活物質と、導電助剤と、バインダとを有している。負極合剤層１３Ａ２〜１３Ｄ２は、負極活物質と、バインダとを有している。なお、負極合剤層１３Ａ２〜１３Ｄ２は、導電助剤をさらに有していてもよい。
【００３４】
複数の電極群１０Ａ〜１０Ｄの各々において、正極活物質及び負極活物質の構成は単一である。つまり、電極群１０Ａ〜１０Ｄの各々において、異なる構成の正極活物質及び負極活物質は含まれていない。
【００３５】
複数の電極群１０Ａ〜１０Ｄのうちの少なくとも２つの電極群において、正極活物質及び負極活物質の少なくとも一方の構成が異なる。つまり、複数の電極群１０Ａ〜１０Ｄのうちの少なくとも２つの電極群の正極活物質及び／または負極活物質と、残部の電極群の正極活物質及び／または負極活物質との構成が異なる。本実施の形態では、外部側に配置される電極群１０Ａ、１０Ｄと、内部側に配置される電極群１０Ｂ、１０Ｃとにおいて、正極活物質及び負極活物質の少なくとも一方の構成が異なる。
【００３６】
ここで、「構成」とは、例えば成分、量、多孔度、粒子径などである。この点について、以下説明する。
【００３７】
「成分が単一」とは、活物質の組成式に含まれる各元素の係数（組成比）を比較したときに、その値の差が５％未満であること、又は、前記各元素が異種元素に置換される割合が５％未満ということを意味し、「成分が異なる」とは前記各元素の係数の差が５％以上であること、又は、活物質の組成式における各元素のうち、少なくとも１種についてその５％以上が異種元素で置換されていることを意味する。例えば、ＬｉＣｏＯ2とＬｉＣｏ(1-c)ＭｅcＯ2（Ｍｅは任意の金属元素）とにおいて、ｃが０．０５未満の場合には成分が単一で、ｃが０．０５以上の場合には成分が異なる。
【００３８】
「量が単一」とは、質量又は密度の差が３％未満であるということを意味し、「量が異なる」とは、質量又は密度の差が３％以上であるということを意味する。
【００３９】
「多孔度が単一」とは、下記の式（１）、（２）により算出される多孔度の差が２％未満であるということを意味し、「多孔度が異なる」とは、下記の式（１）、（２）により算出される多孔度の差が２％以上であるということを意味する。
多孔度（％）＝１００−｛（塗布密度／真密度）×１００｝…式（１）
塗布密度（ｇ／ｃｍ3）＝塗布重量（ｇ／ｃｍ2）／活物質層の厚み（ｃｍ）…式（２）
【００４０】
「粒子径が単一」とは、レーザ回折式粒度分布測定装置により測定される平均粒子径Ｄ50の差が２０％未満ということを意味し、「粒子径が異なる」とは、レーザ回折式粒度分布測定装置により測定される平均粒子径Ｄ50の差が２０％以上ということを意味する。
【００４１】
なお、複数の電極群１０Ａ〜１０Ｄの各々において、正極活物質及び負極活物質の構成の全てが単一であり、かつ複数の電極群１０Ａ〜１０Ｄのうちの少なくとも２つの電極群において、正極活物質及び負極活物質の少なくとも一方の構成の少なくとも１つが異なる。
【００４２】
正極活物質及び負極活物質の少なくとも一方の構成が異なる少なくとも２つの電極群において、セパレータ、正極集電箔、導電助剤、正極バインダ、負極集電箔及び負極バインダの少なくとも１つの構成が異なることが好ましい。本実施の形態の場合、電極群１０Ａ、１０Ｄと、電極群１０Ｂ、１０Ｃとにおいて、正極活物質及び負極活物質の少なくとも一方の構成が異なっているので、以下のａ）〜ｆ）の少なくとも１つであることが好ましい。
ａ）セパレータ１２Ａ、１２Ｄの構成と、セパレータ１２Ｂ、１２Ｃの構成とが異なっている。
ｂ）正極集電箔１１Ａ１、１１Ｄ１の構成と、正極集電箔１１Ｂ１、１１Ｃ１の構成とが異なっている。
ｃ）負極集電箔１３Ａ１、１３Ｄ１の構成と、負極集電箔１３Ｂ１、１３Ｃ１の構成とが異なっている。
ｄ）正極合剤層１１Ａ２、１１Ｄ２の導電助剤の構成と、正極合剤層１１Ｂ２、１１Ｃ２の導電助剤の構成とが異なっている。
ｅ）正極合剤層１１Ａ２、１１Ｄ２の正極バインダの構成と、正極合剤層１１Ｂ２、１１Ｃ２の正極バインダの構成とが異なっている。
ｆ）負極合剤層１３Ａ２、１３Ｄ２の負極バインダの構成と、負極合剤層１３Ｂ２、１３Ｃ２の負極バインダの構成とが異なっている。
【００４３】
なお、３つ以上の電極群が配置されている場合であって、かつ正極活物質及び負極活物質の構成が同一の電極群が２つ以上ある場合には、正極活物質及び負極活物質が同一の電極群の各々において、セパレータ、正極集電箔、導電助剤、正極バインダ、負極集電箔及び負極バインダの構成は同一であってもよく、異なっていてもよい。
【００４４】
ここで、セパレータ及び正極（負極）集電箔の「構成」とは、セパレータ及び正極（負極）集電箔の成分、量、厚みなどであり、導電助剤及びバインダの「構成」とは、導電助剤及び正極（負極）バインダの成分、量、粒子径などである。「成分が異なる」とは有機化合物においては組成式が同一でないということであり、無機化合物においては、各構成要素に含まれる元素の割合の差が５％以上ということを意味する。「量が異なる」とは、質量又は密度の差が３％以上ということを意味する。「厚みが異なる」とは、厚みの差が１０％以上ということを意味する。「粒子径が異なる」とは、レーザ回折式粒度分布測定装置により測定される平均粒子径Ｄ50の差が２０％以上ということを意味する。
【００４５】
なお、複数の電極群１０Ａ〜１０Ｄのそれぞれにおいて、巻数、厚みなどは、異なっていても、単一であってもよい。
【００４６】
また、本実施の形態では、複数の電極群として４つの電極群１０Ａ〜１０Ｄを備えた非水電解質二次電池１を例に挙げて説明したが、本発明は、図６に示すように、少なくとも２つの電極群１０Ａ、１０Ｂを備えていれば特に限定されない。
【００４７】
また、本実施の形態では、蓄電素子として非水質電解質電池を例に挙げて説明したが、本発明は非水質電解質電池に限定されず、例えばキャパシタなどにも適用可能である。本発明が非水質電解質電池として用いられる場合には、リチウムイオン二次電池が好適に用いられる。本発明がキャパシタとして用いられる場合には、リチウムイオンキャパシタやウルトラキャパシタが好適に用いられる。
【００４８】
次に、本実施の形態における非水電解質二次電池１の効果について説明する。
本実施の形態の非水電解質二次電池１は、複数の電極群１０Ａ〜１０Ｄの各々において、正極活物質及び負極活物質の構成が単一であるので、電極群１０Ａ〜１０Ｄを形成するための製造条件は、それぞれの正極活物質及び負極活物質に最適な条件で製造することができる。また、複数の電極群１０Ａ〜１０Ｄのうちの少なくとも２つの電極群において、正極活物質及び負極活物質の少なくとも一方の構成が異なるので、最適な条件で製造した２種類以上の正極及び負極活物質の少なくとも一方を有する。したがって、複数の活物質の良好な性能のそれぞれを十分に発揮することができる。
【００４９】
このように、複数の活物質の良好な性能のそれぞれを十分に発揮した非水電解質二次電池１は、それぞれの活物質の長所を活かすと共に、短所を補い合うことが可能となる。このため、安全性、高容量、高出力、耐久性、充放電効率、充電状態（以下、ＳＯＣ）、検知、極低温性能、生産性などの所望の性能を有する非水電解質二次電池を実現することができる。
【００５０】
以下、具体的な構成を例に挙げて、本実施の形態における非水電解質二次電池１の効果についてさらに詳細に説明する。
【００５１】
（第１の例）
正極活物質としてＬｉＭｎ2Ｏ4などのスピネルマンガン系活物質または一般式ＬｉＦｅＰＯ4で表されるリン酸鉄活物質を有する電極群と、正極活物質としてＬｉaＮｉxＣｏyＡｌzＭbＯ2（０．３≦ａ≦１．０５、０．７≦ｘ≦０．８７、０．１≦ｙ≦０．２７、０．０３≦ｚ≦０．１、０≦ｂ≦０．１、ＭはＮｉ、Ｃｏ及びＡｌを除く金属元素から選択される少なくとも１種）で表されるニッケル系活物質またはＬｉaＮｉxＭｎyＣｏ(1-x-y)Ｏ2（０≦ａ≦１．１、０＜ｘ＜１、０＜ｙ＜１、ｘ＋ｙ＜１）で表される三成分系活物質を有する電極群とを備えた非水電解質二次電池について説明する。
【００５２】
スピネルマンガン系活物質及びリン酸鉄活物質は、安全性は高いが、高温環境下では劣化が大きい。ニッケル系活物質及び三成分系活物質は、容量は大きいが、外部衝撃などに対する安全性がやや低い。図２及び図３に示す非水電解質二次電池１において、外部側に配置される電極群１０Ａ、１０Ｄの正極活物質がスピネルマンガン系活物質またはリン酸鉄活物質で、内部側に配置される電極群１０Ｂ、１０Ｃの正極活物質がニッケル系活物質または三成分系活物質とする。図６に示す非水電解質二次電池１において、電池パック搭載時に外部側に相対的に近い位置の電極群１０Ａの正極活物質がスピネルマンガン系活物質またはリン酸鉄活物質で、外部側から相対的に遠い位置の電極群１０Ｂの正極活物質がニッケル系活物質または三成分系活物質とする。これにより、電池中央部の蓄熱によるスピネルマンガン系活物質またはリン酸鉄活物質の劣化を抑制できると共に、スピネルマンガン系活物質またはリン酸鉄活物質の安全性の性能を発揮することができ、かつニッケル系活物質及び三成分系活物質の大容量の性能を発揮することができる。このため、高安全性と高容量とを両立した非水電解質二次電池１を実現することができる。
【００５３】
さらに、平坦な充放電カーブを有するリン酸鉄活物質を正極活物質として用いた電極群と、傾斜のある充放電カーブを有するニッケル系活物質または三成分系活物質を正極活物質として用いた電極群とを非水電解質二次電池１が備えることにより、ＳＯＣ検知が可能になる。このように、活物質の構成を適宜選択することにより、非水電解質二次電池１の性能をさらに向上することができる。
【００５４】
なお、三成分系活物質において、上記効果をより発現する観点から、｜ｘ−ｙ｜＜０．０５であることが好ましい。
また、ＬｉＭｎ2Ｏ4、ＬｉＦｅＰＯ4などの化合物は、Ｌｉ、遷移金属、Ｐ、Ｏが異種元素で置換されていてもよい。この場合でも、上記と同様の効果を有する。
【００５５】
（第２の例）
負極活物質として結晶質炭素としてのグラファイトを有する電極群と、非晶質炭素を有する電極群とを備えた非水電解質二次電池について説明する。グラファイトは、容量及び出力性能は高いものの、入力性能は十分でない。非晶質炭素は、放電容量はグラファイトに比べて低いが、入力性能に優れている。したがって、複数の電極群のうち、少なくとも１つの電極群の負極活物質がグラファイトで、残りのうちの少なくとも１つの電極群の負極活物質が非晶質炭素であると、それぞれの活物質の良好な性能を発揮できるので、高容量かつ高入出力の非水電解質二次電池１を実現することができる。
【００５６】
さらに、平坦な充放電カーブを有するグラファイトを負極活物質として用いた電極群と、傾斜のある充放電カーブを有する非晶質炭素を負極活物質として用いた電極群とを非水電解質二次電池１が備えることにより、ＳＯＣ検知が可能になる。このように、活物質の構成を適宜選択することにより、非水電解質二次電池１の性能をさらに向上することができる。
【００５７】
（第３の例）
活物質の成分は同じであるが、少なくとも２つの電極群において活物質の量が異なる非水電解質二次電池１について説明する。活物質の塗布重量を大きくすると、活物質の量を増やすことができるので、容量を高くすることができるが、電極が厚くなるので、大電流での充放電（入出力性能）は十分でない。塗布重量を小さくすると、電極が薄くなるので、入出力性能が高くなるが、電極における集電箔の割合が大きくなるので、エネルギー密度は小さくなる。したがって、複数の電極群のうち、少なくとも１つの電極群の正極（負極）活物質の重量が相対的に大きく、残りのうちの少なくとも１つの電極群の正極（負極）活物質の重量が相対的に小さいと、それぞれの電極の良好な性能を発揮できるので、高エネルギー密度かつ高入出力の非水電解質二次電池１を実現することができる。
【００５８】
（第４の例）
活物質の成分は同じであるが、少なくとも２つの電極群において活物質の多孔度が異なる非水電解質二次電池１について説明する。活物質を塗布した後にプレスをする負荷により、活物質の多孔度を調整できる。多孔度を大きくすると、活物質の量が少なくなるので、入出力性能を大きくできるが、容量は十分でない。多孔度を小さくすると、エネルギー密度を大きくできるが、抵抗が大きくなるため出力が十分でない。したがって、複数の電極群のうち、少なくとも１つの電極群の正極（負極）の多孔度が相対的に大きく、残りのうちの少なくとも１つの電極群の正極（負極）の多孔度が相対的に小さいと、それぞれの活物質の良好な性能を発揮できるので、高入出力性能かつ高エネルギー密度の非水電解質二次電池１を実現することができる。
【００５９】
次に、非水電解質二次電池１の好ましい形態の効果について説明する。
非水電解質二次電池１の好ましい形態は、正極活物質及び負極活物質の少なくとも一方の構成が異なる少なくとも２つの電極群において、セパレータ、正極（負極）集電箔、導電助剤及び正極（負極）バインダの少なくとも１つの構成が異なる。これにより、異なる構成を有する正極（負極）活物質において、それぞれの正極（負極）活物質に適したセパレータ、正極（負極）集電箔、導電助剤及び正極（負極）バインダを選択することができる。このため、それぞれの電極群において性能をより十分に発揮できるので、性能を向上した蓄電素子を得ることができる。
【００６０】
以下、具体的な構成を例に挙げて、非水電解質二次電池１のより好ましい形態の効果についてさらに詳細に説明する。
【００６１】
（第１の例）
正極活物質として用いられるＬｉＣｏＯ2などのコバルト系活物質及び三成分系活物質は電位が高い。電位が高い活物質を有する電極群のセパレータは、酸化を抑制するために無機質層を含んでいることが好ましい。また、別の正極活物質として用いられるリン酸鉄活物質は、電位が低い。電位が低い活物質を有する電極群のセパレータは、劣化が小さく、エネルギー密度を高めるために、無機質層を含まないことが好ましい。このように、正極活物質の構成が異なる少なくとも２つの電極群において、セパレータの成分を各々の正極活物質に適するように選択することにより、非水電解質二次電池１の性能をさらに向上することができる。
【００６２】
（第２の例）
図２及び図３に示すように、３つ以上の電極群を備えた非水電解質二次電池１であって、外部側に配置される電極群１０Ａ、１０Ｄと、内部側に配置される電極群１０Ｂ、１０Ｃとにおいて、正極活物質及び負極活物質の少なくとも一方の構成が異なる場合、外部側に配置される電極群１０Ａ、１０Ｄのセパレータ１２Ａ、１２Ｄは無機質層を含むことが好ましく、内部側に配置される電極群１０Ｂ、１０Ｃのセパレータ１２Ｂ、１２Ｃは無機質層を含まない、または無機質層を有し、かつ透気性の良いことが好ましい。外部側に位置する電極群１０Ａ、１０Ｄは内部側に位置する電極群１０Ｂ、１０Ｃよりも外部衝撃を受けやすいが、無機質層を含むセパレータは熱収縮が起こりにくいため、仮に外部衝撃によって内部短絡して発熱したとしても、熱逸走に至ることを防止できる。内部側の電極群１０Ｂ、１０Ｃに無機質層をもたない、又は、無機質層を有するとしても透気性の良いセパレータを用いることで、高温耐久試験におけるセパレータの目詰まりが抑制でき、非水電解質二次電池１の劣化を防止することができる。したがって、内部側の電極群と外部側の電極群において各々の活物質の構成が異なり、かつ各々の活物質の構成に対応した成分のセパレータを用いることにより、非水電解質二次電池１の安全性を高めると共にエネルギー密度を向上できる。
【実施例１】
【００６３】
本実施例では、複数の電極群の各々において、正極活物質及び負極活物質の構成は単一であり、複数の電極群のうちの少なくとも２つの電極群において、負極活物質の成分が異なる蓄電素子の効果について調べた。
【００６４】
（本発明例１）
本発明例１は、図６に示す２つの電極群１０Ａ、１０Ｂを備えたリチウムイオン二次電池を以下のように製造した。
【００６５】
まず、電極群１０Ａについて説明する。
負極活物質としてのグラファイト９０重量％と、結着剤としてのポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）１０重量％とを混合し、この混合物に溶剤としてのＮ−メチルピロリドンを加えて負極合剤ペーストを形成した。１．５ｇ／１００ｃｍ2の負極合剤ペーストを、負極集電箔として１０μｍの厚さの銅箔の両面に塗布し、これを乾燥した後、ロールプレスで１００ｋｇｆ／ｃｍの負荷を印加して圧縮成型した。これにより、帯状の負極を作製した。負極の大きさは、長さが２２０ｃｍで、幅が１３ｃｍで、負極集電箔と両面の負極合剤層との合計の厚みが１２０μｍであった。
【００６６】
正極活物質としてＬｉＦｅＰＯ4８６重量％と、導電助剤としてのアセチレンブラック７重量％と、ＰＶＤＦ７重量％とを混合し、この混合物に溶剤としてのＮ−メチルピロリドンを加えて正極合剤ペーストを形成した。３．２ｇ／１００ｃｍ2の正極合剤ペーストを、正極集電箔として２０μｍの厚さのアルミニウム箔の両面に塗布し、これを乾燥した後、ロールプレスで５００ｋｇｆ／ｃｍの負荷を印加して圧縮成型した。これにより、帯状の正極を作製した。正極の大きさは、長さが２１０ｃｍで、幅が１３ｃｍで、正極集電箔と両面の正極合剤層との合計の厚みが１９０μｍであった。
【００６７】
正極及び負極の各々に、正極タブ及び負極タブを取り付けた。
また、セパレータとして幅１２ｃｍ、厚み２５μｍのポリオレフィン製微多孔膜を準備した。
【００６８】
次に、正極、セパレータ、負極及びセパレータの順に積層し、長円筒状に巻回した。これにより、電極群１０Ａを作製した。
【００６９】
電極群１０Ｂは、基本的には電極群１０Ａと同様であったが、負極において異なっていた。具体的には、負極活物質としてのハードカーボン９０重量％と、結着剤としてのＰＶＤＦ１０重量％とを混合し、この混合物に溶剤を加えて負極合剤ペーストを形成した。１．０ｇ／１００ｃｍ2の負極合剤ペーストを、負極集電箔として１０μｍの厚さの銅箔の負極集電箔の両面に塗布し、これを乾燥した後、ロールプレスで４００ｋｇｆ／ｃｍの負荷を印加して圧縮成型した。帯状の負極の大きさは、長さが２２０ｃｍで、幅が１３ｃｍで、負極集電箔と両面の負極合剤層との合計の厚みが１２０μｍであった。
【００７０】
次に、２つの電極群１０Ａ、１０Ｂを容器２の本体部３の内部に並置し、各電極群１０Ａ、１０Ｂの正極タブ及び負極タブを電気的に並列に接続し、それぞれを蓋４の正極端子２１及び負極端子２２にそれぞれ溶着して蓋４を本体部３に取り付けた。
【００７１】
蓋４の電解液注入部５から、電解液として１ＭのＬｉＰＦ6（ＥＣ：ＤＭＣ：ＤＥＣ＝４０：４０：２０）を注液した。その後、電解液注入部５を封止した。以上の工程により、本発明例１のリチウムイオン二次電池を製造した。
【００７２】
（比較例１）
図７に示すように、比較例１のリチウムイオン二次電池１００は、単一の負極活物質を含む負極合剤層を有する電極群１００Ａを１つ備えていた点において本発明例１と異なっていた。
【００７３】
具体的には、負極の形成については、本発明例１の電極群１０Ａと同様に、負極合剤ペーストを形成して、負極集電箔の両面に塗布し、これを乾燥した後、ロールプレスで１００ｋｇｆ／ｃｍの負荷を印加して圧縮成型した。この負極の大きさは、長さが４３０ｃｍで、幅が１３ｃｍで、負極集電箔と両面の負極合剤層との合計の厚みが１２０μｍであった。
【００７４】
正極の形成については、本発明例１と同様に、正極合剤ペーストを形成して、正極集電箔の両面に塗布し、これを乾燥した後、ロールプレスで５００ｋｇｆ／ｃｍの負荷を印加して圧縮成型した。この正極の大きさは、長さが４２０ｃｍで、幅が１３ｃｍで、正極集電箔と両面の正極合剤層との合計の厚みが１９０μｍであった。
また、本発明例１と同様のセパレータを準備した。
【００７５】
次に、本発明例１と同様に正極、負極及びセパレータを巻回して、電極群１００Ａを作製した。次に、本発明例１と同様に、この電極群１００Ａを容器２に収容し、電解液を注液することで、比較例１のリチウムイオン二次電池を製造した。
【００７６】
（比較例２）
比較例２のリチウムイオン二次電池は、基本的には比較例１のリチウムイオン二次電池と同様であったが、負極活物質がグラファイトの代わりにハードカーボンであった点において異なっていた。
【００７７】
（比較例３）
図７に示すように、比較例３のリチウムイオン二次電池１００は、２種類の負極活物質が混合された負極合剤層を有する電極群１００Ａを１つ備えていた点において本発明例１と異なっていた。
【００７８】
具体的には、負極活物質としてのグラファイト４５重量％及びハードカーボン４５重量％と、結着剤としてのＰＶＤＦ１０重量％とを混合し、この混合物に溶剤としてのＮ-メチルピロリドンを加えて負極合剤ペーストを形成した。１．３ｇ／１００ｃｍ2の負極合剤ペーストを、本発明例１と同様の負極集電箔の両面に塗布し、これを乾燥した後、ロールプレスで３００ｋｇｆ／ｃｍの負荷を印加して圧縮成型した。この負極の大きさは、長さが４３０ｃｍで、幅が１３ｃｍで、負極集電箔と両面の負極合剤層との合計の厚みが１２０μｍであった。
【００７９】
正極は、比較例１と同様に形成した。また、本発明例１と同様のセパレータを準備した。
【００８０】
次に、本発明例１と同様に正極、負極及びセパレータを巻回して、電極群１００Ａを作製した。次に、本発明例１と同様に、この電極群１００Ａを容器２に収容し、電解液を注液することで、比較例３のリチウムイオン二次電池を製造した。
【００８１】
（比較例４）
図７に示すように、比較例４のリチウムイオン二次電池１００は、２種類の成分の負極活物質のそれぞれを区画した領域に形成した負極合剤層を有する電極群１００Ａを１つ備えていた点において本発明例１と異なっていた。
【００８２】
具体的には、第１の負極活物質としてのグラファイト９０重量％と、結着剤としてのＰＶＤＦ１０重量％とを混合し、この混合物に溶剤としてのＮ-メチルピロリドンを加えて第１の負極合剤ペーストを形成した。第２の負極活物質としてのハードカーボン９０重量％と、結着剤としてのＰＶＤＦ１０重量％とを混合し、この混合物に溶剤としてのＮ-メチルピロリドンを加えて第２の負極合剤ペーストを形成した。本発明例１と同様の負極集電箔のそれぞれの面において、半分の領域に１．５ｇ／１００ｃｍ2の第１の負極合剤ペーストを塗布し、残りの半分の領域に１．０ｇ／１００ｃｍ2の第２の負極合剤ペーストを塗布した。これを乾燥した後、ロールプレスで３００ｋｇｆ／ｃｍの負荷を印加して圧縮成型した。この負極の大きさは、長さが４３０ｃｍで、幅が１３ｃｍで、負極集電箔と両面の負極合剤層との合計の厚みが１２０μｍであった。
【００８３】
正極は、比較例１と同様に形成した。また、本発明例１と同様のセパレータを準備した。
【００８４】
次に、本発明例１と同様に正極、負極及びセパレータを巻回して、電極群１００Ａを作製した。次に、本発明例１と同様に、この電極群１００Ａを容器２に収容し、電解液を注液することで、比較例４のリチウムイオン二次電池を製造した。
【００８５】
（評価方法）
本発明例１、比較例１〜４のリチウムイオン二次電池について、ＳＯＣ検知、容量及び耐久性について評価した。
【００８６】
ＳＯＣ検知は、ＳＯＣ５０％付近での閉回路電圧（以下、ＯＣＶ）の傾斜で評価し、具体的には、ＳＯＣ４９％からＳＯＣ５１％までの間を１％刻みでＯＣＶ測定し、ＳＯＣ４９％からＳＯＣ５０％までの間のＯＣＶ変化量と、ＳＯＣ５０％からＳＯＣ５１％までの間のＯＣＶ変化量とを平均することによって測定した。
【００８７】
容量は、次のようにして測定した。１ＣＡの定電流にて所定の上限電圧まで充電し、その後前記上限電圧にて総充電時間が３時間となるように定電圧充電した後、１ＣＡの定電流にて所定の下限電圧まで放電した。このときの放電容量を「容量」とした。
なお、１ＣＡとは、上限電圧まで充電した電池を１時間で放電するときの電流値である。
各実施例における下限電圧と上限電圧との組み合わせは次のとおりであった。実施例１(２．５Ｖ−３．６Ｖ)、実施例２〜４、６（２．５Ｖ−４．２Ｖ）、実施例５（２．５Ｖ−４．０Ｖ）。
【００８８】
耐久性は、容量保持率で評価し、具体的には、所定温度に設定した恒温槽中で、２ＣＡの定電流にてＳＯＣ８０％に相当する電圧まで充電した後、２ＣＡの定電流にてＳＯＣ２０％に相当する電圧まで放電するサイクル試験を所定のサイクル数行った後の容量をサイクル前の容量で除することによって測定した。
【００８９】
（評価結果）
ＳＯＣ５０％付近でのＯＣＶ傾斜について、本発明例１が４ｍＶ／ＳＯＣ％であり、比較例１が０ｍＶ／ＳＯＣ％であり、比較例２が８ｍＶ／ＳＯＣ％であり、比較例３が４ｍＶ／ＳＯＣ％であり、比較例４が４ｍＶ／ＳＯＣ％であった。本発明例１は、ハードカーボンの比率の大きい比較例２よりは小さかったものの、ハードカーボンを含まない比較例１よりもＳＯＣ検知が良好であった。このことから、本発明例１は負極活物質としてのハードカーボンの性能を発揮できることがわかった。
【００９０】
容量について、本発明例１が８５（相対比）であり、比較例１が１００（相対比）であり、比較例２が７０（相対比）であり、比較例３が８５（相対比）であり、比較例４が８０（相対比）であった。本発明例１は、グラファイトの比率の大きい比較例１よりは容量が小さかったものの、グラファイトを含まない比較２よりも容量が大きく、さらに２種類の活物質の領域を区画して形成した比較例４よりも容量が大きかった。このことから、本発明例１のリチウムイオン二次電池は、負極活物質としてのグラファイトの性能を発揮できることがわかった。
【００９１】
２５℃５００サイクル試験後の容量保持率について、本発明例１が８５％であり、比較例１が８０％であり、比較例２が９０％であり、比較例３が７０％であり、比較例４が６０％であった。本発明例１は、ハードカーボンの比率が大きい比較例２よりは耐久性が低かったものの、ハードカーボンを含まない比較例１よりも耐久性が高かった。さらに、本発明例１は、２種類の活物質を混合した比較例３及び２種類の活物質の領域を区画して形成した比較例４よりも耐久性を向上できた。このことから、本発明例１のリチウムイオン二次電池は負極活物質のハードカーボンの性能を発揮できることがわかった。
【００９２】
以上より、本実施例によれば、複数の電極群の各々において、正極活物質及び負極活物質の構成が単一であり、複数の電極群のうちの少なくとも２つの電極群において、負極活物質の成分が異なることにより、複数の負極活物質の性能のそれぞれを十分に発揮できることを確認した。
【実施例２】
【００９３】
本実施例では、複数の電極群の各々において、正極活物質及び負極活物質の構成は単一であり、複数の電極群のうちの少なくとも２つの電極群において、負極活物質の重量が異なることの効果について調べた。
【００９４】
（本発明例２）
本発明例２は、図６に示す２つの電極群１０Ａ、１０Ｂを備えたリチウムイオン二次電池を以下のように製造した。
【００９５】
まず、電極群１０Ａについて説明する。
負極活物質としてのグラファイト９２重量％と、結着剤としてのＰＶＤＦ８重量％とを混合し、この混合物に溶剤としてのＮ−メチルピロリドンを加えて負極合剤ペーストを形成した。２．０ｇ／１００ｃｍ2の負極合剤ペーストを、負極集電箔として１０μｍの厚さの銅箔の両面に塗布し、これを乾燥した後、ロールプレスで１５０ｋｇｆ／ｃｍの負荷を印加して圧縮成型した。これにより、帯状の負極を作製した。負極の大きさは、長さが１８０ｃｍで、幅が１３ｃｍで、負極集電箔と両面の負極合剤層との合計の厚みが１５０μｍであった。
【００９６】
正極活物質としてのＬｉＭｎ2Ｏ4９０重量％と、導電助剤としてのアセチレンブラック３重量％と、ＰＶＤＦ７重量％とを混合し、この混合物に溶剤としてのＮ−メチルピロリドンを加えて正極合剤ペーストを形成した。１．１ｇ／１００ｃｍ2の正極合剤ペーストを、正極集電箔として２０μｍの厚さのアルミニウム箔の両面にそれぞれ塗布し、これを乾燥した後、ロールプレスで２５０ｋｇｆ／ｃｍの負荷を印加して圧縮成型した。これにより、帯状の正極を作製した。正極の大きさは、長さが１７０ｃｍで、幅が１３ｃｍで、正極集電箔と両面の正極合剤層との合計の厚みが８０μｍであった。
【００９７】
正極及び負極の各々に、正極タブ及び負極タブを取り付けた。
また、本発明例１と同様のセパレータを準備した。
【００９８】
次に、正極、セパレータ、負極及びセパレータの順に積層し、長円筒状に巻回した。これにより、電極群１０Ａを作製した。
【００９９】
電極群１０Ｂは、基本的には電極群１０Ａと同様であったが、負極において異なっていた。具体的には、電極群１０Ａと同様の負極ペーストを、負極集電箔の両面のそれぞれに０．５ｇ／１００ｃｍ2塗布し、これを乾燥した後、ロールプレスで１５０ｋｇｆ／ｃｍの負荷を印加して圧縮成型した。帯状の負極の大きさは、長さが３２０ｃｍで、幅が１３ｃｍで、負極集電箔と両面の負極合剤層との合計の厚みが５０μｍであった。
【０１００】
次に、本発明例１と同様に、２つの電極群１０Ａ、１０Ｂを容器２に収容し、電解液を注液することで、本発明例２のリチウムイオン二次電池を製造した。
【０１０１】
（比較例５）
図７に示すように、比較例５のリチウムイオン二次電池１００は、１種類の負極活物質を有する負極合剤層を含む電極群１００Ａを１つ備えていた点において本発明例２と異なっていた。
【０１０２】
具体的には、本発明例２と同様の負極合剤ペーストを形成した。２．０ｇ／１００ｃｍ2の負極合剤ペーストを、本発明例２と同様の負極集電箔の両面に塗布し、これを乾燥した後、ロールプレスで１５０ｋｇｆ／ｃｍの負荷を印加して圧縮成型した。この負極の大きさは、長さが３５０ｃｍで、幅が１３ｃｍで、負極集電箔と両面の負極合剤層との合計の厚みが１５０μｍであった。
【０１０３】
正極の形成については、本発明例２と同様に、正極合剤ペーストを形成して、正極集電箔の両面に塗布し、これを乾燥した後、ロールプレスで２５０ｋｇｆ／ｃｍの負荷を印加して圧縮成型した。この正極の大きさは、長さが３４０ｃｍで、幅が１３ｃｍで、正極集電箔と両面の正極合剤層との合計の厚みが８０μｍであった。
【０１０４】
次に、本発明例２と同様のセパレータを準備し、本発明例２と同様に正極、負極及びセパレータを巻回して、電極群１００Ａを作製した。次に、本発明例２と同様に、この電極群１００Ａを容器２に収容し、電解液を注液することで、比較例５のリチウムイオン二次電池を製造した。
【０１０５】
（比較例６）
比較例６のリチウムイオン二次電池は、基本的には比較例５と同様であったが、負極集電箔に塗布した負極合剤ペーストの重量が０．５ｇ／１００ｃｍ2であった点において異なっていた。
【０１０６】
（比較例７）
図７に示すように、比較例７のリチウムイオン二次電池１００は、２種類の量の負極活物質のそれぞれを区画した領域に形成した負極合剤層を有する電極群１００Ａを１つ備えていた点において本発明例２と異なっていた。
【０１０７】
具体的には、本発明例２と同様の負極合剤ペーストを形成した。本発明例２と同様の負極集電箔のそれぞれの面において、半分の領域に２．０ｇ／１００ｃｍ2を塗布し、残りの半分の領域に０．５ｇ／１００ｃｍ2の負極合剤ペーストを塗布した。これを乾燥した後、ロールプレスで１００ｋｇｆ／ｃｍの負荷を印加して圧縮成型した。この負極の大きさは、長さが３５０ｃｍで、幅が１３ｃｍで、負極集電箔と両面の負極合剤層との合計の厚みが１５０μｍであった。
【０１０８】
正極は、比較例５と同様に形成した。また、本発明例２と同様のセパレータを準備した。
【０１０９】
次に、本発明例２と同様に正極、負極及びセパレータを巻回して、電極群１００Ａを作製した。次に、本発明例２と同様に、この電極群１００Ａを容器２に収容し、電解液を注液することで、比較例７のリチウムイオン二次電池を製造した。
【０１１０】
（評価方法）
本発明例２、比較例５〜７のリチウムイオン二次電池について、容量及び出力について評価した。
容量は、実施例１と同様に測定した。なお、下限電圧と上限電圧との組み合わせは、２．５Ｖ−４．２Ｖであった。
出力は、次のようにして測定した。各電池を満充電状態としたのち、０．２、１、２、４ＣＡの各電流値で、１０秒ずつ放電した。電流値及び放電後の電圧からＶ−Ｉプロットを作成して最小二乗法で直線近似し、電圧が２．０Ｖとなる点まで外挿したときの電流値を算出した。このときの電流値に下限電圧（ここでは２．０Ｖ）を乗じて出力とした。
【０１１１】
（評価結果）
容量について、本発明例２が９０（相対比）であり、比較例５が１００（相対比）であり、比較例６が８０（相対比）であり、比較例７が７０（相対比）であった。このため、本発明例２のリチウムイオン二次電池は、相対的に活物質の量が多い負極の性能を発揮できることがわかった。
【０１１２】
出力について、本発明例３が８０（相対比）であり、比較例５が３０（相対比）であり、比較例６が１００（相対比）であり、比較例７が５０（相対比）であった。このため、本発明例２のリチウムイオン二次電池は、相対的に活物質の量が少ない負極の性能を発揮できることがわかった。
【０１１３】
以上より、本実施例によれば、複数の電極群の各々において、正極活物質及び負極活物質の構成が単一であり、複数の電極群のうちの少なくとも２つの電極群において、負極活物質の量が異なることにより、複数の負極の性能のそれぞれを十分に発揮できることを確認した。
【実施例３】
【０１１４】
本実施例では、正極活物質の構成が異なる少なくとも２つの電極群において、セパレータの構成が異なることの効果について調べた。
【０１１５】
（本発明例３）
本発明例３は、図６に示す２つの電極群１０Ａ、１０Ｂを備えたリチウムイオン二次電池を以下のように製造した。
【０１１６】
まず、電極群１０Ａについて説明する。
正極活物質としてのＬｉＮｉ0.8Ｃｏ0.15Ａｌ0.05Ｏ2９０重量％と、導電助剤としてのアセチレンブラック４重量％と、結着剤としてのＰＶＤＦ６重量％とを混合し、この混合物に溶剤としてのＮ−ピロリドンを加えて正極合剤ペーストを形成した。２．０ｇ／１００ｃｍ2の正極合剤ペーストを、正極集電箔として２０μｍの厚さのアルミニウム箔の両面にそれぞれ塗布し、これを乾燥した後、ロールプレスで２００ｋｇｆ／ｃｍの負荷を印加して圧縮成型した。これにより、帯状の正極を作製した。正極の大きさは、長さが２１０ｃｍで、幅が１０ｃｍで、正極集電箔と両面の正極合剤層との合計の厚みが１００μｍであった。
【０１１７】
負極活物質としてグラファイト９０重量％と、ＰＶＤＦ１０重量％とを混合し、この混合物に溶剤としてのＮ−ピロリドンを加えて負極合剤ペーストを形成した。１．０ｇ／１００ｃｍ2の負極合剤ペーストを、負極集電箔として１０μｍの厚さの銅箔の両面にそれぞれ塗布し、これを乾燥した後、ロールプレスで１００ｋｇｆ／ｃｍの負荷を印加して圧縮成型した。これにより、帯状の負極を作製した。負極の大きさは、長さが２２０ｃｍで、幅が１０ｃｍで、負極集電箔と両面の負極合剤層との合計の厚みが１００μｍであった。
【０１１８】
正極及び負極の各々に、正極タブ及び負極タブを取り付けた。
また、セパレータとして幅９ｃｍ、厚み４０μｍのポリオレフィン製微多孔膜を準備した。
【０１１９】
次に、正極、セパレータ、負極及びセパレータの順に積層し、長円筒状に巻回した。これにより、電極群１０Ａを作製した。
【０１２０】
電極群１０Ｂは、基本的には電極群１０Ａと同様であったが、正極及びセパレータにおいて異なっていた。具体的には、正極活物質としてのＬｉＭｎ2Ｏ4９０重量％と、導電助剤としてのアセチレンブラック３重量％と、結着剤としてのＰＶＤＦ７重量％とを混合し、この混合物に電極群１０Ａと同様の溶剤を加えて正極合剤ペーストを形成した。３．２ｇ／１００ｃｍ2の正極合剤ペーストを、正極集電箔の両面に塗布し、これを乾燥した後、ロールプレスで２５０ｋｇｆ／ｃｍの負荷を印加して圧縮成型した。帯状の正極の大きさは、長さが１５０ｃｍで、幅が１０ｃｍで、正極集電箔と両面の正極合剤層との合計の厚みが１４０μｍであった。
【０１２１】
正極及び負極の各々に、正極タブ及び負極タブを取り付けた。
また、セパレータとして幅９ｃｍ、厚み２０μｍのポリオレフィン製微多孔膜を準備した。
【０１２２】
次に、正極、セパレータ、負極及びセパレータの順に積層し、長円筒状に巻回した。これにより、電極群１０Ｂを作製した。
【０１２３】
次に、本発明例１と同様に、２つの電極群１０Ａ、１０Ｂを容器２に収容し、電解液を注液することで、本発明例３のリチウムイオン二次電池を製造した。
【０１２４】
（比較例８）
図７に示すように、比較例８のリチウムイオン二次電池１００は、２種類の正極活物質が混合された正極合剤層を有する電極群１００Ａを１つ備えていた点において本発明例３と異なっていた。
【０１２５】
具体的には、正極活物質としてのＬｉＮｉ0.8Ｃｏ0.15Ａｌ0.05Ｏ2４５重量％及びＬｉＭｎ2Ｏ4４５重量％と、導電助剤としてのアセチレンブラック４重量％と、結着剤としてのＰＶＤＦ６重量％とを混合し、この混合物に溶剤としてのＮ−メチルピロリドンを加えて正極合剤ペーストを形成した。２．６ｇ／１００ｃｍ2の正極合剤ペーストを、本発明例３と同様の正極集電箔の両面に塗布し、これを乾燥した後、ロールプレスで２５０ｋｇｆ／ｃｍの負荷を印加して圧縮成型した。この正極の大きさは、長さが３６０ｃｍ、幅が１０ｃｍ、正極集電箔と両面の正極合剤層との合計の厚みが１２０μｍであった。
【０１２６】
負極の形成については、本発明例３と同様に、負極合剤ペーストを形成して、負極集電箔の両面に塗布し、これを乾燥した後、ロールプレスで１００ｋｇｆ／ｃｍの負荷を印加して圧縮成型した。この負極の大きさは、長さが３７０ｃｍで、幅が１０ｃｍで、負極集電箔と両面の負極合剤層との合計の厚みが１００μｍであった。
【０１２７】
次に、本発明例３と同様に正極、負極及び厚みが４０μｍのセパレータを巻回して、電極群１００Ａを作製した。次に、本発明例３と同様に、この電極群１００Ａを容器２に収容し、電解液を注液することで、比較例８のリチウムイオン二次電池を製造した。
【０１２８】
（比較例９）
比較例９のリチウムイオン二次電池は、基本的には比較例８と同様であったが、セパレータの厚みが２０μｍであった点において異なっていた。
【０１２９】
（評価方法）
本発明例３、比較例８及び９のリチウムイオン二次電池について、容量及び安全性について評価した。
容量は実施例１と同様に測定した。なお、下限電圧と上限電圧との組み合わせは、２．５Ｖ−４．２Ｖであった。
安全性は、満充電状態まで充電した電池の中央部に鉄製の釘を貫通させた際に、発煙・発火が起こらないかどうかを調査することにより測定した。
【０１３０】
（評価結果）
容量について、本発明例３が９５（相対比）であり、比較例８が９０（相対比）であり、比較例９が１００（相対比）であった。このため、本発明例３のリチウムイオン二次電池は、正極活物質のＬｉＮｉ0.8Ｃｏ0.15Ａｌ0.05Ｏ2の性能を発揮できることがわかった。
【０１３１】
安全性について、本発明例３及び比較例８が良好であり、比較例９が発煙をした点で良好でなかった。このため、本発明例３のリチウムイオン二次電池は正極活物質のＬｉＭｎ2Ｏ4の性能を発揮できることがわかった。
【０１３２】
また、本発明例３は、正極活物質としてＬｉＮｉ0.8Ｃｏ0.15Ａｌ0.05Ｏ2を備えた電極群１０Ａのセパレータの厚みは大きく、正極活物質としてＬｉＭｎ2Ｏ4を備えた電極群１０Ｂのセパレータの厚みは小さいため、それぞれの正極活物質の性能をより発揮することができた。
【０１３３】
以上より、本実施例によれば、正極活物質の構成が異なる少なくとも２つの電極群において、セパレータの構成が異なることにより、正極活物質の性能を顕著に発揮することができることを確認した。
【実施例４】
【０１３４】
本実施例では、正極活物質の構成が異なる少なくとも２つの電極群において、正極集電箔の構成が異なることの効果について調べた。
【０１３５】
（本発明例４）
本発明例４は、図８に示す３つの電極群１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｄを備えたリチウムイオン二次電池を以下のように製造した。
【０１３６】
まず、電極群１０Ａ、１０Ｄについて説明する。
正極活物質としてのＬｉＮｉ0.8Ｃｏ0.15Ａｌ0.05Ｏ2９０重量％と、導電助剤としてのアセチレンブラック４重量％と、結着剤としてのＰＶＤＦ６重量％とを混合し、この混合物に溶剤としてのＮ−メチルピロリドンを加えて正極合剤ペーストを形成した。１．６ｇ／１００ｃｍ2の正極合剤ペーストを、正極集電箔として３０μｍの厚さのアルミニウム箔の両面にそれぞれ塗布し、これを乾燥した後、ロールプレスで２００ｋｇｆ／ｃｍの負荷を印加して圧縮成型した。これにより、帯状の正極を作製した。正極の大きさは、長さが２９０ｃｍで、幅が１３ｃｍで、正極集電箔と両面の正極合剤層との合計の厚みが８０μｍであった。
【０１３７】
負極活物質としてハードカーボン９０重量％と、ＰＶＤＦ１０重量％とを混合し、この混合物に溶剤としてのＮ−メチルピロリドンを加えて負極合剤ペーストを形成した。０．７ｇ／１００ｃｍ2の負極合剤ペーストを、負極集電箔として１０μｍの厚さの銅箔の両面にそれぞれ塗布し、これを乾燥した後、ロールプレスで４００ｋｇｆ／ｃｍの負荷を印加して圧縮成型した。これにより、帯状の負極を作製した。負極の大きさは、長さが３００ｃｍで、幅が１３ｃｍで、負極集電箔と両面の負極合剤層との合計の厚みが８０μｍであった。
【０１３８】
正極及び負極の各々に、正極タブ及び負極タブを取り付けた。
また、本発明例１と同様のセパレータを準備した。
【０１３９】
次に、正極、セパレータ、負極及びセパレータの順に積層し、長円筒状に巻回した。これにより、電極群１０Ａ、１０Ｄを作製した。
【０１４０】
電極群１０Ｂは、基本的には電極群１０Ａ、１０Ｄと同様であったが、正極及びセパレータにおいて異なっていた。具体的には、正極活物質としてのＬｉＭｎ2Ｏ4９０重量％と、導電助剤としてのアセチレンブラック４重量％と、結着剤としてのＰＶＤＦ６重量％とを混合し、この混合物に溶剤を加えて正極合剤ペーストを形成した。この正極合剤ペーストを、正極集電箔として２０μｍの厚さのアルミニウム箔の両面に塗布し、これを乾燥した後、ロールプレスで２５０ｋｇｆ／ｃｍの負荷を印加して圧縮成型した。帯状の正極の大きさは、長さが２２０ｃｍで、幅が１３ｃｍで、正極集電箔と両面の正極合剤層との合計の厚みが１２０μｍであった。
【０１４１】
正極及び負極の各々に、正極タブ及び負極タブを取り付けた。
また、本発明例１と同様のセパレータを準備した。
【０１４２】
次に、正極、セパレータ、負極及びセパレータの順に積層し、長円筒状に巻回した。これにより、電極群１０Ｂを作製した。
【０１４３】
次に、電極群１０Ａ、１０Ｄが外部側に位置し、かつ電極群１０Ｂが内部側に位置するように容器２に収容し、本発明例１と同様に電解液を注液することで、本発明例４のリチウムイオン二次電池を製造した。
【０１４４】
（比較例１０）
図７に示すように、比較例１０のリチウムイオン二次電池１００は、２種類の正極活物質が混合された正極合剤層を有する電極群１００Ａを１つ備えていた点において本発明例４と異なっていた。
【０１４５】
具体的には、正極活物質としてのＬｉＮｉ0.8Ｃｏ0.15Ａｌ0.05Ｏ2４５重量％及びＬｉＭｎ2Ｏ4４５重量％と、導電助剤としてのアセチレンブラック４重量％と、結着剤としてのＰＶＤＦ６重量％とを混合し、この混合物に溶剤としてのＮ−メチルピロリドンを加えて正極合剤ペーストを形成した。２．１ｇ／１００ｃｍ2の正極合剤ペーストを、正極集電箔としての厚みが３０μｍのアルミニウム箔の両面に塗布し、これを乾燥した後、ロールプレスで２５０ｋｇｆ／ｃｍの負荷を印加して圧縮成型した。この正極の大きさは、長さが７４０ｃｍで、幅が１３ｃｍで、正極集電箔と両面の正極合剤層との合計の厚みが１００μｍであった。
【０１４６】
負極の形成については、本発明例４と同様に、負極合剤ペーストを形成して、負極集電箔の両面に塗布し、これを乾燥した後、ロールプレスで４００ｋｇｆ／ｃｍの負荷を印加して圧縮成型した。この負極の大きさは、長さが７５０ｃｍで、幅が１３ｃｍで、正極集電箔と両面の負極合剤層との合計の厚みが１００μｍであった。
【０１４７】
次に、本発明例４と同様のセパレータを準備して、本発明例４と同様に正極、負極及びセパレータを巻回して、電極群１００Ａを作製した。次に、本発明例４と同様に、この電極群１００Ａを容器２に収容し、電解液を注液することで、比較例１０のリチウムイオン二次電池を製造した。
【０１４８】
（比較例１１）
比較例１１のリチウムイオン二次電池は、基本的には比較例１０と同様であったが、正極集電箔の厚みが２０μｍであった点において異なっていた。
【０１４９】
（評価方法）
本発明例４、比較例１０及び１１のリチウムイオン二次電池について、容量及び安全性について評価した。容量は、実施例１と同様に測定した。なお、下限電圧と上限電圧との組み合わせは、２．５Ｖ−４．２Ｖであった。安全性は、実施例３と同様に測定した。
【０１５０】
（評価結果）
容量について、本発明例４が９５（相対比）であり、比較例１０が９０（相対比）であり、比較例１１が１００（相対比）であった。このため、本発明例４のリチウムイオン二次電池は、正極活物質のＬｉＮｉ0.8Ｃｏ0.15Ａｌ0.05Ｏ2の性能を発揮できることがわかった。
【０１５１】
安全性について、本発明例４及び比較例１０が良好であり、比較例１１が発煙をした点で良好でなかった。このため、本発明例４のリチウムイオン二次電池は正極活物質のＬｉＭｎ2Ｏ4の性能を発揮できることがわかった。
【０１５２】
また、本発明例４は、正極活物質としてＬｉＮｉ0.8Ｃｏ0.15Ａｌ0.05Ｏ2を備えた電極群１０Ａ、１０Ｄの正極集電箔の厚みは大きく、正極活物質としてＬｉＭｎ2Ｏ4を備えた電極群１０Ｂの正極集電箔の厚みは小さいため、それぞれの正極活物質の性能をより発揮することができた。
【０１５３】
以上より、本実施例によれば、正極活物質の構成が異なる少なくとも２つの電極群において、正極集電箔の構成が異なることにより、正極活物質の性能を顕著に発揮することができることを確認した。
【実施例５】
【０１５４】
本実施例では、電極群を３つ以上備えている場合の電極群の配置による効果について調べた。
【０１５５】
（本発明例５）
本発明例５は、図８に示す３つの電極群１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｄを備えたリチウムイオン二次電池を以下のように製造した。
【０１５６】
まず、電極群１０Ａ、１０Ｄについて説明する。
正極活物質としてのＬｉＦｅＰＯ4８６重量％と、導電助剤としてのアセチレンブラック７重量％と、結着剤としてのＰＶＤＦ７重量％とを混合し、この混合物に溶剤としてのＮ−メチルピロリドンを加えて正極合剤ペーストを形成した。３．２ｇ／１００ｃｍ2の正極合剤ペーストを、正極集電箔として２０μｍの厚さのアルミニウム箔の両面にそれぞれ塗布し、これを乾燥した後、ロールプレスで５００ｋｇｆ／ｃｍの負荷を印加して圧縮成型した。これにより、帯状の正極を作製した。正極の大きさは、長さが１４０ｃｍで、幅が１３ｃｍで、正極集電箔と両面の正極合剤層との合計の厚みが１９０μｍであった。
【０１５７】
負極活物質としてグラファイト９０重量％と、ＰＶＤＦ１０重量％とを混合し、この混合物に溶剤としてのＮ−メチルピロリドンを加えて負極合剤ペーストを形成した。１．５ｇ／１００ｃｍ2の負極合剤ペーストを、負極集電箔として１０μｍの厚さの銅箔の両面にそれぞれ塗布し、これを乾燥した後、ロールプレスで１００ｋｇｆ／ｃｍの負荷を印加して圧縮成型した。これにより、帯状の負極を作製した。負極の大きさは、長さが１５０ｃｍで、幅が１３ｃｍで、負極集電箔と両面の負極合剤層との合計の厚みが１２０μｍであった。
【０１５８】
正極及び負極の各々に、正極タブ及び負極タブを取り付けた。
また、本発明例１と同様のセパレータを準備した。
【０１５９】
次に、正極、セパレータ、負極及びセパレータの順に積層し、長円筒状に巻回した。これにより、電極群１０Ａ、１０Ｄを作製した。
【０１６０】
電極群１０Ｂは、基本的には電極群１０Ａ、１０Ｄと同様であったが、正極において異なっていた。具体的には、正極活物質としてのＬｉＮｉ0.8Ｃｏ0.15Ａｌ0.05Ｏ2８６重量％と、導電助剤としてのアセチレンブラック７重量％と、結着剤としてのＰＶＤＦ７重量％とを混合し、この混合物に溶剤を加えて正極合剤ペーストを形成した。この正極合剤ペーストを、正極集電箔として２０μｍの厚さのアルミニウム箔の両面に塗布し、これを乾燥した後、ロールプレスで２００ｋｇｆ／ｃｍの負荷を印加して圧縮成型した。帯状の正極の大きさは、長さが１６０ｃｍで、幅が１３ｃｍで、正極集電箔と両面の正極合剤層との合計の厚みが１６０μｍであった。
【０１６１】
正極及び負極の各々に、正極タブ及び負極タブを取り付けた。
また、本発明例１と同様のセパレータを準備した。
【０１６２】
次に、正極、セパレータ、負極及びセパレータの順に積層し、長円筒状に巻回した。これにより、電極群１０Ｂを作製した。
【０１６３】
次に、電極群１０Ａ、１０Ｄが外部側に位置し、かつ電極群１０Ｂが内部側に位置するように容器２に収容し、本発明例１と同様に電解液を注液することで、本発明例５のリチウムイオン二次電池を製造した。
【０１６４】
（比較例１２）
図７に示すように、比較例１２のリチウムイオン二次電池１００は、２種類の正極活物質が混合された正極合剤層を有する電極群１００Ａを１つ備えていた点において本発明例６と異なっていた。
【０１６５】
具体的には、正極活物質としてのＬｉＦｅＰＯ4４３重量％及びＬｉＮｉ0.8Ｃｏ0.15Ａｌ0.05Ｏ2４３重量％と、導電助剤としてのアセチレンブラック７重量％と、結着剤としてのＰＶＤＦ７重量％とを混合し、この混合物に溶剤としてのＮ−メチルピロリドンを加えて正極合剤ペーストを形成した。３．０ｇ／１００ｃｍ2の正極合剤ペーストを、正極集電箔としての厚みが２０μｍのアルミニウム箔の両面に塗布し、これを乾燥した後、ロールプレスで４００ｋｇｆ／ｃｍの負荷を印加して圧縮成型した。この正極の大きさは、長さが４５０ｃｍで、幅が１３ｃｍで、正極集電箔と両面の正極合剤層との合計の厚みが１８０μｍであった。
【０１６６】
負極の形成については、本発明例５と同様に、負極合剤ペーストを形成して、負極集電箔の両面に塗布し、これを乾燥した後、ロールプレスで１００ｋｇｆ／ｃｍの負荷を印加して圧縮成型した。この負極の大きさは、長さが４６０ｃｍで、幅が１３ｃｍで、負極集電箔と両面の負極合剤層との合計の厚みが１１０μｍであった。
【０１６７】
次に、本発明例５と同様のセパレータを準備し、本発明例５と同様に正極、負極及びセパレータを巻回して、電極群１００Ａを作製した。次に、本発明例５と同様に、この電極群１００Ａを容器２に収容し、電解液を注液することで、比較例１２のリチウムイオン二次電池を製造した。
【０１６８】
（比較例１３）
図７に示すように、比較例１３のリチウムイオン二次電池１００は、２種類の成分の正極活物質のそれぞれを区画した領域に形成した正極合剤層を有する電極群１００Ａを１つ備えていた点において本発明例５と異なっていた。
【０１６９】
具体的には、第１の正極活物質としてのＬｉＦｅＰＯ4８６重量％と、導電助剤としてのアセチレンブラック７重量％と、結着剤としてのＰＶＤＦ７重量％とを混合し、この混合物に溶剤としてのＮ−メチルピロリドンを加えて第１の正極合剤ペーストを形成した。第２の正極活物質としてのＬｉＮｉ0.8Ｃｏ0.15Ａｌ0.05Ｏ2８６重量％と、導電助剤としてのアセチレンブラック７重量％と、結着剤としてのＰＶＤＦ７重量％とを混合し、この混合物に溶剤としてのＮ−メチルピロリドンを加えて第２の正極合剤ペーストを形成した。本発明例５と同様の負極集電箔のそれぞれの面において、半分の領域に３．２ｇ／１００ｃｍ2の第１の正極合剤ペーストを塗布し、残りの半分の領域に２．７ｇ／１００ｃｍ2の第２の正極合剤ペーストを塗布した。これを乾燥した後、ロールプレスで４００ｋｇｆ／ｃｍの負荷を印加して圧縮成型した。この負極の大きさは、長さが４２０ｃｍで、幅が１３ｃｍで、正極集電箔と両面の正極合剤層との合計の厚みが１９０μｍであった。
【０１７０】
負極は、比較例１２と同様に形成した。また、本発明例５と同様のセパレータを準備した。
【０１７１】
次に、本発明例５と同様に正極、負極及びセパレータを巻回して、電極群１００Ａを作製した。次に、本発明例５と同様に、この電極群１００Ａを容器２に収容し、電解液を注液することで、比較例１３のリチウムイオン二次電池を製造した。
【０１７２】
（評価方法）
本発明例５、比較例１２及び１３のリチウムイオン二次電池について、耐久性及び安全性について評価した。耐久性は、基本的には実施例１と同様に測定したが、４５℃５００サイクル試験後の容量保持率とした点において異なっていた。安全性は、満充電状態まで充電した電池の中央部近辺を丸棒冶具で押しつぶした際に、発煙・発火が起こらないかどうかを調査することにより評価した。
【０１７３】
（評価結果）
４５℃５００サイクル試験後の容量保持量について、本発明例５が８０％であり、比較例１２が７０％であり、比較例１３が３０％であった。このため、本発明例５のリチウムイオン二次電池は、正極活物質のＬｉＮｉ0.8Ｃｏ0.15Ａｌ0.05Ｏ2の性能を発揮できることがわかった。
【０１７４】
安全性について、本発明例５及び比較例１２が良好であり、比較例１１は良好でなかった。このため、本発明例５のリチウムイオン二次電池は正極活物質のＬｉＦｅＰＯ4の性能を発揮できることがわかった。
【０１７５】
以上より、複数の電極群の各々において、正極活物質及び負極活物質の構成が単一であり、複数の電極群のうちの少なくとも２つの電極群において、正極活物質の成分が異なることにより、複数の正極活物質の性能のそれぞれを十分に発揮できることを確認した。
【０１７６】
さらに、本発明例５は、ＬｉＦｅＰＯ4は耐熱性が低い特徴を有しているが、活物質としてＬｉＦｅＰＯ4を有する電極群１０Ａ、１０Ｄを外部側に配置しているので、電池内部への蓄熱による影響を低減することができる。このため、本発明例５のリチウムイオン二次電池は、耐久性をより向上することができることがわかった。
【０１７７】
以上より、本実施例によれば、電極群を３つ以上備えている場合に、耐熱性が低い活物質を有する電極群を外部側に配置することにより、耐久性を向上できることを確認した。
【実施例６】
【０１７８】
本実施例では、電極群を３つ以上備えている場合の電極群の配置による効果について調べた。
【０１７９】
（本発明例６）
本発明例６は、図８に示す３つの電極群１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｄを備えたリチウムイオン二次電池を以下のように製造した。
【０１８０】
まず、電極群１０Ａ、１０Ｄについて説明する。
正極活物質としてのＬｉＭｎ2Ｏ4９０重量％と、導電助剤としてのアセチレンブラック４重量％と、結着剤としてのＰＶＤＦ６重量％とを混合し、この混合物に溶剤としてのＮ−メチルピロリドンを加えて正極合剤ペーストを形成した。３．２ｇ／１００ｃｍ2の正極合剤ペーストを、正極集電箔として２０μｍの厚さのアルミニウム箔の両面にそれぞれ塗布し、これを乾燥した後、ロールプレスで２５０ｋｇｆ／ｃｍの負荷を印加して圧縮成型した。これにより、帯状の正極を作製した。正極の大きさは、長さが１１０ｃｍで、幅が１０ｃｍで、正極集電箔と両面の正極合剤層との合計の厚みが１４０μｍであった。
【０１８１】
負極活物質としてグラファイト９２重量％と、ＰＶＤＦ８重量％とを混合し、この混合物に溶剤としてのＮ−メチルピロリドンを加えて負極合剤ペーストを形成した。１．０ｇ／１００ｃｍ2の負極合剤ペーストを、負極集電箔として１０μｍの厚さの銅箔の両面にそれぞれ塗布し、これを乾燥した後、ロールプレスで１００ｋｇｆ／ｃｍの負荷を印加して圧縮成型した。これにより、帯状の負極を作製した。負極の大きさは、長さが１２０ｃｍで、幅が１０ｃｍで、負極集電箔と両面の負極合剤層との合計の厚みが１００μｍであった。
【０１８２】
正極及び負極の各々に、正極タブ及び負極タブを取り付けた。
また、セパレータとして幅が９ｃｍで、厚みが２０μｍのポリオレフィン製微多孔膜を準備した。
【０１８３】
次に、正極、セパレータ、負極及びセパレータの順に積層し、長円筒状に巻回した。これにより、電極群１０Ａ、１０Ｄを作製した。
【０１８４】
電極群１０Ｂは、基本的には電極群１０Ａ、１０Ｄと同様であったが、正極及びセパレータにおいて異なっていた。具体的には、正極活物質としてのＬｉＮｉ0.8Ｃｏ0.15Ａｌ0.05Ｏ2９０重量％と、導電助剤としてのアセチレンブラック４重量％と、結着剤としてのＰＶＤＦ６重量％とを混合し、この混合物に溶剤を加えて正極合剤ペーストを形成した。この正極合剤ペーストを、正極集電箔として２０μｍの厚さのＮ−メチルピロリドンの両面に塗布し、これを乾燥した後、ロールプレスで２００ｋｇｆ／ｃｍの負荷を印加して圧縮成型した。帯状の正極の大きさは、長さが１４０ｃｍで、幅が１０ｃｍで、正極集電箔と両面の正極合剤層との合計の厚みが１００μｍであった。
【０１８５】
また、セパレータとして幅が９ｃｍで、厚みが４０μｍのポリオレフィン製微多孔膜を準備した。
【０１８６】
次に、正極、セパレータ、負極及びセパレータの順に積層し、長円筒状に巻回した。これにより、電極群１０Ｂを作製した。
【０１８７】
次に、電極群１０Ａ、１０Ｄが外部側に位置し、かつ電極群１０Ｂが内部側に位置するように容器２に収容し、本発明例１と同様に電解液を注液することで、本発明例６のリチウムイオン二次電池を製造した。
【０１８８】
（比較例１４）
図７に示すように、比較例１４のリチウムイオン二次電池１００は、２種類の正極活物質が混合された正極合剤層を有する電極群１００Ａを１つ備えていた点において本発明例６と異なっていた。
【０１８９】
具体的には、正極活物質としてのＬｉＭｎ2Ｏ4４５重量％及びＬｉＮｉ0.8Ｃｏ0.15Ａｌ0.05Ｏ2４５重量％と、導電助剤としてのアセチレンブラック４重量％と、結着剤としてのＰＶＤＦ６重量％とを混合し、この混合物に溶剤としてのＮ−メチルピロリドンを加えて正極合剤ペーストを形成した。２．６ｇ／１００ｃｍ2の正極合剤ペーストを、正極集電箔としての厚みが２０μｍのアルミニウム箔の両面に塗布し、これを乾燥した後、ロールプレスで２５０ｋｇｈ／ｃｍの負荷を印加して圧縮成型した。この正極の大きさは、長さが３６０ｃｍで、幅が１０ｃｍで、正極集電箔と両面の正極合剤層との合計の厚みが１２０μｍであった。
【０１９０】
負極の形成については、本発明例６と同様に、負極合剤ペーストを形成して、負極集電箔の両面に塗布し、これを乾燥した後、ロールプレスで１００ｋｇｆ／ｃｍの負荷を印加して圧縮成型した。この負極の大きさは、長さが３７０ｃｍで、幅が１０ｃｍで、負極集電箔と両面の負極合剤層との合計の厚みが１００μｍであった。
【０１９１】
また、セパレータとして幅が９ｃｍで、厚みが４０μｍのポリオレフィン製微多孔膜を準備した。
【０１９２】
次に、本発明例６と同様に正極、負極及びセパレータを巻回して、電極群１００Ａを作製した。次に、本発明例６と同様に、この電極群１００Ａを容器２に収容し、電解液を注液することで、比較例１４のリチウムイオン二次電池を製造した。
【０１９３】
（比較例１５）
図７に示すように、比較例１５のリチウムイオン二次電池１００は、２種類の成分の正極活物質のそれぞれを区画した領域に形成した正極合剤層を有する電極群１００Ａを１つ備えていた点において本発明例６と異なっていた。
【０１９４】
具体的には、第１の正極活物質としてのＬｉＭｎ2Ｏ4９０重量％と、導電助剤としてのアセチレンブラック４重量％と、結着剤としてのＰＶＤＦ６重量％とを混合し、この混合物に溶剤としてのＮ−メチルピロリドンを加えて第１の正極合剤ペーストを形成した。第２の正極活物質としてのＬｉＮｉ0.8Ｃｏ0.15Ａｌ0.05Ｏ2９０重量％と、導電助剤としてのアセチレンブラック４重量％と、結着剤としてのＰＶＤＦ６重量％とを混合し、この混合物に溶剤としてのＮ−ピロリドンを加えて第２の正極合剤ペーストを形成した。本発明例６と同様の正極集電箔のそれぞれの面において、半分の領域に３．２ｇ／１００ｃｍ2の第１の正極合剤ペーストを塗布し、残りの半分の領域に２．０ｇ／１００ｃｍ2の第２の正極合剤ペーストを塗布した。これを乾燥した後、ロールプレスで２５０ｋｇｆ／ｃｍの負荷を印加して圧縮成型した。この負極の大きさは、長さが３３０ｃｍで、幅が１０ｃｍで、正極集電箔と両面の正極合剤層との合計の厚みが１４０μｍであった。
【０１９５】
負極は、比較例１４と同様に形成した。また、比較例１４と同様のセパレータを準備した。
【０１９６】
次に、本発明例６と同様に正極、負極及びセパレータを巻回して、電極群１００Ａを作製した。次に、本発明例６と同様に、この電極群１００Ａを容器２に収容し、電解液を注液することで、比較例１５のリチウムイオン二次電池を製造した。
【０１９７】
（評価方法）
本発明例６、比較例１４及び１５のリチウムイオン二次電池について、耐久性及び安全性について評価した。耐久性は、基本的には実施例１と同様であったが、６０℃３００サイクル試験後の容量保持率とした点において異なっていた。安全性は、実施例５と同様に測定した。
【０１９８】
（評価結果）
６０℃３００サイクル試験後の容量保持量について、本発明例６が６０％であり、比較例１４が５０％であり、比較例１５が３０％であった。このため、本発明例６のリチウムイオン二次電池は、正極活物質のＬｉＮｉ0.8Ｃｏ0.15Ａｌ0.05Ｏ2の性能を発揮できることがわかった。
【０１９９】
安全性について、本発明例６及び比較例１４が良好であり、比較例１５は良好でなかった。このため、本発明例６のリチウムイオン二次電池は正極活物質のＬｉＭｎ2Ｏ4の性能を発揮できることがわかった。
【０２００】
また、本発明例６は、ＬｉＭｎ2Ｏ4は耐熱性が低い性能を有しているが、活物質としてＬｉＭｎ2Ｏ4を有する電極群１０Ａ、１０Ｄを外部側に配置しているので、内部への蓄熱による影響を低減することができる。このため、本発明例６のリチウムイオン二次電池は、耐久性をより向上することができることがわかった。
【０２０１】
以上より、本実施例によれば、電極群を３つ以上備えている場合に、耐熱性が低い活物質を有する電極群を外部側に配置することにより、耐熱性をより向上できることを確認した。
【実施例７】
【０２０２】
本実施例では、正極活物質の構成が異なる少なくとも２つの電極群において、セパレータの構成が異なることの効果について調べた。
【０２０３】
（本発明例７）
本発明例７は、図６に示す２つの電極群１０Ａ、１０Ｂを備えたリチウムイオン二次電池を以下のように製造した。
【０２０４】
まず、電極群１０Ａについて説明する。
正極活物質としてのＬｉＮｉ1/3Ｍｎ1/3Ｃｏ1/3Ｏ2９０重量％と、導電助剤としてのアセチレンブラック４重量％と、結着剤としてのＰＶＤＦ６重量％とを混合し、この混合物に溶剤としてのＮ−ピロリドンを加えて正極合剤ペーストを形成した。２．０ｇ／１００ｃｍ2の正極合剤ペーストを、正極集電箔として２０μｍの厚さのアルミニウム箔の両面にそれぞれ塗布し、これを乾燥した後、ロールプレスで２００ｋｇｆ／ｃｍの負荷を印加して圧縮成型した。これにより、帯状の正極を作製した。正極の大きさは、長さが２１０ｃｍで、幅が１０ｃｍで、正極集電箔と両面の正極合剤層との合計の厚みが１００μｍであった。
【０２０５】
負極活物質としてグラファイト９０重量％と、ＰＶＤＦ１０重量％とを混合し、この混合物に溶剤としてのＮ−ピロリドンを加えて負極合剤ペーストを形成した。１．０ｇ／１００ｃｍ2の負極合剤ペーストを、負極集電箔として１０μｍの厚さの銅箔の両面にそれぞれ塗布し、これを乾燥した後、ロールプレスで１００ｋｇｆ／ｃｍの負荷を印加して圧縮成型した。これにより、帯状の負極を作製した。負極の大きさは、長さが２２０ｃｍで、幅が１０ｃｍで、負極集電箔と両面の負極合剤層との合計の厚みが１００μｍであった。
【０２０６】
正極及び負極の各々に、正極タブ及び負極タブを取り付けた。
また、セパレータとして幅９ｃｍ、厚み４０μｍのポリオレフィン製微多孔膜を準備した。
【０２０７】
次に、正極、セパレータ、負極及びセパレータの順に積層し、長円筒状に巻回した。これにより、電極群１０Ａを作製した。
【０２０８】
電極群１０Ｂは、基本的には電極群１０Ａと同様であったが、正極及びセパレータにおいて異なっていた。具体的には、正極活物質としてのＬｉＭｎ2Ｏ4９０重量％と、導電助剤としてのアセチレンブラック３重量％と、結着剤としてのＰＶＤＦ７重量％とを混合し、この混合物に電極群１０Ａと同様の溶剤を加えて正極合剤ペーストを形成した。３．２ｇ／１００ｃｍ2の正極合剤ペーストを、正極集電箔の両面に塗布し、これを乾燥した後、ロールプレスで２５０ｋｇｆ／ｃｍの負荷を印加して圧縮成型した。帯状の正極の大きさは、長さが１５０ｃｍで、幅が１０ｃｍで、正極集電箔と両面の正極合剤層との合計の厚みが１４０μｍであった。
【０２０９】
正極及び負極の各々に、正極タブ及び負極タブを取り付けた。
また、セパレータとして幅９ｃｍ、厚み２０μｍのポリオレフィン製微多孔膜を準備した。
【０２１０】
次に、正極、セパレータ、負極及びセパレータの順に積層し、長円筒状に巻回した。これにより、電極群１０Ｂを作製した。
【０２１１】
次に、本発明例１と同様に、２つの電極群１０Ａ、１０Ｂを容器２に収容し、電解液を注液することで、本発明例７のリチウムイオン二次電池を製造した。
【０２１２】
（比較例１６）
図７に示すように、比較例１６のリチウムイオン二次電池１００は、２種類の正極活物質が混合された正極合剤層を有する電極群１００Ａを１つ備えていた点において本発明例７と異なっていた。
【０２１３】
具体的には、正極活物質としてのＬｉＮｉ1/3Ｍｎ1/3Ｃｏ1/3Ｏ2４５重量％及びＬｉＭｎ2Ｏ4４５重量％と、導電助剤としてのアセチレンブラック４重量％と、結着剤としてのＰＶＤＦ６重量％とを混合し、この混合物に溶剤としてのＮ−メチルピロリドンを加えて正極合剤ペーストを形成した。２．６ｇ／１００ｃｍ2の正極合剤ペーストを、本発明例３と同様の正極集電箔の両面に塗布し、これを乾燥した後、ロールプレスで２５０ｋｇｆ／ｃｍの負荷を印加して圧縮成型した。この正極の大きさは、長さが３６０ｃｍ、幅が１０ｃｍ、正極集電箔と両面の正極合剤層との合計の厚みが１２０μｍであった。
【０２１４】
負極の形成については、本発明例７と同様に、負極合剤ペーストを形成して、負極集電箔の両面に塗布し、これを乾燥した後、ロールプレスで１００ｋｇｆ／ｃｍの負荷を印加して圧縮成型した。この負極の大きさは、長さが３７０ｃｍで、幅が１０ｃｍで、負極集電箔と両面の負極合剤層との合計の厚みが１００μｍであった。
【０２１５】
次に、本発明例７と同様に正極、負極及び厚みが４０μｍのセパレータを巻回して、電極群１００Ａを作製した。次に、本発明例７と同様に、この電極群１００Ａを容器２に収容し、電解液を注液することで、比較例１６のリチウムイオン二次電池を製造した。
【０２１６】
（比較例１７）
比較例１７のリチウムイオン二次電池は、基本的には比較例１６と同様であったが、セパレータの厚みが２０μｍであった点において異なっていた。
【０２１７】
（評価方法）
本発明例７、比較例１６及び１７のリチウムイオン二次電池について、容量及び安全性について評価した。
容量は実施例１と同様に測定した。なお、下限電圧と上限電圧との組み合わせは、２．５Ｖ−４．２Ｖであった。
安全性は、実施例３と同様に測定した。
【０２１８】
（評価結果）
容量について、本発明例７が９５（相対比）であり、比較例１６が９０（相対比）であり、比較例１７が１００（相対比）であった。このため、本発明例７のリチウムイオン二次電池は、正極活物質のＬｉＮｉ1/3Ｍｎ1/3Ｃｏ1/3Ｏ2の性能を発揮できることがわかった。
【０２１９】
安全性について、本発明例７及び比較例１６が良好であり、比較例１７が発煙をした点で良好でなかった。このため、本発明例７のリチウムイオン二次電池は正極活物質のＬｉＭｎ2Ｏ4の性能を発揮できることがわかった。
【０２２０】
また、本発明例７は、正極活物質としてＬｉＮｉ1/3Ｍｎ1/3Ｃｏ1/3Ｏ2を備えた電極群１０Ａのセパレータの厚みは大きく、正極活物質としてＬｉＭｎ2Ｏ4を備えた電極群１０Ｂのセパレータの厚みは小さいため、それぞれの正極活物質の性能をより発揮することができた。
【０２２１】
以上より、本実施例によれば、正極活物質の構成が異なる少なくとも２つの電極群において、セパレータの構成が異なることにより、正極活物質の性能を顕著に発揮することができることを確認した。
【実施例８】
【０２２２】
本実施例では、正極活物質の構成が異なる少なくとも２つの電極群において、正極集電箔の構成が異なることの効果について調べた。
【０２２３】
（本発明例８）
本発明例８は、図８に示す３つの電極群１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｄを備えたリチウムイオン二次電池を以下のように製造した。
【０２２４】
まず、電極群１０Ａ、１０Ｄについて説明する。
正極活物質としてのＬｉＮｉ1/3Ｍｎ1/3Ｃｏ1/3Ｏ2９０重量％と、導電助剤としてのアセチレンブラック４重量％と、結着剤としてのＰＶＤＦ６重量％とを混合し、この混合物に溶剤としてのＮ−メチルピロリドンを加えて正極合剤ペーストを形成した。１．６ｇ／１００ｃｍ2の正極合剤ペーストを、正極集電箔として３０μｍの厚さのアルミニウム箔の両面にそれぞれ塗布し、これを乾燥した後、ロールプレスで２００ｋｇｆ／ｃｍの負荷を印加して圧縮成型した。これにより、帯状の正極を作製した。正極の大きさは、長さが２９０ｃｍで、幅が１３ｃｍで、正極集電箔と両面の正極合剤層との合計の厚みが８０μｍであった。
【０２２５】
負極活物質としてハードカーボン９０重量％と、ＰＶＤＦ１０重量％とを混合し、この混合物に溶剤としてのＮ−メチルピロリドンを加えて負極合剤ペーストを形成した。０．７ｇ／１００ｃｍ2の負極合剤ペーストを、負極集電箔として１０μｍの厚さの銅箔の両面にそれぞれ塗布し、これを乾燥した後、ロールプレスで４００ｋｇｆ／ｃｍの負荷を印加して圧縮成型した。これにより、帯状の負極を作製した。負極の大きさは、長さが３００ｃｍで、幅が１３ｃｍで、負極集電箔と両面の負極合剤層との合計の厚みが８０μｍであった。
【０２２６】
正極及び負極の各々に、正極タブ及び負極タブを取り付けた。
また、本発明例１と同様のセパレータを準備した。
【０２２７】
次に、正極、セパレータ、負極及びセパレータの順に積層し、長円筒状に巻回した。これにより、電極群１０Ａ、１０Ｄを作製した。
【０２２８】
電極群１０Ｂは、基本的には電極群１０Ａ、１０Ｄと同様であったが、正極及びセパレータにおいて異なっていた。具体的には、正極活物質としてのＬｉＭｎ2Ｏ4９０重量％と、導電助剤としてのアセチレンブラック４重量％と、結着剤としてのＰＶＤＦ６重量％とを混合し、この混合物に溶剤を加えて正極合剤ペーストを形成した。この正極合剤ペーストを、正極集電箔として２０μｍの厚さのアルミニウム箔の両面に塗布し、これを乾燥した後、ロールプレスで２５０ｋｇｆ／ｃｍの負荷を印加して圧縮成型した。帯状の正極の大きさは、長さが２２０ｃｍで、幅が１３ｃｍで、正極集電箔と両面の正極合剤層との合計の厚みが１２０μｍであった。
【０２２９】
正極及び負極の各々に、正極タブ及び負極タブを取り付けた。
また、本発明例１と同様のセパレータを準備した。
【０２３０】
次に、正極、セパレータ、負極及びセパレータの順に積層し、長円筒状に巻回した。これにより、電極群１０Ｂを作製した。
【０２３１】
次に、電極群１０Ａ、１０Ｄが外部側に位置し、かつ電極群１０Ｂが内部側に位置するように容器２に収容し、本発明例１と同様に電解液を注液することで、本発明例８のリチウムイオン二次電池を製造した。
【０２３２】
（比較例１８）
図７に示すように、比較例１８のリチウムイオン二次電池１００は、２種類の正極活物質が混合された正極合剤層を有する電極群１００Ａを１つ備えていた点において本発明例８と異なっていた。
【０２３３】
具体的には、正極活物質としてのＬｉＮｉ1/3Ｍｎ1/3Ｃｏ1/3Ｏ2４５重量％及びＬｉＭｎ2Ｏ4４５重量％と、導電助剤としてのアセチレンブラック４重量％と、結着剤としてのＰＶＤＦ６重量％とを混合し、この混合物に溶剤としてのＮ−メチルピロリドンを加えて正極合剤ペーストを形成した。２．１ｇ／１００ｃｍ2の正極合剤ペーストを、正極集電箔としての厚みが３０μｍのアルミニウム箔の両面に塗布し、これを乾燥した後、ロールプレスで２５０ｋｇｆ／ｃｍの負荷を印加して圧縮成型した。この正極の大きさは、長さが７４０ｃｍで、幅が１３ｃｍで、正極集電箔と両面の正極合剤層との合計の厚みが１００μｍであった。
【０２３４】
負極の形成については、本発明例８と同様に、負極合剤ペーストを形成して、負極集電箔の両面に塗布し、これを乾燥した後、ロールプレスで４００ｋｇｆ／ｃｍの負荷を印加して圧縮成型した。この負極の大きさは、長さが７５０ｃｍで、幅が１３ｃｍで、正極集電箔と両面の負極合剤層との合計の厚みが１００μｍであった。
【０２３５】
次に、本発明例８と同様のセパレータを準備して、本発明例８と同様に正極、負極及びセパレータを巻回して、電極群１００Ａを作製した。次に、本発明例８と同様に、この電極群１００Ａを容器２に収容し、電解液を注液することで、比較例１８のリチウムイオン二次電池を製造した。
【０２３６】
（比較例１９）
比較例１９のリチウムイオン二次電池は、基本的には比較例１８と同様であったが、正極集電箔の厚みが２０μｍであった点において異なっていた。
【０２３７】
（評価方法）
本発明例８、比較例１８及び１９のリチウムイオン二次電池について、容量及び安全性について評価した。容量は、実施例１と同様に測定した。なお、下限電圧と上限電圧との組み合わせは、２．５Ｖ−４．２Ｖであった。安全性は、実施例３と同様に測定した。
【０２３８】
（評価結果）
容量について、本発明例８が９５（相対比）であり、比較例１８が９０（相対比）であり、比較例１９が１００（相対比）であった。このため、本発明例８のリチウムイオン二次電池は、正極活物質のＬｉＮｉ1/3Ｍｎ1/3Ｃｏ1/3Ｏ2の性能を発揮できることがわかった。
【０２３９】
安全性について、本発明例８及び比較例１８が良好であり、比較例１９が発煙をした点で良好でなかった。このため、本発明例８のリチウムイオン二次電池は正極活物質のＬｉＭｎ2Ｏ4の性能を発揮できることがわかった。
【０２４０】
また、本発明例８は、正極活物質としてＬｉＮｉ1/3Ｍｎ1/3Ｃｏ1/3Ｏ2を備えた電極群１０Ａ、１０Ｄの正極集電箔の厚みは大きく、正極活物質としてＬｉＭｎ2Ｏ4を備えた電極群１０Ｂの正極集電箔の厚みは小さいため、それぞれの正極活物質の性能をより発揮することができた。
【０２４１】
以上より、本実施例によれば、正極活物質の構成が異なる少なくとも２つの電極群において、正極集電箔の構成が異なることにより、正極活物質の性能を顕著に発揮することができることを確認した。
【０２４２】
以上のように本発明の実施の形態及び実施例について説明を行なったが、各実施の形態及び実施例の特徴を適宜組み合わせることも当初から予定している。また、今回開示された実施の形態及び実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した実施の形態及び実施例ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０２４３】
１ 非水電解質二次電池、２ 容器、３ 本体部、４ 蓋、５ 電解液注入部、１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ 電極群、１１Ａ，１１Ｂ、１１Ｃ，１１Ｄ 正極、１１Ａ１，１１Ｂ１，１１Ｃ１，１１Ｄ１ 正極集電箔、１１Ａ２，１１Ｂ２，１１Ｃ２，１１Ｄ２ 正極合剤層、１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄ セパレータ、１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄ 負極、１３Ａ１，１３Ｂ１，１３Ｃ１，１３Ｄ１ 負極集電箔、１３Ａ２，１３Ｂ２，１３Ｃ２，１３Ｄ２ 負極合剤層、２１ 正極端子、２２ 負極端子。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気的に並列に接続された複数の電極群を備え、
前記複数の電極群の各々は、正極活物質を有する正極と、負極活物質を有する負極と、前記正極及び前記負極の間に配置されたセパレータとを含み、
前記複数の電極群の各々において、前記正極活物質及び前記負極活物質の構成が単一であり、
前記複数の電極群のうちの少なくとも２つの電極群において、前記正極活物質及び前記負極活物質の少なくとも一方の構成が異なる、蓄電素子。
【請求項２】
前記少なくとも２つの電極群において、前記正極活物質及び前記負極活物質の少なくとも一方の成分が異なる、請求項１に記載の蓄電素子。
【請求項３】
前記電極群を３つ以上備え、
前記複数の電極群のうちの、相対的に外部側に配置される電極群と、相対的に内部側に配置される電極群とにおいて、前記正極活物質及び前記負極活物質の少なくとも一方の構成が異なる、請求項１または２に記載の蓄電素子。
【請求項４】
前記正極は、正極基材と、前記正極基材に形成され、かつ前記正極活物質と、導電助剤と、正極バインダとを有する正極合剤層とを含み、
前記負極は、負極基材と、前記負極基材に形成され、かつ前記負極活物質と、負極バインダとを有する負極合剤層とを含み、
前記少なくとも２つの電極群において、前記セパレータ、前記正極基材、前記導電助剤、前記正極バインダ、前記負極基材及び前記負極バインダの少なくとも１つの構成が異なる、請求項１〜３のいずれか１項に記載の蓄電素子。
【請求項５】
前記少なくとも２つの電極群のうちの少なくとも１つの電極群の前記負極活物質は結晶質炭素であり、残部の電極群のうちの少なくとも１つの電極群の前記負極活物質は非晶質炭素である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の蓄電素子。
【請求項６】
前記少なくとも２つの電極群のうちの少なくとも１つの電極群において、前記正極活物質は、ＬｉＦｅＰＯ4、ＬｉaＮｉxＭｎyＣｏ(1-x-y)Ｏ2（０≦ａ≦１．１、０＜ｘ＜１、０＜ｙ＜１、ｘ＋ｙ＜１）及びＬｉaＮｉxＣｏyＡｌzＭbＯ2（０．３≦ａ≦１．０５、０．７≦ｘ≦０．８７、０．１≦ｙ≦０．２７、０．０３≦ｚ≦０．１、０≦ｂ≦０．１、ＭはＮｉ、Ｃｏ及びＡｌを除く金属元素から選択される少なくとも１種）からなる群から選ばれる少なくとも１種である、請求項５に記載の蓄電素子。
【請求項７】
前記少なくとも２つの電極群のうちの少なくとも１つの電極群の前記正極活物質はＬｉaＮｉxＭｎyＣｏ(1-x-y)Ｏ2（０≦ａ≦１．１、０＜ｘ＜１、０＜ｙ＜１、ｘ＋ｙ＜１）であり、残部の電極群のうちの少なくとも１つの電極群の前記正極活物質はＬｉＭｎ2Ｏ4である、請求項１〜５のいずれか１項に記載の蓄電素子。
【請求項１】
電気的に並列に接続された複数の電極群を備え、
前記複数の電極群の各々は、正極活物質を有する正極と、負極活物質を有する負極と、前記正極及び前記負極の間に配置されたセパレータとを含み、
前記複数の電極群の各々において、前記正極活物質及び前記負極活物質の構成が単一であり、
前記複数の電極群のうちの少なくとも２つの電極群において、前記正極活物質及び前記負極活物質の少なくとも一方の構成が異なる、蓄電素子。
【請求項２】
前記少なくとも２つの電極群において、前記正極活物質及び前記負極活物質の少なくとも一方の成分が異なる、請求項１に記載の蓄電素子。
【請求項３】
前記電極群を３つ以上備え、
前記複数の電極群のうちの、相対的に外部側に配置される電極群と、相対的に内部側に配置される電極群とにおいて、前記正極活物質及び前記負極活物質の少なくとも一方の構成が異なる、請求項１または２に記載の蓄電素子。
【請求項４】
前記正極は、正極基材と、前記正極基材に形成され、かつ前記正極活物質と、導電助剤と、正極バインダとを有する正極合剤層とを含み、
前記負極は、負極基材と、前記負極基材に形成され、かつ前記負極活物質と、負極バインダとを有する負極合剤層とを含み、
前記少なくとも２つの電極群において、前記セパレータ、前記正極基材、前記導電助剤、前記正極バインダ、前記負極基材及び前記負極バインダの少なくとも１つの構成が異なる、請求項１〜３のいずれか１項に記載の蓄電素子。
【請求項５】
前記少なくとも２つの電極群のうちの少なくとも１つの電極群の前記負極活物質は結晶質炭素であり、残部の電極群のうちの少なくとも１つの電極群の前記負極活物質は非晶質炭素である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の蓄電素子。
【請求項６】
前記少なくとも２つの電極群のうちの少なくとも１つの電極群において、前記正極活物質は、ＬｉＦｅＰＯ4、ＬｉaＮｉxＭｎyＣｏ(1-x-y)Ｏ2（０≦ａ≦１．１、０＜ｘ＜１、０＜ｙ＜１、ｘ＋ｙ＜１）及びＬｉaＮｉxＣｏyＡｌzＭbＯ2（０．３≦ａ≦１．０５、０．７≦ｘ≦０．８７、０．１≦ｙ≦０．２７、０．０３≦ｚ≦０．１、０≦ｂ≦０．１、ＭはＮｉ、Ｃｏ及びＡｌを除く金属元素から選択される少なくとも１種）からなる群から選ばれる少なくとも１種である、請求項５に記載の蓄電素子。
【請求項７】
前記少なくとも２つの電極群のうちの少なくとも１つの電極群の前記正極活物質はＬｉaＮｉxＭｎyＣｏ(1-x-y)Ｏ2（０≦ａ≦１．１、０＜ｘ＜１、０＜ｙ＜１、ｘ＋ｙ＜１）であり、残部の電極群のうちの少なくとも１つの電極群の前記正極活物質はＬｉＭｎ2Ｏ4である、請求項１〜５のいずれか１項に記載の蓄電素子。
【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２０１３−７７５２９（Ｐ２０１３−７７５２９Ａ）
【公開日】平成２５年４月２５日（２０１３．４．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２１８３０６（Ｐ２０１１−２１８３０６）
【出願日】平成２３年９月３０日（２０１１．９．３０）
【出願人】（５０７１５１５２６）株式会社ＧＳユアサ (375)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月２５日（２０１３．４．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月３０日（２０１１．９．３０）
【出願人】（５０７１５１５２６）株式会社ＧＳユアサ (375)
【Ｆターム（参考）】
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