電池
【課題】集電体と電極体との界面における抵抗の上昇及び製造コストを抑制することが可能な、硫化物を用いた電池を提供する。
【解決手段】正極層、負極層、及び、正極層と負極層との間に配設された電解質層を有する電極体、正極層との間を電子が移動可能なように配設された正極集電体、並びに、負極層との間を電子が移動可能なように配設された負極集電体を備え、電極体に、硫黄を含有する材料が含まれ、正極集電体及び／又は負極集電体が、銅箔、ニッケル箔、鉄箔、アルミニウム箔、銅ニッケル合金箔、及び、銅鉄合金箔からなる群より選択された集電箔であり、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｗ、Ｃ、Ｔａ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｍｎ、及び、Ｍｏからなる群より選択された１又は２以上の元素を含有する層が、集電箔と電極体との間に配設されていることを特徴とする、電池とする。
【解決手段】正極層、負極層、及び、正極層と負極層との間に配設された電解質層を有する電極体、正極層との間を電子が移動可能なように配設された正極集電体、並びに、負極層との間を電子が移動可能なように配設された負極集電体を備え、電極体に、硫黄を含有する材料が含まれ、正極集電体及び／又は負極集電体が、銅箔、ニッケル箔、鉄箔、アルミニウム箔、銅ニッケル合金箔、及び、銅鉄合金箔からなる群より選択された集電箔であり、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｗ、Ｃ、Ｔａ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｍｎ、及び、Ｍｏからなる群より選択された１又は２以上の元素を含有する層が、集電箔と電極体との間に配設されていることを特徴とする、電池とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電池に関し、特に、正極層、負極層、及び、電解質層からなる群より選択された１又は２以上の層に硫黄含有材料が含まれ、且つ、銅、ニッケル、及び、鉄からなる群より選択された１又は２以上の元素を含有する集電体を備えた電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
リチウムイオン二次電池は、他の二次電池よりもエネルギー密度が高く、高電圧での動作が可能という特徴を有している。そのため、小型軽量化を図りやすい二次電池として携帯電話等の情報機器に使用されており、近年、電気自動車やハイブリッド自動車用等、大型の動力用としての需要も高まっている。
【０００３】
リチウムイオン二次電池には、正極層及び負極層と、これらの間に配置される電解質層とが備えられ、電解質層に備えられる電解質としては、例えば非水系の液体又は固体が用いられる。電解質に液体（以下において、「電解液」という。）が用いられる場合には、電解液が正極層や負極層の内部へと浸透しやすい。そのため、正極層や負極層（以下において、これらをまとめて「電極層」ということがある。）に含有されている活物質と電解液との界面が形成されやすく、性能を向上させやすい。ところが、広く用いられている電解液は可燃性であるため、安全性を確保するためのシステムを搭載する必要がある。一方、固体の電解質（以下において、「固体電解質」という。）は不燃性であるため、上記システムを簡素化できる。それゆえ、不燃性である固体電解質を含有する層（以下において、「固体電解質層」という。）が備えられる形態のリチウムイオン二次電池（以下において、「固体電池」という。）が提案されている。
【０００４】
このような固体電池に関する技術として、例えば特許文献１には、固体電解質を正極及び負極で挟持して、この正極及び負極の外側に集電体を設ける固体電池の製造方法において、正極及び負極の外側に、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｃｕ、若しくはＴｉのうちの何れか一種又は二種以上の金属材料からなる導電材料をコーティングして２００℃以上且つ電極の焼成温度以下で加熱して固着させて集電体を形成することを特徴とする、固体電池の製造方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−６８１５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に開示されている技術において、固体電解質を正極及び負極で挟持して構成される電極体に硫黄含有材料が含まれ、且つ、ＮｉやＣｕを含有する導電材料を用いて集電体を形成すると、集電体と硫黄とが反応し、電極体と集電体との界面における抵抗（電子伝導抵抗）が上昇しやすいという問題があった。
【０００７】
かかる問題を解決するために、例えば、Ｔｉやステンレス鋼（ＳＵＳ）を集電体に用いることが考えられる。しかしながら、Ｔｉやステンレス鋼は高価で硬いため、製造コストが増大しやすいという問題があった。
【０００８】
そこで本発明は、集電体と電極体との界面における抵抗の上昇及び製造コストを抑制することが可能な電池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】
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段をとる。すなわち、
本発明は、正極層、負極層、及び、正極層と負極層との間に配設された電解質層を有する電極体、正極層との間を電子が移動可能なように配設された正極集電体、並びに、負極層との間を電子が移動可能なように配設された負極集電体を備え、電極体に、硫黄を含有する材料が含まれ、正極集電体及び／又は負極集電体が、銅箔、ニッケル箔、鉄箔、アルミニウム箔、銅ニッケル合金箔、及び、銅鉄合金箔からなる群より選択された集電箔であり、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｗ、Ｃ、Ｔａ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｍｎ、及び、Ｍｏからなる群より選択された１又は２以上の元素を含有する層が、集電箔と電極体との間に配設されていることを特徴とする、電池である。
【００１０】
ここに、「硫黄を含有する材料」とは、電池の使用時に集電箔と反応し得る硫黄を生じさせる物質をいう。具体的には、電極層や電解質層に含有され得る公知の硫化物固体電解質や、電極層に含有され得る公知の硫化物活物質等を例示することができる。すなわち、本発明にかかる電池には、例えば、硫化物固体電解質を含有する固体電解質層を備えた固体電池や、硫化物固体電解質を含有する正極層及び／又は負極層を備えた電池のほか、チタン硫化物やモリブデン硫化物等の硫化物活物質を含有する正極層を備えた電池が含まれる。
【発明の効果】
【００１１】
銅箔、ニッケル箔、鉄箔、アルミニウム箔、銅ニッケル合金箔、及び、銅鉄合金箔からなる群より選択された集電体を備え、且つ、電極体に硫黄含有材料を含んでいる電池は、集電体と硫黄とが反応し、集電体と電極体との界面における抵抗が増大しやすい。ところが、本発明の電池は、集電体と電極体との間に、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｗ、Ｃ、Ｔａ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｍｎ、及び、Ｍｏからなる群より選択された１又は２以上の元素を含有する層（以下において、「反応抑制層」という。）が配設されている。そのため、本発明によれば、集電体と電極体との間に介在する反応抑制層によって、硫黄と集電体との反応を抑制することができるので、電極体と集電体との界面における抵抗の上昇を抑制することが可能になる。また、集電体として、銅箔、ニッケル箔、鉄箔、アルミニウム箔、銅ニッケル合金箔、又は、銅鉄合金箔を用いることにより、製造コストを抑制することが可能になる。したがって、本発明によれば、集電体と電極体との界面における抵抗の上昇及び製造コストを抑制することが可能な、硫黄含有材料を用いた電池を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の電池１０を説明する断面図である。
【図２】負極集電体６及び反応抑制層７を説明する断面図である。
【図３】性能評価用電池セルを説明する断面図である。
【図４】抵抗上昇率の算出結果を示す図である。
【図５】電極体側の表面における硫黄濃度の測定結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明者は、鋭意研究の結果、硫化物固体電解質を含有する正極層、固体電解質層、及び、負極層を備えた電極体を具備する固体電池の負極集電体として銅箔を用いると、硫化物固体電解質中の硫黄と銅とが反応することを知見した。電極体から生じた硫黄と銅（集電体）とが反応すると、集電体と電極体との界面における電子伝導抵抗（以下において、「界面抵抗」という。）が増大しやすく、電池の性能が低下しやすい。それゆえ、電池の性能を向上させるためには、界面抵抗を低減することが好ましく、そのためには、硫黄と銅（集電体）との反応を抑制することが好ましい。
【００１４】
硫黄と集電体との反応を抑制するために、硫黄と反応し難いＳＵＳやＴｉ等の金属を集電体に用いることも考えられる。しかしながら、ＳＵＳやＴｉ等は、硬く、箔にする原材料コストや加工コスト等が増大しやすい。これに対し、銅は、箔にしやすく、加工コスト等が低い。それゆえ、製造コストを抑制する等の観点からは、ＳＵＳやＴｉよりも銅箔を用いることが好ましい。
【００１５】
本発明者は、鋭意研究の結果、集電体として用いる銅箔の表面にＷＣ（タングステンカーバイド）、Ｗ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｔａ等をスパッタ法にてコーティングすることにより、集電体表面の硫黄濃度を低減可能であり、硫黄と集電体との反応を抑制できることを知見した。さらに、集電体として用いる銅箔の表面にＷＣ（タングステンカーバイド。以下において同じ。）、Ｗ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｔａ等をスパッタ法にてコーティングすることにより、電池の使用開始時（例えば、最初の充電直後）の抵抗と、電池を数十サイクルに亘って使用した後の抵抗との比（＝使用後の抵抗／初期の抵抗）を低減することができ、界面抵抗を低減可能であることを知見した。
【００１６】
本発明は、これらの知見に基づいてなされたものである。本発明の趣旨は、界面抵抗の上昇及び製造コストを抑制することが可能な、電池を提供することである。
【００１７】
以下、図面を参照しつつ、本発明について説明する。なお、以下に示す形態は本発明の例示であり、本発明は以下に示す形態に限定されるものではない。
【００１８】
図１は、本発明の電池１０を説明する断面図であり、電池１０の構成要素を簡略化して示している。図１に示すように、電池１０は、正極層１、負極層２、及び、これらの間に配設された電解質層３を具備する電極体４と、正極層１に接触するように配設された正極集電体５、及び、負極層２側に配設された負極集電体６と、を有し、電極体４側の、負極集電体６の表面には、反応抑制層７が形成されている。電池１０は、図１に示す各構成要素が不図示の外装材に収容された形態で使用される。
【００１９】
正極層１は、質量比で、正極活物質：電解質＝７：３となる量の正極活物質及び電解質を混ぜ合わせることにより作製した組成物を、正極集電体５の表面にてプレスすることで作製されている。正極層１に含有される正極活物質としては、例えば、コバルト酸リチウムを用いることができ、電解質としては、例えば、質量比で、Ｌｉ２Ｓ：Ｐ２Ｓ５＝５０：５０〜１００：０となるようにＬｉ２Ｓ及びＰ２Ｓ５を混合して作製した硫化物固体電解質（例えば、質量比で、Ｌｉ２Ｓ：Ｐ２Ｓ５＝７０：３０となるようにＬｉ２Ｓ及びＰ２Ｓ５を混合して作製した硫化物固体電解質。以下において、「Ｌｉ２Ｓ−Ｐ２Ｓ５系硫化物固体電解質」ということがある。）等を用いることができる。このほか、正極層１には、電子伝導性を向上させる等の目的で用いられる導電助剤や、正極活物質及び電解質等を結着させる結着材等が含有されていても良い。正極層１に含有させる導電助剤としては、例えば、アセチレンブラックを用いることができ、正極層１に含有させる結着材としては、例えば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）を用いることができる。正極層１の厚さは、例えば３０μｍとすることができる。
【００２０】
負極層２は、質量比で、負極活物質：電解質＝５：５となる量の負極活物質及び電解質を混ぜ合わせることにより作製した組成物をプレスすることで作製されている。負極層２に含有される負極活物質としては、グラファイト（例えば、グラファイトに対し２質量％のアモルファスカーボン量となるように、グラファイトにアモルファスカーボンを吹き付けた後、熱処理を施すことにより、表面にアモルファスカーボンを配置したグラファイト）等を用いることができる。また、負極層２に含有される電解質としては、正極層１に含有させた上記硫化物固体電解質等を用いることができる。このほか、負極層２には、導電助剤や結着材等が含有されていても良い。負極層２に導電助剤や結着材を含有させる場合、導電助剤としては、例えばアセチレンブラックを用いることができ、結着材としては、例えばポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）を用いることができる。負極層２の厚さは、例えば３５μｍとすることができる。
【００２１】
電解質層３は、例えば、上記の方法で作製した正極層１又は負極層２の表面に固体電解質を配置し、プレスすることで作製されている。電極層３には、例えば、正極層１や負極層２と同様に、硫化物固体電解質等を含有させることができ、そのほか、結着材が含有されていてもよい。結着材としては、例えばポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）を用いることができる。電解質層３の厚さは、例えば２０μｍとすることができる。
【００２２】
正極集電体５は、正極層１との間を電子が移動可能なように正極層１に接触している。正極集電体５は、公知の導電性材料によって形成することができる。正極集電体を構成し得る導電性材料としては、ステンレス鋼、ニッケル、鉄、チタン、カーボン、アルミニウム等を例示することができる。また、正極集電体の形状としては、箔状、板状等を例示することができる。また、電池１０においては、正極層１、負極層２、及び、電解質層３を収容する不図示の外装材（電池ケース）が、正極集電体の機能を兼ね備えていても良い。正極集電体の厚さは、例えば５μｍ以上１０００μｍ以下とすることができる。
【００２３】
負極集電体６は、負極層２との間を電子が移動可能なように負極層２に接触しており、負極層２と負極集電体６との間に反応抑制層７が備えられている。図２に、負極集電体６及び反応抑制層７の断面を示す。反応抑制層７は、電極体４に面するべき負極集電体６の表面に形成された層である。負極集電体６は、厚さが１μｍ以上３０μｍ以下、好ましくは厚さが３μｍ以上１５μｍ以下の銅箔であり、反応抑制層７は、スパッタ法で負極集電体６の表面にＷＣを付着させることによって形成された層である。負極集電体６と硫黄との反応を抑制しやすい形態にする等の観点から、反応抑制層７の厚さは１ｎｍ以上とし、１０ｎｍ以上とすることが好ましく、２０ｎｍ以上とすることがより好ましい。また、電子伝導性が過度に低下しない形態にする等の観点から、反応抑制層７の厚さは５０００ｎｍ以下とし、５００ｎｍ以下とすることが好ましく、１００ｎｍ以下とすることがより好ましい。
【００２４】
このように、電池１０は、負極集電体６（銅箔）と負極層２との間に、反応抑制層７が備えられている。後述するように、表面がＷＣでコーティングされた負極集電体（表面に反応抑制層７が形成された負極集電体６）を用いることにより、負極層２と接触する反応抑制層７の表面における硫黄濃度を低減することができる。さらに、表面に反応抑制層７が形成された負極集電体６を用いることにより、電池１０の使用開始時の抵抗と電池１０の充放電を繰り返した後の抵抗との比（＝使用後の抵抗／初期の抵抗）を低減することができ、界面抵抗を低減することが可能になる。また、負極集電体６として銅箔を用いることにより、電池１０の製造コストを抑制することが可能になるほか、銅箔は良好な電子伝導性を有するので、電池１０の電子伝導抵抗を抑制することも可能になる。以上より、本発明によれば、集電体（負極集電体６）と電極体４との界面における抵抗の上昇及び製造コストを抑制することが可能な、電池１０を提供することができる。また、固体電解質由来の硫黄と負極集電体６との反応を抑制することにより、固体電解質の変質も抑制することができるので、電池１０によれば、リチウムイオン伝導抵抗の上昇を抑制することも可能になる。
【００２５】
本発明に関する上記説明では、正極層１、負極層２、及び、電解質層３に硫化物固体電解質が含有されている電池１０を例示したが、本発明の電池は当該形態に限定されるものではない。硫化物固体電解質等に代表される、硫黄含有材料は、正極層、負極層、及び、電解質層からなる群より選択された１又は２の層にのみ含有されていても良い。
【００２６】
また、本発明に関する上記説明では、負極集電体６が銅箔である電池１０を例示したが、本発明の電池は当該形態に限定されるものではない。本発明の電池に備えられる負極集電体は、ニッケル箔、鉄箔、アルミニウム箔、銅ニッケル合金箔、又は、銅鉄合金箔とすることも可能である。
【００２７】
また、本発明に関する上記説明では、ＷＣによって構成される反応抑制層７を備える電池１０を例示したが、本発明の電池は当該形態に限定されるものではない。本発明の電池に備えられる反応抑制層（硫黄と集電体との反応を抑制する層）は、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｗ、Ｃ、Ｔａ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｍｎ、及び、Ｍｏからなる群より選択された１又は２以上の元素を含有する層であれば良い。
【００２８】
また、本発明に関する上記説明では、電極体４と負極集電体６との間にのみ反応抑制層７が配設されている電池１０を例示したが、本発明の電池は当該形態に限定されるものではない。正極集電体と硫黄との反応も懸念される場合には、電極体側の正極集電体の表面にも、硫黄と集電体との反応を抑制する層を配設することができ、負極集電体と硫黄との反応が懸念されない場合には、電極体側の正極集電体の表面にのみ、硫黄と集電体との反応を抑制する層が配設されていても良い。
【００２９】
また、本発明に関する上記説明では、正極集電体５や負極集電体６の表面に反応抑制層７が形成された電池１０を例示したが、本発明の電池は当該形態に限定されるものではない。反応抑制層７は集電箔と電極体４との間に備えられていればよく、例えば、電極体４の集電箔側表面に反応抑制層７が備えられるような形態であってもよい。この場合、例えば、真空蒸着やスパッタ法により電極体４の表面に反応抑制層７を設けることができる。
【００３０】
また、本発明に関する上記説明では、正極層１や負極層２がプレス成型によって作製された電池１０を例示したが、本発明の電池は当該形態に限定されるものではない。正極材料或いは負極材料を含む塗料を、集電体等の表面に塗布・乾燥することによって正極層や負極層を作製してもよい。
【００３１】
また、本発明に関する上記説明では、正極層１、負極層２、及び、電解質層３が固体によって構成される電池１０を例示したが、本発明の電池は当該形態に限定されるものではない。本発明の電池は、例えば、固体によって構成される正極層と固体電解質層との間等に、電解液が充填された層が備えられていても良い。
【実施例】
【００３２】
＜性能評価用電池セルの作製＞
グラファイトに対し、２質量％のアモルファスカーボン量となるように、グラファイトに対しピッチを吹きつけた。その後、熱処理（１０００℃、大気雰囲気）を施すことにより、アモルファスカーボンが表面に存在するグラファイトを作製した。そして、このようにして作製したグラファイトと固体電解質（Ｌｉ２Ｓ−Ｐ２Ｓ５系硫化物固体電解質）とが質量比で１：１となるように混合した組成物を用いて負極層を作製した。
また、ＬｉＮｂＯ３をコートしたＬｉＣｏＯ２を正極活物質とし、正極活物質と固体電解質（Ｌｉ２Ｓ−Ｐ２Ｓ５系硫化物固体電解質）とが質量比で７：３となるように混合した混合物を用いて正極層を作製した。こうして正極層を作製した後、Ｌｉ２Ｓ−Ｐ２Ｓ５系硫化物固体電解質を分散させた溶液を正極の表面へと塗布し、溶媒を揮発させる過程を経て、正極の表面に電解質層を作製した。そして、正極層と負極層とで電解質層を挟持するように、電解質層の表面に負極層を配設することにより、電極体を作製した。
また、負極集電体として用いる厚さ１０μｍの銅箔の表面に、スパッタ法でＷＣを付着させることにより、銅箔の表面に厚さ５０ｎｍの反応抑制層を作製した。そして、反応抑制層と負極層とが接触するように、反応抑制層が形成された銅箔（負極集電体）を配置した。また、正極層と正極集電体とが接触するように、正極集電体（ＳＵＳ）を配置した。
このようにして、正極集電体、正極層、電解質層、負極層、反応抑制層、及び、負極集電体を配置することにより、実施例１にかかる電池セルを作製した。そして、実施例１にかかる電池セルの両端側（正極集電体側及び負極集電体側）に、電池セルを圧縮する力を付与可能な締結手段を配置することにより、実施例１にかかる性能評価用電池セルを作製した。図３に、電池セル３０、締結手段３８、３８、及び、電池セル３０の周囲に配置した部材３９の断面を示す。図３に示すように、電池セル３０は、正極層３１、負極層３２、及び、電解質層３３を備える電極体３４と、正極層３１に接触するように配設された正極集電体３５と、反応抑制層３７を介して負極層３２に接触するように配設された負極集電体３６と、を有している。正極集電体３５の外側、及び、負極集電体３６の外側には、それぞれ、締結手段３８、３８が配設されており、電池セル３０の周囲には部材３９が配設されている。
【００３３】
一方、ＷＣに代えて、スパッタ法でＷを銅箔の表面に付着させたほかは、実施例１にかかる性能評価用電池セルと同様の工程により、実施例２にかかる性能評価用電池セルを作製した。
また、ＷＣに代えて、スパッタ法でＴｉを銅箔の表面に付着させたほかは、実施例１にかかる性能評価用電池セルと同様の工程により、実施例３にかかる性能評価用電池セルを作製した。
また、ＷＣに代えて、スパッタ法でＣｒを銅箔の表面に付着させたほかは、実施例１にかかる性能評価用電池セルと同様の工程により、実施例４にかかる性能評価用電池セルを作製した。
また、ＷＣに代えて、スパッタ法でＴａを銅箔の表面に付着させたほかは、実施例１にかかる性能評価用電池セルと同様の工程により、実施例５にかかる性能評価用電池セルを作製した。
また、銅箔の表面に反応抑制層を形成しなかったほかは、実施例１にかかる性能評価用電池セルと同様の工程により、比較例にかかる性能評価用電池セルを作製した。
【００３４】
＜性能評価＞
実施例１〜５にかかる性能評価用電池セルと比較例にかかる性能評価用電池セルを用いて、２０％の充填状態（ＳＯＣ２０％）における、初期及び６０℃且つ３０サイクル後における抵抗を測定し、抵抗上昇率（＝（３０サイクル後における抵抗／初期の抵抗）×１００［％］）を算出した。結果を図４に示す。また、３０サイクル後における、実施例１〜５にかかる性能評価用電池セル及び比較例にかかる性能評価用電池セルのそれぞれを分解して、負極集電体を取り出した。そして、負極集電体の表面に反応抑制層が形成されている実施例１〜５については反応抑制層表面を、反応抑制層が備えられていない比較例については銅箔の表面を、それぞれ、Ｘ線光電子分光分析装置（アルバック・ファイ社製、ＸＰＳ１６００）で元素分析することにより、表面における硫黄濃度［ｍｏｌ％］を測定した。結果を図５に示す。
【００３５】
図４に示すように、銅箔の表面に反応抑制層を形成していない比較例の抵抗上昇率が最も大きく、銅箔の表面に反応抑制層を形成した実施例１〜５の抵抗上昇率は、比較例の抵抗上昇率よりも小さかった。また、図５に示すように、実施例１〜５は、比較例よりも表面硫黄濃度が低く、銅箔の表面に反応抑制層を形成した実施例１〜５は、電極体で生じた硫黄と銅箔との反応を抑制することができた。以上より、負極層と負極集電体との間に反応抑制層を介在させる本発明によれば、集電体と電極体との界面における抵抗の上昇を抑制することが可能であった。また、負極集電体として銅箔を用いることにより、製造コストを抑制することが可能であった。
【００３６】
上記実施例では、負極集電体として銅箔を用いた場合を例示したが、Ｔｉやステンレス鋼等と比較して安価なニッケル箔、鉄箔、アルミニウム箔、銅ニッケル合金箔、又は、銅鉄合金箔を集電体として用いた場合であっても、集電体と硫黄とが反応することが想定される。しかしながら、本発明によれば、このような集電体と電極体との間に反応抑制層を介在させるので、集電体と硫黄との反応を抑制することができ、その結果、製造コストの抑制に加えて、集電体と電極体との界面における抵抗の上昇も抑制することが可能になる。
【００３７】
また、上記実施例では、銅箔の表面を、ＷＣ、Ｗ、Ｔｉ、Ｃｒ、又は、Ｔａで被覆した形態を例示したが、本発明で集電体と電極体との間に介在させる層の組成は、これらに限定されるものではない。硫黄に対して安定な元素としては、実施例で使用した元素のほかに、Ｃ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｍｎ、及び、Ｍｏも挙げることができる。したがって、本発明において、集電体と電極体との間に介在させる層は、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｗ、Ｃ、Ｔａ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｍｎ、及び、Ｍｏからなる群より選択された１又は２以上の元素を含有する層とすることができる。なお、集電体と電極体との間に介在させる層の組成や厚さ等を制御することにより、本発明の電池の製造コストを抑制することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明の電池は、電気自動車やハイブリッド自動車用等に利用することができる。
【符号の説明】
【００３９】
１、３１…正極層
２、３２…負極層
３、３３…電解質層
４、３４…電極体
５、３５…正極集電体
６、３６…負極集電体
７、３７…反応抑制層
１０…電池
３０…電池セル
３８…締結手段
３９…部材
【技術分野】
【０００１】
本発明は電池に関し、特に、正極層、負極層、及び、電解質層からなる群より選択された１又は２以上の層に硫黄含有材料が含まれ、且つ、銅、ニッケル、及び、鉄からなる群より選択された１又は２以上の元素を含有する集電体を備えた電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
リチウムイオン二次電池は、他の二次電池よりもエネルギー密度が高く、高電圧での動作が可能という特徴を有している。そのため、小型軽量化を図りやすい二次電池として携帯電話等の情報機器に使用されており、近年、電気自動車やハイブリッド自動車用等、大型の動力用としての需要も高まっている。
【０００３】
リチウムイオン二次電池には、正極層及び負極層と、これらの間に配置される電解質層とが備えられ、電解質層に備えられる電解質としては、例えば非水系の液体又は固体が用いられる。電解質に液体（以下において、「電解液」という。）が用いられる場合には、電解液が正極層や負極層の内部へと浸透しやすい。そのため、正極層や負極層（以下において、これらをまとめて「電極層」ということがある。）に含有されている活物質と電解液との界面が形成されやすく、性能を向上させやすい。ところが、広く用いられている電解液は可燃性であるため、安全性を確保するためのシステムを搭載する必要がある。一方、固体の電解質（以下において、「固体電解質」という。）は不燃性であるため、上記システムを簡素化できる。それゆえ、不燃性である固体電解質を含有する層（以下において、「固体電解質層」という。）が備えられる形態のリチウムイオン二次電池（以下において、「固体電池」という。）が提案されている。
【０００４】
このような固体電池に関する技術として、例えば特許文献１には、固体電解質を正極及び負極で挟持して、この正極及び負極の外側に集電体を設ける固体電池の製造方法において、正極及び負極の外側に、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｃｕ、若しくはＴｉのうちの何れか一種又は二種以上の金属材料からなる導電材料をコーティングして２００℃以上且つ電極の焼成温度以下で加熱して固着させて集電体を形成することを特徴とする、固体電池の製造方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−６８１５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に開示されている技術において、固体電解質を正極及び負極で挟持して構成される電極体に硫黄含有材料が含まれ、且つ、ＮｉやＣｕを含有する導電材料を用いて集電体を形成すると、集電体と硫黄とが反応し、電極体と集電体との界面における抵抗（電子伝導抵抗）が上昇しやすいという問題があった。
【０００７】
かかる問題を解決するために、例えば、Ｔｉやステンレス鋼（ＳＵＳ）を集電体に用いることが考えられる。しかしながら、Ｔｉやステンレス鋼は高価で硬いため、製造コストが増大しやすいという問題があった。
【０００８】
そこで本発明は、集電体と電極体との界面における抵抗の上昇及び製造コストを抑制することが可能な電池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】
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段をとる。すなわち、
本発明は、正極層、負極層、及び、正極層と負極層との間に配設された電解質層を有する電極体、正極層との間を電子が移動可能なように配設された正極集電体、並びに、負極層との間を電子が移動可能なように配設された負極集電体を備え、電極体に、硫黄を含有する材料が含まれ、正極集電体及び／又は負極集電体が、銅箔、ニッケル箔、鉄箔、アルミニウム箔、銅ニッケル合金箔、及び、銅鉄合金箔からなる群より選択された集電箔であり、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｗ、Ｃ、Ｔａ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｍｎ、及び、Ｍｏからなる群より選択された１又は２以上の元素を含有する層が、集電箔と電極体との間に配設されていることを特徴とする、電池である。
【００１０】
ここに、「硫黄を含有する材料」とは、電池の使用時に集電箔と反応し得る硫黄を生じさせる物質をいう。具体的には、電極層や電解質層に含有され得る公知の硫化物固体電解質や、電極層に含有され得る公知の硫化物活物質等を例示することができる。すなわち、本発明にかかる電池には、例えば、硫化物固体電解質を含有する固体電解質層を備えた固体電池や、硫化物固体電解質を含有する正極層及び／又は負極層を備えた電池のほか、チタン硫化物やモリブデン硫化物等の硫化物活物質を含有する正極層を備えた電池が含まれる。
【発明の効果】
【００１１】
銅箔、ニッケル箔、鉄箔、アルミニウム箔、銅ニッケル合金箔、及び、銅鉄合金箔からなる群より選択された集電体を備え、且つ、電極体に硫黄含有材料を含んでいる電池は、集電体と硫黄とが反応し、集電体と電極体との界面における抵抗が増大しやすい。ところが、本発明の電池は、集電体と電極体との間に、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｗ、Ｃ、Ｔａ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｍｎ、及び、Ｍｏからなる群より選択された１又は２以上の元素を含有する層（以下において、「反応抑制層」という。）が配設されている。そのため、本発明によれば、集電体と電極体との間に介在する反応抑制層によって、硫黄と集電体との反応を抑制することができるので、電極体と集電体との界面における抵抗の上昇を抑制することが可能になる。また、集電体として、銅箔、ニッケル箔、鉄箔、アルミニウム箔、銅ニッケル合金箔、又は、銅鉄合金箔を用いることにより、製造コストを抑制することが可能になる。したがって、本発明によれば、集電体と電極体との界面における抵抗の上昇及び製造コストを抑制することが可能な、硫黄含有材料を用いた電池を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の電池１０を説明する断面図である。
【図２】負極集電体６及び反応抑制層７を説明する断面図である。
【図３】性能評価用電池セルを説明する断面図である。
【図４】抵抗上昇率の算出結果を示す図である。
【図５】電極体側の表面における硫黄濃度の測定結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明者は、鋭意研究の結果、硫化物固体電解質を含有する正極層、固体電解質層、及び、負極層を備えた電極体を具備する固体電池の負極集電体として銅箔を用いると、硫化物固体電解質中の硫黄と銅とが反応することを知見した。電極体から生じた硫黄と銅（集電体）とが反応すると、集電体と電極体との界面における電子伝導抵抗（以下において、「界面抵抗」という。）が増大しやすく、電池の性能が低下しやすい。それゆえ、電池の性能を向上させるためには、界面抵抗を低減することが好ましく、そのためには、硫黄と銅（集電体）との反応を抑制することが好ましい。
【００１４】
硫黄と集電体との反応を抑制するために、硫黄と反応し難いＳＵＳやＴｉ等の金属を集電体に用いることも考えられる。しかしながら、ＳＵＳやＴｉ等は、硬く、箔にする原材料コストや加工コスト等が増大しやすい。これに対し、銅は、箔にしやすく、加工コスト等が低い。それゆえ、製造コストを抑制する等の観点からは、ＳＵＳやＴｉよりも銅箔を用いることが好ましい。
【００１５】
本発明者は、鋭意研究の結果、集電体として用いる銅箔の表面にＷＣ（タングステンカーバイド）、Ｗ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｔａ等をスパッタ法にてコーティングすることにより、集電体表面の硫黄濃度を低減可能であり、硫黄と集電体との反応を抑制できることを知見した。さらに、集電体として用いる銅箔の表面にＷＣ（タングステンカーバイド。以下において同じ。）、Ｗ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｔａ等をスパッタ法にてコーティングすることにより、電池の使用開始時（例えば、最初の充電直後）の抵抗と、電池を数十サイクルに亘って使用した後の抵抗との比（＝使用後の抵抗／初期の抵抗）を低減することができ、界面抵抗を低減可能であることを知見した。
【００１６】
本発明は、これらの知見に基づいてなされたものである。本発明の趣旨は、界面抵抗の上昇及び製造コストを抑制することが可能な、電池を提供することである。
【００１７】
以下、図面を参照しつつ、本発明について説明する。なお、以下に示す形態は本発明の例示であり、本発明は以下に示す形態に限定されるものではない。
【００１８】
図１は、本発明の電池１０を説明する断面図であり、電池１０の構成要素を簡略化して示している。図１に示すように、電池１０は、正極層１、負極層２、及び、これらの間に配設された電解質層３を具備する電極体４と、正極層１に接触するように配設された正極集電体５、及び、負極層２側に配設された負極集電体６と、を有し、電極体４側の、負極集電体６の表面には、反応抑制層７が形成されている。電池１０は、図１に示す各構成要素が不図示の外装材に収容された形態で使用される。
【００１９】
正極層１は、質量比で、正極活物質：電解質＝７：３となる量の正極活物質及び電解質を混ぜ合わせることにより作製した組成物を、正極集電体５の表面にてプレスすることで作製されている。正極層１に含有される正極活物質としては、例えば、コバルト酸リチウムを用いることができ、電解質としては、例えば、質量比で、Ｌｉ２Ｓ：Ｐ２Ｓ５＝５０：５０〜１００：０となるようにＬｉ２Ｓ及びＰ２Ｓ５を混合して作製した硫化物固体電解質（例えば、質量比で、Ｌｉ２Ｓ：Ｐ２Ｓ５＝７０：３０となるようにＬｉ２Ｓ及びＰ２Ｓ５を混合して作製した硫化物固体電解質。以下において、「Ｌｉ２Ｓ−Ｐ２Ｓ５系硫化物固体電解質」ということがある。）等を用いることができる。このほか、正極層１には、電子伝導性を向上させる等の目的で用いられる導電助剤や、正極活物質及び電解質等を結着させる結着材等が含有されていても良い。正極層１に含有させる導電助剤としては、例えば、アセチレンブラックを用いることができ、正極層１に含有させる結着材としては、例えば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）を用いることができる。正極層１の厚さは、例えば３０μｍとすることができる。
【００２０】
負極層２は、質量比で、負極活物質：電解質＝５：５となる量の負極活物質及び電解質を混ぜ合わせることにより作製した組成物をプレスすることで作製されている。負極層２に含有される負極活物質としては、グラファイト（例えば、グラファイトに対し２質量％のアモルファスカーボン量となるように、グラファイトにアモルファスカーボンを吹き付けた後、熱処理を施すことにより、表面にアモルファスカーボンを配置したグラファイト）等を用いることができる。また、負極層２に含有される電解質としては、正極層１に含有させた上記硫化物固体電解質等を用いることができる。このほか、負極層２には、導電助剤や結着材等が含有されていても良い。負極層２に導電助剤や結着材を含有させる場合、導電助剤としては、例えばアセチレンブラックを用いることができ、結着材としては、例えばポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）を用いることができる。負極層２の厚さは、例えば３５μｍとすることができる。
【００２１】
電解質層３は、例えば、上記の方法で作製した正極層１又は負極層２の表面に固体電解質を配置し、プレスすることで作製されている。電極層３には、例えば、正極層１や負極層２と同様に、硫化物固体電解質等を含有させることができ、そのほか、結着材が含有されていてもよい。結着材としては、例えばポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）を用いることができる。電解質層３の厚さは、例えば２０μｍとすることができる。
【００２２】
正極集電体５は、正極層１との間を電子が移動可能なように正極層１に接触している。正極集電体５は、公知の導電性材料によって形成することができる。正極集電体を構成し得る導電性材料としては、ステンレス鋼、ニッケル、鉄、チタン、カーボン、アルミニウム等を例示することができる。また、正極集電体の形状としては、箔状、板状等を例示することができる。また、電池１０においては、正極層１、負極層２、及び、電解質層３を収容する不図示の外装材（電池ケース）が、正極集電体の機能を兼ね備えていても良い。正極集電体の厚さは、例えば５μｍ以上１０００μｍ以下とすることができる。
【００２３】
負極集電体６は、負極層２との間を電子が移動可能なように負極層２に接触しており、負極層２と負極集電体６との間に反応抑制層７が備えられている。図２に、負極集電体６及び反応抑制層７の断面を示す。反応抑制層７は、電極体４に面するべき負極集電体６の表面に形成された層である。負極集電体６は、厚さが１μｍ以上３０μｍ以下、好ましくは厚さが３μｍ以上１５μｍ以下の銅箔であり、反応抑制層７は、スパッタ法で負極集電体６の表面にＷＣを付着させることによって形成された層である。負極集電体６と硫黄との反応を抑制しやすい形態にする等の観点から、反応抑制層７の厚さは１ｎｍ以上とし、１０ｎｍ以上とすることが好ましく、２０ｎｍ以上とすることがより好ましい。また、電子伝導性が過度に低下しない形態にする等の観点から、反応抑制層７の厚さは５０００ｎｍ以下とし、５００ｎｍ以下とすることが好ましく、１００ｎｍ以下とすることがより好ましい。
【００２４】
このように、電池１０は、負極集電体６（銅箔）と負極層２との間に、反応抑制層７が備えられている。後述するように、表面がＷＣでコーティングされた負極集電体（表面に反応抑制層７が形成された負極集電体６）を用いることにより、負極層２と接触する反応抑制層７の表面における硫黄濃度を低減することができる。さらに、表面に反応抑制層７が形成された負極集電体６を用いることにより、電池１０の使用開始時の抵抗と電池１０の充放電を繰り返した後の抵抗との比（＝使用後の抵抗／初期の抵抗）を低減することができ、界面抵抗を低減することが可能になる。また、負極集電体６として銅箔を用いることにより、電池１０の製造コストを抑制することが可能になるほか、銅箔は良好な電子伝導性を有するので、電池１０の電子伝導抵抗を抑制することも可能になる。以上より、本発明によれば、集電体（負極集電体６）と電極体４との界面における抵抗の上昇及び製造コストを抑制することが可能な、電池１０を提供することができる。また、固体電解質由来の硫黄と負極集電体６との反応を抑制することにより、固体電解質の変質も抑制することができるので、電池１０によれば、リチウムイオン伝導抵抗の上昇を抑制することも可能になる。
【００２５】
本発明に関する上記説明では、正極層１、負極層２、及び、電解質層３に硫化物固体電解質が含有されている電池１０を例示したが、本発明の電池は当該形態に限定されるものではない。硫化物固体電解質等に代表される、硫黄含有材料は、正極層、負極層、及び、電解質層からなる群より選択された１又は２の層にのみ含有されていても良い。
【００２６】
また、本発明に関する上記説明では、負極集電体６が銅箔である電池１０を例示したが、本発明の電池は当該形態に限定されるものではない。本発明の電池に備えられる負極集電体は、ニッケル箔、鉄箔、アルミニウム箔、銅ニッケル合金箔、又は、銅鉄合金箔とすることも可能である。
【００２７】
また、本発明に関する上記説明では、ＷＣによって構成される反応抑制層７を備える電池１０を例示したが、本発明の電池は当該形態に限定されるものではない。本発明の電池に備えられる反応抑制層（硫黄と集電体との反応を抑制する層）は、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｗ、Ｃ、Ｔａ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｍｎ、及び、Ｍｏからなる群より選択された１又は２以上の元素を含有する層であれば良い。
【００２８】
また、本発明に関する上記説明では、電極体４と負極集電体６との間にのみ反応抑制層７が配設されている電池１０を例示したが、本発明の電池は当該形態に限定されるものではない。正極集電体と硫黄との反応も懸念される場合には、電極体側の正極集電体の表面にも、硫黄と集電体との反応を抑制する層を配設することができ、負極集電体と硫黄との反応が懸念されない場合には、電極体側の正極集電体の表面にのみ、硫黄と集電体との反応を抑制する層が配設されていても良い。
【００２９】
また、本発明に関する上記説明では、正極集電体５や負極集電体６の表面に反応抑制層７が形成された電池１０を例示したが、本発明の電池は当該形態に限定されるものではない。反応抑制層７は集電箔と電極体４との間に備えられていればよく、例えば、電極体４の集電箔側表面に反応抑制層７が備えられるような形態であってもよい。この場合、例えば、真空蒸着やスパッタ法により電極体４の表面に反応抑制層７を設けることができる。
【００３０】
また、本発明に関する上記説明では、正極層１や負極層２がプレス成型によって作製された電池１０を例示したが、本発明の電池は当該形態に限定されるものではない。正極材料或いは負極材料を含む塗料を、集電体等の表面に塗布・乾燥することによって正極層や負極層を作製してもよい。
【００３１】
また、本発明に関する上記説明では、正極層１、負極層２、及び、電解質層３が固体によって構成される電池１０を例示したが、本発明の電池は当該形態に限定されるものではない。本発明の電池は、例えば、固体によって構成される正極層と固体電解質層との間等に、電解液が充填された層が備えられていても良い。
【実施例】
【００３２】
＜性能評価用電池セルの作製＞
グラファイトに対し、２質量％のアモルファスカーボン量となるように、グラファイトに対しピッチを吹きつけた。その後、熱処理（１０００℃、大気雰囲気）を施すことにより、アモルファスカーボンが表面に存在するグラファイトを作製した。そして、このようにして作製したグラファイトと固体電解質（Ｌｉ２Ｓ−Ｐ２Ｓ５系硫化物固体電解質）とが質量比で１：１となるように混合した組成物を用いて負極層を作製した。
また、ＬｉＮｂＯ３をコートしたＬｉＣｏＯ２を正極活物質とし、正極活物質と固体電解質（Ｌｉ２Ｓ−Ｐ２Ｓ５系硫化物固体電解質）とが質量比で７：３となるように混合した混合物を用いて正極層を作製した。こうして正極層を作製した後、Ｌｉ２Ｓ−Ｐ２Ｓ５系硫化物固体電解質を分散させた溶液を正極の表面へと塗布し、溶媒を揮発させる過程を経て、正極の表面に電解質層を作製した。そして、正極層と負極層とで電解質層を挟持するように、電解質層の表面に負極層を配設することにより、電極体を作製した。
また、負極集電体として用いる厚さ１０μｍの銅箔の表面に、スパッタ法でＷＣを付着させることにより、銅箔の表面に厚さ５０ｎｍの反応抑制層を作製した。そして、反応抑制層と負極層とが接触するように、反応抑制層が形成された銅箔（負極集電体）を配置した。また、正極層と正極集電体とが接触するように、正極集電体（ＳＵＳ）を配置した。
このようにして、正極集電体、正極層、電解質層、負極層、反応抑制層、及び、負極集電体を配置することにより、実施例１にかかる電池セルを作製した。そして、実施例１にかかる電池セルの両端側（正極集電体側及び負極集電体側）に、電池セルを圧縮する力を付与可能な締結手段を配置することにより、実施例１にかかる性能評価用電池セルを作製した。図３に、電池セル３０、締結手段３８、３８、及び、電池セル３０の周囲に配置した部材３９の断面を示す。図３に示すように、電池セル３０は、正極層３１、負極層３２、及び、電解質層３３を備える電極体３４と、正極層３１に接触するように配設された正極集電体３５と、反応抑制層３７を介して負極層３２に接触するように配設された負極集電体３６と、を有している。正極集電体３５の外側、及び、負極集電体３６の外側には、それぞれ、締結手段３８、３８が配設されており、電池セル３０の周囲には部材３９が配設されている。
【００３３】
一方、ＷＣに代えて、スパッタ法でＷを銅箔の表面に付着させたほかは、実施例１にかかる性能評価用電池セルと同様の工程により、実施例２にかかる性能評価用電池セルを作製した。
また、ＷＣに代えて、スパッタ法でＴｉを銅箔の表面に付着させたほかは、実施例１にかかる性能評価用電池セルと同様の工程により、実施例３にかかる性能評価用電池セルを作製した。
また、ＷＣに代えて、スパッタ法でＣｒを銅箔の表面に付着させたほかは、実施例１にかかる性能評価用電池セルと同様の工程により、実施例４にかかる性能評価用電池セルを作製した。
また、ＷＣに代えて、スパッタ法でＴａを銅箔の表面に付着させたほかは、実施例１にかかる性能評価用電池セルと同様の工程により、実施例５にかかる性能評価用電池セルを作製した。
また、銅箔の表面に反応抑制層を形成しなかったほかは、実施例１にかかる性能評価用電池セルと同様の工程により、比較例にかかる性能評価用電池セルを作製した。
【００３４】
＜性能評価＞
実施例１〜５にかかる性能評価用電池セルと比較例にかかる性能評価用電池セルを用いて、２０％の充填状態（ＳＯＣ２０％）における、初期及び６０℃且つ３０サイクル後における抵抗を測定し、抵抗上昇率（＝（３０サイクル後における抵抗／初期の抵抗）×１００［％］）を算出した。結果を図４に示す。また、３０サイクル後における、実施例１〜５にかかる性能評価用電池セル及び比較例にかかる性能評価用電池セルのそれぞれを分解して、負極集電体を取り出した。そして、負極集電体の表面に反応抑制層が形成されている実施例１〜５については反応抑制層表面を、反応抑制層が備えられていない比較例については銅箔の表面を、それぞれ、Ｘ線光電子分光分析装置（アルバック・ファイ社製、ＸＰＳ１６００）で元素分析することにより、表面における硫黄濃度［ｍｏｌ％］を測定した。結果を図５に示す。
【００３５】
図４に示すように、銅箔の表面に反応抑制層を形成していない比較例の抵抗上昇率が最も大きく、銅箔の表面に反応抑制層を形成した実施例１〜５の抵抗上昇率は、比較例の抵抗上昇率よりも小さかった。また、図５に示すように、実施例１〜５は、比較例よりも表面硫黄濃度が低く、銅箔の表面に反応抑制層を形成した実施例１〜５は、電極体で生じた硫黄と銅箔との反応を抑制することができた。以上より、負極層と負極集電体との間に反応抑制層を介在させる本発明によれば、集電体と電極体との界面における抵抗の上昇を抑制することが可能であった。また、負極集電体として銅箔を用いることにより、製造コストを抑制することが可能であった。
【００３６】
上記実施例では、負極集電体として銅箔を用いた場合を例示したが、Ｔｉやステンレス鋼等と比較して安価なニッケル箔、鉄箔、アルミニウム箔、銅ニッケル合金箔、又は、銅鉄合金箔を集電体として用いた場合であっても、集電体と硫黄とが反応することが想定される。しかしながら、本発明によれば、このような集電体と電極体との間に反応抑制層を介在させるので、集電体と硫黄との反応を抑制することができ、その結果、製造コストの抑制に加えて、集電体と電極体との界面における抵抗の上昇も抑制することが可能になる。
【００３７】
また、上記実施例では、銅箔の表面を、ＷＣ、Ｗ、Ｔｉ、Ｃｒ、又は、Ｔａで被覆した形態を例示したが、本発明で集電体と電極体との間に介在させる層の組成は、これらに限定されるものではない。硫黄に対して安定な元素としては、実施例で使用した元素のほかに、Ｃ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｍｎ、及び、Ｍｏも挙げることができる。したがって、本発明において、集電体と電極体との間に介在させる層は、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｗ、Ｃ、Ｔａ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｍｎ、及び、Ｍｏからなる群より選択された１又は２以上の元素を含有する層とすることができる。なお、集電体と電極体との間に介在させる層の組成や厚さ等を制御することにより、本発明の電池の製造コストを抑制することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明の電池は、電気自動車やハイブリッド自動車用等に利用することができる。
【符号の説明】
【００３９】
１、３１…正極層
２、３２…負極層
３、３３…電解質層
４、３４…電極体
５、３５…正極集電体
６、３６…負極集電体
７、３７…反応抑制層
１０…電池
３０…電池セル
３８…締結手段
３９…部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極層、負極層、及び、前記正極層と前記負極層との間に配設された電解質層を有する電極体、前記正極層との間を電子が移動可能なように配設された正極集電体、並びに、前記負極層との間を電子が移動可能なように配設された負極集電体を備え、
前記電極体に、硫黄を含有する材料が含まれ、
前記正極集電体及び／又は前記負極集電体が、銅箔、ニッケル箔、鉄箔、アルミニウム箔、銅ニッケル合金箔、及び、銅鉄合金箔からなる群より選択された集電箔であり、
Ｃｒ、Ｔｉ、Ｗ、Ｃ、Ｔａ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｍｎ、及び、Ｍｏからなる群より選択された１又は２以上の元素を含有する層が、前記集電箔と前記電極体との間に配設されていることを特徴とする、電池。
【請求項１】
正極層、負極層、及び、前記正極層と前記負極層との間に配設された電解質層を有する電極体、前記正極層との間を電子が移動可能なように配設された正極集電体、並びに、前記負極層との間を電子が移動可能なように配設された負極集電体を備え、
前記電極体に、硫黄を含有する材料が含まれ、
前記正極集電体及び／又は前記負極集電体が、銅箔、ニッケル箔、鉄箔、アルミニウム箔、銅ニッケル合金箔、及び、銅鉄合金箔からなる群より選択された集電箔であり、
Ｃｒ、Ｔｉ、Ｗ、Ｃ、Ｔａ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｍｎ、及び、Ｍｏからなる群より選択された１又は２以上の元素を含有する層が、前記集電箔と前記電極体との間に配設されていることを特徴とする、電池。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−４９０２３（Ｐ２０１２−４９０２３Ａ）
【公開日】平成２４年３月８日（２０１２．３．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１９０８７５（Ｐ２０１０−１９０８７５）
【出願日】平成２２年８月２７日（２０１０．８．２７）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月８日（２０１２．３．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月２７日（２０１０．８．２７）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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