JP2012138335A - 非水電解質二次電池および非水電解質、並びに電池パック、電子機器、電動車両、蓄電装置および電力システム - Google Patents
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Abstract
【課題】高温環境下での使用に伴うガス発生を抑制できると共に、サイクル特性を改善できる非水電解質二次電池および非水電解質、並びにこれらを用いた電池パック、電子機器、電動車両、蓄電装置および電力システムを提供する。
【解決手段】電解質は、電解液と、電解液を保持する高分子化合物とを含む、ゲル状の電解質である。電解液は、環状アルキレンカーボネートと、式（１）で表されるジニトリル化合物とを含み、環状アルキレンカーボネートの含有量は、電解液の全質量に対して、８０質量％以上である。
式（１）
ＮＣ−（ＣＨ2）n−ＣＮ
（式中、ｎは１以上の整数である。）
【選択図】図２
【解決手段】電解質は、電解液と、電解液を保持する高分子化合物とを含む、ゲル状の電解質である。電解液は、環状アルキレンカーボネートと、式（１）で表されるジニトリル化合物とを含み、環状アルキレンカーボネートの含有量は、電解液の全質量に対して、８０質量％以上である。
式（１）
ＮＣ−（ＣＨ2）n−ＣＮ
（式中、ｎは１以上の整数である。）
【選択図】図２
Description
本技術は、非水電解質二次電池および非水電解質、並びに電池パック、電子機器、電動車両、蓄電装置および電力システムに関する。さらに詳しくは、例えば非水溶媒および電解質塩を含有する非水電解液を含む非水電解質を用いた非水電解質二次電池、並びにこれらを用いた電池パック、電子機器、電動車両、蓄電装置および電力システムに関する。
近年、カメラ一体型ＶＴＲ（Video Tape Recorder）、携帯電話またはノートパソコン等のポータブル電子機器が広く普及しており、その小型化、軽量化および長寿命化が強く求められている。これに伴い、電源として、電池、特に軽量で高エネルギー密度を得ることが可能な二次電池の開発が進められている。
中でも、充放電反応にリチウム（Ｌｉ）の吸蔵および放出を利用する二次電池（いわゆるリチウムイオン二次電池）は、鉛電池やニッケルカドミウム電池よりも高いエネルギー密度が得られるため、大いに期待されている。このリチウムイオン二次電池は、正極および負極と共に、イオン伝導媒体である電解質を備えている。
二次電池の種々の性能を向上させるために、鋭意開発が進められている。例えば、外装部材にアルミラミネートフィルム等のラミネートフィルムを使用するラミネート型電池は、軽量なためエネルギー密度を高めることができる。ラミネート型電池では、電解質として、電解液と共に高分子化合物を含有させることが行われている。このようなラミネート型ポリマー電池では、電解液によって、高分子化合物を膨潤させると、ラミネート型電池の変形を抑制することができ、特に、電解液により高分子化合物を膨潤させゲル化させたゲルポリマーを用いたゲル状電解質電池は広く使用されている。
ところで、従来の最大４．２Ｖで作動するリチウムイオン二次電池では、正極に用いられるコバルト酸リチウムなどの正極活物質は、その理論容量に対して６割程度の容量を活用しているに過ぎない。このため、更に充電電圧を上げることにより、残存容量を活用することが原理的に可能である。実際に、充電時の電圧を４．２５Ｖ以上にすることにより、高エネルギー密度化を実現できることが知られている。（例えば、特許文献１参照）
通常、リチウムイオン二次電池では、正極にはコバルト酸リチウム、負極には炭素材料が使用されており、作動電圧が４．２Ｖから２．５Ｖの範囲で用いられている。単電池において、端子電圧を４．２Ｖまで上げられるのは、非水電解質材料やセパレータなどの優れた電気化学的安定性によるところが大きい。
しかし、リチウムイオン二次電池において４．２５Ｖ以上の作動電圧で充放電を行うと、充電の進行に伴って、正極ではリチウムがより多く放出される。このため正極が熱的、電気的に不安定な状態におかれ、電解液の分解などの望ましくない副反応がより顕著となるため、ガス発生量の増加などと共に、充放電サイクルに伴う容量が損なわれるという問題が生じる。
ラミネート型電池に使用する電解液では、ラミネート外装が軟らかく高温環境で膨れやすいため、沸点が高い環状炭酸エステルを８０質量％以上含有させることが行われている。（例えば特許文献２参照）また、特許文献３には、環状炭酸エステルと同様に、高沸点であり高い誘電率を有するγ−ブチロラクトンを含有した電解液を用いた非水電解液二次電池が開示されている。
しかしながら、充電電圧を４．２５Ｖ以上に設定した電池では、正極表面近傍における酸化雰囲気が強まる結果、従来の電解液を使用した場合、特に高温環境において、ガス発生によるセルの変形が起こるという問題があった。また、この問題は充電電圧が高くなるほど、反応が促進されるため顕著となり、上述した環状炭酸エステルやγ−ブチロラクトンを用いた従来の電解液による抑制のみでは十分でない。
また、変形が大きいと、内部でショートしやすくなり、電池として機能しなくなる。特許文献４に開示されているように、電極表面にセラミックスを塗布することでショートまでの強度が高くなるが、電極への電解液の含浸性が低下し、特性低下を引き起こす。
本技術はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、充電電圧を４．２５Ｖ以上に設定しても、高温環境下での使用に伴うガス発生を抑制できると共に、サイクル特性を改善できる非水電解質二次電池および非水電解質、並びにこれらを用いた電池パック、電子機器、電動車両、蓄電装置および電力システムを提供することにある。
上述した課題を解決するために、本技術は、正極と、負極と、非水溶媒および電解質塩を含有する非水電解液を含む非水電解質とを備え、一対の正極および負極当たりの完全充電状態における開回路電圧が４．２５Ｖ以上４．５０Ｖ以下の範囲内に設定されており、非水溶媒は、環状アルキレンカーボネートと、式（１）で表されるジニトリル化合物とを含み、環状アルキレンカーボネートの含有量は、非水電解液の全質量に対して、８０質量％以上である非水電解質二次電池である。
式（１）
ＮＣ−（ＣＨ2）n−ＣＮ
（式中、ｎは１以上の整数である。）
式（１）
ＮＣ−（ＣＨ2）n−ＣＮ
（式中、ｎは１以上の整数である。）
本技術は、非水溶媒および電解質塩を含有する非水電解液を含み、非水溶媒は、環状アルキレンカーボネートと、式（１）で表されるジニトリル化合物とを含み、環状アルキレンカーボネートの含有量は、非水電解液の全質量に対して、８０質量％以上である非水電解質である。
式（１）
ＮＣ−（ＣＨ2）n−ＣＮ
（式中、ｎは１以上の整数である。）
式（１）
ＮＣ−（ＣＨ2）n−ＣＮ
（式中、ｎは１以上の整数である。）
本技術では、非水電解液が、環状アルキレンカーボネートを８０質量％以上と、式（１）で表されるジニトリル化合物とを含有することにより、高温環境下での使用に伴うガス発生を抑制すると共に、サイクル特性を改善することができる。
さらに、本技術の電池パック、電子機器、電動車両、蓄電装置および電力システムは、上述の非水電解質二次電池を備えることを特徴とする。
本技術によれば、高温環境下での使用に伴うガス発生を抑制することができると共に、サイクル特性を改善することができる。
以下、本技術の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、説明は、以下の順序で行う。
１．第１の実施の形態（電解質）
２．第２の実施の形態（非水電解質電池の第１の例）
３．第３の実施の形態（非水電解質電池の第２の例）
４．第４の実施の形態（非水電解質電池の第３の例）
５．第５の実施の形態（非水電解質電池を用いた電池パックの例）
６．第６の実施の形態（非水電解質電池を用いた蓄電システム等の例）
７．他の実施の形態（変形例）
１．第１の実施の形態（電解質）
２．第２の実施の形態（非水電解質電池の第１の例）
３．第３の実施の形態（非水電解質電池の第２の例）
４．第４の実施の形態（非水電解質電池の第３の例）
５．第５の実施の形態（非水電解質電池を用いた電池パックの例）
６．第６の実施の形態（非水電解質電池を用いた蓄電システム等の例）
７．他の実施の形態（変形例）
１．第１の実施の形態
（電解質）
本技術の第１の実施の形態による電解質について説明する。本技術の第１の実施の形態による電解質は、イオン伝導性の非水溶媒を含む非水電解質であり、例えば、液状の電解質である非水電解液である。この非水電解液は、非水溶媒および電解質塩を含有する。非水溶媒は、ニトリル化合物と、環状アルキレンエステルとを含有する。本技術の第１の実施の形態による電解質は、例えば、非水電解質電池などの電気化学デバイスに使用される。
（電解質）
本技術の第１の実施の形態による電解質について説明する。本技術の第１の実施の形態による電解質は、イオン伝導性の非水溶媒を含む非水電解質であり、例えば、液状の電解質である非水電解液である。この非水電解液は、非水溶媒および電解質塩を含有する。非水溶媒は、ニトリル化合物と、環状アルキレンエステルとを含有する。本技術の第１の実施の形態による電解質は、例えば、非水電解質電池などの電気化学デバイスに使用される。
（ニトリル化合物）
非水電解液は、非水溶媒として、式（１）で表されるジニトリル化合物のような、ニトリル基を２つ有する炭化水素化合物を含有する。非水電解液が式（１）で表されるジニトリル化合物を含有する場合、式（１）で表されるジニトリル化合物を１種で含有していても、２種以上で含有していてもよい。
非水電解液は、非水溶媒として、式（１）で表されるジニトリル化合物のような、ニトリル基を２つ有する炭化水素化合物を含有する。非水電解液が式（１）で表されるジニトリル化合物を含有する場合、式（１）で表されるジニトリル化合物を１種で含有していても、２種以上で含有していてもよい。
式（１）
ＮＣ−（ＣＨ2）n−ＣＮ
（式中、ｎは１以上の整数である。）
ＮＣ−（ＣＨ2）n−ＣＮ
（式中、ｎは１以上の整数である。）
なお、本技術に関わる、ニトリル基を有する炭化水素化合物として、例えば、特開平０７−１７６３２２号公報には、シアノ基を２個以上有する有機化合物の添加により４．２Ｖを超える電圧での充電時に電解液の分解を抑制する技術が開示されている。しかしながら、この技術では、低沸点溶媒である鎖状炭酸エステルを用いており、高温環境下での問題を改善できないので好ましくない。
また、例えば、特開２００４−１７９１４６号公報には、非水電解液中に、ニトリル化合物とＳ＝Ｏ基含有化合物とを含有させる技術が開示されている。これにより、電池缶等の金属表面に腐食を抑制する保護被膜が形成され、腐食防止効果により、充電状態での保存特性を改善することが提案されている。しかしながら、この技術では、高電圧状態における言及はない。
また、例えば、特開平２０１０−１６５６５３号公報には、非水電解液中に、両末端にニトリル基が結合した鎖式飽和炭化水素ジニトリル化合物と、環状カーボネート、環状エステルおよび鎖状カーボネートのうち少なくとも一つとを含有させる技術が開示されている。しかしながら、この技術では、本技術のように高温環境下での特性改善を目的とした、環状炭酸エステルの組成は特定されていない。
式（１）で表されるジニトリル化合物は、炭化水素基の炭素数が大きくなるにつれて、ニトリル化合物自身の沸点が高くなり、ガス発生抑制などにおいて有利となる。一方、式（１）で表されるジニトリル化合物中の炭化水素基の炭素数が大きくなると、ニトリル基の濃度が相対的に低下するため、電解質の導電率を保てなくなる。したがって、式（１）におけるｎは、２以上６以下であることが好ましい。
式（１）で表されるジニトリル化合物としては、より具体的には、例えば、式（１）中のｎが１であるマロノニトリル、式（１）中のｎが２であるスクシノニトリル、式（１）中のｎが３であるグルタロニトリル、式（１）中のｎが４であるアジポニトリル、式（１）中のｎが５であるピメロニトリル、式（１）中のｎが６であるスベロニトリル、式（１）中のｎが７であるアゼラニトリル、式（１）中のｎが８であるセバコニトリル（ｎ＝８）、式（１）中のｎが９であるウンデカンジニトリル、式（１）中のｎが１０であるドデカンジニトリル等のジニトリル化合物が挙げられる。これらの中でも、スクシノニトリル、アジポニトリル、スベロニトリル、セバコニトリルなどのジニトリル化合物が好ましい。容易に入手可能であると共に、高い効果が得られるからである。これらのジニトリル化合物は、１種で使用しても２種類以上を混合して使用してもよい。なお、式（１）で表されるジニトリル化合物は、具体的に例示した上記ジニトリル化合物に限定されるものではない。
（ニトリル化合物の含有量）
式（１）で表されるジニトリル化合物の含有量は、非水電解液の全質量に対して、０．１質量％以上５質量％以下であることが好ましく、０．５質量％以上３質量％以下であることがより好ましい。非水電解液中において、式（１）で表されるジニトリル化合物の含有量が過度に少ないと、正負極上の活性点に対して効果が十分でなく、副反応すなわちガス発生を抑制することができない。また、ニトリル化合物の含有量が過度に多いと、非水電解液の抵抗が大きくなりすぎるために、放電容量やサイクル特性を劣化させる傾向にある。
式（１）で表されるジニトリル化合物の含有量は、非水電解液の全質量に対して、０．１質量％以上５質量％以下であることが好ましく、０．５質量％以上３質量％以下であることがより好ましい。非水電解液中において、式（１）で表されるジニトリル化合物の含有量が過度に少ないと、正負極上の活性点に対して効果が十分でなく、副反応すなわちガス発生を抑制することができない。また、ニトリル化合物の含有量が過度に多いと、非水電解液の抵抗が大きくなりすぎるために、放電容量やサイクル特性を劣化させる傾向にある。
式（１）で表されるジニトリル化合物は、正負極上の活性点と同様に、電解質中の支持塩に対しても配位してイオンの解離を促進させる結果、導電率が向上する。したがって用いる電解質塩のモル濃度に比例して、サイクル特性を妨げない範囲で増量することが好ましい。ただし、活物質や電解質塩に配位できるニトリル化合物のモル濃度を超えて増量することは、サイクル特性などの電池特性を低下させるため好ましくない。
（環状アルキレンカーボネート）
非水電解液は、式（１）で表されるジニトリル化合物と共に、非水溶媒の主溶媒として、比誘電率が３０以上の高誘電率溶媒を含有する。これによりリチウムイオンの数を増加させることができるからである。このような高誘電率溶媒としては、例えば、環状アルキレンカーボネートが挙げられる。
非水電解液は、式（１）で表されるジニトリル化合物と共に、非水溶媒の主溶媒として、比誘電率が３０以上の高誘電率溶媒を含有する。これによりリチウムイオンの数を増加させることができるからである。このような高誘電率溶媒としては、例えば、環状アルキレンカーボネートが挙げられる。
環状アルキレンカーボネートは、炭素−炭素多重結合を有さず、且つハロゲンを含有しない環状炭酸エステルであり、その具体例としては、例えば、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、１，２−ブチレンカーボネート、２，３−ブチレンカーボネート、ｔｅｒｔ−ブチルエチレンカーボネート、トリメチレンカーボネートなどが挙げられる。これらの中でも、安定性と粘度の観点から、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネートを主溶媒として用いることが好ましい。非水溶媒として、環状アルキレンカーボネートを使用する場合、１種を単独で用いても、複数種を混合して用いてもよい。
（環状アルキレンカーボネートの含有量）
非水電解液に含まれる環状アルキレンカーボネートの含有量は、非水電解液の全質量に対して、８０質量％以上であり、８０質量％以上９５質量％以下であることがより好ましい。上記範囲内であれば、電池の膨張を抑制し、かつ良好なサイクル特性とすることができる。
非水電解液に含まれる環状アルキレンカーボネートの含有量は、非水電解液の全質量に対して、８０質量％以上であり、８０質量％以上９５質量％以下であることがより好ましい。上記範囲内であれば、電池の膨張を抑制し、かつ良好なサイクル特性とすることができる。
環状アルキレンカーボネートとして、エチレンカーボネートを含む場合には、環状アルキレンカーボネートの全質量に対する、エチレンカーボネートの質量の割合は、２０％以上６０％以下であることが好ましく、３０％以上５０％以下であることがより好ましく、３０％以上４０％以下であることが特に好ましい。エチレンカーボネートの含有量が、６０％を超える場合には高温保存特性が悪化する傾向があり、また、２０％未満である場合にはサイクル特性を含む電池容量が劣化する傾向にある。
環状アルキレンカーボネートとして、エチレンカーボネート以外の他の環状アルキレンカーボネートを含有する場合には、環状アルキレンカーボネートの全質量に対する、他の環状アルキレンカーボネートの質量の割合は、４０％以上８０％以下であることが好ましい。他の環状アルキレンカーボネートとしては、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、トリメチレンカーボネートなどを用いることが好ましい。これらは、１種を単独で用いてもよく、複数種を混合して用いてもよい。
（他の高誘電率溶媒）
非水電解液は、非水溶媒として、例示した上記高誘電率溶媒以外の他の高誘電率溶媒を含んでもよい。他の高誘電率溶媒としては、例えば、ビニレンカーボネート、ビニルエチレンカーボネートなどの炭素−炭素多重結合を有する環状炭酸エステル、クロロエチレンカーボネート、４−フルオロ−１，３−ジオキソラン−２−オン（フルオロエチレンカーボネート）、ｔｒａｎｓ−４，５−ジフルオロ−フルオロ−１，３−ジオキソラン−２−オン（ジフルオロエチレンカーボネート）、トリフルオロメチルエチレンカーボネートなどのハロゲン化環状炭酸エステル、γ−ブチロラクトンおよびγ−バレロラクトンなどのラクトン、Ｎ−メチル−２−ピロリドンなどのラクタム、Ｎ−メチル−２−オキサゾリジノンなどの環式カルバミン酸エステル、並びにテトラメチレンスルホンなどのスルホン化合物が挙げられる。
非水電解液は、非水溶媒として、例示した上記高誘電率溶媒以外の他の高誘電率溶媒を含んでもよい。他の高誘電率溶媒としては、例えば、ビニレンカーボネート、ビニルエチレンカーボネートなどの炭素−炭素多重結合を有する環状炭酸エステル、クロロエチレンカーボネート、４−フルオロ−１，３−ジオキソラン−２−オン（フルオロエチレンカーボネート）、ｔｒａｎｓ−４，５−ジフルオロ−フルオロ−１，３−ジオキソラン−２−オン（ジフルオロエチレンカーボネート）、トリフルオロメチルエチレンカーボネートなどのハロゲン化環状炭酸エステル、γ−ブチロラクトンおよびγ−バレロラクトンなどのラクトン、Ｎ−メチル−２−ピロリドンなどのラクタム、Ｎ−メチル−２−オキサゾリジノンなどの環式カルバミン酸エステル、並びにテトラメチレンスルホンなどのスルホン化合物が挙げられる。
これらの中でも、炭素−炭素多重結合を有する環状炭酸エステルを用いることが好ましく、特にビニレンカーボネート、ビニルエチレンカーボネートなどが好ましい。非水電解液中における炭素−炭素多重結合を有する環状炭酸エステルの含有量は、非水電解液の全質量に対して、０．５質量％以上５質量％以下であることが好ましい。また、ハロゲン化環状炭酸エステルを用いることが好ましく、特にフルオロエチレンカーボネート、ジフルオロエチレンカーボネートなどが好ましい。非水電解液中におけるハロゲン化環状炭酸エステルの含有量は、非水電解液の全質量に対して、０．５質量％以上５質量％以下の範囲内であることが好ましい。また、ラクトンを用いることが好ましく、特に、γ−ブチロラクトンを用いることが好ましい。非水電解液中におけるラクトンの含有量は、非水電解液の全質量に対して、０．５質量％以上５質量％以下であることが好ましい。上記他の高誘電率溶媒は、１種を単独で用いてもよく、複数種を混合して用いてもよい。
（低粘度溶媒）
非水電解液は、非水溶媒として、粘度が１ｍＰａ・ｓ以下の低粘度溶媒を含有していてもよい。低粘度溶媒は、高誘電率溶媒と混合して用いることが好ましい。これにより高いイオン伝導性を得ることができるからである。高誘電率溶媒に対する低粘度溶媒の比率（質量比）は、高誘電率溶媒：低粘度溶媒＝８５：１５〜１００：０の範囲内とすることが好ましい。この範囲内とすることで高温保存特性を維持しながら、放電容量などに、より高い効果が得られるからである。
非水電解液は、非水溶媒として、粘度が１ｍＰａ・ｓ以下の低粘度溶媒を含有していてもよい。低粘度溶媒は、高誘電率溶媒と混合して用いることが好ましい。これにより高いイオン伝導性を得ることができるからである。高誘電率溶媒に対する低粘度溶媒の比率（質量比）は、高誘電率溶媒：低粘度溶媒＝８５：１５〜１００：０の範囲内とすることが好ましい。この範囲内とすることで高温保存特性を維持しながら、放電容量などに、より高い効果が得られるからである。
低粘度溶媒としては、例えば、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジエチルカーボネートおよびメチルプロピルカーボネートなどの鎖状炭酸エステル、酢酸メチル、酢酸エチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、酪酸メチル、イソ酪酸メチル、トリメチル酢酸メチルおよびトリメチル酢酸エチルなどの鎖状カルボン酸エステル、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミドなどの鎖状アミド、Ｎ，Ｎ−ジエチルカルバミン酸メチルおよびＮ，Ｎ−ジエチルカルバミン酸エチルなどの鎖状カルバミン酸エステル、ならびに１，２−ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、テトラヒドロピランおよび１，３−ジオキソランなどのエーテルが挙げられる。これらの低粘度溶媒は１種を単独で用いてもよく、複数種を混合して用いてもよい。
（電解質塩）
電解質塩は、例えば、リチウム塩などの軽金属塩の１種あるいは２種以上を含有している。このリチウム塩としては、例えば、六フッ化リン酸リチウム、四フッ化ホウ酸リチウム、過塩素酸リチウム、六フッ化ヒ酸リチウム、テトラフェニルホウ酸リチウム（ＬｉＢ（Ｃ6Ｈ5）4）、メタンスルホン酸リチウム（ＬｉＣＨ3ＳＯ3）、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム（ＬｉＣＦ3ＳＯ3）、テトラクロロアルミン酸リチウム（ＬｉＡｌＣｌ4）、六フッ化ケイ酸二リチウム（Ｌｉ2ＳｉＦ6）、塩化リチウム（ＬｉＣｌ）あるいは臭化リチウム（ＬｉＢｒ）などが挙げられる。中でも、六フッ化リン酸リチウム、四フッ化ホウ酸リチウム、過塩素酸リチウムおよび六フッ化ヒ酸リチウムからなる群のうちの少なくとも１種が好ましく、六フッ化リン酸リチウムがより好ましい。電解質の抵抗が低下するからである。
電解質塩は、例えば、リチウム塩などの軽金属塩の１種あるいは２種以上を含有している。このリチウム塩としては、例えば、六フッ化リン酸リチウム、四フッ化ホウ酸リチウム、過塩素酸リチウム、六フッ化ヒ酸リチウム、テトラフェニルホウ酸リチウム（ＬｉＢ（Ｃ6Ｈ5）4）、メタンスルホン酸リチウム（ＬｉＣＨ3ＳＯ3）、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム（ＬｉＣＦ3ＳＯ3）、テトラクロロアルミン酸リチウム（ＬｉＡｌＣｌ4）、六フッ化ケイ酸二リチウム（Ｌｉ2ＳｉＦ6）、塩化リチウム（ＬｉＣｌ）あるいは臭化リチウム（ＬｉＢｒ）などが挙げられる。中でも、六フッ化リン酸リチウム、四フッ化ホウ酸リチウム、過塩素酸リチウムおよび六フッ化ヒ酸リチウムからなる群のうちの少なくとも１種が好ましく、六フッ化リン酸リチウムがより好ましい。電解質の抵抗が低下するからである。
本技術の第１の実施の形態による電解質は、非水電解液により膨潤して非水電解液を保持する保持体となる高分子化合物をさらに含むことが好ましい。これにより、非水電解液は、高分子化合物に保持され、非水電解液と高分子化合物とが一体となってゲル状の電解質を形成している。そして、非水電解液により膨潤する高分子化合物を含むことにより高いイオン伝導率を得ることができ、優れた充放電効率が得られると共に、電池の漏液を防止することができる。
非水電解液に高分子化合物を添加して用いる場合、非水電解液と高分子化合物とをあわせた量に対する高分子化合物の含有量は、使用する高分子化合物の分子量等にもよるが、０．１質量％以上１０質量％以下の範囲内とすることが好ましい。使用量が多すぎると、粘度が高くなりすぎて工程上困難を生じるとともに、非水電解液の割合が低下してイオン伝導度が低下しレート特性などの電池特性が低下する傾向にあり、逆に少なすぎると非水電解液の保持性が低下して液漏れの問題が生じることがある。上記範囲であれば、より高い充放電効率が得られる。また、後述する、セパレータの両面に高分子化合物を塗布して用いる場合は、非水電解液と高分子化合物の質量比を５０：１〜１０：１の範囲内とすることが好ましい。この範囲内とすることにより、より高い充放電効率が得られるからである。
非水電解液を保持する高分子化合物としては、アルキレンオキシドユニットを有するアルキレンオキシド系高分子、ポリフッ化ビニリデンやその共重合体のようなフッ素系高分子等を用いることが好ましい。ポリフッ化ビニリデンの共重合体は、フッ化ビニリデンと他の単量体との共重合体であり、フッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンとの共重合体、クロロトリフルオロエチレンとの共重合体等が挙げられる。
ゲル状の電解質を形成する方法としては、前記非水電解液をポリアルキレンオキシドのイソシアネ−ト架橋体等の高分子に浸すことによって得ることができるが、（１）重合性ゲル化剤を含有する非水電解液に紫外線硬化や熱硬化などの重合処理を施す方法や、（２）高分子化合物を非水電解液中に高温溶解したものを常温まで冷却することでゲル状の電解質を形成する方法のような、ゲル状電解質前駆体をゲル化処理する方法が好ましく用いられる。
重合性ゲル化剤を含有する非水電解液を用いる（１）の方法の場合、重合性ゲル化剤としては、例えばアクリロイル基、メタクリロイル基、ビニル基、アリル基等の不飽和二重結合を有するものがあげられる。具体的には、アクリル酸、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、エトキシエチルアクリレート、メトキシエチルアクリレート、エトキシエトキシエチルアクリレート、ポリエチレングリコールモノアクリレート、エトキシエチルメタクリレート、メトキシエチルメタクリレート、エトキシエトキシエチルメタクリレート、ポリエチレングリコールモノメタクリレート、Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノエチルアクリレート、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルアクリレート、グリシジルアクリレート、アリルアクリレート、アクリロニトリル、Ｎ−ビニルピロリドン、ジエチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、テトラエチレングリコールジメタクリレート、ポリエチレングリコールジメタクリレート、ポリアルキレングリコールジアクリレート、ポリアルキレングリコールジメタクリレートなどが使用でき、さらにトリメチロールプロパンアルコキシレートトリアクリレート、ペンタエリスリトールアルコキシレートトリアクリレートなどの３官能モノマー、ペンタエリスリトールアルコキシレートテトラアクリレート、ジトリメチロールプロパンアルコキシレートテトラアクリレートなどの４官能以上のモノマーなども使用できる。中でも、アクリロイル基又はメタクリロイル基を有するオキシアルキレングリコール系化合物が好ましい。
一方、高分子化合物を非水電解液中に高温溶解したものを常温まで冷却することでゲル状の電解質を形成する（２）の方法の場合、このような高分子化合物としては、非水電解液に対してゲルを形成し電池材料として安定なものであればどのようなものであっても使用できるが、例えばポリビニルピリジン、ポリ−Ｎ−ビニルピロリドンなどの環を有するポリマー；ポリメタクリル酸メチル、ポリメタクリル酸エチル、ポリメタクリル酸ブチル、ポリアクリル酸メチル、ポリアクリル酸エチル、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸ポリアクリルアミドなどのアクリル誘導体系ポリマー；ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデンなどのフッ素系樹脂；ポリアクリロニトリル、ポリビニリデンシアニドなどのＣＮ基含有ポリマー；ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコールなどのポリビニルアルコール系ポリマー；ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデンなどのハロゲン含有ポリマーなどが挙げられる。また上記の高分子化合物などの混合物、変性体、誘導体、ランダム共重合体、交互共重合体、グラフト共重合体、ブロック共重合体などであっても使用できる。これらの高分子化合物の重量平均分子量は１００００以上５００００００以下の範囲であることが好ましい。分子量が低いとゲルを形成しにくくなり、分子量が高いと粘度が高くなりすぎて取り扱いが難しくなるからである。なお、ゲル状の電解質として、上記高分子化合物と電解質塩によって形成した完全固体型の電解質を使用することも可能である。
ゲル状の電解質は、セラミックス粉を含むことが好ましい。例えば、ゲル状の電解質を正極および負極の間に配置した電池では、ゲル状の電解質の機械的強度が向上し、両極の接触による電流の短絡が起きにくくなるからである。セラミックス粉としては、Ａｌ2Ｏ3、ＺｒＯ、ＴｉＯ2、ＭｇＯ2からなる群より選ばれた少なくとも１種を用いることができる。
セラミックス粉の平均粒径は０．１μｍ以上２．５μｍ以下が好ましく、またセラミックス粉と高分子化合物の質量比は、セラミックス粉／高分子化合物＝１／１以上５／１以下であることが好ましい。電池特性の低下を抑えて、目的とする強度が得られるからである。
２．第２の実施の形態
（非水電解質電池の構成）
本技術の第２の実施の形態による非水電解質電池について説明する。図１は、本技術の第２の実施の形態による非水電解質電池の分解斜視構成を表しており、図２は、図１に示した巻回電極体３０のＩ−Ｉ線に沿った断面を拡大して示している。この非水電解質電池は、例えば、充電および放電可能な非水電解質二次電池である。
（非水電解質電池の構成）
本技術の第２の実施の形態による非水電解質電池について説明する。図１は、本技術の第２の実施の形態による非水電解質電池の分解斜視構成を表しており、図２は、図１に示した巻回電極体３０のＩ−Ｉ線に沿った断面を拡大して示している。この非水電解質電池は、例えば、充電および放電可能な非水電解質二次電池である。
この非水電解質電池は、主に、フィルム状の外装部材４０の内部に、正極リード３１および負極リード３２が取り付けられた巻回電極体３０が収納されたものである。このフィルム状の外装部材４０を用いた電池構造は、ラミネート型と呼ばれている。
正極リード３１および負極リード３２は、例えば、外装部材４０の内部から外部に向かって同一方向に導出されている。正極リード３１は、例えば、アルミニウム等の金属材料によって構成されており、負極リード３２は、例えば、銅、ニッケルまたはステンレス等の金属材料によって構成されている。これらの金属材料は、例えば、薄板状または網目状になっている。
外装部材４０は、例えば、ナイロンフィルム、アルミニウム箔およびポリエチレンフィルムがこの順に貼り合わされたアルミラミネートフィルムによって構成されている。この外装部材４０は、例えば、ポリエチレンフィルムが巻回電極体３０と対向するように、２枚の矩形型のアルミラミネートフィルムの外縁部同士が融着または接着剤によって互いに接着された構造を有している。
外装部材４０と正極リード３１および負極リード３２との間には、外気の侵入を防止するための密着フィルム４１が挿入されている。この密着フィルム４１は、正極リード３１および負極リード３２に対して密着性を有する材料によって構成されている。このような材料としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、変性ポリエチレンまたは変性ポリプロピレン等のポリオレフィン樹脂が挙げられる。
なお、外装部材４０は、上記したアルミラミネートフィルムに代えて、他の積層構造を有するラミネートフィルムによって構成されていてもよいし、ポリプロピレン等の高分子フィルムまたは金属フィルムによって構成されていてもよい。
図２は、図１に示した巻回電極体３０のＩ−Ｉ線に沿った断面構成を表している。この巻回電極体３０は、セパレータ３５および電解質３６を介して正極３３と負極３４とが積層および巻回されたものであり、その最外周部は、保護テープ３７によって保護されている。
なお、本技術の第２の実施の形態による非水電解質二次電池では、リチウムを吸蔵および放出することが可能な負極材料の電気化学当量が、正極２１の電気化学当量よりも大きくなっており、充電の途中において負極２２にリチウム金属が析出しないようになっていてもよい。
また、本技術の第２の実施の形態による非水電解質二次電池では、一対の正極３３および負極３４当たり完全充電状態における開回路電圧（すなわち電池電圧）が、４．２０Ｖ以下でもよいが、４．２０Ｖよりも高く、好ましくは４．２５Ｖ以上４．５０Ｖ以下の範囲内になるように設計されていてもよい。電池電圧を４．２０Ｖより高くすることにより、完全充電時における開回路電圧が４．２０Ｖの電池よりも、同じ正極活物質であっても、単位質量当たりのリチウムの放出量が多くなるので、それに応じて正極活物質と負極活物質との量が調整されている。これにより高いエネルギー密度が得られるようになっている。
（正極）
正極３３は、例えば、一対の面を有する正極集電体３３Ａの両面に正極活物質層３３Ｂが設けられたものである。ただし、正極活物質層３３Ｂは、正極集電体３３Ａの片面だけに設けられていてもよい。正極集電体３３Ａとしては、例えばアルミニウム（Ａｌ）箔、ニッケル（Ｎｉ）箔または、ステンレス（ＳＵＳ）箔等の金属箔を用いることができる。
正極３３は、例えば、一対の面を有する正極集電体３３Ａの両面に正極活物質層３３Ｂが設けられたものである。ただし、正極活物質層３３Ｂは、正極集電体３３Ａの片面だけに設けられていてもよい。正極集電体３３Ａとしては、例えばアルミニウム（Ａｌ）箔、ニッケル（Ｎｉ）箔または、ステンレス（ＳＵＳ）箔等の金属箔を用いることができる。
正極活物質層３３Ｂは、正極活物質として、リチウムを吸蔵および放出することが可能な正極材料のいずれか１種または２種以上を含んでおり、必要に応じて、結着剤や導電剤等の他の材料を含んでいてもよい。
リチウムを吸蔵および放出することが可能な正極材料としては、例えば、リチウムと遷移金属とを含むリチウム遷移金属複合酸化物が好ましい。高電圧を発生可能であると共に、高エネルギー密度を得ることができるからである。このリチウム遷移金属複合酸化物としては、例えば、一般式ＬｉxＭＯ2で表されるものが挙げられる。Ｍは１種類以上の遷移金属元素を含み、例えばコバルトおよびニッケルのうちの少なくとも一方を含むことが好ましい。ｘは電池の充放電状態によって異なり、通常０．０５≦ｘ≦１．１０の範囲内の値である。このようなリチウム遷移金属複合酸化物の具体例としては、ＬｉＣｏＯ2またはＬｉＮｉＯ2などが挙げられる。
さらに、リチウム遷移金属複合化合物としては、例えば、スピネル型の構造を有するリチウム複合酸化物、より具体的には、ＬｉdＭｎ2Ｏ4（ｄ≒１）などを挙げることができる。
さらに、リチウムを吸蔵および放出することが可能な正極材料としては、例えば、オリビン型の構造を有するリチウム複合リン酸塩、より具体的には、ＬｉｅＦｅＰＯ4（ｅ≒１）などを挙げることができる。
さらに、リチウムを吸蔵および放出することが可能な正極材料としては、例えば、式（Ａ）、式（Ｂ）または式（Ｃ）に示した層状岩塩型の構造を有するリチウム複合酸化物、式（Ｄ）に示したスピネル型の構造を有するリチウム複合酸化物、または式（Ｅ）に示したオリビン型の構造を有するリチウム複合リン酸塩などが挙げられる。
ＬｉfＭｎ(1-g-h)ＮｉgＭ１hＯ(2-j)Ｆk ・・・（Ａ）
（式中、Ｍ１は、コバルト（Ｃｏ）、マグネシウム（Ｍｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、ホウ素（Ｂ）、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）、鉄（Ｆｅ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、スズ（Ｓｎ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）およびタングステン（Ｗ）からなる群のうちの少なくとも１種を表す。ｆ、ｇ、ｈ、ｊおよびｋは、０．８≦ｆ≦１．２、０＜ｇ＜０．５、０≦ｈ≦０．５、ｇ＋ｈ＜１、−０．１≦ｊ≦０．２、０≦ｋ≦０．１の範囲内の値である。なお、リチウムの組成は充放電の状態によって異なり、ｆの値は完全放電状態における値を表している。）
（式中、Ｍ１は、コバルト（Ｃｏ）、マグネシウム（Ｍｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、ホウ素（Ｂ）、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）、鉄（Ｆｅ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、スズ（Ｓｎ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）およびタングステン（Ｗ）からなる群のうちの少なくとも１種を表す。ｆ、ｇ、ｈ、ｊおよびｋは、０．８≦ｆ≦１．２、０＜ｇ＜０．５、０≦ｈ≦０．５、ｇ＋ｈ＜１、−０．１≦ｊ≦０．２、０≦ｋ≦０．１の範囲内の値である。なお、リチウムの組成は充放電の状態によって異なり、ｆの値は完全放電状態における値を表している。）
ＬｉmＮｉ(1-n)Ｍ２nＯ(2-p)Ｆq ・・・（Ｂ）
（式中、Ｍ２は、コバルト（Ｃｏ）、マンガン（Ｍｎ）、マグネシウム（Ｍｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、ホウ素（Ｂ）、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）、鉄（Ｆｅ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、モリブデン（Ｍｏ）、スズ（Ｓｎ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）およびタングステン（Ｗ）からなる群のうちの少なくとも１種を表す。ｍ、ｎ、ｐおよびｑは、０．８≦ｍ≦１．２、０．００５≦ｎ≦０．５、−０．１≦ｐ≦０．２、０≦ｑ≦０．１の範囲内の値である。なお、リチウムの組成は充放電の状態によって異なり、ｍの値は完全放電状態における値を表している。）
（式中、Ｍ２は、コバルト（Ｃｏ）、マンガン（Ｍｎ）、マグネシウム（Ｍｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、ホウ素（Ｂ）、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）、鉄（Ｆｅ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、モリブデン（Ｍｏ）、スズ（Ｓｎ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）およびタングステン（Ｗ）からなる群のうちの少なくとも１種を表す。ｍ、ｎ、ｐおよびｑは、０．８≦ｍ≦１．２、０．００５≦ｎ≦０．５、−０．１≦ｐ≦０．２、０≦ｑ≦０．１の範囲内の値である。なお、リチウムの組成は充放電の状態によって異なり、ｍの値は完全放電状態における値を表している。）
ＬｉrＣｏ(1-s)Ｍ３sＯ(2-t)Ｆu ・・・（Ｃ）
（式中、Ｍ３は、ニッケル（Ｎｉ）、マンガン（Ｍｎ）、マグネシウム（Ｍｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、ホウ素（Ｂ）、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）、鉄（Ｆｅ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、モリブデン（Ｍｏ）、スズ（Ｓｎ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）およびタングステン（Ｗ）からなる群のうちの少なくとも１種を表す。ｒ、ｓ、ｔおよびｕは、０．８≦ｒ≦１．２、０≦ｓ＜０．５、−０．１≦ｔ≦０．２、０≦ｕ≦０．１の範囲内の値である。なお、リチウムの組成は充放電の状態によって異なり、ｒの値は完全放電状態における値を表している。）
（式中、Ｍ３は、ニッケル（Ｎｉ）、マンガン（Ｍｎ）、マグネシウム（Ｍｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、ホウ素（Ｂ）、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）、鉄（Ｆｅ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、モリブデン（Ｍｏ）、スズ（Ｓｎ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）およびタングステン（Ｗ）からなる群のうちの少なくとも１種を表す。ｒ、ｓ、ｔおよびｕは、０．８≦ｒ≦１．２、０≦ｓ＜０．５、−０．１≦ｔ≦０．２、０≦ｕ≦０．１の範囲内の値である。なお、リチウムの組成は充放電の状態によって異なり、ｒの値は完全放電状態における値を表している。）
ＬｉvＭｎ2-wＭ４wＯxＦy ・・・（Ｄ）
（式中、Ｍ４は、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、マグネシウム（Ｍｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、ホウ素（Ｂ）、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）、鉄（Ｆｅ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、モリブデン（Ｍｏ）、スズ（Ｓｎ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）およびタングステン（Ｗ）からなる群のうちの少なくとも１種を表す。ｖ、ｗ、ｘおよびｙは、０．９≦ｖ≦１．１、０≦ｗ≦０．６、３．７≦ｘ≦４．１、０≦ｙ≦０．１の範囲内の値である。なお、リチウムの組成は充放電の状態によって異なり、ｖの値は完全放電状態における値を表している。）
（式中、Ｍ４は、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、マグネシウム（Ｍｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、ホウ素（Ｂ）、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）、鉄（Ｆｅ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、モリブデン（Ｍｏ）、スズ（Ｓｎ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）およびタングステン（Ｗ）からなる群のうちの少なくとも１種を表す。ｖ、ｗ、ｘおよびｙは、０．９≦ｖ≦１．１、０≦ｗ≦０．６、３．７≦ｘ≦４．１、０≦ｙ≦０．１の範囲内の値である。なお、リチウムの組成は充放電の状態によって異なり、ｖの値は完全放電状態における値を表している。）
ＬｉzＭ５ＰＯ4 ・・・（Ｅ）
（式中、Ｍ５は、コバルト（Ｃｏ）、マンガン（Ｍｎ）、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、マグネシウム（Ｍｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、ホウ素（Ｂ）、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、ニオブ（Ｎｂ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、モリブデン（Ｍｏ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、タングステン（Ｗ）およびジルコニウム（Ｚｒ）からなる群のうちの少なくとも１種を表す。ｚは、０．９≦ｚ≦１．１の範囲内の値である。なお、リチウムの組成は充放電の状態によって異なり、ｚの値は完全放電状態における値を表している。）
（式中、Ｍ５は、コバルト（Ｃｏ）、マンガン（Ｍｎ）、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、マグネシウム（Ｍｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、ホウ素（Ｂ）、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、ニオブ（Ｎｂ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、モリブデン（Ｍｏ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、タングステン（Ｗ）およびジルコニウム（Ｚｒ）からなる群のうちの少なくとも１種を表す。ｚは、０．９≦ｚ≦１．１の範囲内の値である。なお、リチウムの組成は充放電の状態によって異なり、ｚの値は完全放電状態における値を表している。）
上記正極材料は、リチウムと、コバルト、ニッケルおよびマンガンからなる群のうちの少なくとも１種とを含む、リチウム複合酸化物を含有する芯粒子を中心部として、この中心部の表面の少なくとも一部に、リンと、ニッケル、コバルト、マンガン、鉄、アルミニウム、マグネシウムおよび亜鉛からなる群のうちの少なくとも１種とを含む化合物を含有する表面層が設けられていることが好ましい。すなわち、この正極材料は、リチウム複合酸化物を含有し、表面に、被覆元素として、リンと、ニッケル、コバルト、マンガン、鉄、アルミニウム、マグネシウムおよび亜鉛からなる群のうちの少なくとも１種とを含んでいる。これにより、この正極材料は、高いエネルギー密度を得ることができると共に、化学的安定性またはリチウムイオンの入出力における反応性を向上させることができるようになっている。
表面層は、上述した被覆元素に加えて他の元素を含んでいてもよい。他の元素としては、リチウム、酸素（Ｏ）、またはリチウム複合酸化物を構成する元素などが挙げられる。表面層を構成する化合物は、１種でもよいが、２種以上を含んでいてもよい。被覆元素としてより好ましいのは、リンと、マンガン、マグネシウムおよびアルミニウムのうちの少なくとも１種である。より高い特性を得ることができるからである。被覆元素としてアルミニウムを含む場合には、表面におけるアルミニウムに対するリンの原子比（Ｐ／Ａｌ）は、０．３以上であることが好ましく、０．３５以上１２．７以下であればより好ましい。原子比が小さいと十分な効果を得ることができず、原子比が大きくなると改善効果が飽和するからである。
また、被覆元素の含有量は内部よりも表面の方が高く、被覆元素が表面から内部に向かって減少していくように存在していることが好ましい。より高い効果を得ることができるからである。表面層の量は、中心部に含まれるリチウム複合酸化物の質量に対して、０．２質量％以上５質量％以下の範囲内であることが好ましい。量が少ないと十分な効果を得ることができず、多すぎると容量が低下してしまうからである。さらに、表面層における被覆元素の好適な被覆量は、その被覆元素種によって異なり、被覆元素に例えばリンとマンガンとを含む場合には、リチウム複合酸化物に対して０．２ｍｏｌ％以上６．０ｍｏｌ％以下であることが好ましく、リンとマグネシウムとを含む場合には０．２ｍｏｌ％以上４．０ｍｏｌ％以下であることが好ましい。あるいは、被覆元素としてリンとアルミニウムとを含む場合には、リンとアルミニウムとを含む被覆元素が、リチウム複合酸化物に対して合計で０．２ｍｏｌ％以上６．０ｍｏｌ％以下であることが好ましい。いずれも、量が少ないと十分な効果を得ることができず、多すぎると容量が低下してしまうからである。
その他、リチウムを吸蔵および放出することが可能な正極材料としては、例えば、酸化チタン、酸化バナジウムまたは二酸化マンガン等の酸化物や、二硫化チタンまたは硫化モリブデン等の二硫化物や、セレン化ニオブ等のカルコゲン化物や、硫黄、ポリアニリンまたはポリチオフェン等の導電性高分子も挙げられる。もちろん、リチウムを吸蔵および放出することが可能な正極材料は、上記以外のものであってもよい。また、上記した一連の正極材料は、任意の組み合わせで２種以上混合されてもよい。
（結着剤）
結着剤としては、例えば、スチレンブタジエン系ゴム、フッ素系ゴムまたはエチレンプロピレンジエン等の合成ゴムや、ポリフッ化ビニリデン等の高分子材料、カルボキシメチルセルロースなどのセルロース等が挙げられる。これらは単独でもよいし、複数種が混合されてもよい。
結着剤としては、例えば、スチレンブタジエン系ゴム、フッ素系ゴムまたはエチレンプロピレンジエン等の合成ゴムや、ポリフッ化ビニリデン等の高分子材料、カルボキシメチルセルロースなどのセルロース等が挙げられる。これらは単独でもよいし、複数種が混合されてもよい。
（導電剤）
導電剤としては、例えば、黒鉛、カーボンブラック等の炭素材料が挙げられる。これらは単独でもよいし、複数種が混合されていてもよい。
導電剤としては、例えば、黒鉛、カーボンブラック等の炭素材料が挙げられる。これらは単独でもよいし、複数種が混合されていてもよい。
（負極）
負極３４は、一対の面を有する負極集電体３４Ａの両面に負極活物質層３４Ｂが設けられたものである。ただし、負極活物質層３４Ｂは、負極集電体３４Ａの片面だけに設けられていてもよい。負極集電体３４Ａとしては、例えば銅（Ｃｕ）箔、ニッケル箔またはステンレス箔等の金属箔を用いることができる。
負極３４は、一対の面を有する負極集電体３４Ａの両面に負極活物質層３４Ｂが設けられたものである。ただし、負極活物質層３４Ｂは、負極集電体３４Ａの片面だけに設けられていてもよい。負極集電体３４Ａとしては、例えば銅（Ｃｕ）箔、ニッケル箔またはステンレス箔等の金属箔を用いることができる。
負極活物質層３４Ｂは、負極活物質として、リチウムを吸蔵および放出することが可能な負極材料のいずれか１種または２種以上を含んでおり、必要に応じて、結着剤や導電剤等の他の材料を含んでいてもよい。この際、リチウムを吸蔵および放出することが可能な負極材料における充電可能な容量は正極３３の放電容量よりも大きくなっていることが好ましい。なお、結着剤および導電剤に関する詳細は、正極３３と同様である。
リチウムを吸蔵および放出することが可能な負極材料としては、例えば、黒鉛、難黒鉛化性炭素、易黒鉛化性炭素、熱分解炭素類、コークス類、ガラス状炭素類、有機高分子化合物焼成体、炭素繊維または活性炭などの炭素材料が挙げられる。このうち、コークス類には、ピッチコークス、ニードルコークスまたは石油コークスなどがある。有機高分子化合物焼成体というのは、フェノール樹脂やフラン樹脂などの高分子材料を適当な温度で焼成して炭素化したものをいい、一部には難黒鉛化性炭素または易黒鉛化性炭素に分類されるものもある。また、高分子材料としてはポリアセチレンまたはポリピロールなどがある。これら炭素材料は、充放電時に生じる結晶構造の変化が非常に少なく、高い充放電容量を得ることができると共に、良好なサイクル特性を得ることができるので好ましい。特に黒鉛は、電気化学当量が大きく、高いエネルギー密度を得ることができ好ましい。また、難黒鉛化性炭素は、優れた特性が得られるので好ましい。さらに、充放電電位が低いもの、具体的には充放電電位がリチウム金属に近いものが、電池の高エネルギー密度化を容易に実現することができるので好ましい。
リチウムを吸蔵および放出することが可能な負極材料としては、リチウムを吸蔵および放出することが可能であり、金属元素および半金属元素のうちの少なくとも１種を構成元素として含む材料も挙げられる。このような材料を用いれば、高いエネルギー密度を得ることができるからである。特に、炭素材料と共に用いるようにすれば、高エネルギー密度を得ることができると共に、優れたサイクル特性を得ることができるのでより好ましい。この負極材料は金属元素または半金属元素の単体でも合金でも化合物でもよく、またこれらの１種または２種以上の相を少なくとも一部に有するようなものでもよい。なお、本技術において、合金には２種以上の金属元素からなるものに加えて、１種以上の金属元素と１種以上の半金属元素とを含むものも含める。また、非金属元素を含んでいてもよい。その組織には固溶体、共晶（共融混合物）、金属間化合物またはそれらのうちの２種以上が共存するものがある。
この負極材料を構成する金属元素または半金属元素としては、例えば、マグネシウム（Ｍｇ）、ホウ素（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）、ケイ素（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、スズ（Ｓｎ）、鉛（Ｐｂ）、ビスマス（Ｂｉ）、カドミウム（Ｃｄ）、銀（Ａｇ）、亜鉛（Ｚｎ）、ハフニウム（Ｈｆ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、イットリウム（Ｙ）、パラジウム（Ｐｄ）または白金（Ｐｔ）が挙げられる。これらは結晶質のものでもアモルファスのものでもよい。
中でも、この負極材料としては、短周期型周期表における４Ｂ族の金属元素または半金属元素を構成元素として含むものが好ましく、特に好ましいのはケイ素（Ｓｉ）およびスズ（Ｓｎ）の少なくとも一方を構成元素として含むものである。ケイ素（Ｓｉ）およびスズ（Ｓｎ）は、リチウム（Ｌｉ）を吸蔵および放出する能力が大きく、高いエネルギー密度を得ることができるからである。
スズ（Ｓｎ）の合金としては、例えば、スズ（Ｓｎ）以外の第２の構成元素として、ケイ素（Ｓｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、マンガン（Ｍｎ）、亜鉛（Ｚｎ）、インジウム（Ｉｎ）、銀（Ａｇ）、チタン（Ｔｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、ビスマス（Ｂｉ）、アンチモン（Ｓｂ）、およびクロム（Ｃｒ）からなる群のうちの少なくとも１種を含むものが挙げられる。ケイ素（Ｓｉ）の合金としては、例えば、ケイ素（Ｓｉ）以外の第２の構成元素として、スズ（Ｓｎ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、マンガン（Ｍｎ）、亜鉛（Ｚｎ）、インジウム（Ｉｎ）、銀（Ａｇ）、チタン（Ｔｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、ビスマス（Ｂｉ）、アンチモン（Ｓｂ）およびクロム（Ｃｒ）からなる群のうちの少なくとも１種を含むものが挙げられる。
スズ（Ｓｎ）の化合物またはケイ素（Ｓｉ）の化合物としては、例えば、酸素（Ｏ）または炭素（Ｃ）を含むものが挙げられ、スズ（Ｓｎ）またはケイ素（Ｓｉ）に加えて、上述した第２の構成元素を含んでいてもよい。
リチウムを吸蔵および放出することが可能な負極材料としては、さらに、他の金属化合物または高分子材料が挙げられる。他の金属化合物としては、ＭｎＯ2、Ｖ2Ｏ5、Ｖ6Ｏ13などの酸化物、ＮｉＳ、ＭｏＳなどの硫化物、またはＬｉＮ3などのリチウム窒化物が挙げられ、高分子材料としてはポリアセチレン、ポリアニリンまたはポリピロールなどが挙げられる。
（電解質）
電解質３６は、非水溶媒および電解質塩を含む非水電解液と、非水電解液を保持する高分子化合物とを含むゲル状の電解質である。非水電解液、高分子化合物の詳細については、第１の実施の形態と同様であるため、詳細な説明を省略する。
電解質３６は、非水溶媒および電解質塩を含む非水電解液と、非水電解液を保持する高分子化合物とを含むゲル状の電解質である。非水電解液、高分子化合物の詳細については、第１の実施の形態と同様であるため、詳細な説明を省略する。
（セパレータ）
セパレータ３５は、正極３３と負極３４とを隔離し、両極の接触による電流の短絡を防止しつつ、リチウムイオンを通過させるものである。例えば、ポリエチレン（ＰＥ）またはポリプロピレン（ＰＰ）等のポリオレフィン系の材料よりなる多孔質膜により構成されている。セパレータは、２種以上の多孔質膜を積層した構造とされていてもよい。また、セパレータとして、ポリオレフィン系の材料よりなる多孔質膜上にポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）やポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等の多孔性の樹脂層を形成したものを用いてもよい。
セパレータ３５は、正極３３と負極３４とを隔離し、両極の接触による電流の短絡を防止しつつ、リチウムイオンを通過させるものである。例えば、ポリエチレン（ＰＥ）またはポリプロピレン（ＰＰ）等のポリオレフィン系の材料よりなる多孔質膜により構成されている。セパレータは、２種以上の多孔質膜を積層した構造とされていてもよい。また、セパレータとして、ポリオレフィン系の材料よりなる多孔質膜上にポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）やポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等の多孔性の樹脂層を形成したものを用いてもよい。
なお、多孔性ポリオレフィンフィルムとゲル状の電解質を併用した形のセパレータ３５に非水電解液を含浸させてもよい。すなわち、非水電解液を保持するための高分子化合物を表面に被着させたセパレータ３５を用いることができる。このようなセパレータ３５を用いることにより、後に電池作製工程においてセパレータ３５に非水電解液を含浸させた際に、セパレータ３５表面に電解質３６が形成される。このとき、非水電解液は、第１の実施の形態で説明した構成を有する。また、本技術では、セパレータ３５を用いず、第１の実施の形態で説明したゲル状の電解質を正極３３および負極３４を隔離する層として用いてもよい。
（非水電解質電池の製造方法）
この非水電解質電池は、例えば、以下の３種類の製造方法（第１〜第３の製造方法）によって製造される。
この非水電解質電池は、例えば、以下の３種類の製造方法（第１〜第３の製造方法）によって製造される。
（第１の製造方法）
第１の製造方法では、まず、以下のように正極３３および負極３４を製造する。
第１の製造方法では、まず、以下のように正極３３および負極３４を製造する。
正極材料と、結着剤と、導電剤とを混合して正極合剤を調製し、この正極合剤をＮ−メチル−２−ピロリドン等の溶剤に分散して混合液を調製する。次に、この正極合剤スラリーを正極集電体３３Ａに塗布し乾燥させたのち、ロールプレス機等により圧縮成型して正極活物質層３３Ｂを形成し、正極３３を得る。
負極材料と、結着剤とを混合して負極合剤を調製し、この負極合剤をＮ−メチル−２−ピロリドン等の溶剤に分散させて負極合剤スラリーとする。次に、この負極合剤スラリーを負極集電体３４Ａに塗布し溶剤を乾燥させたのち、ロールプレス機等により圧縮成型して負極活物質層３４Ｂを形成し、負極３４を得る。
次に、まず、第１の実施の形態で説明した非水電解液と、溶剤とを含む前駆溶液を調製する。この後、正極３３および負極３４のそれぞれの表面にこの前駆溶液を塗布した後、溶剤を揮発させて、電解質３６となるゲル状の電解質を形成する。続いて、正極集電体３３Ａおよび負極集電体３４Ａにそれぞれ正極リード３１および負極リード３２を取り付ける。ここで、正極リード３１および負極リード３２は、電解質３６の形成前に正極集電体３３および負極集電体３４に取り付けておくようにしてもよい。
続いて、電解質３６が設けられた正極３３と負極３４とをセパレータ３５を介して積層させてから長手方向に巻回し、その最外周部に保護テープ３７を接着させて巻回電極体３０を形成する。最後に、例えば２枚のフィルム状の外装部材４０の間に巻回電極体３０を挟み込んだ後、その外装部材４０の外縁部同士を熱融着等で接着させて減圧下で封止し、巻回電極体３０を封入する。このとき、正極リード３１および負極リード３２と外装部材４０との間に、密着フィルム４１を挿入する。これにより、非水電解質電池が完成する。
（第２の製造方法）
第２の製造方法では、まず、正極集電体３３Ａおよび負極集電体３４Ａにそれぞれ正極リード３１および負極リード３２を取り付ける。そして、正極３３と負極３４とをセパレータ３５を介して積層させてから長手方向に巻回し、その最外周部に保護テープ３７を接着させて巻回電極体３０を形成する。続いて、２枚のフィルム状の外装部材４０の間に巻回電極体３０を挟み込んだ後、一辺の外周縁部を除いた残りの外周縁部を熱融着等により接着させて、袋状の外装部材４０の内部に巻回電極体３０を収納する。
第２の製造方法では、まず、正極集電体３３Ａおよび負極集電体３４Ａにそれぞれ正極リード３１および負極リード３２を取り付ける。そして、正極３３と負極３４とをセパレータ３５を介して積層させてから長手方向に巻回し、その最外周部に保護テープ３７を接着させて巻回電極体３０を形成する。続いて、２枚のフィルム状の外装部材４０の間に巻回電極体３０を挟み込んだ後、一辺の外周縁部を除いた残りの外周縁部を熱融着等により接着させて、袋状の外装部材４０の内部に巻回電極体３０を収納する。
続いて、第１の実施の形態で説明した非水電解液と、この非水電解液を保持する高分子化合物の原料であるモノマーと、重合開始剤と、必要に応じて重合禁止剤等の他の材料とを含む電解質用組成物を調製して袋状の外装部材４０の内部に注入する。最後に、外装部材４０の開口部を熱融着等により封止し、モノマーを熱重合させて高分子化合物とすることにより、電解質３６となるゲル状の電解質を形成する。これにより、非水電解質電池が完成する。
（第３の製造方法）
第３の製造方法では、まず、セパレータ３５の両面に非水電解液を保持するための高分子化合物を塗布する。このセパレータ３５に塗布する高分子化合物としては、例えば、フッ化ビニリデンを成分とする重合体、すなわち単独重合体、共重合体または多元共重合体等が挙げられる。具体的には、ポリフッ化ビニリデンや、フッ化ビニリデンおよびヘキサフルオロプロピレンを成分とする二元系共重合体や、フッ化ビニリデン、ヘキサフルオロプロピレンおよびクロロトリフルオロエチレンを成分とする三元系共重合体等である。なお、高分子化合物は、上記したフッ化ビニリデンを成分とする重合体と共に、他の１種または２種以上の高分子化合物を含んでいてもよい。
第３の製造方法では、まず、セパレータ３５の両面に非水電解液を保持するための高分子化合物を塗布する。このセパレータ３５に塗布する高分子化合物としては、例えば、フッ化ビニリデンを成分とする重合体、すなわち単独重合体、共重合体または多元共重合体等が挙げられる。具体的には、ポリフッ化ビニリデンや、フッ化ビニリデンおよびヘキサフルオロプロピレンを成分とする二元系共重合体や、フッ化ビニリデン、ヘキサフルオロプロピレンおよびクロロトリフルオロエチレンを成分とする三元系共重合体等である。なお、高分子化合物は、上記したフッ化ビニリデンを成分とする重合体と共に、他の１種または２種以上の高分子化合物を含んでいてもよい。
次に、正極集電体３３Ａおよび負極集電体３４Ａにそれぞれ正極リード３１および負極リード３２を取り付ける。そして、正極３３と負極３４とをセパレータ３５を介して積層させてから長手方向に巻回し、その最外周部に保護テープ３７を接着させて巻回電極体３０を形成し、袋状の外装部材４０の内部に収容する。この後、第１の実施の形態で説明した非水電解液を外装部材４０の内部に注液し、外装部材４０の開口部を熱融着等により封止する。最後に、外装部材４０に加重をかけながら加熱し、高分子化合物を介してセパレータ３５を正極３３および負極３４に密着させる。これにより、非水電解液が高分子化合物に含浸し、電解質３６となるゲル状の電解質が形成され、これにより、非水電解質電池が完成する。
第３の製造方法では、第１の製造方法と比較して、非水電解質電池の膨れが抑制される。また、第３の製造方法では、第２の製造方法と比較して、高分子化合物の原料であるモノマーや溶媒等が電解質３６中にほとんど残らず、しかも高分子化合物の形成工程が良好に制御されるため、正極３３、負極３４およびセパレータ３５と電解質３６との間において十分な密着性が得られる。このため、第３の製造方法を用いることがより好ましい。
本技術の第２の実施の形態による非水電解質電池では、電解質３６を構成する非水電解液中に、環状アルキレンカーボネートと、式（１）で表されるジニトリル化合物とを含み、環状アルキレンカーボネートの含有量は、非水電解液の全質量に対して、８０質量％以上である構成とされている。この構成により、一対の正極および負極当たりの完全充電状態における開回路電圧を４．２５Ｖ以上４．５０Ｖ以下の範囲に設定しても、高温保存時でのガス発生を抑制し、電池膨れ等の変形を抑制すると共に、サイクル特性を改善することができる。
３．第３の実施の形態
本技術の第３の実施の形態による非水電解質電池について説明する。本技術の第３の実施の形態による非水電解質電池は、第２の実施の形態の電解質３６に、セラミックス粉を添加した構成とした点以外は、第２の実施の形態と同様である。したがって、以下では、第２の実施の形態と異なる点を中心にその構成を詳細に説明する。
本技術の第３の実施の形態による非水電解質電池について説明する。本技術の第３の実施の形態による非水電解質電池は、第２の実施の形態の電解質３６に、セラミックス粉を添加した構成とした点以外は、第２の実施の形態と同様である。したがって、以下では、第２の実施の形態と異なる点を中心にその構成を詳細に説明する。
（電解質）
本技術の第３の実施の形態による非水電解質電池では、電解質３６に、セラミックス粉が含有されている。すなわち、電解質３６は、非水溶媒および電解質塩を含む非水電解液と、非水電解液を保持する高分子化合物とを含むゲル状の電解質であり、このゲル状の電解質にセラミックス粉が含有されている。
本技術の第３の実施の形態による非水電解質電池では、電解質３６に、セラミックス粉が含有されている。すなわち、電解質３６は、非水溶媒および電解質塩を含む非水電解液と、非水電解液を保持する高分子化合物とを含むゲル状の電解質であり、このゲル状の電解質にセラミックス粉が含有されている。
電解質３６にセラミックス粉を含有させることにより、電解質３６の機械的強度が向上し、正極３３および負極３４の接触により電流の短絡が起きにくくなる。
一方、電解質３６にセラミックス粉を含有させると、電解質３６の導電率が低下する傾向にある。これに対して、電解質３６には、式（１）で表されるジニトリル化合物が含まれるため、式（１）で表されるジニトリル化合物が、正負極上の活性点と同様に、電解質中の支持塩に対しても配位してイオンの解離を促進させ、電解質３６の導電率を向上させることができる。すなわち、電解質３６中に含まれる式（１）で表されるジニトリル化合物によって、セラミックス粉を電解質３６に含有させることによって導電率が低下した分を補うことができる。
非水電解液中の式（１）で表されるジニトリル化合物は、用いる電解質塩のモル濃度に比例して、サイクル特性を妨げない範囲で、増量することがより好ましい。ただし、活物質や電解質塩に配位できるニトリル化合物のモル濃度を超えて増量することは、サイクルなどの電池特性を低下させるため好ましくない。以上の観点から、非水電解液中の式（１）で表されるジニトリル化合物の含有量は、非水電解液の全質量に対して、０．５質量％以上５質量％以下であることが好ましく、１質量％以上３質量％以下であることがより好ましい。
ジニトリル化合物がサイクル特性などの電池特性を妨げない範囲として、非水電解液中の電解質塩の含有量に対する式（１）で表されるジニトリル化合物の含有量の質量百分率（［ジニトリル化合物の質量／電解質塩の質量］×１００［％］）は、６．０％以上３６％以下であることが好ましく、８．０％以上３０％以下であることがより好ましく、８．０％以上２５％以下であることが特に好ましい。この範囲で、サイクル特性などの電池特性を妨げることなく、高温保存時のガス発生を効果的に抑制することができる。
本技術の第３の実施の形態による非水電解質電池は、第２の実施の形態と同様の効果を有する。
４．第４の実施の形態
本技術の第４の実施の形態による非水電解質電池について説明する。本技術の第４の実施の形態による非水電解質電池は、第１の実施の形態の非水電解液を高分子化合物に保持させたもの（電解質３６）に代えて、第１の実施の形態の非水電解液をそのまま用いた点以外は、第２の実施の形態による非水電解質電池と同様である。したがって、以下では、第２の実施の形態と異なる点を中心にその構成を詳細に説明する。
本技術の第４の実施の形態による非水電解質電池について説明する。本技術の第４の実施の形態による非水電解質電池は、第１の実施の形態の非水電解液を高分子化合物に保持させたもの（電解質３６）に代えて、第１の実施の形態の非水電解液をそのまま用いた点以外は、第２の実施の形態による非水電解質電池と同様である。したがって、以下では、第２の実施の形態と異なる点を中心にその構成を詳細に説明する。
（非水電解質電池の構成）
本技術の第４の実施の形態による非水電解質電池では、ゲル状の電解質３６の代わりに、非水電解液を用いている。したがって、巻回電極体３０は、電解質３６が省略された構成を有し、非水電解液がセパレータ３５に含浸されている。
本技術の第４の実施の形態による非水電解質電池では、ゲル状の電解質３６の代わりに、非水電解液を用いている。したがって、巻回電極体３０は、電解質３６が省略された構成を有し、非水電解液がセパレータ３５に含浸されている。
（非水電解質電池の製造方法）
この非水電解質電池は、例えば、以下のように製造する。
この非水電解質電池は、例えば、以下のように製造する。
まず、例えば正極活物質と結着剤と導電剤とを混合して正極合剤を調製し、Ｎ−メチル−２−ピロリドンなどの溶剤に分散させることにより正極合剤スラリーを作製する。次に、この正極合剤スラリーを両面に塗布し、乾燥させ圧縮成型して正極活物質層３３Ｂを形成し正極３３を作製する。次に、例えば正極集電体３３Ａに正極リード３１を、例えば超音波溶接、スポット溶接などにより接合する。
また、例えば負極材料と結着剤とを混合して負極合剤を調製し、Ｎ−メチル−２−ピロリドンなどの溶剤に分散させることにより負極合剤スラリーを作製する。次に、この負極合剤スラリーを負極集電体３４Ａの両面に塗布し乾燥させ、圧縮成型して負極活物質層３４Ｂを形成し、負極３４を作製する。次に、例えば負極集電体３４Ａに負極リード３２を例えば超音波溶接、スポット溶接などにより接合する。
続いて、正極３３と負極３４とをセパレータ３５を介して巻回して外装部材４０の内部に挟み込んだのち、外装部材４０の内部に、第１の実施の形態による非水電解液を注入し、外装部材４０を密閉する。これにより、図１および図２に示す非水電解質電池が得られる。
本技術の第４の実施の形態による非水電解質電池は、第２の実施の形態と同様の効果を有する。
５．第５の実施の形態
（電池パックの例）
図３は、本技術の非水電解質二次電池（以下、二次電池と適宜称する）を電池パックに適用した場合の回路構成例を示すブロック図である。電池パックは、組電池３０１、外装、充電制御スイッチ３０２ａと、放電制御スイッチ３０３ａ、を備えるスイッチ部３０４、電流検出抵抗３０７、温度検出素子３０８、制御部３１０を備えている。
（電池パックの例）
図３は、本技術の非水電解質二次電池（以下、二次電池と適宜称する）を電池パックに適用した場合の回路構成例を示すブロック図である。電池パックは、組電池３０１、外装、充電制御スイッチ３０２ａと、放電制御スイッチ３０３ａ、を備えるスイッチ部３０４、電流検出抵抗３０７、温度検出素子３０８、制御部３１０を備えている。
また、電池パックは、正極端子３２１および負極端子３２２を備え、充電時には正極端子３２１および負極端子３２２がそれぞれ充電器の正極端子、負極端子に接続され、充電が行われる。また、電子機器使用時には、正極端子３２１および負極端子３２２がそれぞれ電子機器の正極端子、負極端子に接続され、放電が行われる。
組電池３０１は、複数の二次電池３０１ａを直列および／または並列に接続してなる。この二次電池３０１ａは本技術の二次電池である。なお、図３では、６つの二次電池３０１ａが、２並列３直列（２Ｐ３Ｓ）に接続された場合が例として示されているが、その他、ｎ並列ｍ直列（ｎ,ｍは整数）のように、どのような接続方法でもよい。
スイッチ部３０４は、充電制御スイッチ３０２ａおよびダイオード３０２ｂ、ならびに放電制御スイッチ３０３ａおよびダイオード３０３ｂを備え、制御部３１０によって制御される。ダイオード３０２ｂは、正極端子３２１から組電池３０１の方向に流れる充電電流に対して逆方向で、負極端子３２２から組電池３０１の方向に流れる放電電流に対して順方向の極性を有する。ダイオード３０３ｂは、充電電流に対して順方向で、放電電流に対して逆方向の極性を有する。尚、例では＋側にスイッチ部を設けているが、−側に設けても良い。
充電制御スイッチ３０２ａは、電池電圧が過充電検出電圧となった場合にＯＦＦされて、組電池３０１の電流経路に充電電流が流れないように充放電制御部によって制御される。充電制御スイッチのＯＦＦ後は、ダイオード３０２ｂを介することによって放電のみが可能となる。また、充電時に大電流が流れた場合にＯＦＦされて、組電池３０１の電流経路に流れる充電電流を遮断するように、制御部３１０によって制御される。
放電制御スイッチ３０３ａは、電池電圧が過放電検出電圧となった場合にＯＦＦされて、組電池３０１の電流経路に放電電流が流れないように制御部３１０によって制御される。放電制御スイッチ３０３ａのＯＦＦ後は、ダイオード３０３ｂを介することによって充電のみが可能となる。また、放電時に大電流が流れた場合にＯＦＦされて、組電池３０１の電流経路に流れる放電電流を遮断するように、制御部３１０によって制御される。
温度検出素子３０８は例えばサーミスタであり、組電池３０１の近傍に設けられ、３０１組電池３０１の温度を測定して測定温度を制御部３１０に供給する。電圧検出部３１１は、組電池３０１およびそれを構成する各二次電池３０１ａの電圧を測定し、この測定電圧をＡ／Ｄ変換して、制御部３１０に供給する。電流測定部３１３は、電流検出抵抗３０７を用いて電流を測定し、この測定電流を制御部３１０に供給する。
スイッチ制御部３１４は、電圧検出部３１１および電流測定部３１３から入力された電圧および電流を基に、スイッチ部３０４の充電制御スイッチ３０２ａおよび放電制御スイッチ３０３ａを制御する。スイッチ制御部３１４は、二次電池３０１ａのいずれかの電圧が過充電検出電圧もしくは過放電検出電圧以下になったとき、また、大電流が急激に流れたときに、スイッチ部３０４に制御信号を送ることにより、過充電および過放電、過電流充放電を防止する。
ここで、例えば、二次電池がリチウムイオン二次電池の場合、過充電検出電圧が例えば４．２０Ｖ±０．０５Ｖと定められ、過放電検出電圧が例えば２．４Ｖ±０．１Ｖと定められる。
充放電スイッチは、例えばＭＯＳＦＥＴ等の半導体スイッチを使用できる。この場合ＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオードがダイオード３０２ｂおよび３０３ｂとして機能する。充放電スイッチとして、Ｐチャンネル型ＦＥＴを使用した場合は、スイッチ制御部３１４は、充電制御スイッチ３０２ａおよび放電制御スイッチ３０３ａのそれぞれのゲートに対して、制御信号ＤＯおよびＣＯをそれぞれ供給する。充電制御スイッチ３０２ａおよび放電制御スイッチ３０３ａはＰチャンネル型である場合、ソース電位より所定値以上低いゲート電位によってＯＮする。すなわち、通常の充電および放電動作では、制御信号ＣＯおよびＤＯをローレベルとし、充電制御スイッチ３０２ａおよび放電制御スイッチ３０３ａをＯＮ状態とする。
そして、例えば過充電もしくは過放電の際には、制御信号ＣＯおよびＤＯをハイレベルとし、充電制御スイッチ３０２ａおよび放電制御スイッチ３０３ｂをＯＦＦ状態とする。
メモリ３１７は、ＲＡＭやＲＯＭからなり例えば不揮発性メモリであるＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable Read Only Memory）等からなる。メモリ３１７では、制御部３１０で演算された数値や 、製造工程の段階で測定された各二次電池３０１ａの初期状態における電池の内部抵抗値等が予め記憶され、また適宜、書き換えも可能である。 （また、二次電池３０１ａの満充電容量を記憶させておくことで、制御部３１０とともに例えば残容量を算出することができる。
温度検出部３１８では、温度検出素子３０８を用いて温度を測定し、異常発熱時に充放電制御を行ったり、残容量の算出における補正を行う。
６．第６の実施の形態
上述した本技術の非水電解質電池およびこれを用いた電池パックは、例えば電子機器や電動車両、蓄電装置等の機器に搭載又は電力を供給するために使用することができる。
上述した本技術の非水電解質電池およびこれを用いた電池パックは、例えば電子機器や電動車両、蓄電装置等の機器に搭載又は電力を供給するために使用することができる。
電子機器として、例えばノート型パソコン、ＰＤＡ（携帯情報端末）、携帯電話、コードレスフォン子機、ビデオムービー、デジタルスチルカメラ、電子書籍、電子辞書、音楽プレイヤー、ラジオ、ヘッドホン、ゲーム機、ナビゲーションシステム、メモリーカード、ペースメーカー、補聴器、電動工具、電気シェーバー、冷蔵庫、 エアコン、テレビ、ステレオ、温水器、電子レンジ、食器洗い器、洗濯機、乾燥器、照明機器、玩具、医療機器、ロボット、ロードコンディショナー、信号機等が挙げられる。
また、電動車両としては鉄道車両、ゴルフカート、電動カート、電気自動車（ハイブリッド自動車を含む）等が挙げられ、これらの駆動用電源又は補助用電源として用いられる。
蓄電装置としては、住宅をはじめとする建築物用又は発電設備用の電力貯蔵用電源等が挙げられる。
以下では、上述した適用例のうち、上述した本技術の非水電解質電池を適用した蓄電装置を用いた蓄電システムの具体例を説明する。
この蓄電システムは、例えば下記の様な構成が挙げられる。第１の蓄電システムは、再生可能エネルギーから発電を行う発電装置によって蓄電装置が充電される蓄電システムである。第２の蓄電システムは、蓄電装置を有し、蓄電装置に接続される電子機器に電力を供給する蓄電システムである。第３の蓄電システムは、蓄電装置から、電力の供給を受ける電子機器である。これらの蓄電システムは、外部の電力供給網と協働して電力の効率的な供給を図るシステムとして実施される。
さらに、第４の蓄電システムは、蓄電装置から電力の供給を受けて車両の駆動力に変換する変換装置と、蓄電装置に関する情報に基いて車両制御に関する情報処理を行なう制御装置とを有する電動車両である。第５の蓄電システムは、他の機器とネットワークを介して信号を送受信する電力情報送受信部とを備え、送受信部が受信した情報に基づき、上述した蓄電装置の充放電制御を行う電力システムである。第６の蓄電システムは、上述した蓄電装置から、電力の供給を受け、または発電装置または電力網から蓄電装置に電力を供給する電力システムである。以下、蓄電システムについて説明する。
（６−１）応用例としての住宅における蓄電システム
本技術の非水電解質電池を用いた蓄電装置を住宅用の蓄電システムに適用した例について、図４を参照して説明する。例えば住宅１０１用の蓄電システム１００においては、火力発電１０２ａ、原子力発電１０２ｂ、水力発電１０２ｃ等の集中型電力系統１０２から電力網１０９、情報網１１２、スマートメータ１０７、パワーハブ１０８等を介し、電力が蓄電装置１０３に供給される。これと共に、家庭内発電装置１０４等の独立電源から電力が蓄電装置１０３に供給される。蓄電装置１０３に供給された電力が蓄電される。蓄電装置１０３を使用して、住宅１０１で使用する電力が給電される。住宅１０１に限らずビルに関しても同様の蓄電システムを使用できる。
本技術の非水電解質電池を用いた蓄電装置を住宅用の蓄電システムに適用した例について、図４を参照して説明する。例えば住宅１０１用の蓄電システム１００においては、火力発電１０２ａ、原子力発電１０２ｂ、水力発電１０２ｃ等の集中型電力系統１０２から電力網１０９、情報網１１２、スマートメータ１０７、パワーハブ１０８等を介し、電力が蓄電装置１０３に供給される。これと共に、家庭内発電装置１０４等の独立電源から電力が蓄電装置１０３に供給される。蓄電装置１０３に供給された電力が蓄電される。蓄電装置１０３を使用して、住宅１０１で使用する電力が給電される。住宅１０１に限らずビルに関しても同様の蓄電システムを使用できる。
住宅１０１には、発電装置１０４、電力消費装置１０５、蓄電装置１０３、各装置を制御する制御装置１１０、スマートメータ１０７、各種情報を取得するセンサ１１１が設けられている。各装置は、電力網１０９および情報網１１２によって接続されている。発電装置１０４として、太陽電池、燃料電池等が利用され、発電した電力が電力消費装置１０５および／または蓄電装置１０３に供給される。電力消費装置１０５は、冷蔵庫１０５ａ、空調装置１０５ｂ、テレビジョン受信機１０５ｃ、風呂１０５ｄ等である。さらに、電力消費装置１０５には、電動車両１０６が含まれる。電動車両１０６は、電気自動車１０６ａ、ハイブリッドカー１０６ｂ、電気バイク１０６ｃである。
蓄電装置１０３に対して、本技術の非水電解質電池が適用される。本技術の非水電解質電池は、例えば上述したリチウムイオン二次電池によって構成されていてもよい。スマートメータ１０７は、商用電力の使用量を測定し、測定された使用量を、電力会社に送信する機能を備えている。電力網１０９は、直流給電、交流給電、非接触給電の何れか一つまたは複数を組み合わせても良い。
各種のセンサ１１１は、例えば人感センサ、照度センサ、物体検知センサ、消費電力センサ、振動センサ、接触センサ、温度センサ、赤外線センサ等である。各種のセンサ１１１により取得された情報は、制御装置１１０に送信される。センサ１１１からの情報によって、気象の状態、人の状態等が把握されて電力消費装置１０５を自動的に制御してエネルギー消費を最小とすることができる。さらに、制御装置１１０は、住宅１０１に関する情報をインターネットを介して外部の電力会社等に送信することができる。
パワーハブ１０８によって、電力線の分岐、直流交流変換等の処理がなされる。制御装置１１０と接続される情報網１１２の通信方式としては、ＵＡＲＴ(Universal Asynchronous Receiver-Transceiver:非同期シリアル通信用送受信回路）等の通信インターフェースを使う方法、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、ＺｉｇＢｅｅ、Ｗｉ−Ｆｉ等の無線通信規格によるセンサーネットワークを利用する方法がある。Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ方式は、マルチメディア通信に適用され、一対多接続の通信を行うことができる。ＺｉｇＢｅｅは、ＩＥＥＥ(Institute of Electrical and Electronics Engineers) ８０２．１５．４の物理層を使用するものである。ＩＥＥＥ８０２．１５．４は、ＰＡＮ(Personal Area Network) またはＷ(Wireless)ＰＡＮと呼ばれる短距離無線ネットワーク規格の名称である。
制御装置１１０は、外部のサーバ１１３と接続されている。このサーバ１１３は、住宅１０１、電力会社、サービスプロバイダーの何れかによって管理されていても良い。サーバ１１３が送受信する情報は、たとえば、消費電力情報、生活パターン情報、電力料金、天気情報、天災情報、電力取引に関する情報である。これらの情報は、家庭内の電力消費装置（たとえばテレビジョン受信機）から送受信しても良いが、家庭外の装置（たとえば、携帯電話機等）から送受信しても良い。これらの情報は、表示機能を持つ機器、たとえば、テレビジョン受信機、携帯電話機、ＰＤＡ(Personal Digital Assistants)等に、表示されても良い。
各部を制御する制御装置１１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit ）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）等で構成され、この例では、蓄電装置１０３に格納されている。制御装置１１０は、蓄電装置１０３、家庭内発電装置１０４、電力消費装置１０５、各種のセンサ１１１、サーバ１１３と情報網１１２により接続され、例えば、商用電力の使用量と、発電量とを調整する機能を有している。なお、その他にも、電力市場で電力取引を行う機能等を備えていても良い。
以上のように、電力が火力１０２ａ、原子力１０２ｂ、水力１０２ｃ等の集中型電力系統１０２のみならず、家庭内発電装置１０４（太陽光発電、風力発電）の発電電力を蓄電装置１０３に蓄えることができる。したがって、家庭内発電装置１０４の発電電力が変動しても、外部に送出する電力量を一定にしたり、または、必要なだけ放電するといった制御を行うことができる。例えば、太陽光発電で得られた電力を蓄電装置１０３に蓄えると共に、夜間は料金が安い深夜電力を蓄電装置１０３に蓄え、昼間の料金が高い時間帯に蓄電装置１０３によって蓄電した電力を放電して利用するといった使い方もできる。
なお、この例では、制御装置１１０が蓄電装置１０３内に格納される例を説明したが、スマートメータ１０７内に格納されても良いし、単独で構成されていても良い。さらに、蓄電システム１００は、集合住宅における複数の家庭を対象として用いられてもよいし、複数の戸建て住宅を対象として用いられてもよい。
（６−２）応用例としての車両における蓄電システム
本技術を車両用の蓄電システムに適用した例について、図５を参照して説明する。図５に、本技術が適用されるシリーズハイブリッドシステムを採用するハイブリッド車両の構成の一例を概略的に示す。シリーズハイブリッドシステムはエンジンで動かす発電機で発電された電力、あるいはそれをバッテリーに一旦貯めておいた電力を用いて、電力駆動力変換装置で走行する車である。
本技術を車両用の蓄電システムに適用した例について、図５を参照して説明する。図５に、本技術が適用されるシリーズハイブリッドシステムを採用するハイブリッド車両の構成の一例を概略的に示す。シリーズハイブリッドシステムはエンジンで動かす発電機で発電された電力、あるいはそれをバッテリーに一旦貯めておいた電力を用いて、電力駆動力変換装置で走行する車である。
このハイブリッド車両２００には、エンジン２０１、発電機２０２、電力駆動力変換装置２０３、駆動輪２０４ａ、駆動輪２０４ｂ、車輪２０５ａ、車輪２０５ｂ、バッテリー２０８、車両制御装置２０９、各種センサ２１０、充電口２１１が搭載されている。バッテリー２０８に対して、上述した本技術の非水電解質電池が適用される。
ハイブリッド車両２００は、電力駆動力変換装置２０３を動力源として走行する。電力駆動力変換装置２０３の一例は、モータである。バッテリー２０８の電力によって電力駆動力変換装置２０３が作動し、この電力駆動力変換装置２０３の回転力が駆動輪２０４ａ、２０４ｂに伝達される。なお、必要な個所に直流−交流（ＤＣ−ＡＣ）あるいは逆変換（ＡＣ−ＤＣ変換）を用いることによって、電力駆動力変換装置２０３が交流モータでも直流モータでも適用可能である。各種センサ２１０は、車両制御装置２０９を介してエンジン回転数を制御したり、図示しないスロットルバルブの開度（スロットル開度）を制御したりする。各種センサ２１０には、速度センサ、加速度センサ、エンジン回転数センサ等が含まれる。
エンジン２０１の回転力は発電機２０２に伝えられ、その回転力によって発電機２０２により生成された電力をバッテリー２０８に蓄積することが可能である。
図示しない制動機構によりハイブリッド車両２００が減速すると、その減速時の抵抗力が電力駆動力変換装置２０３に回転力として加わり、この回転力によって電力駆動力変換装置２０３により生成された回生電力がバッテリー２０８に蓄積される。
バッテリー２０８は、ハイブリッド車両２００の外部の電源に接続されることで、その外部電源から充電口２１１を入力口として電力供給を受け、受けた電力を蓄積することも可能である。
図示しないが、二次電池に関する情報に基いて車両制御に関する情報処理を行なう情報処理装置を備えていても良い。このような情報処理装置としては、例えば、電池の残量に関する情報に基づき、電池残量表示を行う情報処理装置等がある。
なお、以上は、エンジンで動かす発電機で発電された電力、或いはそれをバッテリーに一旦貯めておいた電力を用いて、モータで走行するシリーズハイブリッド車を例として説明した。しかしながら、エンジンとモータの出力がいずれも駆動源とし、エンジンのみで走行、モータのみで走行、エンジンとモータ走行という３つの方式を適宜切り替えて使用するパラレルハイブリッド車に対しても本技術は有効に適用可能である。さらに、エンジンを用いず駆動モータのみによる駆動で走行する所謂、電動車両に対しても本技術は有効に適用可能である。
本技術の具体的な実施例について詳細に説明するが、本技術はこれに限定されるものではない。
なお、以下の実施例および比較例で使用したジニトリル化合物は以下のとおりである。
化Ａ：マロノニトリル
化Ｂ：スクシノニトリル
化Ｃ：グルタロニトリル
化Ｄ：アジポニトリル
化Ｅ：スベロニトリル
化Ｆ：セバコニトリル
化Ｇ：ドデカンジニトリル
なお、以下の実施例および比較例で使用したジニトリル化合物は以下のとおりである。
化Ａ：マロノニトリル
化Ｂ：スクシノニトリル
化Ｃ：グルタロニトリル
化Ｄ：アジポニトリル
化Ｅ：スベロニトリル
化Ｆ：セバコニトリル
化Ｇ：ドデカンジニトリル
＜実施例１−１＞
以下の手順により、負極活物質として、炭素材料であるＭＣＭＢ（メソカーボンマイクロビーズ）系黒鉛を用いて、図１および図２に示したラミネート型の二次電池を作製した。
以下の手順により、負極活物質として、炭素材料であるＭＣＭＢ（メソカーボンマイクロビーズ）系黒鉛を用いて、図１および図２に示したラミネート型の二次電池を作製した。
まず、正極活物質としてコバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ2）９４質量部と、導電剤としてグラファイト３質量部と、結着剤としてポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）３質量部とを均質に混合してＮ−メチルピロリドンを添加し、正極合剤スラリーを得た。
次に、得られた正極合剤スラリーを、正極集電体となる厚み１０μｍのアルミニウム箔上の両面に均一に塗布し、乾燥して片面当たり１６ｍｇ／ｃｍ2の正極合剤層を形成した。これを幅５０ｍｍ、長さ３００ｍｍの形状に切断して正極を作成した。
また、負極活物質としてＭＣＭＢ（メソカーボンマイクロビーズ）系黒鉛９７質量部と、結着剤としてＰＶｄＦ３質量部とを均質に混合してＮ−メチルピロリドンを添加し負極合剤スラリー得た。
次に、得られた負極合剤スラリーを、負極集電体となる厚み１０μｍの銅箔上の両面に均一に塗布し、乾燥して片面当たり１０ｍｇ／ｃｍ2の負極合剤層を形成した。これを幅５０ｍｍ、長さ３００ｍｍの形状に切断して負極を作成した。
電解液組成（ＥＣ／ＰＣ／ＶＣ／化Ａ／電解質塩＝４５．２７５質量％／４５．２７５質量％／１質量％／０．０５質量％／８．４質量％）の電解液を、以下のように調製した。まず、エチレンカーボネート（ＥＣ）／プロピレンカーボネート（ＰＣ）＝１／１（質量比）で混合した主溶媒に六フッ化リン酸リチウムを０．６ｍｏｌ／ｋｇ（８．４質量％）溶解し、更にビニレンカーボネート（ＶＣ）を１質量％、化Ａを０．０５質量％になるように混合し、これにより電解液を得た。
正極と負極とを、厚さ９μｍの微多孔性ポリエチレンフィルムからなるセパレータを介して巻回した後、アルミニウムラミネートフィルムからなる袋状の外装部材に入れたのち、電解液を２ｇ注液し、その後、袋を熱融着して実施例１−１のラミネート型電池を作製した。
＜実施例１−２〜実施例１−８＞
電解液の調製の際、主溶媒の組成、その他の溶媒の組成および化Ａの組成を表１に示すようにした点以外は、実施例１−１と同様にして、ラミネート型電池を作製した。
電解液の調製の際、主溶媒の組成、その他の溶媒の組成および化Ａの組成を表１に示すようにした点以外は、実施例１−１と同様にして、ラミネート型電池を作製した。
＜実施例１−９〜実施例１−１３＞
電解液の調製の際、主溶媒の組成、その他の溶媒の組成および化Ａの組成を表１に示すようにした点以外は、実施例１−１と同様にして、ラミネート型電池を作製した。
電解液の調製の際、主溶媒の組成、その他の溶媒の組成および化Ａの組成を表１に示すようにした点以外は、実施例１−１と同様にして、ラミネート型電池を作製した。
＜実施例１−１４〜実施例１−１５＞
ビニレンカーボネート（ＶＣ）の代わりに、フルオロエチレンカーボネート（ＦＥＣ）またはジフルオロエチレンカーボネート（ＤＦＥＣ）を用いた電解液組成とした。すなわち、電解液の調製の際、主溶媒の組成、その他の溶媒の組成および化Ａの組成を表１に示すようにした点以外は、実施例１−１と同様にして、ラミネート型電池を作製した。
ビニレンカーボネート（ＶＣ）の代わりに、フルオロエチレンカーボネート（ＦＥＣ）またはジフルオロエチレンカーボネート（ＤＦＥＣ）を用いた電解液組成とした。すなわち、電解液の調製の際、主溶媒の組成、その他の溶媒の組成および化Ａの組成を表１に示すようにした点以外は、実施例１−１と同様にして、ラミネート型電池を作製した。
＜実施例１−１６〜実施例１−１９＞
電解液の調製の際、主溶媒の組成、その他の溶媒の組成および化Ａの組成を表１に示すようにした点以外は、実施例１−１と同様にして、ラミネート型電池を作製した。
電解液の調製の際、主溶媒の組成、その他の溶媒の組成および化Ａの組成を表１に示すようにした点以外は、実施例１−１と同様にして、ラミネート型電池を作製した。
＜実施例１−２０〜実施例１−２１＞
電解液の調製の際、主溶媒の組成、その他の溶媒の組成および化Ａの組成を表１に示すようにした点以外は、実施例１−１と同様にして、ラミネート型電池を作製した。
電解液の調製の際、主溶媒の組成、その他の溶媒の組成および化Ａの組成を表１に示すようにした点以外は、実施例１−１と同様にして、ラミネート型電池を作製した。
＜実施例１−２２〜実施例１−２３＞
電解液の調製の際、主溶媒の組成、その他の溶媒の組成および化Ａの組成を表１に示すようにした点以外は、実施例１−１と同様にして、ラミネート型電池を作製した。
電解液の調製の際、主溶媒の組成、その他の溶媒の組成および化Ａの組成を表１に示すようにした点以外は、実施例１−１と同様にして、ラミネート型電池を作製した。
＜比較例１−１＞
ニトリル化合物を添加しない電解液組成とした。すなわち、電解液の調製の際、主溶媒の組成、その他の溶媒の組成および化Ａの組成を表１に示すようにした点以外は、実施例１−１と同様にして、ラミネート型電池を作製した。
ニトリル化合物を添加しない電解液組成とした。すなわち、電解液の調製の際、主溶媒の組成、その他の溶媒の組成および化Ａの組成を表１に示すようにした点以外は、実施例１−１と同様にして、ラミネート型電池を作製した。
＜比較例１−２＞
ビニレンカーボネート（ＶＣ）およびニトリル化合物を添加しない電解液組成とした。すなわち、電解液の調製の際、主溶媒の組成、その他の溶媒の組成および化Ａの組成を表１に示すようにした点以外は、実施例１−１と同様にして、ラミネート型電池を作製した。
ビニレンカーボネート（ＶＣ）およびニトリル化合物を添加しない電解液組成とした。すなわち、電解液の調製の際、主溶媒の組成、その他の溶媒の組成および化Ａの組成を表１に示すようにした点以外は、実施例１−１と同様にして、ラミネート型電池を作製した。
＜比較例１−３＞
化Ａを増量し、その分、主溶媒のエチレンカーボネート（ＥＣ）およびプロピレンカーボネート（ＰＣ）を減量した。すなわち、電解液の調製の際、主溶媒の組成、その他の溶媒の組成および化Ａの組成を表１に示すようにした点以外は、実施例１−１と同様にして、ラミネート型電池を作製した。
化Ａを増量し、その分、主溶媒のエチレンカーボネート（ＥＣ）およびプロピレンカーボネート（ＰＣ）を減量した。すなわち、電解液の調製の際、主溶媒の組成、その他の溶媒の組成および化Ａの組成を表１に示すようにした点以外は、実施例１−１と同様にして、ラミネート型電池を作製した。
＜比較例１−４＞
鎖状カーボネートであるエチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）を添加し、その分、エチレンカーボネート（ＥＣ）およびプロピレンカーボネート（ＰＣ）を減量した。すなわち、電解液の調製の際、主溶媒の組成、その他の溶媒の組成および化Ａの組成を表１に示すようにした点以外は、実施例１−１と同様にして、ラミネート型電池を作製した。
鎖状カーボネートであるエチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）を添加し、その分、エチレンカーボネート（ＥＣ）およびプロピレンカーボネート（ＰＣ）を減量した。すなわち、電解液の調製の際、主溶媒の組成、その他の溶媒の組成および化Ａの組成を表１に示すようにした点以外は、実施例１−１と同様にして、ラミネート型電池を作製した。
＜実施例１−２４〜実施例１−２８、比較例１−５〜比較例１−８＞
電解液の調製の際、主溶媒の組成、その他の溶媒の組成および化Ａの組成を表１に示すようにし、充電の上限電圧を４．３０Ｖを設定した点以外、実施例１−１と同様にして、ラミネート型電池を作製した。
電解液の調製の際、主溶媒の組成、その他の溶媒の組成および化Ａの組成を表１に示すようにし、充電の上限電圧を４．３０Ｖを設定した点以外、実施例１−１と同様にして、ラミネート型電池を作製した。
＜実施例１−２９〜実施例１−３３、比較例１−９〜比較例１−１２＞
電解液の調製の際、主溶媒の組成、その他の溶媒の組成および化Ａの組成を表１に示すようにし、充電の上限電圧を４．３５Ｖを設定した点以外、実施例１−１と同様にして、ラミネート型電池を作製した。
電解液の調製の際、主溶媒の組成、その他の溶媒の組成および化Ａの組成を表１に示すようにし、充電の上限電圧を４．３５Ｖを設定した点以外、実施例１−１と同様にして、ラミネート型電池を作製した。
（評価）
実施例１−１〜実施例１−３３および比較例１−１〜比較例１−１２の各ラミネート型電池について、以下の評価を行った。
実施例１−１〜実施例１−３３および比較例１−１〜比較例１−１２の各ラミネート型電池について、以下の評価を行った。
（初期容量および高温サイクル試験）
最初に、各電池を２３℃の雰囲気中において０．２Ｃの電流で２サイクル充放電させて、２サイクル目の放電容量を測定した。続いて、２３℃の雰囲気中において３００サイクルの充放電を繰り返し、２サイクル目の放電容量に対する３００サイクルにおける放電容量維持率（サイクル維持率）を、（３００サイクル目の放電容量／２サイクル目の放電容量）×１００（％）として求めた。充放電条件としては、０．２Ｃの電流で表１に記載の上限電圧まで定電流定電圧充電し、さらに上限電圧での定電圧で電流値が０．０５Ｃに達するまで充電したのち、０．２Ｃの電流で終止電圧３．０Ｖまで定電流放電した。この「０．２Ｃ」とは、理論容量を５時間で放電しきる電流値である。
最初に、各電池を２３℃の雰囲気中において０．２Ｃの電流で２サイクル充放電させて、２サイクル目の放電容量を測定した。続いて、２３℃の雰囲気中において３００サイクルの充放電を繰り返し、２サイクル目の放電容量に対する３００サイクルにおける放電容量維持率（サイクル維持率）を、（３００サイクル目の放電容量／２サイクル目の放電容量）×１００（％）として求めた。充放電条件としては、０．２Ｃの電流で表１に記載の上限電圧まで定電流定電圧充電し、さらに上限電圧での定電圧で電流値が０．０５Ｃに達するまで充電したのち、０．２Ｃの電流で終止電圧３．０Ｖまで定電流放電した。この「０．２Ｃ」とは、理論容量を５時間で放電しきる電流値である。
（高温保存時の膨れの測定）
初回容量測定後の各電池を、２３℃の雰囲気中において表１に記載の電圧を上限として３時間充電した後、充電状態において９０℃の恒温槽中に４時間保存し、保存後の電池厚さと保存前の電池厚さとの差から、高温保存時のセル厚の増加率（高温保存時セル厚変化）を求めた。
初回容量測定後の各電池を、２３℃の雰囲気中において表１に記載の電圧を上限として３時間充電した後、充電状態において９０℃の恒温槽中に４時間保存し、保存後の電池厚さと保存前の電池厚さとの差から、高温保存時のセル厚の増加率（高温保存時セル厚変化）を求めた。
評価結果を表１に示す。
表１から以下のことがわかる。実施例１−１〜実施例１−２３では、電解液中に、環状アルキレンカーボネートを８０質量％以上含有し、化Ａのような式（１）で表されるジニトリル化合物を含有するため、高温保存時の膨れ特性およびサイクル特性の両方を良好な特性とすることができた。
一方、比較例１−１では、電解液中に、環状アルキレンカーボネートを８０質量％以上含有するが、化Ａのような式（１）で表されるジニトリル化合物を含有していないため、実施例１−１〜実施例１−８に比べると、高温保存時の膨れ特性およびサイクル特性の両方を良好な特性とすることができなかった。特に、比較例１−１では、実施例１−１〜実施例１−８に比べて、高温保存時の膨れ特性が悪化した。同様に、比較例１−２では、電解液中に、環状アルキレンカーボネートを８０質量％以上含有するが、式（１）で表されるジニトリル化合物を含有していないため、実施例１−９〜実施例１−１３に比べると、高温保存時の膨れ特性およびサイクル特性の両方を良好な特性とすることができなかった。特に、比較例１−２では、実施例１−９〜実施例１−１３に比べて、高温保存時の膨れ特性が悪化した。
比較例１−３では、電解液中に、式（１）で表されるジニトリル化合物を含有するが、環状アルキレンカーボネートの含有量が８０質量％未満であるため、実施例１−１〜実施例１−８に比べると、高温保存時の膨れ特性および高温保存時のサイクル特性の両方を良好な特性とすることができなかった。特に、比較例１−３では、実施例１−１〜実施例１−８に比べて、サイクル特性が悪化した。
また、実施例１−１〜実施例１−８によれば、電解液中の式（１）で表される化合物の含有量が３質量％以下の場合に、サイクル特性がより良好であった。実施例１−１４〜実施例１−１５によれば、電解液中に、フルオロエチレンカーボネート（ＦＥＣ）、ジフルオロエチレンカーボネート（ＤＦＥＣ）を含有するため、さらに高温保存時の膨れ特性およびサイクル特性の両方を向上させることができた。実施例１−１６〜実施例１−１９によれば、電解液中の環状アルキレンカーボネートの合計質量に対するＥＣの質量の割合が大きくなるに伴い、サイクル特性が向上し、環状アルキレンカーボネートの合計質量に対するＥＣの質量の割合が小さくなるに伴い、高温保存時の膨れ特性が向上した。実施例１−２０〜実施例１−２１によれば、電解液中に、鎖状のアルキレンカーボネートであるエチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）を含むことにより、高温保存時の膨れ特性を維持したまま、サイクル特性をより改善することができた。
実施例１−２４〜実施例１−２８では、電解液中に、環状アルキレンカーボネートを８０質量％以上含有し、式（１）で表されるジニトリル化合物を含有するため、充電電圧を４．３０Ｖに設定した場合において、高温保存時の膨れ特性およびサイクル特性の両方を良好な特性とすることができた。実施例１−２９〜実施例１−３３では、電解液中に、環状アルキレンカーボネートを８０質量％以上含有し、式（１）で表されるジニトリル化合物を含有するため、充電電圧を４．３５Ｖに設定した場合において、高温保存時の膨れ特性およびサイクル特性の両方を良好な特性とすることができた。
充電電圧を４．２５Ｖに設定した場合に比べ、充電電圧を４．３０Ｖ、４．３５Ｖに設定した場合の方が、本技術の電解液を用いた効果の度合いが大きかった。したがって、本技術の電解液組成は、電池の上限電圧を４．２Ｖを超えて高くなるほど効果的であり、高温保存時の膨れ特性を大幅に改善できることが確認できた。
＜実施例２−１＞
実施例１−２９と同様にして、ラミネート型電池を作製した。
実施例１−２９と同様にして、ラミネート型電池を作製した。
＜実施例２−２〜実施例２−６＞
電解液の調整の際、主溶媒の組成、その他の溶媒の組成および化Ａの組成を表２に示すようにした点以外は、実施例３−１と同様にして、ラミネート型電池を作製した。
電解液の調整の際、主溶媒の組成、その他の溶媒の組成および化Ａの組成を表２に示すようにした点以外は、実施例３−１と同様にして、ラミネート型電池を作製した。
＜実施例２−７〜実施例２−１２＞
電解液の調製の際、化Ａを化Ｂに変えた点以外は、実施例２−１〜実施例２−６と同様にして、ラミネート型電池を作製した。
電解液の調製の際、化Ａを化Ｂに変えた点以外は、実施例２−１〜実施例２−６と同様にして、ラミネート型電池を作製した。
＜実施例２−１３〜実施例２−１８＞
電解液の調製の際、化Ａを化Ｃに変えた点以外は、実施例２−１〜実施例２−６と同様にして、ラミネート型電池を作製した。
電解液の調製の際、化Ａを化Ｃに変えた点以外は、実施例２−１〜実施例２−６と同様にして、ラミネート型電池を作製した。
＜実施例２−１９〜実施例２−２４＞
電解液の調製の際、化Ａを化Ｄに変えた点以外は、実施例２−１〜実施例２−６と同様にして、ラミネート型電池を作製した。
電解液の調製の際、化Ａを化Ｄに変えた点以外は、実施例２−１〜実施例２−６と同様にして、ラミネート型電池を作製した。
＜実施例２−２５〜実施例２−３０＞
電解液の調製の際、化Ａを化Ｅに変えた点以外は、実施例２−１〜実施例２−６と同様にして、ラミネート型電池を作製した。
電解液の調製の際、化Ａを化Ｅに変えた点以外は、実施例２−１〜実施例２−６と同様にして、ラミネート型電池を作製した。
＜実施例２−３１〜実施例２−３６＞
電解液の調製の際、化Ａを化Ｆに変えた点以外は、実施例２−１〜実施例２−６と同様にして、ラミネート型電池を作製した。
電解液の調製の際、化Ａを化Ｆに変えた点以外は、実施例２−１〜実施例２−６と同様にして、ラミネート型電池を作製した。
＜実施例２−３７〜実施例２−４２＞
電解液の調製の際、化Ａを化Ｇに変えた点以外は、実施例２−１〜実施例２−６と同様にして、ラミネート型電池を作製した。
電解液の調製の際、化Ａを化Ｇに変えた点以外は、実施例２−１〜実施例２−６と同様にして、ラミネート型電池を作製した。
（評価）
実施例２−１〜実施例２−４２のラミネート型電池について、実施例１−２９と同様にして、初期容量および高温サイクル試験、高温保存時の膨れの測定を行った。評価結果を表２に示す。
実施例２−１〜実施例２−４２のラミネート型電池について、実施例１−２９と同様にして、初期容量および高温サイクル試験、高温保存時の膨れの測定を行った。評価結果を表２に示す。
表２から以下のことがわかる。電解液中に、環状アルキレンカーボネートを８０質量％以上含有し、化Ａ以外にも、化Ｂ〜化Ｇのような式（１）で表されるジニトリル化合物を含有することによって、高温保存時の膨れ特性およびサイクル特性の両方を良好な特性とすることができた。
＜実施例３−１＞
ポリエチレンフィルムからなるセパレータの厚さを７μｍとし、その両面に、電解液を保持するための高分子材料であるポリフッ化ビニリデンを２μｍずつ塗布したものをセパレータとして使用した以外は実施例２−１と同様にして、ラミネート型電池を作製した。
ポリエチレンフィルムからなるセパレータの厚さを７μｍとし、その両面に、電解液を保持するための高分子材料であるポリフッ化ビニリデンを２μｍずつ塗布したものをセパレータとして使用した以外は実施例２−１と同様にして、ラミネート型電池を作製した。
＜実施例３−２〜実施例３−７＞
電解液の調製の際、主溶媒の組成、その他の溶媒の組成および化Ａの組成を表３に示すようにした点以外は、実施例３−１と同様にして、ラミネート型電池を作製した。
電解液の調製の際、主溶媒の組成、その他の溶媒の組成および化Ａの組成を表３に示すようにした点以外は、実施例３−１と同様にして、ラミネート型電池を作製した。
＜実施例３−８〜実施例３−１４＞
電解液の調製の際、化Ａを化Ｂに変えた点以外は、実施例３−１〜実施例３−７と同様にして、ラミネート型電池を作製した。
電解液の調製の際、化Ａを化Ｂに変えた点以外は、実施例３−１〜実施例３−７と同様にして、ラミネート型電池を作製した。
＜実施例３−１５〜実施例３−２０＞
電解液の調製の際、化Ａを化Ｃに変えた点以外は、実施例３−１〜実施例３−７と同様にして、ラミネート型電池を作製した。
電解液の調製の際、化Ａを化Ｃに変えた点以外は、実施例３−１〜実施例３−７と同様にして、ラミネート型電池を作製した。
＜実施例３−２１〜実施例３−２７＞
電解液の調製の際、化Ａを化Ｄに変えた点以外は、実施例３−１〜実施例３−７と同様にして、ラミネート型電池を作製した。
電解液の調製の際、化Ａを化Ｄに変えた点以外は、実施例３−１〜実施例３−７と同様にして、ラミネート型電池を作製した。
＜実施例３−２８〜実施例３−３３＞
電解液の調製の際、化Ａを化Ｅに変えた点以外は、実施例３−１〜実施例３−７と同様にして、ラミネート型電池を作製した。
電解液の調製の際、化Ａを化Ｅに変えた点以外は、実施例３−１〜実施例３−７と同様にして、ラミネート型電池を作製した。
＜実施例３−３４〜実施例３−３９＞
電解液の調製の際、化Ａを化Ｆに変えた点以外は、実施例３−１〜実施例３−７と同様にして、ラミネート型電池を作製した。
電解液の調製の際、化Ａを化Ｆに変えた点以外は、実施例３−１〜実施例３−７と同様にして、ラミネート型電池を作製した。
＜実施例３−４０〜実施例３−４５＞
電解液の調製の際、化Ａを化Ｇに変えた点以外は、実施例３−１〜実施例３−７と同様にして、ラミネート型電池を作製した。
電解液の調製の際、化Ａを化Ｇに変えた点以外は、実施例３−１〜実施例３−７と同様にして、ラミネート型電池を作製した。
＜比較例３−１＞
ニトリル化合物を添加しない電解液組成とした。すなわち、電解液の調製の際、主溶媒の組成、その他の溶媒の組成および化Ａの組成を表３に示すようにした点以外は、実施例３−１と同様にして、ラミネート型電池を作製した。
ニトリル化合物を添加しない電解液組成とした。すなわち、電解液の調製の際、主溶媒の組成、その他の溶媒の組成および化Ａの組成を表３に示すようにした点以外は、実施例３−１と同様にして、ラミネート型電池を作製した。
＜比較例３−２＞
ビニレンカーボネート（ＶＣ）およびニトリル化合物を添加しない電解液組成とした。すなわち、電解液の調製の際、主溶媒の組成、その他の溶媒の組成および化Ａの組成を表３に示すようにした点以外は、実施例３−１と同様にして、ラミネート型電池を作製した。
ビニレンカーボネート（ＶＣ）およびニトリル化合物を添加しない電解液組成とした。すなわち、電解液の調製の際、主溶媒の組成、その他の溶媒の組成および化Ａの組成を表３に示すようにした点以外は、実施例３−１と同様にして、ラミネート型電池を作製した。
＜比較例３−３＞
電解化Ａを増量し、その分、主溶媒のエチレンカーボネート（ＥＣ）およびプロピレンカーボネート（ＰＣ）を減量した。すなわち、電解液の調製の際、主溶媒の組成、その他の溶媒の組成および化Ａの組成を表３に示すようにした点以外は、実施例３−１と同様にして、ラミネート型電池を作製した。
電解化Ａを増量し、その分、主溶媒のエチレンカーボネート（ＥＣ）およびプロピレンカーボネート（ＰＣ）を減量した。すなわち、電解液の調製の際、主溶媒の組成、その他の溶媒の組成および化Ａの組成を表３に示すようにした点以外は、実施例３−１と同様にして、ラミネート型電池を作製した。
＜比較例３−４＞
鎖状カーボネートであるエチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）を添加し、その分、エチレンカーボネート（ＥＣ）およびプロピレンカーボネート（ＰＣ）を減量した。すなわち、電解液の調製の際、主溶媒の組成、その他の溶媒の組成および化Ａの組成を表３に示すようにした点以外は、実施例３−１と同様にして、ラミネート型電池を作製した。
鎖状カーボネートであるエチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）を添加し、その分、エチレンカーボネート（ＥＣ）およびプロピレンカーボネート（ＰＣ）を減量した。すなわち、電解液の調製の際、主溶媒の組成、その他の溶媒の組成および化Ａの組成を表３に示すようにした点以外は、実施例３−１と同様にして、ラミネート型電池を作製した。
（評価）
実施例３−１〜実施例３−４５および比較例３−１〜比較例３−４の各ラミネート型電池について、以下の評価を行った。
実施例３−１〜実施例３−４５および比較例３−１〜比較例３−４の各ラミネート型電池について、以下の評価を行った。
（初期容量および高温サイクル試験）
最初に、各電池を２３℃の雰囲気中において０．２Ｃの電流で２サイクル充放電させて、２サイクル目の放電容量を測定した。続いて、２３℃の雰囲気中において３００サイクルの充放電を繰り返し、２サイクル目の放電容量に対する３００サイクルにおける放電容量維持率（サイクル維持率）を、（３００サイクル目の放電容量／２サイクル目の放電容量）×１００（％）として求めた。充放電条件としては、０．２Ｃの電流で表３に記載の上限電圧まで定電流定電圧充電し、さらに上限電圧での定電圧で電流値が０．０５Ｃに達するまで充電したのち、０．２Ｃの電流で終止電圧３．０Ｖまで定電流放電した。この「０．２Ｃ」とは、理論容量を５時間で放電しきる電流値である。
最初に、各電池を２３℃の雰囲気中において０．２Ｃの電流で２サイクル充放電させて、２サイクル目の放電容量を測定した。続いて、２３℃の雰囲気中において３００サイクルの充放電を繰り返し、２サイクル目の放電容量に対する３００サイクルにおける放電容量維持率（サイクル維持率）を、（３００サイクル目の放電容量／２サイクル目の放電容量）×１００（％）として求めた。充放電条件としては、０．２Ｃの電流で表３に記載の上限電圧まで定電流定電圧充電し、さらに上限電圧での定電圧で電流値が０．０５Ｃに達するまで充電したのち、０．２Ｃの電流で終止電圧３．０Ｖまで定電流放電した。この「０．２Ｃ」とは、理論容量を５時間で放電しきる電流値である。
（高温保存時の膨れの測定）
初回容量測定後の各電池を、２３℃の雰囲気中において表３に記載の電圧を上限として３時間充電した後、充電状態において９０℃の恒温槽中に４時間保存し、保存後の電池厚さと保存前の電池厚さとの差から、高温保存時のセル厚の増加率（高温保存時セル厚変化）を求めた。
初回容量測定後の各電池を、２３℃の雰囲気中において表３に記載の電圧を上限として３時間充電した後、充電状態において９０℃の恒温槽中に４時間保存し、保存後の電池厚さと保存前の電池厚さとの差から、高温保存時のセル厚の増加率（高温保存時セル厚変化）を求めた。
（放電負荷特性の測定）
初回容量測定後の各電池について、１Ｃの電流で表３に記載の電圧を上限として３時間充電した後、０．２Ｃの電流で終止電圧３．０Ｖまで定電流放電したときの放電容量（０．２Ｃ放電容量）を測定した。次に、同様の条件で充電した後、３Ｃの電流で終止電圧３．０Ｖまで定電流放電したときの放電容量（３Ｃ放電容量）を測定し、負荷特性を、（３Ｃ放電容量／０．２Ｃ放電容量）×１００（％）として求めた。この「０．２Ｃ」とは、理論容量を５時間で放電しきる電流値であり、「３Ｃ」とは、理論容量を２０分で放電しきる電流値である。
初回容量測定後の各電池について、１Ｃの電流で表３に記載の電圧を上限として３時間充電した後、０．２Ｃの電流で終止電圧３．０Ｖまで定電流放電したときの放電容量（０．２Ｃ放電容量）を測定した。次に、同様の条件で充電した後、３Ｃの電流で終止電圧３．０Ｖまで定電流放電したときの放電容量（３Ｃ放電容量）を測定し、負荷特性を、（３Ｃ放電容量／０．２Ｃ放電容量）×１００（％）として求めた。この「０．２Ｃ」とは、理論容量を５時間で放電しきる電流値であり、「３Ｃ」とは、理論容量を２０分で放電しきる電流値である。
（ゲル状電解質の導電率測定）
表３に記載した組成の電解液９０質量部に、ポリフッ化ビニリデン１０質量部を溶解してゲル状の電解質を作製し、このゲル状の電解質の２３℃における導電率を測定した。
表３に記載した組成の電解液９０質量部に、ポリフッ化ビニリデン１０質量部を溶解してゲル状の電解質を作製し、このゲル状の電解質の２３℃における導電率を測定した。
評価結果を表３に示す。
表３から以下のことがわかる。セパレータに電解液を保持するための高分子材料であるポリフッ化ビニリデンを塗布したラミネート型電池では、実施例２−１〜実施例２−４２のように、ポリエチレンのみのセパレータを用いたラミネート型電池に比べて、膨れ特性およびサイクル特性が向上した。これは、正極／セパレータ／負極間が、接着されていることで保存中にガス発生しにくくなることや、充放電を繰り返しても、電極間距離を維持できるためと考えられる。
＜実施例４−１〜実施例４−４５＞
ポリエチレンフィルムからなるセパレータの厚さを７μｍとし、その両面に、電解液を保持するための高分子材料であるポリフッ化ビニリデンと、セラミックス粉であるＡｌ2Ｏ3を同量含む混合材料を２μｍずつ塗布したものをセパレータとして使用した以外は実施例３−１〜実施例３−４５と同様にして、ラミネート型電池を作製した。
ポリエチレンフィルムからなるセパレータの厚さを７μｍとし、その両面に、電解液を保持するための高分子材料であるポリフッ化ビニリデンと、セラミックス粉であるＡｌ2Ｏ3を同量含む混合材料を２μｍずつ塗布したものをセパレータとして使用した以外は実施例３−１〜実施例３−４５と同様にして、ラミネート型電池を作製した。
＜比較例４−１＞
ニトリル化合物を添加しない電解液組成とした。すなわち、電解液の調製の際、主溶媒の組成、その他の溶媒の組成および化Ａの組成を表４に示すようにした点以外は、実施例４−１と同様にして、ラミネート型電池を作製した。
ニトリル化合物を添加しない電解液組成とした。すなわち、電解液の調製の際、主溶媒の組成、その他の溶媒の組成および化Ａの組成を表４に示すようにした点以外は、実施例４−１と同様にして、ラミネート型電池を作製した。
＜比較例４−２＞
ビニレンカーボネート（ＶＣ）およびニトリル化合物を添加しない電解液組成とした。すなわち、電解液の調製の際、主溶媒の組成、その他の溶媒の組成および化Ａの組成を表４に示すようにした点以外は、実施例４−１と同様にして、ラミネート型電池を作製した。
ビニレンカーボネート（ＶＣ）およびニトリル化合物を添加しない電解液組成とした。すなわち、電解液の調製の際、主溶媒の組成、その他の溶媒の組成および化Ａの組成を表４に示すようにした点以外は、実施例４−１と同様にして、ラミネート型電池を作製した。
＜比較例４−３＞
電解化Ａを増量し、その分、主溶媒のエチレンカーボネート（ＥＣ）およびプロピレンカーボネート（ＰＣ）を減量した。すなわち、電解液の調製の際、主溶媒の組成、その他の溶媒の組成および化Ａの組成を表４に示すようにした点以外は、実施例４−１と同様にして、ラミネート型電池を作製した。
電解化Ａを増量し、その分、主溶媒のエチレンカーボネート（ＥＣ）およびプロピレンカーボネート（ＰＣ）を減量した。すなわち、電解液の調製の際、主溶媒の組成、その他の溶媒の組成および化Ａの組成を表４に示すようにした点以外は、実施例４−１と同様にして、ラミネート型電池を作製した。
＜比較例４−４＞
鎖状カーボネートであるエチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）を添加し、その分、エチレンカーボネート（ＥＣ）およびプロピレンカーボネート（ＰＣ）を減量した。すなわち、電解液の調製の際、主溶媒の組成、その他の溶媒の組成および化Ａの組成を表４に示すようにした点以外は、実施例４−１と同様にして、ラミネート型電池を作製した。
鎖状カーボネートであるエチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）を添加し、その分、エチレンカーボネート（ＥＣ）およびプロピレンカーボネート（ＰＣ）を減量した。すなわち、電解液の調製の際、主溶媒の組成、その他の溶媒の組成および化Ａの組成を表４に示すようにした点以外は、実施例４−１と同様にして、ラミネート型電池を作製した。
（評価）
実施例４−１〜実施例４−４５および比較例４−１〜比較例４−４の各ラミネート型電池について、実施例３−１と同様にして、初期容量および高温サイクル試験、高温保存時の膨れの測定、放電負荷特性の測定を行った。また、以下のように、ゲル状電解質の導電率測定を行った。
実施例４−１〜実施例４−４５および比較例４−１〜比較例４−４の各ラミネート型電池について、実施例３−１と同様にして、初期容量および高温サイクル試験、高温保存時の膨れの測定、放電負荷特性の測定を行った。また、以下のように、ゲル状電解質の導電率測定を行った。
（ゲル状電解質の導電率測定）
表４に記載した組成の電解液９０質量部に、ポリフッ化ビニリデン１０質量部を溶解し、さらにセラミック粉として、Ａｌ2Ｏ3をポリフッ化ビニリデンと同質量部（１０質量部）添加したゲル状の電解質を作製した。このゲル状の電解質の２３℃における導電率を測定した。
表４に記載した組成の電解液９０質量部に、ポリフッ化ビニリデン１０質量部を溶解し、さらにセラミック粉として、Ａｌ2Ｏ3をポリフッ化ビニリデンと同質量部（１０質量部）添加したゲル状の電解質を作製した。このゲル状の電解質の２３℃における導電率を測定した。
評価結果を表４に示す。
表４から以下のことがわかる。セパレータに電解液を保持するための高分子材料であるポリフッ化ビニリデンをセラミックス粉であるＡｌ2Ｏ3を加えて塗布したラミネート型電池では、実施例２−１〜実施例２−４２のように、ポリエチレンのみのセパレータを用いたラミネート型電池に比べて、膨れ特性およびサイクル特性が向上した。これは、正極／セパレータ／負極間が、接着されていることで保存中にガス発生しにくくなることや、充放電を繰り返しても、電極間距離を維持できるためと考えられる。また、Ａｌ2Ｏ3が電極界面に存在することで、充放電中の副反応も抑制しているためと考えられる。
また、Ａｌ2Ｏ3添加の影響により、電解質の導電率が低下するが（例えば、比較例４−１と比較例３−１との比較参照）、実施例４−１〜実施例４−４５では、電解液中に式（１）で表されるニトリル化合物を含有させることで導電率を向上させ、Ａｌ2Ｏ3添加により導電率が低下した分を補うことができた。
＜実施例５−１〜実施例５−３５＞
電解液の調製の際、主溶媒の組成、その他の溶媒の組成および化Ｂ、化Ｄ、化Ｅの組成、六フッ化リン酸リチウムの濃度（塩濃度）を表５に示すようにした点以外は、実施例４−１と同様にして、各ラミネート型電池を作製した。
電解液の調製の際、主溶媒の組成、その他の溶媒の組成および化Ｂ、化Ｄ、化Ｅの組成、六フッ化リン酸リチウムの濃度（塩濃度）を表５に示すようにした点以外は、実施例４−１と同様にして、各ラミネート型電池を作製した。
（評価）
実施例５−１〜実施例５−３５の各ラミネート型電池について、実施例３−１と同様にして、初期容量および高温サイクル試験、高温保存時の膨れの測定、放電負荷特性の測定を行った。また、以下のように、ゲル状電解質の導電率測定を行った。
実施例５−１〜実施例５−３５の各ラミネート型電池について、実施例３−１と同様にして、初期容量および高温サイクル試験、高温保存時の膨れの測定、放電負荷特性の測定を行った。また、以下のように、ゲル状電解質の導電率測定を行った。
（ゲル状電解質の導電率測定）
表５に記載した組成の電解液９０質量部に、ポリフッ化ビニリデン１０質量部を溶解し、さらにセラミック粉として、Ａｌ2Ｏ3をポリフッ化ビニリデンと同質量部（１０質量部）添加したゲル状の電解質を作製した。このゲル状の電解質の２３℃における導電率を測定した。
表５に記載した組成の電解液９０質量部に、ポリフッ化ビニリデン１０質量部を溶解し、さらにセラミック粉として、Ａｌ2Ｏ3をポリフッ化ビニリデンと同質量部（１０質量部）添加したゲル状の電解質を作製した。このゲル状の電解質の２３℃における導電率を測定した。
評価結果を表５に示す。
表５に示すように、電解質塩の含有量に対するジニトリル化合物の含有量の質量百分率（［ジニトリル化合物の質量／電解質塩の質量］×１００［％］）が、６．０％以上３６％以下で、サイクル特性および負荷特性を妨げることなく、導電率を高めることができた。一方、表４の実施例４−１１、実施例４−２４に示すように、上記質量百分率が大きすぎると、負荷特性が低下した。
７．他の実施の形態（変形例）
本技術は、上述した本技術の実施の形態に限定されるものでは無く、本技術の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。例えば、上述の実施の形態および実施例では、巻回構造を有する非水電解質電池を具体例に挙げて説明したが、これに限定されるものではない。例えば、本技術は、１または複数の正極と負極とを積層しつづら折りにした電池素子を備える場合、または１または複数の正極および負極を積層した他の積層構造を有する非水電解質電池についても同様に適用することができる。
本技術は、上述した本技術の実施の形態に限定されるものでは無く、本技術の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。例えば、上述の実施の形態および実施例では、巻回構造を有する非水電解質電池を具体例に挙げて説明したが、これに限定されるものではない。例えば、本技術は、１または複数の正極と負極とを積層しつづら折りにした電池素子を備える場合、または１または複数の正極および負極を積層した他の積層構造を有する非水電解質電池についても同様に適用することができる。
また、上述の実施の形態および実施例では、フィルム状の外装部材を用いる場合について説明したが、缶の外装部材を用いてもよい。その場合、形状は円筒型、角型、コイン型またはボタン型など等どのような形状であってもよい。
さらに、上述の実施形態および実施例では、電極反応にリチウムを用いる場合を説明したが、ナトリウム（Ｎａ）またはカリウム（Ｋ）等の他のアルカリ金属、またはマグネシウムまたはカルシウム（Ｃａ）等のアルカリ土類金属、またはアルミニウム等の他の軽金属を用いる場合についても、本技術を適用することができ、同様の効果を得ることができる。また、負極活物質としてリチウム金属を用いてもよい。
本技術は、以下の構成をとってもよい。
［１］
正極と、
負極と、
非水溶媒および電解質塩を含有する非水電解液を含む非水電解質と
を備え、
一対の正極および負極当たりの完全充電状態における開回路電圧が４．２５Ｖ以上４．５０Ｖ以下の範囲内に設定されており、
上記非水溶媒は、
環状アルキレンカーボネートと、
式（１）で表されるジニトリル化合物と
を含み、
上記環状アルキレンカーボネートの含有量は、上記非水電解液の全質量に対して、８０質量％以上である非水電解質二次電池。
式（１）
ＮＣ−（ＣＨ2）n−ＣＮ
（式中、ｎは１以上の整数である。）
［２］
上記非水電解質は、上記非水電解液を保持する高分子化合物をさらに含むゲル状の電解質である［１］に記載の非水電解質二次電池。
［３］
上記ゲル状の電解質は、セラミックス粉を含有する［２］に記載の非水電解質二次電池。
［４］
上記環状アルキレンカーボネートは、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、１，２−ブチレンカーボネートからなる群より選ばれる少なくとも１種である［１］〜［３］の何れかに記載の非水電解質二次電池。
［５］
上記環状アルキレンカーボネートは、エチレンカーボネートと、該エチレンカーボネート以外の他の環状アルキレンカーボネートとを含み、
上記環状アルキレンカーボネートの全質量に対する上記エチレンカーボネートの質量の割合は、２０％以上６０％以下である［１］〜［４］の何れかに記載の非水電解質二次電池。
［６］
上記セラミックス粉は、Ａｌ2Ｏ3、ＺｒＯ、ＴｉＯ2、ＭｇＯ2からなる群より選ばれる少なくとも１種である［３］〜［５］の何れかに記載の非水電解質二次電池。
［７］
上記式（１）における炭化水素基の数を示す上記ｎは、１以上６以下である［１］〜［６］の何れかに記載の非水電解質二次電池。
［８］
上記環状炭酸エステルの含有量は、上記非水電解液の全質量に対して、８０質量％以上９５質量％以下である［１］〜［７］の何れかに記載の非水電解質二次電池。
［９］
上記式（１）で表されるジニトリル化合物の含有量は、上記非水電解液の全質量に対して、０．１質量％以上５．０質量％以下である［１］〜［８］の何れかに記載の非水電解質二次電池。
［１０］
上記式（１）で表されるジトリル化合物の含有量に対する上記電解質塩の含有量の質量百分率（［ジニトリル化合物の質量／電解質塩の質量］×１００［％］）は、６％以上３６％以下である［１］〜［９］の何れかに記載の非水電解質二次電池。
［１１］
上記非水溶媒は、炭素−炭素多重結合を有する環状炭酸エステルおよびハロゲン化環状炭酸エステルのうちの少なくとも何れかをさらに含有する［１］〜［１０］の何れかに記載の非水電解質二次電池。
［１２］
上記正極は、リチウムと、コバルト、ニッケルおよびマンガンからなる群のうちの少なくとも１種とを有するリチウム複合酸化物と、該リチウム複合酸化物の表面に、リン、ニッケル、コバルト、マンガン、鉄、アルミニウム、マグネシウムおよび亜鉛からなる群のうちの少なくとも１種からなる被覆元素とを有する正極材料を正極活物質として含有する［１］〜［１１］の何れかに記載の非水電解質二次電池。
［１３］
上記正極および上記負極を含む電極体がラミネートフィルムによって外装された［１］〜［１２］の何れかに記載の非水電解質二次電池。
［１４］
非水溶媒および電解質塩を含有する非水電解液を含み、
上記非水溶媒は、
環状アルキレンカーボネートと、
式（１）で表されるジニトリル化合物と
を含み、
上記環状アルキレンカーボネートの含有量は、上記非水電解液の全質量に対して、８０質量％以上である非水電解質。
式（１）
ＮＣ−（ＣＨ2）n−ＣＮ
（式中、ｎは１以上の整数である。）
［１５］
［１］に記載の非水電解質二次電池と、
上記非水電解質二次電池について制御する制御部と、
上記非水電解質二次電池を内包する外装を有する電池パック。
［１６］
［１］に記載の非水電解質二次電池を有し、
上記非水電解質二次電池から電力の供給を受ける電子機器。
［１７］
［１］に記載の非水電解質二次電池と、
前記非水電解質二次電池から電力の供給を受けて車両の駆動力に変換する変換装置と、
上記非水電解質二次電池に関する情報に基づいて車両制御に関する情報処理を行う制御装置と
を有する電動車両。
［１８］
［１］に記載の非水電解質二次電池を有し、
上記非水電解質二次電池に接続される電子機器に電力を供給する蓄電装置。
［１９］
他の機器とネットワークを介して信号を送受信する電力情報制御装置を備え
上記電力情報制御装置が受信した情報に基づき、上記非水電解質二次電池の充放電制御を行う［１８］に記載の蓄電装置。
［２０］
［１］に記載の非水電解質二次電池から電力の供給を受け、または、発電装置若しくは電力網から上記非水電解質二次電池に電力が供給される電力システム。
［１］
正極と、
負極と、
非水溶媒および電解質塩を含有する非水電解液を含む非水電解質と
を備え、
一対の正極および負極当たりの完全充電状態における開回路電圧が４．２５Ｖ以上４．５０Ｖ以下の範囲内に設定されており、
上記非水溶媒は、
環状アルキレンカーボネートと、
式（１）で表されるジニトリル化合物と
を含み、
上記環状アルキレンカーボネートの含有量は、上記非水電解液の全質量に対して、８０質量％以上である非水電解質二次電池。
式（１）
ＮＣ−（ＣＨ2）n−ＣＮ
（式中、ｎは１以上の整数である。）
［２］
上記非水電解質は、上記非水電解液を保持する高分子化合物をさらに含むゲル状の電解質である［１］に記載の非水電解質二次電池。
［３］
上記ゲル状の電解質は、セラミックス粉を含有する［２］に記載の非水電解質二次電池。
［４］
上記環状アルキレンカーボネートは、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、１，２−ブチレンカーボネートからなる群より選ばれる少なくとも１種である［１］〜［３］の何れかに記載の非水電解質二次電池。
［５］
上記環状アルキレンカーボネートは、エチレンカーボネートと、該エチレンカーボネート以外の他の環状アルキレンカーボネートとを含み、
上記環状アルキレンカーボネートの全質量に対する上記エチレンカーボネートの質量の割合は、２０％以上６０％以下である［１］〜［４］の何れかに記載の非水電解質二次電池。
［６］
上記セラミックス粉は、Ａｌ2Ｏ3、ＺｒＯ、ＴｉＯ2、ＭｇＯ2からなる群より選ばれる少なくとも１種である［３］〜［５］の何れかに記載の非水電解質二次電池。
［７］
上記式（１）における炭化水素基の数を示す上記ｎは、１以上６以下である［１］〜［６］の何れかに記載の非水電解質二次電池。
［８］
上記環状炭酸エステルの含有量は、上記非水電解液の全質量に対して、８０質量％以上９５質量％以下である［１］〜［７］の何れかに記載の非水電解質二次電池。
［９］
上記式（１）で表されるジニトリル化合物の含有量は、上記非水電解液の全質量に対して、０．１質量％以上５．０質量％以下である［１］〜［８］の何れかに記載の非水電解質二次電池。
［１０］
上記式（１）で表されるジトリル化合物の含有量に対する上記電解質塩の含有量の質量百分率（［ジニトリル化合物の質量／電解質塩の質量］×１００［％］）は、６％以上３６％以下である［１］〜［９］の何れかに記載の非水電解質二次電池。
［１１］
上記非水溶媒は、炭素−炭素多重結合を有する環状炭酸エステルおよびハロゲン化環状炭酸エステルのうちの少なくとも何れかをさらに含有する［１］〜［１０］の何れかに記載の非水電解質二次電池。
［１２］
上記正極は、リチウムと、コバルト、ニッケルおよびマンガンからなる群のうちの少なくとも１種とを有するリチウム複合酸化物と、該リチウム複合酸化物の表面に、リン、ニッケル、コバルト、マンガン、鉄、アルミニウム、マグネシウムおよび亜鉛からなる群のうちの少なくとも１種からなる被覆元素とを有する正極材料を正極活物質として含有する［１］〜［１１］の何れかに記載の非水電解質二次電池。
［１３］
上記正極および上記負極を含む電極体がラミネートフィルムによって外装された［１］〜［１２］の何れかに記載の非水電解質二次電池。
［１４］
非水溶媒および電解質塩を含有する非水電解液を含み、
上記非水溶媒は、
環状アルキレンカーボネートと、
式（１）で表されるジニトリル化合物と
を含み、
上記環状アルキレンカーボネートの含有量は、上記非水電解液の全質量に対して、８０質量％以上である非水電解質。
式（１）
ＮＣ−（ＣＨ2）n−ＣＮ
（式中、ｎは１以上の整数である。）
［１５］
［１］に記載の非水電解質二次電池と、
上記非水電解質二次電池について制御する制御部と、
上記非水電解質二次電池を内包する外装を有する電池パック。
［１６］
［１］に記載の非水電解質二次電池を有し、
上記非水電解質二次電池から電力の供給を受ける電子機器。
［１７］
［１］に記載の非水電解質二次電池と、
前記非水電解質二次電池から電力の供給を受けて車両の駆動力に変換する変換装置と、
上記非水電解質二次電池に関する情報に基づいて車両制御に関する情報処理を行う制御装置と
を有する電動車両。
［１８］
［１］に記載の非水電解質二次電池を有し、
上記非水電解質二次電池に接続される電子機器に電力を供給する蓄電装置。
［１９］
他の機器とネットワークを介して信号を送受信する電力情報制御装置を備え
上記電力情報制御装置が受信した情報に基づき、上記非水電解質二次電池の充放電制御を行う［１８］に記載の蓄電装置。
［２０］
［１］に記載の非水電解質二次電池から電力の供給を受け、または、発電装置若しくは電力網から上記非水電解質二次電池に電力が供給される電力システム。
３０・・・巻回電極体、３１・・・正極リード、３２・・・負極リード、３３・・・正極、３３Ａ・・・正極集電体、３３Ｂ・・・正極活物質層、３４・・・負極、３４Ａ・・・負極集電体、３４Ｂ・・・負極活物質層、３５・・・セパレータ、３６・・・電解質、３７・・・保護テープ、４０・・・外装部材、４１・・・密着フィルム、１００・・・蓄電システム、１０１・・・住宅、１０２ａ・・・火力発電、１０２ｂ・・・原子力発電、１０２ｃ・・・水力発電、１０２・・・集中型電力系統、１０３・・・蓄電装置、１０４・・・家庭内発電装置、１０５・・・電力消費装置、１０５ａ・・・冷蔵庫、１０５ｂ・・・空調装置、１０５ｃ・・・テレビジョン受信機、１０５ｄ・・・風呂、１０６・・・電動車両、１０６ａ・・・電気自動車、１０６ｂ・・・ハイブリッドカー、１０６ｃ・・・電気バイク、１０７・・・スマートメータ、１０８・・・パワーハブ、１０９・・・電力網、１１０・・・制御装置、１１１・・・センサ、１１２・・・情報網、１１３・・・サーバ、２００・・・ハイブリッド車両、２０１・・・エンジン、２０２・・・発電機、２０３・・・電力駆動力変換装置、２０４ａ・・・駆動輪、２０４ｂ・・・駆動輪、２０４ａ、２０４ｂ・・・駆動輪、２０５ａ、車輪・・・２０５ｂ、２０８・・・バッテリー、２０９・・・車両制御装置、２１０・・・各種センサ、２１１・・・充電口、３０１・・・組電池、３０１ａ・・・二次電池、３０２ａ・・・充電制御スイッチ、３０２ｂ・・・ダイオード、３０３ａ・・・放電制御スイッチ、３０３ｂ・・・ダイオード、３０４・・・スイッチ部、３０７・・・電流検出抵抗、３０８・・・温度検出素子、３１０・・・制御部、３１１・・・電圧検出部、３１３・・・電流測定部、３１４・・・スイッチ制御部、３１７・・・メモリ、３１８・・・温度検出部、３２１・・・正極端子、３２２・・・負極端子
Claims (20)
- 正極と、
負極と、
非水溶媒および電解質塩を含有する非水電解液を含む非水電解質と
を備え、
一対の正極および負極当たりの完全充電状態における開回路電圧が４．２５Ｖ以上４．５０Ｖ以下の範囲内に設定されており、
上記非水溶媒は、
環状アルキレンカーボネートと、
式（１）で表されるジニトリル化合物と
を含み、
上記環状アルキレンカーボネートの含有量は、上記非水電解液の全質量に対して、８０質量％以上である非水電解質二次電池。
式（１）
ＮＣ−（ＣＨ2）n−ＣＮ
（式中、ｎは１以上の整数である。） - 上記非水電解質は、上記非水電解液を保持する高分子化合物をさらに含むゲル状の電解質である請求項１に記載の非水電解質二次電池。
- 上記ゲル状の電解質は、セラミックス粉を含有する請求項２に記載の非水電解質二次電池。
- 上記環状アルキレンカーボネートは、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、１，２−ブチレンカーボネートからなる群より選ばれる少なくとも１種である請求項１に記載の非水電解質二次電池。
- 上記環状アルキレンカーボネートは、エチレンカーボネートと、該エチレンカーボネート以外の他の環状アルキレンカーボネートとを含み、
上記環状アルキレンカーボネートの全質量に対する上記エチレンカーボネートの質量の割合は、２０％以上６０％以下である請求項１に記載の非水電解質二次電池。 - 上記セラミックス粉は、Ａｌ2Ｏ3、ＺｒＯ、ＴｉＯ2、ＭｇＯ2からなる群より選ばれる少なくとも１種である請求項３に記載の非水電解質二次電池。
- 上記式（１）における炭化水素基の数を示す上記ｎは、１以上６以下である請求項１に記載の非水電解質二次電池。
- 上記環状炭酸エステルの含有量は、上記非水電解液の全質量に対して、８０質量％以上９５質量％以下である請求項１に記載の非水電解質二次電池。
- 上記式（１）で表されるジニトリル化合物の含有量は、上記非水電解液の全質量に対して、０．１質量％以上５．０質量％以下である請求項１に記載の非水電解質二次電池。
- 上記式（１）で表されるジトリル化合物の含有量に対する上記電解質塩の含有量の質量百分率（［ジニトリル化合物の質量／電解質塩の質量］×１００［％］）は、６％以上３６％以下である請求項１に記載の非水電解質二次電池。
- 上記非水溶媒は、炭素−炭素多重結合を有する環状炭酸エステルおよびハロゲン化環状炭酸エステルのうちの少なくとも何れかをさらに含有する請求項１に記載の非水電解質二次電池。
- 上記正極は、リチウムと、コバルト、ニッケルおよびマンガンからなる群のうちの少なくとも１種とを有するリチウム複合酸化物と、該リチウム複合酸化物の表面に、リン、ニッケル、コバルト、マンガン、鉄、アルミニウム、マグネシウムおよび亜鉛からなる群のうちの少なくとも１種からなる被覆元素とを有する正極材料を正極活物質として含有する請求項１に記載の非水電解質二次電池。
- 上記正極および上記負極を含む電極体がラミネートフィルムによって外装された請求項１に記載の非水電解質二次電池。
- 非水溶媒および電解質塩を含有する非水電解液を含み、
上記非水溶媒は、
環状アルキレンカーボネートと、
式（１）で表されるジニトリル化合物と
を含み、
上記環状アルキレンカーボネートの含有量は、上記非水電解液の全質量に対して、８０質量％以上である非水電解質。
式（１）
ＮＣ−（ＣＨ2）n−ＣＮ
（式中、ｎは１以上の整数である。） - 請求項１に記載の非水電解質二次電池と、
上記非水電解質二次電池について制御する制御部と、
上記非水電解質二次電池を内包する外装を有する電池パック。 - 請求項１に記載の非水電解質二次電池を有し、
上記非水電解質二次電池から電力の供給を受ける電子機器。 - 請求項１に記載の非水電解質二次電池と、
前記非水電解質二次電池から電力の供給を受けて車両の駆動力に変換する変換装置と、
上記非水電解質二次電池に関する情報に基づいて車両制御に関する情報処理を行う制御装置と
を有する電動車両。 - 請求項１に記載の非水電解質二次電池を有し、
上記非水電解質二次電池に接続される電子機器に電力を供給する蓄電装置。 - 他の機器とネットワークを介して信号を送受信する電力情報制御装置を備え
上記電力情報制御装置が受信した情報に基づき、上記非水電解質二次電池の充放電制御を行う請求項１８に記載の蓄電装置。 - 請求項１に記載の非水電解質二次電池から電力の供給を受け、または、発電装置若しくは電力網から上記非水電解質二次電池に電力が供給される電力システム。
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