JP2012199252A - 電池用セパレータおよびこれを用いた電池 - Google Patents

Abstract

【課題】セパレータのより一層の薄膜化を可能としつつ、正負の活物質層間の短絡を有効に防止しうる手段を提供する。
【解決手段】電池用セパレータにおいて、セパレータの有する空孔率を、セパレータの厚さ方向に対して変化させる。
【選択図】図５

Description

本発明は、電池用セパレータに関する。特に本発明は、電池用セパレータの信頼性および出力特性を向上させるための改良に関する。

近年、大気汚染や地球温暖化に対処するため、二酸化炭素量の低減が切に望まれている。自動車業界では、電気自動車（ＥＶ）やハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）の導入による二酸化炭素排出量の低減に期待が集まっており、これらの実用化の鍵を握るモータ駆動用二次電池の開発が盛んに行われている。

モータ駆動用二次電池としては、全ての電池の中で最も高い理論エネルギーを有するリチウムイオン二次電池が注目を集めており、現在急速に開発が進められている。リチウムイオン二次電池は、例えば、バインダを用いて正極活物質等を正極集電体の両面に塗布した正極と、バインダを用いて負極活物質等を負極集電体の両面に塗布した負極とが、電解質を含む電解質層を介して接続され、電池ケースに収納される構成を有している（例えば、特許文献１を参照）。この際、正負の活物質層間の短絡を防止することを目的として、通常、電解質層にセパレータが配置されるのが一般的である。かようなセパレータとしては、従来、ポリエチレン（ＰＥ）やポリプロピレン（ＰＰ）などのポリオレフィンからなる微多孔質膜や不織布が用いられている。

例えば、ＰＥとＰＰとの混合物からなる多孔質フィルムであって、フィルムの厚み方向におけるＰＥの含有率が変化しているセパレータが開示されている（特許文献２を参照）。当該文献２によれば、かようなセパレータは安全性が高く、しかも低電気抵抗で、機械的強度も大きく、電池用セパレータとして好適な多孔質フィルムであるとされている。

特開２００３−７３４５号公報 特開平７−２１６１１８号公報

ところで、近年、自動車等への搭載用途を念頭に、より一層高い出力を発揮しうる電池の開発が求められている。かような状況下において、セパレータの改良もその重要性を増しつつある。具体的には、セパレータのより一層の薄膜化が求められているのが現状である。セパレータの薄膜化は、電池体積の減少、およびセパレータにおけるイオン拡散抵抗の低減といった効果を通じて、電池の出力特性の向上に寄与しうる。

このような現状に鑑みセパレータの薄膜化を行う際に、セパレータが上述したようなポリオレフィン系材料から構成されていると、たとえ前記文献２に記載されているようにセパレータの厚み方向のＰＥの含有率を変化させたとしても、イオン拡散抵抗が充分には低減されず、薄膜化の効果を充分に得ようとするには、セパレータの厚さを極めて薄くする必要がある。

しかしながら、セパレータの本来の目的は、その名の通り、セパレータを介して対向する正極活物質層と負極活物質層とを分離して、これらの活物質層どうしの接触により生じる短絡を防止することにある。従って、セパレータを薄くしすぎると短絡が有効に防止されない虞があり、セパレータを配置する意義が失われてしまう。

上記のように、電池のセパレータにとって、薄膜化による高出力化への寄与と、一定の厚さを維持することによる短絡の防止とは、トレードオフの関係にある。なお、より一層の高出力化を達成すべく開発が進められているバイポーラ電池において、上記のような問題は顕著である。

そこで本発明は、トレードオフの関係にある上記の双方の要求を満足させる手段、すなわち、セパレータのより一層の薄膜化を可能としつつ、正負の活物質層間の短絡を有効に防止しうる手段を提供することを目的とする。

本発明者らは、上記の課題を解決すべく、セパレータの構成材料として一般的に用いられているポリオレフィン系の材料において薄膜化によるイオン拡散抵抗の向上効果が充分に得られない原因を鋭意探索した。その結果、ポリオレフィン系の材料は空孔率が一般的に小さいことが上述した問題の原因となっていることを見出した。そして、かような知見に基づき、本発明者らは、セパレータの有する空孔率を制御することを試みた。その結果、セパレータの空孔率を、セパレータの厚さ方向に対して変化させることで、上記の課題が解決されうることを見出し、本発明を完成させるに至った。

すなわち本発明は、電池用セパレータであって、セパレータの有する空孔率が、セパレータの厚さ方向に対して変化していることを特徴とする、セパレータである。

本発明の電池用セパレータにあっては、セパレータの空孔率が厚さ方向に向かって変化している。これにより、絶縁性の確保による短絡の防止と、リチウムイオン伝導性の確保による出力特性の向上とが両立しうる。

第１実施形態のセパレータを示す断面図である。 図１に示す形態の改変例を示す断面図である。 図１に示す形態の他の改変例を示す断面図である。 バイポーラ電池である、第２実施形態の電池の概要を示す断面図である。 第２実施形態のバイポーラ電池の有する１つの単電池層および前記単電池層を挟持する２枚の集電体からなる積層体の拡大断面模式図である。 本発明のセパレータの第１の改変例を示す断面図である。 本発明のセパレータの第２の改変例を示す断面図である。 本発明のセパレータの第３の改変例を示す断面図である。 第３実施形態の組電池を示す斜視図である。 第３実施形態の組電池を搭載する第４実施形態の自動車の概略図である。 バイポーラ型でないリチウムイオン二次電池の概要を示す断面図である。

以下、本発明の実施の形態を説明する。

本発明の第１は、電池用セパレータであって、セパレータの有する空孔率が、セパレータの厚さ方向に対して変化していることを特徴とする、セパレータである。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明するが、本発明の技術的範囲は特許請求の範囲の記載に基づいて定められるべきであり、以下の形態のみには制限されない。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面の寸法比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態の電池用セパレータ（以下、単に「セパレータ」とも称する）を示す断面図である。

図１に示す本実施形態のセパレータ１は、３層のセパレータ層が積層されてなる構成を有する。具体的には、中央部に積層される第１のセパレータ層２と、前記第１のセパレータ層２の両側に積層された２枚の第２のセパレータ層３とから構成される。そして、これらのセパレータ層（２、３）はいずれも空孔１００を有するが、前記第１のセパレータ層２の空孔率は、前記第２のセパレータ層３の空孔率よりも小さい。なお、セパレータ層（２、３）に冠せられる「第１の」および「第２の」との語は、各セパレータ層（２、３）が異なる空孔率を有することを意味するために便宜的に用いられているに過ぎず、第１や第２といった順序そのものに格別の意味はない。

「空孔率」とは、各セパレータ層（２、３）の全体積に占める空孔の体積の百分率である。

上述したように、第１のセパレータ層２は第２のセパレータ層３よりも空孔率が小さいが、空孔率の具体的な値について特に制限はない。一例を挙げると、第１のセパレータ層２の有する空孔率は、好ましくは２０〜９０％であり、より好ましくは３０〜８５％であり、さらに好ましくは４０〜８０％である。第１のセパレータ層の有する空孔率が小さすぎると、リチウムイオン拡散抵抗が増大する虞がある。一方、第１のセパレータ層の有する空孔率が大きすぎると、突刺しや破断強度の低下という問題が生じる虞がある。また、第２のセパレータ層３の有する空孔率は、上記の第１のセパレータ層２よりも大きければよく、特に制限されないが、好ましくは４０〜９９％であり、より好ましくは５０〜９５％であり、さらに好ましくは６０〜９５％である。第２のセパレータ層の有する空孔率が小さすぎると、リチウムイオン拡散抵抗が増大する虞がある。一方、第２のセパレータ層の有する空孔率が大きすぎると、構造強度が小さいために積層時に潰れてしまう虞がある。

各セパレータ層（２、３）の空孔率の測定には、材料の密度に対する目付けと厚みの測定、電子顕微鏡による直接観察法、水銀ポロシメータによる圧入法といった手法が用いられうるが、測定手段によって得られる値にばらつきが生じうる場合には、材料の密度に対する目付けと厚みの測定法により得られた値を本願の「空孔率」として採用するものとする。

各セパレータ層（２、３）の厚さは特に制限されず、電池の分野において従来公知の知見が適宜参照されうる。ただし、電池の高出力化の観点から、セパレータ層の厚さは小さいほど好ましいことは上述した通りであり、一方、セパレータ層が薄すぎても正負極間の短絡を防止するという観点からは好ましくないことも上述した通りである。かような観点から、比較的空孔率の小さい第１のセパレータ層２の厚さは、１〜２５μｍ程度であり、好ましくは３〜１０μｍである。一方、比較的空孔率の大きい第２のセパレータ層３の厚さは、１〜２５μｍ程度であり、好ましくは３〜１０μｍである。また、セパレータ全体の厚さは、好ましくは３〜５０μｍ程度であり、より好ましくは５〜２０μｍである。

各セパレータ層（２、３）を構成する材料についても、絶縁性材料であれば特に制限はなく、電池の分野において従来公知の知見が適宜参照されうる。一例を挙げると、セパレータ層（２、３）は、例えば、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、ポリ４フッ化エチレン（ＰＴＦＥ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、セルロース等の樹脂系材料、またはシリカ、アルミナなどの絶縁性のセラミックスなどから構成されうる。形状については、シート状のほかに、繊維状、燐片状、粒子状などの材料を接合した材料であってもよい。なお、第１のセパレータ層２の構成材料と第２のセパレータ層３の構成材料とは、同一であってもよいし、異なっていてもよい。

本実施形態のセパレータ１は、特別な手法を用いることなく製造可能である。以下、本実施形態のセパレータ１の製造方法の一例について説明するが、下記の形態のみには制限されず、その他の手法により製造されても、勿論よい。

まず、１枚の第１のセパレータ層２、および２枚の第２のセパレータ層３を準備する。

第１のセパレータ層２および第２のセパレータ層３については、商品が市販されている場合には当該商品を購入したものを用いてもよいし、自ら製造したものを用いてもよい。

各セパレータ層（２、３）を自ら製造する場合、セパレータ層の空孔率を制御する手法としては、例えば、キャスト法においてキャストする際の溶液中の溶媒とセパレータの構成材料（例えば、樹脂）との組成を変化させるといった手法や、一旦完成したセパレータに対して物理的に微小な空孔を発生させるといった手法が挙げられる。ただし、場合によっては、その他の手法が用いられてもよい。

次いで、上記で準備した第１のセパレータ層２の両面を、同じく上記で準備した２枚の第２のセパレータ層３によって挟持する。これにより、本実施形態のセパレータ１が完成する。なお、必要に応じて、その他の処理を施してもよい。例えば、第１のセパレータ層２と２枚の第２のセパレータ層３との積層体をプレスして、セパレータ１全体の厚さや空孔率を所望の値に制御してもよい。プレスする際には、加熱してもよい（いわゆる、ホットプレス）。また、挟持する際には、本発明の作用効果を阻害しない限り、接着剤などを用いて隣接する層どうしを接着させてもよい。

なお、図１に示す本実施形態のセパレータ１では、空孔率のより小さい第１のセパレータ層２の両側に、空孔率のより大きい第２のセパレータ層３が配置されているが、本発明の技術的範囲はかような形態のみには制限されず、例えば、図２に示すような、２枚の第２のセパレータ層３のうち、いずれか一方が省略された形態、すなわち、１枚ずつの第１のセパレータ層２および第２のセパレータ層３が積層されてなるセパレータ１もまた、本発明の範囲に含まれうる。

また、上記では本発明のセパレータが、空孔率の異なる複数のセパレータ層の積層により構成される形態を説明したが、場合によっては、図３に示すように、厚さ方向に連続的に空孔率が変化している１枚のセパレータ層により、本発明のセパレータが構成されていてもよい。かようなセパレータにおいて空孔率を制御する手法についても、上述したのと同様の手法が採用されうる。

（第２実施形態）
第２実施形態では、本発明のセパレータ１を用いて、電池を構成する。

具体的には、本発明のセパレータ１は、電池の電解質層に用いられて、電解質を保持しつつ、正負極間の短絡を防止する機能を発揮する。上記の電池の具体的な構成については特に制限はなく、任意の電池の電解質層を構成するために用いられる。場合によっては、新たに開発された電池の電解質層を構成するために用いられてもよい。

以下、図面を参照しながら、非水電解質二次電池の１種であるバイポーラ型リチウムイオン二次電池（以下、「バイポーラ電池」とも称する）に採用される場合を例に挙げて、本実施形態のセパレータが電池に採用される形態を説明する。ただし、本発明の技術的範囲がバイポーラ電池に採用される形態のみに制限されないことは、上述した通りである。

図４は、バイポーラ電池の概要を示す断面図である。

図４に示す形態のバイポーラ電池１０は、実際に充放電反応が進行する略矩形の電池要素２１が、外装であるラミネートシート２９の内部に封止された構造を有する。

図４に示す形態のバイポーラ電池１０の電池要素２１は、集電体１１の一方の面に正極活物質層１３が形成され他方の面に負極活物質層１５が形成された複数のバイポーラ電極を有する。各バイポーラ電極は、電解質層１７を介して積層されて電池要素２１を形成する。この際、一のバイポーラ電極の正極活物質層１３と前記一のバイポーラ電極に隣接する他のバイポーラ電極の負極活物質層１５とが電解質層１７を介して向き合うように、各バイポーラ電極および電解質層１７が積層されている。なお、図４に示す形態のバイポーラ電池１０の電解質層１７は、図１に示す形態（第１実施形態）のセパレータ１を含む。また、図４に示す形態のバイポーラ電池１０において、電解質層１７を構成する電解質は液体電解質である。すなわち、電解質層１７は、第１実施形態のセパレータ１にゲル電解質が注入されてなる構成を有する。

隣接する正極活物質層１３、電解質層１７、および負極活物質層１５は、一つの単電池層１９を構成する。図５は、図４に示す形態のバイポーラ電池１０の有する１つの単電池層１９および前記単電池層１９を挟持する２枚の集電体１１からなる積層体の拡大断面模式図である。図５は、集電体１１、正極活物質層１３、電解質層１７、負極活物質層１５、および集電体１１が、この順に積層された形態である。従って、バイポーラ電池１０は、単電池層１９が積層されてなる構成を有するともいえる。また、単電池層１９の外周には、隣接する集電体１１間を絶縁するための絶縁層３１が設けられている。なお、電池要素２１の最外層に位置する集電体（最外層集電体）（１１ａ、１１ｂ）には、片面のみに、正極活物質層１３（正極側最外層集電体１１ａ）または負極活物質層１５（負極側最外層集電体１１ｂ）のいずれか一方が形成されている。

さらに、図４に示すバイポーラ電池１０では、正極側最外層集電体１１ａが延長されて正極タブ２５とされ、外装であるラミネートシート２９から導出している。一方、負極側最外層集電体１１ｂが延長されて負極タブ２７とされ、同様にラミネートシート２９から導出している。

以下、図４に示す形態のバイポーラ電池１０を構成する部材について簡単に説明するが、下記の形態のみに制限されることはなく、従来公知の形態が同様に採用されうる。

［集電体（最外層集電体を含む）］
集電体１１および最外層集電体（１１ａ、１１ｂ）は、アルミニウム箔、銅箔、ステンレス（ＳＵＳ）箔など、導電性の材料から構成される。集電体の一般的な厚さは、１〜３０μｍである。ただし、この範囲を外れる厚さの集電体を用いてもよい。

集電体１１の大きさは、バイポーラ電池１０の使用用途に応じて決定される。大型の電池に用いられる大型の電極を作製するのであれば、面積の大きな集電体が用いられる。小型の電極を作製するのであれば、面積の小さな集電体が用いられる。

［活物質層］
活物質層は活物質を含み、必要に応じてその他の添加剤をさらに含む。

正極活物質層１３は、正極活物質を含む。正極活物質としては、リチウム−遷移金属複合酸化物が好ましく、例えば、ＬｉＭｎ_２Ｏ_４などのＬｉ−Ｍｎ系複合酸化物やＬｉＮｉＯ_２などのＬｉ−Ｎｉ系複合酸化物が挙げられる。場合によっては、２種以上の正極活物質が併用されてもよい。

負極活物質層１５は、負極活物質を含む。負極活物質としては、上記のリチウム遷移金属−複合酸化物や、カーボンが好ましい。カーボンとしては、例えば、天然黒鉛、人造黒鉛等の黒鉛系炭素材料、カーボンブラック、活性炭、カーボンファイバー、コークス、ソフトカーボン、ハードカーボン等が挙げられる。場合によっては、２種以上の負極活物質が併用されてもよい。

正極活物質層１３および負極活物質層１５に含まれうる添加剤としては、例えば、バインダ、導電助剤、リチウム塩（支持電解質）、イオン伝導性ポリマー等が挙げられる。また、イオン伝導性ポリマーが含まれる場合には、前記ポリマーを重合させるための重合開始剤が含まれてもよい。

バインダとしては、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、合成ゴム系バインダ等が挙げられる。

導電助剤とは、正極活物質層１３または負極活物質層１５の導電性を向上させるために配合される添加物をいう。導電助剤としては、グラファイト、気相成長炭素繊維などが挙げられる。

リチウム塩（支持塩）としては、ＬＩＢＥＴＩ（Ｌｉ（Ｃ_２Ｆ_５ＳＯ_２）_２Ｎ）、ＬｉＰＦ_６、ＬｉＢＦ_４、ＬｉＣｌＯ_４、ＬｉＡｓＦ_６、ＬｉＣＦ_３ＳＯ_３等が挙げられる。

イオン伝導性ポリマーとしては、例えば、ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）系およびポリプロピレンオキシド（ＰＰＯ）系のポリマーが挙げられる。ここで、前記イオン伝導性ポリマーは、バイポーラ電池１０の電解質層１７においてマトリックスポリマーとして用いられるイオン伝導性ポリマーと同じであってもよく、異なっていてもよいが、同じであることが好ましい。

重合開始剤は、イオン伝導性ポリマーの架橋性基に作用して、架橋反応を進行させるために配合される。重合開始剤は、開始剤として作用させるための外的要因に応じて、光重合開始剤、熱重合開始剤などに分類される。重合開始剤としては、例えば、熱重合開始剤であるアゾビスイソブチロニトリル（ＡＩＢＮ）や、光重合開始剤であるベンジルジメチルケタール（ＢＤＫ）等が挙げられる。

正極活物質層１３および負極活物質層１５中に含まれる成分の配合比は、特に限定されない。配合比は、リチウムイオン二次電池についての公知の知見を適宜参照することにより、調整されうる。

［電解質層］
電解質層１７は、本発明のセパレータ１を有し、当該セパレータ１に電解質が含まれてなる構成を有する。

電解質層１７に含まれる電解質は、例えば、液体電解質である。液体電解質とは、マトリックスポリマーを含まず、可塑剤にリチウム塩が溶解してなる電解液である。液体電解質を構成する可塑剤およびリチウム塩の具体的な形態としては、上記で例示した形態が同様に採用されうる。

なお、場合によっては、固体電解質が用いられてもよい。固体電解質としては、ゲル電解質および真性ポリマー電解質が挙げられる。

ゲル電解質とは、マトリックスポリマーであるイオン伝導性ポリマーに、電解液を保持させたものをいう。イオン伝導性ポリマーとしては、上記の活物質層の欄において例示したポリアルキレンオキシド系のポリマーが挙げられる。かようなポリマーには、リチウム塩がよく溶解しうる。また、これらの高分子は、架橋構造を形成することによって、優れた機械的強度を発現しうる。なお、本願では、リチウムイオン伝導性を有しない高分子の骨格中に、同様の電解液を保持させたものも、ゲル電解質に含まれるものとする。用いられる電解液（リチウム塩および可塑剤）の種類等は特に制限されない。リチウム塩としては、上記の活物質層の欄において例示した化合物が挙げられる。また、可塑剤としては、例えば、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート等のカーボネート類などが例示される。

一方、真性ポリマー電解質とは、液体成分を含まず、イオン伝導性ポリマー（マトリックスポリマー）にリチウム塩が溶解してなる電解質である。真性ポリマー電解質を構成するポリマーおよびリチウム塩の具体的な形態としては、上記で例示した形態が同様に採用されうる。

［絶縁層］
バイポーラ電池１０においては、通常、各単電池層１９の周囲に絶縁層３１が設けられる。この絶縁層３１は、電池内で隣り合う集電体１１同士が接触したり、電池要素２１における単電池層１９の端部の僅かな不揃いなどに起因する短絡が起こったりするのを防止する目的で設けられる。かような絶縁層３１の設置により、長期間の信頼性および安全性が確保され、高品質のバイポーラ電池１０が提供されうる。

絶縁層３１を構成する材料としては、絶縁性、固体電解質の脱落に対するシール性や外部からの水分の透湿に対するシール性（密封性）、電池動作温度下での耐熱性などを有するものであればよく、例えば、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリイミド樹脂、ゴムなどが用いられうる。なかでも、耐食性、耐薬品性、作り易さ（製膜性）、経済性などの観点から、ウレタン樹脂やエポキシ樹脂が、絶縁層３１の構成材料として好ましく用いられる。

［タブ］
バイポーラ電池１０においては、電池外部に電流を取り出す目的で、最外層集電体（１１ａ、１１ｂ）に電気的に接続されたタブ（正極タブ２５および負極タブ２７）が外装であるラミネートシート２９の外部に取り出される。具体的には、正極用最外層集電体１１ａに電気的に接続された正極タブ２５と、負極用最外層集電体１１ｂに電気的に接続された負極タブ２７とが、外装の外部に取り出される。

タブ（正極タブ２５および負極タブ２７）のを構成する材料は特に制限されず、バイポーラ電池用のタブとして従来用いられている公知の材料が用いられうる。タブの構成材料としては、例えば、アルミニウム、銅、チタン、ニッケル、ステンレス鋼（ＳＵＳ）、これらの合金等が例示される。なお、正極タブ２５と負極タブ２７とでは、同一の材質が用いられてもよいし、異なる材質が用いられてもよい。また、図４に示すように、最外層集電体（１１ａ、１１ｂ）を延長することによりタブ（２５、２７）としてもよいし、別途準備したタブを最外層集電体に接続してもよい。

［外装］
バイポーラ電池１０においては、使用時の外部からの衝撃や環境劣化を防止するために、電池要素２１は、ラミネートシート２９などの外装内に収容されることが好ましい。外装としては特に制限されず、従来公知の外装が用いられうる。自動車の熱源から効率よく熱を伝え、電池内部を迅速に電池動作温度まで加熱しうる点で、好ましくは、熱伝導性に優れた高分子−金属複合ラミネートシート等が用いられうる。

以上、バイポーラ電池に採用される形態を例に挙げて本実施形態のセパレータ１の適用例を説明したが、本実施形態のセパレータ１の採用により、電池における絶縁性の確保による短絡の防止と、リチウムイオン伝導性の確保による出力特性の向上とを両立させうる。

また、本実施形態のセパレータ１は、特にバイポーラ電池に採用されると、優れた作用効果を発揮しうる。すなわち、バイポーラ電池は高出力（大電流）を取り出すことを前提として開発が進められているが、高出力条件下での放電時には、電解質層の正極活物質層側近傍に位置するカチオン（例えば、リチウムイオン）が正極活物質中に取り込まれ、当該部位におけるカチオン濃度が急激に低下する。これに伴い、当該部位におけるリチウムイオン拡散抵抗が急激に増大し、電池全体の内部抵抗の上昇が引き起こされてしまう。これに対し、本実施形態のセパレータ１は、正極活物質層に隣接する部位（第２のセパレータ層３）の空孔率が比較的大きいため、前記カチオン（リチウムイオン）の供給源としても機能し、上述したような問題の発生が効果的に抑制されうるのである。また、中央部には空孔率の比較的小さい部位（第１のセパレータ層２）が配置されているため、電解質層の機械的強度もまた、充分大きく維持されている。なお、上述したようなイオン枯渇の問題は、同様のメカニズムにより、充電時の負極においても生じうるが、本実施形態のセパレータ１によれば、この問題の発生も同様に抑制されうる。

上述したように、図４に示す形態のバイポーラ電池１０の電解質層１７は、図１に示す形態のセパレータ１を含んでいるが、場合によっては、図２や図３に示す形態のセパレータ１や、後述する各図に示す形態のセパレータ１もまた、バイポーラ電池などの電池の電解質層１７の構成材料として採用されうる。ここで、図２に示す形態のセパレータ１は、空孔率の異なる２枚のセパレータ層（２、３）が積層されてなる構成を有するが、バイポーラ電池に用いられる場合には、いずれのセパレータ層（２、３）が正極活物質層または負極活物質層と向き合うように配置されてもよい。

ただし、上述した作用効果が発揮されるメカニズムを考慮すると、充電性能を重視する場合には、負極活物質層１５側の空孔率が大きくなるように、空孔率の小さい第１のセパレータ層２が正極活物質層と向き合い、空孔率の大きい第２のセパレータ層３が負極活物質層と向き合うように配置されることが好ましい。同様に、放電性能を重視する場合には、正極活物質層１３側の空孔率が大きくなるように、空孔率の小さい第１のセパレータ層２が負極活物質層と向き合い、空孔率の大きい第２のセパレータ層３が正極活物質層と向き合うように配置されることが好ましい。

（製造方法）
なお、図４に示す形態のバイポーラ電池の製造方法は特に制限されず、電池の製造分野において従来公知の知見が適宜参照されうる。以下、電解質層１７が液体電解質を含む場合を例に挙げてバイポーラ電池を製造するための一手法を説明するが、下記の形態のみには制限されず、その他の手法が採用されても、勿論よい。

バイポーラ電池１０を製造する際には、まず、集電体１１の一方の面に正極活物質スラリーを塗布し、正極活物質を含む塗膜を形成する。一方、集電体１１の他方の面に負極活物質スラリーを塗布して、負極活物質を含む塗膜を形成する。最外層集電体については、正極側最外層集電体１１ａの一方の面に正極活物質スラリーのみを塗布し、負極側最外層集電体１１ｂの一方の面に負極活物質スラリーのみを塗布する。その後、必要に応じて乾燥処理を施すことによって、塗膜を乾燥させる。スラリーの塗布および塗膜の乾燥のための具体的な手段は特に制限されず、電池の製造分野において従来公知の知見が適宜参照されうる。

活物質スラリーは、例えば、所望の活物質、および必要に応じて他の成分（例えば、バインダ、導電助剤、リチウム塩、イオン伝導性ポリマー、重合開始剤など）を、溶媒中で混合することにより、調製されうる。この活物質スラリー中に配合される各成分の具体的な形態については、上記の構成の欄において説明した通りであるため、ここでは詳細な説明を省略する。また、活物質スラリーに含まれる各成分の含有量については特に制限されず、上記の構成の欄の説明および電池の電解質層についての従来公知の知見を参照しつつ、適宜調節されうる。

溶媒の種類や混合手段は特に制限されず、電極製造について従来公知の知見が適宜参照されうる。溶媒の一例を挙げると、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、メチルホルムアミドなどが用いられうる。バインダとしてポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）を採用する場合には、ＮＭＰを溶媒として用いるとよい。

本工程において用いられる集電体１１の具体的な形態については、上記の本発明の電極の構成の欄において説明した通りであるため、ここでは詳細な説明を省略する。

活物質スラリーは、製造される電極における集電体と活物質層との所望の配置形態に応じて、塗布される。例えば、製造される電極がバイポーラ電極の場合には、集電体１１の一方の面に正極活物質を含む塗膜を形成し、他方の面に負極活物質を含む塗膜を形成すればよい。これに対し、バイポーラ型でない電極を製造する場合には、正極活物質または負極活物質のいずれか一方を含む塗膜が一の集電体の両面に形成される。

塗膜が重合開始剤を含む場合には、さらに重合工程を行うことで、塗膜中のイオン伝導性ポリマーが架橋性基によって架橋される。重合工程における重合処理も特に制限されることはなく、従来公知の知見を適宜参照すればよい。例えば、塗膜が熱重合開始剤（ＡＩＢＮなど）を含む場合には、塗膜に熱処理を施す。また、塗膜が光重合開始剤（ＢＤＫなど）を含む場合には、紫外光などの光を照射する。なお、熱重合のための熱処理は、上記の乾燥工程と同時に行われてもよいし、当該乾燥工程の前または後に行われてもよい。さらには、活物質層の塗膜の重合処理を、後述する電解質層を重合させるための重合処理と兼ねて行ってもよい。

上述したような活物質スラリーの塗布および乾燥により形成される塗膜の表面は、通常、凹凸を有するのが一般的である。かような凹凸は、正負の活物質間の短絡発生の原因となりうる。従って、上述の操作に続き、集電体１１の表面に塗膜が形成されてなる積層体に、例えばプレス機を用いてプレス処理を施し、バイポーラ電極の活物質層の表面を平坦化させる。これにより、バイポーラ電極が完成する。

プレス処理の具体的な手段やプレス条件は特に制限されず、プレス処理後の活物質層の表面の表面粗さの所望の値などを考慮して、適宜調節されうる。プレス処理の具体的な形態としては、例えば、ホットプレス機やカレンダーロールプレス機などが挙げられる。

その後、本発明のセパレータ１を準備し、各バイポーラ電極の正極活物質層１３と、隣接するバイポーラ電極の負極活物質層１５とが、セパレータ１を介して向かい合うように、前記セパレータ１および複数のバイポーラ電極を積層する。なお、バイポーラ電極の積層時には、
バイポーラ電極を積層する際、積層体の最上面および最下面には、活物質が形成されていない面が露出するように、正極または負極の一方のみの活物質層が形成された最外層集電体（１１ａ、１１ｂ）を積層する。

また、バイポーラ電極の積層中には、正極活物質層１３、電解質層１７および負極活物質層１５からなる単電池層１９を包囲するように、隣接する集電体１１の間に絶縁層３１を挟み込む。積層後、積層体の縁部をホットプレスして絶縁層３１を集電体１１と熱融着させることにより、積層された状態のバイポーラ電池の電池要素２１が完成する。

その後、正極タブ２５および負極タブ２７を最外層集電体（１１ａ、１１ｂ）に接合する。最外層集電体とタブとを接合する手法は特に制限されず従来公知の溶接方法などが用いられうる。溶接方法としては、例えば、超音波溶接、スポット溶接などが例示される。なかでも、低温での接合が可能であることから、超音波溶接が好ましく用いられる。場合によっては、上述したように、最外層集電体（１１ａ、１１ｂ）を延長してタブ（２５、２７）としてもよい。

一方、電池要素２１の作製とは別に、電解質層１７においてセパレータ１に含ませるための電解液組成物を調製する。具体的には、可塑剤にリチウム塩を添加し、溶解させて、電解液組成物とする。なお、電解質としてゲル電解質を採用したい場合には、この電解液組成物に、イオン伝導性ポリマーを添加し、混合する。この際、必要に応じて、重合開始剤（熱重合開始剤や光重合開始剤）を添加してもよい。当該組成物に含まれる各成分の具体的な形態については、上記の構成の欄において説明した通りであるため、ここでは詳細な説明を省略する。また、当該組成物中の各成分の含有量は特に制限されず、上記の構成の欄の説明および電池の電解質層についての従来公知の知見を参照しつつ、適宜調節されうる。

続いて、正極タブ２５および負極タブ２７が導出するように電池要素２１をラミネートシート２９中に封入する。ラミネートシート２９の好ましい形態については上述した通りであるため、ここでは詳細な説明を省略する。

電池要素２１をラミネートシート２９中に封入した後、上記で調製した電解液組成物を、当該ラミネートシート２９中に注入する。これにより、当該電解液組成物は、電池要素２１（具体的には、セパレータ１および活物質層（１３、１５））へと浸透する。場合によっては、電池要素２１のラミネートシート２９への封入前に、電解液組成物の注入を行ってもよい。

ここで、上記の電解質組成物に重合開始剤が含まれる場合には、当該組成物注入後の任意のタイミングにおいて、開始剤の種類に応じた重合処理を施し、当該組成物に含まれるイオン伝導性ポリマーを重合させる。重合処理を施すタイミングは特に制限されず、組成物の注入直後であってもよいし、後述するラミネートシート２９の封止後であってもよい。重合処理が熱処理である場合には、ラミネートシート２９の封止後に処理を行うと、処理が簡便である。また、重合処理が光（例えば、ＵＶ）照射処理である場合には、電池要素２１のラミネートシート２９への封入前に当該処理を行う必要があるのが一般的である。

最後に、ラミネートシート２９を封止する。これにより、バイポーラ電池１０が完成する。ラミネートシート２９は、例えば、ヒートシール、インパルスシール、超音波融着、高周波融着などによって、封止されうる。

（第１の改変例）
図６は、本発明のセパレータの第１の改変例を示す断面図である。

図６に示す本改変例のセパレータ１も、３層のセパレータ層が積層されてなる構成を有する点では上記の第１実施形態のセパレータ１と同様である。具体的には、中央部に積層される第３のセパレータ層４と、前記第３のセパレータ層４の両側に積層された２枚の第４のセパレータ層４とから構成される。そして、前記第３のセパレータ層４は、上記の第１実施形態のセパレータ層（２、３）と同様のシート状材料から構成されている。一方、前記第４のセパレータ層５は、粒子状材料から構成されている。従って、第３のセパレータ層４の空孔率は、第４のセパレータ層５の空孔率よりも小さくなっている。なお、セパレータ層（４、５）に冠せられる「第３の」および「第４の」との語が、各セパレータ層（４、５）が異なる材料から構成されることを意味するために便宜的に用いられているに過ぎず、第３や第４といった順序そのものに格別の意味はないことは、上記の第１実施形態と同様である。

本改変例において、第４のセパレータ層５は粒子状材料から構成されるが、当該粒子状材料を構成する材料については特に制限はなく、第３のセパレータ層４と同様に、上記の第１実施形態のセパレータ層（２、３）と同様の構成材料が採用されうる。また、粒子状材料の平均粒子径は特に制限されないが、通常は１〜３０μｍ程度であり、好ましくは３〜２０μｍである。ただし、これらの範囲を外れる粒子径を有する粒子状材料が用いられてもよいことは勿論である。なお、本願において、粒子状材料の平均粒子径は、例えば走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）や透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）を用いた観察により、測定されうる。さらに、粒子状材料については、商品が市販されている場合には、当該商品を購入したものを用いてもよいし、自ら調製した物を用いてもよい。粒子状材料を自ら調製する手法としては、例えば、大粒径品の粉砕といった手法や粉末状の前駆体の焼成といった手法が挙げられる。

なお、図６に示す本改変例のセパレータ１では、空孔率のより小さい第３のセパレータ層４の両側に、空孔率のより大きい第４のセパレータ層５が配置されているが、本発明の技術的範囲はかような形態のみには制限されず、例えば、２枚の第４のセパレータ層５のうち、いずれか一方が省略された形態、すなわち、１枚ずつの第３のセパレータ層４および第４のセパレータ層５が積層されてなるセパレータ１もまた、本発明の範囲に含まれうる。

以上説明した第１の改変例によっても、上記の第１実施形態と同様の作用効果が得られる。すなわち、本改変例によっても、電池における絶縁性の確保による短絡の防止と、リチウムイオン伝導性の確保による出力特性の向上とを両立させうる。

（第２の改変例）
図７は、本発明のセパレータの第２の改変例を示す断面図である。

図７に示す本改変例のセパレータ１は、セパレータ本体６の内部に、前記セパレータ本体６の両側から突出するように、粒子状材料７が充填されてなる構成を有する。そして、セパレータ本体６は、上記の第１実施形態のセパレータ層（２、３）と同様のシート状材料から構成されている。一方、粒子状材料７は、上記の改変例１の第４のセパレータ層５を構成するのと同様の材料から構成されている。本改変例においては、セパレータ本体６の両側に、粒子状材料７が突出していることから、言ってみれば、セパレータ本体６の両側に、セパレータ本体６よりも空孔率の大きいセパレータ層が位置しているとも言える。

本改変例において、粒子状材料７の平均粒子径は特に制限されないが、通常は１〜３０μｍ程度であり、好ましくは５〜２０μｍである。ただし、これらの範囲を外れる粒子径を有する粒子状材料が用いられてもよいことは勿論である。

なお、図６に示す本改変例のセパレータ１では、セパレータ本体６の両側から、粒子状材料７が突出しているが、本発明の技術的範囲はかような形態のみには制限されず、例えば、セパレータ本体６の片側のみから、粒子状材料７が突出する形態もまた、本発明の範囲に含まれうる。

以上説明した第２の改変例によっても、上記の第１実施形態と同様の作用効果が得られる。すなわち、本改変例によっても、電池における絶縁性の確保による短絡の防止と、リチウムイオン伝導性の確保による出力特性の向上とを両立させうる。

（第３の改変例）
図８は、本発明のセパレータの第３の改変例を示す断面図である。

図８に示す本改変例のセパレータ１は、まず、セパレータ本体６を有する。このセパレータ本体６は、上記の第１実施形態のセパレータ層（２、３）と同様のシート状材料から構成されている。そして、本改変例のセパレータ１は、前記セパレータ本体６の両側の表面に、セパレータ本体６と同様の材料からなる凸部８が形成されてなる構成を有する。本改変例においては、セパレータ本体６の両側に、凸部８が形成されていることから、言ってみれば、セパレータ本体６の両側に、セパレータ本体６よりも空孔率の大きいセパレータ層が位置しているとも言える。なお、セパレータ本体６の構成材料と凸部８の構成材料とは、同一であってもよいし、異なっていてもよいが、同一であることが好ましい。

本改変例において、凸部８の形状やサイズなどの具体的な形態は特に制限されず、所望の電池性能や短絡の可能性などを考慮して適宜決定されうる。セパレータ１の厚さ方向から見た凸部の形状は、円、楕円、正方形、長方形、三角形、六角形、不定形など、特に制限されない。さらに、凸部８は点在している必要はなく、場合によっては、線状に隆起した凸部８がセパレータ本体６の表面に設けられてもよい。

また、セパレータ１の厚さ方向から見た凸部８の幅も特に制限されないが、１〜２０μｍ程度であり、凸部８の厚さ（高さ）は、１〜２０μｍ程度である。

セパレータ本体６の表面に凸部８を形成する手法については特に制限されないが、例えば、凸部８の構成材料をセパレータ本体６の表面にスプレーにより噴霧するという手法や、種々の手法によりセパレータ本体６の表面に凸部８をパターニングするという手法が用いられうる。

なお、図８に示す本改変例のセパレータ１では、セパレータ本体６の両側の表面に凸部８が形成されているが、本発明の技術的範囲はかような形態のみには制限されず、例えば、セパレータ本体６の片側のみの表面に凸部８が形成される形態もまた、本発明の範囲に含まれうる。

以上説明した第３の改変例によっても、上記の第１実施形態と同様の作用効果が得られる。すなわち、本改変例によっても、電池における絶縁性の確保による短絡の防止と、リチウムイオン伝導性の確保による出力特性の向上とを両立させうる。

（第３実施形態）
第３実施形態では、上記の第２実施形態のバイポーラ電池を複数個、並列および／または直列に接続して、組電池を構成する。

図９は、本実施形態の組電池を示す斜視図である。

図９に示すように、組電池４０は、上記の第２実施形態に記載のバイポーラ電池が複数個接続されることにより構成される。各バイポーラ電池１０の正極タブ２５および負極タブ２７がバスバーを用いて接続されることにより、各バイポーラ電池１０が接続されている。組電池４０の一の側面には、組電池４０全体の電極として、電極ターミナル（４２、４３）が設けられている。

組電池４０を構成する複数個のバイポーラ電池１０を接続する際の接続方法は特に制限されず、従来公知の手法が適宜採用されうる。例えば、超音波溶接、スポット溶接などの溶接を用いる手法や、リベット、カシメなどを用いて固定する手法が採用されうる。かような接続方法によれば、組電池４０の長期信頼性が向上しうる。

本実施形態の組電池４０によれば、上記の第２実施形態のバイポーラ電池１０を用いて組電池化することで、信頼性および出力特性に優れる組電池が提供されうる。

なお、組電池４０を構成するバイポーラ電池１０の接続は、複数個全て並列に接続してもよく、また、複数個全て直列に接続してもよく、さらに、直列接続と並列接続とを組み合わせてもよい。

（第４実施形態）
第４実施形態では、上記の第２実施形態のバイポーラ電池１０、または第３実施形態の組電池４０をモータ駆動用電源として搭載して、輸送機関を構成する。バイポーラ電池１０または組電池４０をモータ用電源として用いる輸送機関としては、例えば、ガソリンを用いない完全電気自動車、シリーズハイブリッド自動車やパラレルハイブリッド自動車などのハイブリッド自動車、および燃料電池自動車などの、車輪をモータによって駆動する自動車のほか、列車、二輪車、船舶、航空機などが挙げられる。

参考までに、図１０に、組電池４０を搭載する自動車５０の概略図を示す。自動車５０に搭載される組電池４０は、上記で説明したような特性を有する。このため、組電池４０を搭載する自動車５０は信頼性および出力特性に優れ、長期間にわたって使用した後であっても充分な出力を提供しうる。

以上のように、本発明の幾つかの好適な実施形態について示したが、本発明は、以上の実施形態に限られるものではなく、当業者によって種々の変更、省略、および追加が可能である。例えば、以上の説明ではバイポーラ型のリチウムイオン二次電池（バイポーラ電池）を例に挙げて説明したが、本発明の電池の技術的範囲がバイポーラ電池のみに制限されることはなく、例えば、バイポーラ型でないリチウムイオン二次電池であってもよい。参考までに、図１１に、バイポーラ型でないリチウムイオン二次電池６０の概要を示す断面図を示す。なお、図１１に示すリチウムイオン二次電池６０においては、負極活物質層１５が正極活物質層１３よりも一回り小さいが、かような形態のみには制限されない。正極活物質層１３と同じかまたは一回り大きい負極活物質層１５もまた、用いられうる。

本発明の効果を、以下の実施例および比較例を用いて説明する。ただし、本発明の技術的範囲が以下の実施例のみに制限されるわけではない。

＜実施例１＞
＜セパレータの作製＞
以下の手法により、図１に示す形態のセパレータを作製した。

まず、第１のセパレータ層として、第１のポリプロピレン微多孔膜（空孔率：３５％、厚さ：１０μｍ）を１枚準備した。一方、第２のセパレータ層として、第２のポリプロピレン微多孔膜（空孔率：５５％、厚さ：５μｍ）を２枚準備した。

続いて、２枚の第２のポリプロピレン微多孔膜で第１のポリプロピレン微多孔膜を挟持して、本実施例のセパレータを完成させた。

得られたセパレータをポンチを用いて約７５ｍｍ角に打ち抜き、試験用セパレータとした。

＜正極の作製＞
正極活物質であるマンガン酸リチウム（ＬｉＭｎ_２Ｏ_４）（平均粒子径：１μｍ）（８５質量部）、導電助剤であるアセチレンブラック（１０質量部）、およびバインダであるポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）（５質量部）を混合し、次いでスラリー粘度調整溶媒であるＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）を適量添加して、正極活物質スラリーを調製した。

一方、正極用の集電体として、アルミニウム箔（厚さ：２０μｍ）を準備した。準備した集電体の一方の表面に、上記で調製した正極活物質スラリーをドクターブレード法により塗布し、塗膜を形成させた。次いでこの塗膜を１３０℃にて１０分間乾燥させた。その後、厚さ３０μｍの塗膜をプレスすることにより、厚さ２０μｍの正極活物質層を有する正極を完成させた。

得られた正極をポンチを用いて約６８ｍｍ角に打ち抜き、電流取り出し端子（アルミニウムリード）が接続された集電タブを接続して、試験用正極とした。

＜負極の作製＞
負極活物質であるグラファイト（平均粒子径：１μｍ）（９０質量部）、およびバインダであるポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）（１０質量部）を混合し、次いでスラリー粘度調整溶媒であるＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）を適量添加して、負極活物質スラリーを調製した。

一方、負極用の集電体として、銅箔（厚さ：２０μｍ）を準備した。準備した集電体の一方の表面に、上記で調製した負極活物質スラリーをドクターブレード法により塗布し、塗膜を形成させた。次いでこの塗膜を１３０℃にて１０分間乾燥させた。その後、厚さ３０μｍの塗膜をプレスすることにより、厚さ２０μｍの負極活物質層を有する負極を完成させた。

得られた負極をポンチを用いて約７０ｍｍ角に打ち抜き、電流取り出し端子（ニッケルリード）が接続された集電タブを接続して、試験用負極とした。

＜試験用セルの作製＞
電解液として、エチレンカーボネート（ＥＣ）とジエチルカーボネート（ＤＥＣ）との等体積混合液にリチウム塩であるＬｉＰＦ_６を１Ｍの濃度に溶解させたものを準備した。また、上記で作製したセパレータを準備した。

上記で準備した試験用正極、試験用セパレータ、および試験用負極を、各電極の活物質層どうしが向き合うようにこの順に積層して、電池要素とした。その後、正極および負極にそれぞれ接続された電流取り出し用端子が外部に露出するように前記電池要素をラミネートフィルム中に入れ、次いで上記で準備した電解液を注液し、さらに真空に封止して、試験用セルを完成させた。

＜実施例２＞
以下の手法により、図２に示す形態のセパレータを作製した。

まず、第１のセパレータ層として、第１のポリプロピレン微多孔膜（空孔率：３５％、厚さ：１０μｍ）を１枚準備した。一方、第２のセパレータ層として、第２のポリプロピレン微多孔膜（空孔率：５５％、厚さ：１０μｍ）を１枚準備した。

続いて、これらのポリプロピレン微多孔膜を積層して、本実施例のセパレータを完成させた。

上記で作製したセパレータを、第１のセパレータ層が正極活物質層と向き合い、第２のセパレータ層が負極活物質層と向き合うように積層したこと以外は、上記の実施例１と同様の手法により、試験用セルを作製した。

＜実施例３＞
第１のセパレータ層が負極活物質層と向き合い、第２のセパレータ層が正極活物質層と向き合うように積層したこと以外は、上記の実施例２と同様の手法により、試験用セルを作製した。

＜実施例４＞
以下の手法により、図６に示す形態のセパレータを作製した。

まず、セパレータ本体として、ポリプロピレン微多孔膜（空孔率：３５％、厚さ：１０μｍ）を準備した。

一方、溶媒としてのＮＭＰ中に、粒子状材料である球状アルミナ粒子（平均粒子径：５μｍ）を１０質量％となるように添加し、バインダであるＰＶｄＦを０．５質量％となるように添加して、粒子状材料スラリーを調製した。

上記で準備したセパレータ本体の両面に、同じく上記で調製した粒子状材料スラリーを塗布し、乾燥させて、粒子状材料から構成されるセパレータ層（第４のセパレータ層）を形成した。この第４のセパレータ層の空孔率を電子顕微鏡により観察したところ、約６０％と、セパレータ本体の有する空孔率よりも大きかった。

上記で作製したセパレータを用いたこと以外は、上記の実施例１と同様の手法により、試験用セルを作製した。

＜比較例１＞
セパレータとして、ポリプロピレン微多孔膜（空孔率：３５％、厚さ：２０μｍ）を単独で用いたこと以外は、上記の実施例１と同様の手法により、試験用セルを作製した。

＜比較例２＞
セパレータとして、ポリプロピレン微多孔膜（空孔率：４５％、厚さ：２０μｍ）を単独で用いたこと以外は、上記の実施例１と同様の手法により、試験用セルを作製した。

＜比較例３＞
セパレータとして、ポリプロピレン微多孔膜（空孔率：５５％、厚さ：２０μｍ）を単独で用いたこと以外は、上記の実施例１と同様の手法により、試験用セルを作製した。

＜比較例４＞
セパレータとして、ポリプロピレン微多孔膜（空孔率：３５％、厚さ：１０μｍ）を単独で用いたこと以外は、上記の実施例１と同様の手法により、試験用セルを作製した。

＜充放電試験＞
上記の各実施例および各比較例について、それぞれ１０個ずつ同一の試験用コインセルを作製した。次いで、それぞれの試験用セルに対して３０ｍＡの定電流で１０回ずつ充放電試験を行い、短絡を生じなかったセルを選別した。また、選別したセルについて、３０ｍＡの定電流で充放電を行った際の放電容量を測定した。さらに、２．５Ｖの定電位に保持した後に３００ｍＡの定電流で４．２Ｖまで充電した場合と、４．２Ｖの定電位に保持した後に３００ｍＡの定電流で放電した場合の容量をそれぞれ測定した。これらの結果を下記の表１に示す。短絡を生じなかったセルを選別した際の歩留まりもともに示す。

各実施例と各比較例との比較から、本発明のセパレータを採用することにより、短絡を有効に防止しつつ、充電時および放電時のいずれの電池性能にも優れる電池が提供されうる。

１ セパレータ
２ 第１のセパレータ層、
３ 第２のセパレータ層、
４ 第３のセパレータ層、
５ 第４のセパレータ層、
６ セパレータ本体、
７ 粒子状材料、
８ 凸部、
１０ バイポーラ電池、
１１ 集電体、
１３ 正極活物質層、
１５ 負極活物質層、
１７ 電解質層、
１９ 単電池層、
２１ 電池要素、
２５ 正極タブ、
２７ 負極タブ、
２９ ラミネートシート、
３１ 絶縁層、
３３ 正極集電体、
３５ 負極集電体、
４０ 組電池、
５０ 自動車、
６０ バイポーラ型でないリチウムイオン二次電池、
１００ 空孔。

＜参考例１＞
＜セパレータの作製＞
以下の手法により、図１に示す形態のセパレータを作製した。

続いて、２枚の第２のポリプロピレン微多孔膜で第１のポリプロピレン微多孔膜を挟持して、本参考例のセパレータを完成させた。

上記で作製したセパレータを、第１のセパレータ層が正極活物質層と向き合い、第２のセパレータ層が負極活物質層と向き合うように積層したこと以外は、上記の参考例１と同様の手法により、試験用セルを作製した。

＜参考例４＞
以下の手法により、図６に示す形態のセパレータを作製した。

上記で作製したセパレータを用いたこと以外は、上記の参考例１と同様の手法により、試験用セルを作製した。

＜比較例１＞
セパレータとして、ポリプロピレン微多孔膜（空孔率：３５％、厚さ：２０μｍ）を単独で用いたこと以外は、上記の参考例１と同様の手法により、試験用セルを作製した。

＜比較例２＞
セパレータとして、ポリプロピレン微多孔膜（空孔率：４５％、厚さ：２０μｍ）を単独で用いたこと以外は、上記の参考例１と同様の手法により、試験用セルを作製した。

＜比較例３＞
セパレータとして、ポリプロピレン微多孔膜（空孔率：５５％、厚さ：２０μｍ）を単独で用いたこと以外は、上記の参考例１と同様の手法により、試験用セルを作製した。

＜比較例４＞
セパレータとして、ポリプロピレン微多孔膜（空孔率：３５％、厚さ：１０μｍ）を単独で用いたこと以外は、上記の参考例１と同様の手法により、試験用セルを作製した。

＜充放電試験＞
上記の各参考例、各実施例および各比較例について、それぞれ１０個ずつ同一の試験用コインセルを作製した。次いで、それぞれの試験用セルに対して３０ｍＡの定電流で１０回ずつ充放電試験を行い、短絡を生じなかったセルを選別した。また、選別したセルについて、３０ｍＡの定電流で充放電を行った際の放電容量を測定した。さらに、２．５Ｖの定電位に保持した後に３００ｍＡの定電流で４．２Ｖまで充電した場合と、４．２Ｖの定電位に保持した後に３００ｍＡの定電流で放電した場合の容量をそれぞれ測定した。これらの結果を下記の表１に示す。短絡を生じなかったセルを選別した際の歩留まりもともに示す。

Claims (11)

1. 電池用セパレータであって、
   セパレータの有する空孔率が、セパレータの厚さ方向に対して変化していることを特徴とする、セパレータ。
2. セパレータの厚さ方向に対して、セパレータの少なくとも一方の表面側の空孔率がセパレータの中央部の空孔率よりも大きい、請求項１に記載のセパレータ。
3. 空孔率の異なる複数のセパレータ層が積層されてなり、この際、より空孔率の小さい第１のセパレータ層がセパレータの中央部に積層され、より空孔率の大きい第２のセパレータ層がセパレータの少なくとも一方の表面に積層されてなる、請求項２に記載のセパレータ。
4. 空孔率の異なる複数のセパレータ層が積層されてなり、この際、シート状材料から構成され、より空孔率の大きいシート状セパレータ層がセパレータの中央部に積層され、粒子状材料から構成され、より空孔率の大きい粒子状セパレータ層がセパレータの少なくとも一方の表面に積層されてなる、請求項２に記載のセパレータ。
5. シート状材料から構成されるセパレータ本体の内部に、粒子状材料が、前記セパレータ本体の少なくとも一方の表面から突出するように充填されてなる、請求項２に記載のセパレータ。
6. シート状材料から構成されるセパレータ本体の少なくとも一方の表面に凸部が形成されてなる、請求項２に記載のセパレータ。
7. 正極活物質を含む正極活物質層と、電解質を含むセパレータからなる電解質層と、負極活物質を含む負極活物質層と、がこの順に積層されてなる少なくとも１つの単電池層を有する電池であって、
   前記電解質層を構成するセパレータが請求項１〜６のいずれか１項に記載のセパレータである、電池。
8. 非水電解質電池である、請求項７に記載の電池。
9. バイポーラ型リチウムイオン二次電池である、請求項７または８に記載の電池。
10. 請求項７〜９のいずれか１項に記載の電池を用いた組電池。
11. 請求項７〜９のいずれか１項に記載の電池、または請求項１０に記載の組電池を搭載した輸送機関。

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