WO2015012375A1 - 非水電解質二次電池用正極およびこれを用いた非水電解質二次電池 - Google Patents

非水電解質二次電池用正極およびこれを用いた非水電解質二次電池 Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a positive electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery and a non-aqueous electrolyte secondary battery using the same.
  • a nonaqueous electrolyte secondary battery generally includes a positive electrode obtained by applying a positive electrode active material or the like to a current collector, and a negative electrode obtained by applying a negative electrode active material or the like to a current collector. It has the structure connected through the electrolyte layer holding electrolyte gel. Then, when ions such as lithium ions are occluded / released in the electrode active material, a charge / discharge reaction of the battery occurs.
  • non-aqueous electrolyte secondary batteries with a low environmental load are being used not only for portable devices, but also for power supply devices for electric vehicles such as hybrid vehicles (HEV), electric vehicles (EV), and fuel cell vehicles. .
  • HEV hybrid vehicles
  • EV electric vehicles
  • fuel cell vehicles fuel cell vehicles.
  • Non-aqueous electrolyte secondary batteries intended for application to electric vehicles are required to have high output and high capacity. Research and development are underway with the aim of developing technology that satisfies these performances.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-122262 when a powdered electrode active material is used, the discharge capacity decreases when the film thickness exceeds a certain level, particularly during high output (or high current) discharge. Means are provided for solving the problem.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-122262 the above problem is solved by setting the specific surface area of the electrode in the nonaqueous electrolyte secondary battery to 4 m 2 / g or more.
  • JP-A-7-122262 by setting the specific surface area to 4 m 2 / g or more, voids in the electrode increase and ion conduction is ensured. As a result, the discharge capacity is reduced even under high output conditions. Is considered to be prevented.
  • an object of the present invention is to provide means capable of suppressing a decrease in discharge capacity under a high output condition while minimizing an increase in battery temperature in an overcharged state of the battery.
  • the present inventor has intensively studied in view of the above problems.
  • a conductive assistant is included in the positive electrode active material layer, the BET specific surface area is controlled to a predetermined value, and two or more kinds having different average particle diameters are used as the conductive assistant. It has been found that the above problem can be solved by controlling the relationship, and the present invention has been completed.
  • a non-aqueous electrolyte secondary battery having a positive electrode current collector and a positive electrode active material layer formed on the surface of the positive electrode current collector and including a positive electrode active material and a conductive additive.
  • a positive electrode is provided.
  • the BET specific surface area of the positive electrode active material layer is 1 to 3 m 2 / g
  • the conductive auxiliary agent is the first conductive auxiliary agent and the second conductive material having an average particle size larger than that of the first conductive auxiliary agent. It is characterized in that the content of the first conductive auxiliary agent in the positive electrode active material layer is greater than the content of the second conductive auxiliary agent in the positive electrode active material layer.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a basic configuration of a non-aqueous electrolyte lithium ion secondary battery that is not a flat (stacked) bipolar type, which is an embodiment of a nonaqueous electrolyte lithium ion secondary battery. It is a perspective view showing the appearance of a flat lithium ion secondary battery which is a typical embodiment of a secondary battery.
  • a positive electrode current collector is formed on the surface of the positive electrode current collector, includes a positive electrode active material and a conductive additive, and has a BET specific surface area of 1 to 3 m 2 / g.
  • a conductive layer wherein the conductive auxiliary agent includes a first conductive auxiliary agent and a second conductive auxiliary agent having an average particle size larger than that of the first conductive auxiliary agent, and the positive electrode active material layer includes the second conductive auxiliary agent.
  • the BET specific surface area of the positive electrode active material layer is controlled within a predetermined range, and a conductive additive having a large average particle size is contained,
  • the contact area with the constituent material of the positive electrode active material layer does not become too large. For this reason, an increase in battery temperature is suppressed even in an overcharged state of the battery.
  • the conductive network in a positive electrode active material layer is ensured by containing more conductive support agents with a small average particle diameter. For this reason, a decrease in discharge capacity is prevented even under high output conditions, and excellent output characteristics are ensured.
  • nonaqueous electrolyte lithium ion secondary battery will be described as a preferred embodiment of a nonaqueous electrolyte secondary battery to which the positive electrode according to the present embodiment is applied, but is not limited only to the following embodiment.
  • the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
  • the dimensional ratios in the drawings are exaggerated for convenience of explanation, and may be different from the actual ratios.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view schematically showing a basic configuration of a non-aqueous electrolyte lithium ion secondary battery (hereinafter also simply referred to as “stacked battery”) that is not a flat (stacked) bipolar type.
  • the stacked battery 10 of the present embodiment has a structure in which a substantially rectangular power generation element 21 in which a charge / discharge reaction actually proceeds is sealed inside a battery exterior material 29 that is an exterior body.
  • the power generation element 21 has a configuration in which a positive electrode, a separator 17, and a negative electrode are stacked.
  • the separator 17 contains a nonaqueous electrolyte (for example, a liquid electrolyte).
  • the positive electrode has a structure in which the positive electrode active material layers 15 are disposed on both surfaces of the positive electrode current collector 12.
  • the negative electrode has a structure in which the negative electrode active material layer 13 is disposed on both surfaces of the negative electrode current collector 11.
  • the negative electrode, the electrolyte layer, and the positive electrode are laminated in this order so that one positive electrode active material layer 15 and the negative electrode active material layer 13 adjacent thereto face each other with a separator 17 therebetween.
  • the adjacent positive electrode, electrolyte layer, and negative electrode constitute one unit cell layer 19. Therefore, it can be said that the stacked battery 10 shown in FIG. 1 has a configuration in which a plurality of single battery layers 19 are stacked and electrically connected in parallel.
  • the negative electrode active material layer 13 is arrange
  • the arrangement of the positive electrode and the negative electrode is reversed from that in FIG. 1 so that the outermost positive electrode current collector is positioned on both outermost layers of the power generation element 21, A positive electrode active material layer may be disposed.
  • the positive electrode current collector 12 and the negative electrode current collector 11 are each provided with a positive electrode current collector plate (tab) 27 and a negative electrode current collector plate (tab) 25 that are electrically connected to the respective electrodes (positive electrode and negative electrode). It has the structure led out of the battery exterior material 29 so that it may be pinched
  • the positive electrode current collector plate 27 and the negative electrode current collector plate 25 are ultrasonically welded to the positive electrode current collector 11 and the negative electrode current collector 12 of each electrode via a positive electrode lead and a negative electrode lead (not shown), respectively, as necessary. Or resistance welding or the like.
  • FIG. 1 shows a flat battery (stacked battery) that is not a bipolar battery, but a positive electrode active material layer that is electrically coupled to one surface of the current collector and the opposite side of the current collector.
  • a bipolar battery including a bipolar electrode having a negative electrode active material layer electrically coupled to the surface.
  • one current collector also serves as a positive electrode current collector and a negative electrode current collector.
  • the positive electrode has a positive electrode current collector and a positive electrode active material layer formed on the surface of the positive electrode current collector.
  • a metal is preferably used.
  • the metal include aluminum, nickel, iron, stainless steel, titanium, copper, and other alloys.
  • a clad material of nickel and aluminum, a clad material of copper and aluminum, or a plating material of a combination of these metals can be preferably used.
  • covered on the metal surface may be sufficient.
  • aluminum, stainless steel, and copper are preferable from the viewpoints of electronic conductivity and battery operating potential.
  • the size of the current collector is determined according to the intended use of the battery. For example, if it is used for a large battery that requires a high energy density, a current collector having a large area is used. There is no particular limitation on the thickness of the current collector.
  • the thickness of the current collector is usually about 1 to 100 ⁇ m.
  • a positive electrode active material layer contains a positive electrode active material.
  • a positive electrode active material There is no restriction
  • the positive electrode active material preferably contains a spinel-based lithium manganese composite oxide and / or a lithium-nickel composite oxide.
  • preferred forms of these positive electrode active materials will be described.
  • Spinel-based lithium manganese composite oxide is a composite oxide that typically has a composition of LiMn 2 O 4 and has a spinel structure and essentially contains lithium and manganese. Conventionally known knowledge can be appropriately referred to for the specific configuration and manufacturing method.
  • Spinel-based lithium manganese composite oxide has a structure of secondary particles formed by agglomerating primary particles.
  • the average particle diameter (average secondary particle diameter) of the secondary particles is preferably 5 to 50 ⁇ m, more preferably 7 to 20 ⁇ m.
  • the average secondary particle diameter is measured by a laser diffraction method.
  • lithium nickel complex oxide is not specifically limited as long as it is a complex oxide containing lithium and nickel.
  • a typical example of a composite oxide containing lithium and nickel is lithium nickel composite oxide (LiNiO 2 ).
  • a composite oxide in which some of the nickel atoms of the lithium nickel composite oxide are substituted with other metal atoms is more preferable.
  • NMC composite lithium-nickel-manganese-cobalt composite oxide
  • oxide (Also referred to as “oxide”) has a layered crystal structure in which a lithium atomic layer and a transition metal (Mn, Ni, and Co are arranged in order) are alternately stacked via an oxygen atomic layer.
  • a lithium atomic layer Li atomic layer
  • a transition metal Mn, Ni, and Co are arranged in order
  • One Li atom is contained per atom, and the amount of Li that can be taken out is twice that of the spinel-type lithium manganese oxide, that is, the supply capacity is doubled, so that a high capacity can be obtained.
  • LiNiO 2 since it has higher thermal stability than LiNiO 2 , it is particularly advantageous among the nickel-based composite oxides used as the positive electrode active material.
  • the NMC composite oxide includes a composite oxide in which a part of the transition metal element is substituted with another metal element.
  • Other elements in that case include Ti, Zr, Nb, W, P, Al, Mg, V, Ca, Sr, Cr, Fe, B, Ga, In, Si, Mo, Y, Sn, V, Cu , Ag, Zn, etc., preferably Ti, Zr, Nb, W, P, Al, Mg, V, Ca, Sr, Cr, more preferably Ti, Zr, P, Al, Mg, From the viewpoint of improving cycle characteristics, Ti, Zr, Al, Mg, and Cr are more preferable.
  • a represents the atomic ratio of Li
  • b represents the atomic ratio of Ni
  • c represents the atomic ratio of Mn
  • d represents the atomic ratio of Co
  • x represents the atomic ratio of M. Represents. From the viewpoint of cycle characteristics, it is preferable that 0.4 ⁇ b ⁇ 0.6 in the general formula (1).
  • the composition of each element can be measured by, for example, inductively coupled plasma (ICP) emission spectrometry.
  • ICP inductively coupled plasma
  • Ni nickel
  • Co cobalt
  • Mn manganese
  • Ti or the like partially replaces the transition metal in the crystal lattice. From the viewpoint of cycle characteristics, it is preferable that a part of the transition element is substituted with another metal element, and it is particularly preferable that 0 ⁇ x ⁇ 0.3 in the general formula (1). Since at least one selected from the group consisting of Ti, Zr, Nb, W, P, Al, Mg, V, Ca, Sr, and Cr is dissolved, the crystal structure is stabilized. It is considered that the battery capacity can be prevented from decreasing even if the above is repeated, and that excellent cycle characteristics can be realized.
  • the present inventors charge and discharge the above-mentioned charge and discharge when the metal composition of nickel, manganese and cobalt is not uniform, for example, LiNi 0.5 Mn 0.3 Co 0.2 O 2. It has been found that the influence of strain / cracking of the complex oxide at the time increases. This is presumably because the stress applied to the inside of the particles during expansion and contraction is distorted and cracks are more likely to occur in the composite oxide due to the non-uniform metal composition. Therefore, for example, a complex oxide having a rich Ni abundance ratio (for example, LiNi 0.8 Mn 0.1 Co 0.1 O 2 ) or a complex oxide having a uniform ratio of Ni, Mn, and Co.
  • a complex oxide having a rich Ni abundance ratio for example, LiNi 0.8 Mn 0.1 Co 0.1 O 2
  • a complex oxide having a uniform ratio of Ni, Mn, and Co for example, LiNi 0.8 Mn 0.1 Co 0.1 O 2
  • composite oxides in which b, c and d are 0.44 ⁇ b ⁇ 0.51, 0.27 ⁇ c ⁇ 0.31, 0.19 ⁇ d ⁇ 0.26 The positive electrode active material is preferable. By adopting such a configuration, a battery having an excellent balance between capacity characteristics and output characteristics can be provided.
  • the lithium nickel composite oxide also has a secondary particle structure in which primary particles are aggregated.
  • the average primary particle size (average primary particle size) is preferably 0.9 ⁇ m or less, more preferably 0.20 to 0.6 ⁇ m, and even more preferably 0.25 to 0.5 ⁇ m.
  • the average particle diameter of the secondary particles (average secondary particle diameter) is preferably 5 to 20 ⁇ m, more preferably 5 to 15 ⁇ m.
  • the value of these ratios (average secondary particle size / average primary particle size) is preferably greater than 11, more preferably 15 to 50, and even more preferably 25 to 40.
  • the primary particles constituting the lithium nickel composite oxide usually have a hexagonal crystal structure having a layered structure, but the size of the crystallite is correlated with the size of the average primary particle size.
  • crystallite means the largest group that can be regarded as a single crystal, and can be measured by a method of refining the crystal structure parameters from the diffraction intensity obtained by powder X-ray diffraction measurement or the like.
  • the specific value of the crystallite size of the primary particles constituting the lithium nickel composite oxide is not particularly limited, but from the viewpoint of life characteristics, it is preferably 1 ⁇ m or less, more preferably 360 nm or less, Preferably it is 310 nm or less.
  • the lower limit value of the crystallite diameter is not particularly limited, but is usually 20 nm or more.
  • the value of the crystallite diameter in the positive electrode active material particles is measured by the Rietveld method in which the crystallite diameter is calculated from the diffraction peak intensity obtained by powder X-ray diffraction measurement.
  • the tap density of the lithium nickel composite oxide is preferably 2.3 g / cm 3 or more, more preferably 2.4 to 2.9 g / cm 3 .
  • the BET specific surface area of the lithium nickel composite oxide is preferably 0.1 to 1.0 m 2 / g, more preferably 0.3 to 1.0 m 2 / g, and particularly preferably 0.00. 3 to 0.7 m 2 / g.
  • the specific surface area of the active material is in such a range, the reaction area of the active material is ensured and the internal resistance of the battery is reduced, so that the occurrence of polarization during the electrode reaction can be minimized.
  • the diffraction peak intensity ratio ((003) / (104)) is the diffraction peak on the (104) plane and the diffraction peak on the (003) plane obtained by powder X-ray diffraction measurement. It is preferably 1.28 or more, more preferably 1.35 to 2.1.
  • the diffraction peak integrated intensity ratio ((003) / (104)) is preferably 1.08 or more, more preferably 1.10 to 1.45.
  • Ni 3+ is easily reduced to Ni 2+, and because substantially equal to the Ni 2+ ion radius (0.83 ⁇ ) is Li + ion radius (0.90 ⁇ ), Ni to Li + defect occurring during active material synthesized 2+ tends to be mixed.
  • Ni 2+ is mixed into the Li + site, a locally electrochemically inactive structure is formed and Li + diffusion is prevented. For this reason, when an active material with low crystallinity is used, there is a possibility that the battery charge / discharge capacity is reduced and the durability is lowered.
  • the above definition is used as an index of the crystallinity.
  • the ratio of the intensity of diffraction peaks of the (003) plane and the (104) plane and the ratio of the integrated intensity of the diffraction peaks by crystal structure analysis using X-ray diffraction. was used.
  • these parameters satisfy the above-mentioned rules, defects in the crystal are reduced, and a decrease in battery charge / discharge capacity and a decrease in durability can be suppressed.
  • Such crystallinity parameters can be controlled by the raw material, composition, firing conditions, and the like.
  • the lithium nickel composite oxide such as NMC composite oxide can be prepared by selecting various known methods such as coprecipitation method and spray drying method.
  • the coprecipitation method is preferably used because the complex oxide according to this embodiment is easy to prepare.
  • a nickel-cobalt-manganese composite oxide is manufactured by a coprecipitation method as in the method described in JP2011-105588A, and then nickel-cobalt It can be obtained by mixing and firing a manganese composite oxide and a lithium compound.
  • the positive electrode active material includes a spinel-based lithium manganese composite oxide and a lithium-nickel-based composite oxide
  • the mixing ratio thereof is not particularly limited, but from the viewpoint of life characteristics and cost, the spinel-based lithium manganese composite oxide
  • the content is preferably 15 to 40% by mass and more preferably 30 to 40% by mass with respect to 100% by mass of the lithium nickel composite oxide.
  • a positive electrode active material layer also contains a conductive auxiliary agent essential.
  • the “conducting aid” refers to an additive blended to improve the conductivity of the active material layer.
  • the conductive auxiliary agent include carbon materials such as carbon black such as ketjen black and acetylene black, graphite, and carbon fiber.
  • the conductive assistant contained in the positive electrode active material layer contains two or more kinds of conductive assistants having different average particle diameters.
  • first conductive assistant the conductive assistant having a smaller average particle diameter than the other conductive assistants
  • second conductive assistant the conductive assistant having a larger average particle diameter than the other conductive assistants
  • conductive aid the conductive assistant contained in the positive electrode active material layer
  • the present invention can be used as long as any two kinds of conductive assistants satisfy the above-mentioned rules. It shall be included in the technical scope of
  • the specific value of the average particle diameter of the conductive auxiliary agent is not particularly limited, and conventionally known knowledge can be referred to as appropriate.
  • the average particle diameter of the first conductive auxiliary agent is preferably 1.8 to The thickness is 2.5 ⁇ m, more preferably 1.3 to 4.5 ⁇ m.
  • the average particle size of the second conductive assistant is preferably 2.0 to 5.8 ⁇ m, more preferably 3.1 to 3.8 ⁇ m.
  • the ratio of the average particle diameter of the first conductive assistant to the average particle diameter of the second conductive assistant is not particularly limited, but the average particle diameter of the first conductive assistant / second conductive assistant.
  • the ratio value of the average particle diameter is preferably 0.25 or more and less than 1, more preferably 0.47 to 0.8.
  • the value of the average particle diameter of the conductive assistant is a value measured by a laser diffraction method.
  • the value of the BET specific surface area of the conductive auxiliary agent is not particularly limited. However, when both the first conductive auxiliary agent and the second conductive auxiliary agent have a BET specific surface area of 25 to 80 cm 2 / g, the action of the present invention is achieved. This is preferable in that the effect can be remarkably exhibited.
  • the content of the first conductive auxiliary in the positive electrode active material layer is larger than the content of the second conductive auxiliary, but the ratio value (the content of the first conductive auxiliary) / Mass ratio of the content of the second conductive auxiliary agent) is preferably 1.5 to 4.0, more preferably 2.0 to 3.0. Further, the content of the first conductive assistant in the positive electrode active material layer is preferably 2 to 4% by mass. Further, the content of the second conductive additive in the positive electrode active material layer is preferably 1 to 2% by mass.
  • the positive electrode active material layer has a BET specific surface area of 1 to 3 m 2 / g.
  • the value of the BET specific surface area is preferably 1.0 to 2.0 m 2 / g, more preferably 1.2 to 1.8 m 2 / g, and still more preferably 1.2 to 1.7 m 2. / G.
  • the present inventor diligently searched for the cause of the temperature rise as described above.
  • the cause of the temperature increase is that the decomposition reaction of the electrolyte caused by the increase in the surface potential of the positive electrode when the battery is overcharged is accelerated by the large specific surface area of the positive electrode. I found out that The configuration according to the present embodiment as described above has been found based on such knowledge.
  • the BET specific surface area of the positive electrode active material layer is controlled within a predetermined range, and the conductive auxiliary agent having a large average particle size is contained,
  • the contact area with the constituent material of the positive electrode active material layer does not become too large. For this reason, an increase in battery temperature is suppressed even in an overcharged state of the battery.
  • the conductive network in a positive electrode active material layer is ensured by containing more conductive support agents with a small average particle diameter. For this reason, a decrease in discharge capacity is prevented even under high output conditions, and excellent output characteristics are ensured.
  • the positive electrode active material layer is used to increase the binder, electrolyte (polymer matrix, ion conductive polymer, electrolyte, etc.), and ion conductivity as necessary. It further includes other additives such as lithium salts.
  • the content of a material that can function as an active material in the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer described later is preferably 85 to 99.5% by weight.
  • binder Although it does not specifically limit as a binder used for a positive electrode active material layer, for example, the following materials are mentioned. Polyethylene, polypropylene, polyethylene terephthalate (PET), polyether nitrile, polyacrylonitrile, polyimide, polyamide, cellulose, carboxymethyl cellulose (CMC) and its salts, ethylene-vinyl acetate copolymer, polyvinyl chloride, styrene-butadiene rubber (SBR) ), Isoprene rubber, butadiene rubber, ethylene / propylene rubber, ethylene / propylene / diene copolymer, styrene / butadiene / styrene block copolymer and hydrogenated product thereof, styrene / isoprene / styrene block copolymer and hydrogenated product thereof.
  • Thermoplastic polymers such as products, polyvinylidene fluoride (P
  • the amount of the binder contained in the positive electrode active material layer is not particularly limited as long as it is an amount capable of binding the active material, but preferably 0.5 to 15% by weight with respect to the active material layer. More preferably, it is 1 to 10% by weight.
  • electrolyte salt examples include Li (C 2 F 5 SO 2 ) 2 N, LiPF 6 , LiBF 4 , LiClO 4 , LiAsF 6 , LiCF 3 SO 3 and the like.
  • Examples of the ion conductive polymer include polyethylene oxide (PEO) and polypropylene oxide (PPO) polymers.
  • the compounding ratio of the components contained in the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer described later is not particularly limited.
  • the blending ratio can be adjusted by appropriately referring to known knowledge about lithium ion secondary batteries.
  • the thickness of each active material layer is not particularly limited, and conventionally known knowledge about the battery can be appropriately referred to. As an example, the thickness of each active material layer is about 2 to 100 ⁇ m.
  • the negative electrode active material layer contains a negative electrode active material and, if necessary, other materials such as a conductive aid, a binder, an electrolyte (polymer matrix, ion conductive polymer, electrolyte, etc.), and a lithium salt for increasing ion conductivity. Further includes an additive. Other additives such as conductive assistants, binders, electrolytes (polymer matrix, ion conductive polymers, electrolytes, etc.) and lithium salts for improving ion conductivity are those described in the above positive electrode active material layer column. It is the same.
  • the negative electrode active material examples include carbon materials such as graphite (graphite), soft carbon, and hard carbon, lithium-transition metal composite oxides (for example, Li 4 Ti 5 O 12 ), metal materials, lithium alloy negative electrode materials, and the like. Is mentioned. In some cases, two or more negative electrode active materials may be used in combination. Preferably, from the viewpoint of capacity and output characteristics, a carbon material or a lithium-transition metal composite oxide is used as the negative electrode active material. For the same reason, in the non-aqueous electrolyte secondary battery according to this embodiment, the negative electrode active material preferably includes graphite (graphite), and the negative electrode active material preferably includes graphite as a main component.
  • carbon materials such as graphite (graphite), soft carbon, and hard carbon
  • lithium-transition metal composite oxides for example, Li 4 Ti 5 O 12
  • metal materials lithium alloy negative electrode materials, and the like. Is mentioned.
  • two or more negative electrode active materials may be used in combination.
  • the negative electrode active material is mainly composed of graphite” means that the proportion of graphite in the negative electrode active material is 50% by weight or more.
  • the proportion of graphite in the negative electrode active material is more preferably 70% by weight or more, still more preferably 85% by weight or more, still more preferably 90% by weight or more, and particularly preferably 95% by weight or more. And most preferably 100% by weight.
  • negative electrode active materials other than those described above may be used.
  • the average particle diameter of the negative electrode active material is not particularly limited, but is preferably 1 to 100 ⁇ m, more preferably 1 to 20 ⁇ m from the viewpoint of increasing the output.
  • the negative electrode active material layer preferably contains at least an aqueous binder.
  • a water-based binder has a high binding power.
  • it is easy to procure water as a raw material and since steam is generated at the time of drying, the capital investment in the production line can be greatly suppressed, and the environmental load can be reduced. There is.
  • the water-based binder refers to a binder using water as a solvent or a dispersion medium, and specifically includes a thermoplastic resin, a polymer having rubber elasticity, a water-soluble polymer, or a mixture thereof.
  • the binder using water as a dispersion medium refers to a polymer that includes all expressed as latex or emulsion and is emulsified or suspended in water.
  • kind a polymer latex that is emulsion-polymerized in a system that self-emulsifies.
  • water-based binders include styrene polymers (styrene-butadiene rubber, styrene-vinyl acetate copolymer, styrene-acrylic copolymer, etc.), acrylonitrile-butadiene rubber, methyl methacrylate-butadiene rubber, ) Acrylic polymers (polyethyl acrylate, polyethyl methacrylate, polypropyl acrylate, polymethyl methacrylate (methyl methacrylate rubber), polypropyl methacrylate, polyisopropyl acrylate, polyisopropyl methacrylate, polybutyl acrylate, polybutyl methacrylate, polyhexyl acrylate , Polyhexyl methacrylate, polyethylhexyl acrylate, polyethylhexyl methacrylate, polylauryl acrylate, polylauryl meta Acrylate, etc.), polytyren
  • the aqueous binder may contain at least one rubber binder selected from the group consisting of styrene-butadiene rubber, acrylonitrile-butadiene rubber, methyl methacrylate-butadiene rubber, and methyl methacrylate rubber from the viewpoint of binding properties. preferable. Furthermore, it is preferable that the water-based binder contains styrene-butadiene rubber because of good binding properties.
  • Water-soluble polymers suitable for use in combination with styrene-butadiene rubber include polyvinyl alcohol and modified products thereof, starch and modified products thereof, cellulose derivatives (such as carboxymethyl cellulose, methyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, and salts thereof), polyvinyl Examples include pyrrolidone, polyacrylic acid (salt), or polyethylene glycol. Among them, it is preferable to combine styrene-butadiene rubber and carboxymethyl cellulose (salt) as a binder.
  • the content of the aqueous binder is preferably 80 to 100% by weight, preferably 90 to 100% by weight, and preferably 100% by weight.
  • the separator has a function of holding an electrolyte and ensuring lithium ion conductivity between the positive electrode and the negative electrode, and a function as a partition wall between the positive electrode and the negative electrode.
  • separator examples include a separator made of a porous sheet made of a polymer or fiber that absorbs and holds the electrolyte and a nonwoven fabric separator.
  • a microporous (microporous film) can be used as the separator of the porous sheet made of polymer or fiber.
  • the porous sheet made of the polymer or fiber include polyolefins such as polyethylene (PE) and polypropylene (PP); a laminate in which a plurality of these are laminated (for example, three layers of PP / PE / PP) And a microporous (microporous membrane) separator made of a hydrocarbon resin such as polyimide, aramid, polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene (PVdF-HFP), glass fiber, and the like.
  • PE polyethylene
  • PP polypropylene
  • a microporous (microporous membrane) separator made of a hydrocarbon resin such as polyimide, aramid, polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene (PVdF-HFP), glass fiber, and the like.
  • the thickness of the microporous (microporous membrane) separator cannot be uniquely defined because it varies depending on the intended use. For example, in applications such as secondary batteries for driving motors such as electric vehicles (EV), hybrid electric vehicles (HEV), and fuel cell vehicles (FCV), it is 4 to 60 ⁇ m in a single layer or multiple layers. Is desirable.
  • the fine pore diameter of the microporous (microporous membrane) separator is desirably 1 ⁇ m or less (usually a pore diameter of about several tens of nm).
  • nonwoven fabric separator cotton, rayon, acetate, nylon, polyester; polyolefins such as PP and PE; conventionally known ones such as polyimide and aramid are used alone or in combination.
  • the bulk density of the nonwoven fabric is not particularly limited as long as sufficient battery characteristics can be obtained by the impregnated polymer gel electrolyte.
  • the thickness of the nonwoven fabric separator may be the same as that of the electrolyte layer, and is preferably 5 to 200 ⁇ m, particularly preferably 10 to 100 ⁇ m.
  • the separator includes an electrolyte.
  • the electrolyte is not particularly limited as long as it can exhibit such a function, but a liquid electrolyte or a gel polymer electrolyte is used.
  • a gel polymer electrolyte By using the gel polymer electrolyte, the distance between the electrodes is stabilized, the occurrence of polarization is suppressed, and the durability (cycle characteristics) is improved.
  • the liquid electrolyte functions as a lithium ion carrier.
  • the liquid electrolyte constituting the electrolytic solution layer has a form in which a lithium salt as a supporting salt is dissolved in an organic solvent as a plasticizer.
  • organic solvent include carbonates such as ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate (DEC), and ethyl methyl carbonate.
  • EC ethylene carbonate
  • PC propylene carbonate
  • DMC dimethyl carbonate
  • DEC diethyl carbonate
  • ethyl methyl carbonate ethyl methyl carbonate.
  • Li (CF 3 SO 2) 2 N Li (C 2 F 5 SO 2) 2 N, LiPF 6, LiBF 4, LiClO 4, LiAsF 6, LiTaF such 6, LiCF 3 SO 3
  • a compound that can be added to the active material layer of the electrode can be similarly employed.
  • the liquid electrolyte may further contain additives other than the components described above.
  • additives include, for example, vinylene carbonate, methyl vinylene carbonate, dimethyl vinylene carbonate, phenyl vinylene carbonate, diphenyl vinylene carbonate, ethyl vinylene carbonate, diethyl vinylene carbonate, vinyl ethylene carbonate, 1,2-divinyl ethylene carbonate.
  • vinylene carbonate, methyl vinylene carbonate, and vinyl ethylene carbonate are preferable, and vinylene carbonate and vinyl ethylene carbonate are more preferable.
  • These cyclic carbonates may be used alone or in combination of two or more.
  • the gel polymer electrolyte has a configuration in which the above liquid electrolyte is injected into a matrix polymer (host polymer) made of an ion conductive polymer.
  • a gel polymer electrolyte as the electrolyte is superior in that the fluidity of the electrolyte is lost and the ion conductivity between the layers is easily cut off.
  • ion conductive polymer used as the matrix polymer (host polymer) examples include polyethylene oxide (PEO), polypropylene oxide (PPO), polyethylene glycol (PEG), polyacrylonitrile (PAN), polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene ( PVdF-HEP), poly (methyl methacrylate (PMMA), and copolymers thereof.
  • PEO polyethylene oxide
  • PPO polypropylene oxide
  • PEG polyethylene glycol
  • PAN polyacrylonitrile
  • PVdF-HEP polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene
  • PMMA methyl methacrylate
  • the matrix polymer of gel electrolyte can express excellent mechanical strength by forming a crosslinked structure.
  • thermal polymerization, ultraviolet polymerization, radiation polymerization, electron beam polymerization, etc. are performed on a polymerizable polymer (for example, PEO or PPO) for forming a polymer electrolyte using an appropriate polymerization initiator.
  • a polymerization treatment may be performed.
  • the separator is preferably a separator in which a heat-resistant insulating layer is laminated on a porous substrate (a separator with a heat-resistant insulating layer).
  • the heat-resistant insulating layer is a ceramic layer containing inorganic particles and a binder.
  • a highly heat-resistant separator having a melting point or a heat softening point of 150 ° C. or higher, preferably 200 ° C. or higher is used.
  • the separator is less likely to curl in the battery manufacturing process due to the effect of suppressing thermal shrinkage and high mechanical strength.
  • the inorganic particles in the heat resistant insulating layer contribute to the mechanical strength and heat shrinkage suppressing effect of the heat resistant insulating layer.
  • the material used as the inorganic particles is not particularly limited. Examples thereof include silicon, aluminum, zirconium, titanium oxides (SiO 2 , Al 2 O 3 , ZrO 2 , TiO 2 ), hydroxides and nitrides, and composites thereof. These inorganic particles may be derived from mineral resources such as boehmite, zeolite, apatite, kaolin, mullite, spinel, olivine and mica, or may be artificially produced. Moreover, only 1 type may be used individually for these inorganic particles, and 2 or more types may be used together. Of these, silica (SiO 2 ) or alumina (Al 2 O 3 ) is preferably used, and alumina (Al 2 O 3 ) is more preferably used from the viewpoint of cost.
  • the basis weight of the heat-resistant particles is not particularly limited, but is preferably 5 to 15 g / m 2 . If it is this range, sufficient ion conductivity will be acquired and it is preferable at the point which maintains heat resistant strength.
  • the binder in the heat-resistant insulating layer has a role of adhering the inorganic particles and the inorganic particles to the resin porous substrate layer. With the binder, the heat-resistant insulating layer is stably formed, and peeling between the porous substrate layer and the heat-resistant insulating layer is prevented.
  • the binder used for the heat-resistant insulating layer is not particularly limited.
  • a compound such as butadiene rubber, polyvinylidene fluoride (PVDF), polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinyl fluoride (PVF), or methyl acrylate can be used as a binder.
  • PVDF polyvinylidene fluoride
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • PVF polyvinyl fluoride
  • methyl acrylate methyl acrylate
  • PVDF polyvinylidene fluoride
  • these compounds only 1 type may be used independently and 2 or more types may be used together.
  • the binder content in the heat resistant insulating layer is preferably 2 to 20% by weight with respect to 100% by weight of the heat resistant insulating layer.
  • the binder content is 2% by weight or more, the peel strength between the heat-resistant insulating layer and the porous substrate layer can be increased, and the vibration resistance of the separator can be improved.
  • the binder content is 20% by weight or less, the gaps between the inorganic particles are appropriately maintained, so that sufficient lithium ion conductivity can be ensured.
  • the thermal contraction rate of the separator with a heat-resistant insulating layer is preferably 10% or less for both MD and TD after holding for 1 hour at 150 ° C. and 2 gf / cm 2 .
  • the material which comprises a current collector plate (25, 27) is not restrict
  • a constituent material of the current collector plate for example, metal materials such as aluminum, copper, titanium, nickel, stainless steel (SUS), and alloys thereof are preferable. From the viewpoint of light weight, corrosion resistance, and high conductivity, aluminum and copper are more preferable, and aluminum is particularly preferable.
  • the same material may be used for the positive electrode current collecting plate 27 and the negative electrode current collecting plate 25, and different materials may be used.
  • the battery outer case 29 a known metal can case can be used, and a bag-like case using a laminate film containing aluminum that can cover the power generation element can be used.
  • a laminate film having a three-layer structure in which PP, aluminum, and nylon are laminated in this order can be used as the laminate film, but the laminate film is not limited thereto.
  • a laminate film is desirable from the viewpoint that it is excellent in high output and cooling performance, and can be suitably used for a battery for large equipment for EV and HEV.
  • the exterior body is more preferably an aluminate laminate.
  • FIG. 2 is a perspective view showing the appearance of a flat lithium ion secondary battery which is a typical embodiment of the secondary battery.
  • a flat laminated battery having a structure in which the power generation element is enclosed in a battery outer package made of a laminate film containing aluminum.
  • the flat lithium ion secondary battery 50 has a rectangular flat shape, and a positive electrode tab 58 and a negative electrode tab 59 for taking out electric power are drawn out from both sides thereof.
  • the power generation element 57 is encased by the battery outer packaging material 52 of the lithium ion secondary battery 50, and the periphery thereof is heat-sealed. The power generation element 57 is sealed with the positive electrode tab 58 and the negative electrode tab 59 pulled out to the outside.
  • the power generation element 57 corresponds to the power generation element 21 of the lithium ion secondary battery 10 shown in FIG. 1 described above.
  • the power generation element 57 is formed by laminating a plurality of single battery layers (single cells) 19 including a positive electrode (positive electrode active material layer) 15, an electrolyte layer 17, and a negative electrode (negative electrode active material layer) 13.
  • the lithium ion secondary battery is not limited to a stacked flat shape.
  • the wound lithium ion secondary battery may have a cylindrical shape, or may have a shape that is a flattened rectangular shape by deforming such a cylindrical shape.
  • a laminate film may be used for the exterior material, and the conventional cylindrical can (metal can) may be used, for example, It does not restrict
  • the power generation element is covered with an aluminum laminate film. With this configuration, weight reduction can be achieved.
  • the tabs 58 and 59 shown in FIG. 2 are not particularly limited.
  • the positive electrode tab 58 and the negative electrode tab 59 may be drawn out from the same side, or the positive electrode tab 58 and the negative electrode tab 59 may be divided into a plurality of parts and taken out from each side, as shown in FIG. It is not limited to.
  • a terminal may be formed using a cylindrical can (metal can).
  • the battery storage space is about 170L. Since auxiliary devices such as cells and charge / discharge control devices are stored in this space, the storage efficiency of a normal cell is about 50%. The efficiency of loading cells into this space is a factor that governs the cruising range of electric vehicles. If the size of the single cell is reduced, the loading efficiency is impaired, so that the cruising distance cannot be secured.
  • the battery structure in which the power generation element is covered with the exterior body is preferably large.
  • the length of the short side of the laminated cell battery is preferably 100 mm or more. Such a large battery can be used for vehicle applications.
  • the length of the short side of the laminated cell battery refers to the side having the shortest length.
  • the upper limit of the short side length is not particularly limited, but is usually 400 mm or less.
  • volume energy density and rated discharge capacity In a general electric vehicle, a travel distance (cruising range) by a single charge is 100 km. Considering such a cruising distance, the volume energy density of the battery is preferably 157 Wh / L or more, and the rated capacity is preferably 20 Wh or more.
  • the nonaqueous electrolyte secondary battery according to this embodiment is a flat laminated battery, and the ratio of the battery area to the rated capacity (projected area of the battery including the battery outer package) is 5 cm 2 / It is preferably Ah or more and the rated capacity is 3 Ah or more.
  • the aspect ratio of the rectangular electrode is preferably 1 to 3, and more preferably 1 to 2.
  • the electrode aspect ratio is defined as the aspect ratio of the rectangular positive electrode active material layer.
  • the assembled battery is configured by connecting a plurality of batteries. Specifically, at least two or more are used, and are configured by serialization, parallelization, or both. Capacitance and voltage can be freely adjusted by paralleling in series.
  • a small assembled battery that can be attached and detached by connecting a plurality of batteries in series or in parallel. Then, a plurality of small assembled batteries that can be attached and detached are connected in series or in parallel to provide a large capacity and large capacity suitable for vehicle drive power supplies and auxiliary power supplies that require high volume energy density and high volume output density.
  • An assembled battery having an output can also be formed. How many batteries are connected to make an assembled battery, and how many small assembled batteries are stacked to make a large-capacity assembled battery depends on the battery capacity of the mounted vehicle (electric vehicle) It may be determined according to the output.
  • the nonaqueous electrolyte secondary battery according to this embodiment maintains a discharge capacity even when used for a long period of time, and has good cycle characteristics. Furthermore, the volume energy density is high. Vehicle applications such as electric vehicles, hybrid electric vehicles, fuel cell vehicles, and hybrid fuel cell vehicles require higher capacity, larger size, and longer life than electric and portable electronic devices. . Therefore, the nonaqueous electrolyte secondary battery can be suitably used as a vehicle power source, for example, a vehicle driving power source or an auxiliary power source.
  • a battery or an assembled battery formed by combining a plurality of these batteries can be mounted on the vehicle.
  • a plug-in hybrid electric vehicle having a long EV mileage or an electric vehicle having a long charge mileage can be formed by mounting such a battery.
  • a car a hybrid car, a fuel cell car, an electric car (four-wheeled vehicles (passenger cars, trucks, buses, commercial vehicles, light cars, etc.) This is because it can be used for motorcycles (including motorcycles) and tricycles) to provide a long-life and highly reliable automobile.
  • the application is not limited to automobiles.
  • it can be applied to various power sources for moving vehicles such as other vehicles, for example, trains, and power sources for mounting such as uninterruptible power supplies. It is also possible to use as.
  • the obtained positive electrode active material slurry was applied to the surface of an aluminum foil (thickness: 20 ⁇ m) as a current collector, dried at 120 ° C. for 3 minutes, and then compression-molded with a roll press to obtain a rectangular planar shape.
  • a positive electrode active material layer was prepared.
  • a positive electrode active material layer was formed on the back surface to produce a positive electrode in which a positive electrode active material layer was formed on both surfaces of a positive electrode current collector (aluminum foil).
  • the single-sided coating amount of the positive electrode active material layer was 20 mg / cm 2 (excluding the foil).
  • a negative electrode active material slurry was prepared by dispersing 94% by mass of graphite as a negative electrode active material, 1% by mass of carbon black as a conductive additive, and 5% by mass of polyvinylidene fluoride (PVDF) as a binder. did.
  • This negative electrode active material slurry was applied to a copper foil (thickness 10 ⁇ m) serving as a negative electrode current collector, dried at 120 ° C. for 3 minutes, and then compression molded with a roll press to produce a negative electrode.
  • a negative electrode active material layer was formed on the back surface to prepare a negative electrode in which a negative electrode active material layer was formed on both sides of a negative electrode current collector (copper foil). The coating amount of the negative electrode active material layer was adjusted to 9 mg / cm 2 .
  • the negative electrode of this comparative example was produced.
  • test cell flat plate (flat) laminate battery
  • Example 1 to 5 and Comparative Examples 2 to 5 Examples 1 to 5 and Comparative Example were compared in the same manner as in Comparative Example 1 except that the contents of the first conductive auxiliary and the second conductive auxiliary were changed to the values shown in Table 1 below. Test cells of Examples 2-5 were prepared.
  • test cell was charged under a CC / CV condition of 150A 5.7V, and when the cell temperature did not reach 120 ° C., “ ⁇ ”, and when the cell temperature reached 120 ° C., “ ⁇ "
  • test cells of Examples 1 to 5 using the positive electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to the present invention have both excellent life characteristics and overcharge characteristics.

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Abstract

【課題】電池の過充電状態における電池温度の上昇を最小限に抑えつつ、高出力条件下における放電容量の低下を抑制しうる手段を提供する。 【解決手段】正極集電体と、前記正極集電体の表面に形成され、正極活物質および導電助剤を含み、ＢＥＴ比表面積が１～３ｍ２／ｇである正極活物質層とを有し、前記導電助剤が、第１の導電助剤および前記第１の導電助剤よりも平均粒径の大きい第２の導電助剤を含み、正極活物質層における前記第１の導電助剤の含有量が前記第２の導電助剤の含有量よりも多い、非水電解質二次電池用正極。

Description

非水電解質二次電池用正極およびこれを用いた非水電解質二次電池
　本発明は、非水電解質二次電池用正極およびこれを用いた非水電解質二次電池に関する。
　現在、携帯電話などの携帯機器向けに利用される、リチウムイオン二次電池をはじめとする非水電解質二次電池が商品化されている。非水電解質二次電池は、一般的に、正極活物質等を集電体に塗布した正極と、負極活物質等を集電体に塗布した負極とが、セパレータに非水電解液または非水電解質ゲルを保持した電解質層を介して接続された構成を有している。そして、リチウムイオン等のイオンが電極活物質中に吸蔵・放出されることにより、電池の充放電反応が起こる。
　ところで、近年、地球温暖化に対処するために二酸化炭素量を低減することが求められている。そこで、環境負荷の少ない非水電解質二次電池は、携帯機器等だけでなく、ハイブリッド自動車（ＨＥＶ）、電気自動車（ＥＶ）、および燃料電池自動車等の電動車両の電源装置にも利用されつつある。
　電動車両への適用を指向した非水電解質二次電池は、高出力および高容量であることが求められる。そして、このような性能を満足する技術の開発を目指して鋭意研究開発が進められている。例えば、特開平７－１２２２６２号公報では、粉末状の電極活物質を用いた場合に、ある程度の膜厚以上になると、特に高出力（または高電流）放電時において、放電容量が減少するという課題を解決するための手段が提供されている。具体的には、特開平７－１２２２６２号公報では、非水電解質二次電池における電極の比表面積を４ｍ２／ｇ以上とすることで、上記課題の解決を図っている。なお、特開平７－１２２２６２号公報では、比表面積を４ｍ２／ｇ以上とすることで、電極中の空隙が多くなり、イオン伝導が確保される結果、高出力条件下においても放電容量の低下が防止されるものと考察されている。
　特開平７－１２２２６２号公報に記載の技術のように、電極の比表面積を大きくすると、電池の寿命特性の向上には寄与しうることから好ましい。しかしながら、本発明者の検討によれば、比表面積の大きい電極（特に正極）を用いて非水電解質二次電池を構成すると、電池が過充電状態となった際に、電池の温度が上昇するという問題があることを見出した。
　そこで、本発明は、電池の過充電状態における電池温度の上昇を最小限に抑えつつ、高出力条件下における放電容量の低下を抑制しうる手段を提供することを目的とする。
　本発明者は、上記課題に鑑み、鋭意研究を積み重ねた。その結果、正極活物質層に導電助剤を含ませ、ＢＥＴ比表面積を所定の値に制御し、かつ、当該導電助剤として、平均粒径の異なる２種以上を用い、さらにそれらの含有量の関係を制御することで上記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、本発明の一形態によれば、正極集電体と、前記正極集電体の表面に形成され、正極活物質および導電助剤を含む正極活物質層とを有する非水電解質二次電池用正極が提供される。ここで、正極活物質層のＢＥＴ比表面積は１～３ｍ２／ｇであり、導電助剤は第１の導電助剤および当該第１の導電助剤よりも平均粒径の大きい第２の導電助剤を含み、正極活物質層における上記第１の導電助剤の含有量が上記第２の導電助剤の含有量よりも多い点に特徴がある。
非水電解質リチウムイオン二次電池の一実施形態である、扁平型（積層型）の双極型でない非水電解質リチウムイオン二次電池の基本構成を示す断面概略図である。 二次電池の代表的な実施形態である扁平なリチウムイオン二次電池の外観を表した斜視図である。
　本発明の一形態によれば、正極集電体と、前記正極集電体の表面に形成され、正極活物質および導電助剤を含み、ＢＥＴ比表面積が１～３ｍ２／ｇである正極活物質層とを有し、前記導電助剤が、第１の導電助剤および前記第１の導電助剤よりも平均粒径の大きい第２の導電助剤を含み、正極活物質層における前記第１の導電助剤の含有量が前記第２の導電助剤の含有量よりも多い、非水電解質二次電池用正極が提供される。本発明に係る非水電解質二次電池用正極によれば、正極活物質層のＢＥＴ比表面積が所定の範囲に制御され、しかも平均粒径の大きい導電助剤が含まれることで、電解液と正極活物質層の構成材料との接触面積が大きくなりすぎない。このため、電池の過充電状態においても電池温度の上昇が抑えられる。一方、平均粒径の小さい導電助剤をより多く含むことで、正極活物質層における導電ネットワークが確保される。このため、高出力条件下においても放電容量の低下が防止されて、優れた出力特性が確保される。
　以下、本形態に係る正極が適用される非水電解質二次電池の好ましい実施形態として、非水電解質リチウムイオン二次電池について説明するが、以下の実施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。
　図１は、扁平型（積層型）の双極型ではない非水電解質リチウムイオン二次電池（以下、単に「積層型電池」ともいう）の基本構成を模式的に表した断面概略図である。図１に示すように、本実施形態の積層型電池１０は、実際に充放電反応が進行する略矩形の発電要素２１が、外装体である電池外装材２９の内部に封止された構造を有する。ここで、発電要素２１は、正極と、セパレータ１７と、負極とを積層した構成を有している。なお、セパレータ１７は、非水電解質（例えば、液体電解質）を内蔵している。正極は、正極集電体１２の両面に正極活物質層１５が配置された構造を有する。負極は、負極集電体１１の両面に負極活物質層１３が配置された構造を有する。具体的には、１つの正極活物質層１５とこれに隣接する負極活物質層１３とが、セパレータ１７を介して対向するようにして、負極、電解質層および正極がこの順に積層されている。これにより、隣接する正極、電解質層および負極は、１つの単電池層１９を構成する。したがって、図１に示す積層型電池１０は、単電池層１９が複数積層されることで、電気的に並列接続されてなる構成を有するともいえる。
　なお、発電要素２１の両最外層に位置する最外層正極集電体には、いずれも片面のみに負極活物質層１３が配置されているが、両面に活物質層が設けられてもよい。すなわち、片面にのみ活物質層を設けた最外層専用の集電体とするのではなく、両面に活物質層がある集電体をそのまま最外層の集電体として用いてもよい。また、図１とは正極および負極の配置を逆にすることで、発電要素２１の両最外層に最外層正極集電体が位置するようにし、該最外層正極集電体の片面または両面に正極活物質層が配置されているようにしてもよい。
　正極集電体１２および負極集電体１１は、各電極（正極および負極）と導通される正極集電板（タブ）２７および負極集電板（タブ）２５がそれぞれ取り付けられ、電池外装材２９の端部に挟まれるようにして電池外装材２９の外部に導出される構造を有している。正極集電板２７および負極集電板２５はそれぞれ、必要に応じて正極リードおよび負極リード（図示せず）を介して、各電極の正極集電体１１および負極集電体１２に超音波溶接や抵抗溶接等により取り付けられていてもよい。
　なお、図１では、扁平型（積層型）の双極型ではない積層型電池を示したが、集電体の一方の面に電気的に結合した正極活物質層と、集電体の反対側の面に電気的に結合した負極活物質層と、を有する双極型電極を含む双極型電池であってもよい。この場合、一の集電体が正極集電体および負極集電体を兼ねることとなる。
　以下、各部材について、さらに詳細に説明する。
　［正極］
　正極は、正極集電体と、前記正極集電体の表面に形成された正極活物質層とを有するものである。
　（正極集電体）
　正極集電体を構成する材料に特に制限はないが、好適には金属が用いられる。具体的には、金属としては、アルミニウム、ニッケル、鉄、ステンレス、チタン、銅、その他合金等などが挙げられる。これらのほか、ニッケルとアルミニウムとのクラッド材、銅とアルミニウムとのクラッド材、またはこれらの金属の組み合わせのめっき材などが好ましく用いられうる。また、金属表面にアルミニウムが被覆されてなる箔であってもよい。なかでも、電子伝導性や電池作動電位の観点からは、アルミニウム、ステンレス、銅が好ましい。
　集電体の大きさは、電池の使用用途に応じて決定される。例えば、高エネルギー密度が要求される大型の電池に用いられるのであれば、面積の大きな集電体が用いられる。集電体の厚さについても特に制限はない。集電体の厚さは、通常は１～１００μｍ程度である。
　（正極活物質層）
　・正極活物質
　正極活物質層は、正極活物質を含む。正極活物質の具体的な構成について特に制限はなく、従来公知の材料が用いられうる。一例として、正極活物質は、スピネル系リチウムマンガン複合酸化物および／またはリチウムニッケル系複合酸化物を含むことが好ましい。以下、これらの正極活物質の好ましい形態について、説明する。
　・スピネル系リチウムマンガン複合酸化物
　スピネル系リチウムマンガン複合酸化物は、典型的にはＬｉＭｎ２Ｏ４の組成を有し、スピネル構造を有する、リチウムおよびマンガンを必須に含有する複合酸化物であり、その具体的な構成や製造方法については、従来公知の知見が適宜参照されうる。
　スピネル系リチウムマンガン複合酸化物は、一次粒子が凝集してなる二次粒子の構成を有している。そして、この二次粒子の平均粒子径（平均二次粒子径）は、好ましくは５～５０μｍであり、より好ましくは７～２０μｍである。なお、平均二次粒子径の測定は、レーザー回折法により行う。
　・リチウムニッケル系複合酸化物
　リチウムニッケル系複合酸化物は、リチウムとニッケルとを含有する複合酸化物である限り、その組成は具体的に限定されない。リチウムとニッケルとを含有する複合酸化物の典型的な例としては、リチウムニッケル複合酸化物（ＬｉＮｉＯ２）が挙げられる。ただし、リチウムニッケル複合酸化物のニッケル原子の一部が他の金属原子で置換された複合酸化物がより好ましく、好ましい例として、リチウム－ニッケル－マンガン－コバルト複合酸化物（以下、単に「ＮＭＣ複合酸化物」とも称する）は、リチウム原子層と遷移金属（Ｍｎ、ＮｉおよびＣｏが秩序正しく配置）原子層とが酸素原子層を介して交互に積み重なった層状結晶構造を持ち、遷移金属Ｍの１原子あたり１個のＬｉ原子が含まれ、取り出せるＬｉ量が、スピネル系リチウムマンガン酸化物の２倍、つまり供給能力が２倍になり、高い容量を持つことができる。加えて、ＬｉＮｉＯ２より高い熱安定性を有しているため、正極活物質として用いられるニッケル系複合酸化物の中でも特に有利である。
　本明細書において、ＮＭＣ複合酸化物は、遷移金属元素の一部が他の金属元素により置換されている複合酸化物も含む。その場合の他の元素としては、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｗ、Ｐ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｖ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｂ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｉ、Ｍｏ、Ｙ、Ｓｎ、Ｖ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｚｎなどが挙げられ、好ましくは、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｗ、Ｐ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｖ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｃｒであり、より好ましくは、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｐ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｃｒであり、サイクル特性向上の観点から、さらに好ましくは、Ｔｉ、Ｚｒ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｃｒである。
　ＮＭＣ複合酸化物は、理論放電容量が高いことから、好ましくは、一般式（１）：ＬｉａＮｉｂＭｎｃＣｏｄＭｘＯ２（但し、式中、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｘは、０．９≦ａ≦１．２、０＜ｂ＜１、０＜ｃ≦０．５、０＜ｄ≦０．５、０≦ｘ≦０．３、ｂ＋ｃ＋ｄ＝１を満たす。ＭはＴｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｗ、Ｐ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｖ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｃｒから選ばれる元素で少なくとも１種類である）で表される組成を有する。ここで、ａは、Ｌｉの原子比を表し、ｂは、Ｎｉの原子比を表し、ｃは、Ｍｎの原子比を表し、ｄは、Ｃｏの原子比を表し、ｘは、Ｍの原子比を表す。サイクル特性の観点からは、一般式（１）において、０．４≦ｂ≦０．６であることが好ましい。なお、各元素の組成は、例えば、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）発光分析法により測定できる。
　一般に、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）およびマンガン（Ｍｎ）は、材料の純度向上および電子伝導性向上という観点から、容量および出力特性に寄与することが知られている。Ｔｉ等は、結晶格子中の遷移金属を一部置換するものである。サイクル特性の観点からは、遷移元素の一部が他の金属元素により置換されていることが好ましく、特に一般式（１）において０＜ｘ≦０．３であることが好ましい。Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｗ、Ｐ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｖ、Ｃａ、ＳｒおよびＣｒからなる群から選ばれる少なくとも１種が固溶することにより結晶構造が安定化されるため、その結果、充放電を繰り返しても電池の容量低下が防止でき、優れたサイクル特性が実現し得ると考えられる。
　ＮＭＣ複合酸化物において、本発明者らは、例えば、ＬｉＮｉ０．５Ｍｎ０．３Ｃｏ０．２Ｏ２のように、ニッケル、マンガンおよびコバルトの金属組成が不均一であると、上記充放電時の複合酸化物のひずみ／割れの影響が大きくなることを見出した。これは、金属組成が不均一であるために、膨張収縮時に粒子内部にかかる応力にひずみが生じ、複合酸化物に割れがより生じやすくなるためであると考えられる。したがって、例えば、Ｎｉの存在比がリッチである複合酸化物（例えば、ＬｉＮｉ０．８Ｍｎ０．１Ｃｏ０．１Ｏ２）や、Ｎｉ、ＭｎおよびＣｏの存在比率が均一である複合酸化物（例えば、ＬｉＮｉ０．３３Ｍｎ０．３３Ｃｏ０．３３Ｏ２）と比較して、長期サイクル特性の低下が顕著となる。一方、本形態に係る構成とすることにより、ＬｉＮｉ０．５Ｍｎ０．３Ｃｏ０．２Ｏ２のように金属組成が不均一である複合酸化物においても、驚くべきことに、サイクル特性が改善されることが見出された。
　したがって、一般式（１）において、ｂ、ｃおよびｄが、０．４４≦ｂ≦０．５１、０．２７≦ｃ≦０．３１、０．１９≦ｄ≦０．２６である複合酸化物の正極活物質であると好ましい。かような構成とすることで、容量特性と出力特性とのバランスに優れた電池が提供されうる。
　リチウムニッケル系複合酸化物もまた、一次粒子が凝集してなる二次粒子の構成を有している。そして、当該一次粒子の平均粒子径（平均一次粒子径）は好ましくは０．９μｍ以下であり、より好ましくは０．２０～０．６μｍであり、さらに好ましくは０．２５～０．５μｍである。また、二次粒子の平均粒子径（平均二次粒子径）は、好ましくは５～２０μｍであり、より好ましくは５～１５μｍである。さらに、これらの比の値（平均二次粒子径／平均一次粒子径）は、１１より大きいことが好ましく、より好ましくは１５～５０であり、さらに好ましくは２５～４０である。なお、リチウムニッケル系複合酸化物を構成する一次粒子は通常、層状構造を有する六方晶系の結晶構造を有しているが、その結晶子径の大小は平均一次粒子径の大小と相関性を有している。ここで「結晶子」とは、単結晶とみなせる最大の集まりを意味し、粉末Ｘ線回折測定などにより得られた回折強度から、結晶の構造パラメータを精密化する方法により測定が可能である。リチウムニッケル系複合酸化物を構成する一次粒子の結晶子径の具体的な値について特に制限はないが、寿命特性の観点からは、好ましくは１μｍ以下であり、より好ましくは３６０ｎｍ以下であり、さらに好ましくは３１０ｎｍ以下である。かような構成とすることで、活物質の膨張収縮時の変位量を低減することが可能となり、充放電の繰り返しに伴う二次粒子の微細化（割れ）の発生が抑制され、サイクル特性の向上に寄与しうる。なお、結晶子径の値の下限値について特に制限はないが、通常は２０ｎｍ以上である。ここで、本明細書において、正極活物質粒子における結晶子径の値は、粉末Ｘ線回折測定により得られる回折ピーク強度から結晶子径を算出する、リートベルト法により測定するものとする。
　リチウムニッケル系複合酸化物のタップ密度は、好ましくは２．３ｇ／ｃｍ３以上であり、より好ましくは２．４～２．９ｇ／ｃｍ３である。かような構成とすることで、正極活物質の二次粒子を構成する一次粒子の高い緻密性が十分に確保され、サイクル特性の改善効果も維持されうる。
　また、リチウムニッケル系複合酸化物のＢＥＴ比表面積は、好ましくは０．１～１．０ｍ２／ｇであり、より好ましくは０．３～１．０ｍ２／ｇであり、特に好ましくは０．３～０．７ｍ２／ｇである。活物質の比表面積がかような範囲にあることで、活物質の反応面積が確保され、電池の内部抵抗が小さくなることから、電極反応時の分極発生を最小限に抑えることができる。
　さらに、リチウムニッケル系複合酸化物について、粉末Ｘ線回折測定により得られる（１０４）面の回折ピークと（００３）面の回折ピークとが、回折ピーク強度比（（００３）／（１０４））として１．２８以上であることが好ましく、より好ましくは１．３５～２．１である。また、回折ピーク積分強度比（（００３）／（１０４））としては１．０８以上であることが好ましく、より好ましくは１．１０～１．４５である。これらの規定が好ましいのは以下の理由による。すなわち、リチウムニッケル系複合酸化物は、酸素層の間にＬｉ＋層、Ｎｉ３＋層が存在する層状岩塩構造を有している。しかしながら、Ｎｉ３＋はＮｉ２＋に還元されやすく、またＮｉ２＋のイオン半径（０．８３Å）はＬｉ＋のイオン半径（０．９０Å）とほぼ等しいため、活物質合成時に生じるＬｉ＋欠損部にＮｉ２＋が混入しやすくなる。Ｌｉ＋サイトにＮｉ２＋が混入すると、局所的に電気化学的に不活性な構造ができるとともに、Ｌｉ+の拡散を妨げるようになる。このため、結晶性の低い活物質を用いた場合には、電池充放電容量の減少や耐久性が低下する可能性がある。この結晶性の高さの指標として、上記の規定が用いられるのである。ここでは、結晶性を定量化する方法として、上述したようにＸ線回折を用いた結晶構造解析による（００３）面と（１０４）面の回折ピークの強度の比と回折ピークの積分強度の比を用いた。これらのパラメータが上記の規定を満たすことで、結晶内の欠陥が少なくなり、電池充放電容量の減少や耐久性の低下を抑えることができる。なお、このような結晶性のパラメータは、原料、組成や焼成条件などによって制御されうる。
　ＮＭＣ複合酸化物などのリチウムニッケル系複合酸化物は、共沈法、スプレードライ法など、種々公知の方法を選択して調製することができる。本形態に係る複合酸化物の調製が容易であることから、共沈法を用いることが好ましい。具体的に、ＮＭＣ複合酸化物の合成方法としては、例えば、特開２０１１－１０５５８８号に記載の方法のように、共沈法によりニッケル－コバルト－マンガン複合酸化物を製造した後、ニッケル－コバルト－マンガン複合酸化物と、リチウム化合物とを混合して焼成することにより得ることができる。
　なお、正極活物質がスピネル系リチウムマンガン複合酸化物およびリチウムニッケル系複合酸化物を含む場合、これらの混合比は特に制限されないが、寿命特性およびコストの観点から、スピネル系リチウムマンガン複合酸化物の含有量は、リチウムニッケル系複合酸化物の含有量１００質量％に対して、好ましくは１５～４０質量％であり、より好ましくは３０～４０質量％である。
　・導電助剤
　本形態に係る非水電解質二次電池において、正極活物質層は、導電助剤をも必須に含む。ここで「導電助剤」とは、活物質層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、ケッチェンブラック、アセチレンブラック等のカーボンブラック、グラファイト、炭素繊維などの炭素材料が挙げられる。正極活物質層が導電助剤を含むと、正極活物質層の内部における電子ネットワークが効果的に形成され、電池の出力特性の向上に寄与しうる。
　本形態に係る非水電解質二次電池の特徴の１つは、正極活物質層に含まれる導電助剤が、平均粒径の異なる２種以上の導電助剤を含む点にある。ここで、他の導電助剤よりも平均粒径の小さい導電助剤を「第１の導電助剤」と称し、他の導電助剤よりも平均粒径の大きい導電助剤を「第２の導電助剤」と称する。そして、本形態に係る非水電解質二次電池の他の特徴は、正極活物質層における第１の導電助剤の含有量が第２の導電助剤の含有量よりも多い点にある。なお、正極活物質層に平均粒径の異なる３種以上の導電助剤が含まれる場合には、これらのうちの任意の２種の導電助剤が上述した規定を満たしている限り、本発明の技術的範囲に含まれるものとする。
　導電助剤の平均粒径の具体的な値について特に制限はなく、従来公知の知見が適宜参照されうるが、一例として、第１の導電助剤の平均粒径は、好ましくは１．８～２．５μｍであり、より好ましくは１．３～４．５μｍである。また、第２の導電助剤の平均粒径は、好ましくは２．０～５．８μｍであり、より好ましくは３．１～３．８μｍである。また、第１の導電助剤の平均粒径と第２の導電助剤の平均粒径との比も特には制限されないが、第１の導電助剤の平均粒径／第２の導電助剤の平均粒径の比の値は、好ましくは０．２５以上１未満であり、より好ましくは０．４７～０．８である。なお、導電助剤の平均粒径の値は、レーザー回折法により測定された値である。
　導電助剤のＢＥＴ比表面積の値についても特に制限はないが、第１の導電助剤および第２の導電助剤がともに、ＢＥＴ比表面積２５～８０ｃｍ２／ｇであると、本発明の作用効果が顕著に奏されうるという点で好ましい。
　さらに、上述したように正極活物質層における第１の導電助剤の含有量は第２の導電助剤の含有量よりも多いが、これらの比の値（第１の導電助剤の含有量／第２の導電助剤の含有量の質量比）は、好ましくは１．５～４．０であり、より好ましくは２．０～３．０である。また、前記正極活物質層における前記第１の導電助剤の含有量は、好ましくは２～４質量％である。さらに、前記正極活物質層における前記第２の導電助剤の含有量は、好ましくは１～２質量％である。かような範囲の値であることにより、本発明の作用効果が顕著に奏されるという利点がある。
　また、本形態に係る非水電解質二次電池のさらに他の特徴は、正極活物質層のＢＥＴ比表面積が１～３ｍ２／ｇである点にある。このＢＥＴ比表面積の値は、好ましくは１．０～２．０ｍ２／ｇであり、より好ましくは１．２～１．８ｍ２／ｇであり、さらに好ましくは１．２～１．７ｍ２／ｇである。かような範囲の値であることにより、本発明の作用効果が顕著に奏されるという利点がある。
　特開平７－１２２２６２号公報に記載の技術のように、電極の比表面積を大きくすると、電池の寿命特性の向上には寄与しうることから好ましい。しかしながら、本発明者の検討によれば、比表面積の大きい電極（特に正極）を用いて非水電解質二次電池を構成すると、電池が過充電状態となった際に、電池の温度が上昇するという問題があることを見出した。
　本発明者は、上記のような温度上昇が生じる原因を鋭意探索した。そして、かような温度上昇が生じる原因は、電池が過充電状態となった際に正極の表面電位が高くなることに起因する電解液の分解反応が、正極の比表面積が大きいことによって加速されることによるということを見出した。上述したような本形態に係る構成は、かような知見に基づき見出されたものである。
　上述したような構成を有する本形態に係る正極によれば、正極活物質層のＢＥＴ比表面積が所定の範囲に制御され、しかも平均粒径の大きい導電助剤が含まれることで、電解液と正極活物質層の構成材料との接触面積が大きくなりすぎない。このため、電池の過充電状態においても電池温度の上昇が抑えられる。一方、平均粒径の小さい導電助剤をより多く含むことで、正極活物質層における導電ネットワークが確保される。このため、高出力条件下においても放電容量の低下が防止されて、優れた出力特性が確保される。
　・その他の成分
　正極活物質層は上述した正極活物質および導電助剤の他、必要に応じて、バインダー、電解質（ポリマーマトリックス、イオン伝導性ポリマー、電解液など）、イオン伝導性を高めるためのリチウム塩などのその他の添加剤をさらに含む。ただし、正極活物質層および後述の負極活物質層中、活物質として機能しうる材料の含有量は、８５～９９．５重量％であることが好ましい。
　（バインダー）
　正極活物質層に用いられるバインダーとしては、特に限定されないが、例えば、以下の材料が挙げられる。ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエーテルニトリル、ポリアクリロニトリル、ポリイミド、ポリアミド、セルロース、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）およびその塩、エチレン－酢酸ビニル共重合体、ポリ塩化ビニル、スチレン・ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、エチレン・プロピレンゴム、エチレン・プロピレン・ジエン共重合体、スチレン・ブタジエン・スチレンブロック共重合体およびその水素添加物、スチレン・イソプレン・スチレンブロック共重合体およびその水素添加物などの熱可塑性高分子、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、エチレン・テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、エチレン・クロロトリフルオロエチレン共重合体（ＥＣＴＦＥ）、ポリフッ化ビニル（ＰＶＦ）等のフッ素樹脂、ビニリデンフルオライド－ヘキサフルオロプロピレン系フッ素ゴム（ＶＤＦ－ＨＦＰ系フッ素ゴム）、ビニリデンフルオライド－ヘキサフルオロプロピレン－テトラフルオロエチレン系フッ素ゴム（ＶＤＦ－ＨＦＰ－ＴＦＥ系フッ素ゴム）、ビニリデンフルオライド－ペンタフルオロプロピレン系フッ素ゴム（ＶＤＦ－ＰＦＰ系フッ素ゴム）、ビニリデンフルオライド－ペンタフルオロプロピレン－テトラフルオロエチレン系フッ素ゴム（ＶＤＦ－ＰＦＰ－ＴＦＥ系フッ素ゴム）、ビニリデンフルオライド－パーフルオロメチルビニルエーテル－テトラフルオロエチレン系フッ素ゴム（ＶＤＦ－ＰＦＭＶＥ－ＴＦＥ系フッ素ゴム）、ビニリデンフルオライド－クロロトリフルオロエチレン系フッ素ゴム（ＶＤＦ－ＣＴＦＥ系フッ素ゴム）等のビニリデンフルオライド系フッ素ゴム、エポキシ樹脂等が挙げられる。これらのバインダーは、単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。
　正極活物質層中に含まれるバインダー量は、活物質を結着することができる量であれば特に限定されるものではないが、好ましくは活物質層に対して、０．５～１５重量％であり、より好ましくは１～１０重量％である。
　電解質塩（リチウム塩）としては、Ｌｉ（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）２Ｎ、ＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＣｌＯ４、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＣＦ３ＳＯ３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。
　正極活物質層および後述の負極活物質層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。各活物質層の厚さについても特に制限はなく、電池についての従来公知の知見が適宜参照されうる。一例を挙げると、各活物質層の厚さは、２～１００μｍ程度である。
　［負極活物質層］
　負極活物質層は負極活物質を含み、必要に応じて、導電助剤、バインダー、電解質（ポリマーマトリックス、イオン伝導性ポリマー、電解液など）、イオン伝導性を高めるためのリチウム塩などのその他の添加剤をさらに含む。導電助剤、バインダー、電解質（ポリマーマトリックス、イオン伝導性ポリマー、電解液など）、イオン伝導性を高めるためのリチウム塩などのその他の添加剤については、上記正極活物質層の欄で述べたものと同様である。
　負極活物質としては、例えば、グラファイト（黒鉛）、ソフトカーボン、ハードカーボン等の炭素材料、リチウム－遷移金属複合酸化物（例えば、Ｌｉ４Ｔｉ５Ｏ１２）、金属材料、リチウム合金系負極材料などが挙げられる。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。好ましくは、容量、出力特性の観点から、炭素材料またはリチウム－遷移金属複合酸化物が、負極活物質として用いられる。同様の理由から、本形態に係る非水電解質二次電池においては、負極活物質がグラファイト（黒鉛）を含むことがより好ましく、負極活物質がグラファイトを主成分とすることがより好ましい。なお、「負極活物質がグラファイトを主成分とする」とは、負極活物質に占めるグラファイトの割合が５０重量％以上であることを意味する。この場合、負極活物質に占めるグラファイトの割合は、より好ましくは７０重量％以上であり、さらに好ましくは８５重量％以上であり、いっそう好ましくは９０重量％以上であり、特に好ましくは９５重量％以上であり、最も好ましくは１００重量％である。
　また、上記以外の負極活物質が用いられてもよいことは勿論である。
　負極活物質の平均粒子径は特に制限されないが、高出力化の観点からは、好ましくは１～１００μｍ、より好ましくは１～２０μｍである。
　負極活物質層においては、少なくとも水系バインダーを含むことが好ましい。水系バインダーは、結着力が高い。また、原料としての水の調達が容易であることに加え、乾燥時に発生するのは水蒸気であるため、製造ラインへの設備投資が大幅に抑制でき、環境負荷の低減を図ることができるという利点がある。
　水系バインダーとは水を溶媒もしくは分散媒体とするバインダーをいい、具体的には熱可塑性樹脂、ゴム弾性を有するポリマー、水溶性高分子など、またはこれらの混合物が該当する。ここで、水を分散媒体とするバインダーとは、ラテックスまたはエマルジョンと表現される全てを含み、水と乳化または水に懸濁したポリマーを指し、例えば自己乳化するような系で乳化重合したポリマーラテックス類が挙げられる。
　水系バインダーとしては、具体的にはスチレン系高分子（スチレン－ブタジエンゴム、スチレン－酢酸ビニル共重合体、スチレン－アクリル共重合体等）、アクリロニトリル－ブタジエンゴム、メタクリル酸メチル-ブタジエンゴム、（メタ）アクリル系高分子（ポリエチルアクリレート、ポリエチルメタクリレート、ポリプロピルアクリレート、ポリメチルメタクリレート（メタクリル酸メチルゴム）、ポリプロピルメタクリレート、ポリイソプロピルアクリレート、ポリイソプロピルメタクリレート、ポリブチルアクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリヘキシルアクリレート、ポリヘキシルメタクリレート、ポリエチルヘキシルアクリレート、ポリエチルヘキシルメタクリレート、ポリラウリルアクリレート、ポリラウリルメタクリレート等）、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン－プロピレン共重合体、ポリブタジエン、ブチルゴム、フッ素ゴム、ポリエチレンオキシド、ポリエピクロルヒドリン、ポリフォスファゼン、ポリアクリロニトリル、ポリスチレン、エチレン－プロピレン－ジエン共重合体、ポリビニルピリジン、クロロスルホン化ポリエチレン、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂；ポリビニルアルコール（平均重合度は、好適には２００～４０００、より好適には、１０００～３０００、ケン化度は好適には８０モル％以上、より好適には９０モル％以上）およびその変性体（エチレン／酢酸ビニル＝２／９８～３０／７０モル比の共重合体の酢酸ビニル単位のうちの１～８０モル％ケン化物、ポリビニルアルコールの１～５０モル％部分アセタール化物等）、デンプンおよびその変性体（酸化デンプン、リン酸エステル化デンプン、カチオン化デンプン等）、セルロース誘導体（カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、およびこれらの塩等）、ポリビニルピロリドン、ポリアクリル酸（塩）、ポリエチレングリコール、（メタ）アクリルアミドおよび／または（メタ）アクリル酸塩の共重合体［（メタ）アクリルアミド重合体、（メタ）アクリルアミド－（メタ）アクリル酸塩共重合体、（メタ）アクリル酸アルキル（炭素数１～４）エステル－（メタ）アクリル酸塩共重合体など］、スチレン－マレイン酸塩共重合体、ポリアクリルアミドのマンニッヒ変性体、ホルマリン縮合型樹脂（尿素－ホルマリン樹脂、メラミン－ホルマリン樹脂等）、ポリアミドポリアミンもしくはジアルキルアミン－エピクロルヒドリン共重合体、ポリエチレンイミン、カゼイン、大豆蛋白、合成蛋白、並びにマンナンガラクタン誘導体等の水溶性高分子などが挙げられる。これらの水系バインダーは１種単独で用いてもよいし、２種以上併用して用いてもよい。
　上記水系バインダーは、結着性の観点から、スチレン－ブタジエンゴム、アクリロニトリル－ブタジエンゴム、メタクリル酸メチル－ブタジエンゴム、およびメタクリル酸メチルゴムからなる群から選択される少なくとも１つのゴム系バインダーを含むことが好ましい。さらに、結着性が良好であることから、水系バインダーはスチレン－ブタジエンゴムを含むことが好ましい。
　水系バインダーとしてスチレン－ブタジエンゴムを用いる場合、塗工性向上の観点から、上記水溶性高分子を併用することが好ましい。スチレン－ブタジエンゴムと併用することが好適な水溶性高分子としては、ポリビニルアルコールおよびその変性体、デンプンおよびその変性体、セルロース誘導体（カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、およびこれらの塩等）、ポリビニルピロリドン、ポリアクリル酸（塩）、またはポリエチレングリコールが挙げられる。中でも、バインダーとして、スチレン－ブタジエンゴムと、カルボキシメチルセルロース（塩）とを組み合わせることが好ましい。スチレン－ブタジエンゴムと、水溶性高分子との含有重量比は、特に制限されるものではないが、スチレン－ブタジエンゴム：水溶性高分子＝１：０．１～１０であることが好ましく、０．５～２であることがより好ましい。
　負極活物質層に用いられるバインダーのうち、水系バインダーの含有量は８０～１００重量％であることが好ましく、９０～１００重量％であることが好ましく、１００重量％であることが好ましい。
　［セパレータ（電解質層）］
　セパレータは、電解質を保持して正極と負極との間のリチウムイオン伝導性を確保する機能、および正極と負極との間の隔壁としての機能を有する。
　セパレータの形態としては、例えば、上記電解質を吸収保持するポリマーや繊維からなる多孔性シートのセパレータや不織布セパレータ等を挙げることができる。
　ポリマーないし繊維からなる多孔性シートのセパレータとしては、例えば、微多孔質（微多孔膜）を用いることができる。該ポリマーないし繊維からなる多孔性シートの具体的な形態としては、例えば、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）などのポリオレフィン；これらを複数積層した積層体（例えば、ＰＰ／ＰＥ／ＰＰの３層構造をした積層体など）、ポリイミド、アラミド、ポリフッ化ビニリデン－ヘキサフルオロプロピレン（ＰＶｄＦ－ＨＦＰ）等の炭化水素系樹脂、ガラス繊維などからなる微多孔質（微多孔膜）セパレータが挙げられる。
　微多孔質（微多孔膜）セパレータの厚みとして、使用用途により異なることから一義的に規定することはできない。１例を示せば、電気自動車（ＥＶ）やハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）、燃料電池自動車（ＦＣＶ）などのモータ駆動用二次電池などの用途においては、単層あるいは多層で４～６０μｍであることが望ましい。前記微多孔質（微多孔膜）セパレータの微細孔径は、最大で１μｍ以下（通常、数十ｎｍ程度の孔径である）であることが望ましい。
　不織布セパレータとしては、綿、レーヨン、アセテート、ナイロン、ポリエステル；ＰＰ、ＰＥなどのポリオレフィン；ポリイミド、アラミドなど従来公知のものを、単独または混合して用いる。また、不織布のかさ密度は、含浸させた高分子ゲル電解質により十分な電池特性が得られるものであればよく、特に制限されるべきものではない。さらに、不織布セパレータの厚さは、電解質層と同じであればよく、好ましくは５～２００μｍであり、特に好ましくは１０～１００μｍである。
　また、上述したように、セパレータは、電解質を含む。電解質としては、かような機能を発揮できるものであれば特に制限されないが、液体電解質またはゲルポリマー電解質が用いられる。ゲルポリマー電解質を用いることにより、電極間距離の安定化が図られ、分極の発生が抑制され、耐久性（サイクル特性）が向上する。
　液体電解質は、リチウムイオンのキャリヤーとしての機能を有する。電解液層を構成する液体電解質は、可塑剤である有機溶媒に支持塩であるリチウム塩が溶解した形態を有する。用いられる有機溶媒としては、例えば、エチレンカーボネート（ＥＣ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、エチルメチルカーボネート等のカーボネート類が例示される。また、リチウム塩としては、Ｌｉ（ＣＦ３ＳＯ２）２Ｎ、Ｌｉ（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）２Ｎ、ＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＣｌＯ４、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＴａＦ６、ＬｉＣＦ３ＳＯ３等の電極の活物質層に添加されうる化合物が同様に採用されうる。液体電解質は、上述した成分以外の添加剤をさらに含んでもよい。かような化合物の具体例としては、例えば、ビニレンカーボネート、メチルビニレンカーボネート、ジメチルビニレンカーボネート、フェニルビニレンカーボネート、ジフェニルビニレンカーボネート、エチルビニレンカーボネート、ジエチルビニレンカーボネート、ビニルエチレンカーボネート、１，２－ジビニルエチレンカーボネート、１－メチル－１－ビニルエチレンカーボネート、１－メチル－２－ビニルエチレンカーボネート、１－エチル－１－ビニルエチレンカーボネート、１－エチル－２－ビニルエチレンカーボネート、ビニルビニレンカーボネート、アリルエチレンカーボネート、ビニルオキシメチルエチレンカーボネート、アリルオキシメチルエチレンカーボネート、アクリルオキシメチルエチレンカーボネート、メタクリルオキシメチルエチレンカーボネート、エチニルエチレンカーボネート、プロパルギルエチレンカーボネート、エチニルオキシメチルエチレンカーボネート、プロパルギルオキシエチレンカーボネート、メチレンエチレンカーボネート、１，１－ジメチル－２－メチレンエチレンカーボネートなどが挙げられる。なかでも、ビニレンカーボネート、メチルビニレンカーボネート、ビニルエチレンカーボネートが好ましく、ビニレンカーボネート、ビニルエチレンカーボネートがより好ましい。これらの環式炭酸エステルは、１種のみが単独で用いられてもよいし、２種以上が併用されてもよい。
　ゲルポリマー電解質は、イオン伝導性ポリマーからなるマトリックスポリマー（ホストポリマー）に、上記の液体電解質が注入されてなる構成を有する。電解質としてゲルポリマー電解質を用いることで電解質の流動性がなくなり、各層間のイオン伝導性を遮断することで容易になる点で優れている。マトリックスポリマー（ホストポリマー）として用い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）、ポリプロピレンオキシド（ＰＰＯ）、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリフッ化ビニリデン－ヘキサフルオロプロピレン（ＰＶｄＦ－ＨＥＰ）、ポリ（メチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）およびこれらの共重合体等が挙げられる。
　ゲル電解質のマトリックスポリマーは、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。架橋構造を形成させるには、適当な重合開始剤を用いて、高分子電解質形成用の重合性ポリマー（例えば、ＰＥＯやＰＰＯ）に対して熱重合、紫外線重合、放射線重合、電子線重合等の重合処理を施せばよい。
　また、セパレータとしては多孔質基体に耐熱絶縁層が積層されたセパレータ（耐熱絶縁層付セパレータ）であることが好ましい。耐熱絶縁層は、無機粒子およびバインダーを含むセラミック層である。耐熱絶縁層付セパレータは融点または熱軟化点が１５０℃以上、好ましくは２００℃以上である耐熱性の高いものを用いる。耐熱絶縁層を有することによって、温度上昇の際に増大するセパレータの内部応力が緩和されるため熱収縮抑制効果が得られうる。その結果、電池の電極間ショートの誘発を防ぐことができるため、温度上昇による性能低下が起こりにくい電池構成になる。また、耐熱絶縁層を有することによって、耐熱絶縁層付セパレータの機械的強度が向上し、セパレータの破膜が起こりにくい。さらに、熱収縮抑制効果および機械的強度の高さから、電池の製造工程でセパレータがカールしにくくなる。
　耐熱絶縁層における無機粒子は、耐熱絶縁層の機械的強度や熱収縮抑制効果に寄与する。無機粒子として使用される材料は特に制限されない。例えば、ケイ素、アルミニウム、ジルコニウム、チタンの酸化物（ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２）、水酸化物、および窒化物、ならびにこれらの複合体が挙げられる。これらの無機粒子は、ベーマイト、ゼオライト、アパタイト、カオリン、ムライト、スピネル、オリビン、マイカなどの鉱物資源由来のものであってもよいし、人工的に製造されたものであってもよい。また、これらの無機粒子は１種のみが単独で使用されてもよいし、２種以上が併用されてもよい。これらのうち、コストの観点から、シリカ（ＳｉＯ２）またはアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）を用いることが好ましく、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）を用いることがより好ましい。
　耐熱性粒子の目付けは、特に限定されるものではないが、５～１５ｇ／ｍ２であることが好ましい。この範囲であれば、十分なイオン伝導性が得られ、また、耐熱強度を維持する点で好ましい。
　耐熱絶縁層におけるバインダーは、無機粒子どうしや、無機粒子と樹脂多孔質基体層とを接着させる役割を有する。当該バインダーによって、耐熱絶縁層が安定に形成され、また多孔質基体層および耐熱絶縁層の間の剥離を防止される。
　耐熱絶縁層に使用されるバインダーは、特に制限はなく、例えば、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、ポリアクリロニトリル、セルロース、エチレン－酢酸ビニル共重合体、ポリ塩化ビニル、スチレン－ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニル（ＰＶＦ）、アクリル酸メチルなどの化合物がバインダーとして用いられうる。このうち、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、アクリル酸メチル、またはポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）を用いることが好ましい。これらの化合物は、１種のみが単独で使用されてもよいし、２種以上が併用されてもよい。
　耐熱絶縁層におけるバインダーの含有量は、耐熱絶縁層１００重量％に対して、２～２０重量％であることが好ましい。バインダーの含有量が２重量％以上であると、耐熱絶縁層と多孔質基体層との間の剥離強度を高めることができ、セパレータの耐振動性を向上させることができる。一方、バインダーの含有量が２０重量％以下であると、無機粒子の隙間が適度に保たれるため、十分なリチウムイオン伝導性を確保することができる。
　耐熱絶縁層付セパレータの熱収縮率は、１５０℃、２ｇｆ／ｃｍ２条件下、１時間保持後にＭＤ、ＴＤともに１０％以下であることが好ましい。このような耐熱性の高い材質を用いることで、正極発熱量が高くなり電池内部温度が１５０℃に達してもセパレータの収縮を有効に防止することができる。その結果、電池の電極間ショートの誘発を防ぐことができるため、温度上昇による性能低下が起こりにくい電池構成になる。
　［正極集電板および負極集電板］
　集電板（２５、２７）を構成する材料は、特に制限されず、リチウムイオン二次電池用の集電板として従来用いられている公知の高導電性材料が用いられうる。集電板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）、これらの合金等の金属材料が好ましい。軽量、耐食性、高導電性の観点から、より好ましくはアルミニウム、銅であり、特に好ましくはアルミニウムである。なお、正極集電板２７と負極集電板２５とでは、同一の材料が用いられてもよいし、異なる材料が用いられてもよい。
　［正極リードおよび負極リード］
　また、図示は省略するが、集電体１１と集電板（２５、２７）との間を正極リードや負極リードを介して電気的に接続してもよい。正極および負極リードの構成材料としては、公知のリチウムイオン二次電池において用いられる材料が同様に採用されうる。なお、外装から取り出された部分は、周辺機器や配線などに接触して漏電したりして製品（例えば、自動車部品、特に電子機器等）に影響を与えないように、耐熱絶縁性の熱収縮チューブなどにより被覆することが好ましい。
　［電池外装体］
　電池外装体２９としては、公知の金属缶ケースを用いることができるほか、発電要素を覆うことができる、アルミニウムを含むラミネートフィルムを用いた袋状のケースが用いられうる。該ラミネートフィルムには、例えば、ＰＰ、アルミニウム、ナイロンをこの順に積層してなる３層構造のラミネートフィルム等を用いることができるが、これらに何ら制限されるものではない。高出力化や冷却性能に優れ、ＥＶ、ＨＥＶ用の大型機器用電池に好適に利用することができるという観点から、ラミネートフィルムが望ましい。また、外部から掛かる発電要素への群圧を容易に調整することができ、所望の電解液層厚みへと調整容易であることから、外装体はアルミネートラミネートがより好ましい。
　［セルサイズ］
　図２は、二次電池の代表的な実施形態である扁平なリチウムイオン二次電池の外観を表した斜視図である。このリチウムイオン二次電池のように、本発明における好ましい実施形態によれば、アルミニウムを含むラミネートフィルムからなる電池外装体に前記発電要素が封入されてなる構成を有する扁平積層型ラミネート電池が提供される。
　図２に示すように、扁平なリチウムイオン二次電池５０では、長方形状の扁平な形状を有しており、その両側部からは電力を取り出すための正極タブ５８、負極タブ５９が引き出されている。発電要素５７は、リチウムイオン二次電池５０の電池外装材５２によって包まれ、その周囲は熱融着されており、発電要素５７は、正極タブ５８および負極タブ５９を外部に引き出した状態で密封されている。ここで、発電要素５７は、先に説明した図１に示すリチウムイオン二次電池１０の発電要素２１に相当するものである。発電要素５７は、正極（正極活物質層）１５、電解質層１７および負極（負極活物質層）１３で構成される単電池層（単セル）１９が複数積層されたものである。
　なお、上記リチウムイオン二次電池は、積層型の扁平な形状のものに制限されるものではない。巻回型のリチウムイオン二次電池では、円筒型形状のものであってもよいし、こうした円筒型形状のものを変形させて、長方形状の扁平な形状にしたようなものであってもよいなど、特に制限されるものではない。上記円筒型の形状のものでは、その外装材に、ラミネートフィルムを用いてもよいし、従来の円筒缶（金属缶）を用いてもよいなど、特に制限されるものではない。好ましくは、発電要素がアルミニウムラミネートフィルムで外装される。当該形態により、軽量化が達成されうる。
　また、図２に示すタブ５８、５９の取り出しに関しても、特に制限されるものではない。正極タブ５８と負極タブ５９とを同じ辺から引き出すようにしてもよいし、正極タブ５８と負極タブ５９をそれぞれ複数に分けて、各辺から取り出しようにしてもよいなど、図６に示すものに制限されるものではない。また、巻回型のリチウムイオン電池では、タブに変えて、例えば、円筒缶（金属缶）を利用して端子を形成すればよい。
　一般的な電気自動車では、電池格納スペースが１７０Ｌ程度である。このスペースにセルおよび充放電制御機器等の補機を格納するため、通常セルの格納スペース効率は５０％程度となる。この空間へのセルの積載効率が電気自動車の航続距離を支配する因子となる。単セルのサイズが小さくなると上記積載効率が損なわれるため、航続距離を確保できなくなる。
　したがって、本発明において、発電要素を外装体で覆った電池構造体は大型であることが好ましい。具体的には、ラミネートセル電池の短辺の長さが１００ｍｍ以上であることが好ましい。かような大型の電池は、車両用途に用いることができる。ここで、ラミネートセル電池の短辺の長さとは、最も長さが短い辺を指す。短辺の長さの上限は特に限定されるものではないが、通常４００ｍｍ以下である。
　［体積エネルギー密度および定格放電容量］
　一般的な電気自動車では、一回の充電による走行距離（航続距離）は１００ｋｍが市場要求である。かような航続距離を考慮すると、電池の体積エネルギー密度は１５７Ｗｈ／Ｌ以上であることが好ましく、かつ定格容量は２０Ｗｈ以上であることが好ましい。
　ここで、電極の物理的な大きさの観点とは異なる、大型化電池の観点として、本形態に係る正極が用いられる非水電解質二次電池では、電池面積や電池容量の関係から電池の大型化が規定される。具体的には、本形態に係る非水電解質二次電池は扁平積層型ラミネート電池であって、定格容量に対する電池面積（電池外装体まで含めた電池の投影面積）の比の値が５ｃｍ２／Ａｈ以上であり、かつ、定格容量が３Ａｈ以上であることが好ましい。このように大面積かつ大容量の電池とされると、上述したような電池が過充電状態となった際の電池の温度上昇の問題はよりいっそう顕著なものとなる。一方、従来の民生型電池のような、上記のように大面積かつ大容量ではない電池においては、仮に電池が過充電状態となった場合であっても、電池の温度上昇の問題はそれほど大きくはない。
　さらに、矩形状の電極のアスペクト比は１～３であることが好ましく、１～２であることがより好ましい。なお、電極のアスペクト比は矩形状の正極活物質層の縦横比として定義される。アスペクト比をかような範囲とすることで、車両要求性能と搭載スペースを両立できるという利点がある。
　［組電池］
　組電池は、電池を複数個接続して構成した物である。詳しくは少なくとも２つ以上用いて、直列化あるいは並列化あるいはその両方で構成されるものである。直列、並列化することで容量および電圧を自由に調節することが可能になる。
　電池が複数、直列にまたは並列に接続して装脱着可能な小型の組電池を形成することもできる。そして、この装脱着可能な小型の組電池をさらに複数、直列に又は並列に接続して、高体積エネルギー密度、高体積出力密度が求められる車両駆動用電源や補助電源に適した大容量、大出力を持つ組電池を形成することもできる。何個の電池を接続して組電池を作製するか、また、何段の小型組電池を積層して大容量の組電池を作製するかは、搭載される車両（電気自動車）の電池容量や出力に応じて決めればよい。
　［車両］
　本形態に係る非水電解質二次電池は、長期使用しても放電容量が維持され、サイクル特性が良好である。さらに、体積エネルギー密度が高い。電気自動車やハイブリッド電気自動車や燃料電池車やハイブリッド燃料電池自動車などの車両用途においては、電気・携帯電子機器用途と比較して、高容量、大型化が求められるとともに、長寿命化が必要となる。したがって、上記非水電解質二次電池は、車両用の電源として、例えば、車両駆動用電源や補助電源に好適に利用することができる。
　具体的には、電池またはこれらを複数個組み合わせてなる組電池を車両に搭載することができる。本発明では、長期信頼性および出力特性に優れた高寿命の電池を構成できることから、こうした電池を搭載するとＥＶ走行距離の長いプラグインハイブリッド電気自動車や、一充電走行距離の長い電気自動車を構成できる。電池またはこれらを複数個組み合わせてなる組電池を、例えば、自動車ならばハイブリット車、燃料電池車、電気自動車（いずれも四輪車（乗用車、トラック、バスなどの商用車、軽自動車など）のほか、二輪車（バイク）や三輪車を含む）に用いることにより高寿命で信頼性の高い自動車となるからである。ただし、用途が自動車に限定されるわけではなく、例えば、他の車両、例えば、電車などの移動体の各種電源であっても適用は可能であるし、無停電電源装置などの載置用電源として利用することも可能である。
　以下、実施例および比較例を用いてさらに詳細に説明するが、本発明は以下の実施例のみに何ら限定されるわけではない。
　［比較例１］
　（１）正極の作製
　第１の導電助剤としてカーボンブラック（平均粒径２．２μｍ）を１質量％、第２の導電助剤であるグラファイト（平均粒径３．４μｍ）を１質量％、バインダーとしてポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）を４質量％、正極活物質としてリチウムニッケル複合酸化物を残部（導電助剤、バインダーおよび正極活物質の合計で１００質量％）、およびスラリー粘度調整溶媒であるＮ－メチル－２－ピロリドン（ＮＭＰ）を適量混合して正極活物質スラリーを調製した。次いで、得られた正極活物質スラリーを集電体であるアルミニウム箔（厚さ：２０μｍ）の表面に塗布し、１２０℃で３分間乾燥後、ロールプレス機で圧縮成形して平面形状が矩形の正極活物質層を作製した。裏面にも同様にして正極活物質層を形成して、正極集電体（アルミニウム箔）の両面に正極活物質層が形成されてなる正極を作製した。なお、正極活物質層の片面塗工量は２０ｍｇ／ｃｍ２（箔を含まない）であった。このようにして、本比較例の正極を作製した。
　（２）負極の作製
　負極活物質としてグラファイトを９４質量％、導電助剤としてカーボンブラックを１質量％、バインダーとしてポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）を５質量％、を分散させて負極活物質スラリーを調製した。この負極活物質スラリーを負極集電体となる銅箔（厚さ１０μｍ）に塗布し、１２０℃で３分間乾燥後、ロールプレス機で圧縮成形して負極を作製した。裏面にも同様にして負極活物質層を形成して、負極集電体（銅箔）の両面に負極活物質層が形成されてなる負極を作製した。なお、負極活物質層の塗工量については、９ｍｇ／ｃｍ２となるように調整した。このようにして、本比較例の負極を作製した。
　（３）試験用セルの作製
　上記（１）で作製した正極と、上記（２）で作製した負極とを、セパレータ（厚さ２５μｍ、セルガード♯２５００、ポリポア社製）を介して交互に積層（正極３層、負極４層）することによって発電要素を作製した。得られた発電要素を外装であるアルミラミネートシート製のバッグ中に載置し、電解液を注液した。電解液としては、１．０Ｍ　ＬｉＰＦ６を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３：７（ＥＣ：ＤＥＣの体積比）混合溶媒に溶解した溶液１００重量％に対して、添加剤であるビニレンカーボネートを１質量％添加したものを用いた。次いで、真空条件下において、両電極に接続された電流取り出しタブが導出するようにアルミラミネートシート製バッグの開口部を封止し、ラミネート型リチウムイオン二次電池である試験用セルを完成させた。このようにして、本比較例の試験用セル（平板積層（扁平）型ラミネート電池）を作製した。
　［実施例１～５および比較例２～５］
　第１の導電助剤および第２の導電助剤の含有量を、下記の表１に示す値に変更したこと以外は、上述した比較例１と同様の手法により、実施例１～５および比較例２～５の試験用セルを作製した。
　［評価］
　（正極活物質層のＢＥＴ比表面積）
　上記で作製した各試験用セルの作製に用いた正極の正極活物質層のＢＥＴ比表面積を測定した。結果を下記の表１に示す。
　（寿命特性）
　上記で作製した各試験用セルについて、寿命特性を評価した。
　具体的には、４５℃温度条件下での１Ｃレート充放電サイクルにより、寿命特性を評価した。結果を下記の表１に示す。なお、表１に記載の寿命特性の結果において、「○」とあるのは３００サイクル後の容量維持率が９０％以上であったことを意味し、「×」とあるのは３００サイクル後の容量維持率が９０％未満であったことを意味する。
　（過充電特性）
　上記で作製した各試験用セルについて、過充電特性を評価した。
　具体的には、１５０Ａ ５．７ＶのＣＣ／ＣＶ条件にて試験用セルを充電し、その際にセル温度が１２０℃に達しなかったものを「○」、１２０℃に達したものを「×」とした。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　表１に示す結果から、第１の導電助剤の含有量が第２の導電助剤と同等でありＢＥＴ比表面積が１ｍ２／ｇを下回る比較例１では、十分な寿命特性が達成できなかった。これは、粒径の小さい導電助剤の量が不足する結果、正極活物質層における導電ネットワークが十分に確保されなかったことによるものと考えられる。また、正極活物質層のＢＥＴ比表面積が３ｍ２／ｇを超える比較例２～５では、過充電特性が十分ではないことがわかる。これは、電解液と正極活物質層の構成材料との接触面積が大きくなりすぎた結果、正極表面が高電位状態となった際の電解液の分解反応が過剰に進行したことによるものと考えられる。
　これに対し、本発明に係る非水電解質二次電池用正極を用いた実施例１～５の試験用セルは、寿命特性および過充電特性がともに優れたものであることがわかる。
　本出願は、２０１３年７月２４日に出願された日本特許出願番号２０１３－１５３７７０号に基づいており、その開示内容は、参照により全体として組み入れられている。
　　１０、５０　リチウムイオン二次電池、
　　１１　負極集電体、
　　１２　正極集電体、
　　１３　負極活物質層、
　　１５　正極活物質層、
　　１７　セパレータ、
　　１９　単電池層、
　　２１、５７　発電要素、
　　２５　負極集電板、
　　２７　正極集電板、
　　２９、５２　電池外装材、
　　５８　　正極タブ、
　　５９　　負極タブ。

Claims (14)

  1. 　正極集電体と、
    　前記正極集電体の表面に形成され、正極活物質および導電助剤を含み、ＢＥＴ比表面積が１～３ｍ２／ｇである正極活物質層と、
    を有し、
    　前記導電助剤が、第１の導電助剤および前記第１の導電助剤よりも平均粒径の大きい第２の導電助剤を含み、正極活物質層における前記第１の導電助剤の含有量が前記第２の導電助剤の含有量よりも多い、非水電解質二次電池用正極。
  2. 　前記正極活物質層における前記第１の導電助剤の含有量が２～４質量％であり、前記正極活物質層における前記第２の導電助剤の含有量が１～２質量％である、請求項１に記載の非水電解質二次電池用正極。
  3. 　前記正極活物質層のＢＥＴ比表面積が１．２～１．８ｍ２／ｇ以下である、請求項１または２に記載の非水電解質二次電池用正極。
  4. 　前記第１の導電助剤および前記第２の導電助剤のＢＥＴ比表面積が、ともに２５～８０ｍ２／ｇである、請求項１～３のいずれか１項に記載の非水電解質二次電池用正極。
  5. 　前記正極活物質がスピネル系リチウムマンガン複合酸化物およびリチウムニッケル系複合酸化物を含み、前記スピネル系リチウムマンガン複合酸化物の含有量は、前記リチウムニッケル系複合酸化物の含有量１００質量％に対して１５～４０質量％である、請求項１～４のいずれか１項に記載の非水電解質二次電池用正極。
  6. 　前記正極活物質がリチウムニッケル系複合酸化物を含み、前記リチウムニッケル系複合酸化物の結晶子径が３６０ｎｍ以下である、請求項１～５のいずれか１項に記載の非水電解質二次電池用正極。
  7. 　前記正極活物質がリチウムニッケル系複合酸化物を含み、
    　前記リチウムニッケル系複合酸化物は、一般式：ＬｉａＮｉｂＭｎｃＣｏｄＭｘＯ２（但し、式中、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｘは、０．９≦ａ≦１．２、０＜ｂ＜１、０＜ｃ≦０．５、０＜ｄ≦０．５、０≦ｘ≦０．３、ｂ＋ｃ＋ｄ＝１を満たす。ＭはＴｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｗ、Ｐ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｖ、Ｃａ、ＳｒおよびＣｒからなる群から選ばれる少なくとも１種である）で表される組成を有する、請求項１～６のいずれか１項に記載の非水電解質二次電池用正極。
  8. 　前記ｂ、ｃおよびｄが、０．４４≦ｂ≦０．５１、０．２７≦ｃ≦０．３１、０．１９≦ｄ≦０．２６である、請求項７に記載の非水電解質二次電池用正極。
  9. 　前記正極活物質層が矩形状であり、矩形状の前記正極活物質層の縦横比として定義される電極のアスペクト比が１～３である、請求項１～８のいずれか１項に記載の非水電解質二次電池用正極。
  10. 　請求項１～９のいずれか１項に記載の非水電解質二次電池用正極と、
    　負極集電体の表面に負極活物質を含む負極活物質層が形成されてなる負極と、
    　セパレータと、
    を含む発電要素を有する、非水電解質二次電池。
  11. 　定格容量に対する電池面積（電池外装体まで含めた電池の投影面積）の比の値が５ｃｍ２／Ａｈ以上であり、定格容量が３Ａｈ以上である、請求項１０に記載の非水電解質二次電池。
  12. 　前記負極活物質が黒鉛を主成分として含む、請求項１０または１１に記載の非水電解質二次電池。
  13. 　前記セパレータが耐熱絶縁層付セパレータである、請求項１０～１２のいずれか１項に記載の非水電解質二次電池。
  14. 　アルミニウムを含むラミネートフィルムからなる電池外装体に前記発電要素が封入されてなる構成を有する扁平積層型ラミネート電池である、請求項１０～１３のいずれか１項に記載の非水電解質二次電池。
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