(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022142139
(43)【公開日】2022-09-30
(54)【発明の名称】非水電解液二次電池の製造方法及び非水電解液二次電池
(51)【国際特許分類】
H01M 4/139 20100101AFI20220922BHJP
H01M 10/0566 20100101ALI20220922BHJP
H01M 10/052 20100101ALI20220922BHJP
H01M 4/13 20100101ALI20220922BHJP
H01M 10/058 20100101ALI20220922BHJP
【ＦＩ】
H01M4/139
H01M10/0566
H01M10/052
H01M4/13
H01M10/058
【審査請求】未請求
【請求項の数】10
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021042166
(22)【出願日】2021-03-16
(71)【出願人】
【識別番号】399107063
【氏名又は名称】プライムアースＥＶエナジー株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100103894
【弁理士】
【氏名又は名称】家入 健
(72)【発明者】
【氏名】中野 和城
(72)【発明者】
【氏名】茅原 静佳
(72)【発明者】
【氏名】山村 英行
【テーマコード（参考）】
5H029
5H050
【Ｆターム（参考）】
5H029AJ12
5H029AK03
5H029AL07
5H029AM01
5H029HJ04
5H029HJ09
5H029HJ17
5H029HJ18
5H050AA15
5H050BA16
5H050BA17
5H050CA08
5H050CB08
5H050DA03
5H050HA04
5H050HA09
5H050HA17
5H050HA18
(57)【要約】
【課題】合材内の活物質以外の空孔の体積比率と、活物質中の空孔の体積比率とに基づいて、イオンの析出を抑制可能な非水電解液二次電池の製造方法及び非水電解液二次電池を提供すること。
【解決手段】本発明の一態様に係る活物質１１２を含む合材１１０，１２０を有する負極シート１００を備える非水電解液二次電池の製造方法は、電位差ΔＶが、非水電解液二次電池のインカレータとして機能するイオンが析出しない値となる第１の体積比率Ｖａ及び第２の体積比率Ｖｂに基づいて、合材１１０，１２０を製造する工程を含む。
【選択図】図２
【解決手段】本発明の一態様に係る活物質１１２を含む合材１１０，１２０を有する負極シート１００を備える非水電解液二次電池の製造方法は、電位差ΔＶが、非水電解液二次電池のインカレータとして機能するイオンが析出しない値となる第１の体積比率Ｖａ及び第２の体積比率Ｖｂに基づいて、合材１１０，１２０を製造する工程を含む。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
活物質を含む合材を有する負極シートを備える非水電解液二次電池の製造方法であって、
第１の体積比率Ｖａは、前記合材の体積に対する、前記活物質以外の部分に存在する全ての空孔の体積の比率であり、
第２の体積比率Ｖｂは、前記合材の体積に対する、前記活物質内に存在する全ての空孔の体積の比率であり、
第１の比率（（Ｖａ＋Ｖｂ）／Ｖａ）は、前記第１の体積比率Ｖａに対する、前記第１の体積比率Ｖａ及び前記第２の体積比率Ｖｂの和の比率であり、
前記第１の比率（（Ｖａ＋Ｖｂ）／Ｖａ）に比例する負極シートの電位差ΔＶが、前記非水電解液二次電池のインカレータとして機能するイオンが析出しない値となる前記第１の体積比率Ｖａ及び前記第２の体積比率Ｖｂに基づいて、前記合材を製造する工程を含む、非水電解液二次電池の製造方法。
第１の体積比率Ｖａは、前記合材の体積に対する、前記活物質以外の部分に存在する全ての空孔の体積の比率であり、
第２の体積比率Ｖｂは、前記合材の体積に対する、前記活物質内に存在する全ての空孔の体積の比率であり、
第１の比率（（Ｖａ＋Ｖｂ）／Ｖａ）は、前記第１の体積比率Ｖａに対する、前記第１の体積比率Ｖａ及び前記第２の体積比率Ｖｂの和の比率であり、
前記第１の比率（（Ｖａ＋Ｖｂ）／Ｖａ）に比例する負極シートの電位差ΔＶが、前記非水電解液二次電池のインカレータとして機能するイオンが析出しない値となる前記第１の体積比率Ｖａ及び前記第２の体積比率Ｖｂに基づいて、前記合材を製造する工程を含む、非水電解液二次電池の製造方法。
【請求項2】
前記合材を製造する工程は、前記電位差ΔＶを最小化する前記第１の体積比率Ｖａ及び前記第２の体積比率Ｖｂに基づいて、前記合材を製造する工程を含む、請求項１に記載の非水電解液二次電池の製造方法。
【請求項3】
第２の比率（Ｖａ／（Ｖａ＋Ｖｂ））は、前記第１の体積比率Ｖａ及び前記第２の体積比率Ｖｂの和に対する前記第１の体積比率Ｖａの比率であり、
前記合材を製造する工程は、前記第２の比率（Ｖａ／（Ｖａ＋Ｖｂ））が、前記イオンが析出しない最大の電流値に対応する値以下となる前記第１の体積比率Ｖａ及び前記第２の体積比率Ｖｂに基づいて、前記合材を製造する工程を含む、請求項１又は２に記載の非水電解液二次電池の製造方法。
前記合材を製造する工程は、前記第２の比率（Ｖａ／（Ｖａ＋Ｖｂ））が、前記イオンが析出しない最大の電流値に対応する値以下となる前記第１の体積比率Ｖａ及び前記第２の体積比率Ｖｂに基づいて、前記合材を製造する工程を含む、請求項１又は２に記載の非水電解液二次電池の製造方法。
【請求項4】
活物質を含む合材を有する負極シートを備える非水電解液二次電池の製造方法であって、
第１の体積比率Ｖａは、前記合材の体積に対する、前記活物質以外の部分に存在する全ての空孔の体積の比率であり、
第２の体積比率Ｖｂは、前記合材の体積に対する、前記活物質内に存在する全ての空孔の体積の比率であり、
第２の比率（Ｖａ／（Ｖａ＋Ｖｂ））は、前記第１の体積比率Ｖａ及び前記第２の体積比率Ｖｂの和に対する前記第１の体積比率Ｖａの比率であり、
前記第２の比率（Ｖａ／（Ｖａ＋Ｖｂ））が、前記非水電解液二次電池のインカレータとして機能するイオンが析出しない最大の電流値に対応する値以下となる前記第１の体積比率Ｖａ及び前記第２の体積比率Ｖｂに基づいて、前記合材を製造する工程を含む、非水電解液二次電池の製造方法。
第１の体積比率Ｖａは、前記合材の体積に対する、前記活物質以外の部分に存在する全ての空孔の体積の比率であり、
第２の体積比率Ｖｂは、前記合材の体積に対する、前記活物質内に存在する全ての空孔の体積の比率であり、
第２の比率（Ｖａ／（Ｖａ＋Ｖｂ））は、前記第１の体積比率Ｖａ及び前記第２の体積比率Ｖｂの和に対する前記第１の体積比率Ｖａの比率であり、
前記第２の比率（Ｖａ／（Ｖａ＋Ｖｂ））が、前記非水電解液二次電池のインカレータとして機能するイオンが析出しない最大の電流値に対応する値以下となる前記第１の体積比率Ｖａ及び前記第２の体積比率Ｖｂに基づいて、前記合材を製造する工程を含む、非水電解液二次電池の製造方法。
【請求項5】
前記合材を製造する工程は、
前記第２の比率（Ｖａ／（Ｖａ＋Ｖｂ））が０．６以下となる前記第１の体積比率Ｖａ及び前記第２の体積比率Ｖｂに基づいて、前記合材を製造する工程を含む、請求項３又は４に記載の非水電解液二次電池の製造方法。
前記第２の比率（Ｖａ／（Ｖａ＋Ｖｂ））が０．６以下となる前記第１の体積比率Ｖａ及び前記第２の体積比率Ｖｂに基づいて、前記合材を製造する工程を含む、請求項３又は４に記載の非水電解液二次電池の製造方法。
【請求項6】
前記第１の体積比率Ｖａは、前記第２の体積比率Ｖｂ以上であり、
前記第１の体積比率Ｖａは、２０～４０％であり、
前記第２の体積比率Ｖｂは、２０～３０％であり、
前記第１の体積比率Ｖａ及び前記第２の体積比率Ｖｂの和は、４０～６０％である、請求項１～５のいずれか１項に記載の非水電解液二次電池の製造方法。
前記第１の体積比率Ｖａは、２０～４０％であり、
前記第２の体積比率Ｖｂは、２０～３０％であり、
前記第１の体積比率Ｖａ及び前記第２の体積比率Ｖｂの和は、４０～６０％である、請求項１～５のいずれか１項に記載の非水電解液二次電池の製造方法。
【請求項7】
前記電位差ΔＶは、前記負極シートの電流密度、イオン伝導率、輸率、前記第１の比率（（Ｖａ＋Ｖｂ）／Ｖａ）、及び前記合材の厚みによって規定される、請求項１～３のいずれか１項に記載の非水電解液二次電池の製造方法。
【請求項8】
活物質を含む合材を有する負極シートを備えた非水電解液二次電池であって、
第１の体積比率Ｖａは、前記合材の体積に対する、前記活物質以外の部分に存在する全ての空孔の体積の比率であり、
第２の体積比率Ｖｂは、前記合材の体積に対する、前記活物質内に存在する全ての空孔の体積の比率であり、
前記第１の体積比率Ｖａ及び前記第２の体積比率Ｖｂの和に対する前記第１の体積比率Ｖａの比率（Ｖａ／（Ｖａ＋Ｖｂ））が０．６以下となる前記第１の体積比率Ｖａ及び前記第２の体積比率Ｖｂに基づいて、前記合材が製造された、非水電解液二次電池。
第１の体積比率Ｖａは、前記合材の体積に対する、前記活物質以外の部分に存在する全ての空孔の体積の比率であり、
第２の体積比率Ｖｂは、前記合材の体積に対する、前記活物質内に存在する全ての空孔の体積の比率であり、
前記第１の体積比率Ｖａ及び前記第２の体積比率Ｖｂの和に対する前記第１の体積比率Ｖａの比率（Ｖａ／（Ｖａ＋Ｖｂ））が０．６以下となる前記第１の体積比率Ｖａ及び前記第２の体積比率Ｖｂに基づいて、前記合材が製造された、非水電解液二次電池。
【請求項9】
活物質を含む合材を有する負極シートを備えた非水電解液二次電池であって、
第１の体積比率Ｖａは、前記合材の体積に対する、前記活物質以外の部分に存在する全ての空孔の体積の比率であり、
第２の体積比率Ｖｂは、前記合材の体積に対する、前記活物質内に存在する全ての空孔の体積の比率であり、
前記第１の体積比率Ｖａが前記第２の体積比率Ｖｂ以上となり、前記第１の体積比率Ｖａが２０～４０％となり、前記第２の体積比率Ｖｂが２０～３０％となり、前記第１の体積比率Ｖａ及び前記第２の体積比率Ｖｂの和が４０～６０％となる前記第１の体積比率Ｖａ及び前記第２の体積比率Ｖｂに基づいて、前記合材が製造された、非水電解液二次電池。
第１の体積比率Ｖａは、前記合材の体積に対する、前記活物質以外の部分に存在する全ての空孔の体積の比率であり、
第２の体積比率Ｖｂは、前記合材の体積に対する、前記活物質内に存在する全ての空孔の体積の比率であり、
前記第１の体積比率Ｖａが前記第２の体積比率Ｖｂ以上となり、前記第１の体積比率Ｖａが２０～４０％となり、前記第２の体積比率Ｖｂが２０～３０％となり、前記第１の体積比率Ｖａ及び前記第２の体積比率Ｖｂの和が４０～６０％となる前記第１の体積比率Ｖａ及び前記第２の体積比率Ｖｂに基づいて、前記合材が製造された、非水電解液二次電池。
【請求項10】
前記第１の体積比率Ｖａが前記第２の体積比率Ｖｂ以上となり、前記第１の体積比率Ｖａが２０～４０％となり、前記第２の体積比率Ｖｂが２０～３０％となり、前記第１の体積比率Ｖａ及び前記第２の体積比率Ｖｂの和が４０～６０％となる前記第１の体積比率Ｖａ及び前記第２の体積比率Ｖｂに基づいて、前記合材が製造された、請求項８に記載の非水電解液二次電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、非水溶系有機電解液を含む非水電解液二次電池及び当該非水電解液二次電池の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
現在、電気自動車やハイブリッド車、プラグインハイブリッド車等では、リチウムイオン電池等の非水電解液二次電池が採用されている。非水電解液二次電池では、インカレータとして機能するイオンが析出することがあり、そのようなイオンの析出を抑制する種々の技術が提案されている。
【0003】
非水電解液二次電池におけるイオンの析出を抑制する技術の一例として、例えば、特許文献１は、負極の合材中の細孔の体積が、負極の空隙の体積全体の既定の比率以上を占める非水電解液二次電池を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開平１０－５０２９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、特許文献１が開示する非水電解液二次電池は単に、負極の空隙の体積全体に対する負極の合材中の細孔の体積の比率に基づいて、二次電池を製造するものである。そのため、合材内の活物質以外の空孔の体積比率と、活物質中の空孔の体積比率とに基づいて、イオンの析出を抑制する二次電池を製造することができない。
【0006】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、合材内の活物質以外の空孔の体積比率と、活物質中の空孔の体積比率とに基づいて、イオンの析出を抑制可能な非水電解液二次電池の製造方法及び非水電解液二次電池を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明の一態様に係る活物質を含む合材を有する負極シートを備える非水電解液二次電池の製造方法は、
第１の体積比率Ｖａは、合材の体積に対する、活物質以外の部分に存在する全ての空孔の体積の比率であり、
第２の体積比率Ｖｂは、合材の体積に対する、活物質内に存在する全ての空孔の体積の比率であり、
第１の比率（（Ｖａ＋Ｖｂ）／Ｖａ）は、第１の体積比率Ｖａに対する、第１の体積比率Ｖａ及び第２の体積比率Ｖｂの和の比率であり、
第１の比率（（Ｖａ＋Ｖｂ）／Ｖａ）に比例する負極シートの電位差ΔＶが、非水電解液二次電池のインカレータとして機能するイオンが析出しない値となる第１の体積比率Ｖａ及び第２の体積比率Ｖｂに基づいて、合材を製造する工程を含む。
第１の体積比率Ｖａは、合材の体積に対する、活物質以外の部分に存在する全ての空孔の体積の比率であり、
第２の体積比率Ｖｂは、合材の体積に対する、活物質内に存在する全ての空孔の体積の比率であり、
第１の比率（（Ｖａ＋Ｖｂ）／Ｖａ）は、第１の体積比率Ｖａに対する、第１の体積比率Ｖａ及び第２の体積比率Ｖｂの和の比率であり、
第１の比率（（Ｖａ＋Ｖｂ）／Ｖａ）に比例する負極シートの電位差ΔＶが、非水電解液二次電池のインカレータとして機能するイオンが析出しない値となる第１の体積比率Ｖａ及び第２の体積比率Ｖｂに基づいて、合材を製造する工程を含む。
【0008】
また、合材を製造する工程は、電位差ΔＶを最小化する第１の体積比率Ｖａ及び第２の体積比率Ｖｂに基づいて、合材を製造する工程を含むことができる。
【0009】
さらに、第２の比率（Ｖａ／（Ｖａ＋Ｖｂ））は、第１の体積比率Ｖａ及び第２の体積比率Ｖｂの和に対する第１の体積比率Ｖａの比率であり、
合材を製造する工程は、第２の比率（Ｖａ／（Ｖａ＋Ｖｂ））が、イオンが析出しない最大の電流値に対応する値以下となる第１の体積比率Ｖａ及び第２の体積比率Ｖｂに基づいて、合材を製造する工程を含むことができる。
合材を製造する工程は、第２の比率（Ｖａ／（Ｖａ＋Ｖｂ））が、イオンが析出しない最大の電流値に対応する値以下となる第１の体積比率Ｖａ及び第２の体積比率Ｖｂに基づいて、合材を製造する工程を含むことができる。
【0010】
さらに、合材を製造する工程は、
第２の比率（Ｖａ／（Ｖａ＋Ｖｂ））が０．６以下となる第１の体積比率Ｖａ及び第２の体積比率Ｖｂに基づいて、合材を製造する工程を含むことができる。
第２の比率（Ｖａ／（Ｖａ＋Ｖｂ））が０．６以下となる第１の体積比率Ｖａ及び第２の体積比率Ｖｂに基づいて、合材を製造する工程を含むことができる。
【0011】
さらに、第１の体積比率Ｖａは、第２の体積比率Ｖｂ以上であり、
第１の体積比率Ｖａは、２０～４０％であり、
第２の体積比率Ｖｂは、２０～３０％であり、
第１の体積比率Ｖａ及び第２の体積比率Ｖｂの和は、４０～６０％とすることができる。
第１の体積比率Ｖａは、２０～４０％であり、
第２の体積比率Ｖｂは、２０～３０％であり、
第１の体積比率Ｖａ及び第２の体積比率Ｖｂの和は、４０～６０％とすることができる。
【0012】
さらに、電位差ΔＶは、負極シートの電流密度、イオン伝導率、輸率、第１の比率（（Ｖａ＋Ｖｂ）／Ｖａ）、及び合材の厚みによって規定することができる。
【0013】
本発明の他の態様に係る活物質を含む合材を有する負極シートを備える非水電解液二次電池の製造方法は、
第１の体積比率Ｖａは、合材の体積に対する、活物質以外の部分に存在する全ての空孔の体積の比率であり、
第２の体積比率Ｖｂは、合材の体積に対する、活物質内に存在する全ての空孔の体積の比率であり、
第２の比率（Ｖａ／（Ｖａ＋Ｖｂ））は、第１の体積比率Ｖａ及び第２の体積比率Ｖｂの和に対する第１の体積比率Ｖａの比率であり、
第２の比率（Ｖａ／（Ｖａ＋Ｖｂ））が、非水電解液二次電池のインカレータとして機能するイオンが析出しない最大の電流値に対応する値以下となる第１の体積比率Ｖａ及び第２の体積比率Ｖｂに基づいて、合材を製造する工程を含む。
第１の体積比率Ｖａは、合材の体積に対する、活物質以外の部分に存在する全ての空孔の体積の比率であり、
第２の体積比率Ｖｂは、合材の体積に対する、活物質内に存在する全ての空孔の体積の比率であり、
第２の比率（Ｖａ／（Ｖａ＋Ｖｂ））は、第１の体積比率Ｖａ及び第２の体積比率Ｖｂの和に対する第１の体積比率Ｖａの比率であり、
第２の比率（Ｖａ／（Ｖａ＋Ｖｂ））が、非水電解液二次電池のインカレータとして機能するイオンが析出しない最大の電流値に対応する値以下となる第１の体積比率Ｖａ及び第２の体積比率Ｖｂに基づいて、合材を製造する工程を含む。
【0014】
本発明の他の態様に係る活物質を含む合材を有する負極シートを備えた非水電解液二次電池は、
第１の体積比率Ｖａは、合材の体積に対する、活物質以外の部分に存在する全ての空孔の体積の比率であり、
第２の体積比率Ｖｂは、合材の体積に対する、活物質内に存在する全ての空孔の体積の比率であり、
第１の体積比率Ｖａ及び第２の体積比率Ｖｂの和に対する第１の体積比率Ｖａの比率（Ｖａ／（Ｖａ＋Ｖｂ））が０．６以下となる第１の体積比率Ｖａ及び第２の体積比率Ｖｂに基づいて、合材が製造される。
第１の体積比率Ｖａは、合材の体積に対する、活物質以外の部分に存在する全ての空孔の体積の比率であり、
第２の体積比率Ｖｂは、合材の体積に対する、活物質内に存在する全ての空孔の体積の比率であり、
第１の体積比率Ｖａ及び第２の体積比率Ｖｂの和に対する第１の体積比率Ｖａの比率（Ｖａ／（Ｖａ＋Ｖｂ））が０．６以下となる第１の体積比率Ｖａ及び第２の体積比率Ｖｂに基づいて、合材が製造される。
【0015】
本発明の他の態様に係る活物質を含む合材を有する負極シートを備えた非水電解液二次電池は、
第１の体積比率Ｖａは、合材の体積に対する、活物質以外の部分に存在する全ての空孔の体積の比率であり、
第２の体積比率Ｖｂは、合材の体積に対する、活物質内に存在する全ての空孔の体積の比率であり、
第１の体積比率Ｖａが第２の体積比率Ｖｂ以上となり、第１の体積比率Ｖａが２０～４０％となり、第２の体積比率Ｖｂが２０～３０％となり、第１の体積比率Ｖａ及び第２の体積比率Ｖｂの和が４０～６０％となる第１の体積比率Ｖａ及び第２の体積比率Ｖｂに基づいて、合材が製造される。
第１の体積比率Ｖａは、合材の体積に対する、活物質以外の部分に存在する全ての空孔の体積の比率であり、
第２の体積比率Ｖｂは、合材の体積に対する、活物質内に存在する全ての空孔の体積の比率であり、
第１の体積比率Ｖａが第２の体積比率Ｖｂ以上となり、第１の体積比率Ｖａが２０～４０％となり、第２の体積比率Ｖｂが２０～３０％となり、第１の体積比率Ｖａ及び第２の体積比率Ｖｂの和が４０～６０％となる第１の体積比率Ｖａ及び第２の体積比率Ｖｂに基づいて、合材が製造される。
【発明の効果】
【0016】
本発明により、合材内の活物質以外の空孔の体積比率と、活物質中の空孔の体積比率とに基づいて、イオンの析出を抑制可能な非水電解液二次電池の製造方法及び非水電解液二次電池を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【図1】本発明の一実施形態に係る二次電池が備える負極シート１００を示す平面図である。
【図3】第１の体積比率Ｖａと負極シートの電流値の増減との関係、第２の体積比率Ｖｂと負極シートの電流値の増減との関係、第２の比率と負極シートの限界電流値との関係を示す図である。
【図4】第２の比率と限界電流値との関係、及び第２の比率と電位差ΔＶとの関係を示す図である。
【図5】本発明の一実施形態に係る二次電池の第１の体積比率Ｖａと限界電流値との関係、及び従来の二次電池の第１の体積比率Ｖａと限界電流値との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0018】
本発明の一実施形態に係る非水電解液二次電池（以下、単に「二次電池」と称する。）は、正極シートと、負極シートと、正極シート及び負極シートを絶縁するセパレータとを備える。正極シート、負極シート及びセパレータは、二次電池内で積層されて配置される。正極シートは、正極集電体として機能する金属箔（アルミニウム等）と、金属箔の両面に塗布される合材とを含む。正極の合材は、活物質（コバルト酸リチウム等）や導電剤、バインダを含むスラリーで構成される。負極シートは、集電体として機能する金属箔（銅等）と、金属箔の両面に塗布される合材とを含む。負極の合材は、活物質（グラファイト等）や導電剤、バインダを含むスラリーで構成される。
【0019】
図１は、本発明の一実施形態に係る二次電池が備える負極シート１００を示す平面図である。図２は、図１に示すＩ－Ｉ断面線に沿った垂直断面図である。図２に示すように、負極シート１００は、金属箔１３０と、金属箔１３０の各面に塗布された合材１１０，１２０とを有する。以下、合材１１０の構成について説明する。なお、合材１２０も合材１１０と同様の構成を有する。
【0020】
合材１１０には、活物質１１２が含まれる。活物質１１２の具体例としては、黒鉛等が挙げられる。合材１１０内の活物質１１２以外の部分１１１には、複数の空孔（図示せず）が存在する。以下、合材１１０の体積に対する、当該活物質１１２以外の部分１１１に存在する全ての空孔の体積の比率を、第１の体積比率Ｖａとする。
【0021】
各活物質１１２には、複数の空孔１１３が存在する。以下、合材１１０の体積に対する、活物質１１２内に存在する全ての空孔１１３の体積の比率を、第２の体積比率Ｖｂとする。
【0022】
合材１１０は、第１の体積比率Ｖａ及び第２の体積比率Ｖｂに基づいて製造される。具体的には、負極シート１００の電位差ΔＶが、非水電解液二次電池のインカレータとして機能するイオン（例えば、リチウムイオン二次電池の場合はリチウムイオン）が析出しない値となる第１の体積比率Ｖａ及び第２の体積比率Ｖｂに基づいて、合材１１０を製造することができる。電位差ΔＶは、合材１１０の表面の電位Ｖ１と、合材１１０の金属箔１３０付近の電位Ｖ２との差である。電位差ΔＶは、下記数式１で規定することができる。数式１は、第１の体積比率Ｖａと第２の体積比率Ｖｂの比率が電位差ΔＶに関係することを意味する。
ここで、Iは負極シート１００の電流密度（ｍＡ／ｃｍ２）を表す。ｋは、負極シート１００内の有機電解液中のイオン伝導率（ｍＳ／ｃｍ）を表す。ｔは、負極シート１００内の有機電解液中の輸率を表す。Ｔは、合材１１０の厚み（ｃｍ）を表す。（Ｖａ＋Ｖｂ）／Ｖａは、第１の体積比率Ｖａに対する、第１の体積比率Ｖａ及び第２の体積比率Ｖｂの和の比率である。以下、この比率を第１の比率とする。
【数1】
【0023】
電位差ΔＶは、数式１に示すように、負極シート１００の電流密度Ｉ、イオン伝導率ｋ、輸率ｔ、第１の比率、及び合材１１０の厚みＴによって規定される。また、数式１は、電位差ΔＶが、第１の比率に比例することを意味する。
【0024】
図３は、第１の体積比率Ｖａと負極シート１００の電流値の増減との関係、第２の体積比率Ｖｂと負極シート１００の電流値の増減との関係、第２の比率（Ｖａ／（Ｖａ＋Ｖｂ））と負極シート１００の限界電流値との関係を示す図である。第２の比率とは、第１の体積比率Ｖａ及び第２の体積比率Ｖｂの和に対する第１の体積比率Ｖａの比率である。限界電流値とは、インカレータとして機能するイオンが析出しない最大の電流値である。この計測試験では、５組の第１の体積比率Ｖａ及び第２の体積比率Ｖｂについて限界電流値を計測した。この計測試験では、和（Ｖａ＋Ｖｂ）が５０％となる第１の体積比率Ｖａ及び第２の体積比率Ｖｂを採用した。なお、第１の体積比率Ｖａ及び第２の体積比率Ｖｂの和は、この値に限定されるものではない。
【0025】
図３の第１の体積比率Ｖａと負極シート１００の電流値の増減との関係を示すグラフは、第１の組における負極シート１００の電流値を基準とする負極シート１００の電流値の増減を示している。第１の組から第５の組の第１の体積比率Ｖａは、それぞれ約２４％、約２６％、約２８％、約３０％、約３２％であった。このグラフが示すように、第１の体積比率Ｖａが大きい程、負極シート１００の電流値も大きくなった。従って、第１の体積比率Ｖａは大きい方が好ましい。
【0026】
図３の第２の体積比率Ｖｂと負極シート１００の電流値の増減との関係を示すグラフは、第１の組における負極シート１００の電流値を基準とする負極シート１００の電流値の増減を示している。第１の組から第５の組の第２の体積比率Ｖｂは、それぞれ約２７％、約２５％、約２２％、約２０％、約１８％であった。このグラフが示すように、第２の体積比率Ｖｂが小さい程、負極シート１００の電流値も小さくなった。特に、第２の体積比率Ｖｂが２０％未満の場合、負極シート１００の電流値は急激に減少することが判明した。これは、活物質中の空孔の体積が減少することにより、イオン伝導が低下したことが原因と考えられる。従って、第２の体積比率Ｖｂは、２０％以上であることが好ましい。
【0027】
図３の第２の比率（Ｖａ／（Ｖａ＋Ｖｂ））と負極シート１００の限界電流値との関係を示すグラフを参照すると、第１の組の第２の比率は約０．４７であり、対応する限界電流値は約３８（ｍＡ／ｃｍ２）であった。また、第２の組の第２の比率は約０．５２であり、対応する限界電流値は約４２（ｍＡ／ｃｍ２）であった。さらに、第３の組の第２の比率は約０．５６であり、対応する限界電流値は約４５（ｍＡ／ｃｍ２）であった。さらに、第４の組の第２の比率は約０．６であり、対応する限界電流値は約５０（ｍＡ／ｃｍ２）であった。さらに、第５の組の第２の比率は約０．６５であり、対応する限界電流値は約４１（ｍＡ／ｃｍ２）であった。
【0028】
この結果から、本発明者らは、第１の体積比率Ｖａと第２の体積比率Ｖｂの比率が限界電流値に関係することを発見した。より詳細には、第１の組から第４の組にかけて限界電流値が徐々に増加し、第４の組の第２の比率（約０．６）に対応する限界電流値が最も高かった。一方、第５の組の限界電流値から分かるように、第２の比率が０．６を超えると、限界電流値が急激に減少することが判明した。これは、上述した活物質中の空孔の体積の減少に伴うイオン伝導の低下が原因と考えられる。従って、限界電流値の観点から、第２の比率は、約０．６以下であることが好ましいことが判明した。また、第１の体積比率Ｖａが第２の体積比率Ｖｂ未満である場合、限界電流値が低くなることから、第１の体積比率Ｖａは、第２の体積比率Ｖｂ以上であることが好ましいことが判明した。
【0029】
また、第１の体積比率Ｖａは、２０～４０％であることが好ましい。さらに、第２の体積比率Ｖｂは、２０～３０％であることが好ましい。第２の体積比率Ｖｂは、２０～２５％であることがより好ましい。従って、第１の体積比率Ｖａ及び第２の体積比率Ｖｂの和は、４０～６０％であることが好ましい。なお、第１の体積比率Ｖａ及び第２の体積比率Ｖｂの和が６０％を超えると、合材１１０の密度が低くなり過ぎるため、負極シート１００の強度が低下する。
【0030】
図４は、第２の比率（Ｖａ／（Ｖａ＋Ｖｂ））と限界電流値との関係、及び第２の比率（Ｖａ／（Ｖａ＋Ｖｂ））と電位差ΔＶとの関係を示す図である。図４に示す第２の比率（Ｖａ／（Ｖａ＋Ｖｂ））と限界電流値との関係は、図３に示す第２の比率（Ｖａ／（Ｖａ＋Ｖｂ））と限界電流値のグラフと同じである。第２の比率（Ｖａ／（Ｖａ＋Ｖｂ））と電位差ΔＶのグラフは、第１の組から第５の組の第２の比率（Ｖａ／（Ｖａ＋Ｖｂ））について、負極シート１００の電流密度を３０（ｍＡ／ｃｍ２）にした場合の電位差ΔＶと、電流密度を４０（ｍＡ／ｃｍ２）にした場合の電位差ΔＶを示している。
【0031】
図４に示す結果から、限界電流値が高い程、電位差ΔＶが低くなり、限界電流値が低い程、電位差ΔＶが高くなることが判明した。一般に、電位差ΔＶが低い程、イオンが析出し難い。換言すると、電位差ΔＶが高い程、イオンが析出し易い。例えば、活物質として黒鉛を使用するリチウムイオン電池の場合、電位差ΔＶが０．１以上になると、リチウムイオンが析出した。従って、電位差ΔＶを最小化する第１の体積比率Ｖａ及び第２の体積比率Ｖｂに基づいて合材１１０，１２０を製造することが好ましい。
【0032】
この結果から、本発明者らは、第１の体積比率Ｖａと第２の体積比率Ｖｂの比率が電位差ΔＶにも関係することを発見した。より詳細には、図４に示すように、第１の組から第４の組にかけて電位差ΔＶが徐々に減少し、第４の組の第２の比率（約０．６）に対応する電位差ΔＶが最も小さかった。一方、第５の組の電位差ΔＶから分かるように、第２の比率が０．６を超えると、電位差ΔＶが急激に増加することが判明した。従って、電位差ΔＶの観点からも、第２の比率は、約０．６以下であることが好ましいことが判明した。
【0033】
図５は、本発明の一実施形態に係る二次電池の第１の体積比率Ｖａ及び第２の体積比率Ｖｂの和と限界電流値との関係、及び従来の二次電池の第１の体積比率Ｖａ及び第２の体積比率Ｖｂの和と限界電流値との関係を示す図である。第１の体積比率Ｖａ及び第２の体積比率Ｖｂの和が５０％における限界電流値に着目すると、本発明の一実施形態に係る二次電池の方が、従来の二次電池よりも限界電流値が高いことが判明した。換言すると、本発明の一実施形態に係る二次電池は、イオンを析出させることなく、従来の二次電池よりも多くの電流を流すことができる。
【0034】
上述した実施形態では、非水電解液二次電池の製造方法は、負極シート１００の電位差ΔＶが、非水電解液二次電池のインカレータとして機能するイオンが析出しない値となる第１の体積比率Ｖａ及び第２の体積比率Ｖｂに基づいて、合材１１０，１２０を製造する工程を含む。このように合材１１０，１２０を製造することにより、非水電解液二次電池におけるイオンの析出を防ぐことができる。
【0035】
合材１１０，１２０を製造する工程は、電位差ΔＶを最小化する第１の体積比率Ｖａ及び第２の体積比率Ｖｂに基づいて、合材１１０，１２０を製造する工程を含むことができる。上述した通り、電位差ΔＶが低い程、イオンが析出する可能性が低くなる。従って、電位差ΔＶを最小化する第１の体積比率Ｖａ及び第２の体積比率Ｖｂに基づいて合材１１０，１２０を製造することにより、非水電解液二次電池におけるイオンが析出するリスクをより低減できる。
【0036】
さらに、非水電解液二次電池の製造方法は、第２の比率（Ｖａ／（Ｖａ＋Ｖｂ））が、イオンが析出しない最大の電流値に対応する値以下となる第１の体積比率Ｖａ及び第２の体積比率Ｖｂに基づいて、合材１１０，１２０を製造する工程を含むことができる。このように合材１１０，１２０を製造することにより、非水電解液二次電池におけるイオンの析出を防ぐことができる。特に、第２の比率（Ｖａ／（Ｖａ＋Ｖｂ））が限界電流値に対応する値となる第１の体積比率Ｖａ及び第２の体積比率Ｖｂに基づいて、合材１１０，１２０を製造することにより、イオンを析出させることなく、非水電解液二次電池を流れる電流値を最大化することができる。
【0037】
本発明は、上述した実施形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
【符号の説明】
【0038】
１００ 負極シート
１１０ 合材
１１２ 活物質
１１３ 空孔
１２０ 合材
１３０ 金属箔
１１０ 合材
１１２ 活物質
１１３ 空孔
１２０ 合材
１３０ 金属箔
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】